1. 질소
1) 질소의 순환
토양 중 질소의 80~97%는 유기물에 존재, 식물이 이용할 수 있는 형태인 무기태 질소는 2~3%.
유기물형태의 질소가 식물이 흡수 할 수 있는 NO3-과 NH4+의 무기태 질소로 잘 순환되어야 한다.
토양 ㅡ 식물 ㅡ 대기계에서 질소의 순환 경로
a. 무기화작용과 고정화작용
무기화작용 : 단백질 등의 질소함유유기물이 미생물에 분해되면서 아민화합물을 거쳐 암모니아 형태의 무기질소로 전환되는 반응, C/N율 20 이하일 경우 무기화반응이 우세함
고정화작용 : 무기태질소를 토양미생물이 흡수하여 단백질 등 생체구성물질로 다시 동화시키는 반응, C/N율 30 이상일 경우 고정화작용이 우세함
순무기화현상 : 무기화과정에서 생산하는 질소가 미생물이 필요한 양 이상일 경우, 질소함량이 많은 유기물이 분해되는 경우
순부동화현상 : 생성된 무기태 질소보다 더 많은 질소를 미생물이 흡수 및 이용하는 경우
일시적 질소기아 : 무기화반응보다 고정화반응이 우세할 경우, 미생물이 사멸하면 다시 무기화되므로 일시적 현상임
유기태질소의 무기화과정
b.질산화작용 및 탈질작용
질산화작용 : 질산화균에 의하여 일어나는 2단계의 산화반응. 강한산성토양에서는 Ca와 Mg등의 영양소 부족이나 Al의 독성으로 인하여 질산화작용이 저해됨. 포장용수량, 25~30C에서 잘 일어남.
질산화과정
탈질작용 : 탈질균에 의하여 NO3-이 여러 질소산화물을 거쳐 N2로 전환되는 반응. 배수가 불량한 토양과 산소가 부족한 토양조건에서 일어남. 혐기성 균이 산소대신 NO3-을 전자수용체로 이용함.
- 탈질작용은 쉽게 분해될 수 있는 유기물의 함량이 많은 토양에서 잘 일어날 수 있는데, 이는 산소가 쉽게 고갈될 수 있으며 산소 외의 다른 전자수용체가 유기물의 분해에 소요되기 떄문.
c. 생물학적 질소고정
일부 미생물이 기체 분자질소(N2)를 암모니아(NH3)로 전환시켜 유기질소화합물을 합성하는 것을 말한다.
공생적질소고정: 질소공생 미생물이 공생관계를 통해 더 쉽게 에너지를 얻음. Rhizobium속의 근류균(뿌리혹박테리아)이 대표적임.
비공생적 질소고정 : 단독고정균에 의해 일어남.
그 외 산업적 질소고정(기체질소 > 암모니아 합성), 자연적 산화에 의한 질소고정(번개: 대기중 분자질소N2 > 질산태질소NO3-N)도 있음.
- 코발트(Co), 몰리브덴(Mo)은 질소고정에 필수적인 영양소이고, 인(P)과 칼륨(K)도 질소고정에 영향을 끼침
