Szerző: Bidnay Petra
A modern mezőgazdaság egyik legnagyobb kihívása a kultúrnövények optimális nitrogénellátásának biztosítása úgy, hogy közben minimalizáljuk a környezeti terhelést és a költségeket. A nitrogén az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen biogén elem, hiszen a fehérjék és nukleinsavak alapvető építőköve. Bár a Föld légkörének több mint 78%-át nitrogéngáz alkotja, ez a kétatomos, háromszoros kötéssel rendelkező molekula rendkívül stabil és kevéssé reakcióképes, így a legtöbb élőlény számára közvetlenül hozzáférhetetlen.
A nitrogénkörforgás főbb folyamatai a talajban
A nitrogén körforgása a természetben több egymásra épülő, mikroorganizmusok által irányított folyamatból áll. Az első kritikus lépés az ammonifikáció vagy mineralizáció, amely során a talajban lévő szerves nitrogénvegyületek lebomlanak és szervetlen ammóniumionná alakulnak. Ezt követi a nitrifikáció: ez egy aerob folyamat, amelyben specifikus baktériumok az ammóniumiont két lépésben nitrátionná oxidálják. A gazdák számára ez a forma kiemelten fontos, mivel a növények ezt veszik fel a legkönnyebben a gyökereiken keresztül az asszimiláció során.
Fotó: beauty_of_nature, Pixabay
Létezik azonban egy ellentétes irányú folyamat is, a denitrifikáció. Ez anaerob (oxigénmentes, például vízborított) körülmények között zajlik, amikor a baktériumok a nitrátot lépésről lépésre nitrogén-oxiddá, majd végül molekuláris nitrogéngázzá redukálják, ami visszakerül a légkörbe. A mezőgazdasági gyakorlatban a túlzott denitrifikáció komoly nitrogénveszteséget és gazdasági kárt jelenthet.
A biológiai nitrogénkötés ereje: Rhizobiumok és társaik
A nitrogénpótlás legtermészetesebb és leghatékonyabb módja a biológiai nitrogénkötés, amelyet kizárólag bizonyos prokarióta szervezetek, az úgynevezett diazotróf baktériumok képesek elvégezni. Ezek a mikroszervezetek a nitrogenáz enzimkomplex segítségével, jelentős energiafelhasználás mellett képesek a légköri nitrogént ammóniává redukálni.
