영양소 무기질화 및 고정화

무기질화와 고정화는 유기 형태와 무기 형태 사이에서 영양소를 변환시키는 상반된 미생물 과정으로, 특정 시점에 식물이 이용할 수 있는 영양소 풀의 양을 결정합니다.

Definition

무기질화는 유기물에 포함된 영양소를 암모늄 및 인산염과 같은 용해성 무기 형태로 미생물이 변환하는 것이며, 고정화는 이러한 무기 영양소를 미생물 바이오매스로 흡수하여 이용 가능한 풀에서 일시적으로 제거하는 것입니다.

Scope

이 주제는 유기 영양소를 식물이 이용 가능한 무기 형태로 미생물이 변환하는 과정(무기질화)과 무기 영양소를 미생물 바이오매스에 동화시키는 역과정(고정화), 잔류물의 탄소-질소 비율이 미치는 조절 역할, 그리고 질소 및 기타 영양소의 순 방출을 다룹니다. 이는 분해와 영양소 공급을 연결합니다.

Core questions

• 미생물은 유기 영양소를 식물이 이용 가능한 형태로 어떻게 변환합니까?
• 고정화란 무엇이며 언제 우세하게 나타납니까?
• 잔류물의 탄소-질소 비율은 순 방출을 어떻게 조절합니까?
• 무기질화와 고정화는 영양소 시기를 어떻게 결정합니까?

Key concepts

• 질소 및 인의 무기질화
• 미생물 바이오매스로의 고정화
• 순 무기질화 및 순 고정화
• 잔류물의 탄소-질소 비율
• 분해 및 영양소 방출
• 미생물 바이오매스 회전율

Key theories

무기질화-고정화 회전율

무기질화와 고정화는 동시에 발생하며, 영양소가 방출되거나 묶이는 순 균형은 미생물이 분해하는 기질의 에너지 및 영양소 함량에 따라 달라집니다.

탄소-질소 비율 조절

잔류물의 탄소-질소 비율이 높을 때 미생물은 바이오매스 구축을 위해 토양에서 무기 질소를 끌어들입니다(순 고정화). 비율이 낮을 때는 잉여 질소가 방출됩니다(순 무기질화). 따라서 잔류물 품질이 영양소 시기를 결정합니다.

Mechanisms

미생물이 에너지를 얻기 위해 유기 잔류물을 분해할 때, 영양소를 결합하는 결합을 끊어 기질이 미생물이 필요로 하는 것보다 더 많은 영양소를 포함할 경우 잉여 질소, 인, 황을 무기 이온으로 방출합니다. 만약 기질이 탄소는 풍부하지만 영양소는 부족하다면, 미생물은 바이오매스를 구축하기 위해 토양 용액에서 무기 영양소를 수집하여 일시적으로 고정시킵니다. 이 영양소는 해당 미생물이 죽고 스스로 분해될 때 다시 방출됩니다. 잔류물의 탄소-질소 비율은 어떤 과정이 우세한지를 결정하는 주요 조절 요인입니다.

Clinical relevance

무기질화와 고정화는 짚과 같은 고탄소 잔류물을 투입하는 것이 작물의 질소를 일시적으로 고갈시킬 수 있는 이유를 설명하며, 저탄소 잔류물과 퇴비는 영양소를 빠르게 방출합니다. 잔류물 품질과 시기를 관리하는 것은 영양소 공급을 작물 수요와 동기화하고 손실을 줄이는 데 중요합니다.

History

유기물 투입물의 탄소-질소 비율에 의해 조절되는 분해가 영양소를 방출하기도 하고 묶어두기도 한다는 인식은 20세기 동안 토양 생화학이 발전하면서 토양 비옥도 및 영양소 관리의 기초 원리가 되었습니다.

Key figures

• Eldor A. Paul
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• paul2015
• brady2016

Frequently asked questions

토양에 짚을 추가하면 작물의 질소가 일시적으로 감소하는 이유는 무엇입니까?

짚은 탄소-질소 비율이 높기 때문에 이를 분해하는 미생물은 짚이 제공하는 것보다 더 많은 질소를 필요로 하며, 토양에서 무기 질소를 자신의 바이오매스로 끌어들입니다. 이러한 고정화는 미생물이 죽고 다시 질소를 방출할 때까지 식물이 이용할 수 있는 질소를 일시적으로 감소시킵니다.

무기질화와 고정화의 차이점은 무엇입니까?

무기질화는 유기물에서 영양소를 식물이 이용 가능한 무기 형태로 변환하는 반면, 고정화는 무기 영양소를 미생물 바이오매스에 가두어 역과정을 수행합니다. 이 두 과정은 동시에 발생하며, 그 순 균형이 영양소가 방출될지 또는 보류될지를 결정합니다.