Concetti

Concetti

Il ciclo dell’Azoto nel sistema suolo pianta

Seguici su Bonsai Suiseki Magazine

L’Azoto o Nitrogeno (N) è il 4° elemento negli organismi viventi, il 19° sulla crosta terrestre di cui costituisce

lo 0,03% ed infine rappresenta il 78% dell’atmosfera dove si trova prevalentemente sotto forma diatomica (N2). L’importanza dell’N si evince dai numerosi ruoli che questo elemento svolge non solo quale costituente delle proteine, degli acidi nucleici ma anche di molti cofattori enzimatici.

Ma soprattutto l’N è il maggior componente della clorofilla, ed il colore giallo della pianta (clorosi) riflette proprio l’incapacità di sintetizzare adeguate quantità di clorofilla in condizioni N limitanti. L’N è contenuto in diversi ormoni vegetali o in loro precursori ed in diversi metaboliti secondari quali gli alcaloidi. 
Inoltre tale elemento rappresenta il 2-5% del peso secco (PS) delle piante, da cui è facilmente intuibile che influenza in maniera sostanziale l’accrescimento e la produttività delle piante.
L’N è inoltre contenuto in depositi minerali maggiormente sotto forma di Sali di nitrato. Il ciclo biogeochimico dell’N è molto complesso, a causa dei molti stati di ossidazione e dei numerosi composti organici ed inorganici in cui l’N è presente.
Ad eccezione di particolari batteri, Rhizobium, Azotobacter etc, che sono in grado di fissare L’N atmosferico, le piante possono assorbire l’N solo sotto forma di ione Nitrato (NO3-) o di Ammonio (NH4+), composti azotati presenti nella soluzione del suolo. Una volta assorbiti questi composti, l’N presente in essi, viene organicato nella biomassa vegetale (entrata dell’N nella catena alimentare).
La decomposizione dei resti organici infine restituisce l’elemento al terreno e da qui l’N può tornare nell’atmosfera tramite la denitrificazione, può venire sottratto al terreno (assorbimento radicale), o può venire perso o reso indisponibile a causa di fenomeni quali la lisciviazione e l’immobilizzazione. Terreni ben areati e drenati favoriscono la mineralizzazione dell’azoto rendendolo così disponibile per le piante mentre terreni asfittici ed allagati, a causa della scarsa presenza di ossigeno, portano alla denitrificazione ossia alla perdita di azoto sotto forma gassosa N2. Ovviamente i processi di denitrificazione sono da evitare in quanto portano ad un impoverimento del terreno.
A parte gli apporti atmosferici di acido nitrico, dovuto per il 10% ai fulmini, i processi che rendono l’N disponibile per le piante sono tre: Azotofissazione, Ammonificazione e Nitrificazione.

Seguici su Bonsai Suiseki Magazine

Con il termine di Azotofissazione si intende un processo riduttivo con cui l’N molecolare (N2) viene trasformato in ammoniaca (NH3).
Il 90% dell’N molecolare viene fissato dall’attività di batteri che vivono sia liberi nel terreno che in simbiosi mutualistica con le radici di piante superiori (Es: le Leguminoseae).
Un’altra fonte di N deriva dalla decomposizione dell’N organico (Ammonificazione), processo a carico dei microrganismi che, degradando N amminico, liberano ammoniaca nel terreno dove questa reagisce andando a formare Sali d’ammonio.
L’ammonio liberato può andare incontro a processi ossidativi catalizzati da batteri liberi (Es: Nitrosomonas e Nitrobacter) che trasformano tali ioni in nitriti (NO2-) e successivamente, tramite altri processi ossidativi, in nitrati (NO3-) che sono altamente assimilabili dalle piante ma anche molto mobili e quindi altamente lisciviabili.
In relazione alle piante, l’ultima tappa riguardante il ciclo dell’N consiste nell’assorbimento radicale e la successiva assimilazione di tale elemento. 

L’N viene assorbito dalle piante sotto due forme ione Nitrato e ione Ammonio. La forma favorita nei processi di assorbimento è per lo più quella nitrica, ma ci sono piante che vivendo in zone con suoli freddi, dove i processi di nitrificazione non possono avvenire per l’assenza dell’attività batterica, si sono evolute in modo da favorire l’assorbimento dello ione ammonio.
Diversi studi hanno dimostrato che il pH incide sull’assorbimento e si è notato, che a pH debolmente acidi la forma favorita è la nitrica, a pH neutri o debolmente alcalini prende il sopravvento lo ione Ammonio mentre a pH ~ 6 è stato notato in alcune specie vegetali che entrambe le forme vengono assorbite in ugual misura. L’assorbimento del nitrato è guidato da un trasporto attivo indotto, dove l’induttore risulta essere il Nitrato stesso. I sistemi di trasporto possono essere suddivisi in due gruppi, un sistema ad alta affinità (Hats – High Affinity Transport System) (caratterizzato da un assorbimento con una cinetica si saturazione) (permette di percepire ed assorbire il nitrato anche se presente a bassissime concentrazioni), a sua volta suddiviso in un sistema costitutivo (cHATS) (è sempre alla ricerca di nitrato) ed uno inducibile (iHATS) (inizia a funzionare solo quando il cHATS lo avvisa della presenza di nitrato), ed un sistema a bassa affinità (LATS – Low Affinity Transport System ) caratterizzato da una cinetica di trasporto lineare (funziona solo se il nitrato è presente ad alte concentrazioni).
Tali sistemi operano a concentrazioni 10-250µM di NO3- (cHATS; iHATS), mentre il sistema LATS opera a concentrazioni superiori ai 250 µM.
Anche per il trasporto dell’ammonio è stata evidenziata la presenza di un sistema saturabile ad alta affinità ed uno lineare a bassa affinità.
Una volta assorbito L’ NO3- subisce, nel citosol delle cellule radicali, una riduzione ad NO2- catalizzata dall’enzima nitrato-reduttasi, la cui sintesi viene stimolata dalla concentrazione di NO3-, dalla luce e dai carboidrati. Lo ione nitrito è altamente reattivo e potenzialmente tossico, per cui viene trasportato dal citosol ai cloroplasti (nelle foglie) o nei plastidi (nelle radici). In questi organuli il nitrito viene ridotto a ione Ammonio per mezzo della Nitrito reduttasi.
L’NH4+ prodotto, viene organicato in amminoacidi principalmente mediante l’azione sequenziale della Glutammica (GS) e Glutammato (GOGAT) sintetasi.
La GS unisce l’Ammonio al Glutammato per formare glutammina. Elevate quantità di glutammina stimolano, all’interno dei plastidi, l’attività della GOGAT che trasferisce il gruppo ammidico della glutammina all’α-chetoglutarato formando due molecole di glutammato (una delle quali usata per il ciclo successivo).
Dopo essere stato assimilato nella glutammina e nel glutammato, l’N viene incorporato in altri amminoacidi attraverso processi di transamminazione.
Nel caso delle piante coltivate ( ma anche nelle popolazioni naturali, onde spiegare l’adattabilità di tali specie a particolari ambienti più o meno carenti in N) un indice molto importante è la NUE (Nitrogen Use Efficiency). Questo ci permette di individuare all’interno delle varie specie, ecotipi efficienti e non, ossia piante in grado di garantire una maggior resa con bassi utilizzi di tale elemento, o che a parità di quantità utilizzate riescono a fornire una maggior produzione.
Per concludere, con la morte delle piante e con i successivi processi di degradazione, nitrificazione, denitrificazione etc. l’N torna disponibile nell’ambiente sotto le sue varie forme, garantendo la continuità del suo ciclo naturale, che come visto è d’importanza vitale non solo per le piante ma per tutti gli esseri viventi.

AL’N viene assorbito dalle piante sotto due forme ione Nitrato e ione Ammonio. La forma favorita nei processi di assorbimento è per lo più quella nitrica, ma ci sono piante che vivendo in zone con suoli freddi, dove i processi di nitrificazione non possono avvenire per l’assenza dell’attività batterica, si sono evolute in modo da favorire l’assorbimento dello ione ammonio.
Diversi studi hanno dimostrato che il pH incide sull’assorbimento e si è notato, che a pH debolmente acidi la forma favorita è la nitrica, a pH neutri o debolmente alcalini prende il sopravvento lo ione Ammonio mentre a pH ~ 6 è stato notato in alcune specie vegetali che entrambe le forme vengono assorbite in ugual misura.
L’assorbimento del nitrato è guidato da un trasporto attivo indotto, dove l’induttore risulta essere il Nitrato stesso. I sistemi di trasporto possono essere suddivisi in due gruppi, un sistema ad alta affinità (Hats – High Affinity Transport System) (caratterizzato da un assorbimento con una cinetica si saturazione) (permette di percepire ed assorbire il nitrato anche se presente a bassissime concentrazioni), a sua volta suddiviso in un sistema costitutivo (cHATS) (è sempre alla ricerca di nitrato) ed uno inducibile (iHATS) (inizia a funzionare solo quando il cHATS lo avvisa della presenza di nitrato), ed un sistema a bassa affinità (LATS – Low Affinity Transport System ) caratterizzato da una cinetica di trasporto lineare (funziona solo se il nitrato è presente ad alte concentrazioni).
Tali sistemi operano a concentrazioni 10-250µM di NO3- (cHATS; iHATS), mentre il sistema LATS opera a concentrazioni superiori ai 250 µM.
Anche per il trasporto dell’ammonio è stata evidenziata la presenza di un sistema saturabile ad alta affinità ed uno lineare a bassa affinità.
Una volta assorbito L’ NO3- subisce, nel citosol delle cellule radicali, una riduzione ad NO2- catalizzata dall’enzima nitrato-reduttasi, la cui sintesi viene stimolata dalla concentrazione di NO3-, dalla luce e dai carboidrati. Lo ione nitrito è altamente reattivo e potenzialmente tossico, per cui viene trasportato dal citosol ai cloroplasti (nelle foglie) o nei plastidi (nelle radici). In questi organuli il nitrito viene ridotto a ione Ammonio per mezzo della Nitrito reduttasi.
L’NH4+ prodotto, viene organicato in amminoacidi principalmente mediante l’azione sequenziale della Glutammica (GS) e Glutammato (GOGAT) sintetasi.
La GS unisce l’Ammonio al Glutammato per formare glutammina. Elevate quantità di glutammina stimolano, all’interno dei plastidi, l’attività della GOGAT che trasferisce il gruppo ammidico della glutammina all’α-chetoglutarato formando due molecole di glutammato (una delle quali usata per il ciclo successivo).
Dopo essere stato assimilato nella glutammina e nel glutammato, l’N viene incorporato in altri amminoacidi attraverso processi di transamminazione.
Nel caso delle piante coltivate ( ma anche nelle popolazioni naturali, onde spiegare l’adattabilità di tali specie a particolari ambienti più o meno carenti in N) un indice molto importante è la NUE (Nitrogen Use Efficiency). Questo ci permette di individuare all’interno delle varie specie, ecotipi efficienti e non, ossia piante in grado di garantire una maggior resa con bassi utilizzi di tale elemento, o che a parità di quantità utilizzate riescono a fornire una maggior produzione.
Per concludere, con la morte delle piante e con i successivi processi di degradazione, nitrificazione, denitrificazione etc. l’N torna disponibile nell’ambiente sotto le sue varie forme, garantendo la continuità del suo ciclo naturale, che come visto è d’importanza vitale non solo per le piante ma per tutti gli esseri viventi.

Social Share:

I tuoi commenti

Stella inattivaStella inattivaStella inattivaStella inattivaStella inattiva
 

Potrebbero interessarti altri articoli in questa sezione?

Lo stile, visione stilistica del Bonsai contemporaneo
Antonio Ricchiari

Lo stile, visione stilistica del Bonsai contemporaneo Una più matura comprensione degli Stili ed una diversa interpretazione è possibile a...

Lo Stile - Dettagli di bellezza
Antonio Ricchiari

Lo Stile - Dettagli di bellezza Nell'interpretazione occidentale il termine "stile" implica il concetto di conformità a una tendenza specifica....

Lo stile Kengai
Antonio Acampora

Lo stile Kengai Questo stile suggerisce l'idea di una pianta che continua a vivere adattandosi all’asperità della Natura; tutto è...

Kabudachi
Antonio Ricchiari

Kabudachi In questo articolo ci occuperemo della ceppaia, che rientra nello stile a tronchi multipli che partono da un'unica pianta...

Amare il bonsai
Antonio Ricchiari

Amare il bonsai Dobbiamo guardare al bonsai come manufatto artistico che parla ai nostri sensi, per apprezzarne la bellezza, ma...

Lo Spirito del Bonsai
Antonio Ricchiari

Lo Spirito del Bonsai La forma del bonsai torna all’osservatore come soggetto efficace, capace cioè di trasformare chi la contempla....

Il tempo ed il bonsaista
Antonio Ricchiari

Il tempo ed il bonsaista Al contrario del concetto di tempo occidentale e moderno che ha una scansione lineare, in...

La scelta del vaso
Antonio Acampora

La scelta del vaso Nella traduzione letteraria degli ideogrammi che formano la parola bonsai, sono legati albero e vaso, un...

L'essenza della ceramica Giapponese
Antonio Ricchiari

L'essenza della ceramica Giapponese Negli ultimi anni il numero di amatori della ceramica raku è cresciuto in tutto il mondo,...

L’estetica dell’eretto formale
Antonio Ricchiari

L’estetica dell’eretto formale L’estetica dell’eretto formale: un carattere molto rigido. Lo Stile Eretto formale che i giapponesi chiamano chokkan, forse...

La Storia delle gibberelline
Fabrizio Araniti

La Storia delle gibberelline I primi ad osservare gli effetti delle gibberelline furono gli agricoltori giapponesi. Questi notarono, in piante...

Alcuni punti fermi
A. Ricchiari, G. Genotti

Alcuni punti fermi A Saint Vincent ho avuto modo di trascorrere parecchio tempo con Giovanni Genotti, uno dei padri del...

La raccolta in Natura
Giovanni Genotti

La raccolta in Natura Il bonsaista, quando si addentra nei boschi o osserva alberi solitari in particolari ambienti, partecipa alla...

La scoperta delle citochinine
Fabrizio Araniti

La scoperta delle citochinine La scoperta delle auxine stimolò molti ricercatori nel cercare altri tipi di composti chimici capaci di...

Note sull’estetica del Bonsai II parte
Antonio Ricchiari

Note sull’estetica del Bonsai II parte L’estetica è stata definita tradizionalmente come lo studio del bello. Alcuni studiosi l'hanno definita...

Lo Stile dei Letterati
Antonio Ricchiari

Lo Stile dei Letterati Il termine giapponese è bunjinji, che è la traduzione del termine cinese wenjen, il nome dei...

La scoperta delle auxine
Fabrizio Araniti

La scoperta delle auxine Nell'articolo precedente (Fitormoni. Cenni storici ed importanza fisiologica) è stata trattata brevemente la storia degli ormoni...

Gli stili bonsai. A cosa servono?
Giovanni Genotti

Gli stili bonsai. A cosa servono? Gli stili sono stati codificati dalle scuole giapponesi di bonsai, derivano dall’osservazione delle piante...

Il ciclo dell’Azoto nel sistema suolo pianta
Fabrizio Araniti

Il ciclo dell’Azoto nel sistema suolo pianta L’Azoto o Nitrogeno (N) è il 4° elemento negli organismi viventi, il 19°...

Metodica di giudizio per valutare un bonsai
Giovanni Genotti

Metodica di giudizio per valutare un bonsai La valutazione di un bonsai richiede conoscenze botaniche, filosofiche, culturali, estetiche, collegate tra...

Assorbimento ed efficienza d’uso dei nutrienti minerali nelle specie vegetali
Fabrizio Araniti

Assorbimento ed efficienza d’uso dei nutrienti minerali nelle specie vegetali Le piante sono organismi autotrofi che ricavano il loro nutrimento...

Note sull'estetica del bonsai
Antonio Ricchiari

Note sull'estetica del bonsai Considerazioni di Antonio Ricchiari sull'estetica del bonsai Alcuni elementi del design del bonsai sono così definibili:...

Percepire il Wabi-Sabi
Antonio Acampora

Percepire il Wabi-Sabi Cercherò di illustrare in maniera chiara tutto quello che ho compreso e percepito sul wabi e sabi...

Fitormoni. Cenni storici ed importanza fisiologica
Fabrizio Araniti

Fitormoni. Cenni storici ed importanza fisiologica Quando un individuo vuole spingere il proprio corpo a fare qualcosa esso può ricorrere...

Torna su