Μορφές Αζώτου και βελτιοποίηση της χρήσης του

Το κλειδί για τη βελτιστοποίηση της χρήσης του αζώτου από ένα φυτό βρίσκεται στην κατανόηση των διαφορετικών μορφών που μπορεί να πάρει και με το να γνωρίζουμε πώς αλληλεπιδρά η κάθε μορφή αζώτου, όχι μόνο με το φυτό αλλά και με το αναπτυσσόμενο μέσον του.

Κάθε ζωντανό ον στη Γη απαιτεί κάποια μορφή αζώτου για να συνεχίσει να ζει, να αναπαράγεται και να αναπτύσσεται.

Αυτό το άφθονο στοιχείο - σχεδόν το 80% της ατμόσφαιρας της Γης αποτελείται από άζωτο - διαδραματίζει βασικό ρόλο στην παραγωγή των αμινοξέων.

Τα αμινοξέα είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών και οι πρωτεΐνες αποτελούν μέρος κάθε κυττάρου που βρίσκεται στα φυτά και στα ζώα.

Το άζωτο επίσης αποτελεί βασικό παράγοντα της ανάπτυξης των νουκλεϊνικών οξέωντα οποία με τη σειρά τους είναι δομικές μονάδες του DNA και RNA (φορείς γενετικών πληροφοριών).

Ανάμεσα στα απαραίτητα στοιχεία για την κατάλληλη ανάπτυξη των φυτών, το άζωτο είναι το πιο σημαντικό και περιέχεται μέσα στο φυτό στις υψηλότερες συγκεντρώσεις.

Μόνο τρία άλλα στοιχεία μπορούν να ανταγωνίζονται τη σημασία του αζώτου στην ανάπτυξη των φυτών:

► ο άνθρακας,

► το υδρογόνο και

► το οξυγόνο

Το άζωτο είναι επίσης απαραίτητο για την παραγωγή χλωροφύλλης. Η σωστή παραγωγή χλωροφύλλης θα οδηγήσει σε πλούσια πράσινη φυτική ανάπτυξη.

Σημάδια ανεπάρκειας μέσα σε ένα φυτό είναι πάντα εμφανή στο κιτρίνισμα των φύλλωντου φυτού. Το άζωτο είναι ένα σχετικά κινητό στοιχείο μέσα σε ένα φυτό, κι έτσι το κιτρίνισμα των φύλλων εμφανίζεται συχνά στην παλαιότερη ανάπτυξη πρώτα, καθώς το φυτό θα προσπαθήσει να διατηρήσει τα κατάλληλα επίπεδα αζώτου στη νεότερη ανάπτυξη.

Όσον αφορά στις μορφές αζώτου οι οποίες είναι αφομοιώσιμες από τα φυτά, σαφώς και υπάρχουν ιδιαίτερες προτιμήσεις από τη μεριά των φυτών.

Σε αυτό λοιπόν το σημείο θα πρέπει να κατανοήσουμε τις διαφορετικές μορφές αζώτου, το πώς αυτές αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, με το φυτό άλλα και με το έδαφος ή οποιοδήποτε άλλο μέσο καλλιέργειας.

ΜΟΡΦΕΣ ΑΖΩΤΟΥ

✔ N2 :

Συνήθως αναφέρεται ως ατμοσφαιρικό άζωτο, το οποίο και είναι η πιο κοινή μορφή αζώτου στον πλανήτη, όμως τα φυτά δεν έχουν πρόσβαση σε αυτό. Τούτου λεχθέντος, αυτή η άφθονη πηγή αζώτου δεν  μπορεί να αδειάσει ποτέ εντελώς.

Μέσω μιας πλέον γνωστής διαδικασίας, της αζωτοδέσμευσης, ορισμένοι μικροοργανισμοί που ζουν στο έδαφος έχουν τη δυνατότητα να μετατρέπουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε αμμωνία με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων.

Η δέσμευση του αζώτου πραγματοποιείται επίσης σε μικρές ποσότητες μέσω των αστραπών.

Η πλειονότητα των μικροοργανισμών που μπορούν και δεσμεύουν το άζωτο, ζουν ελεύθερα σε ολόκληρο το έδαφος, αλλά μερικοί από αυτούς είναι γνωστό ότι σχηματίζουν ένα είδος συμβιωτικής σχέσης με τις ρίζες ορισμένων φυτών - τα πιο κοινά είναι τα ψυχανθή.

Τα ψυχανθή χρησιμοποιούνται συχνά ως καλλιέργεια κάλυψης σε καλλιέργειες υψηλής περιεκτικότητας σε άζωτο, όπως είναι ο αραβόσιτος, κυρίως λόγω της ικανότητάς τους να ενθαρρύνουν τον αποικισμό και την αναπαραγωγή μικροοργανισμών που δεσμεύουν το άζωτο.

Το έδαφος μετά από μια καλλιέργεια αραβόσιτου μπορεί να εμφανίζει κάποια έλλειψη σε άζωτο. Μια μετέπειτα καλλιέργεια ψυχανθών θα βοηθήσει στην αναπλήρωση του αζώτου του εδάφους και θα επιτρέψει στον καλλιεργητή να χρησιμοποιήσει ίσως λιγότερα εφαρμοζόμενα αζωτούχα λιπάσματα στην επόμενη καλλιέργεια.

✔ Οργανικό άζωτο:

Πρόκειται για το άζωτο που απαντάται στην οργανική ουσία. Υπάρχει σε πολλαπλές μορφές συμπεριλαμβανομένων των ούρων, των κοπράνων και των αποσυντιθέμενων φυτικών και ζωικών πρωτεϊνών. Το οργανικό άζωτο είναι μέρος ενός πολύπλοκου μορίου οργανικού άνθρακα και δεν μπορεί να προσληφθεί άμεσα από τις ρίζες των φυτών.

Η οργανική ουσία θα πρέπει να διασπαστεί περαιτέρω  από τα μικρόβια του εδάφους και μέσω αυτής της αποσύνθεσης το οργανικό άζωτο μετατρέπεται σε ανόργανες μορφές που χρησιμοποιούνται από τα φυτά (π.χ. νιτρικό αμμώνιο).

Η οργανική ύλη είναι μάλλον στατική μέσα στο έδαφος, οπότε εναπόκειται στα μικρόβια να την εντοπίσουν και να την καταναλώσουν. Για αυτή τη διαδικασία απαιτείται χρόνος αρκετός. Ο ρυθμός με τον οποίο διασπάται η οργανική ύλη εξαρτάται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες εντός του εδάφους.

Σε θερμό έδαφος που έχει επαρκή επίπεδα υγρασίας, ο ρυθμός αποσύνθεσης θα είναι υψηλότερος σε σύγκριση με ένα έδαφος του οποίου τα χαρακτηριστικά δεν ευνοούν τη μικροβιακή δραστηριότητα.

Δεδομένου ότι οι ρυθμοί αποσύνθεσης μπορούν να ποικίλουν ανάλογα με το κάθε διαφορετικό είδος οργανικού υλικού που χρησιμοποιείται ως εισροή λιπάσματος, είναι μάλλον δύσκολο να προβλεφθεί πόσο από την οργανική ύλη αλλά και πότε θα μετατραπεί σε μορφή αζώτου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο φυτό.

Το ποσοστό του αζώτου που εμφανίζεται στις ετικέτες των εμπορικών σκευασμάτων οργανικής ουσίας είναι κατά προσέγγιση.

Το άζωτο και άλλα στοιχεία περιέχονται σε ένα οργανικό σκεύασμα, μόνο με αποσύνθεση από τα μικρόβια του εδάφους και μόνο υπό τις ευνοϊκές συνθήκες για αυτά, θα απελευθερωθούν και θα μετατραπούν σε μορφές κατάλληλες και αφομοιώσιμες από τα φυτά.

✔ NH4:

Είναι η πρώτη αφομοιώσιμη μορφή αζώτου για τα φυτά η οποία και προκύπτει από την αποσύνθεση την οργανικής ουσίας. Λαμβάνει χώρα μια διαδικασία γνωστή ως ανοργανοποίηση (ή αμμωνιοποίηση), η οποία συμβαίνει σε μεγαλύτερους και ταχύτερους ρυθμούς κατά τους θερινούς μήνες, σε υγρά και ζεστά εδάφη.

Σε αυτήν την περίπτωση που το φυτό λαμβάνει την αμμωνιακή μορφή του αζώτου, αυτή μετατρέπεται αυτομάτως σε πρωτεΐνες.

Το αμμώνιο υφίσταται στο έδαφος ως κατιόν, ένα θετικά φορτισμένο ιόν. Αυτό εξηγεί τον τρόπο με τον οποίο το αμμώνιο συμπεριφέρεται στο έδαφος. Τα σωματίδια του εδάφους έχουν αρνητικό φορτίο και τα θετικά φορτισμένα ιόντα αμμωνίου έλκονται από αυτά. Αυτή η έλξη προκαλεί το έδαφος να διατηρεί το αμμώνιο, επιτρέποντάς του να παραμείνει και να μην ξεπλυθεί κατά τη βροχή ή την άρδευση.

Η ένταση με την οποία το έδαφος συγκρατεί τα ιόντα αμμωνίου καθορίζεται από την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων (CEC) του εδάφους. Τα εδάφη που έχουν ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων έχουν κατ’επέκταση υψηλότερα επίπεδα αργίλου και αποσυντεθημένη οργανική ύλη (χούμο) καθώς και την ικανότητα να διατηρούν αρκετά μεγάλες ποσότητες νερού. Ένα έδαφος που είναι αμμώδες και αργιλώδες θα έχει χαμηλή ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων.

Υπάρχουν και άλλα στοιχεία τα οποία συμμετέχουν στη διαδικασία της CEC, όπως για παράδειγμα το Mg και το Ca. Η ικανότητα δέσμευσης του αμμωνίου στο έδαφος σημαίνει ότι αυτό δεν είναι πιθανό να απομακρυνθεί και να καταλήξει με έκπλυση στα υπόγεια ύδατα. Ωστόσο, σε αυτή τη διαπίστωση μάλλον υπάρχει και ένα κόστος.

Έρευνες ετών έχουν δείξει πως η αμμωνιακή μορφή του αζώτου έχει ανεπιθύμητα αποτελέσματα όταν χρησιμοποιείται ως πρώτη πηγή αζώτου. Με την πάροδο του χρόνου, μπορεί να συμβούν συμπτώματα τοξικότητας αμμωνίου, ανωμαλίες στη φυσιολογική ωρίμανση των καρπών, αποσύνθεση των εσωτερικών αγγειακών ιστών, περιορισμός της πρόσληψης του νερού κ.α.

Ωστόσο, τις περισσότερες φορές αυτό δεν είναι και τόσο ανησυχητικό, καθώς η αμμωνιακή μορφή του αζώτου δεν μπορεί να παραμείνει στο έδαφος για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μέσα από μια άλλη βιολογική διαδικασία, το αμμώνιο θα μετατραπεί σε μια διαφορετική μορφή αζώτου - τη μορφή του νιτρικού άλατος.

✔ Νιτρικό άζωτο:

Μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται νιτροποίηση, το αμμωνιακό άζωτο μετατρέπεται σε νιτρικό άζωτο με εξειδικευμένους μικροοργανισμούς εδάφους (βακτήρια). Όπως το αμμωνιακό άζωτο, έτσι και το νιτρικό άζωτο είναι μια μορφή αζώτου που χρησιμοποιείται άμεσα από τα φυτά. Όπως η ανοργανοποίηση, η νιτροποίηση επίσης είναι μια βιολογική διαδικασία που λαμβάνει χώρα σε υψηλότερα ποσοστά όταν το έδαφος είναι ζεστό και υγρό.

Κατά τους θερμούς μήνες, η νιτροποίηση του αμμωνιακού αζώτου στο νιτρικό άζωτο μπορεί να συμβεί μέσα σε λίγες μόνο ημέρες. Το νιτρικό άζωτο είναι η μορφή του αζώτου που χρησιμοποιείται συχνότερα από τα φυτά λόγω της προσβασιμότητάς τουόταν βρίσκεται στη ζώνη ριζοβολίας και χρησιμοποιείται άμεσα στην παραγωγή νέων φύλλων και φυτικών στελεχών.

Το νιτρικό άζωτο στα νέα φύλλα θα μετατραπεί σε αμινοξέα με την ενέργεια που παράγεται μέσω της φωτοσύνθεσης.

Σε αντίθεση με την αμμωνιακή μορφή του αζώτου, το νιτρικό ιόν είναι ένα αρνητικά φορτισμένο ιόν και δεν συμμετέχει στη διαδικασία ανταλλαγής κατιόντων. Λόγω του αρνητικού του φορτίου δεν μπορεί να δεσμευθεί από τα επίσης αρνητικά φορτισμένα σωματίδια του εδάφους. Είναι αυτό το επόμενο αρνητικό φορτίο που μπορεί να δημιουργήσει πιθανά προβλήματα με τα νιτρικά άλατα στο έδαφος.

Ποιό ακριβώς θα είναι το πρόβλημα που μπορεί να προκύψει;

Με το επόμενο πότισμα ή βροχόπτωση, το νιτρικό άζωτο μπορεί εύκολα να ξεπλυθεί μέσω του εδάφους, ενδεχομένως καταλήγοντας σε λίμνες, ποτάμια, ρέματα και υπόγεια ύδατα με ποικίλες περιβαλλοντικές συνέπειες.

Τα νιτρικά άλατα αποτελούν μέρος της φυσικής βιολογικής διεργασίας κατά την οποία αποσυντίθεται η οργανική ύλη, αλλά η υπερβολική χρήση νιτρικών αλάτων στη γεωργία οδηγεί σε υψηλές ποσότητες νιτρικού άλατος οι οποίες απορρέουν.

Από την άλλη πλευρά, το αρνητικά φορτισμένο νιτρικό άζωτο, είναι κατάλληλο στην περίπτωση των υδροπονικών καλλιεργειών. Αναμιγνύεται καλά με το νερό και ταξιδεύει εύκολα μέσα στο νερό και τείνει να ρέει ελεύθερα μέσα από ένα μέσο ρίζας ή υποστρώματος χωρίς τον κίνδυνο υπερβολικής συσσώρευσης.

Καιρός για απονιτροποίηση…

Οι διάφοροι μετασχηματισμοί που υφίσταται το άζωτο κατά τη διάρκεια της διαδρομής του από την κατάσταση του ατμοσφαιρικού αζώτου μέχρι τη μορφή νιτρικού άλατος αποτελούν μέρος μιας μεγαλύτερης συνολικής διεργασίας που ονομάζεται κύκλος αζώτου.

Με τη βοήθεια της εξειδικευμένης μικροβιακής ζωής και των σωστών συνθηκών εδάφους, το άζωτο στην ατμόσφαιρα μετατρέπεται σε μορφές αφομοιώσιμες από τα φυτά.

Για να ολοκληρωθεί όμως ο κύκλος του αζώτου, υπάρχει ακόμη ένας μετασχηματισμός απαραίτητος να συμβεί.

Μέσα από μια διαδικασία που ονομάζεται απονιτροποίηση, το άζωτο μετατρέπεται από τη μορφή νιτρικού άλατος πίσω στην αέρια μορφή αζώτου, απ’όπου εν συνεχεία ξαναξεκινάει αέναα η όλη διαδικασία.

Η απονιτροποίηση είναι μια άλλη διαδικασία που περιλαμβάνει την συνδρομή των εξειδικευμένων μικροβίων, αλλά λαμβάνει χώρα υπό πολύ διαφορετικές εδαφολογικές συνθήκες σε σχέση με εκείνες που αναφέρθηκαν προηγουμένως.

Η διαδικασία αυτή θα λάβει χώρα μόνο υπό αναερόβιες συνθήκες όταν υπάρχει ελάχιστο ή καθόλου οξυγόνο. Κατά τη διάρκεια περιόδων κατά τις οποίες το χώμα είναι πλήρως κορεσμένο με νερό, όπως και μετά από μια πλημμύρα, θα υπάρξει απονιτροποίηση των νιτρικών και θα προκύψει έστω κάποια ποσότητα αφομοιώσιμου από τα φυτά αζώτου, στο έδαφος.

Μελετώντας προσεκτικά τον κύκλο του αζώτου, είναι δυνατό να δούμε το αποτέλεσμα που μπορεί να έχει στο συνολικά διαθέσιμο για τα φυτά άζωτο.

Χωρίς επαρκές άζωτο, η ανάπτυξη των φυτών είναι αργή και ανεπαρκής. Τι σημαίνει αυτό;

Κίτρινα φύλλα θα αρχίσουν να αντικαθιστούν τα όμορφα, υγιή, πράσινα φύλλα που όλοι γνωρίζουμε, το μέγεθος και η ποιότητα της απόδοσης των φυτών θα φθίνουν επίσης.

Η κατανόηση των διαφορετικών μορφών αζώτου και των τρόπων συμπεριφοράς τους στο έδαφος θα επιτρέψει σε έναν καλλιεργητή να λάβει σωστές αποφάσεις σχετικά με την υγεία των φυτών και την κατάλληλη θρέψη τους.

Χρειάζεται μόνο μια εποχή ακατάλληλης διαχείρισης αζώτου για έναν καλλιεργητή ώστε να δει και να συνειδητοποιήσει ακριβώς γιατί αυτό το στοιχείο έχει κριθεί τόσο πολύ απαραίτητο.

Πηγή:blog.farmacon.gr