[토양학] 토양생물과 유기물 (질소순환을 구성하는 각종작용)

질소순환을 구성하는 각종작용

질소순환을 구성하는 각종작용

(간략하게 외우기)

1. 공중질소 고정 (단생, 공생)
 - 단생 : 기타세균, 남조류

  - 공생 : 뿌리혹 박테리아

2. 무기화작용 <-> 고정화작용 : 무기태질소가 유기태질소의 형태로 변환

3. NH₄⁺ 암모니아 작용 (유기태질소 -> 무기태질소(암모니아)로 변환)

4. NO₃⁻ 질산화작용 : NH₃ 가 아질산(NO₂) 혹은 (NO₃)로 변환되는 작용

5. 탈질작용(대기중으로 질산이온 날라가는 작용, 물속, 논, 습지)

6. 암모니아 고정작용

7. 암모니아 휘산작용 (양분측면에서 손해, 날아가버림)

 

(세부정보)

암모니아고정, 휘산, 질산화작용

 

1. 암모니아 고정

  - NH₄⁺가 특정 점토광물이 고정되는 것, 고등식물과 미생물에 극히 제한적 이용가능

 

2. NH₃ 휘산 : NH₄⁺ -> NH₃ (암모니아로 대기중으로 손실)

    (NH₄⁺ + OH⁻ <-> H₂O + NH₃)

• pH가 증가하면 휘산현상도 많이발생 (pH 7.0 이상)
• NH₃ 발생물질 사용 
• 젖은토양이 마르면~ 건조토양에서 많이발생.
• 석회질토양에서 많이발생
• 논에 N 비료 사용 : 조류(aglae) 증가, 광합성 증가, 수중 CO₂ 감소, 휘산 증가

3. 질산화작용 : (NH₄⁺ -> NO₂⁻ -> NO₃⁻)

• 1단계(NH₄⁺ -> NO₂⁻) : 암모니아산화균, Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospia
• 2단계(NO₂⁻ -> NO₃⁻) : 아질산산화균, Nitrobactor, Nitrocystis
• pH 4.5 ~ 7.5 범위에서 빈번 발생
• 질산화 박테리아는 경작토양 등에서 많이 발생하면, 산림토양(pH 5.0~5.5)에서는 거의 발생 안함.
• 침엽수림은 pH가 낮고, 위도 높고, 해발고 높으면 질산화 억제
• 질산이온 용탈문제
  - 생산성저하
  - 환경문제 : methemoglobinemia (청색증), eutrophication(부영양화)
  - 해결책 : 적기시비, 윤작(미사용 NO₃⁻ 흡수)

탈질작용

4. 탈질작용 : 토양중에 NO₃⁻가 미생물의 작용에 의해 기체질소(N₂)로 변하여 대기중으로 휘산하는 현상

• 배수가 불량한 토양, 산소부족 토양에서 발생
• N₂까지 진행되는 과정 중 여러형태로 손실(필기참고)
• 유기물 함량(자연습지, 논)이 많은 토양에서 발생
• 온도가 25~35℃ 에서 발생
• pH가 중성에서 발생.
• 주로 담수토양에서 발생.

5. 질소고정1) 생물학적 질소 고정 ( = 질소 동화)

: 대기 중의 질소나 무기 질소 화합물을 생물체의 작용으로 유기 질소 화합물로 바꾸는 것을 의미.

공생적질소고정	공생관계에서 쉽게 에너지 얻음 - 뿌리혹형성(O)    1) 콩과식물 : rhizobia, bradyrhizobia    2) 비콩과식물 : actinomycetes (Frankia 속) - 뿌리혹형성(X)    1) Azolla-Anabaena complex (아졸라 남조공생체 - 남조류의 일종)
비공생적질소고정	<단생질소고정균[비공생]> 1. 기주식물과 관계없이 독립적으로 생활하면서 질소를 고정하는 세균 2. Azotobactor : 타급영양의 호기성세균, 중성, 알칼리성 토양에 널리분포 3. Beijerinchkia 와 Derxia : Azotobacter와 유사하며 특히 열대지방의 산성토양에서 많이 발견됨 4. cyanobacteria(남조류) : 광합성 세균이며, 수생생물로서 논토양에서 질소를 고정하는 중요한 질소공급원. * 미호기성 질소고정균 : klebsiella, Azospririllum, Bacillus * 편성혐기성 세균 : Clostridium, Desulfovibrio, Desulfomaculum     => 산소가 있으면 살수 없음

2) 화학적 질소 고정 

: 번개에 의한 광화학적 질소고정