12. Formy występowania i przemiany azotu w glebie i jego przyswajalność dla roślin.
Ogólna zawartość azotu w glebach jest ściśle związana z udziałem materii organicznej. Gleby organiczne zawierają 1- 4% azotu, a gleby mineralne 0,05- 0,3%.
Ponad 90% azotu w wierzchniej warstwie gleby występuje w formie organicznej. 2/3 to azot aminowy i amidowy, a 1/3 azot kwasów nukleinowych i substancji huminowych. Azot organiczny wchodzi w skład próchnicy, biomasy mikroorganizmów oraz resztek roślinnych i zwierzęcych, które jeszcze nie uległy humifikacji.
Mineralne formy azotu to przede wszystkim N- amonowy i N- azotanowy. N- azotanowy występuje w glebie wyłącznie w roztworze glebowym. N- amonowy może występować w roztworze glebowym, ale jego większa część jest wymiennie lub niewymiennie związana w kompleksie sorpcyjnym. Azot w glebie występuje także w powietrzu glebowym w formie cząsteczkowej: N3, oraz w niewielkich ilościach tlenki azotu: N2O,NO i NO2, a czasem również amoniak NH3.
Przemiany azotu w glebie to: wiązanie azotu przez bakterie, amonifikacja, nitryfikacja i rozkład azotanów, czyli denitryfikacja.
Niektóre drobnoustroje mają zdolność wiązania azotu atmosferycznego. Są to bakterie brodawkowate z rodz. Rhizobium żyjące w symbiozie z roślinami motylkowatymi. Ich symbioza polega na tym, że rośliny motylkowate dostarczają bakteriom węglowodany i sole mineralne, a bakterie odwdzięczają się im azotem.
Amonifikacja to rozkład organicznych połączeń azotowych prowadzący do wydzielania amoniaku. Za proces ten odpowiedzialne są drobnoustroje: bakterie, grzyby i promieniowce nazywane amonifikatorami.
Amonifikacja najsprawniej przebiega przy wilgotności gleby ok. 60%, choć możliwa jest w szerokich granicach pojemności wodnej. Najkorzystniejsze są warunki tlenowe, ale może zachodzić również w warunkach beztlenowych. Zakwaszenie gleby zmniejsza szybkość amonifikacji, ponieważ w glebach kwaśnych silniej działają grzyby, które zużywają więcej amoniaku na budowę swojego ciała. Wyższa temp. Przyspiesza amonifikację, proces ustaje dopiero przy zamarzaniu gleby. Duże znaczenie dla szybkości rozkładu połączeń azotowych i ilości wydzielanego amoniaku ma stosunek C:N. Im większa jest zawartość azotu tym więcej amoniaku jest wydzielane.
Nitryfikacja jest to proces utleniania N- amonowego do N- azotanowego prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne. Proces ten przebiega w dwóch etapach. Etap pierwszy przeprowadzają bakterie z rodzaju Nitrosomonas i zachodzi tutaj utlenianie amoniaku do azotynów, a w etapie drugim utlenianie azotynów do azotanów z udziałem bakterii z rodzaju Nitrobacter.
Jak wskazuje definicja, nitryfikacja wymaga warunków tlenowych. Najlepsza jest wilgotność gleby ok. 50%. 30 st. C to optymalna temp. Dla tego procesu, poniżej 5 st. C przebiega bardzo wolno. Nitryfikatory najlepiej działają przy odczynie obojętnym. Poniżej pH 4, nitryfikacja praktycznie ustaje. Wymagana jest również dostępność podstawowych makro- i mikroelementów.
Denitryfikacja jest to redukcja azotanów, przeprowadzana przez bakterie de nitryfikujące, które wykorzystują N- azotanowy i N- azotynowy jako źródło tlenu. Wyróżnia się denitryfikację częściową i właściwą, która wymaga warunków ściśle beztlenowych i polega na redukcji azotanów do produktów gazowych: N2 i N2O, które ulatniają się z gleby. Denitryfikacja częściowa polega na redukcji N- azotanowego do N- azotynowego lub amoniaku. Przebiega w warunkach względnie beztlenowych.
Głównym pokarmem azotowym dla roślin jest jon amonowy oraz jon azotanowy. Rośliny mogą również pobierać aminokwasy i mocznik. Te połączenia organiczne są przyswajane jako całe cząstki. Ale w warunkach naturalnych te połączenia zwykle bardzo szybko ulegają mineralizacji dlatego rośliny maja praktycznie do dyspozycji tylko azot mineralny. Rośliny głównie pobierają azot przez korzenie na skutek wymiany jonowej, ale mogą pobierać azot również przez liście, najkorzystniejszy w tym przypadku jest mocznik.