Információ

Nitrogén ciklus

Nitrogén ciklus


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

A növényeknek számos elemre van szükségük, kivéve azokat, amelyeket közvetlenül a légkörből (szén és oxigén szén-dioxid formájában), valamint a talajvízből (hidrogén és oxigén) nyernek.

Ezeknek az elemeknek egy kivételével a kő szétesik, és a növények a talajból fogják őket. Kivétel a nitrogén, amely képviseli A Föld légkörének 78% -a.

az földfelszíni sziklák Ezenkívül ők is a nitrogén elsődleges forrásai, amelyek a talajba, közvetett módon a légkörben és a talajon keresztül a növényeken is behatolnak.

A legtöbb élőlény nem képes felhasználni a légköri nitrogént fehérjék és más szerves anyagok előállítására. A széntől és az oxigéntől eltérően a nitrogén kémiailag nagyon nem reaktív és csak bizonyos baktériumok és kék alga Rendkívül speciális képességük van arra, hogy asszimilálják a nitrogént a légkörből, és olyan formává alakítsák, amelyet a sejtek használhatnak. A növényi növekedést gyakran korlátozó tényező az alkalmazható nitrogénhiány.

Az a folyamat, amelynek során a nitrogén az élő organizmusok révén a növényekön és a talajon keresztül áramlik, nitrogénciklusnak nevezik.

Ammonifikáció

A talajban található nitrogén nagy része holt szerves anyagokból származik, amelyek komplex szerves vegyületek formájában léteznek, például proteinek, aminosavak, nukleinsavak és nukleotidok. Ezek a nitrogéntartalmú vegyületek azonban a talajban élő szervezetek általában gyorsan bomlanak egyszerűbb anyagokra.

az szaprofit baktériumok és különféle gombafajok elsősorban a halott szerves anyagok bomlásáért felelnek. Ezek a mikroorganizmusok fehérjéket és aminosavakat használnak saját fehérjék forrásaiként, és felesleges nitrogént bocsátanak ki ammónium (NH4+). Ezt a folyamatot hívják ammonifikáció. A nitrogén ammóniagázként (NH3) szállítható, de ez a folyamat általában csak akkor fordul elő, ha nagy mennyiségű nitrogénben gazdag anyag, például nagy mennyiségű műtrágya vagy műtrágya bomlik le. Általában az ammóniával előállított ammóniát feloldják a talajvízben, ahol protonokkal egyesülve ammóniumiont képeznek.

Nitrifikálás

Számos baktériumtípus, amelyet általában a talajban találnak, képes oxidálni az ammóniát vagy az ammóniumot. Ammónia oxidáció, más néven: nitrifikálásegy olyan folyamat, amely energiát termel és ezek a baktériumok felhasználják a felszabadult energiát a szén-dioxid csökkentésére, ugyanúgy, mint az autotrofikus növények könnyű energiát használnak a szén-dioxid csökkentésére. Az ilyen organizmusok ismertek kemoszintetikus autotrofikus ágensek (különbözik a fotoszintetikus autotrofektől, mint például a növények és algák). az nitrifikáló baktériumok chemosynthetic Nitrosomonas és Nitrosococcus oxidálja az ammóniát nitritré (NO2-):

2 NH 3 + 302 --------> 2 NEM2- + 2 H+ + 2 H2az

(ammóniagáz) (nitrit)

A nitrit mérgező a magasabb növényekre, de ritkán halmozódik fel a talajban. Nitrobacter, egy másik baktérium nemzet oxidálja a nitritet nitráttá (NO3-), ismét energiakibocsátással:

2 NO2- + O2 ---------> 2 NEM3-

(nitrit) (nitrát)

A nitrát az a forma, amelyben szinte az összes nitrogén a talajból a gyökerekbe kerül.

Kevés növényfaj képes az állati fehérjét nitrogénforrásként felhasználni. Ezek a fajok, amelyek a húsevő növények, különleges adaptációkkal rendelkezik a kis állatok vonzására és elfogására. Megemésztik a nitrogénvegyületek és más szerves és ásványi vegyületek, például kálium és foszfát felszívódásával. A legtöbb húsevő növény mocsarakban található, amelyek általában erősen savasak, és ezért kedvezőtlenek a nitrifikáló baktériumok szaporodására.

Nitrogén veszteség

Amint megfigyeltük, a klór-metilát-növények nitrogénvegyületei haláluk után visszatérnek a talajba (vagy azokkal az állatokkal, amelyek táplálkoztak velük), amelyeket a talajorganizmusok és mikroorganizmusok dolgoznak fel újra, és amelyeket a gyökerek a talajvízben feloldott nitrát formájában abszorbeálnak. átalakítva szerves vegyületekké. Ebben a ciklusban mindig egy bizonyos mennyiségű nitrogén veszteséggel jár, és felhasználhatatlanná teszi azt a növény számára.

Ennek a nitrogénveszteségnek az egyik fő oka a talajtisztító növények. A megművelt talajokban a nitrogéntartalom folyamatosan csökken. A nitrogén elveszíthető akkor is, ha a talaj fölött lefejezik erózió vagy amikor a felületét a tűz. A nitrogént az is eltávolítja kimosódás; A nitrátok és nitritek, amelyek anionok, különösen érzékenyek a talajba történő vízkibocsátásra. Néhány talajban a denitrifikáló baktériumok lebontják a nitrátokat és nitrogént bocsátanak a levegőbe. Ez a folyamat, amely a baktériumokat a légzéshez szükséges oxigénnel látja el, költségekkel jár az energiaigény szempontjából (azaz2 gyorsabban csökkenthető, mint a NO3-) és csak oxigénhiányos talajban fordul elő, vagyis rosszul víztelenített, ezért rosszul szellőző talajokban.

Időnként a talajban a nitrogén nagy része nem érhető el a növények számára. Ez az immobilizálás akkor fordul elő, ha túl sok szén van. Ha szénben gazdag, de nitrogénben szegény szerves anyagok vannak, a szalma jó példa arra, hogy ha bőségesen vannak a talajban, akkor ezeket az anyagokat támadó mikroorganizmusoknak több nitrogénre lesz szükségük, mint amennyit tartalmaznak a jelen lévő szén teljes kiaknázása érdekében. Ennek eredményeként nemcsak a szalmában vagy hasonló anyagban lévő nitrogént használják, hanem a talajban rendelkezésre álló összes nitrogén-sót is. Következésképpen ez az egyensúlyhiány hajlamos normalizálódni, mivel a szén mikrobás lélegeztetés útján szén-dioxid formájában kerül szállításra, és a nitrogén és a szén aránya a talajban növekszik.

A hirdetés után folytatódik

Nitrogén rögzítés

Mint láthatjuk, ha az összes talajból eltávolított nitrogént nem töltik be folyamatosan, akkor ezen a bolygón gyakorlatilag az életadó életmód eltűnik. A nitrogént a talajban feltöltik nitrogén rögzítés. A nitrogénrögzítés az az eljárás, amelynek során a levegőben lévő nitrogéngázt nitrogéntartalmú szerves vegyületekbe építik be, és így bejuttatják a nitrogénkörbe. Ennek a gáznak a fixálása, amelyet jelentős mértékben csak néhány baktérium és kék alga képes megtenni, egy olyan folyamat, amelytől ma minden élő szervezet függ, csakúgy, mint a végső soron a fotoszintézis függvényében. energiaszerzés.

Évente egy-kétszáz millió metrikus tonna nitrogént adnak a föld felszínéhez biológiai rendszerek. Az ember 28 millió tonnát termel, amelyek nagy részét műtrágyaként használják; Ezt a folyamatot azonban a fosszilis tüzelőanyagok szempontjából magas energiaköltségekkel hajtják végre. Az ammónium-műtrágya előállításához szükséges teljes energiamennyiség jelenleg becslések szerint napi 2 millió hordó olajnak felel meg. Valójában a becslések szerint a nitrogénmegtermékenyítés költségei elérték a profit csökkenését. Az olyan területeken, mint India, a hagyományos növények nem érnek szignifikánsan megnövekedett hozamot nitrogén műtrágyák felhasználásával, de alacsony nitrogénszükséglettel rendelkeznek, ám ezeket a „csodás gabonafélék” és más olyan növények váltják fel, amelyek már nem termelnek nitrogéntrágyázást. - pontosan abban az időben, amikor az ilyen kezelés megfizethetetlenül drága lesz.

A nitrogént rögzítő organizmusok különféle osztályai közül a szimbiotikus baktériumok messze a legfontosabbak a rögzített nitrogénmennyiség szempontjából. A leggyakoribb nitrogént rögzítő baktériumok Rhizobium, amely egyfajta baktérium, amely megtámadja a hüvelyesek (a család angiosperms) gyökereit Fabaceae vagy Leguminosae), például lóhere, borsó, bab, bükkönyvek és lucerna.

A hüvelyesek talajra gyakorolt ​​jótékony hatása olyan nyilvánvaló, hogy évszázadokkal ezelőtt felismerték őket. Theophrastus, aki a BC harmadik században élt, azt írta, hogy a görögök babkultúrákat használtak a talaj dúsítására. Ahol hüvelyesek nőnek, bizonyos mennyiségű „extra” nitrogén szabadulhat fel a talajba, ahol más növények számára elérhetővé válik. A modern mezőgazdaságban a nem hüvelyes növények, például a kukorica, a hüvelyesek, például a lucerna felváltása a gyakorlatban. A hüvelyeseket széna betakarítása céljából a nitrogénben gazdag gyökerek elhagyják, vagy még jobb, ha újra szántják a mezőre. A talajra áthelyezett jó lucerna termése hektáronként 450 kg nitrogént szolgáltathat. A szimbiotikus baktériumok által igényelt kobalt és molibdén nyomelemek alkalmazása nagyban növeli a nitrogéntermelést, ha ezek az elemek korlátozott mennyiségben vannak jelen, mint Ausztrália nagy részében.

Szabadon élő nitrogénmegkötő mikroorganizmusok

A nem nem szimbiotikus baktériumok Azotobacter és Clostridium képesek rögzíteni a nitrogént. Azotobacter aerob, mivel Clostridium anaerob; Mindkettő szokásos szaprofit baktérium a talajban. Becslések szerint évente körülbelül 7 kilogramm nitrogént szállítanak hektáronként talajon. Egy másik fontos csoport számos fotoszintetikus baktériumot foglal magában. A szabadon élő kék alga is fontos szerepet játszik a nitrogén rögzítésében. Alapvető fontosságúak a rizstermesztésben, amely a világ lakosságának több mint felének fő étrendje. A kék alga fontos ökológiai szerepet is játszhat az óceánok nitrogén-rögzítésében.

A nitrogén szabadon élő és a szimbiotikus szervezetek általi rögzítése nem lehet olyan szigorú, mint a hagyományosan gondolják. Egyes mikrobák rendszeresen előfordulnak a talajban bizonyos szénhidrát-kimerítő növények gyökerei körül, ezen vegyületek elfogyasztásával és ugyanakkor közvetett nitrogénellátással a növényekbe. Szimbiotikus asszociációk a normál módon élő baktériumok között, mint pl Azotobacter, és a szövettenyészetekben lévő magasabb növényi sejtek növekedését nitrogénmentesített mesterséges táptalajban indukálták.

Következő tartalom: Időjárás-előrejelzés