Амонификация и нивата на рН в почвата

Азотният цикъл представлява движението на азота в различните му форми от живите организми и почвата към атмосферата и обратно. В атмосферата азотът съществува като двуатомна молекула (N₂). В почвата органичните молекули, известни като протеини, се разграждат с образуването, наред с други вещества, на амоняк (NH₃) и амониев йон (NH₄⁺). Процесът на химическо превръщане на органична молекула в неорганични амоняк и амоний се нарича амонификация. Разнообразни микроорганизми в почвата улесняват това преобразуване, включително актиномицети, хетеротрофни бактерии и гъби. Съществуват оптимални нива на рН на почвата за протичане на амонификацията, които са пряко свързани с микроорганизмите, участващи в процеса. Освен това рН на почвата влияе и върху задържането на амония в нея.

Химия на амонификацията

В земеделието производителите инжектират амоняк в почвата, за да осигурят азот на културите. Естественото производство на амоняк в почвите става чрез микробно разграждане на протеини от разлагаща се органична материя. Протеините се състоят от вериги от аминокиселини, изградени от въглерод (C), водород (H), кислород (O) и азот (N). Молекулата на аминокиселината може да бъде разделена на две части – R-групата (или CHO-частта) и аминогрупата (NH₂). При амонификацията аминогрупата се отделя от аминокиселината и се превръща в амоняк.

рН и превръщането на амоняка в амоний

Когато рН на почвата е под 7,5, молекулата на амоняка бързо се превръща в амониев йон. Това се дължи на относителното изобилие от водородни йони в почвения разтвор при тази киселинност. Когато рН е над 7,5, се благоприятства обратният процес – превръщането на амониевия йон в газообразен амоняк, което води до загуба на азот от почвата. Киселата среда също може да забави превръщането (нитрификацията) на амониевия йон в нитрат (NO₃) от микроорганизмите Nitrosomonas и Nitrobacter. Нитрификацията напълно спира при рН 6,0 или по-ниско.

Микроорганизми при амонификацията и влиянието на рН

Бактерията Pseudomonas е често срещана в почвите и някои нейни видове играят важна роля в амонификацията.

Различни видове бактерии, актиномицети и множество гъби могат да превръщат амини в амоняк. Сред бактериалните видове са Clostridium, както и хетеротрофни видове като Pseudomonas, Bacillus и Proteus. Streptomyces е актиномицет, известен с това, че подпомага амонификацията. По принцип активността и растежът на бактериите се потискат при по-ниски стойности на рН, докато актиномицетите и гъбите са значително по-устойчиви на кисела среда. Следователно, ако амонификацията в дадена почва се извършва основно от хетеротрофни бактерии, тя ще бъде по-слабо изразена в почви с ниско рН. Гъбите са почти нечувствителни към рН по отношение на растежа си, но изследванията все пак са установили зависимост между киселинността и способността на почвите за амонификация. Учените предполагат, че причината за намалената амонификация при ниски стойности на рН е токсичността на алуминиевите йони за микроорганизмите.

Горски почви и способност за амонификация според рН

Научни данни сочат, че почвите с ниско рН имат по-слаба способност да подпомагат амонификацията. Извършено е сравнение между горски почви с рН под 4,0 и почви с рН над 4,0. За целта е разработен специален тест, измерващ способността на почвите да произвеждат амоняк, като е използван протеинът аргинин. Резултатите показват, че производството на амоняк от този протеин е значително по-високо в почвите с по-високо рН. Установена е и отрицателна корелация между рН и производството на амоняк в почвите с ниска киселинност.