Formy azotu organicznego w glebie

Azot występuje w glebie zarówno w formie organicznej, jak i mineralnej, przy czym
zdecydowanie dominują połączenia organiczne, które mogą stanowić do 99% całkowitej zawartości azotu. (do 99%).Całkowita ilość N w warstwie ornej większości gleb na ogół waha się wgranicach od 0.02 do 0.4%. W glebach organicznych (torfowych)zawartość N jest wielokrotnie wyższa i wynosi do 3.5%.
Głównym źródłem azotu w glebie są resztki roślinne. Azot występuje w formach
organicznych reprezentowanych przez:
- swoiste związki próchniczne
- aminokwasy
- aminocukry
- kwasy nukleinowe

Ponadto niewielkie ilości azotu występują w glebie w postaci glicerofosforanów, amin,
witamin i pestycydów oraz produktów ich rozkładu. (Stevenson 1982)

Przemiany azotu w glebie

Związki azotowe w glebach ulegają ciągłym przemianom. Mineralne związki azotowe
przechodzą w organiczne i odwrotnie. O przemianach tych decydują procesy mineralizacji i immobilizacji.
Proces unieruchamiania prowadzi do czasowego włączania N w biomasę
mikroorganizmów (zbiałczenie N). Po pewnym czasie większość tej formy N powróci do form mineralnych w wyniku procesu mineralizacji, a część N zostanie wbudowana w stałe związki próchniczne. Procesy te są przedstawione na schemacie.
W wyniku rozkładu resztek roślinnych i zwierzęcych przez mikroorganizmy uwalniane są formy mineralne azotu (NH4+, NO2- i NO3-). Część z nich jest włączana w biomasę drobnoustrojów (reakcja A). Część próchnicy glebowej jest rozkładana i azot pochodzący z jej rozkładurównież jest wbudowywany w białka mikroorganizmów (reakcja B). Dalsze przemiany zachodzące pod wpływem procesów mineralizacji i unieruchamiania prowadzą do włączania azotu w nowopowstałe związkipróchniczne (reakcja C). Związki te mogą powstawać również w wyniku reakcji częściowo rozłożonych pochodnych ligniny ze związkami azotowymi(reakcja D).

Przemiany form mineralnych azotu: NH4+ i NO3- i NO3-

W skład przemian form mineralnych azotu wchodzą trzy zasadnicze procesy:

  • amonifikacja
  • nitryfikacja
  • denitryfikacja

    Wymienione procesy zachodzą przy współudziale wyspecjalizowanych grup
    mikroorganizmów glebowych. Efektem ich działania jest:

    1. Przekształcenie związków organicznych azotu do amoniaku (NH3) - proces amonifikacji, który może przebiegać zarówno w warunkachtlenowych jak też beztlenowych.
    2. Utlenianie amoniaku do azotynów przez bakterie z rodzaju Nitrosomonas, utlenienie NO2- do NO3- przez bakterie z rodzaju Nitrobacter. Jest to proces nitryfikacji. Do normalnego przebiegu procesu potrzebna jest dostateczna ilość w glebie P, Ca i innych makroskładników oraz odpowiedni stosunek Mn do Cu.
    3. Redukcja azotanów do azotynów (denitryfikacja właściwa) i następnie wydzielenie wolnego azotu (denitryfikacja całkowita) występuje w głębszychwarstwach gleby lub w wierzchnich, gdy odcięty jest dostęp tlenu. Optimumtemperatury wynosi ok.25oC, najodpowiedniejszy jest odczyn obojętny lub słabo zasadowy.

    Procesy amonifikacji i nitryfikacji są korzystne, gdyż w ich wyniku nieprzyswajalne dla
    roślin związki azotowe przekształcają się w łatwo dostępne (NH4+, NO3-). Jeżeli nie zostaną one zasorbowane przez kompleks sorpcyjny gleby (NH4+) lub pobrane przez rośliny (NO3-), łatwo ulegają wymyciu z profilu glebowego, zanieczyszczając wody gruntowe.
    Proces denitryfikacji jest niepożądany, gdyż powoduje straty azotu wskutek ulatniania się.
    Wiązane przez kompleks sorpcyjny
    jony mogą być sorbowane wymiennie przez substancję organiczną lub mineralną (reakcja A). Jony NH4+, podobnie jak jony K+, mają promień jonowy zbliżony do odległości międzypakietowych krzemianów warstwowych, co powoduje, że mogą one być sorbowane trwale (niewymiennie) i nie mogą opuszczać przestrzeni międzypakietowych. W takim przypadku jony amonowe mogą być sorbowane wymiennie tylko na powierzchniach zewnętrznych. Zdolność minerałów do niewymiennej sorpcji jonów amonowych rośnie w kierunku:
    montmorylonit > illit > wermikulit

    Jony NH4+ i NO2- mogą być włączone w glebową materię organiczną i tworzyć
    organiczne związki azotowe (reakcja B i C). Włączenie tych jonów zachodzi w szerokim zakresiepH. Przy pH >7.0 faworyzowane są jony NH4+, natomiast jony NO2- przy pH 5-5.5. (Stevenson 1982)

    Stabilizacja azotu organicznego

    Stabilizacja azotu może zachodzić w następujący sposób:
    1. stabilizowanie składników białkowych poprzez reakcję z innymi organicznymi składnikami, takimi jak: lignina, tanina, chinony,

    2. tworzenie bilogicznie odpornych kompleksów azotowych w wyniku reakcji form mineralnych azotu z ligniną lub substancjami próchnicznymi,

    3. adsorpcja składników azotowych przez minerały ilaste,

    4. formowanie kompleksów pomiędzy organicznymi formami azotu a wielowartościowymi kationami (np. Fe), które są stabilne.


    Stosunek C:N

    Dostępność dla roślin azotu uwalnianego podczas rozkładu szczątków roślinnychzależy
    od stosunku C:N rozkładającej się substancji organicznej. Gdy stosunek ten jest zbyt szeroki (powyżej 32:1), wówczas następuje spowolnienie mineralizacji substancji organicznej oraz pobieranie azotu przyswajalnego dla roślin przez mikroorganizmy (uwstecznianie, zbiałczanie). Gdy jest on węższy, następuje intensyfikacja mineralizacji azotu, który nie jest wykorzystywany przez rośliny. (Thompson, Troeh 1978)
    Jak można się spodziewać stosunek C:N próchnicy glebowej będzie niższy (węższy) niż
    nierozłożonych szczątków roślinnych, ponieważ:
  • podczas rozkładu resztek przez mikroorganizmy następuje włączenie częściwęgla w ich organizmy, a reszta C wydziela się jako CO2. Po kilku pierwszych miesiącach procesu rozkładu tylko 1/3 węgla wnoszonego ze szczątkami pozostaje w glebie.
  • proces rozkładu jest połączony ze zmianą form organicznych N w formymineralne, których część jest wykorzystana przez mikroorganizmy do budowy własnych komórek.

    W glebach stosunek C:N jest różny w zależności od rodzaju gleby. W glebach darniowych
    jest zwykle węższy niż w glebach leśnych. Natomiast w poziomachpróchnicznych profilu glebowego jest zwykle szerszy niż w poziomach mineralnych. Stosunek ten prawie zawsze szybko sią zawęża wraz ze wzrostemgłębokości w profilu. Dla większości gleb stosunek C:N w poziomie próchnicznym wynosi od 8 do 15, najczęściej 10-12.

    Powrót do strony głównej