اهمیت نیتروژن یا ازت در کشاورزی

نیتروژن(ازت)

Nitrogen (N)

 نیتروژن یکی از عناصر اصلی مورد نیاز گیاه می باشد و بیشتر از سایر عناصر در تغذيه گیاهی مصرف میشود. نیتروژن گازی (N₂)، 98/8 درصد نیتروژن جهانی را تشکیل می دهد و 78 درصد جو از N₂ می باشد. نیتروژن گازی جو، منبع و مخزن نهایی نیتروژن می باشد، اما این نوع نیتروژن در اغلب شرایط طبیعی دارای واکنش پذیری شیمیایی اندکی بوده و تنها برخی از باکتری ها قادر به استفاده از آن می باشند. (N₂) برای قابل استفاده شدن گیاهان باید در طی فرآیندی که تثبیت نیتروژن نامیده می شود، به آمونیوم یا نیترات تبدیل شود. نیتروژن به اشکال گوناگونی وجود دارد.

نیتروژن یکی از عناصر اصلی مورد نیاز گیاه می باشد و بیشتر از سایر عناصر در تغذيه گیاهی مصرف میشود. نیتروژن گازی (N₂)، 98/8 درصد نیتروژن جهانی را تشکیل می دهد و 78 درصد جو از N₂ می باشد. نیتروژن گازی جو، منبع و مخزن نهایی نیتروژن می باشد، اما این نوع نیتروژن در اغلب شرایط طبیعی دارای واکنش پذیری شیمیایی اندکی بوده و تنها برخی از باکتری ها قادر به استفاده از آن می باشند. (N₂) برای قابل استفاده شدن گیاهان باید در طی فرآیندی که تثبیت نیتروژن نامیده می شود، به آمونیوم یا نیترات تبدیل شود.

نیتروژن به اشکال گوناگونی وجود دارد.

1- گازی:

• اکسید نیترو(N₂O)
• اکسید های نیتریک، NO_x- مخلوطی از اکسید نیتریک (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO₂)
• آمونیاک (NH₃)

2- یونها

• نیترات(^-NO₃)
• آمونیوم(⁺ NH₄)

3- اشکال آلی:

• اوره [₂(₂ CO(NH]
• ترکیبات موجودات زنده و مرده که دارای نیتروژن هستند، برای مثال پروتئینها، آنزیمها و غیره.
• نیتروژن موجود در بقایای آلی تغییر شکل یافته با واکنش پذیری اندک، مانند هوموس.

نیتروژن معدنی یک اصطلاح جامع برای (^-NO₃) و (⁺ NH₄) بوده و اوره را نیز شامل می شود که یک مولکول آلی ساده بوده و به آسانی به ⁺ NH_{4 هیدرولیز می شود.}

نیتروژن در خاک:

آمونیوم(⁺ NH₄) و نیترات(^-NO₃) و مواد آلی، اشکال اصلی نیتروژن در خاک می باشند.بخش اعظم نیتروژن خاک در ماده آلی موجود است، این نوع نیتروژن توسط ریز موجودات، به آهستگی به (⁺ NH₄) تبدیل شده و سپس ریز موجودات دیگری (⁺ NH₄) را به سرعت به (^-NO₃) که شکل اصلی نیتروژن معدنی در اغلب خاکهاست، تبدیل می نمایند.آمونیوم و نیترات به طور مستقیم برای گیاهان قابل استفاده اند. گیاهان همچنین می توانند مقادیر اندکی از(NH₃) گازی و ترکیبات محلول نیتروژن آلی مانند اوره و اسید های آمینه را جذب نمایند. نیتروژن موجود در سایر ترکیبهای آلی تا زمانی که تجزیه نشوند، قابل دسترس نمی باشند. 

نیتروژن آمونیاکی به دو شکل وجود دارد: یونهای آمونیوم (⁺ NH₄) و گاز آمونیاک (NH₃). در PH بالا، و به ویژه در درجه حرارت بالا، تعادل بین (⁺ NH₄) و  (NH₃) در جهت و به نفع (NH₃) است.

(NH₃) از کودهای دامی و سایر منابع حاوی آن به جو تصعید می شود و از این طریق موجب اتلاف نیتروژن از بخش کشاورزی می گردد.

آمونیوم موجود در خاک از موارد زیر منشاء می گیرد:

1. معدنی شدن نیتروژن آلی موجود در کود دامی، بقایای گیاهی و هوموس، این فرآیند (⁺ NH₄)  را به کندی و با سرعتی کم قابل دسترس می سازد.
2. هیدرولیز اوره( در کود و ادرار دامها در زمینهای چریده شده)، این فرآیند ریع بوده و معمولا طی چند روز پس از کاربرد کامل می شود.
3. کاربرد کودی که دارای (⁺ NH₄)  است( مانند سولفات آمونیوم ، نیترات آمونیوم). این ترکیب از نیتروژن بلافاصله برای گیاهان قابل دسترس است.
4. ته نشست جوی

تاثیر نیترات بر جذب آمونیوم

در گیاه برنج مشاهده شده است که جذب آمونیوم در حضور نیترات بهتر صورت می گیرد. در حضور نیترات ، جریان های غشاء پلاسمایی برای آمونیوم ، ذخیره آمونیوم سیتوزولی و متابولیسم آمونیوم افزایش می یابد. جذب بهتر آمونیوم بر اثر نیترات در برنج شاید به دلیل افزایش تعداد حامل های آمونیوم باشد. در ضمن نیترات تاثیری بر تمایل ترانسپورترهای آمونیوم ندارد.

 مطالعات آینده در این زمینه ، بر روی مکانیسم های مولکولی در افزایش جذب آمونیوم توسط نیترات متمرکز خواهد شد.

تاثیر pH بر جذب نیتروژن

در یکی از محاسبات اخیر بر روی تغذیه برگی یکی از جنس های مخروطیان Abies fraseri در میچیگان ، مشاهده شد که یک رابطه معکوس قوی بین سطح نیتروژن برگی و pH خاک و گیاه وجود دارد. به نظر می رسد نیتروژن در pH بالای خاک ( > 6.0 ) کاهش می یابد. همین می تواند دلیل ترجیح بیشتر آمونیوم برای Abies fraseri باشد.

 علاوه بر این در pH بالا ، در حالت اشباع Mg ، میزان نیتروژن برگی کاهش می یابد. پیشنهاد داده می شود که یک رقابت جذب بین یون Mg و آمونیوم در ریشه وجود دارد.ولی هیچ رابطه ای بین سطح نیتروژن برگی و کلسیم قابل دسترس خاک مشاهده نشد به بیان بهتر تغذیه نیتروژن در Abies fraseri با وجود ضدیت بین نیتروژن و سایر تغذیه های معدنی را همراه است.

علائم کمبود: 

علائم کمبود این عنصر، ابتدا در برگهای پیر اتفاق میافتد زیرا این عنصر میتواند از برگهای پیر پایینی به سوی برگهای جوان بالایی حرکت کنند، بنابراین اولین علایم ظهور کمبود ازت، رنگ پریدگی برگهای پیر میباشد، برگها معمولاً به رنگ سبز مایل به زرد و زرد روشن در می آیند که به علت عدم تشکیل کلروفیل میباشد. در اواخر رشد رنگ زرد، قرمز و بنفش مایل به قرمز مشاهده میشود که در نتیجه ی تشکیل رنگ آنتوسیانین است، همچنین در کمبود ازت برگها کوچک، ساقه و شاخه ها لاغر میشوند و معمولاً با زاویه کوچکی نسبت به ساقه اصلی می‌ایستند.

علائم زیادی: 

افزایش نیتروژن باعث تولید گیاه پر آب و ضخیم و در نتیجه تغییر رنگ شاخ و برگ به رنگ سبز تیره می شود. همچنین گیاه نسبت به بیماری‌ها و آفات حساسیت زیادی پیدا می کند. افزایش نیتروژن در محصولات میوه ای باعث آسیب به شکوفه و گل می شود و کیفیت محصول را کاهش می دهد. افزایش غلظت نیتروژن همچنین باعث کاهش تعداد تارهای کشنده ریشه نیز میشود. اگر منبع اصلی تامین نیتروژن آمونیوم باشد می تواند گیاه را مسموم کند، در نتیجه بافت های آوندی خراب میشوند و برگها به صورت پیاله‌ای ظاهر می شوند.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

دلایل کمبود نیتروژن:

pH خیلی پایین یا خیلی بالای خاک (خاک‌های خیلی اسیدی و خیلی قلیایی)، رشد سریع گیاه، کم بودن مواد آلی خاک، در زمانی که آبیاری بیش از حد صورت پذیرد بخش اعظمی از ازت موجود در خاک (خصوصاً خاک‌های شنی یا سبک) آبشویی شده و از دسترس گیاه خارج می‌شود، در زمانی که رطوبت خاک بالا و دما پایین باشد گیاه مقدار ازت کمتری مصرف می‌نماید و علایم کمبود ازت رخ می‌دهد.

در بهار به هنگام شکوفه کردن درختان و یا در اواخر تابستان و پاییز، به علت مصرف زیاد ازت توسط جوانه و میوه ها، کمبود خفیف ازت ممکن است به وجود آید.

علل بروز کمبود ازت به صورت شستشو، تصعید و خارج شدن از خاک از طریق برداشت محصول، عوامل دیگری هم مانند مواد آلی پر حجم (نسبت بالای کربن به ازت C/N ) با تثبیت موقت قابل استفاده در خاک یا بالا بودن یون های سدیم، کلر، بر، قدرت جذب را کاهش می دهند.

در شرایط آلودگی آب ماندگی (غیر هوازی) ازت به صورت دنیتریفیکاسیون (Denitrification ) تلف می شود.

راههای پیشگیری از کمبود  ازت:

مهمترین کودهای ازتة موجود برای استفاده باغداران و کشاورزان، اوره، نیترات آمونیوم و سولفات آمونیوم می‌باشند. اوره دارای 46% ازت بوده و حلالیت بسیار بالایی در بین کودهای ازته دارد و بیش از سایر کودها مصرف می‌شود. از آنجایی که شکل دانه‌های آن بصورت سفید و شکری است به آن کود شکری نیز می‌گویند. اوره به راحتی با کودهای فسفاته و پتاسیم قابل اختلاط است و از آنجایی که اوره حلالیت بالایی در آب دارد می‌توان آن را با سموم مخلوط و در غلظتهای توصیه شده به صورت محلول پاشی استفاده کرد. این کار علاوه بر اینکه حجم عملیات کشاورزی را کاهش می‌دهد در کاهش هزینه‌ها نیز مؤثر است اما زمانهای مصرف باید رعایت شود بطوری که اگر زمان سمپاشی مناسب برای مصرف کودهای ازته نباشد نباید این کودها را به همراه سمپاشی مصرف کرد. هر گاه اوره در سطح خاک پخش شود مقداری از ازت آن به شکل آمونیاک در آمده و به هوا تصعید می‌شود.

اوره را می‌توان به میزان 2 کیلوگرم در هر 300 لیتر آب حل نموده و برای محلول پاشی از آن استفاده کرد. اگر محلول پاشی در اوایل بهار و پس از شروع رشد صورت گیرد درختان سیب عکس العمل خوبی نشان می‌دهند ولی نباید بعد از اردیبهشت محلول پاشی روی درختان سیب انجام شود زیرا باعث جلوگیری از توسعه رنگ میوه می‌شود. بعضی از درختان میوه مثل هلو، گلابی و تعدادی از میوه ‌ها اورة محلول پاشی شده روی شاخ و برگ را مورد استفاده قرار نمی‌دهند. نیترات آمونیوم محتوی 33% ازت است و به شکل دانه‌ای بوده و جاذب‌الرطوبه است و به همین دلیل خیلی زود کلوخه‌ای می‌شود و مصرف آن را با مشکل مواجه می‌سازد. خطر دیگر نیترات آمونیوم، خاصیت انفجاری آن است. سولفات آمونیوم دارای 21% ازت و 24% گوگرد است و مناسب برای خاکهای آهکی می‌باشد. این کود کمتر با آب شسته شده و از دسترس خارج می‌شود. سولفات آمونیوم خاصیت اسیدزایی دارد و بنابراین مصرف آن درخاکهای آهکی مناطق خشک و نیمه خشک توصیه می‌شود و در این حالت pH خاک را بصورت موضعی بهبود می‌بخشد. این کود حاوی دانه‌های درشت است و حمل و نقل آن آسان می‌باشد. این کودها را می‌توان بصورت چالکود در اواخر زمستان در اختیار درختان قرار داد. پخش سطحی (خصوصاً برای درختان حاوی ریشه‌های سطحی مانند انگور و گیاهان گلخانه‌ای) و محلول پاشی نیز روشهای دیگر مصرف این کودها برای رفع کمبود ازت در باغهای کشور است. استفاده از مواد آلی، کود سبز، کود حیوانی و کمپوست نیز می‌تواند تأمین کنندة ازت باغها باشد اما به تنهایی کافی نیست. کودهای شیمیایی ازتی چون در آب محلول می‌باشند، می‌توانند از طریق سیستم آبیاری و مخلوط با آب آبیاری در اختیار درختان میوه قرار گیرند. این روش خصوصاً به شکل پخش سطحی باعث افزایش رشد علفهای هرز در باغها می‌شود. آبیاری بیشترمی‌تواند باعث شسته شدن ازت از خاک شده و اثر زیاد بود آن را تعدیل کند.