P1030155

7-i.3- Amonifikacja

Wiązanie azotu przez mikroorganizmy jest tylko jednym z procesów biologicznych, które mają wpływ na obieg azotu i jego dostępność dla roślin. Pozostałymi procesami o charakterze mikrobiologicznym są proteoiiza, amonifikacja, nitryfikacja i denitryfikacja. Azot w substancji organicznej gleby występuje głównie w formie aminowej (białka), a w mniejszych ilościach w połączeniach heterocyklicznych (zasady aminowe kwasów nukleinowych). Uwalnianie azotu z substancji organicznej jest określane jako proteoiiza (dezaminacja), a redukcja N aminowego do N—NH_S jako amonifikacja. Schematycznie procesy te mają następujący przebieg:

azot organiczny -> R—NH, -f- C0₂ + inne produkty + energia R-NHj + H₂0 -► NH_S + ROH + energia

Obydwa procesy są egzoergiczne i uwalniana energia jest wykorzystywana przez przeprowadzające je bakterie heterotroficzne. Bakterie te wymagają związków węglowych jako źródła energii. Według Barbera (1971) większość flory glebowej może uczestniczyć w wymienionych reakcjach uwalniania N. Mineralizacja azotu nie jest zatem praktycznie ograniczana niską liczebnością mikroflory, ale hamują ją czynniki zmniejszające aktywność mikrobiologiczną gleby, jak niska temperatura i brak lub nadmiar wody. Uwalniany w wyniku procesu amonifikacji NHj, w sprzyjających warunkach środowiska i przy dostępie tlenu, ulega łatwo utlenianiu do NOi i NO^-.

7.1.4. Nitryfikacja

Nitryfikacją nazywamy biologiczne utlenianie amoniaku do azotanów. Proces ten przebiega w dwóch etapach. Na pierwszym etapie jon amonowy NHi ulega udenieniu do NO*, a na drugim jon azotynowy jest udeniany do NO3. Proces nitryfikacji przeprowadzają bakterie autotroficzne, które wykorzystują związki nieorganiczne jako źródło energii koniecznej do wiązania C0₂. Wyróżnia się dwie wyspecjalizowane grupy tych bakterii. Nitrosomonas powoduje udenianie NH₄ do NO,* a Nitrobakter dalsze udenianie NO* do NO*. Obydwie grupy bakterii są bezwzględnymi denowcami i występują jedynie w środowisku o odpowiedniej zawartości denu. W glebach podmokłych udenianie NHJ ulega dlatego znacznemu ograniczeniu. Bakterie nitry-fikacyjne rozwijają się lepiej przy obojętnym lub lekko kwaśnym odczynie gleby. Jak wynika z danych przedstawionych w tabeli 7.4, przy niskiej wartości pH gleby biologiczne udenianie NHt ulega zahamowaniu {Munk, 1958).

Tabela 7.4. Zależność przebiegu nitryfikacji od pH gleby po dodaniu 20 mg N—NH₄ (Munk, 1958)

Okres inkubacji, dni	mg N—N03	na 100 g gleby
	pH 4,4	pH 6,0
14	1,78	8,0
21	2,30	12,0
35	4,72	21,4

Wspomniane etapy utleniania NHf do NOi mogą być opisane następującymi reakcjami:

2NH| + 30, -*2HNO, + 2H.O + 2H+

2HNO, + O,-► 2H+ 4- 2NOi

2NHT + 40, -> 2NOi + 4H++ 2H_aO

Jak wynika z podsumowania obydwu reakcji, nitryfikacja jest związana z powstawaniem jonów H⁺ i dlatego proces ten prowadzi do zakwaszenia gleby. Na rysunku 7.2 przedstawiono za Duisbergiem i Buhrerem (1954) zależność pomiędzy utlenianiem NH*, zmianą pH gleby i nagromadzaniem NO i. W okresie inkubacji (14 dni) niemal cała ilość NHj uległa utlenieniu do NOi, przy czym stwierdzono proporcjonalne obniżenie pH gleby. Po początkowych 7 dniach inkubacji wystąpiło największe nagromadzenie NOi. Ilość NOi uległa następnie obniżeniu w wyniku aktywności Nitrobactrra. Na ogół jon NOa nie nagromadza się w glebie, gdyż forma ta ulega łatwo dalszemu utlenianiu biologicznemu. Obydwie wymienione grupy bakterii nitryfikacyjnych działają po kolei, we wzajemnym sprzężeniu. Amoniak ulega zatem szybko utlenianiu do NOi, o ile warunki w środowisku glebowym są sprzyjające dla bakterii nitryfikujących, jak to miało miejsce w doświadczeniu, którego wyniki przedstawiono na rysunku 7.2. Do badań użyto żyznej gleby węglanowej o składzie piasku gliniastego, wykazującej pH 7,8, a inkubacja prowadzona była w warunkach laboratoryjnych przy optymalnej wilgotności i temperaturze. W warunkach polowych szybkość nitryfikacji jest jednak często ograniczona na skutek niskiego pH lub nadmiernej wilgotności gleby. Stwierdza się wówczas nagromadzanie w glebie N—NH₄. Nitryfikacja przebiega również powoli w glebach zbyt suchych (Sabey, 1969).

□ Rys. 7.2. Zależność pomiędzy biologicznym utlenieniem NHJ, nagromadzeniem NO, i zmianą odczynu gleby (Duisberg i Buchrer, 1954)

269