Składniki pokarmowe wprowadzone do środowiska glebowego podlegają w nim różnym przemianom, które w dużym stopniu warunkują ich dostępność dla roślin oraz termin stosowania. Przemiany składników pokarmowych zależą od rodzaju gleby i jej odczynu oraz od warunków wodno-termicznych, które z kolei wpływają na rozwój mikroflory glebowej, biorącej udział w wielu przemianach glebowych.

Przemiany nawozów azotowych zależą od formy chemicznej składnika

Nawozy zawierające azot w formie jonu amonowego, poza pobieraniem przez system korzeniowy roślin, ulegają w glebie wiązaniu przez kompleks sorpcyjny (sorpcja wymienna), są pobierane przez mikroorganizmy glebowe czy też ulegają sorpcji niewymiennej. Sorpcja wymienna zabezpiecza jon amonowy przed wymyciem w głębsze warstwy gleby, przez co nawozy amonowe są zalecane do stosowania przedsiewnego. Należy jednak pamiętać, że wchodząc do kompleksu sorpcyjnego jon amonowy wypiera z niego równoważne ilości jonów wodorowych, co prowadzi do czasowego zwiększenia ilości jonów wodorowych w ciekłej fazie gleby, czyli zwiększenia jej kwasowości. Również pobieranie jonu amonowego przez rośliny wiąże się z wydzielaniem do gleby jonów wodorowych, w wyniku czego ulega ona zakwaszeniu. Dlatego też nawozy azotowe amonowe zaliczane są do grupy nawozów fizjologicznie kwaśnych. Do nawozów zakwaszających glebę należą również nawozy azotowe saletrzano-amonowe oraz mocznik. Do grupy nawozów azotowych w największym stopniu zakwaszających glebę należą w kolejności malejącej: siarczan amonu, mocznik, saletra amonowa i saletrzak. Równoważnik kwasowy dla siarczanu amonu wynosi 110, co oznacza, że aby zneutralizować zakwaszające działanie 100 kg siarczanu amonu należy zastosować 110 kg węglanu wapnia. W przypadku mocznika równoważnik kwasowy wynosi 82, zaś dla saletry amonowej 61, a dla saletrzaku 30.

Biologiczne wiązanie azotu przez mikroorganizmy glebowe w glebie ulega nasileniu wraz z rozszerzaniem stosunku węgla do azotu (C:N powyżej 30). Proces ten zachodzący w okresie wegetacji roślin jest zjawiskiem niekorzystnym, bowiem mikroorganizmy glebowe konkurują z roślinami o azot, co może prowadzić do niedostatecznego zaopatrzenia roślin w ten składnik pokarmowy. Z kolei pobieranie azotu przez mikroorganizmy glebowe zachodzące poza okresem wegetacji jest zjawiskiem korzystnym, bowiem zabezpiecza rozpuszczalne formy azotu, w tym przede wszystkim azotany, przed wymyciem w głębsze warstwy gleby. Po obumarciu mikroorganizmów glebowych azot może być włączany w związki próchniczne gleby, jak również po mineralizacji może stanowić źródło tego makroskładnika dla roślin uprawnych.

Nitryfikacja i denitryfikacja

W glebie związki azotu dostarczone w nawozach mineralnych ulegają procesowi nitryfikacji, który prowadzi do przemiany azotu amonowego do azotanów. Proces ten odgrywa duże znaczenie dla większości roślin, które są zdolne do przyswajania azotanów a nie jonów amonowych czy amoniaku. W pierwszym etapie procesu następuje utlenienie azotu amonowego do azotynów, zaś w drugim azotynów do azotanów. Zachodzi on przy udziale bakterii nitryfikacyjnych, które wykazują największą aktywność w warunkach tlenowych oraz w glebach o odczynie zbliżonym do obojętnego, zasobnych w fosfor.

Optymalne wartości temperatury dla przeprowadzenia tego procesu mieszczą się w przedziale od 25 do 35ºC. Należy jednak podkreślić, że utlenianie związków amonowych w znaczącym stopniu wpływa na zakwaszenie gleb. Nitryfikacja przebiegająca w okresie wegetacji prowadzi do zwiększenia tempa pobierania azotu przez rośliny, co wynika ze znacznie większej ruchliwości jonów azotanowych w glebie. Z kolei proces ten występujący poza okresem wegetacji może prowadzić do większych strat azotu w efekcie wymycia mobilnych azotanów z górnej warstwy gleby.

Jon azotanowy zawarty w nawozach saletrzanych nie ulega w glebie wiązaniu i w związku z tym łatwo wypłukiwany jest do głębszych warstw gleby. Stąd też nawozy saletrzane powinny być stosowane pogłównie, pod rośliny o wykształconym systemie korzeniowym. Przy pobieraniu jonu azotanowego przez system korzeniowy rośliny oddają do środowiska glebowego równoważne ilości jonów o charakterze zasadowym, dlatego też należą do nawozów fizjologicznie zasadowych, które alkalizują środowisko. W przypadku saletry wapniowej wartość równoważnika zasadowego wynosi 21, co oznacza że wniesienie do gleby 100 kg saletry wapniowej w takim stopniu odkwasza glebę jak 21 kg węglanu wapnia.

Istotną przemianą związków azotu w glebie w aspekcie gazowych strat tego pierwiastka jest proces denitryfikacji, czyli redukcja azotanów do tlenków azotu i azotu gazowego. Proces ten w znacznym stopniu zmniejsza efektywność nawożenia azotowego. Na glebach uprawnych, w warunkach nieodpowiedniego dostarczenia roślinom nawozów azotowych, straty azotu powodowane przez bakterie denitryfikacyjne mogą sięgać nawet 40%. Z rolniczego punktu widzenia denitryfikacja jest procesem niekorzystnym, bowiem straty gazowe azotu prowadzą do zmniejszenia wykorzystania tego makroskładnika przez rośliny.

W przypadku nawozów saletrzano-amonowych, takich jak na przykład Pulan, Saletrzak, Salmag czy Zaksan zawarte w nich jony amonowe i azotanowe ulegają analogicznym przemianom jak związki azotu zawarte w nawozach amonowych i saletrzanych. Z kolei azot zawarty w moczniku (Pulrea+INu), aby mógł być wykorzystany przez rośliny musi ulec w glebie hydrolizie, której produktem są jony amonowe. Stąd też mocznik, podobnie jak nawozy azotowe amonowe, jest nawozem fizjologicznie kwaśnym. Hydroliza mocznika jest możliwa tylko przy obecności enzymu ureazy, który jest wydzielany przez bakterie i grzyby. Optymalna temperatura dla przeprowadzenia tego procesu wynosi od 20 do 25ºC. Dlatego też w celu uniknięcia strat azotu mocznik nie jest zalecany do stosowania w okresie późnojesiennym, przy temperaturze niższej niż 10ºC.

Ważnym procesem w zagadnieniu mineralnego żywienia roślin jest mineralizacja materii organicznej, w efekcie której uwalnia się w glebie azot mineralny w postaci jonów amonowych i azotanowych. Nasilenie procesów mineralizacji zależy od rodzaju materii organicznej, użytkowania gleby, jej uwilgotnienia oraz warunków pogodowych, a ilość uwolnionego azotu jest różna w poszczególnych latach i porach roku. Biorąc pod uwagę procesy przemian azotu nawozowego zachodzące w glebie należy wskazać, iż szacuje się że około 50% azotu wniesionego w nawozach pobierają rośliny, około 25% ulega wiązaniu niewymiennemu, 20% stratom gazowym, zaś 5% ulega wymyciu.

Przemiany fosforu w glebie

Jedną z ważniejszych przemian fosforu nawozowego zawartego w superfosfatach (np. Super Fos Dar 40) jest przechodzenie tego pierwiastka w związki niedostępne dla roślin (uwstecznianie). Stopień uwstecznienia zależy przede wszystkim od odczynu gleby oraz od formy nawozu, przy czym najmniejsze uwstecznienie ma miejsce w glebach o odczynie lekko kwaśnym do obojętnego oraz dotyczy nawozów w formie granulowanej, które ulegają uwstecznieniu w zewnętrznej części granuli. W związku z tym nie zaleca się stosowania superfosfatów na glebach bardzo kwaśnych i alkalicznych, bądź też na glebach świeżo zwapnowanych. Na tego typu glebach bezwzględnie nie należy aplikować superfosfatów w formie pylistej, które ulegają uwstecznieniu w największym stopniu. Stopień uwstecznienia fosforu uzależniony jest również od sposobu aplikacji nawozów, przy czym mniejsze uwstecznienie występuje przy siewie rzędowym w porównaniu do siewu rzutowego.

Przechodzenie fosforu w związki niedostępne dla roślin wskazywane jest jako największa wada nawozów fosforowych, ponieważ w efekcie tego wykorzystanie fosforu przez rośliny w pierwszym roku po wniesieniu nawozów wynosi około 15 – 20%. Jednak z drugiej strony unieruchomienie fosforu w glebie umożliwia aplikację tego składnika pokarmowego w wyższych dawkach, zwłaszcza, że nie ma niebezpieczeństwa przemieszczania się jonu fosforanowego w głębsze warstwy gleby i strat tego makroskładnika.

Mączki fosforytowe i kostne w glebie rozpuszczają się stosunkowo wolno, a efektywność nawożenia roślin tym źródłem fosforu zależy od odczynu gleby. Mączki powinny być stosowane na gleby kwaśne i bardzo kwaśne, gdyż tylko w takich glebach związki fosforu w nich zawarte przechodzą w formy przyswajalne dla roślin. Należy podkreślić, że w efekcie aplikacji mączek dochodzi do częściowego odkwaszenia gleby, ze względu na obecność w ich składzie węglanu wapnia. Ze względu na fakt, że mączki rozpuszczają się w glebie powoli, należy je stosować pod rośliny o długim okresie wegetacji.

Literatura:
1. Brodowska M. S., Brodowski R. 2011. Azot. W: Jackowska I. [red.] Pierwiastki w środowisku i medycynie. Instytut Naukowo-Wydawniczy ”Spatium”, Radom.
2. Filipek T. [red.] 2006. Chemia rolna. Podstawy teoretyczne i analityczne. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Lublinie, Lublin.