L’ammonificazione è una tappa importante del ciclo dell’azoto, un ciclo naturale che mette a disposizione degli organismi viventi l’approvvigionamento della Terra di questo elemento essenziale. È effettuato da una varietà di microrganismi presenti nel suolo e nell’acqua, che scompongono le proteine e gli amminoacidi nella materia vegetale e animale morta e nelle feci, rilasciando ammoniaca, che di solito viene trattenuta nel suolo o nell’acqua sotto forma di ione ammonio . Altri gruppi di microrganismi poi convertono questo in nitrato, che può essere assorbito dalle piante, mantenendo il ciclo. L’ammonificazione è quindi essenziale per tutta la vita vegetale e animale del pianeta. In agricoltura e orticoltura, l’aggiunta di compost e letame al suolo fornisce una fonte aggiuntiva di azoto per l’ammonificazione.
Il ciclo dell’azoto
L’azoto è essenziale per tutte le forme di vita in quanto è richiesto per amminoacidi, proteine e DNA; tuttavia, sebbene sia abbondante nell’atmosfera, non può essere assorbito direttamente nella sua forma elementare dalla maggior parte degli organismi. Alcuni tipi di batteri del suolo sono in grado di intrappolare l’azoto atmosferico – un processo noto come fissazione dell’azoto – e combinarlo con l’idrogeno per produrre ammoniaca, che viene quindi ossidata dai batteri nitrificanti in nitriti e quindi in nitrati. Questa forma dell’elemento può essere assorbita dalle piante e convertita in amminoacidi, che sono collegati tra loro per formare proteine. Questi composti vengono restituiti al suolo quando le piante, o gli animali che li mangiano, muoiono, e attraverso i rifiuti animali, ma la maggior parte degli organismi non può assorbirli e processarli: devono prima essere scomposti in una forma adatta.
L’ammonificazione è il processo, effettuato da una varietà di microrganismi, che scompone proteine, amminoacidi e altri composti contenenti azoto in materia organica morta e di scarto per formare ammoniaca. Le proteine vengono prima suddivise in amminoacidi, che sono composti contenenti un gruppo amminico (NH2) dai batteri che utilizzano enzimi noti come proteasi. Gli amminoacidi e altri composti con gruppi amminici, come acidi nucleici e urea, vengono quindi decomposti da microrganismi noti come batteri ammonificanti, rilasciando ammoniaca (NH3). Questo si dissolve in acqua e di solito forma ioni ammonio (NH4+), combinandosi con ioni idrogeno (H+), che sono abbondanti nella maggior parte dei terreni. Questo ammonio viene ossidato a nitriti e nitrati dai batteri nitrificanti, allo stesso modo dell’azoto che è stato “fissato” dall’atmosfera.
Perdita di azoto dal suolo
Sebbene, in circostanze ideali, l’azoto venga riciclato nel terreno, a volte può essere perso. L’ammoniaca liberata dal processo di ammonificazione viene solitamente convertita in NH4+, che tende a rimanere nel terreno, dove viene nuovamente ciclata come sopra descritto. Nei terreni alcalini, tuttavia, gli ioni H+ non sono disponibili e l’ammoniaca, che è un gas, può fuoriuscire, con conseguente perdita di azoto. Un motivo più comune per la perdita di azoto è la lisciviazione dei nitrati, che sono molto solubili, dall’acqua. Se uno di questi processi si verifica a una velocità maggiore rispetto alla fissazione, può verificarsi una perdita complessiva dell’elemento, con conseguente scarsa crescita delle piante.
Sostituzione dell’azoto perso
Ci sono due modi principali in cui l’azoto perso può essere sostituito sui terreni agricoli e nei giardini. I fertilizzanti a base di nitrati forniscono l’elemento in una forma solubile, direttamente utilizzabile, e sono comunemente impiegati nelle aziende agricole. La materia organica in decomposizione, come compost e letame, fornisce l’elemento attraverso l’ammonificazione dei composti azotati da parte dei microrganismi. I fertilizzanti possono produrre risultati più rapidi, ma a volte i nitrati possono essere lavati via prima che vengano assorbiti dalle piante. Compost e letame hanno il vantaggio che l’azoto utilizzabile viene rilasciato più lentamente, ma la diffusione del letame sui terreni agricoli può causare problemi di odore ai residenti vicini.
Problemi derivanti dall’eccesso di azoto
Le pratiche agricole possono comportare l’immissione nell’ambiente di quantità eccessive di azoto disponibile. Ad esempio, i nitrati lavati dai terreni agricoli in torrenti e laghi possono portare a un’eccessiva crescita di alghe e altri microrganismi, un fenomeno noto come eutrofizzazione. Se questi composti trovano la loro strada nell’acqua potabile, possono causare problemi di salute. Questi problemi sono solitamente dovuti all’uso eccessivo di fertilizzanti a base di nitrati, ma possono anche derivare dall’ammonificazione e dalla successiva nitrificazione del letame. L’uso di quantità eccessive di rifiuti organici, come il letame, può anche portare a un accumulo di ammoniaca a livelli tossici per le piante, quando l’ammonificazione produce più di questo composto di quanto i batteri nitrificanti possano sopportare.