Każdy rolnik wie, że azot jest składnikiem niezbędnym dla roślin i niezastąpionym dla uzyskania wysokich plonów o dobrej jakości. Wadą mineralnych i naturalnych nawozów zawierających azot są straty jakim podlega ten składnik. Azot niewykorzystany przez rośliny ulega wymywania w głąb gleby, przemieszczaniu do wód gruntowych oraz ulatniania się w powietrze. Rolnictwo jest głównym emitorem amoniaku NH₃ jak tlenków azotu NO_x - gazów zanieczyszczających atmosferę. Dobre, ekonomiczne gospodarowanie nawozami powinno ograniczyć „ucieczkę” azotu z pola do minimum. Należy przede wszystkim starannie dobierać dawki azotu i kontrolować procesy przemian tego składnika zachodzące w glebie. Bardzo pożądane jest również wdrażanie technologii, które pozwolą na zwiększenie efektywności wykorzystania azotu z nawozów i ograniczenie jego emisji.

Coraz większą rolę w nawożeniu azotowym roślin odgrywają stabilizatory azotu. Na rynku dostępne są ich dwa główne rodzaje o różnym działaniu: inhibitory nitryfikacji i inhibitory ureazy. Inhibitory nitryfikacji wykazują w glebie szersze działanie - zmniejszają intensywność mikrobiologicznych przemian jonów amonowych NH₄⁺ do jonów azotanowych NO₃^- (nitryfikacja), które są łatwo wymywane, a następnie mogą podlegać przemianom do form gazowych N₂, NO i N₂O (denitryfikacja). Efektem działania inhibitorów jest ograniczenie strat i stabilizacja przyswajalnego przez rośliny azotu amonowego NH₄⁺ w strefie systemu korzeniowego roślin. Inhibitory ureazy natomiast blokują enzym ureazę katalizującą hydrolizę mocznika w glebie. Efektem działania inhibitorów jest zwiększenie dostępności azotu dla roślin.

Mechanizmy działania inhibitorów
Inhibitory nitryfikacji

Azot występuje w glebie w formie amonowej i azotanowej. Obie formy pobierane są przez rośliny uprawne, jednakże tylko forma amonowa nie podlega procesowi wymywania i ulatniania. Stabilizator azotu spowalniając proces nitryfikacji zapobiega przemianom stabilnej formy amonowej w azotanową. W warunkach wilgotnej i ciepłej gleby proces nitryfikacji przebiega szybko. Nieograniczony może trwać około 2-4 tygodnie. Inhibitor utrudnia proces nitryfikacji, spowalnia metabolizm bakterii nitryfikacyjnych rodzaju Nitrosomonas, ogranicza ich rozwój i hamuje utlenianie NH₄ do NO₃. Konkretnie wpływa na przemiany azotu amonowego do azotynów w I etapie nitryfikacji:
IMGC#3#60
Naukowcy sugerują, że inhibitor może w 50% ograniczyć wydajność procesu nitryfikacji. Sposób hamującego działania inhibitora na bakterie Nitrosomonas nie został do końca rozpoznany. Z badań biochemicznych prowadzonych w USA wynika, że inhibitory nitryfikacji utrudniają i obniżają aktywność enzymów biorących udział w transporcie azotu amonowego NH₄ przez ściany komórkowe bakterii i hamują działanie wytwarzanych przez nie enzymów zawierających miedź (oksydaza cytochromowa). Uważa się, że związki te chelatują miedź, która katalizuje utlenianie amoniaku i powodują ograniczenie pobierania tlenu przez komórki Nitrosomonas. Inhibitory nitryfikacji są produktami „wybiórczo bakteriostatycznymi” przez co są bezpieczne i nie stanowią zagrożenia dla innych bakterii. Podlegają stopniowej degradacji w glebie a populacja bakterii rodzaju Nitrosomonas zostaje odbudowana. Proces nitryfikacji zostaje wznowiony zazwyczaj po upływie kilku do kilkunastu tygodni.

Inhibitory nitryfikacji działają od 6 do 8 tygodni. Jest to okres wystarczający do kontroli form azotu w glebie w krytycznych okresach formowania plonu. Inhibitor wprowadzony do gleby wiosną, w warunkach dużej naturalnej zawartości azotu mineralnego, reguluje koncentrację obu form tego składnika, zapobiega nadmiernej produkcji masy wegetatywnej - zmniejsza tempo krzewienia się zbóż, hamuje wybujałość kukurydzy w pierwszych etapach rozwoju.

Inhibitory ureazy

Działanie inhibitora ureazy dotyczy rozkładu w mocznika w glebie, gdzie proces przekształcania formy amidowej azotu NH₂ w formę amonową NH₄ odbywa się samorzutnie pod wpływem enzymu ureazy. Inhibitory ureazy zapewniają maximum 10 dni ochrony tylko formie amidowej (mocznikowej) występującej w zastosowanym nawozie. Dawki wiosenne azotu w uprawach wynoszą zazwyczaj 50-70% dawki całkowitej. W momencie ruszenia wegetacji nawożenie pogłówne dużymi dawkami mocznika może być ryzykowne na przewapnowanych i suchych glebach.

W wyniku hydrolizy mocznika w glebie przy udziale ureazy intensywnie uwalniana jest amonowa forma azotu NH₄ w reakcji:
IMGC#4#60
W środowisku kwaśnym i lekko kwaśnym (pH<6,2), a więc w glebach dominujących w naszym kraju, jony amonowe w warunkach stosowania powierzchniowego podczas suszy łatwo ulegają przemianom do amoniaku, który ulatnia się z gleby. Częściowo jony NH₄ ulegają również nitryfikacji do azotanów i w warunkach wysokich opadów atmosferycznych „uciekają” w głąb gleby. Aby zmniejszyć straty azotu z mocznika można zastosować inhibitory ureazy które hamują aktywność tego enzymu. Inhibitor ureazy dodany do RSM, zawierającego część azotu w formie amidowej również powoduje ograniczenie strat azotu. Koszt inhibitora to około 30 zł/ha. Dostępne na rynku związki chemiczne określanych tym mianem spełniają ostre kryteria nietoksyczności w stosunku do organizmów glebowych i łatwo ulegają biodegradacji po upływie kilkunastu dni od ich zastosowania.

Kiedy stosować inhibitory?

Inhibitor nitryfikacji powinien być zastosowany kilka dni przed wysiewem lub po wysiewie azotowych nawozów mineralnych (mocznik, siarczan amonu, saletra amonowa, saletrzak) oraz w roztworze RSM. Może być aplikowany łącznie z nawozami naturalnymi (obornik, gnojowica). Inhibitor powinien być wprowadzony do gleby albo w wyniku zabiegu uprawowego (np. podczas uprawy przedsiewnej), w ciągu 10 dni od momentu zastosowania. Optymalnym termin: rośliny jare - przedsiewnie wiosną, rośliny ozime - wiosną przed lub po ruszeniu wegetacji w terminie stosowania głównego wiosennego nawożenia azotem.

Efektywność działania inhibitorów w doświadczeniach polowych

Z niezależnych badań polowych z kukurydzą prowadzonych w USA ciągu 30 lat wynika, że w efekcie działania inhibitora nitryfikacji uzyskano:
- wzrost dostępności (retencji) azotu glebowego o 28% (50 prac),
- ograniczenie wymywania azotanów o 16% (24 prace),
- zmniejszenie emisja gazów cieplarnianych o 51% (14 prac),
- wzrost plonów średnio o 7% (189 prac) .

Niemieckie badania prowadzone w latach 1997-2008 (144 doświadczenia z podstawowymi roślinami uprawnymi) dowodzą zmniejszenia strat azotu i korzystnego wpływu inhibitora nitryfikacji na środowisko. Niezależnie od technologii nawożenia stosowanie inhibitora skutkowało wzrostem plonu przy tym samym poziomie nawożenia azotem.

W Polsce również prowadzono badania nad skutecznością działania stabilizatora azotu w uprawie kukurydzy. Inhibitor nitryfikacji zastosowano w trakcie 2-poziomowego nawożenia organicznego i organiczno-mineralnego kukurydzy (gnojowica, obornik, mocznik). Aplikacja inhibitora spowodowało istotne zwiększenie plonu ziarna kukurydzy o 5–8% przy nawożeniu gnojowicą oraz o 12–20% przy nawożeniu obornikiem z mocznikiem w stosunku do nawożenia tą samą dawką nawozów bez stabilizatora. Efekty plonotwórcze obniżonej dawki azotu w gnojowicy i oborniku po aplikacji inhibitora było równorzędne do uzyskanych po nawożeniu wyższą dawką nawozów bez jego aplikacji. Skuteczne, czasowe spowolnienie procesu nitryfikacji zwiększyło stopień wykorzystania azotu przez rośliny.

W SD Baborówko IUNG-PIB przeprowadzono natomiast wstępne badania produkcyjne z inhibitorem ureazy (Naglik, Kubsik, 2011/12). W doświadczeniu z kukurydzą i pszenicą porównywano działanie mocznika otoczkowanego inhibitorem z działaniem saletry amonowej, na 3 poziomach nawożenia azotowego (80, 120 i 160 kg N/ha). Nawozy wysiewano jednorazowo, dwu- i trzykrotnie. W obu uprawach plonotwórcze działanie azotu w porównywanym nawożeniu było zbliżone. Brak efektów działania inhibitora wynikało w dużej mierze z niekorzystnych warunków pogodowych w okresie wegetacji roślin. Stwierdzono jedynie przyrost plonu ziarna pszenicy o 0,9 t z ha po zastosowaniu trzeciej dawki N (początek kłoszenia) w formie mocznika stabilizowanego w dawce 30kg N/ha. Za stosowaniem inhibitora przemawia ograniczenie wysiewu azotu do jednej dawki, co przekłada się na uproszczenie technologii uprawy i konkretny efekt ekonomiczny.

W innych badaniach krajowych (Marcinkowski, Kierończyk, 2015) w doświadczeniach z rzepakiem i pszenicą nawożonych RSM-em wzbogaconym inhibitorem ureazy, uzyskali redukcję strat azotu z nawozu odpowiednio dla roślin o 50% i 80%, w porównaniu do wariantu bez udziału inhibitora.

Literatura:
1. Naglik E., Kubsik K. Efekt stosowania inhibitora ureazy, http://agro-technika.pl/archiwa/efekt-stosowania-inhibitora-ureazy/.
2. Sienkiewicz-Cholewa U., Grochot G. Efekty plonotwórcze zastosowania stabilizatora azotu w nawożeniu organicznym i organiczno-mineralnym kukurydzy. Przemysł Chemiczny, 2015: 94/3.
3. Marcinkowski T., Kierończyk M. Efektywność inhibitora ureazy w ograniczaniu emisji amoniaku z mocznika i roztworów saletrzano – mocznikowych (RSM) stosowanych w mineralnym żywieniu roślin. Czasopismo inżynierii lądowej, środowiska i architektury, 2015: 62.