[토양학] 토양비옥도와 식물영양 (질소의 순환)

질소의 순환, 무기화작용, 고정화작용, 질산화작용, 탈질작용, 질소고정, 휘산, 용탈

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[토양학] 토양생물과 유기물 (질소순환을 구성하는 각종작용)

(위의 이전 정리자료 링크 참고)

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무기화작용과 고정화작용

무기화작용

• 유기태질소가 무기태(NH₄⁺)로 변환되는 과정
• 이 반응은 미생물이 에너지를 얻기 위하여 유기물을 분해함으로써 부수적으로 발생
• 아민화반응과 암모니아반응으로 나뉨

고정화작용

• 무기태질소가 유기태질소의 형태로 변화되는 반응 (무기화과정의 반대)
• 무기화과정에서 생성된 무기태 지소를 토양미생물이 흡수하여 단백질 등 생체구성물질로 다시 동화시키는 반응.

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• C/N률이 30이상 : 고정화
• C/N률이 20~30 : 고정화 + 무기화
• C/N률이 20이하 : 무기화
• 무기화반응 < 고정화반응이 오래지속되면 식물에서 질소기아 발생

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질산화작용, 탈질작용

질산화작용 및 탈질작용

질산화작용

• 유리된 NH₄⁺ 은 질산화작용을 통하여 NO₃⁻로 전환.
• 질산화균에 의해 일어나는 2단계의 산화반응이다.
• NO₃⁻는 쉽게 작물이나 미생물이 이용하기도 하고, 토양에서 이동이 빨라 쉽게 용탈 및 탈질반응을 통해 손실됨
• pH 4.5~7.5 범위에서 잘 일어남
• 산성토양에서는 Ca, Mg 등의 영양소부족이나 Al의 독성으로 질산화작용이 저해
• 알칼리성 토양에서는 NH₃가 축적되어 질산화 작용이 저해

탈질작용

• 토양내 탈질균에 의하여 NO₃⁻이 여러가지 질소산화물 거쳐 N₂까지 전환되는 반응.
• 배수불량 토양이나 산소가 부족한 토양에서 발생.

생물학적 질소고정

- 미생물은 분자상태의 질소를 암모니아(NH₃)로 전환시켜 유기질소 화합물을 합성
1. 생물학적 질소고정

1) 공생적 질소고정 : 근류(뿌리혹)을 형성, Rhizobium속 근류

  meliloti, trifolii, leguminosarum, japoricum, lupini

2) 비공생적 질소고정 : 단독고정균

Azotobactor(호기성), Beijerinchia, Clostridium, Achromobacter, Pseudomonas (혐기성)

 

2. 산업적 질소고정

    : 화학공정을 통하여 기체질소로부터 암모니아를 합성

 

3. 자연적 산화에 의한 질소고정

    : 번개에 의해 발생.