دورة النيتروجين: في التربة والنبات

لطاقة أو لإستهلاكه ليتحول النيتروجين العضوي إلى مركبات امينية ومن ثم امونيوم. “النشدرة” بعد ذلك يتحول الأمونيوم إلى نترات مروراً بمرحلة تكوين النتريت “النترجة” حيث يتم إمتصاص الأمونيوم والنترات من قبل النبات لتتحول إلى أشكال عضوية مختلفة من بروتينات وأحماض أمينية لتعود تلك المركبات إلى التربة على شكل بقايا محاصيل أو بقايا تغذية حيوانية “الأسمدة البلدية” أو أسمدة خضراء.

شكل دورة النيتروجين

دورة النيتروجين في التربة

بينما تقوم الكائنات الدقيقة في التربة بإستهلاك النيتروجين المعدني في بناء أجسامها ثم تعود تلك المركبات إلى التربة بعد نفوق تلك الكائنات لتتحلل من جديد وتدخل في دورة النيتروجين. تحدث عملية تحلل المادة العضوية خلال سلسلة من التفاعلات، وهي:

1. مرحلة التحول إلى مركبات أمينية

مركبات أمينية + ثاني أكسيد كربون + طاقة – المادة العضوية

تهاجم الكائنات الحية الرمية المادة العضوية لتتحول من مركبات نيتروجينية معقدة إلى مركبات أمينية أقل تعقيداَ سماعدة عمليات الهضم الإنزيمية، بجانب إنتاج الطاقة وغاز ثاني أكسيد الكربون.

2. تحول المركبات الأمينية إلى أمونيا

وتعرف بعملية النشدرة حيث تهاجم كائنات حية أخرى “مختلطة التغذية” المركبات الناتجة من المرحلة السابقة لتحللها إلى مركبات أقل تعقيد مثل الأمونيا بجانب إنتاج طاقة طبقاً للمعادلة التالية:

طاقة + قواعد + أمونيا – ماء + مركبات أمينية
R – OH + NH3+ > R – NH2 +H2O Energy

ينتج من تلك التفاعلات CO2 بالإضافة إلى طاقة ونتائج أخرى، لتحصل الكائنات الحية الدقيقة على الطاقة وجزء من النيتروجين اللازم لتغذيتها، بينما تتحلل الأمونيا لتكون غازية حيث تتحد مع الماء أو أحد الأحماض العضوية المتواجدة في التربة. تتحول بناء على هذا من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة المتأينة NH4. كما يمكن أن تتبخر الأمونيا NH3 من حالتها السائلة إلى الغازية، حيث ينتهي المطاف بالأمونيا الناتجة من ذلك التفاعل إلى:

1. يقوم النبات بإمتصاصها على هيئة أيون الأمونيوم.
2. تتحول إلى أيون النترات بفعل أنواع معينة من البكتيريا.
3. تثبت بعض معادن الطين الأمونيوم ضمن نسيجها البللوري حتى لا يكون من الإستطاعه إزاحته إلا بواسطة التبادل الكاتيوني.
4. تقوم بعض الكائنات الحية الدقيقة في التربة بإستهلاكها.

تتحول الكمية المتبقية في التربة إلى نترات من خلال الأكسدة بواسطة بعض الميكروبات.

دورة النيتروجين في النبات

يعد النيتروجين العنصر الرئيسي في تكوين البروتين في النبات حيث يقوم النبات بإمتصاص النيتروجين على هيئة أنيون النترات وصيغته الكيميائية “NO3” من محلول الترةب وكاتيون الأمونيوم وصيغته الكيميائية “NH4+” من وضعية التبادل الإمتصاصي. وعلى الرغم من ذلك فإن النبات لا يعتمد على تلك الصيغ مباشرة، حيث بعد إمتصاص النبات لها تدخل في عملية من التحولات المعقدة لتدخل في تركيب المركبات العضوية النيتروجينية والأحماض النيتروجينية والبروتين.

يتم إختزال النترات إنزيمياً بالتدريج إلى أمونيا كما يلي:

HNO3 > HNO2 > HNO)2 > NH2OH > NH3 > Amino Acids Protein

وأسماء تلك العناصر بالترتيب:

النترات < نيتريت < هايبونيتريت < هاديروكسيل امين < أمونيا < بروتين أحماض امينية

ليحدث تكون الأمونيا من خلال إختزال النترات داخل النبات وإرتباطها بالأحماض العضوية لتتكون أحماض أمينية أولية. وتلك الأحماض هي المركبات الأولية الرئيسية لتكوين البروتين. وبناء على ذلك فإن مستوى النيتروجين المتوفر يحدد فعالية ونطاق تكون البروتين والمركبات النيتروجينية العضوية الأخرى التي تشمل الإنزيمات والأحماض النووية والكلوروفيل والفيتامينات.

تختزل النترات داخل النبات بقدر ما تستخدم الأمونيا في إنتاج المركبات العضوية النيتروجينيه به. وعلى الرغم ان النترات غير مضره للنبات إلا أن إرتفاع مستوياتها في انسجة النبات وتراكمها في المنتجات الزراعية مثل الخضروات والفواكة ينعكس بشكل سلبي على صحة الإنسان وجودة تلك المنتجات. حيث أنه في حاله إزدياد تركيز الأمونيا يحدث تسمم أموني للنبات.

Eng\ Jamal h  Jahlan