Luonnonnitriusketjujen

Luonnonnitriusketjujen käsite kuvaa ekosysteemin luonnollista typen kiertoa, jossa typpeä siirtyy ilmasta maaperään, kasvien ja mikrobien välityksellä sekä takaisin ilmakehään. Kierto on dynaaminen ja riippuu sekä abiottisista tekijöistä kuten lämpötilasta ja kosteudesta että biotisista prosesseista kuten bakteereista, sienistä ja kasveista. Tavoitteena on ymmärtää, miten typen määrä vaikuttaa kasvien ravinteisuuteen, biologiseen tuotantoon ja koko ravintoverkon toimintaan.

Keskeisiä prosesseja ovat typpifiksaatio, nitrifikaatio, assimilaatio, mineralisaatio (ammonifikaatio) ja denitrifikaatio sekä immobilisaatio. Typpifiksaatio, jonka suorittavat bakteerit ja syanobakteerit, muuttaa N2 biologisesti käytettävään muotoon ammoniakiksi (NH3) tai ammoniumiksi (NH4+). Nitrifikaatiossa ammonium muuttuu ensin nitriitiksi (NO2−) ja sitten nitrateiksi (NO3−). Assimilaatiolla kasvit ja mikrobit ottavat ammoniumin tai nitraatin ja rakentavat siitä biomolekyylejä. Mineralisaatio vapauttaa orgaanisen typen epäorgaanisiin muotoihin ammoniumin muodossa. Denitrifikaatio johtaa osan epäorgaanisesta N:stä takaisin ilmakehän N2- tai N2O-kaasuna, jolloin kierto sulkeutuu. Immobilisaatiolla mikrobit sitovat epäorgaanista N:ää ja muuntavat sen biologisesti käyttöön organiseksi N:ksi, joka myöhemmin vapautuu takaisin kasveille.

Luonnonnitriusketjujen toiminta on herkkää vesistö- ja maaperäolosuhteille. Liiallinen typensaatavuus, esimerkiksi lannoituksen lisääntyessä, voi aiheuttaa rehevöitymistä, heikentää veden laatua ja muuttaa kasvilajiston sekä mikrobiyhteisöjen koostumusta. Päästöt ilmakehään, kuten typen oksideja (NOx), voivat myös muuttaa typen kiertoa sekä maaperän kapasiteettia varastoida typpeä. Näiden muutosten lopulliset vaikutukset heijastuvat sekä ekosysteemin toimintaan että palveluihin kuten veden laadun säilymiseen ja viljelykasvien tuottavuuteen.

Tutkimuksissa käytetään typen isotooppimerkkausta (N-15), kenttä- ja laboratoriotutkimuksia sekä malleja typen liikkeiden kuvaamiseen. Tietoa sovelletaan kestävän maatalouden käytäntöjen kehittämiseen, vesienhoitoon ja ilmastonmuutoksen hillintään.