Amonifikacija je važna faza u ciklusu dušika, prirodnom ciklusu koji čini opskrbu Zemlje ovim bitnim elementom dostupnim živim organizmima. Provode ga razni mikroorganizmi koji se nalaze u tlu i vodi, koji razgrađuju bjelančevine i aminokiseline u mrtvim biljnim i životinjskim tvarima, te fecesu, oslobađajući amonijak koji se obično zadržava u tlu ili vodi u obliku amonijevog iona. . Druge skupine mikroorganizama to zatim pretvaraju u nitrat, koji biljke mogu apsorbirati, održavajući ciklus. Amonifikacija je stoga neophodna za sav biljni i životinjski svijet na planetu. U poljoprivredi i hortikulturi, dodavanje komposta i stajskog gnoja u tlo daje dodatni izvor dušika za amonifikaciju.
Dušikov ciklus
Dušik je neophodan za sve oblike života kao što je potreban za aminokiseline, proteine i DNK; međutim, iako ga ima u izobilju u atmosferi, većina organizama ga ne može izravno apsorbirati u svom elementarnom obliku. Određene vrste bakterija u tlu mogu uhvatiti atmosferski dušik – proces poznat kao fiksacija dušika – i kombinirati ga s vodikom kako bi proizveo amonijak, koji se potom oksidira nitrifikacijskim bakterijama u nitrite, a zatim u nitrate. Biljke mogu apsorbirati ovaj oblik elementa i pretvoriti ga u aminokiseline, koje se međusobno povezuju u proteine. Ti se spojevi vraćaju u tlo kada biljke, ili životinje koje ih jedu, umru i kroz životinjski otpad, ali ih većina organizama ne može apsorbirati i preraditi: najprije se moraju razgraditi u prikladan oblik.
Amonifikacija je proces – koji provode različiti mikroorganizmi – koji razgrađuje proteine, aminokiseline i druge spojeve koji sadrže dušik u mrtvoj i otpadnoj organskoj tvari da nastane amonijak. Proteine se prvo dijele na aminokiseline, koje su spojevi koji sadrže aminsku (NH2) skupinu pomoću enzima poznatih kao proteaze. Aminokiseline i drugi spojevi s aminskim skupinama, kao što su nukleinske kiseline i urea, zatim se razgrađuju od strane mikroorganizama poznatih kao amonificirajuće bakterije, oslobađajući amonijak (NH3). To se otapa u vodi i obično stvara amonijeve (NH4+) ione, spajajući se s vodikovim (H+) ionima, kojih ima u izobilju u većini tala. Taj se amonij oksidira u nitrite i nitrate nitrificirajućim bakterijama, na isti način kao i dušik koji je “fiksiran” iz atmosfere.
Gubitak dušika iz tla
Iako se u idealnim okolnostima dušik reciklira u tlu, ponekad se može izgubiti. Amonijak koji se oslobađa procesom amonifikacije obično se pretvara u NH4+, koji ima tendenciju da ostane u tlu, gdje se ponovno kruži kako je gore opisano. U alkalnim tlima, međutim, H+ ioni nisu dostupni, a amonijak, koji je plin, može iscuriti, što rezultira gubitkom dušika. Češći razlog gubitka dušika je ispiranje nitrata, koji su vrlo topljivi, vodom. Ako se bilo koji od ovih procesa odvija brže od fiksacije, može doći do ukupnog gubitka elementa, što rezultira slabim rastom biljke.
Zamjena izgubljenog dušika
Dva su glavna načina na koja se izgubljeni dušik može nadomjestiti na poljoprivrednom zemljištu i u vrtovima. Nitratna gnojiva daju element u topljivom, izravno upotrebljivom obliku i obično se koriste na farmama. Organska tvar koja se raspada, poput komposta i stajskog gnoja, osigurava element kroz amonifikaciju dušikovih spojeva od strane mikroorganizama. Gnojiva mogu dati brže rezultate, ali nitrati se ponekad mogu isprati prije nego što ih biljke usvoje. Kompost i stajski gnoj imaju prednost što se iskoristivi dušik sporije oslobađa, ali širenje stajskog gnoja po poljoprivrednom zemljištu može uzrokovati probleme s neugodnim mirisom za obližnje stanovnike.
Problemi koji nastaju zbog viška dušika
Poljoprivredne prakse mogu rezultirati unošenjem prekomjernih količina raspoloživog dušika u okoliš. Na primjer, nitrati isprani s poljoprivrednog zemljišta u potoke i jezera mogu dovesti do prekomjernog rasta algi i drugih mikroorganizama, fenomena poznat kao eutrofikacija. Ako ovi spojevi nađu svoj put u pitku vodu, mogu uzrokovati zdravstvene probleme. Ovi problemi obično nastaju zbog prekomjerne upotrebe nitratnih gnojiva, ali također mogu biti posljedica amonifikacije i naknadne nitrifikacije gnojiva. Korištenje prekomjernih količina organskog otpada, poput stajskog gnoja, također može dovesti do nakupljanja amonijaka do razina koje su otrovne za biljke, kada amonifikacija proizvodi više ovog spoja nego što nitrificirajuće bakterije mogu podnijeti.