| makroelementy v půdě | mikroelementy v půdě | užitečné prvky | těžké kovy v půdě |

| dusík | fosfor | draslík | vápník | hořčík | síra |

 
dusík v půdě

            Prvotním zdrojem půdního dusíku je atmosféra obsahující 77,5 dílů N (78,08% objemových) převážně ve formě elementárního plynného dusíku (N₂). Vedle toho je součástí atmosféry i řada oxidu dusíku (NO_X) a v malé míře také dusík čpavkový. Plynný N₂ i když se nachází v atmosféře i v půdním vzduchu, není bez předchozí ionizace přijatelný. Jednou z možností je elektrický výboj při bouřce, kdy se oxiduje N₂ na NO_X, případně až na kyselinu dusičnou.

N₂  +  O₂    ---------->     2 NO               2 NO  +  O₂    -------->  2 NO₂

4 NO₂  +  2 H₂O  +  O₂  ---------->  4 HNO₃

Na základě uvedených reakcí přechází do půdy každoročně asi 10-40 kg.ha^-1 N.

            Dalším významným zdrojem dusíku je fixace vzdušného N₂. Vlastní redukce vzdušného dusíku vyžaduje značné množství energie (28 ATP), které představuje přibližně polovinu energie spotřebované při výrobě N hnojiv (29,3 MJ). Vytvořený amoniak je vázán na oxokyseliny za vzniku aminokyselin (glutamová, glutamin). Fixaci vzdušného dusíku rozlišujeme volnou a symbiotickou. Volnou fixací se každý rok obohatí ha o 3-12 kg N (v průměru podle půdních podmínek 5-6 kg). Symbiotickou fixací se u bobovitých váže na ha 50 - 120 kg N u luskovin, u vojtěšky a jetele 200-300 kg, výjimečně i více.

            Celkový obsah dusíku v půdách je velmi rozdílný a kolísá nejčastěji od 0,05-0,5%.      V orniční vrstvě převážné části půd ČR je 0,1-0,2% veškerého dusíku. 98 až 99% veškerého N v ornici je přítomno ve formě organické, zbytek ve formě minerální.

Formy N v půdě (IVANIČ et al. 1984)

            Obsah celkového dusíku v půdě je hodnotou poměrně stálou, poněvadž je tvořen sloučeninami těžce chemicky i mikrobiologicky rozložitelnými. N je zde vázán na aromatická jádra huminových kyselin, fulvokyselin a huminů. Z tohoto důvodu se obsah celkového N v půdě často dává do vztahu C_ox a vyjadřuje se poměrem C:N. V našich půdách je uváděná průměrná hodnota C:N 10-12:1, i když za dostatečné zásobení rostlin dusíkem považují mnozí autoři ještě poměr 15-18:1. Poměr C:N s hloubkou klesá, a proto v podorniční vrstvě ho bývá 5-10x méně.

            Organické dusíkaté látky hydrolyzovatelné jsou v půdě mineralizovány až na amoniak. Rovněž rostlinná a živočišná bílkovinná látka je pod vlivem proteolytických enzymů vylučovaných různými skupinami mikroorganismů aerobního a anaerobního charakteru přeměňovaná postupně přes polypeptidy na peptidy, aminokyseliny a působením deamináz až na NH₃. Do této činnosti jsou zapojeny jak bakterie (Bact. vulgare, subtilis, mezentericus aj.), tak plísně (Penicillium, Aspergillus aj.). Uvedenými reakcemi je zajišťováno spojení mezi organickými N sloučeninami a N minerálním v půdě. Přitom tyto procesy zajišťují jak rozklad N organických látek, tak vlivem půdního fyto a zooedafonu i syntézu nových dusíkatých organických látek. Pro tyto procesy je nutné zajistit pravidelný přísun organické hmoty. Rychlost mineralizace organického dusíku na dusík minerální je stimulována celou řadou povětrnostních a půdních podmínek (teplota, vlhkost, pH, aerace, obsah org. látek aj.).

            Amoniakální dusík se v půdě nachází v různém stavu (NH₄⁺, NH₃). V nepatrném množství je rozpuštěn v půdním roztoku ve formě amonných solí, odkud jej mohou rostliny bezprostředně využít. Část NH₄⁺ je ve výměnné formě a po jeho vytěsnění z [VSK] může být rostlinami rovněž přijímán. Část NH₃ u lehkých a alkalických zemin může volatilizovat (těkat). Ztráty na tomto dusíku činí v průměru 20-30% z dodaného dusíku.

            Rozpustný a výměnný NH₄⁺ se může stát nevýměnným „fixací“ do krystalové mřížky některých minerálů. Illit poutá více NH₄⁺ než mnotmorillonit a ten opět více než kaolinit. Množství takto „fixovaného“ NH₄⁺ může být značné. Domácí výsledky z posledních let však ukazují, že význam tohoto jevu pro dusíkatou výživu rostlin je minimální, i když má značný ekologický dopad. Část amoniakálního dusíku je v půdě imobilizována biologickou sorpcí, jejíž rychlost závisí na intenzitě mikrobiální činnosti půdy. V biologicky činných půdách podléhá NH₄⁺ dusík nitrifikaci. Nitrifikační bakterie získávají z amonných solí potřebnou energii nezbytnou pro syntézu organických látek a současně jsou tyto sloučeniny pro ně také zdrojem dusíku. Nitrifikace probíhá ve dvou stupních.

1. stupeň - nitritace:

                        2 NH₄⁺  +  3 O₂  ---------->  2 HNO₂  +  2 H₂O  +  2 H⁺  +  661 J

2. stupeň - nitratace:

                        2 HNO₂  +  O₂  ------------>  2 HNO₃  +  201 J

            Na oxidaci amonných solí v půdě v 1. stupni se zúčastňují aerobní baktérie (Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosospira aj.), na oxidaci nitritů (2. stupeň nitrifikace) se podílejí baktérie rodu Nitrobacter. Při nitrifikaci uvolněné H⁺ okyselují půdu. Vznikající kyselina dusičná je neutralizována bázemi sorpčního komplexu, nebo půdního roztoku. Průběh tohoto biochemického procesu je oblivňován řadou podmínek. Při dostatečném provzdušení půdy, teplotě 15-30^oC, vlhkosti 40-60% MVK a pH 6,2-9,2, probíhá nitrifikace velmi intenzívně. Při teplotě 5-10^oC je velmi nízká a při teplotách < 5^oC se prakticky zastavuje. Během roku se intenzita nitrifikace mění v závislosti se změnami podmínek. Nejvyšší intenzity dosahuje v období duben - květen. Příjem dusíku rostlinami postupnou redukcí nitrifikace obsah dusičnanů i amoniakálního dusíku v půdě snižuje na relativně stabilní hodnotu (6.-8. měsíc), aby znovu na podzim dosáhl druhého maxima. Nitrifikace je dávána do souvislosti s půdní úrodností. Vysoká intenzita nitrifikace může vést ke značným ztátám dusíku vyplavením případně posléze i k denitrifikaci. Vzhledem k těmto skutečnostem se snažíme omezit a usměrnit nitrifikaci použitím inhibitoru nitrifikace, a tím snížit ztráty nitrátů vyplavením a omezit jejich kumulaci v rostlinných pletivech.

            Ke ztrátám nitrátového dusíku za současné spotřeby organických látek dochází hlavně činností denitrifikačních bakterií (Bact. denitrificans) na oxidy dusíku (NO_x) nebo až na elementární N₂. Mikrobiální denitrifikace probíhá intenzívně v neutrálním až alkalickém prostředí při nedostatku vzduchu. Podmínkou je dostatek organické hmoty. Průběh reakce lze vyjádřit sumární rovnicí:

            C₆H₁₂O₆  +  4NO₃    ----------->   6CO₂  +  6H₂O  +  2N₂

            Na redukci NO₃^- ---> NO₂^- se podílí enzym nitrátreduktáza, na redukci NO₂^- ---> N₂ nitritreduktáza. Redukci podporuje přítomnost Mn a Zn. Vedle denitrifikace biolgické probíhá i denitrifikace chemická. Při ní kyselina dusitá reaguje s amninokyselinami, aminy, amidy nebo močovinou až na elementární dusík. Chemická denitrifikace je intezívnější v kyselém prostředí (pH < 5,5).

            CO(NH₂)₂  +  2 HNO₂  ----------->    CO₂  +  3 H₂O  +  2 N₂

            K vyplavení dusíku z půdy dochází v závislosti na druhu půdy, úrovni srážek a na způsobu využití půdy v rozmezí 1,0-54,0 kg.ha^-1 N. Pokud se nitrátový dusík dostane mimo kořenovou zónu (0,8-1 m) je denitrifikace jediný způsob snížení obsahu nitrátů v podpovrchových vodách. Denitrifikací se ztrácí ročně v průměru až 8% mineralizovatelného půdního dusíku, a až 20% N z hnojiv o závislosti na celkové dávce dodaného N.

            Vzhledem k tomu, že chemická denitrifikace může vést k vysokým ztrátám na drahém dusíku, je třeba agrotechnickými a hnojařskými opatřeními omezit její intenzitu na nejmenší míru. Dosáhneme toho tím, že převážnou část dusíku budeme aplikovat ve vegetačním období a zvýšíme možnost biologické fixace dusíku pěstováním meziplodin na zelené hnojení nebo zaoráním slámy.

             Z přehledu o půdním dusíku můžeme shrnout, že organické látky v půdě podléhají mineralizaci, jejímž výsledným prokuktem je amoniak, který může být sorpčně poután, z půdního roztoku, přijímán rostlinami, nitrifikován nebo denitrifikován. Za předpokladu, že je v půdě dostatek organických látek s širokým poměrem C:N, může být dusík minerální imobilizován. Schéma „turnover N“ je uvedeno na obrázku. Nulový turnover dusíku charakterizuje vnitřní cyklus N v půdě, kdy půda je v dynamické rovnováze, tj. navenek vykazuje nulovou mineralizaci i imobilizaci. Jestliže převládá mineralizace nad imobilizací obsah N_min se v prostředí zvyšuje. Naopak, pokud mineralizace je menší než imobilizace, N se spotřebovává a může dojít případně až k dusíkové depresi.

            Z dynamiky přeměn půdního dusíku je zřejmé, že přeměna dusíkatých látek v půdě do forem pro rostliny přijatelných je závislá na půdních a povětrnostních podmínkách, a proto jsou značné problémy s využitím N_min a N lehce mineralizovatelného N pro praktickou výživu rostlin. Přesto je z ekonomického a ekologického hlediska výhodné upřesňovat výživu rostlin touto živinou alespoň podle N_min a to nejen z orniční vrstvy, ale i do hloubky 0-0,6 m. Podle obsahu N v půdě lze pak upravit základní dávku N případně korigovat i dávku N nutnou k přihnojení během vegetace.

nahoru

autor textu: Prof. Ing. Rostislav Richter, DrSc.

Schéma nitrifikace v půdě