Amonifikācija ir svarīgs posms slāpekļa ciklā, dabiskajā ciklā, kas nodrošina šī svarīgā elementa piegādi dzīviem organismiem. To veic dažādi augsnē un ūdenī sastopami mikroorganismi, kas sadala olbaltumvielas un aminoskābes mirušajās augu un dzīvnieku vielās un izkārnījumos, izdalot amonjaku, kas parasti amonija jonu veidā saglabājas augsnē vai ūdenī. . Citas mikroorganismu grupas to pārvērš nitrātos, ko augi var absorbēt, uzturot ciklu. Tāpēc amonifikācija ir būtiska visai augu un dzīvnieku dzīvei uz planētas. Lauksaimniecībā un dārzkopībā komposta un kūtsmēslu pievienošana augsnei nodrošina papildu slāpekļa avotu amonifikācijai.
Slāpekļa cikls
Slāpeklis ir būtisks visām dzīvības formām, jo tas ir nepieciešams aminoskābēm, olbaltumvielām un DNS; tomēr, lai gan tas ir daudz atmosfērā, vairums organismu to nevar tieši absorbēt elementārajā formā. Daži augsnes baktēriju veidi spēj notvert atmosfēras slāpekli — procesu, kas pazīstams kā slāpekļa fiksācija — un apvienot to ar ūdeņradi, lai iegūtu amonjaku, ko nitrificējošās baktērijas pēc tam oksidē līdz nitrītiem un pēc tam par nitrātiem. Šo elementa formu augi var absorbēt un pārvērst par aminoskābēm, kuras ir savienotas kopā, veidojot olbaltumvielas. Šie savienojumi tiek atgriezti augsnē, kad augi vai dzīvnieki, kas tos ēd, mirst un caur dzīvnieku atkritumiem, bet lielākā daļa organismu nevar tos absorbēt un pārstrādāt: tie vispirms jāsadala piemērotā formā.
Amonifikācija ir process, ko veic dažādi mikroorganismi, kas sadala olbaltumvielas, aminoskābes un citus slāpekli saturošus savienojumus mirušajās un atkritumorganiskajās vielās, veidojot amonjaku. Proteīnus vispirms sadala aminoskābēs, kas ir savienojumi, kas satur amīnu (NH2) grupu, ko veic baktērijas, izmantojot fermentus, kas pazīstami kā proteāzes. Pēc tam aminoskābes un citus savienojumus ar amīnu grupām, piemēram, nukleīnskābes un urīnvielu, sadala mikroorganismi, kas pazīstami kā amonifikējošās baktērijas, izdalot amonjaku (NH3). Tas izšķīst ūdenī un parasti veido amonija (NH4+) jonus, savienojoties ar ūdeņraža (H+) joniem, kas ir daudz vairumā augšņu. Šo amoniju nitrificējošās baktērijas oksidē par nitrītiem un nitrātiem, tāpat kā slāpekli, kas ir “fiksēts” no atmosfēras.
Slāpekļa zudums no augsnes
Lai gan ideālos apstākļos slāpeklis tiek pārstrādāts augsnē, dažreiz tas var tikt zaudēts. Amonifikācijas procesā izdalītais amonjaks parasti tiek pārvērsts par NH4+, kam ir tendence palikt augsnē, kur tas atkal tiek apgriezts, kā aprakstīts iepriekš. Tomēr sārmainās augsnēs H+ joni nav pieejami, un amonjaks, kas ir gāze, var izplūst, izraisot slāpekļa zudumu. Biežāks slāpekļa zuduma iemesls ir ļoti labi šķīstošo nitrātu izskalošanās ar ūdeni. Ja kāds no šiem procesiem notiek ātrāk nekā fiksācija, var rasties vispārējs elementa zudums, kā rezultātā augs pasliktināsies.
Pazaudētā slāpekļa aizstāšana
Ir divi galvenie veidi, kā zaudēto slāpekli var aizstāt lauksaimniecības zemēs un dārzos. Nitrātu mēslošanas līdzekļi nodrošina elementu šķīstošā, tieši lietojamā veidā, un tos parasti izmanto saimniecībās. Bojājošās organiskās vielas, piemēram, komposts un kūtsmēsli, nodrošina elementu, mikroorganismiem amonificējot slāpekļa savienojumus. Mēslošanas līdzekļi var dot ātrākus rezultātus, taču dažreiz nitrātus var nomazgāt, pirms augi tos uzņem. Komposta un kūtsmēslu priekšrocība ir tā, ka izmantojamais slāpeklis izdalās lēnāk, bet kūtsmēslu izkliedēšana lauksaimniecības zemē var radīt problēmas ar smaku apkārtējiem iedzīvotājiem.
Problēmas, kas rodas pārmērīga slāpekļa dēļ
Lauksaimniecības prakse var izraisīt pārmērīgu pieejamā slāpekļa iekļūšanu vidē. Piemēram, nitrāti, kas no lauksaimniecības zemes izskaloti strautos un ezeros, var izraisīt pārmērīgu aļģu un citu mikroorganismu augšanu, ko sauc par eitrofikāciju. Ja šie savienojumi nonāk dzeramajā ūdenī, tie var izraisīt veselības problēmas. Šīs problēmas parasti rodas pārmērīgas nitrātu mēslošanas līdzekļu lietošanas dēļ, taču tās var rasties arī kūtsmēslu amonifikācijas un sekojošas nitrifikācijas rezultātā. Pārmērīga organisko atkritumu, piemēram, kūtsmēslu, izmantošana var izraisīt arī amonjaka uzkrāšanos līdz augiem toksiskam līmenim, jo amonifikācija rada vairāk šī savienojuma, nekā spēj tikt galā ar nitrificējošām baktērijām.