Przemiany azotu w środowisku

Porady ekspertów

Wszystkie

Nawozy

Nawożenie

Home •

Wiedza•

Porady ekspertów•

Rośliny•

Przemiany azotu w środowisku

dr hab. Monika Tabak

06.01.2014

Polecane

Rośliny bobowate, dzięki symbiozie z bakteriami, korzystają z azotu atmosferycznego (fot. M. Tabak)

Biologiczne wiązanie azotu

N₂

→

Związki organiczne

Drobnoustroje obecne w glebie są zdolne do wiązania azotu atmosferycznego (cząsteczkowego, o wzorze N₂). Biologiczne wiązanie azotu może być przeprowadzane przez mikroorganizmy wolno żyjące oraz symbiotyczne. Przykładem tych pierwszych są bakterie z rodzaju Clostridium, natomiast drugich – Rhizobium. Drobnoustroje wolno żyjące w stosunkowo niewielkim stopniu przyczyniają się do zwiększenia zawartości azotu w glebie.

Szacuje się, że rocznie wiążą około 6-12 kg N na ha. Wśród organizmów symbiotycznych ważną grupę stanowią te żyjące w symbiozie z roślinami bobowatymi. Dzięki aktywności tych drobnoustrojów rocznie asymilowane może być nawet kilkaset kg N na ha (część składnika zostaje odprowadzona z plonem roślin). Więcej azotu gromadzone jest w glebach pod uprawami roślin wieloletnich niż jednorocznych. Wiązaniu azotu sprzyja mała zawartość azotu w glebie (wymusza to na roślinie „szukanie” innych źródeł tego składnika).

Poniżej przedstawiono dane dotyczące ilości azotu, o które wzbogacona zostaje gleba w wyniku uprawy wybranych roślin bobowatych:

bobik: 12 kg N na ha,
koniczyna łąkowa: 65 kg N na ha,
lucerna: 112 kg N na ha.

Amonifikacja

Związki organiczne

→

NH₄⁺

Amonifikacja jest procesem mineralizacji, czyli rozkładu materii organicznej (np.: białka) prowadzącym do powstawania azotu amonowego NH₄⁺. Amonifikacja może prowadzić do strat azotu z gleby na drodze ulatniania się formy amonowej do atmosfery (dzieje się tak, jeśli azot amonowy nie zostaje zasorbowany przez kompleks sorpcyjny gleby lub rozpuszczony w wodzie).

Nitryfikacja

NH₄⁺

→

NO₂^-

→

NO₃^-

Nitryfikacja jest procesem polegającym na przekształcaniu jonów amonowych NH₄⁺ do azotanów. Jest to proces dwuetapowy, tlenowy, przebiegający dzięki aktywności drobnoustrojów obecnych w glebie. Mikroorganizmy te są wrażliwe na zakwaszenie gleby.

W pierwszym etapie dochodzi do utlenienia jonów amonowych do azotanowych(III) NO₂^-. Proces ten przeprowadzany jest między innymi przez bakterie z rodzaju Nitrosomonas. W drugim etapie azotany(III) utleniane są do azotanów(V) NO₃^-, a przemiany tej dokonują między innymi bakterie z rodzaju Nitrobacter. Aktywność drobnoustrojów przeprowadzających drugi etap procesu jest większa od utleniających azot amonowy do azotanowego(II), dlatego w glebie nie dochodzi do nagromadzenia azotanów(II). Co ważne, w trakcie nitryfikacji wydzielane są jony wodorowe, a więc dochodzi do zakwaszenia środowiska.

Powstający w wyniku nitryfikacji azot azotanowy jest rozpuszczalny w wodzie. W niesprzyjających warunkach, jeśli nie zostanie pobrany przez rośliny, może łatwo ulec wymyciu w głąb gleby.

Denitryfikacja

NO₃^-

→

N₂

Denitryfikacja nie jest procesem odwrotnym do nitryfikacji. Wykorzystuje jednak jej produkty – podczas denitryfikacji jony azotanowe NO₃^-i NO₂^- ulegają redukcji. Denitryfikacja może prowadzić do powstania różnych produktów, w tym azotu cząsteczkowego N₂, tlenku azotu N₂O i amoniaku NH₃. Omawiany proces prowadzony jest przez drobnoustroje (np. z rodzajów Pseudomonas, Bacillus) w warunkach beztlenowych lub przy ograniczonym dostępie tlenu i może prowadzić do strat azotu (np. na skutek ulatniania się N₂). Znaczne uwilgotnienie gleby oraz obojętny lub lekko alkaliczny odczyn sprzyjają zachodzeniu denitryfikacji.

Immobilizacja przez drobnoustroje

NH₄⁺

→

Związki organiczne

Intensywne pobieranie azotu przez mikroorganizmy może prowadzić do niedoboru azotu, przez co ucierpią rośliny. Taka sytuacja może wystąpić podczas rozkładu materii organicznej (resztek pożniwnych czy nawozów organicznych i naturalnych) przez drobnoustroje glebowe. Jeśli wartość stosunku zawartości węgla do azotu (C : N) w mineralizowanym materiale jest mniejsza niż 22 : 1, a zawartość azotu jest większa od 1,8%, w czasie rozkładu uwalniane jest więcej azotu niż potrzeba drobnoustrojom. Ta nadwyżka zwiększa pulę azotu mineralnego dostępnego dla roślin. W odwrotnej sytuacji (duża wartość stosunku C : N i mała zawartość azotu w materiale organicznym – np. słoma) drobnoustroje nie tylko wykorzystają azot obecny w mineralizowanej substancji, ale także pobiorą część mineralnych form azotu obecnych w glebie. W okresie wegetacji stanowią w ten sposób konkurencję dla roślin. Aby temu zapobiec, nawożenie słomą zaleca się łączyć z dodatkowym nawożeniem azotowym – więcej informacji na ten temat zostało podane w artykule „Prawidłowe nawożenie słomą”.

Literatura:
1. Gorlach E., Mazur T. 2002. Chemia rolna. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
2. Grzebisz W. 2009. Nawożenie roślin uprawnych. T. 2. Nawozy i systemy nawożenia. PWRiL, Poznań.
3. Mercik S. 2004. Chemia rolna. Podstawy teoretyczne i praktyczne. Wyd, SGGW, Warszawa.
4. Van Loon G.W., Duffy S.J. 2008. Chemia środowiska. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.

Masz pytanie dotyczące nawozów lub nawożenia? Szukasz porady eksperta?

ZAPYTAJ EKSPERTA