Naukowe Znaczenie Azotu 

Azot jest absolutnie niezbędny do wzrostu roślin – jest budulcem DNA, białek, ATP i innych ważnych makrocząsteczek. Chociaż jesteśmy w stanie pozyskać azot po prostu jedząc pożywienie, rośliny oczywiście nie mogą tego zrobić. Rośliny są w stanie wykorzystać energię świetlną do wiązania węgla z powietrza w użyteczną formę w procesie znanym jako fotosynteza. Ale tego zjawiska nie można odtworzyć za pomocą azotu.

Azot znajdujący się w powietrzu występuje w postaci N2. Innymi słowy, gaz istnieje jako dwa atomy azotu połączone ze sobą bardzo mocnym wiązaniem potrójnym. Rośliny nie mogą wykorzystywać azotu bezpośrednio z atmosfery; musi być raczej „ustalony” w nadającej się do użytku formie. Stałe formy azotu obejmują amon (NH4), amoniak (NH3) i azotan (NO3). Aby uzyskać stałą formę azotu, wspomniane wcześniej wiązanie potrójne musi zostać zerwane. Jednak ze względu na samą siłę wiązania rośliny nie są w stanie samodzielnie go zerwać i wymagają pomocy.

Wiązanie azotu

Piorun
Kiedy piorun uderza w ziemię, uwalniana jest ogromna ilość energii. Energia ta może wywołać reakcję między wodą a azotem atmosferycznym (N2), w wyniku której powstaje azotan, który jest użyteczną formą azotu. Dzięki szeroko zakrojonym badaniom i próbom firma xVirity opracowała sondę, która może odtworzyć to naturalne zjawisko. Efektem końcowym jest płynny roztwór nawozu składający się tylko z jonów azotanowych i wody, pozbawiony agresywnych chemikaliów, które są zwykle obecne w nawozach komercyjnych.

Bakterie

Bakterie odpowiadają za większość wiązania azotu. Po pierwsze, bakterie wiążące azot przeprowadzają reakcję amonifikacji, przekształcając azot atmosferyczny (N2) w amon (NH4). Następnie bakterie nitryfikacyjne nitryfikują amon ostatecznie tworząc azotan (NO3), który jest najlepszą formą azotu dla roślin. Należy zauważyć, że jest to wieloetapowy proces, który w dużej mierze opiera się na żywotności i liczbie bakterii wiążących azot i nitryfikacyjnych. Brak któregokolwiek z nich spowoduje mniej związanego azotu i ostatecznie mniejszy wzrost roślin.

W naszym świecie, w którym żyje 7,5 miliarda ludzi, oświetlenie i bakterie po prostu nie wystarczą, aby ustalić ilość azotu potrzebną do uprawy roślin, które żywią naszą stale rosnącą populację. Azot jest uważany za składnik odżywczy ograniczający, co oznacza, że ​​jego podaż jest najkrótsza w porównaniu ze wszystkimi innymi składnikami odżywczymi. Dlatego też, gdy do gleby wprowadza się więcej azotu, można zaobserwować znaczący wpływ na wzrost roślin. Właśnie dlatego w pierwszej kolejności wynaleziono nawozy chemiczne na bazie azotu.

Azot w nawozie

Proces tworzenia nawozu to w istocie syntetyczne wiązanie azotu. Zmniejsza to ilość pracy wymaganej przez bakterie i oświetlenie, aby azot stał się formą użytkową dla roślin. Chociaż rozwój nawozów umożliwił wyżywienie członków naszego rozwijającego się społeczeństwa, spowodował on również spustoszenie w środowisku.

Najpopularniejszym sposobem produkcji nawozu jest proces Habera. Stosując tę ​​metodę, azot i wodór są podgrzewane w naczyniu ciśnieniowym z żelazem w celu wytworzenia amonu. Jest to metoda stricte chemiczna, a efektem końcowym jest nawóz na bazie amoniaku, taki jak saletra amonowa lub siarczan amonu. Nawozy te są stałe i chociaż są stosunkowo tanie w produkcji, są podatne na nierównomierne nawożenie i spływanie.

Nawóz stały musi najpierw zostać wchłonięty przez wodę, aby mógł działać – albo przez fizyczne podlewanie roślin, albo przez opady deszczu. Napady intensywnych opadów deszczu mogą z łatwością wypłukać granulki nawozu do zbiorników wodnych, tworząc szkodliwą kaskadę problemów.

Rośliny wodne potrzebują azotu tak samo jak rośliny lądowe. Mając to na uwadze, kiedy nawóz jest wprowadzany do zbiorników wodnych, tempo wzrostu roślin wodnych gwałtownie rośnie. Powoduje to szybki cykl wzrostu i obumierania roślin. Nagromadzenie roślin zacznie fizycznie blokować światło słoneczne przed dotarciem do roślin żyjących poniżej tych na górze. Hamuje to fotosyntezę, co z kolei skutkuje bardzo dużą ilością martwych i rozkładających się roślin. Nadmiar martwych roślin stanowi doskonałe źródło pożywienia dla bakterii tlenowych żyjących w wodzie. Ponieważ bakterie rozwijają się, rozmnażają się. Ponieważ te bakterie są tlenowe, zużywają duże ilości tlenu. Ma to niekorzystny wpływ na spadek ilości rozpuszczonego tlenu w wodzie. Teraz ryby i inne organizmy wodne nie mogą przetrwać i udusić się z powodu braku tlenu. To powoduje, że w ekosystemie jest mniej ryb i mniej do konsumpcji. Ale to nie koniec – mniej ryb zmniejsza zapotrzebowanie na rybaków, co skutkuje likwidacją miejsc pracy. Jak widać, pozornie niewielki wpływ stosowania nawozów stałych ma w rzeczywistości bardzo istotny wpływ na środowisko, zaopatrzenie w żywność, a nawet gospodarkę.

W wielu przypadkach obserwujemy przerost glonów w zbiornikach wodnych w całym kraju z powodu nadmiaru azotu z nawozów. Zapewne słyszeliście już wcześniej określenie „rozkwit glonów” – to dokładnie to samo zjawisko, które właśnie opisaliśmy. Zakwity glonów rozciągają się na wiele kilometrów i działają jak parasol, blokując światło słoneczne dla życia wodnego poniżej. Wtedy pojawi się ta sama kaskada problemów, która poważnie wpłynie na nasze społeczeństwo.

Ale teraz pojawia się następujące pytanie: „Jak można wyprodukować wystarczającą ilość żywności dla ludności bez nawozu?” Nawóz jest wspaniałym dziełem ludzkości – był kluczowym czynnikiem, który pozwolił na wyżywienie naszej ogromnej populacji. Kraje rozwijające się, które nie mają dostępu do nawozów, są dotknięte falami głodu i ubóstwa. Problemem nie jest więc sam nawóz, ale ilość użytego nawozu.

Używanie azotanów zamiast amonu

Jak wspomniano wcześniej, gdy proces Habera jest wykorzystywany do produkcji nawozów chemicznych, źródłem powstającego azotu jest amon. Ale rośliny nie wymagają ściśle amonu do wzrostu, mogą również używać azotanu, który jest w rzeczywistości lepszą formą związanego azotu.

W przeciwieństwie do amonu azotan jest nielotny, co oznacza, że ​​nie wyparuje do powietrza. Z tego powodu nawóz azotanowy musi być stosowany tylko na wierzchu upraw, a nie w całej glebie. Ułatwia to aplikację, jednocześnie zmniejszając ilość azotu, który ucieka z powrotem do atmosfery.

Ponadto azotan pomaga zwiększyć pobieranie innych składników pokarmowych roślin (K,Ca, Mg). Amon konkuruje niekorzystnie z tymi składnikami odżywczymi, utrudniając roślinie ich przyswajanie. Na przykład, jeśli na uprawę zastosuje się nawóz amonowy, uprawa ta może mieć teraz wystarczającą ilość azotu do wzrostu, ale może mieć niedobór potasu, wapnia i magnezu. Aby stosowanie azotanów było jeszcze bardziej korzystne, udowodniono, że azotany faktycznie ograniczają pobieranie przez rośliny szkodliwych pierwiastków, takich jak chlor. Mówiąc prościej, twoje rośliny dostają więcej tego, czego chcesz, a mniej tego, czego nie chcesz!

Wreszcie, gdy stosuje się azotan zamiast amonu, zmniejsza się ilość pracy wymaganej przez roślinę. Kiedy stosuje się nawóz amonowy, musi on najpierw przejść reakcję chemiczną zakończoną przez bakterie nitryfikacyjne lub samą roślinę, aby stał się azotanem. Podsumowując, udowodniono, że nawóz na bazie azotanów jest lepszy z wielu powodów, z których wszystkie są zakorzenione w nauce!