Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất

I. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NITƠ TRONG ĐẤT

- Con đường chuyển hóa nitơ hữu cơ (trong xác sinh vật) trong đất thành dạng nitơ khoáng (NO₃^- và NH₄⁺) gồm 2 giai đoạn:

1. Quá trình amôn hóa: Các axit amin nằm trong các hợp chất mùn, xác động vật, thực vật sẽ bị vi sinh vật (Vi khuẩn amôn hóa) trong đất phân giải tạo thành NH₄⁺. Quá trình amôn hóa diễn ra như sau:

Chất hữu cơ trong đất → RNH₂ + CO₂ + phụ phẩm
RNH₂ + H₂O → NH₃ + ROH
NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-

2. Quá trình nitrat hóa:

Khí NH₃ được tạo thành do vi sinh vật phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ bị vi khuẩn hiếu khí (vi khuẩn nitrat hóa) như Nitrosomonas oxy hóa thành HNO₂ và Nitrosobacter tiếp tục oxi hóa HNO₂ thành HNO₃:

- Quá trình nitrat hóa diễn ra như sau:

2NH₃+ 3O₂ → 2 HNO₂ + H₂O
2 HNO₂+ O₂ → 2 HNO₃

* Lưu ý: Trong điều kiện môi trường đất kị khí, xảy ra quá trình chuyển hóa nitrat thành nitơ phân tử (NO₃^- → N₂) gọi là quá trình phản nitrat hóa được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn phản nitrat hóa → gây mất mát nitơ dinh dưỡng trong đất.

II. QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ

- Khái niệm: Quá trình cố định nitơ là quá trình liên kết N₂ với H₂ thành NH₃.

- Ý nghĩa: có vai trò quan trọng trong việc bù đắp lượng nitơ mất đi do cây trồng sử dụng trong quá trình sinh trưởng và phát triển.

- Cố định nitơ phân tử diễn ra theo 2 con đường: Con đường vật lý – hóa học và con đường sinh học.

1. Con đường vật lý hóa học

Xảy ra trong điều kiện có sấm sét, tia lửa điện,...

2. Con đường sinh học:

Là con đường cố định nitơ phân tử nhờ các vi sinh vật thực hiện.

- Vi sinh vật cố định nitơ gồm 2 nhóm:

Nhóm vi sinh vật sống tự do: vi khuẩn lam, Azotobacter, Clotridium, Anabeana, Nostoc,...
Nhóm vi sinh vật sống cộng sinh với thực vật: Các vi khuẩn thuộc chi Rhizobium trong nốt sần rễ cây họ Đậu, Anabeana azollae trong bèo hoa dâu,...

- Các VSV cố định nitơ có enzim nitrogenaza có khả năng bẻ gẫy 3 liên kết trong phân tử N₂ để N liên kết với H tạo ra NH₃. Trong môi trường nước, NH₃chuyển thành NH₄⁺.

- Điều kiện để quá trình cố định nitơ diễn ra:

Có các lực khử mạnh với thế năng khử cao (NAD, FADP).
Được cung cấp năng lượng ATP
Có sự tham gia của enzim Nitrogenaza
Thực hiện trong điều kiện kị khí

- Ý nghĩa: có tầm quan trọng trong cải tạo đất nghèo dinh dưỡng, hàng năm các loại vi sinh vật cố định nitơ có khả năng tổng hợp khoảng 100-400 kg nitơ/ha.