Obieg azotu w ekosystemie
Azot jest pierwiastkiem niezwykle rozpowszechnionym w przyrodzie. Krąży on nieustannie,
dzięki czemu następuje jego ciągła wymiana pomiędzy atmosferą, glebą a organizmami
żywymi. Niezastąpioną rolę w tym procesie odgrywają bakterie. To właśnie one redukują azot
atmosferyczny do azotu amonowego, przyswajalnego dla roślin. Proces ten przeprowadzają
tzw. bakterie brodawkowe, żyjące w symbiozie z roślinami bobowatymi, oraz obecne
w glebie bakterie wolno żyjące, głównie z rodziny Azotobacter. Jest to szczególnie ważny
proces, gdyż nie ma innej drogi włączenia azotu w obieg materii żywej. Żadne inne
organizmy nie posiadają enzymu nitrogenazy i nie potrafią przeprowadzać asymilacji azotu
cząsteczkowego.
Rośliny zielone i bakterie żyjące w środowisku glebowym przyswajają azot w większości
z obecnych w glebie związków azotowych (jony azotanowe i amonowe). Związki azotu
obecne w glebie pochodzą z mineralizacji/rozkładu materii organicznej i z nawozów
azotowych, do których zaliczymy m.in. nawozy amonowe, saletrzane, saletrzano-amonowe
oraz nawozy amidowe (mocznik). Azot wbudowywany jest następnie w tkanki roślinne
i dopiero w tej formie może być wykorzystany przez organizmy heterotroficzne –
cudzożywne, dla których substancje odżywcze stanowią inne organizmy roślinne lub
zwierzęce żywe lub martwe).
W organizmie człowieka i innych ssaków azot wchodzi w skład szeregu niezbędnych dla
życia związków, takich jak aminokwasy, białka, kwasy nukleinowe, niektóre lipidy
i większość witamin rozpuszczalnych w wodzie. Związki zawierające azot pełnią
w organizmie bardzo wiele istotnych funkcji biologicznych, po spełnieniu których są
rozkładane. Człowiek wydala azot w postaci mocznika, kwasu moczowego i kreatyniny, ptaki
w postaci kwasu moczowego, a ryby i inne organizmy wodne w postaci amoniaku. Związki
azotowe z ww. odchodów, jak i te powstałe w wyniku obumierania roślin i zwierząt są
rozkładane dzięki tlenowym i beztlenowym bakteriom (amonifikacja) do amoniaku. Amoniak
jest następnie utleniany w procesie zwanym nitryfikacją przy udziale bakterii z rodziny
Nitrosomonas i Nitrobacter. Jest to proces dwuetapowy, w którym bakterie nitryfikacyjne
utleniają amoniak najpierw do azotanów (III), a następnie do azotanów (V), które w tej formie
są przyswajalne dla roślin. Brak tego mechanizmu poza sezonem wegetacyjnym,
w połączeniu ze znaczną przewagą opadów nad ewapotraspiracją oraz tym, że znaczna część
nawozów naturalnych jest rozprowadzana na polach po zbiorze upraw, powoduje, ze okres od
późnej jesieni do wiosny charakteryzuje się znacznymi ładunkami azotu w rzekach. Azot
wbudowany w tkanki roślinne może być ponownie wykorzystany przez zwierzęta
i człowieka. Część azotu z azotanów, dzięki działaniu bakterii beztlenowych redukujących
azotany do azotu cząsteczkowego w procesie denitryfikacji, wraca do atmosfery. W ten
sposób obieg azotu zostaje zamknięty.
Wysokie stężenia azotanów w wodzie są szkodliwe dla zdrowia ludzkiego i środowiska.
W wyniku przemian biochemicznych w organizmie człowieka azotany mogą być
przekształcane w azotyny, co w konsekwencji może prowadzić do poważnych komplikacji
zdrowotnych. Nadmierny dopływ substancji biogennych, w tym azotu, do środowiska
wodnego powoduje eutrofizację wód śródlądowych i morskich. Efektem eutrofizacji jest
masowy zakwit glonów i sinic. Konsekwencją tego zjawiska jest ograniczony dostęp tlenu
i namnażanie się bakterii beztlenowych produkujących siarkowodór, który z kolei niszczy
życie na dnie zbiorników wodnych. Wdrażanie programu azotanowego oraz stosowanie
dobrych praktyk rolniczych ma wpływ na racjonalne wykorzystanie nawozów, a w efekcie
zmniejszenie ryzyka nadmiernej emisji azotu z rolnictwa.
Rolnicze wykorzystanie nawozów
Dobra praktyka rolnicza, której celem jest ochrona wód przed zanieczyszczeniem azotanami
pochodzącymi z rolnictwa, polega na optymalizacji zarządzania azotem ze wszystkich źródeł,
a przede wszystkim z nawozów. Obok nawozów azotowych mineralnych w rolnictwie mogą
być stosowane do celów nawozowych różnego rodzaju substancje zawierające azot
organiczny. Zalicza się do nich: nawozy organiczne (w tym naturalne) i organiczno-
mineralne, środki poprawiające właściwości gleby (nazywane czasem polepszaczami),
pofermenty z biogazowni, różnego rodzaju odpady i produkty uboczne, spełniające
wymagania jakościowe zawarte w ustawie z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu
oraz rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie
wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu. Na potrzeby niniejszego
opracowania wszystkie wymienione substancje obejmuje się terminem „organiczne środki
nawozowe”.
