Obieg azotu w glebie: o czym nie wspomina podręcznik

Obieg azotu w glebie: o czym nie wspomina podręcznik

Wysiewasz azot. Rośliny pobierają około połowy. Reszta trafia w miejsce, którego nigdy nie widzisz i za które nigdy nie otrzymujesz zapłaty. Ta różnica nie wynika z pecha — jest to nieodłączny element cyklu azotowego, o którym większość z nas się uczyła.

Czym jest obieg azotu w glebie?

Obieg azotu w glebie to zbiór przemian, w ramach których azot przemieszcza się między atmosferą, materią organiczną gleby, mikroorganizmami, wodą glebową i korzeniami roślin. W procesie wiązania azot jest wprowadzany do gleby. Mineralizacja polega na rozkładaniu materii organicznej do postaci amonu. Nitryfikacja przekształca ten amon w azotan. Następnie rośliny pobierają tyle, ile są w stanie, a resztę zabierają procesy wymywania, denitryfikacji i ulatniania. FAO publikuje obecnie bilanse składników odżywczych na gruntach uprawnych dla każdego kraju właśnie dlatego, że przepływy te są na tyle duże, że mogą wpływać na wskaźniki jakości wody i klimatu.

Dlaczego w podręcznikowym opisie obiegu azotu pominięto azot organiczny?

Przez większość XX wieku w naukach o roślinach zakładano bowiem, że korzenie mogą wykorzystywać wyłącznie azot mineralny. Schemat ten przedstawiał mikroorganizmy jako niezbędnych pośredników: żadna substancja nie docierała do korzenia, dopóki bakterie nie rozłożyły jej do postaci amonu lub azotanu. Założenie to utrzymywało się, dopóki naukowcy nie wykazali, że rośliny pobierają nienaruszone aminokwasy bezpośrednio z gleby, omijając pełną mineralizację mikrobiologiczną (Näsholm i in., 2009). Schmidt (2014) poszedł jeszcze dalej i stwierdził, że to zasób azotu organicznego — a nie azotany — jest dominującą formą azotu w większości gleb. Podręcznik nie popełnił błędu w zakresie chemii. Popełnił błąd w opisie procesów.

Jaka część zastosowanego azotu faktycznie trafia do upraw?

Mniej więcej połowa, a liczba ta praktycznie nie uległa zmianie od pięćdziesięciu lat. Na podstawie analizy plonów i dawek azotu w 124 krajach oszacowano, że globalna efektywność wykorzystania azotu wynosi około 47% (Lassaletta i in., 2014). Ponad połowa azotu wprowadzanego na grunty uprawne jest tracona w powietrzu, wodzie i glebie, a nie trafia do zbiorów. Jeśli położy się worek azotu na ziemi, można racjonalnie oczekiwać, że połowa jego zawartości przełoży się na plony, a druga połowa stanie się problemem kogoś innego.

Gdzie trafia brakujący azot?

Cztery drogi wypływu, z których wszystkie są związane z azotanami. Azotany mają ładunek ujemny, więc koloidy glebowe — również naładowane ujemnie — nie są w stanie ich zatrzymać. Przemieszczają się one wraz z wodą. Deszcz przenosi je poniżej strefy korzeniowej w procesie wymywania. W miejscach podmokłych dochodzi do pozbawienia ich tlenu, a następnie uwalniania w postaci podtlenku azotu i azotu dwuatomowego w wyniku denitryfikacji. W przypadku nawożenia powierzchniowego amoniak ulatnia się do atmosfery w wyniku lotnienia. Ulewny deszcz na gołej ziemi zabiera resztę w postaci spływu powierzchniowego. Każda z tych strat ma miejsce po tym, jak obieg azotu w glebie przekształcił już wprowadzony azot w jego najbardziej mobilną postać.

Właśnie nad tym warto się zastanowić. Nitrifikacja nie jest usterką systemu — to system działający dokładnie zgodnie z założeniami, przekształcający składnik odżywczy, który gleba mogłaby zatrzymać, w taki, którego nie jest w stanie zatrzymać. Amon ma ładunek dodatni i wiąże się z gliną oraz materią organiczną. W ciągu kilku dni lub tygodni od zastosowania nawozu bakterie glebowe przekształcają go w azotan, a wiązanie to zanika. Każdy kilogram, który stracisz po tym momencie, to wynik działania procesów chemicznych, za które zapłaciłeś.

Czy korzenie mogą pobierać składniki odżywcze bez czekania na mikroorganizmy?

Tak — a w glebach leśnych i łąkowych jest to normalna droga, a nie wyjątek. W roztworze glebowym w glebach lasów borealnych dominuje azot organiczny, głównie w postaci aminokwasów, a korzenie wchłaniają go bezpośrednio (Inselsbacher i Näsholm, 2012). Takie postępowanie jest również tańsze dla rośliny: pobieranie azotu już związanego z węglem oznacza, że roślina uprawna oszczędza część energii, którą w przeciwnym razie musiałaby zużyć na redukcję azotanów we własnych tkankach, co zwiększa efektywność wykorzystania węgla (Franklin i in., 2016; Tünnermann i in., 2024). Krótsza droga, niższy koszt, mniej strat.

Jak wygląda skrócony obieg azotu w warunkach polowych?

Wygląda to tak, jakby azot pozostawał tam, gdzie go wprowadzono, a uprawa nie musiała się spieszyć, by go wykorzystać. Pomijając proces nitryfikacji, unika się związanych z nim strat — nie ma azotanów, które mogłyby ulegać wymywaniu, nie ma nic, co bakterie denitryfikacyjne mogłyby rozkładać w wilgotnych zagłębieniach, a także nie ma konieczności radzenia sobie z wahaniami w poborze składników odżywczych poprzez stosowanie dawek dzielonych.

Firma Arevo wytwarza preparat Arginex poprzez tworzenie kompleksu argininy — dodatnio naładowanego aminokwasu — z fosforanem. Ten dodatni ładunek wiąże się z glebą, zamiast po niej ślizgać się, dzięki czemu azot jest uwalniany stopniowo w strefie korzeniowej, a nie spływa zbyt szybko do drenażu. Korzenie reagują na to, wypuszczając dłuższe włośniki i sięgając głębiej, co zwiększa powierzchnię pobierania składników odżywczych. W szkółkach leśnych nawożenie sadzonek w ten sposób ogranicza wymywanie azotu o 80%. Ten sam azot. Inny sposób jego transportu.

Podsumowując

Obieg azotu w glebie nie jest zaburzony. Zaburzony jest natomiast schemat, który odziedziczyliśmy. Gdy tylko zaakceptujemy fakt, że korzenie mogą pobierać azot w postaci nienaruszonej cząsteczki, cały łańcuch strat — nitryfikacja, wymywanie, denitryfikacja — przestaje wydawać się nieunikniony, a zaczyna wyglądać na opcjonalny. Na tym właśnie polega zasada „ Root Change ”: wystarczy uporządkować podstawowe procesy w strefie korzeniowej, a resztę sezonu łatwiej będzie kontrolować.

Bibliografia

Schmidt, S. (2014). Azot organiczny. New Phytologist. https://arevo.se/en/science-publications-on-plant-nutrient-delivery-system

Eos. (2016). Wskaźnik sugeruje, że połowa azotu stosowanego w uprawach ulega utracie. Amerykański Związek Geofizyczny. https://eos.org/articles/index-suggests-that-half-of-nitrogen-applied-to-crops-is-lost

FAO. (2024). Nowe dane służące do pomiaru bilansu składników odżywczych na gruntach uprawnych. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa. https://www.fao.org/newsroom/detail/new-data-to-measure-cropland-nutrient-budgets/en

Franklin, O. (2016). Dodatek węgla w postaci azotu organicznego zwiększa efektywność wykorzystania azotu przez rośliny. Plant, Cell & Environment. https://arevo.se/en/science-publications-on-plant-nutrient-delivery-system

Inselsbacher, E. i Näsholm, T. (2012). Perspektywa podziemna roślin leśnych: gleba dostarcza głównie azot organiczny dla roślin i grzybów mikoryzowych. New Phytologist, 195(2), 329–334. https://arevo.se/en/science-publications-on-plant-nutrient-delivery-system

Lassaletta, L., Billen, G., Grizzetti, B., Anglade, J. i Garnier, J. (2014). 50-letnie trendy w zakresie efektywności wykorzystania azotu w światowych systemach upraw. Environmental Research Letters, 9(10), 105011. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/9/10/105011

Näsholm, T., Kielland, K. i Ganeteg, U. (2009). Pobieranie azotu organicznego przez rośliny. New Phytologist, 182(1), 31–48. https://arevo.se/en/science-publications-on-plant-nutrient-delivery-system

Arevo. (2026). Dlaczego podręcznikowe opisy obiegu azotu są nieaktualne. Arevo Knowledge Space. https://arevo.se/en/knowledge-space/why-textbook-nitrogen-cycles-are-outdated-organic-nitrogen-discovery

Arevo. (2026). Arginex a efektywność wykorzystania składników odżywczych: wpływ na uprawy, glebę i środowisko. Arevo Knowledge Space. https://arevo.se/en/knowledge-space/arginex-and-nutrient-use-efficiency-field-soil-and-environmental-impacts

Arevo. (2026). Szkółki leśne ograniczają wymywanie azotu o 80%. Arevo Knowledge Space. https://arevo.se/en/knowledge-space/forest-nurseries-reduce-nitrogen-leaching-80