Przeciętna zawartość azotu w roślinach uprawnych:

żyto: ziarno 15,6; słoma 5,3; pszenica: ziarno 20,3; słoma 6,4; jęczmień: ziarno 18,1; słoma 6,5; owies: ziarno 17,4; słoma 7,8; ziemniak: bulwy 13,7; burak cukrowy: korzenie 19,0; liście 33,0; rzepak: nasiona 33,0; koniczyna: siano 24,5; lucerna: siano 27,6; siano łąkowe 18,9

Pobieranie azotu przez rośliny. Rośliny pobierają azot przez system korzeniowy z gleby głównie w formie amonowej (NH₄⁺) i azotanowej (NO₃^-). Obie formy azotu są równorzędne w żywieniu roślin. Jednak o tym, która forma jest aktywniej pobierana, decyduje wiele czynników: gatunek rośliny, stan fizjologiczny, forma azotu nawozowego, warunki glebowe i inne. Znaczny wpływ na przewagę w pobieraniu jednej lub drugiej formy ma odczyn gleby. W warunkach odczynu zbliżonego do obojętnego lepszym źródłem jest azot amonowy. Wraz ze wzrostem zakwaszenia do stanu gleb bardzo kwaśnych wzrasta intensywność pobierania N-NO₃^-. Oba jony pobierane są z gleby na zasadzie wymiany, z wydzieleniem przez korzenie równoważnej ilości innych kationów lub anionów. Pobierając N-NH₄⁺ roślina wydziela równoważną ilość jonu hydroniowego H₃O⁺, natomiast pobierając N-NO₃^-, wydziela jony HCO₃^-, OH^- lub inne aniony organiczne. Po­brany azot jest włączany w strukturę roślinnych związków organicznych. Przy czym jon azotanowy musi ulec wcześniejszej redukcji do amoniaku. Proces ten odbywa się przy nakładzie energii chemicznej zgromadzonej w ATP. Dlatego odżywianie formą azotanową może być mniej korzystne dla roślin, szczególnie przy bardzo dużych ilościach pobieranego azotu.

Rośliny zdolne są również do pobierania azotu przez liście. Tę cechę wykorzy­stuje się często przy dolistnym dokarmianiu roślin azotem. Dolistnie stosuje się przede wszystkim nie mineralne związki azotu azotanowego lub amonowego, ale organiczny związek azotu - mocznik. Forma ta mniej uszkadza rośliny, a prócz tego kropla roztworu mocznika, charakteryzująca się mniejszym napięciem po­wierzchniowym, a tym samym większą lepkością od kropli roztworów związków mineralnych, w mniejszych ilościach spływa z powierzchni liścia. Dyfundujące do wnętrza liści cząsteczki mocznika ulegają już w apoplaście amonifikacji dzięki działaniu ureazy. Wytwarzany w ten sposób amoniak przemieszcza się dalej przez błonę komórkową do cytoplazmy i tam włączany jest w strukturę związków orga­nicznych.

Rośliny motylkowate, w odróżnieniu od większości roślin, zdolne są do wykorzystywania azotu asymilowanego przez symbiotyczne bakterie brodawkowe. W optymalnych warunkach po zakażeniu korzeni bakteriami azot asymilacyjny stanowi u tych roślin główne źródło tego składnika.

Formy związków azotowych i ich fizjologiczna rola w roślinie. Azot w roślinie występuje przede wszystkim w postaci związków organicznych. Tylko śladowe ilości tego składnika pozostają w formie mineralnej (NH₄⁺ i NO₃^-, CO(NH₂)₂. Produktami syntezy azotu mineralnego do organicznych związków azotowych są aminokwasy białkowe i niebiałkowe, białka, peptydy, amidy, kwasy nukleinowe i nukleotydy, substancje porfirynowe wchodzące w skład chlorofilu, witaminy, koenzymy, alkaloidy, betainy itp.

Do najważniejszych związków azotowych należą białka. W odróżnieniu od organizmów zwierzęcych, rośliny prawie nie zawierają białek strukturalnych. Wyjątkiem jest tu grupa białek budujących błony cytoplazmatyczne. Znaczne ilości azotu znajdują się w białkach zapasowych w nasionach i ziarniakach zbóż. W orga­nach tych białko może stanowić 8-15% s.m. ziarniaków, a u niektórych roślin motylkowatych do 50% s.m. nasion. Wśród białek zapasowych dominują białka proste (albuminy, globuliny, prolaminy i gluteliny) i białka złożone. Odrębną grupą białek roślinnych stanowią białka enzymatyczne i regulacyjne. Są one odpowie­dzialne za przeprowadzanie i regulowanie prawie wszystkich procesów biochemi­cznych zachodzących w roślinie. W procesie fotosyntezy oprócz białek enzymaty­cznych biorą udział również inne związki azotowe. Na przykład układ magnezo­porfirynowy, będący podstawową jednostką budulcową chloroplastów, który odpowiedzialny jest za absorpcję energii świetlnej i wraz z układem enzyma­tycznym za syntezę cukrów. Plastocyjanina - miedzioproteid znajdujący się w chloroplastach, bierze udział w przenoszeniu elektronów w procesach fosforyla­cji, fotoredukcji NADP⁺ i utlenieniu cytochromu f. Charakterystyczne dla roślin są również białka - inhibitory enzymów. Tworzą one system regulacji procesów biochemicznych.

Inną grupą związków azotowych o podstawowym znaczeniu są nukleotydy i kwasy nukleinowe. Kwasy nukleinowe stanowią materiał genetyczny organizmów żywych. Nukleotydy natomiast są nie tylko elementem składowym kwasów nukleinowych, lecz również wielu koenzymów i niektórych związków makro­ergicznych.

Rola azotu polega również na stymulowaniu syntezy i obiegu regulatorów wzrostu i rozwoju roślin: auksyn, giberelin i kwasu abscysynowego. Niektóre alkaloidy czy niektóre aminokwasy niebiałkowe są syntezowane w celu ochrony roślin przed szkodnikami jako substancje szkodliwe i toksyczne.

Objawy i skutki niedoboru i nadmiaru azotu u roślin. W początkowym okresie wzrostu roślin niedobór azotu zaznacza się na najstarszych liściach, z których jest on transportowany do liści młodszych. Przy dalszym niedoborze azotu najstarsze liście odbarwiają się na kolor jasnozielony, a następnie od wierzchołków zaczynają żółknąć. Równocześnie zostaje zahamowany wzrost roślin, a wykształcane nowe liście są wyraźnie mniejsze. Pogłębiający się niedobór azotu przyspiesza rozwój i dojrzewanie roślin. Zmniejszenie powierzchni asymilacyjnej powoduje niedostateczne wykształcenie organów generatywnych i wypełnienie ziarniaków i nasion, a co za tym idzie zmniejszenie plonowania roślin.

Nadmiar azotu w roślinach jest wywołany przeważnie nadmiernym nawożeniem azotowym. Zbyt duża zawartość organicznych i mineralnych związków azotowych powoduje obniżenie jakości uzyskiwanych plonów, między innymi z następujących powodów:

-obniżenia wartości żywieniowej pasz zielonych, powodowanej wzrostem za­wartoŚci N- NO3 ;

-zmniejszenia zawartości cennych aminokwasów egzogennych w białku;

-zmniejszenia zawartości glutenu w ziarniakach konsumpcyjnych odmian psze­nicy (maleje wartość wypiekowa mąki);

-obniżenia jakości technologicznej jęczmienia browarnianego;

-utrudnionej krystalizacji sacharozy, wywołanej wzrostem zawartości ammo­kwasów w korzeniach buraka cukrowego.

Podstawowe objawy nadmiaru azotu to ciemnozielone wybarwienie roślin, wydłużenie okresu wegetacji, nadmierny rozrost części wegetatywnych sprzyjający porażeniom patogenów, wzrost ilości niedogonów, wyleganie łanu.

Zawartość azotu w roślinach oraz dynamika narastania form azotu w czasie wegetacji. Ogólna zawartość azotu w roślinie wynosi od 0,5 do 3% i zależy przede wszystkim od gatunku rośliny, części rośliny (wegetatywne, generatywne), fazy rozwojowej rośliny, poziomu nawożenia azotowego, żyzności gleby (zawartości substancji organicznej, aktywności mikrobiologicznej, pH itp.).

Z wyjątkiem roślin motylkowatych, których potrzeby pokarmowe na azot są zaspokajane niemal w całości z procesu symbiotycznego wiązania N₂, wszystkie pozostałe gatunki uprawne powinny mieć zapewniony ten składnik z zasobów glebowych i nawozów.

Nagromadzenie azotu w roślinie rozpoczyna się w momencie wykształcenia korzenia zarodkowego i osiąga maksimum w tzw. liniowej fazie wegetatywnego rozwoju roślin, kiedy to szybkość pobierania azotu jest proporcjonalna do szybkości nagromadzania suchej masy. Szybkość nagromadzania azotu w jednostce czasu wyprzedza początkowo nagromadzanie suchej masy roślin, lecz w miarę ich rozwoju maleje. W okresie wykształcania ziarniaków i nasion zapotrzebowanie roślin na składniki pokarmowe przewyższa możliwości pobrania ich z gleby, dlatego dochodzi do przemieszczenia substancji zapasowych z organów wegetaty­wnych do generatywnych. Poszczególne gatunki uprawne charakteryzują się różną dynamiką nagromadzania składników pokarmowych. Na przykład, pobieranie azotu przez pszenicę przewyższa jesienią nagromadzanie suchej masy. Natomiast wiosną, aż do kwitnienia, tempo pobierania azotu i nagromadzania suchej masy jest zbliżone. Równomierną intensywnością nagromadzania azotu w czasie okresu we­getacji charakteryzują się ziemniaki. Natomiast burak cukrowy i kukurydza intensywnie nagromadzają azot w innych określonych fazach rozwoju. U buraka jest to okres rozrostu korzenia spichrzowego i narastania towarzyszących mu liści (między 60 a 130 dniem wegetacji). U kukurydzy intensywne nagromadzenie rozpoczyna się od fazy 7-8 liścia i osiąga maksimum w czasie kwitnienia.

Zawartość i formy azotu w nawozach organicznych. Zawartość azotu i węgla organicznego w nawozach organicznych jest jednym z najlepszych kryteriów ich wartości nawozowej. Skład chemiczny nawozów organicznych jest uzależniony od substratów użytych do ich wytwarzania oraz poprawności przeprowadzanych prac w ramach ich produkcji i przechowywania. Azot w tych nawozach występuje przede wszystkim w formie organicznej i jedynie w gnojowicy około 50% tego pierwiastka występuje w formie mineralnej.

Do nawozów organicznych, w których oznacza się azot w podobny sposób jak w roślinach, można zaliczyć obornik (około 0,5% N w s.m.), gnojowicę (około 0,5% N w s.m.), komposty (około 0,6% N w s.m.), nawozy zielone z roślin motylkowatych (około 2% N w ś.m.) i inne. Przy oznaczeniu azotu w nawozach organicznych ważne jest właściwe pobranie prób tych nawozów.

Oznaczenie azotu ogólnego na ćwiczeniach przeprowadzone jest przy użyciu zmo­dyfikowanej metody destylacyjnej Kjeldahla, czyli poprzez mineralizację, desty­lację i miareczkowanie

Minera1izacja. Analizowany materiał organiczny poddawany jest mine­ralizacji "na mokro" w stężonym kwasie siarkowym. Organiczne związki azotowe ulegają początkowo hydrolizie do najprostszych aminokwasów, a te z kolei ulegają mineralizacji do NH₃, CO₂, SO₂ i H₂O w myśl reakcji:

NH2CH2COOH + 3 H2SO4 = NH3 + 2 CO2 + 4 H2O + 3 SO2

Uwalniany amoniak natychmiast reaguje z nadmiarem kwasu siarkowego, w wyniku czego powstaje siarczan amonowy:

2 NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

Proces ten zachodzi powoli w temperaturze wrzenia H2SO4, to jest w 338°C. W celu przyspieszenia spalania substancji organicznej stosuje się katalizatory. Przy oznaczeniu azotu ogólnego w roślinie stosuje się 3 grupy związków chemicznych przyspieszających spalanie. Są to:

l) związki podwyższające temperaturę wrzenia kwasu siarkowego - na przykład sole obojętne K2SO4,

2) związki katalizujące proces spalania, sole kationów jedno - lub dwuwartościowych, takich jak CuSO4; działanie tej soli polega na przenoszeniu elektronów z kwasu siarkowego na utlenianą substancję:

2 CuSO4=Cu2SO4 + SO2 + O2

Wydzielający się tlen przyspiesza utlenianie substancji organicznej, natomiast w obecności kwasu siarkowego miedź jest utleniana:

Cu2SO4 + 2 H2SO4 = 2 CuSO4 + SO2 + 2 H2O

3) związki utleniające, takie jak: H2O2 (H2O + 1/2 O2), HClO4 (HCl + 2 O2) i inne. W celu oznaczenia azotu ogólnego w próbach zawierających azotany (np. w oborniku) należy uprzednio je zredukować. W przeciwnym wypadku, w reakcji z kwasem siarkowym powstanie kwas azotowy, z którego uwolnią się lotne zwią­zki azotu:

4 HN03 = 4 ↑N02 + 2 H2O + ↑O2

W celu zapobieżenia stratom azotu podczas mineralizacji używa się nie kwasu siarkowego, ale kwasu fenolosiarkowego z dodatkiem pyłu cynkowego. Zawarte w próbce NO3^- i NO2^- wiązane są do nitrofenolu:

C6H5OH + H2SO4 = C6H4(OH)(SO3H) + H2O

C6H4(OH)(SO3H) + HN03 = C6H4(OH)NO2 + H2SO4

Reduktorem azotu w nitrofenolu jest wodór powstający "in statu nascendi" w reakcji cynku z kwasem siarkowym:

Z n + H2SO4=ZnSO4 + H2

C6H4(OH)NO2 + 3 H2 = C6H4(OH)NH2 + 2 H2O

Forma amidowa nitrofenolu ulega dalej amonifikacji, reagując z kwasem siar­kowym w podobny sposób jak inne związki organiczne, tworząc siarczan amo­nowy.

Desty1acja. Uzyskany po mineralizacji substancji organicznej roztwór, zawierający azot w formie (NH4)2SO4, zadawany jest ługiem sodowym w celu zobojętnienia kwasu siarkowego i stworzenia środowiska alkalicznego. Nadmiar NaOH reaguje z (NH4)2SO4 w wyniku czego dochodzi do uwolnienia amoniaku:

(NH4)2SO4 + 2 NaOH = 2 NH3 + Na2SO4 + 2 H2O

Amoniak jest wypierany z roztworu przez parę wodną dostarczaną z wytwornicy pary. Do rozdzielenia pary wodnej i amoniaku dochodzi w deflegmatorze, w któ­rym temperatura obu gazów obniża się poniżej 100stC. W tych warunkach para wodna ulega skropleniu, amoniak zaś przez chłodnicę jest odprowadzony do odbie­ralnika. W odbieralniku amoniak jest wiązany przez kwas borowy lub kwas siar­kowy:

3 NH3 + H3BO3 = (NH4)3BO3

lub

2 NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

Miareczkowanie. W przypadku stosowania kwasu borowgo w obecno­ści mieszaniny indykatorów (czerwieni metylowej i zieleni bromokrezolowej) wy­tworzony boran amonowy jest miareczkowany mianowanym kwasem siarkowym:

2 (NH4)3BO3 + 3 H2SO4 = 3 (NH4)2SO4 + 2 H3BO3

Ilość kwasu siarkowego zużyta do miareczkowania posłuży do wyliczenia zawartości azotu ogólnego w badanym materiale.

W przypadku zastosowania kwasu siarkowego w odbieralniku miareczkujemy jego nadmiar w obecności fenoloftaleiny mianowanym roztworem NaOH:

2 NaOH + H2SO4= Na2SO4 +2 H2O

W tym wypadku do wyliczenia zawartości azotu ogólnego w badanym mate­riale posłuży ilość zużytego do miareczkowania NaOH.

Przeciętna zawartość azotu w roślinach uprawnych:

żyto: ziarno 15,6; słoma 5,3; pszenica: ziarno 20,3; słoma 6,4; jęczmień: ziarno 18,1; słoma 6,5; owies: ziarno 17,4; słoma 7,8; ziemniak: bulwy 13,7; burak cukrowy: korzenie 19,0; liście 33,0; rzepak: nasiona 33,0; koniczyna: siano 24,5; lucerna: siano 27,6; siano łąkowe 18,9

Pobieranie azotu przez rośliny. Rośliny pobierają azot przez system korzeniowy z gleby głównie w formie amonowej (NH₄⁺) i azotanowej (NO₃^-). Obie formy azotu są równorzędne w żywieniu roślin. Jednak o tym, która forma jest aktywniej pobierana, decyduje wiele czynników: gatunek rośliny, stan fizjologiczny, forma azotu nawozowego, warunki glebowe i inne. Znaczny wpływ na przewagę w pobieraniu jednej lub drugiej formy ma odczyn gleby. W warunkach odczynu zbliżonego do obojętnego lepszym źródłem jest azot amonowy. Wraz ze wzrostem zakwaszenia do stanu gleb bardzo kwaśnych wzrasta intensywność pobierania N-NO₃^-. Oba jony pobierane są z gleby na zasadzie wymiany, z wydzieleniem przez korzenie równoważnej ilości innych kationów lub anionów. Pobierając N-NH₄⁺ roślina wydziela równoważną ilość jonu hydroniowego H₃O⁺, natomiast pobierając N-NO₃^-, wydziela jony HCO₃^-, OH^- lub inne aniony organiczne. Po­brany azot jest włączany w strukturę roślinnych związków organicznych. Przy czym jon azotanowy musi ulec wcześniejszej redukcji do amoniaku. Proces ten odbywa się przy nakładzie energii chemicznej zgromadzonej w ATP. Dlatego odżywianie formą azotanową może być mniej korzystne dla roślin, szczególnie przy bardzo dużych ilościach pobieranego azotu.

Rośliny zdolne są również do pobierania azotu przez liście. Tę cechę wykorzy­stuje się często przy dolistnym dokarmianiu roślin azotem. Dolistnie stosuje się przede wszystkim nie mineralne związki azotu azotanowego lub amonowego, ale organiczny związek azotu - mocznik. Forma ta mniej uszkadza rośliny, a prócz tego kropla roztworu mocznika, charakteryzująca się mniejszym napięciem po­wierzchniowym, a tym samym większą lepkością od kropli roztworów związków mineralnych, w mniejszych ilościach spływa z powierzchni liścia. Dyfundujące do wnętrza liści cząsteczki mocznika ulegają już w apoplaście amonifikacji dzięki działaniu ureazy. Wytwarzany w ten sposób amoniak przemieszcza się dalej przez błonę komórkową do cytoplazmy i tam włączany jest w strukturę związków orga­nicznych.

Rośliny motylkowate, w odróżnieniu od większości roślin, zdolne są do wykorzystywania azotu asymilowanego przez symbiotyczne bakterie brodawkowe. W optymalnych warunkach po zakażeniu korzeni bakteriami azot asymilacyjny stanowi u tych roślin główne źródło tego składnika.

Formy związków azotowych i ich fizjologiczna rola w roślinie. Azot w roślinie występuje przede wszystkim w postaci związków organicznych. Tylko śladowe ilości tego składnika pozostają w formie mineralnej (NH₄⁺ i NO₃^-, CO(NH₂)₂. Produktami syntezy azotu mineralnego do organicznych związków azotowych są aminokwasy białkowe i niebiałkowe, białka, peptydy, amidy, kwasy nukleinowe i nukleotydy, substancje porfirynowe wchodzące w skład chlorofilu, witaminy, koenzymy, alkaloidy, betainy itp.

Do najważniejszych związków azotowych należą białka. W odróżnieniu od organizmów zwierzęcych, rośliny prawie nie zawierają białek strukturalnych. Wyjątkiem jest tu grupa białek budujących błony cytoplazmatyczne. Znaczne ilości azotu znajdują się w białkach zapasowych w nasionach i ziarniakach zbóż. W orga­nach tych białko może stanowić 8-15% s.m. ziarniaków, a u niektórych roślin motylkowatych do 50% s.m. nasion. Wśród białek zapasowych dominują białka proste (albuminy, globuliny, prolaminy i gluteliny) i białka złożone. Odrębną grupą białek roślinnych stanowią białka enzymatyczne i regulacyjne. Są one odpowie­dzialne za przeprowadzanie i regulowanie prawie wszystkich procesów biochemi­cznych zachodzących w roślinie. W procesie fotosyntezy oprócz białek enzymaty­cznych biorą udział również inne związki azotowe. Na przykład układ magnezo­porfirynowy, będący podstawową jednostką budulcową chloroplastów, który odpowiedzialny jest za absorpcję energii świetlnej i wraz z układem enzyma­tycznym za syntezę cukrów. Plastocyjanina - miedzioproteid znajdujący się w chloroplastach, bierze udział w przenoszeniu elektronów w procesach fosforyla­cji, fotoredukcji NADP⁺ i utlenieniu cytochromu f. Charakterystyczne dla roślin są również białka - inhibitory enzymów. Tworzą one system regulacji procesów biochemicznych.

Inną grupą związków azotowych o podstawowym znaczeniu są nukleotydy i kwasy nukleinowe. Kwasy nukleinowe stanowią materiał genetyczny organizmów żywych. Nukleotydy natomiast są nie tylko elementem składowym kwasów nukleinowych, lecz również wielu koenzymów i niektórych związków makro­ergicznych.

Rola azotu polega również na stymulowaniu syntezy i obiegu regulatorów wzrostu i rozwoju roślin: auksyn, giberelin i kwasu abscysynowego. Niektóre alkaloidy czy niektóre aminokwasy niebiałkowe są syntezowane w celu ochrony roślin przed szkodnikami jako substancje szkodliwe i toksyczne.

Objawy i skutki niedoboru i nadmiaru azotu u roślin. W początkowym okresie wzrostu roślin niedobór azotu zaznacza się na najstarszych liściach, z których jest on transportowany do liści młodszych. Przy dalszym niedoborze azotu najstarsze liście odbarwiają się na kolor jasnozielony, a następnie od wierzchołków zaczynają żółknąć. Równocześnie zostaje zahamowany wzrost roślin, a wykształcane nowe liście są wyraźnie mniejsze. Pogłębiający się niedobór azotu przyspiesza rozwój i dojrzewanie roślin. Zmniejszenie powierzchni asymilacyjnej powoduje niedostateczne wykształcenie organów generatywnych i wypełnienie ziarniaków i nasion, a co za tym idzie zmniejszenie plonowania roślin.

Nadmiar azotu w roślinach jest wywołany przeważnie nadmiernym nawożeniem azotowym. Zbyt duża zawartość organicznych i mineralnych związków azotowych powoduje obniżenie jakości uzyskiwanych plonów, między innymi z następujących powodów:

-obniżenia wartości żywieniowej pasz zielonych, powodowanej wzrostem za­wartoŚci N- NO3 ;

-zmniejszenia zawartości cennych aminokwasów egzogennych w białku;

-zmniejszenia zawartości glutenu w ziarniakach konsumpcyjnych odmian psze­nicy (maleje wartość wypiekowa mąki);

-obniżenia jakości technologicznej jęczmienia browarnianego;

-utrudnionej krystalizacji sacharozy, wywołanej wzrostem zawartości ammo­kwasów w korzeniach buraka cukrowego.

Podstawowe objawy nadmiaru azotu to ciemnozielone wybarwienie roślin, wydłużenie okresu wegetacji, nadmierny rozrost części wegetatywnych sprzyjający porażeniom patogenów, wzrost ilości niedogonów, wyleganie łanu.

Zawartość azotu w roślinach oraz dynamika narastania form azotu w czasie wegetacji. Ogólna zawartość azotu w roślinie wynosi od 0,5 do 3% i zależy przede wszystkim od gatunku rośliny, części rośliny (wegetatywne, generatywne), fazy rozwojowej rośliny, poziomu nawożenia azotowego, żyzności gleby (zawartości substancji organicznej, aktywności mikrobiologicznej, pH itp.).

Z wyjątkiem roślin motylkowatych, których potrzeby pokarmowe na azot są zaspokajane niemal w całości z procesu symbiotycznego wiązania N₂, wszystkie pozostałe gatunki uprawne powinny mieć zapewniony ten składnik z zasobów glebowych i nawozów.

Nagromadzenie azotu w roślinie rozpoczyna się w momencie wykształcenia korzenia zarodkowego i osiąga maksimum w tzw. liniowej fazie wegetatywnego rozwoju roślin, kiedy to szybkość pobierania azotu jest proporcjonalna do szybkości nagromadzania suchej masy. Szybkość nagromadzania azotu w jednostce czasu wyprzedza początkowo nagromadzanie suchej masy roślin, lecz w miarę ich rozwoju maleje. W okresie wykształcania ziarniaków i nasion zapotrzebowanie roślin na składniki pokarmowe przewyższa możliwości pobrania ich z gleby, dlatego dochodzi do przemieszczenia substancji zapasowych z organów wegetaty­wnych do generatywnych. Poszczególne gatunki uprawne charakteryzują się różną dynamiką nagromadzania składników pokarmowych. Na przykład, pobieranie azotu przez pszenicę przewyższa jesienią nagromadzanie suchej masy. Natomiast wiosną, aż do kwitnienia, tempo pobierania azotu i nagromadzania suchej masy jest zbliżone. Równomierną intensywnością nagromadzania azotu w czasie okresu we­getacji charakteryzują się ziemniaki. Natomiast burak cukrowy i kukurydza intensywnie nagromadzają azot w innych określonych fazach rozwoju. U buraka jest to okres rozrostu korzenia spichrzowego i narastania towarzyszących mu liści (między 60 a 130 dniem wegetacji). U kukurydzy intensywne nagromadzenie rozpoczyna się od fazy 7-8 liścia i osiąga maksimum w czasie kwitnienia.

Zawartość i formy azotu w nawozach organicznych. Zawartość azotu i węgla organicznego w nawozach organicznych jest jednym z najlepszych kryteriów ich wartości nawozowej. Skład chemiczny nawozów organicznych jest uzależniony od substratów użytych do ich wytwarzania oraz poprawności przeprowadzanych prac w ramach ich produkcji i przechowywania. Azot w tych nawozach występuje przede wszystkim w formie organicznej i jedynie w gnojowicy około 50% tego pierwiastka występuje w formie mineralnej.

Do nawozów organicznych, w których oznacza się azot w podobny sposób jak w roślinach, można zaliczyć obornik (około 0,5% N w s.m.), gnojowicę (około 0,5% N w s.m.), komposty (około 0,6% N w s.m.), nawozy zielone z roślin motylkowatych (około 2% N w ś.m.) i inne. Przy oznaczeniu azotu w nawozach organicznych ważne jest właściwe pobranie prób tych nawozów.

Oznaczenie azotu ogólnego na ćwiczeniach przeprowadzone jest przy użyciu zmo­dyfikowanej metody destylacyjnej Kjeldahla, czyli poprzez mineralizację, desty­lację i miareczkowanie

Minera1izacja. Analizowany materiał organiczny poddawany jest mine­ralizacji "na mokro" w stężonym kwasie siarkowym. Organiczne związki azotowe ulegają początkowo hydrolizie do najprostszych aminokwasów, a te z kolei ulegają mineralizacji do NH₃, CO₂, SO₂ i H₂O w myśl reakcji:

NH2CH2COOH + 3 H2SO4 = NH3 + 2 CO2 + 4 H2O + 3 SO2

Uwalniany amoniak natychmiast reaguje z nadmiarem kwasu siarkowego, w wyniku czego powstaje siarczan amonowy:

2 NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

Proces ten zachodzi powoli w temperaturze wrzenia H2SO4, to jest w 338°C. W celu przyspieszenia spalania substancji organicznej stosuje się katalizatory. Przy oznaczeniu azotu ogólnego w roślinie stosuje się 3 grupy związków chemicznych przyspieszających spalanie. Są to:

l) związki podwyższające temperaturę wrzenia kwasu siarkowego - na przykład sole obojętne K2SO4,

2) związki katalizujące proces spalania, sole kationów jedno - lub dwuwartościowych, takich jak CuSO4; działanie tej soli polega na przenoszeniu elektronów z kwasu siarkowego na utlenianą substancję:

2 CuSO4=Cu2SO4 + SO2 + O2

Wydzielający się tlen przyspiesza utlenianie substancji organicznej, natomiast w obecności kwasu siarkowego miedź jest utleniana:

Cu2SO4 + 2 H2SO4 = 2 CuSO4 + SO2 + 2 H2O

3) związki utleniające, takie jak: H2O2 (H2O + 1/2 O2), HClO4 (HCl + 2 O2) i inne. W celu oznaczenia azotu ogólnego w próbach zawierających azotany (np. w oborniku) należy uprzednio je zredukować. W przeciwnym wypadku, w reakcji z kwasem siarkowym powstanie kwas azotowy, z którego uwolnią się lotne zwią­zki azotu:

4 HN03 = 4 ↑N02 + 2 H2O + ↑O2

W celu zapobieżenia stratom azotu podczas mineralizacji używa się nie kwasu siarkowego, ale kwasu fenolosiarkowego z dodatkiem pyłu cynkowego. Zawarte w próbce NO3^- i NO2^- wiązane są do nitrofenolu:

C6H5OH + H2SO4 = C6H4(OH)(SO3H) + H2O

C6H4(OH)(SO3H) + HN03 = C6H4(OH)NO2 + H2SO4

Reduktorem azotu w nitrofenolu jest wodór powstający "in statu nascendi" w reakcji cynku z kwasem siarkowym:

Z n + H2SO4=ZnSO4 + H2

C6H4(OH)NO2 + 3 H2 = C6H4(OH)NH2 + 2 H2O

Forma amidowa nitrofenolu ulega dalej amonifikacji, reagując z kwasem siar­kowym w podobny sposób jak inne związki organiczne, tworząc siarczan amo­nowy.

Desty1acja. Uzyskany po mineralizacji substancji organicznej roztwór, zawierający azot w formie (NH4)2SO4, zadawany jest ługiem sodowym w celu zobojętnienia kwasu siarkowego i stworzenia środowiska alkalicznego. Nadmiar NaOH reaguje z (NH4)2SO4 w wyniku czego dochodzi do uwolnienia amoniaku:

(NH4)2SO4 + 2 NaOH = 2 NH3 + Na2SO4 + 2 H2O

Amoniak jest wypierany z roztworu przez parę wodną dostarczaną z wytwornicy pary. Do rozdzielenia pary wodnej i amoniaku dochodzi w deflegmatorze, w któ­rym temperatura obu gazów obniża się poniżej 100stC. W tych warunkach para wodna ulega skropleniu, amoniak zaś przez chłodnicę jest odprowadzony do odbie­ralnika. W odbieralniku amoniak jest wiązany przez kwas borowy lub kwas siar­kowy:

3 NH3 + H3BO3 = (NH4)3BO3

lub

2 NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

Miareczkowanie. W przypadku stosowania kwasu borowgo w obecno­ści mieszaniny indykatorów (czerwieni metylowej i zieleni bromokrezolowej) wy­tworzony boran amonowy jest miareczkowany mianowanym kwasem siarkowym:

2 (NH4)3BO3 + 3 H2SO4 = 3 (NH4)2SO4 + 2 H3BO3

Ilość kwasu siarkowego zużyta do miareczkowania posłuży do wyliczenia zawartości azotu ogólnego w badanym materiale.

W przypadku zastosowania kwasu siarkowego w odbieralniku miareczkujemy jego nadmiar w obecności fenoloftaleiny mianowanym roztworem NaOH:

2 NaOH + H2SO4= Na2SO4 +2 H2O

W tym wypadku do wyliczenia zawartości azotu ogólnego w badanym mate­riale posłuży ilość zużytego do miareczkowania NaOH.

---