Azot azotanowy i amonowy to dwie mineralne formy azotu. Obie formy są pobierane przez rośliny, obie są składnikami nawozów.
Azot amonowy
Azot amonowy to azot występujący w formie kationu NH4+. Jest to forma azotu wykorzystywana do budowy aminokwasów, z których następnie powstają białka.
Azot w aminokwasach i białkach występuje m.in. w grupie aminowej –NH2 a więc w formie chemicznej podobnej do kationu amonowego (obie formy, NH4+ i –NH2, nie zawierają tlenu).
Azot azotanowy
Azot azotanowy, nazywany też saletrzanym, to azot w formie anionu NO3-. Forma azotanowa również jest wykorzystywana przez rośliny do budowy białka, jednak po wcześniejszym przekształceniu (redukcji) do NH4+.
Czy jedna z form azotu jest „lepsza” od drugiej?
To, ile danej formy azotu pobierze roślina, zależy od:
- zawartości tej formy azotu w glebie,
- intensywności przemian azotu w glebie,
- dostępności innych składników pokarmowych,
- warunków wzrostu rośliny (pH, światło, temperatura, natlenienie, wilgotność),
- właściwości i fazy wzrostu roślin.
Dlatego nie można jednoznacznie odpowiedzieć, że jedna z form w każdych warunkach ma przewagę nad drugą. Zresztą, gdyby odpowiedź na to pytanie była prosta, w zdecydowanej większości nawozów mineralnych znajdowałaby się właśnie ta jedna, lepsza forma. Z reguły w glebie powinny być obecne obie formy azotu: amonowa i azotanowa1). Poniżej opisane są główne mechanizmy związane z pobieraniem i przemianami obu form. Warto jednak zaznaczyć, że wiele procesów wciąż jest badanych, wymaga wyjaśnienia.
Azot w glebie
Azot azotanowy jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. W glebie znajduje się głównie w roztworze glebowym, właściwie nie jest sorbowany przez kompleks sorpcyjny. Azot azotanowy jest więc bezpośrednio dostępny dla roślin. Niepobrany, może jednak zostać wymyty w głąb gleby.
Azot amonowy jest częściowo obecny w roztworze glebowym, a częściowo sorbowany przez glebowy kompleks sorpcyjny. Sorpcja to pozytywny proces, sposób na magazynowanie składnika, w pewien sposób ograniczający jednak bezpośrednią dostępność pierwiastka dla roślin. Jony NH4+ mogą też ulegać w glebie nitryfikacji, czyli mikrobiologicznemu przekształceniu w NO3-.
Proces pobierania przez rośliny jonów z gleby wpływa na tę glebę. Pobieranie NH4+ zakwasza glebę, a zwiększenie zakwaszenia może być niekorzystne dla wielu gatunków roślin. Dlaczego zakwasza? W trakcie pobierania jonów zachodzi wymiana jonowa – pobieranie przez roślinę kationu NH4+ wiąże się z wydzielaniem kationu H+, który zwiększa zakwaszenie gleby2).
Azot w roślinie
Wyżej wspomniano, że jony NH4+ są bezpośrednio wykorzystywane do budowy białka, a jony NO3- muszą najpierw zostać zredukowane do formy amonowej. Dla rośliny oznacza to konieczność przeprowadzenia dodatkowych procesów metabolicznych, co wymaga nakładów energii i zaangażowania dodatkowych enzymów (jednym z kluczowych enzymów jest reduktaza azotanowa).
Analizując procesy metaboliczne w roślinie można by przyjąć, że pobieranie jonów NH4+ powinno być dla rośliny bardziej opłacalne niż pobieranie jonów NO3-. A jednak dla wielu gatunków roślin ważniejszym źródłem azotu jest forma azotanowa2,3).
Dużo dostępnego azotu to jego intensywniejsze pobieranie przez rośliny, a więc większa aktywność enzymów odpowiedzialnych za asymilację azotu. W roślinie za regulację aktywności reduktazy azotanowej odpowiadają azotany – jeśli są, aktywność enzymu rośnie. Dużo azotu amonowego działa przeciwnie – często hamuje powstawanie reduktazy, a w efekcie wykorzystanie azotanów do budowy białka. Warto tu wspomnieć, że aktywność enzymu regulowana jest też światłem. Ważna jest również obecność molibdenu – jest on składnikiem reduktazy, a więc niedobór tego mikroelementu będzie blokował aktywność enzymu, a w efekcie wykorzystanie azotanów przez rośliny2).
Duże stężenie NH4+ w komórkach jest dla wielu roślin toksyczne2). Jeśli stężenie NH4+ w roślinie jest wysokie, pobieranie tego jonu jest hamowane, co chroni roślinę3).
| Rośliny o dużej wrażliwości na NH4+ |
|---|
| jęczmień, szpinak, rośliny z rodzaju krzyżowych, psiankowatych, dyniowatych, kapustowatych, różowatych |
Co również ważne, dla roślin łatwiejsze jest gromadzenie w tkankach NO3- niż NH4+. Takie magazynowanie niesie jednak ryzyko nadmiernego gromadzenia azotanów w tkankach roślin, co obniża jakość plonu i jest groźne dla zdrowia konsumentów (duże spożycie azotanów prowadzi m.in. do niedotlenienia organizmu na skutek przekształcania hemoglobiny w methemoglobinę niezdolną do przenoszenia tlenu).
| Azot azotanowy (saletrzany) NO3- | Azot amonowy NH4+ | |
| Gleba | Dobrze rozpuszczalny w wodzie, bezpośrednio dostępny dla roślin | Częściowo obecny w roztworze glebowym, a częściowo sorbowany przez glebowy kompleks sorpcyjny |
| Roślina | Najpierw redukowany do formy amonowej (to wydatek energetyczny dla rośliny), dopiero potem wykorzystywany do budowy białka; redukcja nie zachodzi przy braku molibdenu | Bezpośrednio wykorzystywany do budowy białka |
| Reguluje w roślinie aktywność enzymów odpowiedzialnych za asymilację azotu (obecność azotanów-zwiększenie aktywności enzymów), łatwiej gromadzony w tkankach | W dużym stężeniu toksyczny dla roślin |
Literatura:
1. Hacchiya T., Sakakibara H. 2017. Interactions between nitrate and ammonium in their uptake, allocation, assimilation, and signaling in plants. Journal of Experimental Botany, 68, 10, 2501-2512.
2. Kopcewicz J., Lewak S. 2002. Fizjologia roślin. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
3. Starck Z. 2006. Różnorodne funkcje węgla i azotu w roślinach. Kosmos, 55, 2-3 (271-272), 243-257.
4. Zboińska M. 2018. W jaki sposób rośliny pobierają i asymilują azot? Edukacja Biologiczna i Środowiskowa, 2, 19-31.
