پنجشنبه, ۳۰ فروردین, ۱۴۰۳ / 18 April, 2024
مجله ویستا

ازت


   ازت
ازت ۷۹% اتمسفر را تشکيل مى‌دهد، و حتى ازت بيشترى در خاک به‌صورت ته‌نشست‌هاى آلى موجود است. ازت (N۲) اتمسفر يا ازت ترکيب شده در رسوبات آلى خاک هيچ‌کدام قابل استفاده براى رشد گياه نيستند. فقط اشکال اکسيد شده (مثل NO۳) و احياء شده (NH۴) ازت قابل استفاده هستند. پيوند هيدروژنى که باعث احياء ازت مى‌گردد مى‌تواند به‌وسيلهٔ رعد و برق، به‌وسيلهٔ موجودات تثبيت‌کنندهٔ ازت يا به‌صورت تجارتى به‌وسيلهٔ فرآيندهاى هابر-بوش به‌وجود آيد. آمونيوم توسط، باکترى‌هاى توليدکننده نيترات اکسيدشده و به نيترات تبديل مى‌شوند.
NH۴ NO۲ NO۳
اين‌چنين تغييرات ازت، بيولوژيکى هستند و لذا به واکنش خاک (pH)، درجه حرارت و رطوبت خاک حساسيت نشان مى‌دهند.
حرارت‌هاى ۲۵ درجه يا بالاتر خاک مناسب‌‌ترين درجه حرارت براى نيتريفيکاسيون مى‌باشند. در حالى‌که آمونياکى شدن نسبت به درجه حرارت کمتر حساس مى‌باشد.
در مناطقى که داراى آب و هواى معتدله هستند نيتريفيکاسيون در ماه‌هاى زمستان به هيچ عنوان انجام نمى‌شود. در طول بهار که خاک هنوز مرطوب و سرد است نيتريفيکاسيون در حداقل بوده و معمولاً براى رشد سالم گياه کافى نيست. در اين صورت رشد گياهان گندمى بسيار کم است و در صورتى‌که ازت به شکل قابل استفاده به گياه داده نشود برگ‌هاى آنها زرد مى‌شود.
نيتريفيکاسيون همچنين در جنگل‌ها و پوشش گياهان گندمى در حد کليماکس، به مقداز زيادى به واسطهٔ حضور بازدارند‌ه‌هاى طبيعى نظير تانن‌ها و فنل‌ها مهار مى‌گردد. از طرف ديگر پاک‌سازى و کشت و زرع در اين مناطق به‌خاطر تجزيه و از بين بردن بازدارنده‌ها، به مقدار زيادي، نيتريفيکاسيون را افزايش مى‌دهد. جالب توجه اينکه در خاک‌هاى چمنى ايالت اوکلاهما که زير کشت گندم بودند، کمبود ازت تا سال ۱۹۵۷ به‌عنوان مشکل مطرح نبود ولى پس از آن خاک‌هاى مزبور به‌کاربرد ازت واکنش نشان دادند زيرا ضرورت آن به‌خاطر ادامه کاهش مواد آلى و آزاد شدن ازت در اثر زراعت بود. هر چند اضافه کردن کودهاى ازته منجر به اسيدى شدن خاک شده و نياز به آهک را افزايش مى‌دهد.
گرما و شرايط غيرهوازى مانند غرقاب کردن خاک براى دنيتريفيکاسيون مناسب است. تهويهٔ خاک و گرما براى نيتريفيکاسيون مطلوب است و لذا تلفات نيترات از طريق شستشو افزايش پيدا مى‌کند. به‌منظور پيشگيرى از تلفات نيترات خاک، از بازدارنده‌هاى شيميائى که به‌صورت تجارتى ارائه شده‌اند، نظير نيتروپورين (۲ کلرو، ۶ ترى کلرومتيل پيردين) استفاده مى‌شود. اين بازدارنده ازت را به‌شکل آمونيوم (NH۴) حفظ مى‌کند. بنابراين آمونيوم توسط ذرات خاک جذب سطحى شده و لذا کمتر در معرض شستشو قرار مى‌گيرد. وقتى در پائيز نيتروپورين همراه با کود آمونياکلى (NH۳) استفاده شد عملکرد دانهٔ ذرت به‌طور قابل ملاحظه‌اى افزايش يافت و بيمارى پوسيدگى ساقه نيز کاهش پيدا کرد. از بازدارنده‌هاى نيتريفيکاسيون نيز مى‌توان براى کاهش نيتريفيکاسيون در خاک و جذب و تجمع نيترات در سبزيجات برگى مانند اسفناج استفاده نمود.
محتوى ازت گياهان به‌طور متوسط بين ۲ تا ۴% است و ممکن است به ۶% هم برسد. گياهان زراعى مى‌توانند يون‌هاى NO-۳ و NH+۴ را جذب کرده و مورد استفاده قرار دهند. شکل NO-۳ عمدتاً به‌خاطر تبديل سريع NH+۴ به NO-۳ در خاک جذب مى‌شود. اگرچه ذرت NH+۴ و NO-۳ را به يک اندازه جذب مى‌کند، جذب ازت در غلظت بيش از ۲۱ ميکرومول ازت به‌صورت خطى مى‌باشد و در پائين‌تر از اين حد آستانه به يک حالت پايدار، ۴ ميکرومول، تنزل پيدا مى‌کند. در لوبياى لايما (Phaseilus limensis)، وقتى که مقدار NO-۳، ۷۵% و يا بيش از کل ازت قابل دسترس بود، تجمع مادهٔ خشک پيوسته زياد مى‌شد. که اين امر اختلافات ژنتيکى در اولويت يونى را نشان مى‌دهد. در ذرت اثر متقابل ازت با پتاسيم مشاهده شده است. عملکرد ذرت با وجود نسبت NO-۳N، با افزايش نسبت NH+۴N و N-K کاهش پيدا مى‌کند و نسبت‌هاى ازت به پتاسيم (N-K)، در مقايسه با NO-۳N، افزايش مى‌يابد. مقادير زياد NH+۴ در بافت مى‌تواند رشد را به تأخير بياندازد و سبب افزايش کلر در توتون گردد. ولى مقدار زياد NO-۳ زيان‌آور نيست. شکل ازت که توسط گياه استفاده مى‌شود همبستگى با بارندگى و pH (واکنش خاک) دارد. در خاک‌ها اسيدى جذب NO-۳ مطلوب بوده و جذب NH+۴ کاهش مى‌يابد. به‌خاطر عوامل فوق‌الذکر، NO-۳ يون غالب جذب شده توسط گياهان زراعى به جزء برنج است.
جذب در مولکول‌هاى آلى وابسته به احياء NO۳ در بافت گياه توسط آنزيم نيترات رداکتاز مى‌باشد. قبل از آنکه اسيدهاى آمينه و ساير ترکيبات شيميائى ازته بتوانند به‌وجود آيند، احياء نيترات بايستى انجام گيرد. اين امر محتاج الکترون مى‌باشد. دهند‌ه‌هاى اوليهٔ الکترون، نيکوتين آميد آدنين دى نوکلئوتيد (NADH)، يا نيکوتين آميد دى نوکلئوتيد فسفات (NADPH)، هستند که فرآورده‌هاى فتوسنتزى مى‌باشند. به‌نظر مى‌رسد شدت نور و سرعت فتوسنتز زياد هر دو براى فعاليت آنزيم نيترات رداکتاز مؤثر هستند. تجمع NO-۳ در مقادير سمى براى حيوانات ممکن است در شرايط ابرى در گياهان علوفه‌اى رخ دهد. درجه حرارت مطلوب براى احياء نيترات لازم مى‌باشد. در ميان گونه‌ها اين درجه حرارت تفاوت قابل ملاحظه‌اى دارد.
در گياهان چوبى احياء نيترات فقط منحصر به ريشه‌ها است در صورتى‌که در گياهان زراعى احياء نيترات در برگ‌ها و ريشه‌ها هر دو انجام مى‌گيرد. سبزيجات خاص نظير اسفناج و اعضاء خانوادهٔ چغندر ظاهراً فاقد توانائى توليد اين آنزيم در ريشه‌ها هستند و ممکن است مقدار زيادى نيترات را در برگ‌ها متراکم سازند. محققان مختلف يک رابطهٔ مثبت بين فعاليت نيترات رداکتاز و عملکرد دانه و پروتئين در ذرت، گندم و سورگم مشاهده کرده‌اند، ولى در مطالعات عده‌اى ديگر همبستگى چندانى بين فعاليت اين آنزيم و عملکرد زياد و پروتئين وجود نداشته است. در دو نوع گندم بهاره آنزيم نيترات رداکتاز در زمان پيرى به مقدار فراوان در گياه وجود دارد. ليکن مقدار ازت در اين هنگام زياد نيست.
ازت يک جزء ساختمانى اسيدهاى آمينه، آميدها، بازهاى ازتى نظير پورين و پروتئين‌ها و نوکلئوپروتئين‌ها است. آنزيم‌ها داراى يک زنجيرهٔ طويل که مجموعه‌اى از مولکو‌ل‌هاى پروتئين و يک گروه فعال غيرپروتئينى که عمدتاً يک عنصر کم‌مصرف است، مى‌باشند. پروتئين‌ها، پلمير‌هائى از ۲۰ اسيدآمينه هستند که پيوندهاى پپتيدى به‌هم متصل شده‌اند و ترکيبات متعدد و با وزن مولکولى زياد به‌وجود مى‌آورند. اسيدهاى آمينه داراى عامل آمينى ازته متصل به کربن آلفا هستند و ممکن است داراى ازت حلقوى همچون تريپتوفان باشند. گلوتامين داراى ازت در گروه آميدى است و آدنين يک باز حلقوى پورينى است که حلقه آن داراى ازت است. آدنين جزء بسيارى از نوکلئوتيدها و نوکلئوپروتئين‌ها نظير DNA و RNA است.
ازت همچنين جزء ساختمانى يک گروه ترکيبات به‌نام آلکالوئيدها است، که نقش آنها به‌خوبى شناخته نشده است و ظاهراً، براى متابوليسم ضرورى نيستند. تصور مى‌شود آلکالوئيدها نقش ترکيبات ذخيره‌کننده ازت را ايفاء مى‌نمايند. کمبود ازت تقسيم و بزرگ شدن سلول‌ها را محدود مى‌کند علائم کمبود ازت شامل توقف رشد و زرد شدن عمومى به‌ويژه در قسمت‌هاى پيرتر گياه است. تقليل در رشد گياه مى‌تواند باعث تجمع قندها و در بعضى گونه‌ها نظير ذرت سبب بنفش شدن بافت‌هاى پائين گياه به‌خاطر تشکيل آنتوسيانين گردد.
ازت در گياه تحرک زيادى دارد. برگ‌هاى جوان‌تر و اندام‌هاى در حال نمو نظير ميوه و دانه که نياز شديد به ذخيره‌سازى دارند ممکن است به مقدار زيادي، ازت برگ‌هاى پيرتر يا پائين‌تر را به‌سوى خود بکشند. نتيجهء اين برگشت (توزيع مجدد) در هنگامى‌که جذب ازت محدود است زرد شدن و مرگ برگ‌هاى پائين‌تر است گروهى از گياهان سويا که از نظر ازت محدود شده بودند و غده‌هائى حاوى باکترى‌هاى تثبيت‌کنندهٔ ازت در ريشه آنها تشکيل نشده بود، زودتر از گياهان شاهد پير شدند. به‌علاوه ۶۰% کل ازت آنها در مقايسه با ۲۰% کل ازت گياهان شاهد به دانه‌ها منتقل شده بود. در گذشته پيرى و زرد شدن (Firing)، برگ‌هاى پائين را به غلط ناشى از کمبود رطوبت مى‌دانستند چون اين علائم در وسط تابستان به روشنى آشکار مى‌شد.
به‌طور خلاصه ازت يک جزء لازم ساختمانى اسيدهاى آمينه، آميدها و نوکلئوتيدها و نولکئوپروتئين‌ها است و براى تقسيم و بزرگ شدن سلول‌ها و بنابراين رشد گياه ضرورى است. ازت در گياه متحرک است و در مواقع کمبود ازت به بافت‌هاى جوان انتقال مى‌يابد. به‌همين دليل کمبود ازت ابتدا در برگ‌هاى پيرتر آشکار مى‌گردد. کمبود ازت مانع فرآيندهاى رشد گرديده، باعث کوتاه ماندن، زرد شدن و کاهش عملکرد مواد خشک مى‌گردد.


همچنین مشاهده کنید