ازت بعنوان یکی از مهمترین موادغذایی مورد نیاز گیاهان در خاک نسبت به سایر عناصر سرنوشت پیچیده تری دارد .که در این میان بیشتر این سرگذشت متاثر از میکروارگانیسمهای خاک است.
از اونجایی که نیتروژن به وفور توی طبیعت یافت میشه و از ارکان اصلی چهار چوب زندگی روی کره خاکیه از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است
کلاً ازت در مواد مادری خاک وجود ندارد و گیاه نمی تواند با تکیه بر مواد موجود در خاک که ازت در آن وجود ندارد رشد بکند. بنابر این ازت مورد استفاده گیاه از راههای به خاک اضافه می شود که عبارتند از:
• ازت آب باران
• تثبیت بیولوژیکی ازت
• کودهای شیمیایی
• کودهای حیوانی(آلی)
ازت در خاک به دو فرم آلی و معدنی یافت می شود. بنابر این واکنشهای خاک هم در خصوص ازت عمدتا بر حول همین موضوع معدنی و آلی شدن قابل طرح هستند.
در این رابطه به طور خلاصه دو فعل و انفعال شیمیایی اصلی و عمده توی خاکها در مورد ازت حاکم هستند که عبارتند از:
تبدیل ازت مولکولی به فرم آلی (تثبیت ازت) N-Immobilization
تبدیل ترکیبهای آلی به معدنی (مینرالیزاسیون) N – Mineralization
البته این واکنشها خود دارای مراحل اختصاصی هستند که در اینجا مورد بحث ما نیستند.
همانطور که قبلا گفتیم، ازت در خاک به دو فرم آلی و معدنی یافت می شود. ازت آلی در ترکیب هوموس یا ماده آلی خاک یافت می شود و ازت معدنی به فرم یون های آمونیوم در ساختمان برخی مینرال های رسی نظیر رس های 2به 1 ایلایت یافت می شود. منبع اصلی ازت مورد نیاز گیاهان در خاک مواد آلی است .
در این تاپیک سعی بر بررسی فرآیند آلی شدن ازت (N-Immobilization) یا همان تثبیت ازت در خاک داریم.
تثبیت ازت در حالت عادی از 2 راه میسر است:
تثبیت غیربیولوژیک تثبیت بیولوژیک تثبیت غیربیولوژیک
اتمسفر زمین 79% از گازهایش را ازت تشکیل میدهد. هنگام رعدوبرق در اثر حرارت بالای آذرخش این ازت (N[SUB]2[/SUB] ) به فرم ترکیبات آمونیوم و نیترات به همراه نزولات جوی به خاک اضافه می شود. این طریقه افزایش ازت خاک تابع فصل سال و موقعیت جغرافیایی منطقه می باشد، بطوریکه مقدار آن در مناطق حاره بیشتر از مناطق معتدله مرطوب و مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. مقدار ازتی که توسط این پدیده به خاک افزوده می شود معمولا معادل 5 - 2 کیلوگرم در هکتاردرسال است.
تثبیت بیولوژیک هم از 2 راه انجام میگیره:
تثبیت ازت از طریق همزیستی باکتری های جنس ریزوبیوم با ریشه گیاهان تیره لگومینوز.( Symbiotic N-fixation)
تثبیت ازت بطور آزاد در خاک توسط باکتری های هتروتروف غیر همزیست و نیز جلبک های سبزآبی و برخی قارچ ها.( Non symbiotic N-fixation)
در مورد تثبیت بیولوژیک ازت هرچقدر نسبت C/N بقایای گیاهی افزوده شده به خاک بالاتر باشد آلی شدن ازت بر معدنی شدن آن بیشتر غلبه دارد.و در این رابطه معمولا نسبت C/N بزرگتر از 30 مناسب تر است.زیرا در شرایطی که کربن مقدار بالاتری داشته باشد فعالیت باکتریها افزایش بیشتری دارد.
تثبیت ازت از طریق همزیستی باکتری های جنس ریزوبیوم با ریشه گیاهان تیره لگومینوز
بسته به نوع گیاه، نوع گونه باکتری، شرایط محیطی خاک نظیر pH و درصد رطوبت خاک، مقدار تثبیت ازت خاک از این طریق (همزیستی Symbiosisبا گیاهان تیره لگومینوز) بطور متوسط معادل 250- 50 کیلوگرم در هکتار در یکسال است.
فرایند تثبیت ازت در این روش به این صورت است که ابتدا ریشه گیاه با ترشح ترکیبات آلی موجب تحریک باکتری های جنس ریزوبیوم(باکتری های ریزوبیوم هتروتروف هستند) که بطورآزاد درخاک زیست می کنند گشته و این باکتری ها را بسوی خود جذب می نماید. باکتری های مزبور با ورود به ریشه های مویین و نفوذ در پارانشیم پوستی ریشه با جذب ترکیبات آلی مورد نیازخود ازریشه شروع به تکثیر نموده وازدیاد حاصل می نمایند. در عکس العمل به این شرایط سلول های ریشه های مویین در آن محل متورم شده وبا تکثیرخود ایجاد گره هایی (Nodule) در آن محل می نمایند. در این مرحله گیاه هیدرات های کربن را دراختیار باکتری ها قرار می دهند و درمقابل باکتری ها گاز ازت موجود در هوای خاک (N[SUB]2[/SUB]) را به کمک ماده لگ هموگلوبین قرمز رنگ، آنزیم ها و عناصری نظیر مولیبدن، آهن، کبالت و ویتامین B[SUB]12[/SUB] به هیدروکسیل آمین تثبیت می کند و ترکیبات ازت حاصله را مستقیما در اختیارگیاه قرارمی دهند و درمقابل مواد آلی مورد نیاز خود را ازگیاه جذب می نمایند. با اتمام دوره زندگی باکتری ها آنها توسط گیاه هضم شده و اسیدهای آمینه شان مصرف می گردد.در گیاهان تیره لگومینوز تثبیت توسط باکتریها داخل گره های روی ریشه انجام میشود. اما باکتری فرانکیا که با گیاه سنجد همزیست است این کار را در سطح گره ها انجام میدهند.
در سایرموارد تعداد کمی از گیاهان بخصوص نهان دانگان در خاکهای فقیر از ازت قادر به تثبیت ازت هستند
در تثبیت ازت توسط باکتری های جنس ریزوبیوم عنصرمولیبدن نقش فعالی ایفا می کند.
باکتری های جنس ریزوبیوم دارای گونه های متعددی هستند.که عمدتا گونه های زیر مهمتر میباشند:
گروه یونجه (Alfalfa: ( Rhizobium meliloti
گروه شبدر(Clover: ( Rhizobium triffoli
گروه نخود ( Rhizobium legominosarum : ( Pea
گروه باقلا یا لوبیا (Rhizobium phaseoli : ( Bean
گروه لوپن (Lupin: ( Rhizobium lupini
گروه سویا (Rhizobium japanicum : (Soyabean
باکتریها:
ازتوباکتر((Azotobacter: باکتری های هتروتروف هوازی منطق معتدله هستند. حداکثر فعالیت در شرایط تهویه مطلوب و pHبین 7 تا8 و وجود کافی مواد آلی و عناصر غذایی در خاک.
بایجرینکیا (Beijerinckia ): باکتری های هوازی هتروتروف مناطق حاره هستند. قادر به زیست در محیط های با PH از 3 تا 10 و یا شرایط فقیر از کاتیون های بازی.
کلستریدیوم ((Clostridium: باکتری های غیر هوازی، در حالت غیر فعال بصورت اسپور، بعلت تخمیر هیدراتهای کربن ایجاد امواع گازها از قبیل هیدروژن) متان و گاز کربنیک و فعالیت در PH خاک از 5 تا 9 و متراکم در اطراف ریشه.
جلبک ها:
جلبک های سبز- آبی ((blue-green algea: جلبک های ساده و ابتدائی حاوی کلوفیل می باشند. با احتیاجات غذایی ساده رشد می کنند و ازت را تثبیت می نمایند. اهمیت آنها در تکامل خاک ها و تثبیت ازت بخصوص در شالیزارها می باشد
[FONT="] یکی از شناخته ترین تثبیت نیتروژن به صورت همزیست بین قارچ - جلبک سبز ابی است بنام گلسنگ، جلبک با تثبیت نیتروژن نیاز قارچ را براورده می کند و قارچ نیز با تولید بیوتین و تیامین نیاز جلبک را فراهم می کند[/FONT]
تفاوت بین گونه های ریزوبیوم در مقدار تثبیت ازت و نوع گیاه میزبان می باشد. بطوریکه باکتری های گروه یونجه معادل 200 تا 250 کیلوگرم ازت در هکتار در سال و گروه شبدر 100 تا 150 کیلگرم ازت در هکتار در سال را می توانند تثبیت کنند که بیشتر از سایر گونه ها هستند.
عوامل موثر در تثبیت ازت بطور همزیستی:
1- واکنش خنثی تا بازی خاک
2- وفور مقدار کلسیم در خاک
3- وفور عناصر غذایی لازم و همچنین عنصر کبالت.
4- تهویه، رطوبت و حرارت مناسب محیط خاک
5- عدم وجود منابع آماده ازتی در خاک.
تثبیت ازت بطور آزاد.( Non symbiotic N-fixation)
تثبیت ازت به طریق غیر همزیستی توسط میکروارگانیسم های آزادزی در خاک شامل دو گروه باکتری های هوازی ازتوباکتر((Azotobacter در مناطق معتدله و بایجرینکیا (Beijerinkia) در مناطق گرم و مرطوب (حاره) و نیزباکتری غیر هوازی اختیاری کلستریدیوم ((Clostridium butyricum انجام می گیرد.
مقدار ازت تثبیت شده متغیر و نسبتا غیر قابل پیش بینی است. مقدار آن تا 25 کیلوگرم در هکتار در سال می رسد و ازاهمیت چندانی ازنظر حاصلخیزی خاک برخوردار نیست.
اما بصورت کاملتر لیستی از باکتریهایی که کار تثبیت آزاد ازت را انجام میدهند :
ازتوباکتر، آزوموناس، بیژرنکیا، درکسیا، آزوریزوبیوم، آزواسپیریلیوم، گزانتوموناس، سیانوباکتر، پسودوموناس، کلروپسودوموناس، رودوپسودوموناس، رودوسپیریلیوم، کروماتیوم، کلروبیوم، دسولفوویبریو، دسولفوتوماکولوم، کلبسیلا، ویبریو، تیوباسیلوس، متانوباسیلوس، باسیلوس و کلستریدیوم
از میان این باکتریها مهمترین جنس ازتوباکتر است که بیش از همه نیتروژن را تثبیت می کند. بهترین شرایط برای رشد باکتری های ازتوباکتر pH بیشتر از6، تهویه خوب، مواد آلی زیاد، کلسیم و عناصر غذایی معدنی کافی و شرایط مناسب رطوبتی و حرارتی می باشد.
در حقیقت طبیعت با آلی کردن ازت معدنی سعی داشته که از هدر رفتن ازت معدنی که درخاک بسیار فرار است(تصعید و آبشویی) بکاهد
فتبارک الله احسن الخالقین
آخرین ویرایش: