Топырақтағы азот айналымы: түйнек бактериялары және негізгі биохимиялық процестер (аммонификация, нитрификация, денитрификация)

АЗОТ АЙНАЛЫМЫ

. Өсімдіктің қоректенуіне қажетті минералдық азот органикалық заттардың ыдырауынан пайда болады.

Оны мына схема түрінде өрнектейді:

Белоктар‚ гуминді заттар амин қышқылдары‚ амидтер аммиак нитриттер нитраттар.

Маңызды рөлді түйнек бактериялары атқарады. Түйнек бактериялары топырақта азотты негізінен бұршақ тұқымдас шөптерде көп жинайды. Мысал, жылына гектарына беде 150-160, жоңышқа - 250-300, соя-100, асбұршақ, лобия-70-80 кг азот жинайды.

Еркін тіршілік ететін бактериялар жылына бір гектарда 5-15 кг азот жинайды. Көмірсулар мен фосфор, калий сияқты күл элементтерінің азаюы, қышқылдық реакция, температураның төменденуі, топырақта ылғалдың шектен тыс көп болуы немесе тапшылығы бұл топқа жататын микробтардың белсенділігін төмендетеді. Жауын-шашынмен бір гектар егістікке жылына орта есеппен 2-11 кг азот түзеді.

Түйнек бактерияларының қатысуымен бұршақ тұқымдас өсімдіктер атмосферадағы бос азотты пайдаланады. Өсімдік нитратты азотты органикалық заттарды синтездеу үшін пайдалана алмайды. Ол әуелі аммиак түріне айналады.

АММОНИФИКАЦИЯ

Топырақтағы азотты органикалық қосылыстардың аммиакқа дейін ыдырауын аммонификация құбылысы деп атайды. Мұнда микроорганизмдер (анаэробты бактерия‚ актиномицет т. б. ) бөліп шығаратын протеолиттік ферменттердің әсерінен, органикалық заттардан амин қышқылдары мен амидтер түзіледі. Амин қышқылдарын микроорганизмдер пайдаланады және дезаминдену реакциясына түседі. Дезаминдену реакциясының бірнеше түрі болады.

Аммиак және нитраттардың тотықсыздануынан топырақтан пайда болған аммиак, өсімдіктің анаэробты және аэробты тыныс алудың бастапқы сатысында пайда болған органикалық кетоқышқылдармен әрекеттеседі де алғашқы амин қышқылдарын түзеді. Мұны аминдеу реакциясы дейді.

1. COOH:COCH2COOH+NH3=COOHC=NHCH2COOH+H2O

қымыздық сірке қышқылы

2. COOHCOCH2CH2COOH+NH3=COOHC=NHCH2CH2:COOH+Н2O

кетоглютамин қышқылы

3. CH3COCOOH+NH3=CH3CHNH2COOH+H2O

пирожүзім қышқылы аланин

4. COOH*CH=CH*COOH+NH3=COOHCHNH2CH2COOH

фумар қышқылы аспарагин қышқылы

Қайта аминдеу реакциясының амин қышқылын дезаминдеуі мен белокты синтездеуде маңызы үлкен. Дезаминдеу реакциясы жүргенде амин қышқылынан кетоқышқылы және аммиак түзіледі. Өсімдік пайда болған кетоқышқылын көмірсуларды синтездеуге жұмсайды, ал аммиак аминдеу реакциясына қатысады.

Сонымен бірге аспарагин, глютамин қышқылдары аммиакты қосып алып, өздерінің амидтері-аспарагин мен глютамин түзеді.

COOHCH2CHNH2COOH+NH3=CONH2CH2CHNH2COOH+H2O

аспарагин

COOHCH2CH2CHNH2COOH+NH3=COONH2CH2CH2CHNH2 СOOH+H2O

глютамин

ДЕНИТРИФИКАЦИЯ

Топырақтағы азоттың айтарлықтай бөлігі денитрификация процесінің салдарынан ысырап болады. Нитраттардың бос азотқа дейін тотықсыздану денитрификатор микроорганизмдерінің қатысында өтеді.

HNO HNO2 H2N2О2 N2O N2

Денитрификация процесінің жүруіне ең қолайлы жағдайларға анаэробты орта, топырақтың сілтілік реакциясы, топырақта көмірсуларға бай органикалық заттардың көп болуы, топырақ ылғалдылығының жоғары болуы жатады. Топырақтың ауа, су режимдерін реттеу, ауыспалы егісте дақылдарды дұрыс алмастыру денитрификация процесінің әсерінен азоттың ысырап болуын айтарлықтай азайтады.