Ziemska atmosfera składa się w 78% z azotu i stanowi zarówno pierwotne źródło tego pierwiastka dla biosfery, jak i jest miejscem, do którego jest on uwalniany. Azot oznaczany jest jako N. Jego organiczne i nieorganiczne związki chemiczne, uczestniczą we wszystkich ważniejszych procesach biochemicznych. Występuje on w aminokwasach tworzących białka, w zasadach azotowych nukleotydów wchodzących w skład DNA i RNA. W roślinach znaczna część azotu jest wbudowana w chlorofil biorący udział w procesie fotosyntezy.
Pierwszym i kluczowym etapem przyswajania azotu z atmosfery jest przekształcanie gazowej jego formy w związki chemiczne, które mogą być dalej przetwarzane przez organizmy żywe. Pewien niewielki procent azotu trafia do organizmów żywych w formie jonów azotanowych NO3- generowanych na skutek rozmaitych procesów geologicznych i atmosferycznych. Większość azotu z atmosfery trafia do biosfery poprzez wolno żyjące bakterie azotowe. Należy do nich m.in. rodzaj Rhizobium. Tego rodzaju bakterie żyją samodzielnie lub w symbiozie z roślinami. Szczególnie dużo występuje ich w roślinach motylkowych, gdzie oddają one amoniak lub glutaminę w zamian za dokarmianie węglowodanami. Amoniak trafiający bezpośrednio do gleby może być też później przekształcany przez bakterie nitryfikacyjne do azotanów i azotanów i dalej do związków organicznych potrzebnych do dalszego funkcjonowania organizmów żywych.
Większość roślin pobiera azot poprzez systemy korzeniowe w formie jonów azotynowych NO2- lub azotanowych oraz amonowych NH4+. Związki te pojawiają się w ziemi w efekcie padania deszczy oraz procesów gnilnych. Przy zbyt małym stężeniu tych związków ziemię trzeba albo nawozić, albo okresowo uprawiać na niej rośliny żyjące w symbiozie z bakteriami nitryfikacyjnymi i azotowymi.

Wchłanianie azotu z atmosfery
Gazowy azot z atmosfery przenika do biosfery na trzy sposoby:
• Pierwotne wchłanianie azotu przez bakterie azotowe. Proces ten można skrótowo opisać następującym równaniem:
N2 + 8H+ + 8e− + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi
Powstający amoniak (NH3) jest dalej błyskawicznie przekształcany w jony amonowe (NH4+), które są stosowane bezpośrednio do syntezy kwasu glutaminowego, który jest dalej przekształcany w glutaminę. Wchłanianie to odbywa się częściowo przez wolno żyjące bakterie oraz częściowo przez bakterie brodawkowe żyjące w symbiozie z roślinami motylkowymi.
• Dostarczanie azotu w formie nawozów azotowych. Nawozy te produkuje się z amoniaku, który otrzymuje się w procesie Habera-Boscha:
N2+ 3H2 → 2NH3
który realizuje w skali przemysłowej proces sumarycznie identyczny z tym prowadzonym przez bakterie azotowe.
• Wchłanianie azotynów, które powstają w wyniku naturalnych procesów atmosferycznych i geologicznych.
Wchłanianie azotanów z gleby i wody
Rośliny, które nie żyją w symbiozie z bakteriami azotowymi wchłaniają azot w postaci jonów azotanowych i amonowych. Jony te są obecne w wodzie i glebie na skutek procesów gnilnych, a także działania wolno żyjących bakterii azotowych. Rośliny te wchłaniają jony przez swoje systemy korzeniowe i następnie przekształcają je w aminokwasy, z których są budowane białka.



Wtórne generowanie amoniaku
Amoniak jest wtórnie generowany w trakcie procesów gnilnych, które są realizowane przez wyspecjalizowane bakterie i grzyby. Jest też generowany przez zwierzęta w wyniku rozkładu mocznika, jednego z podstawowych produktów ich metabolizmu. Powstający amoniak, a właściwie jony amonowe, mogą być od razu pożytkowane przez bakterie nitryfikacyjne lub są uwalniane do otoczenia. Gdy procesy gnilne są w równowadze z procesami nitryfikacji układ znajduje się w równowadze ekologicznej. Zbyt dużo jonów amonowych w środowisku powoduje, że staje się ono nadmiernie zasadowe, co przyspiesza gnicie organizmów żywych, rozwój gnicia i dalszy wzrost zasadowości środowiska.

Nitryfikacja
Pojawiający się w środowisku amoniak - czy to w wyniku procesów geologiczno-atmosferycznych, czy też w wyniku procesów gnilnych i dostarczany przez azobakterie jest przekształcany w jony azotanowe przez bakterie nitryfikacyjne. Proces ten polega w wielkim uproszczeniu na utlenianiu amoniaku do jonów azotynowych i dalej do azotanów.
1. NH3 + O2 → NO2- + 3H+ + 2e
2. NO2- + H2O → NO3- + 2H+ + 2e

Denitryfikacja i proces "Anammox"
Denitryfikacja jest procesem przekształcania nadmiaru azotanów pochodzących z procesu nitryfikacji do gazowego azotu. Jest ona realizowana przez liczne mikroorganizmy, żyjące głównie w wodzie, takie jak bakterie Pseudomonas fluorescens. Sumarycznie proces ten można opisać w następujący sposób:
2NO3- + 10e- + 12H+ → N2 + 6H2O
Analogicznym, niedawno odkrytym procesem jest "Anammox" (anaerobic ammonium oxidation), który prowadzi do bezpośredniego utleniania nadmiarowych ilości jonów amonowych do gazowego azotu. Proces "Anammox" również jest realizowany przez bakterie żyjące głównie w wodzie.
W skali globalnej oba te procesy prowadzą do ustalania się równowagi obiegu azotu w biosferze i warunkują też utrzymywanie składu atmosfery ziemskiej. Istnieją liczne dyskusje naukowe na temat tego, który z tych procesów jest dominujący.


Co to oznacza dla nas, ogrodników?

W grupie nawozów azotowych powszechnie stosowanych w sadownictwie znajduje się kilka, których właściwości mogą zdecydowanie wpływać na efektywność ich działania wczesną wiosną. Jedną z ważniejszych cech jest zawartość azotu (wyrażona w % masy) oraz forma, w jakiej otrzymują go rośliny. Najczęściej nawozy wybieramy kierując się zawartością azotu, z przekonaniem, że im więcej tego składnika, tym lepiej. Tymczasem ilość azotu pobieranego przez rośliny nie jest prostym odzwierciedleniem dawki składnika lub jego zawartości w nawozie. Niemniej istotną rolę odgrywa forma składnika. Azot pobierany jest przez korzenie drzew w dwóch podstawowych formach – azotanowej (saletrzanej N-NO3-) oraz amonowej (N-NH4+).
Większość nawozów azotowych zawiera te właśnie formy, które są bezpośrednio dostępne dla roślin. W niektórych składnik ten występuje jednak w formie, która dopiero w glebie - po przejściu przemian chemicznych - może być pobrana przez korzenie. Przykładem takiego nawozu jest mocznik, którego azot w formie amidowej (N-NH2) przekształcany jest w glebie lub roztworze w formę amonową (N-NH4+). Skuteczność nawożenia azotem jest różna w zależności od form tego składnika w nawozie. Wybór nawozu decyduje więc o zaopatrzeniu drzew w ten składnik.
Forma saletrzana azotu (N-NO3-) jest najchętniej pobierana przez rośliny. Należałoby się zatem spodziewać, że nawozy zawierające taką właśnie formę (saletry, saletrzak itp.) powinny najskuteczniej zaopatrywać MJ w azot. W praktyce ilość azotu dostępna dla roślin z form saletrzanych może być jednak istotnie zmniejszona z powodu kilku powiązanych ze sobą czynników.
Azot azotanowy jest bardzo szybko wymywany w głąb gleby, bowiem w takiej formie nie jest on praktycznie zatrzymywany na powierzchni minerałów i koloidów glebowych (nie ulega sorpcji). Na glebach słabych, piaszczystych, a nawet na piaskach gliniastych, całkowita dawka saletry powinna być podzielona, na co najmniej dwie porcje, aby uniknąć strat wynikających z wypłukiwania azotu w głąb gleby. Ważnym elementem jest również termin stosowania saletr, których nie należy używać zbyt wcześnie wiosną. Azot azotanowy (saletrzany) pobierany jest przez korzenie wraz z wodą, a siłą napędzającą ten strumień jest proces transpiracji, czyli parowania wody przez liście. Saletry mogą więc być pobierane efektywne tylko, gdy cannabis mają już dobrze wykształcone liście (nawet w początkowym stadium rozwoju). Nawożenie saletrami „na zapas” jest mało skuteczne, bowiem rośliny nie mogą pobrać odpowiedniej ilości azotu, a ten niepobrany jest wypłukiwany w głąb gleby. Dodatkowo pamiętajmy również, iż saletry są łatwiej pobierane na glebach kwaśnych lub lekko kwaśnych. Im odczyn gleby jest bliższy obojętnemu, tym słabsze pobieranie N-NO3-, a lepsze N-NH4+.
W przeciwieństwie do formy azotanowej, azot w formie amonowej (N-NH4+) jest sorbowany przez części stałe gleby i nie przemieszcza się tak łatwo w jej głąb. Jest to z pewnością ogromna zaleta nawozów amonowych, bowiem azot w takiej formie jest dłużej dostępny dla roślin. Jeżeli chcemy szybko zaopatrzyć nasze rośliny w azot, stosujmy saletry, a nawozy zawierające formę amonową tylko, gdy zależy nam na dłuższym okresie dostępności tego składnika dla roślin. Pamiętajmy jednak, że forma amonowa jest wprawdzie dłużej dostępna dla roślin, ale bardziej niż saletrzana trudna do pobrania.
Rozsądnym kompromisem jest stosowanie nawozów zawierających obie formy azotu, np. saletry amonowej. Na glebach słabszych, kwaśnych lub w razie konieczności jednorazowego użycia nawozu azotowego dobrym wyborem będzie saletrzak, który jest mieszaniną saletry amonowej z węglanem wapnia. Wprawdzie zawartość azotu w tym nawozie jest mniejsza niż w saletrze amonowej (do 28%), ale saletrzak dodatkowo wnosi do gleby wolno działający wapń i magnez. Dodatek węglanu wapnia spowalnia działanie nawozu sprawiając, że zawarty w nim azot jest długo dostępny dla roślin. Saletrzaku można również używać w miarę wcześnie bez obawy o duże straty azotu.
Innym nawozem azotowym jest mocznik. Spośród wszystkich nawozów azotowych zawiera on w składzie najwięcej azotu (46%). Efektywność stosowania mocznika napotyka jednak na wiele ograniczeń, których nieprzestrzeganie może doprowadzić do dużych (nawet ponad 50%) strat azotu. Mocznik jest nawozem organicznym, choć tradycyjnie umieszcza się go w grupie mineralnych. W glebie lub roztworze szybko przechodzi przemiany prowadzące do wytworzenia formy amonowej azotu. Bardzo silnie zakwasza glebę, a zatem nie powinien być polecany na gleby kwaśne, bo przyczynia się do jeszcze silniejszego ich zakwaszenia. Mocznik nie jest też dobrym rozwiązaniem na zaopatrzenie w azot roślin rosnących na glebach alkalicznych (pH powyżej 7) lub świeżo wapnowanych. W takich warunkach istnieje bowiem możliwość przemiany azotu z mocznika na silnie toksyczny dla roślin gazowy amoniak (NH3). Mocznik jest najbardziej efektywny na glebach lekko kwaśnych (pH 6,0-6,5). Możliwość przemiany azotu mocznikowego w formę gazową (amoniak) jest główną przyczyną strat tego składnika i mniejszej efektywności nawozowej mocznika. Stratom sprzyja wysoka wilgotność oraz podwyższona temperatura (czyli to, czego nasze kochane MJ szczególnie potrzebują). Dlatego też poleca się przykrywanie mocznika glebą, aby ograniczyć ulatnianie się azotu do atmosfery (zwłaszcza w słoneczne wiosenne poranki, gdyż rosa doskonale rozpuszcza nawóz podany na powierzchnię gleby). Jest to jednak doskonały nawóz dolistny.




Pomoce czerpałem z:
pl.wikipedia.org
www.sadinfo.pl
www.lodr.pl

kolejne wartościowe opracowanie, brawo!

Pierwszy art poleciał to od razu konkurencja robi manewry i kolejna praca ląduje na łamach forum, elegancko!

Art bardzo dobry,

Pozdro,
Bonguś