Quá trình chuyển hóa và cố định nitơ trong đất
Nguồn cung cấp nitơ tự nhiên cho cây, quá trình chuyển hóa và cố định nitơ trong đất
I. NGUỒN CUNG CẤP NITƠ TỰ NHIÊN CHO CÂY
Nitơ là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trong tự nhiên, chủ yếu tồn tại trong không khí và trong đất.
| Nitơ trong không khí | Nitơ trong đất | |
|---|---|---|
| Dạng tồn tại | Chủ yếu tồn tại ở dạng nitơ phân tử. Ngoài ra có ở dạng NO và NO 2 | Tồn tại ở 2 dạng: nitơ khoáng trong các muối khoáng và nitơ hữu cơ trong xác sinh vật |
| Đặc điểm |
- Cây không hấp thụ được nitơ phân tử - Nitơ phân tử sau khi được các vi sinh vật cố định nitơ chuyển hóa thành NH 3 thì cây mới đồng hóa được. - Nitơ ở dạng NO và NO 2 trong không khí là độc với thực vật |
- Cây chỉ hấp thụ được nitơ khoáng từ đất dưới dạng NH 4+ và NO 3- - Cây không trực tiếp hấp thụ được nitơ hữu cơ trong xác sinh vật. Nitơ phải được vi sinh vật đất khoáng hóa thành NH 4+ và NO 3- |
II. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA VÀ CỐ ĐỊNH NITƠ TRONG ĐẤT
1. Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất
Cây không trực tiếp hấp thụ được nitơ hữu cơ trong xác sinh vật. Nitơ phải trải qua con đường chuyển hóa thành NH 4+ và NO 3- nhờ hoạt động của các vi sinh vật đất:
Con đường chuyển hóa diễn ra theo 2 giai đoạn:
- Amôn hóa là quá trình chuyển hóa nitơ hữu cơ trong xác thực vật thành amôni (NH 4+ ) nhờ vi khuẩn amôn hóa:
- Qúa trình nitrat hóa là quá trình chuyển hóa từ dạng nitơ ôxi hóa (NH 4+ ) sang dạng nitơ khử là NO 3- nhờ vi khuẩn nitrat hóa:
Ngoài ra trong đất còn xảy ra quá trình chuyển hóa nitrat thành nitơ phân tử (NO 3- → N 2 ). Quá trình này do các vi sinh vật kị khí thực hiện, diễn ra mạnh khi đất thiếu không khí. Do đó, để ngăn chặn sự mất mát nitơ cần đảm bảo độ thoáng cho đất
2. Quá trình cố định nitơ phân tử
- Quá trình liên kết N 2 với H 2 để hình thành nên NH 3 gọi là quá trình cố định nitơ
- Trong tự nhiên, hoạt động của nhóm vi sinh vật cố định nitơ có vai trò quan trọng trong việc bù đắp lại lượng nitơ của đất đã bị lấy đi.
- Vi sinh vật cố định nitơ gồm 2 nhóm : vi sinh vật sống tự do như vi khuẩn lam và nhóm cộng sinh với thực vật, điển hình là các vi khuẩn thuộc chi Rhizobium tạo nốt sần ở rễ cây họ Đậu.
- Vi khuẩn cố định nitơ có được khả năng như vậy là do nó có enzim nitrôgenaza có khả năng bẻ gẫy liên kết ba bền vững trong N 2 để nitơ liên kết với hiđrô tạo thành amoniac (NH 3 ). Trong môi trường nước NH 3 chuyển thành NH 4+ .