نقش نیتروژن در گیاه ، علائم کمبود و مدیریت تغذیه

🟢 مقدمه مقاله نقش نیتروژن در گیاه ، علائم کمبود و مدیریت تغذیه

نیتروژن در گیاهان (N) یکی از عناصر غذایی اصلی و حیاتی برای رشد گیاهان محصوب می شود. این عنصر بیشترین غلظت را در بافت‌های گیاهی دارد و نقش کلیدی در افزایش عملکرد محصولات زراعی ایفا می‌کند. کمبود نیتروژن بیش از هر عنصر دیگری باعث محدود شدن رشد و کاهش عملکرد می‌شود.

مهم‌ترین روش تأمین نیتروژن مورد نیاز گیاهان، استفاده از کودهای نیتروژنی است. مدیریت صحیح این عنصر در کشاورزی، نه‌تنها برای تولید اقتصادی محصولات بلکه برای حفظ کیفیت و پایداری منابع خاک و آب اهمیت دارد. بنابراین، انتخاب نوع کود، مقدار مصرف و زمان‌بندی مناسب از مهم‌ترین مباحث روز در تغذیه گیاهان محسوب می‌شود.

در حال حاضر، سالانه بیش از ۸۳ میلیون تن نیتروژن به‌صورت کودهای شیمیایی در سطح جهان مصرف می‌شود. در ایران نیز از مجموع ۴ میلیون تن کود مصرفی، بیش از ۶۵٪ آن مربوط به کودهای نیتروژنی است. با توجه به تولید حدود ۷۶ میلیون تن محصولات کشاورزی در کشور، کارایی مصرف نیتروژن پایین ارزیابی شده است.

افزایش جمعیت جهانی، تقاضا برای مواد غذایی را بالا برده و در عین حال ورود بیش‌ازحد نیتروژن به منابع آب، به‌عنوان یک چالش زیست‌محیطی مطرح شده است. به‌کارگیری روش‌های نوین مدیریتی که بر افزایش کارایی نیتروژن و آب تمرکز دارند، می‌تواند نقش مؤثری در افزایش تولیدات کشاورزی ایفا کند. در این میان، انتخاب منابع کودی مناسب یکی از راهکارهای مؤثر برای بهبود بهره‌وری نیتروژن است.

در مقاله نقش نیتروژن در گیاه ، علائم کمبود و مدیریت تغذیه که با دقت و پشتوانه علمی توسط کارشناسان فارمر شاپ تهیه شده است، نقش نیتروژن در گیاه، علائم کمبود و راهکارهای مدیریت مصرف کودهای نیتروژنی به‌صورت جامع بررسی شد. هدف از این تدوین، ارائه اطلاعات معتبر و کاربردی برای کشاورزان و علاقه‌مندان به تغذیه گیاهان است تا بتوانند با مدیریت صحیح نیتروژن، عملکرد و کیفیت محصولات خود را افزایش دهند و در عین حال پایداری خاک و محیط‌زیست را حفظ کنند.

🟢 نیتروژن در خاک

نیتروژن در گیاهان یکی از عناصر کلیدی حاصلخیزی خاک بوده و در طبیعت به سه شکل اصلی وجود دارد: عنصری، معدنی و آلی.

نیتروژن عنصری: به‌صورت گاز N2 در هوای خاک حضور دارد.
نیتروژن معدنی: شامل ترکیباتی مانند آمونیاک (NH3)، یون آمونیوم (NH4+)، نیترات (NO3-) و نیتریت (NO2-) است. چهار ترکیب دیگر مانند اکسیدهای نیتروژن در خاک بسیار ناچیزند و تأثیر چندانی در تغذیه گیاه ندارند، اما آمونیوم، نیترات و نیتریت از نظر تغذیه گیاه فوق‌العاده مهم هستند.
نیتروژن آلی: عمدتاً از مشتقات اسیدهای آمینه و ترکیبات هگزوزآمین تشکیل شده است. مقدار اندکی نیز از پورین‌ها و پیریمیدین‌ها حاصل می‌شود. جالب اینکه بین 44 تا 69 درصد ترکیبات نیتروژن آلی خاک هنوز به‌طور دقیق شناسایی نشده‌اند.

🔬 ویژگی‌های حضور نیتروژن در خاک

آمونیوم (NH4+) به‌صورت یون قابل تبادل یا تثبیت‌شده در خاک دیده می‌شود، اما مقدار آن در محلول خاک کم است.
نیترات (NO3-) و نیتریت (NO2-) تقریباً به‌طور کامل در محلول خاک حضور دارند.
مجموع این سه ترکیب معدنی معمولاً کمتر از 2 درصد نیتروژن کل خاک را تشکیل می‌دهند.

🔄 چرخه نیتروژن

نیتروژن در چرخه‌ای پویا میان اتمسفر، خاک، موجودات زنده و گیاهان در گردش است. این چرخه تحت تأثیر فرآیندهای فیزیکی–شیمیایی و زیستی قرار دارد. عواملی مانند اقلیم، رطوبت، پوشش گیاهی و فعالیت میکروارگانیسم‌ها تعیین می‌کنند که چه مقدار نیتروژن در خاک به شکل قابل جذب برای گیاهان وجود داشته باشد.

🟢 آمونیاک‌سازی

آمونیاک‌سازی یکی از فرآیندهای زیستی مهم در چرخه نیتروژن خاک است که طی آن ترکیبات آلی نیتروژن موجود در بقایای گیاهی و جانوری به آمونیاک (NH3) و سپس به آمونیوم (NH4+) تبدیل می‌شوند. این واکنش‌ها توسط میکروارگانیسم‌های هتروتروف خاک انجام می‌گیرند و نقش کلیدی در آزادسازی نیتروژن قابل جذب برای گیاهان دارند.

🔬 مراحل اصلی

آمین‌سازی: پروتئین‌ها و ترکیبات آلی نیتروژن ابتدا تجزیه شده و اسیدهای آمینه آزاد می‌شوند.
تبدیل به آمونیاک: نیتروژن آمینه احیا شده و به NH3 تبدیل می‌شود.
تشکیل آمونیوم: آمونیاک با آب موجود در خاک ترکیب شده و یون آمونیوم (NH4+) تولید می‌کند.

⚡ شرایط مؤثر

دمای پایین یا رطوبت نامناسب باعث کند شدن فعالیت میکروارگانیسم‌ها و کاهش سرعت تبدیل نیتروژن آلی به معدنی می‌شود.
در شرایط مناسب (رطوبت کافی و دمای مطلوب)، آمونیوم تولیدی به‌سرعت وارد مرحله بعدی چرخه یعنی نیترات‌سازی می‌شود.

🌱 اهمیت کشاورزی

آمونیاک‌سازی منبع اصلی تأمین نیتروژن معدنی در خاک است. مدیریت بقایای گیاهی و افزودن مواد آلی به خاک باعث افزایش فعالیت میکروبی و بهبود این فرآیند می‌شود. در نتیجه، نیتروژن بیشتری برای گیاهان فراهم شده و حاصلخیزی خاک ارتقا می‌یابد.

🟢 نیترات‌سازی

نیترات‌سازی یکی از مراحل کلیدی چرخه نیتروژن در خاک است که طی آن یون آمونیوم (NH4+) به نیترات (NO3-) تبدیل می‌شود. این فرآیند توسط گروهی از باکتری‌های تخصصی و هوازی اجباری انجام می‌گیرد و اهمیت زیادی در فراهمی نیتروژن برای گیاهان دارد، زیرا نیترات شکل اصلی و غالب نیتروژن قابل جذب در بسیاری از گیاهان زراعی است.

🔬 مراحل اصلی

1 – تبدیل آمونیوم به نیتریت (NO2-)

توسط باکتری‌های نیتروزوموناس (Nitrosomonas) انجام می‌شود.
واکنش کلی: 2NH4+ + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + 2H+

2 – تبدیل نیتریت به نیترات (NO3-)

توسط باکتری‌های نیتروباکتر (Nitrobacter) انجام می‌شود.
واکنش کلی: 2HNO2 + O2 → 2NO3- + 2H+

3 – واکنش نهایی ترکیبی:

2NH4+ + 4O2 → 2NO3- + 4H+ + 2H2O

⚡ شرایط مؤثر

این فرآیند تنها در حضور اکسیژن کافی انجام می‌شود؛ در خاک‌های غرقاب یا بی‌هوازی متوقف می‌شود.
فعالیت باکتری‌های نیتروزوموناس و نیتروباکتر در pH نزدیک به خنثی یا کمی اسیدی بیشتر است.
تولید یون هیدروژن (H+) در این واکنش‌ها باعث اسیدی شدن خاک می‌شود.

🌱 اهمیت کشاورزی

نیترات (NO3-) شکل اصلی نیتروژن قابل جذب برای گیاهان است و نقش مهمی در رشد و عملکرد محصول دارد.
از سوی دیگر، به دلیل تحرک بالای نیترات در خاک، خطر شستشو و آلودگی منابع آب وجود دارد.
مدیریت مصرف کودهای نیتروژنی و توجه به شرایط خاک برای کنترل این فرآیند ضروری است.

🟢 نیترات‌زدایی

نیترات‌زدایی یا تنفس نیتراتی فرآیندی است که طی آن نیترات (NO3-) و نیتریت (NO2-) در شرایط بی‌هوازی توسط میکروارگانیسم‌های خاک به ترکیبات گازی نیتروژن تبدیل می‌شوند و از خاک خارج شده، وارد اتمسفر می‌گردند. این فرآیند یکی از مهم‌ترین مسیرهای هدررفت نیتروژن در خاک است.

🔬 مراحل اصلی

در شرایط بی‌هوازی، میکروارگانیسم‌ها به‌جای اکسیژن از نیترات و نیتریت به‌عنوان پذیرنده الکترون استفاده می‌کنند.
طی واکنش‌های متوالی، نیترات ابتدا به اکسید نیتروژن (N2O) و سپس به گاز نیتروژن (N2) احیا می‌شود.
نتیجه نهایی، کاهش نیتروژن قابل جذب برای گیاهان و ورود آن به جو است.

⚡ شرایط مؤثر

این فرآیند در خاک‌های غرقاب یا محیط‌های فاقد اکسیژن رخ می‌دهد.
شدت نیترات‌زدایی به میزان مواد آلی خاک، دما، رطوبت و فعالیت میکروبی وابسته است.
هرچه شرایط بی‌هوازی طولانی‌تر باشد، میزان تبدیل نیترات به گاز نیتروژن بیشتر خواهد بود.

🌱 اهمیت کشاورزی

نیترات‌زدایی باعث کاهش کارایی مصرف کودهای نیتروژنی می‌شود، زیرا بخش قابل توجهی از نیتروژن از دسترس گیاه خارج می‌گردد.
مدیریت آبیاری و جلوگیری از غرقاب شدن خاک می‌تواند شدت این فرآیند را کاهش دهد.
استفاده از روش‌های بهینه مصرف کود و کنترل شرایط خاک، راهکارهایی برای کاهش هدررفت نیتروژن هستند.

🟢 تثبیت آمونیوم

تثبیت آمونیوم فرآیندی است که طی آن یون آمونیوم (NH4+) در خاک به‌طور انتخابی توسط کانی‌های رسی جذب و نگهداری می‌شود. این ویژگی به دلیل بار منفی سطح رس‌ها و ساختار لایه‌ای آن‌هاست.

🔬 ویژگی‌ها

آمونیوم (NH4+) می‌تواند به‌صورت قابل تبادل روی سطح رس‌ها جذب شود.
همچنین به‌صورت تثبیت‌شده در بین‌لایه‌های رس‌های نوع دو به یک قرار می‌گیرد.
این رفتار شباهت زیادی به تثبیت پتاسیم (K+) دارد، زیرا هر دو یون می‌توانند جایگزین یکدیگر در مواضع انتخابی شوند.

⚡ پیامدهای کشاورزی

در خاک‌هایی که از پتاسیم تخلیه شده‌اند (مانند شالیزارها یا زمین‌های زیر کشت نیشکر)، کارایی کودهای نیتروژنی کاهش می‌یابد.
دلیل این کاهش آن است که یون آمونیوم به‌طور انتخابی در جایگاه‌های رس تثبیت می‌شود و از دسترس گیاه خارج می‌گردد.
راهکار عملی این است که قبل از مصرف کودهای نیتروژنی، کودهای پتاسیمی به خاک اضافه شوند تا رقابت بین NH4+ و K+ متعادل گردد.

🟢 نیتروژن در گیاه

گیاهان نیتروژن را عمدتاً به دو شکل اصلی جذب می‌کنند: نیترات (NO3-) و آمونیوم (NH4+). اغلب گیاهان ترکیبی از هر دو شکل را ترجیح می‌دهند، اما واکنش آن‌ها به این دو منبع متفاوت است.

🔬 ویژگی‌های جذب

در شرایط آبیاری زیاد یا مصرف کودهای آمونیومی، مقدار NH4+ در خاک افزایش می‌یابد.
بسیاری از گیاهان مخلوطی از نیترات و آمونیوم را بهتر تحمل می‌کنند.
آمونیوم در مقایسه با نیترات می‌تواند برای گیاهان سمی‌تر باشد، به‌ویژه در غلظت‌های بالا یا دماهای زیاد.

⚡ حساسیت گیاهان

در دماهای پایین، آمونیوم منبع مطمئن‌تری برای گیاه است.
در دماهای بالا، غلظت زیاد آمونیوم می‌تواند خطرناک باشد.
حساسیت گیاهان متفاوت است؛ برای مثال، کلم چینی در حضور 5 میلی‌مولار آمونیوم از بین می‌رود، اما در غلظت 0.5 میلی‌مولار رشد مطلوبی دارد.

🌱 نقش کربوهیدرات‌ها

توانایی گیاه در آسیمیلاسیون آمونیوم در ریشه‌ها به عرضه قندها و مصرف آن‌ها در تنفس ریشه وابسته است.
جذب آمونیوم تا زمانی ادامه می‌یابد که ذخیره کربوهیدرات گیاه مصرف شود.
کمبود پتاسیم و کلسیم نیز در گیاهانی که بر آمونیوم رشد می‌کنند مشاهده می‌شود.

🟢 تثبیت زیستی نیتروژن (Biological Nitrogen Fixation)

ظرفیت تثبیت زیستی نیتروژن محدود به پروکاریوت‌ها (باکتری‌ها) و جلبک‌های سبز–آبی است. این موجودات نیتروژن مولکولی (N2) را به ترکیبات آلی قابل استفاده برای گیاهان تبدیل می‌کنند.

موجودات آزادزی: میکروارگانیسم‌هایی که مستقل در خاک زندگی می‌کنند.
موجودات همزیست: باکتری‌هایی مانند ریزوبیوم‌ها که با گیاهان لگوم (نخود، سویا، یونجه، شبدر و…) همزیستی دارند.

🔬 عوامل مؤثر بر تثبیت

pH خاک
میزان فسفر، پتاسیم، مولیبدن، کبالت و نیکل
رطوبت خاک

🌱 اهمیت کشاورزی

همزیستی ریزوبیوم‌ها با لگوم‌ها قدرتمندترین سیستم تثبیت نیتروژن در کشاورزی است.
این همزیستی باعث تأمین مستقیم نیتروژن برای گیاه میزبان می‌شود.
گونه‌های مختلف ریزوبیوم ترجیحات میزبانی متفاوتی دارند (مثلاً Rhizobium japonicum برای سویا، Rhizobium leguminosarum برای نخود و باقلا).

🟢 جذب نیتروژن توسط گیاه

الف) جذب ریشه‌ای

نیترات و آمونیوم به‌راحتی توسط ریشه‌ها جذب می‌شوند.
انتقال یون‌های جذب‌شده به آوند چوبی وابسته به دما، اکسیژن، شوری و عرضه کربن است.
نیترات می‌تواند خلاف شیب غلظت وارد سلول شود و غلظت آن در شیره سلولی چندصد برابر محلول خاک باشد.

ب) جذب برگی

نیتروژن می‌تواند از طریق برگ‌ها به شکل نیترات، آمونیوم و اوره جذب شود.
اوره سریع‌تر از سایر اشکال جذب می‌شود.
مواد جذب‌شده وارد آوند آبکش شده و به همه قسمت‌های گیاه منتقل می‌شوند.
محلول‌پاشی اوره همراه با عناصر کم‌مصرف یا سموم می‌تواند جذب عناصر را تسریع کند

🟢 نقش نیتروژن در فیزیولوژی گیاه

نیتروژن حدود 2 تا 5 درصد وزن خشک گیاه را تشکیل می‌دهد و یکی از عناصر اصلی در ساختار و متابولیسم گیاه است. این عنصر در تشکیل اسیدهای آمینه، پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک نقش اساسی دارد و به‌عنوان یک عنصر متحرک در گیاه شناخته می‌شود؛ یعنی در شرایط کمبود، از برگ‌های پیر به اندام‌های جوان منتقل می‌شود.

🔬 اثرات کمبود نیتروژن

کمبود نیتروژن باعث تجزیه پروتئین‌ها در برگ‌های پیر و انتقال اسیدهای آمینه به اندام‌های جوان می‌شود.
کلروپلاست‌ها تخریب شده و مقدار کلروفیل کاهش می‌یابد.
علائم کمبود نیتروژن شامل زردی برگ‌های پیر، کوچک شدن برگ‌ها، لاغر شدن ساقه‌ها و کاهش تعداد شاخه‌هاست.
در مراحل پیشرفته، برگ‌ها ممکن است به رنگ زرد، قرمز یا بنفش درآیند که ناشی از تجمع آنتوسیانین است.

⚡ مسیرهای بیوشیمیایی

نیترات (NO3-) باید ابتدا به نیتریت (NO2-) و سپس به آمونیاک (NH3) احیا شود تا وارد ترکیبات آلی گردد.
این فرآیند توسط دو آنزیم کلیدی انجام می‌شود:
نیترات رداکتاز: نیترات را به نیتریت تبدیل می‌کند (وابسته به عنصر مولیبدن و کربوهیدرات‌ها).
نیتریت رداکتاز: نیتریت را به آمونیاک تبدیل می‌کند.

🌱 عوامل مؤثر بر فعالیت آنزیم‌ها

غلظت نیترات و آمونیوم در محیط ریشه
نور (به‌طور غیرمستقیم از طریق متابولیت‌های فتوسنتزی)
دما، اکسیژن و CO2
وضعیت کربوهیدرات‌های محلول در گیاه

فعالیت نیترات رداکتاز در تاریکی تا بیش از 60 درصد کاهش می‌یابد و رابطه مستقیم با میزان کربوهیدرات‌های محلول دارد. حداکثر فعالیت این آنزیم در حضور حدود 10 میلی‌مولار نیترات در محلول غذایی مشاهده می‌شود.

⚠️ مصرف بیش‌ازحد نیتروژن

مصرف زیاد نیتروژن باعث تجمع نیترات در اندام‌های گیاهی می‌شود.
این تجمع علاوه بر کاهش کیفیت محصول، خطرات تغذیه‌ای نیز دارد:
متهموگلوبینمیا در کودکان (اختلال در انتقال اکسیژن خون).
تشکیل نیتروزآمین‌ها در معده انسان که ترکیباتی سرطان‌زا هستند.

🛡️ اثر نیتروژن بر مقاومت گیاه

مصرف زیاد نیتروژن نسبت بافت‌های جوان به بالغ را افزایش می‌دهد و حساسیت گیاه به بیماری‌ها را بیشتر می‌کند.
فعالیت آنزیم‌های مسیر فنلی و تولید ترکیبات دفاعی کاهش می‌یابد.
در شرایط کمبود نیتروژن، مقدار لیگنین کاهش می‌یابد که خود می‌تواند مقاومت گیاه را تحت تأثیر قرار دهد.

🟢 نقش نیتروژن اضافی در گسترش بیماری‌های گیاهی

مصرف بیش‌ازحد نیتروژن در کشاورزی علاوه بر کاهش کیفیت محصول، تأثیر مستقیم بر افزایش حساسیت گیاهان به بیماری‌ها دارد.

🔬 اثرات اصلی

افزایش بافت‌های جوان: مصرف زیاد نیتروژن باعث افزایش نسبت بافت‌های جوان به بالغ می‌شود. این بافت‌ها معمولاً مقاومت کمتری دارند و محیط مناسبی برای رشد عوامل بیماری‌زا فراهم می‌کنند.
کاهش ترکیبات دفاعی: نیتروژن اضافی فعالیت آنزیم‌های مسیر فنلی و تولید ترکیبات فنولی را کاهش می‌دهد. این ترکیبات نقش مهمی در دفاع گیاه در برابر قارچ‌ها و باکتری‌ها دارند.
کاهش لیگنین: در شرایط کمبود نیتروژن، مقدار لیگنین کاهش می‌یابد، اما مصرف بیش‌ازحد نیتروژن نیز می‌تواند تعادل تولید لیگنین را برهم زند و مقاومت گیاه را کاهش دهد.

⚡ نمونه‌های بیماری

در ارقام جو بهاره، مصرف زیاد نیتروژن شدت آلودگی قارچی برگ (مانند لکه‌برگی) را افزایش داده است.
برگ‌های آلوده بیشتر و شدت لکه‌ها بالاتر گزارش شده‌اند.

🟢 انواع کودهای حاوی نیتروژن

کودهای نیتروژنی اصلی‌ترین منبع تأمین نیتروژن برای گیاهان هستند و انتخاب نوع، مقدار و زمان مصرف آن‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد و کیفیت محصول دارد.

🟢 آمونیوم بدون آب (Anhydrous Ammonia)

ماهیت:

ترکیب شیمیایی شامل یک بخش نیتروژن و سه بخش هیدروژن (NH3).

ویژگی‌ها:

در حالت طبیعی گازی بی‌رنگ با بوی تند و زننده است.
برای مصرف کشاورزی باید تحت فشار قرار گیرد تا به حالت مایع درآید.
در تانکرهای مقاوم با فشار حدود 18 اتمسفر نگهداری می‌شود.

مزایا:

منبع ارزان و غنی نیتروژن (82%).
به‌سرعت در خاک مرطوب به یون آمونیوم (NH4+) تبدیل می‌شود و قابل جذب گیاه است.

معایب و خطرات:

ماده‌ای خطرناک است؛ تماس با بدن باعث سوختگی و آسیب به چشم می‌شود.
نیازمند تجهیزات خاص برای حمل و تزریق است.
باید حداقل در عمق 15–20 سانتی‌متری خاک تزریق شود تا از تصعید و هدررفت جلوگیری شود.
کار با آن نیازمند آموزش، لباس و ماسک ایمنی است.

🟢 اوره (Urea)

ماهیت:

حاصل ترکیب آمونیاک و دی‌اکسید کربن تحت فشار و دما.

ویژگی‌ها:

به‌صورت دانه‌های سفید کوچک (کود شکری).
دارای 46% نیتروژن؛ پرمصرف‌ترین کود جامد نیتروژنی در ایران (بیش از 90% مصرف).

رفتار در خاک:

در خاک هیدرولیز شده و به کربنات آمونیوم تبدیل می‌شود.
سپس توسط میکروارگانیسم‌ها به نیترات تبدیل می‌شود.

مزایا:

درصد بالای نیتروژن و قیمت پایین.
جایگزین مناسب برای آمونیوم بدون آب.

معایب:

در مصرف سطحی، بخش زیادی از نیتروژن به‌صورت تصعید هدر می‌رود.
کارایی پایین در ایران به دلیل مدیریت نامناسب (تقسیط کم، مصرف یک‌باره).

🟢 اوره با پوشش گوگردی (SCU)

ماهیت:

اوره با لایه‌ای از گوگرد پوشیده شده؛ دارای حدود 35% نیتروژن.

ویژگی‌ها:

آزادسازی تدریجی نیتروژن؛ کاهش شستشو و افزایش کارایی.
کاهش موضعی pH خاک و بهبود شرایط جذب عناصر غذایی.

کاربرد:

مناسب برای برنج و گندم؛ در گندم بهتر است بخشی از نیاز نیتروژنی قبل از کاشت با SCU و بقیه به‌صورت سرک با اوره یا نیترات آمونیوم تأمین شود.

🟢 سولفات آمونیوم (AS)

ماهیت:

ترکیب آمونیاک و اسید سولفوریک.

ویژگی‌ها:

دارای 21% نیتروژن و 24% گوگرد.
اسیدزا؛ pH ریزوسفر را کاهش می‌دهد.

مزایا:

مناسب برای خاک‌های آهکی.
نیتروژن آمونیومی آن کمتر شسته می‌شود.

معایب:

نسبت به سایر کودها گران‌تر است.

کاربرد:

توصیه برای محصولات باغی و سبزیجات که کیفیت محصول اهمیت دارد.

🟢 نیترات آمونیوم (NH4NO3)

ویژگی‌ها:

دارای 34% نیتروژن (نصف آمونیومی، نصف نیتراتی).
کود خنثی از نظر اسیدزایی.

مزایا:

سریع‌الاثر؛ جایگزین مناسب برای آمونیوم بدون آب.
کمتر از اوره دچار تصعید می‌شود.

معایب:

قابلیت انفجار و اشتعال؛ نیازمند مدیریت ایمنی.
حساس به شستشو و نیترات‌زدایی.

کاربرد:

مناسب برای مناطق سردسیر، دیمزارها و باغ‌های میوه؛ مصرف به‌صورت تقسیط مکرر توصیه می‌شود.

🟢 کودهای ترکیبی و محلول‌ها

نیترات فسفات آمونیوم: مخلوط 80% نیترات آمونیوم و 20% دی‌آمونیوم فسفات؛ حدود 30% نیتروژن و 8% فسفر.
UAN (Urea Ammonium Nitrate): محلول 32% نیتروژن؛ ترکیبی از اوره و نیترات آمونیوم.
نیتروژن به سه شکل آمونیومی، نیتراتی و اوره وجود دارد.
سریع‌الاثر و مناسب برای مصرف سرک و محلول‌پاشی.
کود کامل ماکرو: معمولاً با فرمول 15-10-15+1% ساخته می‌شود؛ شامل نیتروژن، فسفر و پتاسیم.

🟢 تأثیر متقابل نیتروژن و شوری

🔬 در گندم

با افزایش شوری آب آبیاری، عملکرد دانه و غلظت نیتروژن و پتاسیم در برگ پرچم کاهش می‌یابد، در حالی‌که غلظت کلر افزایش می‌کند.
مصرف اوره به‌طور متعادل می‌تواند غلظت کلر را در برگ پرچم کاهش دهد و در نتیجه تحمل گیاه به شوری افزایش یابد.
بهترین نتایج در شرایط شور زمانی حاصل شد که نیتروژن و پتاسیم به‌صورت همزمان مصرف شدند؛ این ترکیب اثر متقابل مثبت داشت و بخشی از تنش شوری را جبران کرد.

🔬 در برنج

آزمایش‌ها نشان دادند که مصرف نیتروژن در هر سطح شوری باعث افزایش وزن خشک گیاه شد.
رقم قصرالدشتی نسبت به رقم IR36 عملکرد بالاتری داشت.
مصرف نیتروژن باعث کاهش سدیم و کلر در اندام هوایی و افزایش نیتروژن و سولفات شد.
این اثر به دلیل رقابت بین جذب کلر و نیترات و همچنین سدیم و آمونیوم است.
مصرف نیتروژن همچنین غلظت پرولین را در اندام هوایی افزایش داد که به‌عنوان یک ترکیب سازگارکننده در برابر تنش شوری عمل می‌کند.

⚡ نتیجه‌گیری تاثیر نیتروژن بر شوری

افزایش سطح مصرف نیتروژن تا حدی می‌تواند اثرات منفی شوری را کاهش دهد.
بهترین وضعیت در شرایط شور استفاده ترکیبی از منابع نیتروژن (آمونیومی و نیتراتی) است.
مصرف بیش‌ازحد نیتروژن به‌تنهایی توصیه نمی‌شود، زیرا ممکن است حساسیت گیاه به شوری را افزایش دهد.

🟢 افزایش کارایی کودهای نیتروژنی

کارایی مصرف نیتروژن در ایران پایین‌تر از میانگین جهانی است (حدود 20–30% در مقابل 33% جهانی).
بخش زیادی از نیتروژن مصرفی از طریق تصعید، نیترات‌زدایی و آبشویی هدر می‌رود.
تحقیقات نشان داده‌اند که مصرف اوره با پوشش گوگردی (SCU) و کود کامل ماکرو کارایی بالاتری نسبت به اوره ساده دارند.
تقسیط مصرف کود (دو یا سه نوبت) به‌جای مصرف یک‌باره، عملکرد و کارایی را به‌طور معناداری افزایش می‌دهد.
در برخی آزمایش‌ها، حذف اوره پایه و مصرف نیتروژن در مراحل پنجه‌زنی و خوشه‌دهی، عملکرد بیشتری نسبت به مصرف اوره قبل از کاشت داشته است.

🟢 جمع‌بندی و پیشنهادها

1 – مصرف کودهای نیتروژنی باید تقسیطی باشد:

در خاک‌های سبک (شنی): 3 تا 4 نوبت.
در خاک‌های سنگین (رسی): 2 تا 3 نوبت.

2 – برای جلوگیری از هدررفت نیتروژن به‌صورت آمونیاک، باید از مصرف سطحی کودها پرهیز شود.

3 – استفاده از کودهای آلی (کود مرغی، کود سبز) همراه با کودهای شیمیایی توصیه می‌شود تا مواد آلی خاک تقویت گردد.

4 – انتخاب منبع مناسب کود (اوره، SCU، سولفات آمونیوم، نیترات آمونیوم) باید بر اساس شرایط خاک، محصول و اقلیم انجام شود.

5 – مصرف متعادل نیتروژن علاوه بر افزایش عملکرد، کیفیت محصول (پروتئین دانه) را بهبود می‌دهد، اما مصرف بیش‌ازحد آن باعث تجمع نیترات و تهدید سلامت جامعه می‌شود.

🟢نقش نیتروژن در گیاه : کمبود و مسمومیت

1️⃣ اهمیت نیتروژن در گیاه

نیتروژن جزء اصلی کلروفیل، اسیدهای آمینه، پروتئین‌ها و آنزیم‌هاست.
کمبود یا مصرف بیش‌ازحد آن مستقیماً بر رشد، عملکرد و کیفیت محصول اثر می‌گذارد.
نیتروژن یک عنصر متحرک است؛ در شرایط کمبود از برگ‌های پیر به اندام‌های جوان منتقل می‌شود.

2️⃣ دلایل کمبود نیتروژن

شستشو (Leaching): نیترات (NO3-) در خاک‌های سبک و مناطق پر بارش به‌راحتی شسته می‌شود.
تصعید (Volatilization): در خاک‌های آهکی یا مصرف سطحی اوره، بخش زیادی از نیتروژن به‌صورت NH3 هدر می‌رود.
نیترات‌زدایی (Denitrification): در شرایط بی‌هوازی، نیترات به N2 یا N2O تبدیل و از خاک خارج می‌شود.
کمبود ماده آلی: خاک‌های فقیر از مواد آلی توانایی معدنی‌سازی نیتروژن را ندارند.
مدیریت نامناسب کود: مصرف یک‌باره یا زمان‌بندی غلط باعث کاهش کارایی مصرف نیتروژن می‌شود.

3️⃣ علائم کمبود نیتروژن

برگ‌ها: زردی برگ‌های پیر (کلروز)، کاهش سطح برگ، کوچک شدن برگ‌ها.
ساقه و رشد: ساقه‌های باریک، کاهش شاخه‌دهی، رشد کند.
فیزیولوژی: کاهش کلروفیل و فتوسنتز، افزایش پیری زودرس.
محصول: کاهش عملکرد، کاهش پروتئین دانه، کیفیت پایین‌تر محصول.

4️⃣ علائم مسمومیت نیتروژن

رشد رویشی بیش‌ازحد: برگ‌ها سبز تیره، ساقه‌ها آبدار و نرم، تأخیر در گلدهی.
بیماری‌ها: افزایش حساسیت به قارچ‌ها و آفات به دلیل بافت‌های نرم و آبدار.
کیفیت محصول: تجمع نیترات در اندام‌های خوراکی، کاهش کیفیت تغذیه‌ای.
سلامت انسان: مصرف محصولات با نیترات بالا می‌تواند منجر به متهموگلوبینمیا در کودکان شود (اختلال در انتقال اکسیژن خون). تشکیل نیتروزآمین‌ها در معده انسان که ترکیبات سرطان‌زا هستند.

اینفوگراف علائم کمبود و مسمومیت نیتروژن در گیاه

5️⃣ مدیریت کمبود و مسمومیت نیتروژن در گیاه

تقسیط مصرف کود: به‌جای مصرف یک‌باره، کود در چند مرحله کلیدی رشد داده شود.
انتخاب منبع مناسب: اوره، سولفات آمونیوم، نیترات آمونیوم یا اوره با پوشش گوگردی (SCU) بسته به شرایط خاک.
مصرف همراه با پتاسیم و فسفر: تعادل عناصر غذایی باعث کاهش اثرات منفی نیتروژن اضافی می‌شود.
استفاده از کودهای آلی: افزایش ماده آلی خاک توانایی ذخیره و آزادسازی نیتروژن را بالا می‌برد.
پایش وضعیت گیاه: با سنسورهای کلروفیل یا آزمون خاک می‌توان کمبود یا تجمع نیترات را زود تشخیص داد.

جدول مقایسه‌ای کمبود و مسمومیت نیتروژن در گیاهان

وضعیت	علائم	دلایل	پیامدها
کمبود نیتروژن	زردی برگ‌های پیر کاهش سطح برگ کوچک شدن برگ‌ها ساقه‌های باریک رشد کند	شستشو در خاک‌های سبک تصعید در خاک‌های آهکی نیترات‌زدایی در شرایط بی‌هوازی کمبود ماده آلی مدیریت نامناسب کود	کاهش عملکرد محصول افت پروتئین دانه کیفیت پایین‌تر محصول
مسمومیت نیتروژن	برگ سبز تیره رشد رویشی بیش‌ازحد ساقه‌های آبدار و نرم تأخیر در گلدهی حساسیت بیشتر به بیماری‌ها	مصرف بیش‌ازحد کود نیتروژنی مدیریت غلط مصرف عدم تقسیط مناسب	تجمع نیترات در اندام خوراکی کاهش کیفیت تغذیه‌ای خطر متهموگلوبینمیا در کودکان تشکیل نیتروزآمین‌های سرطان‌زا

🟢 تعامل نیتروژن با سایر عناصر غذایی

1️⃣ نیتروژن و فسفر (N–P)

ارتباط فیزیولوژیک: فسفر برای سنتز ATP و انتقال انرژی ضروری است؛ بدون فسفر، کارایی مصرف نیتروژن کاهش می‌یابد.
کمبود فسفر: باعث کاهش جذب نیترات و آمونیوم می‌شود، چون انرژی کافی برای احیای نیترات وجود ندارد.
مصرف بیش‌ازحد نیتروژن: در شرایط کمبود فسفر، رشد رویشی زیاد ولی عملکرد دانه پایین خواهد بود.
مدیریت: مصرف متعادل N و P به‌صورت همزمان، کارایی هر دو عنصر را افزایش می‌دهد.

2️⃣ نیتروژن و پتاسیم (N–K)

ارتباط فیزیولوژیک: پتاسیم نقش کلیدی در تنظیم فشار اسمزی و انتقال قندها دارد؛ نیتروژن برای سنتز پروتئین‌ها ضروری است.
کمبود پتاسیم: باعث کاهش کارایی نیتروژن و تجمع نیترات در گیاه می‌شود.
مصرف زیاد نیتروژن: بدون پتاسیم کافی، گیاهان بافت‌های نرم و آبدار تولید می‌کنند که حساسیت به بیماری‌ها را افزایش می‌دهد.
مدیریت: مصرف همزمان پتاسیم با نیتروژن مقاومت گیاه به بیماری‌ها را افزایش داده و کیفیت محصول را بهبود می‌دهد.

3️⃣ نیتروژن و گوگرد (N–S)

ارتباط فیزیولوژیک: گوگرد برای سنتز اسیدهای آمینه گوگرددار (سیستئین، متیونین) ضروری است؛ این اسیدها بدون نیتروژن ساخته نمی‌شوند.
کمبود گوگرد: حتی با مصرف کافی نیتروژن، سنتز پروتئین مختل می‌شود.
مصرف زیاد نیتروژن: بدون گوگرد کافی، پروتئین‌ها ناقص ساخته شده و کیفیت محصول کاهش می‌یابد.
مدیریت: مصرف ترکیبی کودهای نیتروژنی و گوگردی (مثل سولفات آمونیوم یا اوره با پوشش گوگردی) بهترین نتیجه را دارد.

4️⃣ نیتروژن و آهن (N–Fe)

ارتباط فیزیولوژیک: آهن برای فعالیت آنزیم‌های احیای نیترات و نیتریت ضروری است.
کمبود آهن: باعث کاهش فعالیت نیترات ردوکتاز و در نتیجه کاهش جذب و مصرف نیتروژن می‌شود.
مصرف زیاد نیتروژن: می‌تواند کمبود آهن را تشدید کند، چون نیاز گیاه به آهن برای سنتز کلروفیل افزایش می‌یابد.
مدیریت: مصرف متعادل نیتروژن همراه با منابع آهن (کلات‌ها یا سولفات آهن) کارایی فتوسنتز را افزایش می‌دهد.

5️⃣ نیتروژن و روی (N–Zn)

ارتباط فیزیولوژیک: روی برای سنتز آنزیم‌های دخیل در متابولیسم نیتروژن ضروری است.
کمبود روی: باعث کاهش کارایی مصرف نیتروژن و تجمع نیترات در گیاه می‌شود.
مصرف زیاد نیتروژن: نیاز گیاه به روی را افزایش می‌دهد؛ در صورت کمبود روی، علائم کمبود شدیدتر می‌شوند.
مدیریت: مصرف ترکیبی کودهای نیتروژنی با منابع روی (ZnSO4 یا کلات روی) توصیه می‌شود.

اینفوگراف تعامل نیتروزن با سایر عناصر در کشاورزی

🟢 جمع‌بندی برهم کنش نیتروژن با سایر عناصر در کشاورزی

نیتروژن به‌تنهایی نمی‌تواند عملکرد و کیفیت محصول را تضمین کند؛ تعامل آن با سایر عناصر حیاتی است.
کمبود یا مصرف بیش‌ازحد هر عنصر می‌تواند کارایی نیتروژن را کاهش دهد.
مدیریت متعادل و تقسیط مصرف کودها (N، P، K، S، Fe، Zn) بهترین راهکار برای افزایش عملکرد و کیفیت محصول و کاهش خطرات زیست‌محیطی است.

جدول تعامل نیتروژن با سایر عناصر غذایی

عنصر	ارتباط با نیتروژن	کمبود	مصرف زیاد نیتروژن	مدیریت
فسفر (P)	انتقال انرژی و احیای نیترات	کاهش جذب نیترات و آمونیوم	رشد رویشی زیاد، عملکرد پایین	مصرف همزمان N و P
پتاسیم (K)	تنظیم اسمزی و انتقال قندها	تجمع نیترات، کاهش کیفیت	بافت‌های نرم، حساسیت به بیماری	مصرف همزمان N و K
گوگرد (S)	سنتز اسیدهای آمینه گوگرددار	پروتئین ناقص، کیفیت پایین	افزایش نیاز به گوگرد	مصرف سولفات آمونیوم یا SCU
آهن (Fe)	فعالیت نیترات ردوکتاز	کاهش مصرف نیتروژن	کمبود آهن تشدید می‌شود	مصرف N همراه با منابع آهن
روی (Zn)	آنزیم‌های متابولیسم نیتروژن	کاهش کارایی مصرف N	افزایش نیاز به روی	مصرف N همراه با ZnSO4 یا کلات روی

🟢 تثبیت زیستی نیتروژن در گیاهان

1️⃣ مکانیزم

آنزیم نیتروژناز عامل اصلی تثبیت است که پیوند سه‌گانه N≡N را شکسته و آن را به آمونیاک (NH₃) تبدیل می‌کند.
این فرآیند نیازمند انرژی بالاست؛ هر مولکول N₂ برای تبدیل به NH₃ به حدود 16 مول ATP نیاز دارد.
انرژی از فتوسنتز گیاه تأمین می‌شود و قندهای ساخته‌شده به باکتری‌ها در گره‌های ریشه منتقل می‌گردند.

2️⃣ انواع تثبیت زیستی

1 – همزیستی لگوم–ریزوبیوم:

رایج‌ترین شکل BNF در حبوبات (سویا، نخود، عدس، یونجه).
باکتری ریزوبیوم وارد ریشه شده و گره‌های ریشه‌ای تشکیل می‌دهد.
گیاه کربن و انرژی می‌دهد و باکتری نیتروژن تثبیت‌شده را تحویل می‌دهد.

2 – همزیستی غیرلگوم (Actinorhizal):

در گیاهانی مثل آلدر (Alnus) باکتری فرانکیا (Frankia) گره‌های ریشه‌ای ایجاد می‌کند.

باکتری‌های آزادزی:

شامل آزوسپیریلوم (Azospirillum) و آزوتوباکتر (Azotobacter).
بدون تشکیل گره، در خاک نیتروژن تثبیت می‌کنند و بخشی را در اختیار گیاه قرار می‌دهند.

اندوفیتیک و انجمنی:

باکتری‌ها درون بافت‌های گیاه یا اطراف ریشه زندگی می‌کنند (مثل Gluconacetobacter در نیشکر).

3️⃣ عوامل مؤثر بر کارایی BNF

شرایط خاک: pH مناسب، تهویه و رطوبت کافی.
مواد آلی: وجود کربن برای تغذیه باکتری‌ها.
دما و اقلیم: فعالیت نیتروژناز در دمای معتدل بیشترین کارایی دارد.
رقم گیاه: برخی ارقام توانایی بالاتری در تشکیل گره دارند.

4️⃣ اهمیت کشاورزی تثبیت نیتروژن در گیاه

کاهش وابستگی به کودهای شیمیایی نیتروژنی.
بهبود حاصلخیزی خاک و افزایش ماده آلی.
کاهش آلودگی آب‌های زیرزمینی به نیترات.
افزایش پروتئین در محصولات لگوم و بهبود کیفیت تغذیه‌ای.
پایداری تولید در سیستم‌های زراعی کم‌

انواع تثبیت زیستی نیتروژن در گیاهان

نوع	میکروارگانیسم	گیاه میزبان	ویژگی
همزیستی لگوم–ریزوبیوم	Rhizobium spp.	حبوبات (سویا، نخود، عدس، یونجه)	تشکیل گره‌های ریشه‌ای، تأمین بخش عمده نیتروژن گیاه
همزیستی غیرلگوم	Frankia spp.	آلدر، برخی درختان غیرلگوم	تشکیل گره‌های ریشه‌ای مشابه لگوم‌ها
باکتری‌های آزادزی	Azospirillum, Azotobacter	غلات، گیاهان غیرلگوم	تثبیت نیتروژن در خاک بدون گره
اندوفیتیک و انجمنی	Gluconacetobacter, Herbaspirillum	نیشکر، برنج، ذرت	زندگی درون بافت گیاه یا اطراف ریشه

منابع علمی مقاله نقش نیتروژن در گیاه ، علائم کمبود و مدیریت تغذیه

ملکوتی، محمدجعفر و کشاورز، پیمان.
نگرشی بر حاصلخیزی خاک‌های ایران (شناسایی و بهره‌برداری)
مؤسسه تحقیقات خاک و آب، اسفند ۱۳۸۴.
Kumar, S., Kumar, S., & Mohapatra, T.
Interaction Between Macro‐ and Micro-Nutrients in Plants
Frontiers in Plant Science, Vol. 12, 2021.
دانلود PDF
FAO.
Biological Nitrogen Fixation: Sustainable Agriculture and the Environment
FAO Technical Bulletin, 2016.
دانلود PDF

برای آشنایی با سایر عناصر مهم در کشاورزی مطالعه مقالات زیر پیشنهاد میگردد

میانگین امتیازات ۵ از ۵

از مجموع ۳ رای