Amonifikacija je pomembna stopnja v ciklu dušika, naravnem ciklu, ki omogoča oskrbo Zemlje s tem bistvenim elementom na voljo živim organizmom. Izvajajo ga različni mikroorganizmi, ki jih najdemo v zemlji in vodi, ki razgrajujejo beljakovine in aminokisline v odmrlih rastlinskih in živalskih snoveh ter blatu, pri čemer se sprošča amoniak, ki se običajno zadrži v tleh ali vodi v obliki amonijevega iona. . Druge skupine mikroorganizmov to nato pretvorijo v nitrat, ki ga rastline lahko absorbirajo in tako vzdržujejo cikel. Amonifikacija je torej bistvena za vse rastlinsko in živalsko življenje na planetu. V kmetijstvu in vrtnarstvu dodajanje komposta in gnoja v tla zagotavlja dodaten vir dušika za amonifikacijo.
Dušikov cikel
Dušik je nujen za vse oblike življenja, saj je potreben za aminokisline, beljakovine in DNK; čeprav ga je v ozračju veliko, ga večina organizmov ne more neposredno absorbirati v njegovi elementarni obliki. Nekatere vrste talnih bakterij so sposobne ujeti atmosferski dušik – proces, znan kot fiksacija dušika – in ga združiti z vodikom, da nastane amoniak, ki ga nato oksidirajo z nitrifikacijskimi bakterijami v nitrite in nato v nitrate. To obliko elementa lahko rastline absorbirajo in pretvorijo v aminokisline, ki se med seboj povežejo v beljakovine. Te spojine se vrnejo v tla, ko rastline ali živali, ki jih jedo, umrejo in skozi živalske odpadke, vendar jih večina organizmov ne more absorbirati in predelati: najprej jih je treba razgraditi v primerno obliko.
Amonifikacija je proces, ki ga izvajajo različni mikroorganizmi, ki razgradi beljakovine, aminokisline in druge spojine, ki vsebujejo dušik, v mrtvih in odpadnih organskih snoveh, da nastane amoniak. Beljakovine najprej razdelijo bakterije na aminokisline, ki so spojine, ki vsebujejo aminsko (NH2) skupino z uporabo encimov, znanih kot proteaze. Aminokisline in druge spojine z aminskimi skupinami, kot so nukleinske kisline in sečnina, nato razgradijo mikroorganizmi, znani kot amonificirajoče bakterije, pri čemer se sprošča amoniak (NH3). Ta se raztopi v vodi in običajno tvori amonijeve (NH4+) ione z združevanjem z vodikovimi (H+) ioni, ki jih je v večini tal veliko. Ta amonij se oksidira v nitrite in nitrate z nitrifikacijskimi bakterijami, na enak način kot dušik, ki je bil “fiksiran” iz ozračja.
Izguba dušika iz tal
Čeprav se v idealnih okoliščinah dušik reciklira v tleh, se lahko včasih izgubi. Amoniak, ki se sprošča s postopkom amonifikacije, se običajno pretvori v NH4+, ki ponavadi ostane v tleh, kjer se ponovno kroži, kot je opisano zgoraj. V alkalnih tleh pa ioni H+ niso na voljo in amoniak, ki je plin, lahko izteče, kar povzroči izgubo dušika. Pogostejši razlog za izgubo dušika je izpiranje nitratov, ki so zelo topni, z vodo. Če kateri koli od teh procesov poteka hitreje kot fiksacija, lahko pride do splošne izgube elementa, kar povzroči slabo rast rastlin.
Nadomestitev izgubljenega dušika
Obstajata dva glavna načina, kako lahko izgubljeni dušik nadomestimo na kmetijskih zemljiščih in na vrtovih. Nitratna gnojila zagotavljajo element v topni, neposredno uporabni obliki in se običajno uporabljajo na kmetijah. Razpadajoče organske snovi, kot sta kompost in gnoj, zagotavljajo element z amonificiranjem dušikovih spojin s strani mikroorganizmov. Gnojila lahko dajo hitrejše rezultate, vendar se nitrati včasih lahko izperejo, preden jih rastline prevzamejo. Kompost in gnoj imata to prednost, da se uporabni dušik sprošča počasneje, vendar lahko raznašanje gnoja po kmetijskih zemljiščih povzroči težave z vonjem bližnjim prebivalcem.
Težave zaradi presežka dušika
Kmetijske prakse lahko povzročijo prevelike količine razpoložljivega dušika v okolje. Na primer, nitrati, izprani s kmetijskih zemljišč v potoke in jezera, lahko povzročijo prekomerno rast alg in drugih mikroorganizmov, pojav, znan kot evtrofikacija. Če te spojine najdejo pot v pitno vodo, lahko povzročijo zdravstvene težave. Te težave so običajno posledica prekomerne uporabe nitratnih gnojil, lahko pa so tudi posledica amonifikacije in kasnejše nitrifikacije gnoja. Uporaba prevelikih količin organskih odpadkov, kot je gnoj, lahko povzroči tudi kopičenje amoniaka do ravni, ki so strupene za rastline, ko amonifikacija proizvede več te spojine, kot jo lahko prenesejo nitrificirajoče bakterije.