Нитрификациялау процесі

Нитрификациялау процесі

Аммонификация барысында пайда болатын аммиак топырақ бактерияларының әсерінен азот қышқылына дейін тотығады. Бұл құбылысты нитрофикация процесі деп, оны жүзеге асыратын микроорганизмдерді — нитрификаторлар деп атайды. Аммиактың азот қышқылына айналуы екі сатыда жүреді. Бірінші сатысында азотты қышқыл (НМОг) пайда болады, ал екінші сатысында ол азот қышқылына (НМОз)дейін тотығады. Бұл процеске себепші болатын бактерияларды ең алғаш рет С. Н. Виноградский 1890 жылы анықтап берді. Олар негізінен төрт туысқа жатады: нитрозомонас, нитрозоцистис, нитрозоспира және нитробактер. Нитрозомонас туысындағы бактериялар пішіні сопақша, мөлшері 1,5 микрондай, спора түзбейтін, қозғалғыш, топырақта кең таралған организмдер. Нитрозоцистис туысына жататындардың пішіні шар тәрізді. Бірнеше клеткалары бір жерге шоғырланып, сыртын шырыш қабықтары — капсуласы қаптап тұрады. Нитрозоспира туысы — спираль тәрізді бактериялардан тұрады. Дене ұзындығы кейде 20 микронға дейін жетеді. Бұлар көбінесе өңделмеген топырақтарда кездеседі. Нитробактер туысына өте ұсақ, ұзындығы бір микрондай таяқша бактериялар жатады. Спора түзбейді. Олар анаэробты жағдайда жақсы өсіп дамиды. Осы бактериялардың қатысуымен нитрификация процесінің екінші сатысы, яғни азотты қышқыл азот қышқылына айналу процесі жүреді. Оны төменде келтірілген химиялық теңдеу арқылы көрсетуге болады. Бұл процесс жүру үшін оттегі керек екендігі көрініп тұр. Топырақ реакциясы (рН) 5,0—8,5 болғанда нитрификацияға өте қолайлы жағдай туады. Шымды-күлгін топырақтарда бұл көрсеткіш төмен болғандықтан нитрификациялаушы бактериялардың тіршілігі де баяу жүреді. Нитрификациялаушы бактериялар органикалық заттарды қажет етпейді. Көміртегін олар ауадағы көмір қышқыл газынан алады. Бұл бактериялар кейде тастарда тіршілік етеді де оларды өздерінен бөлетін азот қышқылымен бүлдіреді. Өңделген топырақтарда бактериялар әсерінен пайда болатын азот қышқылы өсімдіктерге сіңімсіз бірқатар қосылыстарды ерітіп, топырақ құнарлылығының арта түсуіне көмектесе отырады. Солтүстіктегі температураның салқын болуы, оның топырағында тіршілік ететін нитрификациялаушы бактерияларға әсерін тигізген. Өйткені олардың тіршілік әрекеттері өте баяу жүреді. Нитрификатор бактериялар — аэробты организмдер. Сондықтан топырақтың ауа режимін жақсартуға бағытталған шаралар бұл бактериялардың тіршілігін күшейтіп, топырақта азоттың минералды косылыстарының жиналуына көмектеседі. Тың жерлерді өңдегенде топырақтың су, ауа режимі жақсарады. Оның қопсытылған беткі қабатында нитраттар көп болатынын жүргізілген түрлі тәжірибелер дәлелдеп отыр. Қара топырақты жерлердің тек беткі қабатында ғана нитрификация процесі жақсы жүреді. Ал төменгі қабаттарда бұл құбылыс өте баяу болады. Сор және оортаң жердің топырақтарында нитрификация процесі нашар болғанымен оны белгілі мақсатқа сай өңдегенде онда бактериялардың -көмегімен әжептәуір мөлшерде азот қышқылы тұздары жиналады. Шөлейт жерлердің топырағында нитрификацияны тежейтін жағдай — ылғалдың аз болуы. Сондықтан бұл процесті тездетудің тиімді жолы — топырақтарды суландыру. Топырақта нитрификация процесі қарқыңды жүргенде ондағы фосфор қосылысының сіңімді түрі артады. Сонымен катар топырақта жиналған аммоний және азот қышқылының тұздарымен тек өсімдіктер ғана емес, басқа бактериялар да, зең саңырауқұлақтар да, актиномицеттер де қоректенеді. Қара топырақты, азоты мол жерлерді өңдеу нитрификацияның қарқынын арттырады, сөйтіп өсімдіктердің азотпен қоректенуі жақсарады. Нитрификация процесі топырақта күшейгенде органикалық тыңайтқыштар мол болса, нитраттар шығыны қауырт кемиді. Белгілі бір жағдайларда, мәселен, көміртегіне бай органикалық заттар шамадан тыс мол болғанда, толырақта азот кышқылы тұздарының азайып кететіні анықталған. Мұны денитрификация деп атайды. Денитрификация кезінде азот кышқылы тұздары ыдырап, ондағы азот молеікула күйінде атмосфераға кетеді. Бұл процесс тұздардың құрамындағы оттегін өз тіршілігіне пайдалана алатын кейбір бактериялардың әсерінен болады. Денитрификация процесі бактериялардың анаэробты жағдайда тіршілік етуін қамтамасыз ете алады. Ол мына төмендегі теңдеу бойынша жүреді: Денитрификация құбылысы тоіпырақта кәбінесе оттегі жеткілік-сіз болғанда және азот қышқылы тұздары — нитраттар жеткілікті болғанда жүреді. Бактериялар қалыпты тіршілік ету үшін топырақтың реакциясы (рН) 5,0—9,0 болу керек. Нитраттардың молекулалық азотқа тотықсыздануынан топырақтағы азот азаяды. Топырақ шамадан тыс ылғал болғанда бұл процесс өте тез жүреді. Ал топырақтың ылғалы қалыпты болғанда және оған агрономиялық шаралар қолданғанда, денитрификациялаушы бактериялардың әсері де баяулайды. Сөйтіп бұл іқүбылыс ауыл шаруашылығына айтарлықтай зиянын тигізе алмайды онымен катар денитрификация табиғатта жанама жолмен де жүретіні анықталған. Бүл кезде азотты қышқыл мен аммиактың және амин қосылыстарының арасында химиялық реакциялар жүреді. Микроорганизмдер нитраттардан нитриттерді түзуге және белок заттарын ыдыратып, соның нәтижесінде ортада амин кышқылдарының түзілуіне қатысады. Мұндай микроорганизмдер топырақта өте көп. Негізінен мүндай реакциялар бактериялар денесінен тыс жүреді. Жалпы белоктық заттардың топырақта үнемі ыдырау процесі жүріп жатады, ал топырақта белоктан басқа азотты қышқылда болады. Осы заттардың бір-біріне әсер етуінен топырақтағы азот едәуір ысырапқа ұшырайды. Жоғарыда айтылған химиялық реакция тек қышқыл ортада жүреді, ал өңделген топырақтардың реакциясы, әдетте нейтралды болады. Сондықтан азот айта қаларлықтай ысырапқа үшырамайды.

Дереккөздер

• “Қазақстан”: Ұлттық энциклопедия/Бас редактор Ә. Нысанбаев – Алматы “Қазақ энциклопедиясы” Бас редакциясы, 1998