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질소 사이클

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식물은 대기 (이산화탄소 형태의 탄소 및 산소)와 지하수 (수소 및 산소)에서 직접 얻는 것 이외의 많은 요소를 필요로합니다.

이 요소 중 하나를 제외한 모든 요소는 암석의 붕괴에서 비롯되며 땅의 식물에 의해 포착됩니다. 예외는 질소입니다. 지구 대기의 78 %.

지구 표면 바위 또한 질소의 주요 공급원으로 토양에 간접적으로 대기를 통해 침투하며 토양을 통해 토양에서 자라는 식물에 침투합니다.

대부분의 생물은 대기 질소를 사용하여 단백질과 다른 유기 물질을 합성 할 수 없습니다. 탄소 및 산소와 달리 질소는 화학적으로 매우 반응하지 않으며 특정 박테리아 그리고 푸른 조류 대기에서 질소를 흡수하여 세포가 사용할 수있는 형태로 변환하는 고도로 전문화 된 능력을 가지고 있습니다. 유용한 질소 결핍은 종종 식물 성장의 주요 제한 요소입니다.

살아있는 유기체의 작용을 통해 질소가 식물과 토양을 순환하는 과정을 질소 순환이라고합니다.

암모니아 화

토양에서 발견되는 대부분의 질소는 단백질, 아미노산, 핵산 및 뉴클레오티드와 같은 복잡한 유기 화합물의 형태로 존재하는 죽은 유기 물질에서 비롯됩니다. 그러나, 이들 질소 화합물은 일반적으로 토양 생물에 의해보다 간단한 물질로 빠르게 분해된다.

saprophytic 박테리아 및 다양한 곰팡이 종 죽은 유기 물질의 분해에 주로 책임이 있습니다. 이 미생물은 단백질과 아미노산을 자체 단백질의 공급원으로 사용하고 과량의 질소를 암모늄 (NH4+). 이 과정을 암모니아 화. 질소는 암모니아 가스 (NH3)로 공급 될 수 있지만이 과정은 일반적으로 많은 양의 비료 나 비료와 같이 다량의 질소가 풍부한 물질을 분해 할 때만 발생합니다. 일반적으로, 암모니아 생성 암모니아는 토양 수에 용해되어 양성자와 결합하여 암모늄 이온을 형성합니다.

질화

토양에서 흔히 발견되는 여러 종의 박테리아는 암모니아 또는 암모늄을 산화시킬 수 있습니다. 암모니아 산화 질산화부영 식물이 빛 에너지를 사용하여 이산화탄소를 감소시키는 것과 같이,이 박테리아가 방출 된 에너지를 사용하여 이산화탄소를 감소시키는 과정입니다. 이러한 유기체는 화학 합성 독립 영양제 (식물 및 조류와 같은 광합성 독립 영양과는 다릅니다). 이 질산화 박테리아 화학 합성 니트로 소모 나스 그리고 니트로 소 커스 암모니아를 아질산염으로 산화 (NO2-):

2 NH 3 + 302 --------> 2 아니오2- + 2 시간+ + 2 시간2

(암모니아 가스) (아질산염)

아질산염은 고등 식물에는 유독하지만 토양에는 거의 축적되지 않습니다. 니트로 박터, 박테리아의 또 다른 속은 아질산염을 산화시켜 질산염 (NO3-), 다시 에너지 방출과 함께 :

2 아니오2- + O2 ---------> 2 아니오3-

(아질산염) (질산염)

질산염은 거의 모든 질소가 토양에서 뿌리로 이동하는 형태입니다.

몇몇 식물 종은 동물성 단백질을 질소 공급원으로 사용할 수 있습니다. 이 종들은 식충 식물작은 동물을 유치하고 캡처하는 데 사용되는 특별한 적응력을 갖습니다. 그들은 질소 화합물과 칼륨 및 인산염과 같은 다른 유기 및 무기 화합물을 흡수하여 소화합니다. 대부분의 식충 식물은 늪에서 발견되며, 일반적으로 강산성이므로 질산화 박테리아의 성장에 불리합니다.

질소 손실

우리가 관찰 한 바와 같이, 클로로필 레이트 식물의 질소 화합물은 토양 유기체와 미생물에 의해 재 처리되어 토양 수에 용해 된 질산염 형태로 뿌리에 흡수되어 죽으면 토양으로 되돌아갑니다. 유기 화합물로 전환. 이주기 동안 항상 일정량의 질소가 "손실"되어 공장에서 사용할 수 없게됩니다.

이 질소 손실의 주요 원인 중 하나는 토양 제거 공장. 경작 토양은 종종 질소 함량이 꾸준히 감소합니다. 표토가 참수 될 때 질소를 잃을 수도있다 침식 또는 표면이. 질소는 또한 침출; 음이온 인 질산염 및 아질산염은 토양을 통해 침출되는 물에 특히 민감합니다. 일부 토양에서는 탈질 박테리아가 질산염을 분해하고 질소를 공기 중에 방출합니다. 호흡에 필요한 산소를 박테리아에 공급하는이 과정은 에너지 요구 측면에서 비용이 많이 든다 (즉,2 NO보다 빠르게 줄일 수 있습니다3-) 산소가 부족한 토양, 즉 배수가 잘되지 않아 통풍이 잘되지 않는 토양에서만 광범위하게 발생합니다.

때로는 토양에서 질소의 높은 비율을 식물에 사용할 수 없습니다. 이 고정화는 과도한 탄소가있을 때 발생합니다. 탄소가 풍부하지만 질소가 부족한 유기 물질 인 경우, 짚이 좋은 예입니다. 토양에 풍부하다면 이러한 물질을 공격하는 미생물은 존재하는 탄소를 충분히 활용하기 위해 함유하는 것보다 많은 질소를 필요로합니다. 결과적으로, 그들은 빨대 또는 유사한 물질에 존재하는 질소뿐만 아니라 토양에 사용 가능한 모든 질소 염도 사용합니다. 결과적으로, 미생물 호흡에 의해 이산화탄소가 이산화탄소로서 공급되고 토양에서 질소 대 탄소의 비율이 증가함에 따라 이러한 불균형이 정상화되는 경향이있다.

광고 후 계속

질소 고정

보시다시피, 지상에서 제거 된 모든 질소가 지속적으로 보충되지 않으면이 행성에서 실제로 생명을주는 것은 결국 사라질 것입니다. 질소는 토양에 의해 보충됩니다 질소 고정. 질소 고정은 공기 중의 질소 가스가 질소 유기 화합물에 혼입되어 질소 사이클에 도입되는 과정입니다. 박테리아와 청 조류만으로도 상당한 수준으로 수행 될 수있는이 가스의 고정은 모든 생명체가 궁극적으로 광합성에 의존하는 것처럼 모든 살아있는 유기체가 의존하는 과정입니다 에너지 확보.

매년 생물학적 시스템에 의해 1 ~ 2 억 톤의 질소가 지구 표면에 추가됩니다. 사람은 2 천 8 백만 미터 톤을 생산하며, 대부분은 비료로 사용됩니다. 그러나이 과정은 화석 연료 측면에서 높은 에너지 비용으로 수행됩니다. 암모늄 비료 생산에 필요한 총 에너지 량은 현재 하루에 2 백만 배럴의 석유에 해당하는 것으로 추정됩니다. 실제로 질소 수정 비용이 이익 감소 시점에 도달 한 것으로 추정됩니다. 인도와 같은 지역의 전통적인 작물은 질소 비료를 사용하여 수확량을 크게 증가 시키지는 않지만 질소 요구량은 낮지 만 이제는 "기적 곡물"과 더 이상 질소 수정으로 생산하지 않는 다른 작물로 대체되고 있습니다. -그러한 치료가 엄청나게 비싸 질 때 정확하게.

다양한 종류의 질소 고정 유기체 중에서 공생 박테리아는 총 질소 고 정량 측면에서 가장 중요합니다. 가장 일반적인 질소 고정 박테리아는 리조 븀, 이것은 콩과 식물의 뿌리 (침범의 가족)를 침범하는 박테리아의 한 유형입니다 Fabaceae 또는 콩과) 같은 클로버, 완두콩, 콩, vetches 및 알팔파.

토양에 콩과 식물의 유익한 효과는 수백 년 전에 인식되었습니다. 기원전 3 세기에 살았던 테오 프라 투스는 그리스인들이 콩 작물을 사용하여 토양을 풍부하게했다고 썼습니다. 콩과 식물이 자라는 곳에서는 일정량의“추가”질소가 토양으로 방출되어 다른 식물이 이용할 수있게됩니다. 현대 농업에서는 옥수수와 같은 비 콩과 식물을 알팔파와 같은 콩과 식물로 대체하는 것이 일반적입니다. 그런 다음 콩을 수확하여 건초를 수확하여 질소가 풍부한 뿌리를 남기거나 더 나은 밭으로 밭을 갈아줍니다. 지상으로 재배치 된 알팔파의 좋은 작물은 헥타르 당 450 킬로그램의 질소를 제공 할 수 있습니다. 공생 박테리아에 의해 요구되는 미량 원소 코발트 및 몰리브덴의 적용은 이들 원소가 호주의 많은 지역에서와 같이 제한된 양으로 존재하는 경우 질소 생성을 크게 증가시킨다.

자유 생활 질소 고정 미생물

속의 비 공생 박테리아 아조 토 박터 그리고 클로 스트 리듐 질소를 고칠 수 있습니다. 아조 토 박터 호기성이지만 클로 스트 리듐 혐기성; 둘 다 토양에서 발견되는 일반적인 saprophytic 박테리아입니다. 그들은 아마도 1 헥타르의 토양 당 연간 약 7 킬로그램의 질소를 공급할 것으로 추정됩니다. 또 다른 중요한 그룹에는 많은 광합성 박테리아가 포함됩니다. 자유 생활 청 조류 역시 질소 고정에 중요한 역할을합니다. 쌀 재배에있어 세계 인구의 절반 이상이 주된 식단입니다. 푸른 조류는 또한 바다의 질소 고정에서 중요한 생태 학적 역할을 할 수 있습니다.

자유 생물과 공생 유기체에 의한 질소 고정의 구별은 전통적으로 생각되는 것만 큼 엄격하지 않을 수 있습니다. 일부 미생물은 이러한 화합물을 섭취하고 동시에 식물에 질소를 간접적으로 공급함으로써 특정 탄수화물 고갈 식물의 뿌리 주변 토양에서 규칙적으로 발생합니다. 다음과 같은 일반적으로 자유 생존 박테리아 간의 공생 관계 아조 토 박터, 및 조직 배양에서 더 높은 식물 세포는 질소-박탈 인공 배지에서 이들의 성장을 유도 하였다.

다음 내용 : 일기 예보



코멘트:

  1. Bazilkree

    지금 토론에 참여할 수없는 것에 대해 실례합니다. 자유 시간이 없습니다. 그러나 나는 석방 될 것입니다 - 나는이 질문에 대해 생각할 것입니다.

  2. Kaganris

    틀림없이. 나와 함께. 우리는이 주제에 대해 의사 소통 할 수 있습니다.

  3. Bursone

    그런데, 이 놀라운 생각은



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