AZOT W GLEBIE

1. formy azotu w glebie

2. przemiany azotu w glebie

3. zyski i straty azotu w glebie

1. zawartość N w glebach

1. mineralne - 0.02-0.35%

2. organiczne - 1-4%

• formy organiczne - 99-94% (związki organiczne - białka, próchnica), występuje wierzchniej warstwie gleby

• mineralne - 1-6%, jony lub związki azotu amonowego N-NH4 i azotanowego N-NO3, azot azotanowy występuje w całości w roztworze glebowym

azot amonowy stanowi frakcję ruchomą, ponieważ jest sorbowany wymiennie przez kompleks sorpcyjny oraz niewymiennie

jest to azot łatwo dostępny dla roślin i ma zasadnicze znaczenie w żywieniu roślin,

N-NH4 i N-NO3 są substratami bądź produktami wielu przemian N w glebie

N cząsteczkowy stanowi 79% powietrza, wiązany przez Clostridium i Azotobacter, bakterie wolno żyjące w glebie oraz symbiotyczne Rhizobium

azot jest najbardziej ruchliwym pierwiastkiem w glebie

obieg azotu w przyrodzie:

przemiany azotu

• biologiczne i chemiczne wiązanie N cząsteczkowego - wiązanie biologiczne przez bakterie polega na redukcji N2 do amoniaku, ta wysokoenergetyczna przemiana jest katalizowana enzymem - nitrogenazą i przebiega stopniowo, półproduktami są:

• dwuamid (NH)2 i hydrazyna (NH2)2

• ilość wiązaną przez bakterie symbiotyczne ocenia się na 80-200kg/ha/rok a przez niesymbiotyczne ok. 10kg/ha/rok

• wiązanie chemiczne w warunkach naturalnych zachodzi w wyniku wyładowań elektrycznych w atmosferze 11-16kg/ha/rok

• proces wiązania w warunkach przemysłowych, którego celem jest produkcja nawozów azotowych

przemiany azotu w glebie

• mineralizacja - polega na rozkładzie związków organicznych znajdujących się w glebie do substancji mineralnej, w tym do azotu amonowego

• stosunek C:N < 30:1 - mineralizacja

• stosunek C:N > 30:1 - immobilizacja

immobilizacja jest procesem włączania azotu mineralnego znajdującego się w glebie do biomasy mikroorganizmów i związków próchnicznych

• nitryfikacja - proces biologicznego utleniania azotu amonowego do azotanowego, prowadzony przez bakterie autotroficzne Nitrosomonas i Nitrobacter, bakterie te są tlenowcami, dlatego proces ustaje przy braku tlenu w glebie

• 2NH₄⁺ + 3O₂ -> 2NO₂^- + 2H₂O + 4H⁺ Nitrosomonas

• 2NO₂^- + O₂ -> 2NO₃^- Nitrobacter

• 2NH₄⁺ [N^3-] + 4O₂ -> 2NO₃^- [N^5­+] + 2H₂O + 4H⁴

optymalna temperatura 25-30C, odczyn obojętny lub słabo kwaśny

nitryfikacja nie jest procesem zwiększającym zawartość N w glebie, a jedynie zmieniającym jego postać

• denitryfikacja - redukcja, jest procesem beztlenowym, który polega na redukcji azotanów [V] do azotynów [III], a następnie do azotu cząsteczkowego, proces ten przeprowadzają mikroorganizmy glebowe

• NO₃^- [N⁵⁺] -> NO₂^- [N³⁺] -> NO [N²⁺] ->N₂O [N⁺] -> N_{2 ­}[N^-]

• jest procesem niekorzystnym - zubaża glebę [azot]

• zyski azotu

• powietrze atmosferyczne (Azotobacter, Rhizobium)

• opady atmosferyczne 10-30kg/ha/rok

• resztki roślinne

• nawozy mineralne i organiczne

• straty

• pobieranie przez rośliny 80kg/ha/rok

• denitryfikacja

• wymywanie

metody badania potrzeb nawożenia azotem

dawki azotu w rolnictwie mogą być ustalone na podstawie:

1. funkcji produkcji nawożenia - matematyczny opis zależności pomiędzy przyrostem dawki składnika a przyrostem plonu roślin

2. testów roślinnych - ocena stanu odżywiania na podstawie wyglądu roślin, bądź analizy składu chemicznego i zawartości chlorofilu

1. chlorofilometr - przyrząd do pomiaru stężenia chlorofilu w liściach roślin

2. zawartość chlorofilu jest skorelowana z zawartością azotu, ilościowa analiza składu chemicznego roślin - ich części wskaźnikowych

3. testów glebowych - test azotu aktywnego, oznacza się ilość azotu mineralnego, które przechodzą do roztwory pod wpływem 1M K₂SO₄ 0.01M CaCl₂ lub wody

1. test azotu ruchomego polega na inkubacji i oznaczeniu azotu związków organicznych, które łatwo ulegają kwaśnej hydrolizie do azotu mineralnego

nawożenie azotem i jego skutki

nawożenie:

• rośliny motylkowate - do 30kg/ha

• zboża 60-120kg/ha

• okopowe 120-180kg/ha

• użytki zielone 400kg/ha

• trawniki 300-400kg/ha

• drzewa i krzewy mają wymagania bardzo zróżnicowane

skutki

- niedobór azotu

• zahamowany wzrost, jasnozielone zabarwienie liści, objawy na liściach (dolnych)

• niskie plony

• słabe przyrosty

- nadmiar azotu

• jakość plonu - azotany (obniżona)

• eutrofizacja

• mrozoodporność - azot stymuluje wzrost wegetatywny, rośliny nie są w stanie przygotować się odpowiednio do zimy, tkanki wypełnione metabolitami i przy spadku temperatury tkanki są rozrywane przez zamarzającą wodę

nadmiar azotu

• pomidor - duży wzrost wegetatywny, NH₄⁺ powoduje silne skręcanie liści wierzchołkowych, brązowe smugi na łodygach, gruby pęd, duże liście, brązowe korzenie, słabe wiązanie owoców i powolny ich wzrost, opóźnione dojrzewanie, niska trwałość owoców

• ogórek - wolne przestrzenie w owocach, po zakiszeniu rozpad owoców

• kapusta - luźne główki, miękkie liście, pękanie główek, złe zakwaszenie

• warzywa liściowe - zbyt wysoka ilość azotanów

• jabłka - złe przechowywanie

wymywanie powoduje eutrofizację - wzmożony rozwój fitoplanktonu spowodowany nadmiernym dostarczeniem pierwiastków biogennych, ich wysokie stężenie prowadzi do zakwitu wody (rozwój glonów) powstaje plankton, który ogranicza dostęp światła do obszaru dna, fitoplankton obumiera i tworzy osad denny, w wyniku jego rozkładu dochodzi do wytworzenia H₂S i braku dostępu tlenu, osad denny ulega zwiększeniu i prowadzi to do zarastania

produkcja nawozów azotowych

• siarczan amonu - 10%

• mocznik - 25% (biuret 0.8%)

• saletra amonowa - 47%

• saletrzak - 10%

• pozostałe: RSM, saletry - wapniowa i potasowa

stopień wykorzystania azotu z nawozów:

• 50% pobierają rośliny

• 25% immobilizacja

• 20% denitryfikacja

• 5% wymywanie

nawozy azotowe:

• amonowe

• saletrzane

• saletrzano - amonowe

• amidowe

otrzymywanie:

N₂ + 3H₂ -> 2NH₃

temperatura 500C, ciśnienie 9.8-19.6MPa + katalizator (np. platyna)

amonowe

1. siarczan amonu 20.5%N 24%S

2. woda amoniakalna 20.5%N

3. amoniakaty 30%N 50%N

4. amoniak ciekły 82%N

saletrzane

1. saletra wapniowa 34%N

2. saletrzak 28%N 30% CaCO₃

3. saletrzak magnezowy - salmag 25-28%N, 4%Mg, 7%CaO

---