معدنیسازی و تثبیت مواد مغذی
معدنیسازی و تثبیت، فرآیندهای میکروبی متضادی هستند که مواد مغذی را بین اشکال آلی و معدنی تبدیل میکنند و میزان دسترسی مواد مغذی برای گیاهان را در هر زمان کنترل میکنند.
Definition
معدنیسازی، تبدیل میکروبی مواد مغذی موجود در مواد آلی به اشکال معدنی محلول مانند آمونیوم و فسفات است؛ تثبیت، جذب آن مواد مغذی معدنی به زیستتوده میکروبی است که به طور موقت آنها را از مجموعه مواد مغذی در دسترس خارج میکند.
Scope
این موضوع به تبدیل میکروبی مواد مغذی آلی به اشکال معدنی قابل دسترس برای گیاه (معدنیسازی) و جذب معکوس مواد مغذی معدنی به زیستتوده میکروبی (تثبیت)، نقش کنترلی نسبت کربن به نیتروژن بقایای گیاهی، و آزادسازی خالص نیتروژن و سایر مواد مغذی میپردازد. این مبحث، تجزیه را به تأمین مواد مغذی مرتبط میکند.
Core questions
- میکروبها چگونه مواد مغذی آلی را به اشکال قابل دسترس برای گیاه تبدیل میکنند؟
- تثبیت چیست و چه زمانی غالب میشود؟
- نسبت کربن به نیتروژن بقایا چگونه آزادسازی خالص را کنترل میکند؟
- معدنیسازی و تثبیت چگونه زمانبندی مواد مغذی را تعیین میکنند؟
Key concepts
- معدنیسازی نیتروژن و فسفر
- تثبیت در زیستتوده میکروبی
- معدنیسازی خالص و تثبیت خالص
- نسبت کربن به نیتروژن بقایا
- تجزیه و آزادسازی مواد مغذی
- گردش زیستتوده میکروبی
Key theories
- گردش معدنیسازی-تثبیت
- معدنیسازی و تثبیت به طور همزمان رخ میدهند و تعادل خالص آنها، این که آیا مواد مغذی آزاد میشوند یا به دام میافتند، به انرژی و محتوای مواد مغذی بستری که میکروبها در حال تجزیه آن هستند، بستگی دارد.
- کنترل نسبت کربن به نیتروژن
- هنگامی که بقایا نسبت کربن به نیتروژن بالایی دارند، میکروبها نیتروژن معدنی را از خاک برای ساخت زیستتوده جذب میکنند (تثبیت خالص)؛ هنگامی که این نسبت پایین است، نیتروژن اضافی آزاد میشود (معدنیسازی خالص)، بنابراین کیفیت بقایا زمانبندی مواد مغذی را کنترل میکند.
Mechanisms
همانطور که میکروبها بقایای آلی را برای کسب انرژی تجزیه میکنند، پیوندهای نگهدارنده مواد مغذی را میشکنند و نیتروژن، فسفر و گوگرد اضافی را به صورت یونهای معدنی آزاد میکنند، زمانی که بستر حاوی مواد مغذی بیشتری نسبت به نیاز میکروبها باشد. اگر بستر غنی از کربن اما فقیر از مواد مغذی باشد، میکروبها مواد مغذی معدنی را از محلول خاک برای ساخت زیستتوده خود جمعآوری میکنند و آنها را به طور موقت تثبیت میکنند؛ این مواد مغذی دوباره زمانی آزاد میشوند که آن میکروبها بمیرند و خودشان تجزیه شوند. نسبت کربن به نیتروژن بقایا، کنترل اصلی بر این است که کدام فرآیند غالب است.
Clinical relevance
معدنیسازی و تثبیت توضیح میدهند که چرا ترکیب بقایای با کربن بالا مانند کاه میتواند به طور موقت یک محصول را از نیتروژن محروم کند، در حالی که بقایای با کربن پایین و کودهای حیوانی مواد مغذی را به سرعت آزاد میکنند؛ مدیریت کیفیت و زمانبندی بقایا برای همگامسازی تأمین مواد مغذی با تقاضای محصول و کاهش تلفات، محوری است.
History
شناخت این که تجزیه میتواند هم مواد مغذی را آزاد کند و هم آنها را به دام اندازد، که توسط نسبت کربن به نیتروژن ورودیهای آلی کنترل میشود، با توسعه بیوشیمی خاک در طول قرن بیستم، به یک اصل اساسی حاصلخیزی خاک و مدیریت مواد مغذی تبدیل شد.
Key figures
- Eldor A. Paul
- Nyle C. Brady
- Ray R. Weil
Related topics
Seminal works
- paul2015
- brady2016
Frequently asked questions
- چرا افزودن کاه به خاک میتواند به طور موقت نیتروژن را برای محصولات کاهش دهد؟
- کاه نسبت کربن به نیتروژن بالایی دارد، بنابراین میکروبهایی که آن را تجزیه میکنند به نیتروژن بیشتری نسبت به آنچه کاه فراهم میکند نیاز دارند و نیتروژن معدنی را از خاک به زیستتوده خود جذب میکنند؛ این تثبیت به طور موقت نیتروژن در دسترس گیاهان را کاهش میدهد تا زمانی که میکروبها بمیرند و دوباره آن را آزاد کنند.
- تفاوت بین معدنیسازی و تثبیت چیست؟
- معدنیسازی مواد مغذی را از مواد آلی به اشکال معدنی قابل دسترس برای گیاه تبدیل میکند، در حالی که تثبیت با به دام انداختن مواد مغذی معدنی در زیستتوده میکروبی، عکس این عمل را انجام میدهد؛ هر دو به طور همزمان اتفاق میافتند و تعادل خالص آنها تعیین میکند که آیا مواد مغذی آزاد میشوند یا نگه داشته میشوند.