Azot należy do najważniejszych składników pokarmowych roślin. Jest podstawowym elementem budulcowym białek, enzymów oraz kwasów nukleinowych, dlatego jego odpowiednia ilość w glebie ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin uprawnych. Mimo że azot stanowi około 78% składu atmosfery, większość roślin nie jest w stanie wykorzystywać go bezpośrednio z powietrza. Dostępność tego pierwiastka dla roślin zależy przede wszystkim od procesów zachodzących w glebie.
W środowisku glebowym azot podlega ciągłym przemianom biologicznym i chemicznym, które decydują o jego formach występowania, dostępności dla roślin oraz ryzyku jego strat do środowiska.

Formy azotu w glebie

Azot w glebie występuje w dwóch podstawowych formach: organicznej i mineralnej.
Największa część azotu glebowego związana jest w materii organicznej, takiej jak resztki roślinne, próchnica, obornik czy inne nawozy naturalne. Ta forma azotu nie jest jednak bezpośrednio dostępna dla roślin.
Rośliny pobierają azot głównie w postaci mineralnej, czyli jako:

• jony amonowe (NH₄⁺),
• jony azotanowe (NO₃⁻).

Zawartość tych form w glebie zmienia się w zależności od warunków środowiskowych, aktywności mikroorganizmów glebowych oraz sposobu gospodarowania glebą.

Mineralizacja – uwalnianie azotu z materii organicznej

Jednym z podstawowych procesów przemian azotu w glebie jest mineralizacja, polegająca na rozkładzie związków organicznych zawierających azot przez mikroorganizmy glebowe. W trakcie tego procesu azot związany w materii organicznej zostaje przekształcony w formy mineralne dostępne dla roślin.
Rozkład białek obecnych w materii organicznej gleby określany jest jako proteoliza. W jego wyniku powstają aminokwasy, które następnie ulegają dalszym przemianom mikrobiologicznym. W procesie amonifikacji mikroorganizmy glebowe przekształcają te związki w amoniak (NH₃), który w środowisku glebowym występuje głównie w postaci jonów amonowych (NH₄⁺).
Intensywność mineralizacji zależy przede wszystkim od temperatury gleby, jej wilgotności, dostępu tlenu oraz zawartości materii organicznej. W sprzyjających warunkach aktywności mikroorganizmów proces ten może przebiegać intensywnie, zwiększając ilość azotu mineralnego dostępnego dla roślin.

Nitryfikacja – powstawanie azotanów

Kolejnym ważnym etapem przemian azotu w glebie jest nitryfikacja. Jest to proces biologiczny polegający na utlenianiu azotu amonowego do azotanów przez wyspecjalizowane bakterie glebowe.
Powstałe azotany są bardzo dobrze przyswajalne przez rośliny, jednak ze względu na wysoką rozpuszczalność w wodzie mogą być łatwo przemieszczane w głąb profilu glebowego wraz z wodą opadową. Z tego powodu forma azotanowa azotu jest bardziej narażona na wymywanie z gleby.

Denitryfikacja – straty azotu do atmosfery

W określonych warunkach środowiskowych może dochodzić również do procesu denitryfikacji. Zachodzi on głównie w glebach nadmiernie uwilgotnionych, gdzie dostęp tlenu jest ograniczony.
W takich warunkach mikroorganizmy redukują azotany do gazowych form azotu, takich jak podtlenek azotu (N₂O) lub azot cząsteczkowy (N₂), które ulatniają się do atmosfery. Proces ten prowadzi do strat azotu z gleby i zmniejszenia efektywności nawożenia.

Wymywanie azotanów z gleby

Ze względu na dużą mobilność azotany mogą być również wymywane z gleby do głębszych warstw profilu glebowego, a nawet do wód gruntowych. Zjawisko to nasila się szczególnie podczas intensywnych opadów, roztopów wiosennych oraz przy nadmiernym nawożeniu azotowym, które zwiększa  ich ilość glebie.
Racjonalne gospodarowanie azotem w glebie ma więc znaczenie nie tylko dla uzyskania wysokich plonów, ale także dla ograniczenia negatywnego wpływu rolnictwa na środowisko.

Pobieranie próbek gleby i przygotowanie do analizy

Oznaczanie zawartości azotu mineralnego w glebie wymaga prawidłowego pobrania materiału glebowego oraz jego odpowiedniego przygotowania do badań laboratoryjnych. Próbki gleby pobiera się zazwyczaj z dwóch lub trzech warstw profilu glebowego: 0–30 cm, 30–60 cm oraz 60–90 cm. Do tego celu wykorzystuje się najczęściej  specjalne laski do poboru prób na azot lub świder glebowy.
Z jednego pola wybiera się zwykle 15–20 miejsc poboru, z których przygotowuje się próbkę zbiorczą reprezentującą daną warstwę gleby. Materiał o masie około 100–200 g należy umieścić w szczelnych pojemnikach lub woreczkach, które zabezpieczają próbki przed wysychaniem, zanieczyszczeniem oraz przypadkowym wymieszaniem.
Po pobraniu próbki powinny zostać możliwie szybko dostarczone do laboratorium. W razie potrzeby mogą być przechowywane przez kilka dni w temperaturze 2–5°C lub zamrożone w temperaturze poniżej −18°C. Takie warunki ograniczają zachodzenie procesów biologicznych i chemicznych, które mogłyby wpłynąć na wyniki oznaczeń.

W Dziale Laboratoryjnym OSChR z siedzibą w Poznaniu świeże próbki gleby poddaje się ekstrakcji azotu mineralnego przy użyciu 1-procentowego roztworu siarczanu(VI) potasu (K₂SO₄). Uzyskany wyciąg analizowany jest następnie w aparacie do ciągłej analizy przepływowej (CFA) z detekcją spektrofotometryczną. W trakcie analizy zachodzą reakcje chemiczne umożliwiające oznaczenie zawartości azotu w formie azotanowej oraz amonowej.

Aparat do ciągłej analizy przepływowej (CFA) z detekcją spektrofotometryczną

Wyniki badań wyrażane są w miligramach na kilogram suchej masy gleby (mg/kg s.m.), a następnie przeliczane na kilogramy na hektar (kg/ha). Na tej podstawie Dział Agrochemicznej Obsługi Rolnictwa naszej stacji określa zasobność gleby w azot mineralny oraz sporządza zalecenia nawozowe dla roślin uprawnych i trwałych użytków zielonych. Przy ich ustalaniu uwzględnia się również kategorię agronomiczną gleby.

Znaczenie badań laboratoryjnych

Regularne badania gleby stanowią podstawę racjonalnego nawożenia i właściwego gospodarowania składnikami pokarmowymi. Dzięki analizom możliwe jest dopasowanie dawek nawozów do rzeczywistych potrzeb roślin oraz ograniczenie strat składników pokarmowych do środowiska.

mgr inż. Wiktor Michnej-Zakrzewski, specjalista laboratoryjny OSCHR z siedzibą w Poznaniu