Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot [607621]

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRICOLE ȘI MEDICINĂ
VETERINARĂ
CLUJ -NAPOCA

FACULTATEA DE AGRICULTURĂ

Bianca Roxana NEMEȘ

LUCRARE DE LICENȚĂ

Îndrumător științific
Prof. dr. Roxana Vidican

Cluj – Napoca
2020

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRICOLE ȘI MEDICINĂ
VETERINARĂ
CLUJ -NAPOCA

FACULTATEA DE AGRICULTURĂ
Departamentul 2 – Cultura plantelor
Specializarea Microbiologie

Bianca Roxana NEMEȘ

LUCRARE DE LICENȚĂ

Titlu lucrare
REACȚIA MICROFLOREI LA INPUTURI PE BAZĂ
DE AZOT

Îndrumător științific
Prof.dr.Roxana Vidican

Cluj – Napoca
2020

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

REACȚIA MICROFLOREI LA INPUTURI PE BAZĂ DE AZOT
Auto r: Bianca Roxana NEMEȘ
Coordonator științific: Prof. dr. Roxana VIDICAN
Universitatea de Științe Agricole și Medicină Veterinară, Facultatea de Agricu ltură
Str. Calea Mănăștur, Nr. 3 -5, 400372, Cluj-Napoca, România
[anonimizat] ;

Rezumat
Microflora solului este o componentă cheie a ecosistemelor agricole care nu numai că joacă
un rol semnificativ în procesele de bază ale solului, ci și in circuitul elementelor î n natură , în
accesibilitatea lor p entru plante ș i implicit în creșterea produ cției agricole. Îngrășămintele și
pesticidele sunt, în general, persistente în sol și au o acțiune directă asupra microflorei acestuia.
Intrările de azot joacă un r ol-cheie pentru productivitatea primară, compoziția comunității
plantelor,diversitatea microbiană a solului și interacțiunile dintre plante și sol în ecosistemele de
pajiști.Îngrășămintele și pesticidele au tendința de a avea o persistență îndelungată în sol, astfel încât
acestea sunt obligate să afecteze microflora so lului, perturbând astfel sănătatea solului. Testele asupra
reacției microflorei la inputuri minerale se bazează pe evalurea răspunsului la graduări diferite ale
elementelor. Cu alte cuvinte, observațiile asupra microflorei se fac prin conectarea creșterii cantității
de substanță activă cu proliferarea unor grupe cheie din microflora solului. Metodologia actuală
permite urmărirea în mod direct a biomasei microbiene de N, a grupelor funcționale prin metoda
respirației induse de substrat și a selecției pe medi i de cultură a principalelor bacterii implicate în
circuitul azotului.

CUVINTE CHEIE: Microfloră, intrări de azot, îngrășăminte, biomasa microbiană

BIBLIOGRAFIE
1. Cruz AF, Hamel C, Hanson K, Selles F, Zentner RP (2009 ). Thirty -seven years of soil
nitrogen and phosphorus fertility management shapes the structure and function of the soil
microbial community in a brown chernozem. Plant Soil 315:173 –184
2. Cycon M, Piotrowska -Seget Z (2007 ). Effect of selected pesticides on soil microflora
involved in organic mat ter and nitrogen transformations: pot experiment. Pol J Ecol
55:207 –220
3. Hodge, A., Robinson, D., Fitter, A., 2000a. Are microorganisms more effective than plants
at competing for nitrogen? Trends in Plant Science 5, 304 -308.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

ABSTRACT

Soil microflora is a key component of agricultural ecosystems that not only play a significant
role in soil basic processes, but also in the circuit of elements in nature, their accessibility for plants
and implicitly in the increase of agricultural production. Fertilizers an d pesticides are generally
persistent in soil and have a direct effect on microflora. Nitrogen inputs play a key role in primary
productivity, plant composition, soil diversity, and plant -soil interactions in ecosystems. Fertilizers
and pesticides tend to have a long persistence in the soil, so they are bound to affect soil microflora,
thus disturbing soil health. Tests on the microflora reaction at mineral inputs are based on the
assessment of the response to different graduations of elements. Observations on microflora are made
by linking the increase in the amount of active substance with the proliferation of key soil microbial
groups. The current methodology allows the direct observation of N microbial biomass, of functional
groups through the substrate -induced respiration method and the selection on culture media of the
main bacteria involved in the nitrogen circuit.

KEYWORDS : Microflora,entry of nitrogen, fertilizers,microbial biomass

REFERENCES
1. Cruz AF, Hamel C, Hanson K, Selles F, Zentner RP (2009 ). Thirty -seven years of soil
nitrogen and phosphorus fertility management shapes the structure and function of the soil
microbial community in a brown chernozem. Plant Soil 315:173 –184
2. Cycon M, Piotrowska -Seget Z (2007 ). Effect of selected pesticide s on soil microflora
involved in organic matter and nitrogen transformations: pot experiment. Pol J Ecol
55:207 –220
3. Hodge, A., Robinson, D., Fitter, A., 2000a. Are microorganisms more effective than plants
at competing for nitrogen? Trends in Plant Science 5, 304 -308.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

5
CUPRINS
INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 7
CAPITOLUL 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 9
1 MICROFLORA SOLULUI -CARACTERE GENERALE ………………………….. ………. 9
1.1 AZOTUL ÎN ECOSISTEME -IMPORTANȚĂ ………………………….. ………………….. 11
1.2 TIPURI DE ÎNGRĂȘĂMINTE MINERALE -UTILIZARE ………………………….. … 16
CAPITOLUL 2 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 20
2 PROCESE DE FIXARE A AZOTULUI ………………………….. ………………………….. ….. 20
2.1 PROCESE BIOLOGICE ALE AZOTULUI ÎN ECOSISTEME ………………………….. ………….. 23
2.2 FACTORII ANTROPICI CARE INFLUENȚEAZĂ CIRCUITUL AZOTULUI …………………… 26
2.3 IMPORTANȚA FIXĂRII AZOTULUI ………………………….. ………………………….. …………. 27
2.4 MICROFLORA RESPONSABILĂ DE FIXAREA AZOTULUI ………………………….. ………… 28
2.5 PERSPECTIVA ECOLOGICĂ A FIXĂRII AZOTULUI BIOLOGIC ………………………….. ….. 31
CAPITOLUL 3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 32
3 EFECTUL AZOTULUI ASUPRA MICROFLOREI SOLULUI ………………………… 32
3.1 BIODIVERSITATEA ȘI MODIFICĂRI ALE VEGETAȚIEI ………………………….. ……………. 45
CAPITOLUL 4 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 51
4 EVALUAREA IMPACTULUI APLICĂRII AZOTULUI ÎN ECOSISTEME –
STUDII DE CAZ ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 51
4.1 IMPACTUL DOZELOR REDUSE DE AZOT ASUPRA MICROFLOREI SOLULUI ……… 51
4.2 IMPACTUL APLICĂRII ÎNDELUNGATE A FERTILIANȚILOR PE BAZĂ DE AZOT
ASUPRA MICROFLOREI SOLULUI ………………………….. ………………………….. …………………….. 52
4.3 EFECTUL FERTILIZĂRII CU AZOT LA CULTURILE AGRICOLE ……………………….. 53
4.4 EFECTUL GRADIENTULUI DE AZOT APLICAT ÎN PAJIȘTI MONTANE …………………….. 55
4.5 PERSPECTIVE ÎN APLICAREA TESTELOR RAPIDE PENTRU ANALIZA EFECTULUI
AZOTULUI – SISTEMUL ECOPLATES ………………………….. ………………………….. ……………….. 56
CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 59
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 60

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

6

Abrevieri :

SOM -materia organică
SOC -sechestrarea carbonului
N-azot
IPS-specii de plante invazive
MIT -cifra de afacere de mineralizare -imobilizare
SMN -niveluri de azot mineral
SON -azot organic solubil
NPK -Azot , Fosfor și Potasiu
AOA – Archaea care oxidează amoniacul
AOB -Bacterii care oxidează amoniacul
NUE -raportul eficienței utitilizării nutrienților

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

7
INTRODUCERE

Comunitățile microbiene ale solului reflectă tipul de sol,gestionarea terenurilor și
condițiile de mediu (Raghavendra și colab ,2016 ).Microorganismele solului și populațiile
microbiene sunt instrumente în procesele de bază, cum ar fi biogeochimia și reprezintă un
ciclu care conduce stabilitatea și productivitatea ecosistemelor agricole. Până în zilele noastre,
diversitatea , dinamica și importanța acesto r microorganisme în agricultură sunt încă studiat e
(Raghavendra și colab ,2016 ).
Îngrășămintele chimice în principal afectează comunitatea microbiană a solului direct
sau indirect prin influențarea pH -ului solului și a conținutului de nutrienți . Se consider ă că
pH-ul solului și materia organică sunt principalii factori care influențează c omunitatea
microbiană (Zhang și colab ,2019 ).
Utilizarea îngrășămintelor chimice în producția agricolă a fost bine cunoscută de
mult timp. În ultimele decenii, divers e forme de îngrășăminte au fost introduse în terenurile
agricole și aplicarea pe termen lung a îngrășămintelor a avut o serie de efecte negative asupra
solului și mediului (Zhang și colab,2019 ).
Îngrășămintele chimice joacă un rol important în îmbunătățirea fertilității solului și a
productivității culturilor. Cu toate acestea, utilizarea excesivă pe termen lung a
îngrășămintelor chimice a dus la o scădere a conținutului de materie organică a solului
(SOM ), ceea ce a condus la o scădere a calită ții solului agricol, o acidificare mai mare a
solului și poluarea mediului, ceea ce a devenit o preocupare majoră (NING și colab,2017 ).
Fertilizarea exogenă afectează randamentele culturilor prin îmbunătățirea solului
(cum ar fi carbonul solului, nutrienți i și pH -ul). Conținutul de carbon al solului este un
indicator esențial al ran damentelor diferite. Secvențierea carbonului poate fi îmbunătățită prin
fertilizare, de exemplu: încorporarea reziduurilor de cultură sau aplicarea directă a gunoiului
de grajd, ceea ce poate duce la un a port ridicat de carbon (Cai și colab ,2019 ).
De exemplu, îngrășământul organic are un conținut mai mare de materie organică și
elemente nutritive, poate îmbunătăți proprietățile fizice ale solului în principal prin
perfecționarea s tabilității agregatelor și scăderea densității în vrac a solului, de asemenea,
poate îndrepta proprietățile biologice și biochimice ale solului și optimizează comunitatea
microbiană a solului (NING și colab,2017 ).
Cu toate acestea, este eliminată utilizarea exclusivă a îngrășământului organic care
îndeplinește necesarul de nutrienți pentru culturi, deoarece eliberează încet nutrienți și doar o

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

8
fracțiune din N și alte substanțe nutritive care devin disponibile pentru plante în primul an
după aplicare (NING și colab,2017 ).
Azotul este un element esențial al organismelor și face parte din proteine, acizi
nucleici , hormoni și vitamine. De la descoperirea procesului Haber -Bosch, utilizarea
mineralelor azotului ,și a îngrășămintelor au contribui t la o creștere considerabilă a agriculturii
de aceea , asigurarea securității alimentare a produsului duce la creșterea populației mondiale
în ultimul secol (Quemada și colab, 2019 ).
Cu toate acestea, intrarea prelungită a azotului duce la modificări ale ciclului
biogeochimic , care la rândul său schimbă sănătatea umană, absoarbe problemele de mediu și
consecințele cauzate de azot și duce la pierderea sistemelor de sol. Pentru a ameliora
beneficiile fertilizării minerale , concomitent cu echilibrarea producției agricole și conservarea
ecosistemului, este indispensabilă limitarea pierderilor de N prin creșterea eficienț ei utilizării
îngrășămintelor (Quemada și colab, 2019 ).
Rezerva azotului în sol (N ) este considerată principalul motor de extindere a unor
specii de plante invazive ( IPS) în anumite ecosisteme .Utilizarea eficientă a azotulu i este
principalul factor determinant care afectează rezultatul concurenței interspecifice în multe
ecosisteme (NING și colab,2017 ).
Unul dintre cele mai semnifica tive medii la nivel mondial este creșterea depunerii
atmosferice a N-ului condusă de emisia de compuși azotați în atmosferă prin arderea
combustibililor fosili, producția și consumul de îngrășăminte chimice ale N -ului și
dezvoltarea rapi dă a creșterii animalelor .

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

9

CAPITOLUL 1
1 MICROFLORA SOLULUI -CARACTERE GENERALE
Microflora solului, incluzând bacteriile, ciupercile, protozoarele, algele și virusul
reprezintă o componentă vitală a agro -ecosistemului și este responsabilă pentru multe funcții
critice și fundamentale ale solului, cum ar fi cic lul elementelor nutritiv e, fertilitatea solului,
îmbunătățirea productivității plantelor prin disponibilitatea sporită de nutrienți limitați și
descompunerea materiei organice, precum și a celor anorganice. Proprietățile fizice ale
solului, cum ar fi structura sa, porozitatea, aera rea și infiltrarea apei sunt de asemenea afectate
în mod favorabil de organismele solului prin formarea și stabilizarea agregatelor de sol . În
același timp, comunitatea microbiană a solului este esențială în desfășurarea unor practici
ecologice precum deto xifierea (bioremedierea ) solurilor contaminate cu toxine și componente
nedorite datorate activitățil or umane , precum și biocontrolul fitopatogenilor (Prashar și Shah ,
2016 ).
În afară de o serie de efecte nedorite asupra mediului, precum eliberarea de gaze cu
efect de seră datorate îngrășămintelor cu N , dezvoltarea florilor de algă în corpurile de apă
precum și dezvoltarea rezistenței în rândul dăunătorilor, asupra îngrășăminte lor chimice și
pesticide lor au fost, de asemenea, raportate să influențeze puternic biodiversitatea solului.
Dovezi experimentale au stabilit faptul că utilizarea îndelungată a substanțelor chimice ,
îngrășămintele și pesticidele afectează proprietățile structurale și funcționale ale comunităților
microbiene din sol și, în același timp, creează dezechilibrul de nutrienți în solurile agricole
(Prashar și Shah ,2016 ).
Fertilitatea solului și creșterea plantelor sunt guvernate de procese bioch imice,iar
majoritatea transformărilor biochi mice în soluri rezultă din activitatea microbiană .
Microorganismele mineralizează, oxidează, reduc și imobilizează materiale minerale și
organice în soluri. Orice compus care modifică numărul sau activitatea microorganismelor
poate, prin urmare, să efectue ze procese biochimice ale solului și, în final, să crească
fertilitatea so lului și creșterea plantelor (Munier și colab ,2000 ).
Solul este considerat unul dintre cele mai complicate biomateriale de pe Pământ. În
general, solul este format prin intemperiile materialelor de roci părinte . Dintre diferitele
straturi de sol, rizosfera este regiunea care se află direct sub influența diferiților factori

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

10
biologici și fiziologici, inclusiv rădăcinile plantelor ș i microorganisme .S-a observat că
microflora solului joa că un rol fundamental în mineralizarea materiei organice din sol.
Alimentația și creșterea plantelor în sistemele agro depinde, de asemenea, în mare parte de
microfloara solului. Aceste proces e microbiene au loc în rizosferă . Printre diferitele
microorganisme din sol, cele mai răspândite ciuperci la nivel mondial includ specii din
genurile Aspergillus, Fusarium, Verticillum, Penicillium și Trichoderma . Cele mai mari
colonii fungice care locuiesc în sol sunt cele ale Aspergillus niger .Deși există diferențe majore
în ceea ce privește proprietățile solului și condițiile de vegetație în diverse terenuri cultivate,
totuși, solurile au o populație microbiană similară (Imadi și colab,2016 ).
Variația în comunitatea microbiană a solului poate fi parțial explicată prin modificarea
chimiei solului și a plantelor care cresc în regiune . În plus, se observă, de asemenea, că
mediul afectează condițiile microflorei solului. Conform rapoartelor , pe măsură ce conținutul
de umiditate din mediul înc onjurător este scăzut, activitatea de descompunere mediată de
microorganisme este de asemene a este diminuată. Microflora solului , prin urmare, suferă de
stres din cauza reducerii umidității mediului. Prin urmare, se poate concluziona că
modificările modelul ui de precipitații au ca rezultat o modificare a ciclului de carbon și de
nutrienți, datorită rolului microflorei solului în aceste cicluri . Mai mult, microflora are o
influență asupra nivelului de zinc, cupru și sulf total din sol, care în cele din urmă a fectează și
pH-ul solului (Imadi și colab,2016 ).
Biomasa microbiană din sol constă în principal din bacterii și ciuperci și constituie
aproape 1 -4% din materia organică totală din sol .Diversitatea microbiană a solului indică
faptul că există multe tipuri de microorganisme prezente în toate hab itatele macro și micro
actuale în ecosistemul solului. Înglobează diversitatea între specii, precum și în cadrul
speciilor originare din variațiile genetice, adaptările evolutive și ecologice ale speciilor,
interacțiu nile cu factorii biotici și abiotici și complexitățile habitatelor. Di versitatea genetică a
microorganismelor a fost definită ca și cantitatea și distribuția informațiilor genetice în cadrul
speciilor microbiene și, într -o manieră mai simplă, poate fi priv ită în termeni de bogăție și
echilibru a microflorei solului (Cycon și colab ,2007 ).
Microorganismele joacă un rol esențial în multe procese biologice ale solului,
inclusiv transformări de azot, descompunerea materiei organice, eliberarea de nutrienți și
disponibilitatea acestora, precum și consolidarea structurii solului și afectarea fert ilității .
Microflora solului este prima biotă care suferă impacturi directe și indirecte ale substanțelor
toxice introduse în sol. Datorită răspunsului rapid la contaminanți, ubicuitatea, dimensiunea și

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

11
reciclarea elementelor microflorei de sol este adecva tă pentru a acționa ca „biomarker” care
reflectă efectele negative ale tratamentului pesticidelor și este frecvent utilizat în testele
ecotoxicologice pentru a evalua influența substanțelor chimic e asupra sistemului de sol
(Cycon și colab , 2007 ).

Fig.1.1. Microflora solului
(Sursa: Prashar și colab , 2016)

1.1 AZOTUL ÎN ECOSISTEME -IMPORTANȚĂ
Azotul (N ) este o componentă de bază a proteinelor, acizilor nucleici, enzimelor,
hormonilor și clorofilei și este un factor important în reglarea structurii ecosistemelor,
menținerea ciclului de nutrienți și determinarea creșterii plantelor și a funcțiilor ecologic e
(Quemada și colab, 2019 ).
Emisiile și depunerea reactivă de azot au crescut semnificativ la scară globală
datorită activităților umane, cum ar fi producția și aplicarea îngrășămintelor cu azot și arderea
combustibililor fosili în transporturi, centrale e lectrice și industrii .Azotul reactiv crescut în
mediu a dus la o serie de efecte asupra schimbărilor climatice și ecosistemelor, cum ar fi
pierderea biodiversității, acidifierea solului, poluarea aerului, eutrofizarea apei dulci și
saturația de azot (Wang și colab,2019 ).
Depunerea N -ului are două efecte controversate asupra creșterii culturilor pe baza
experimentelor controlate. Ca o componentă semnificativă a resursei de nutrienți, depunerea

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

12
de N poate stimula producția primară în regiunile nelimitat e. Cu toate acestea, depunerea
excesivă de N are un impact negativ asupra sănătății și serviciilor ecosistemice, cum ar fi
îmbunătățirea scurgerii cationilor de bază și a acidificării solului (Wang și colab,2019 ).
Depunerea de azot are un avantaj competiti v pentru speciile de azot -filic, dar nu este
bună pentru speciile sensibile la azot. Creșterea conținutului de azot va schimba și relația
dintre plante și microorganisme, afectând procesul metabolic al plantelor și creșterea
microorganismelo r (Oishi,2019) .
Creșterea polu anților N -transfrontalieri pot degrada ecosistemele alpine, deoarece
aceste ecosisteme ale N sunt restricționate și sunt susceptibile la sedimente de N crescute.
Dintre plantele alpine, briofitele sunt puternic afectate de acești poluanți. E xcesul de N în
briofite poate interfera cu procesele metabolice, inhibând astfel capacitatea sa de a crește și de
a menține N (Oishi,2019 ).
Azotul joacă un rol indispensabil în funcționarea ecosistemelor forestiere. Mai mult
de 99,5% din N global sunt depozitate în atmosferă și roci sedimentare, în timp ce mai puțin
de 1% din sol conține de fapt mai puțin de 0,01% de N. Prin urmare, N este de obicei factorul
limitativ pentru creșterea biologică în ecosistemele terestre. În principal, prin depunerea de
azot în atmosferă, azotul artificial este ingerat cu o viteză de până la 20 kg N ha-1 în multe
locuri pentru a prezice ecosistemele, ceea ce poate crește utilizarea azotului și de a elimina
unele dintre limitările acestuia. Datorită creșterii rapide a N reac tive în produse prin procesul
Haber -Bosch și utilizarea pe scară largă a îngrășămintelor chimice cu azot în agricultură,
depunerea de azot crește rapid la nivel global. Creșterea nivelului de depunere de N va
schimba procesele și funcțiile ecosistemelor te restre. De exemplu, ciclul N în sol, în special
cifra de afaceri de mineralizare și imobilizare (MIT ) este unul dintre procesele direct afectate
de creșterea nivelului de depunere de N (Cheng și colab,2019 ).
Compoziția diferitelor forme de N este reglement ată în principal de procesele de
transformare simultană a solului N -ului (adică, MIT ), în special rata de mineralizare a solului
cu azot , nitrificarea și imobilizarea NH 4 + și NO 3-. Printre aceste procese, nitrificarea este
principalul mecanism asociat cu pierderea de N, deoarece azotatul produs în procesul de
nitrificare este supus pierderii prin levigare și denitrificare .Înțelegerea procesului de conversie
a N este esențială pentru înțelegerea dinamicii elementelor din sol. În ecosistemele forestiere,
în ultimele decenii au fost efectuate o serie de studii pentru a înțelege biodiversitatea,
acidifierea solului, concentrația de cationi alcalini, ciclurile biogeochimice și răspunsurile
microbiene ale solului la depunerea crescu tă de azot. Analiza a evaluat în mod cuprinzător

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

13
efectele depunerii de azot (inclusiv experimente de adăugare a azotului care simulează
depunerea de azot ) asupra caracteristicilor și proceselor ecosistemului terestru, inclusiv
acidifierea solului, disponib ilitatea azotului, depozitarea solului cu carbon, activitatea
enzimelor la rate de mineralizare și nitri ficare, creșterea plantelor și c onținut ul net de azot în
populațiile microbiene din sol (Cheng și colab,2016 ). Comunitatea microbiană a solului a
suferi t o transformare a azotului, astfel că numărul populației, structura și activitatea
comunității sunt factori importanți care reglementează ciclul azotului din sol. Ciupercile și
bacteriile joacă roluri diferite în mineralizarea și imobilizarea azotului în ecosistemele
forestiere, de exemplu, ciupercile pot fi m ai competitive în utilizarea NO 3- (azotat ) decât
bacteriile . Procesul de mineralizare a solului azotului este legat de un set de enzime
extracelul are utilizate pentru obținere . De exemplu, rolul enzim elor exogene joacă un rol
important în eliberarea de C, N și P organice dizolvate în timpul mineralizării microbiene a
materiei organice. În funcție de protează,depolimerizarea care limitează conținutul de proteine
este un pas care restrânge rata de minera lizare a azotului. În plus, chitinaza (de exemplu, N –
acetilglucosaminidază, NAG ), peptidoglican hidrolază (de exemplu, amidaza, peptidază și
glicozilază ) și ure za catalizează chitina ș i peptidoglicanul respectiv, care hidrolizează urea
(Cheng și colab,2016 ).
Azotul reprezintă un bloc de p roteine și materiale genetice și este unul dintre acei
nutrienți care sunt necesari pentru creșterea și dezvoltarea cores punzătoare a organismelor vii.
Este obținut din atmosferă folosind procedeul Haber -Bosch pentru producerea amoniacului.
Un kilogram de îngrășământ cu azot consumă aproape 60 MJ (mega joule ) de energie
(Cho jnacka și colab,2020). Îngrășământul cu azot face ca plantele să pr oducă proteine și acizi
nucleici. Cu toate acestea, componente le nu vor intra în ciclul închis al azotului, adică nu vor
fi procesate prin producerea de biocombustibili. Pot fi folosite pentru a hrăni animalele din
fermă, ceea ce duce la producerea unor cantități mari de oxizi de azot și la disiparea azotului
(Chojnack a și colab,2020 ).
Producția de îngrășământ cu azot consumă energie, deși compușii azotului se găsesc
în cantități mari în natură. Prin urmare, recuperarea azotului din biomasa deșeurilor va afecta
mediul și chiar va conduce la atenuarea schimbărilor climat ice. Unele cantități mari d e
îngrășăminte chimice care conțin azot se evaporă, iar altele sunt spălate sau evacuate în apa de
suprafață, determinând eutrofizarea lor. Cantitatea mică rămasă de îngrășământ nu este de
obicei suficientă pentru a crește plante le, deci trebuie reaplicată (Chojnacka și colab,2020 ).

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

14
Irigarea și azotul sunt factorii majori care afectează randamentul culturilor, eficiența
utilizării apei și absorbția de az ot. Cu toate acestea, irigarea excesivă și fertilizarea cu azot
poate provoca degenerarea sol ului, scurgerile de azot și eficiența redusă a utilizării apei și a
azotului, în special în condiții ridicate de temperatură și umiditate ale unei sere . Irigarea este
singura sursă de apă din sol din seră. Programele de fertilizare pot afect a direct sau indirect
activitatea microorganismelor și disponibilitatea azotului în sol, care la rândul lor afectează
conținutul și distribuția azotului organic în sol. Azotul organic reprezintă mai mult de 90% din
azotul total al solului (Ntotal) . Structu ra și disponibilitatea sa joacă un rol esențial în retenția
de azot, mineralizare a și furnizarea de azot din s ol. Moleculele mici, (aminoacizii ), sunt
absorbiți direct de culturi. Majoritatea azotului organic al solului trebuie mai întâi transformat
în azo t mineral prin mineralizare înainte de a putea fi ab sorbit de culturi . Nivelurile de azot
mineral (SMN ) și azot organic solubil (SON ) au fost utilizate pentru a măsura și prezice
mineralizarea și imobiliza rea azotului din sol . Ambi i parametri i sunt indicatori cheie ai
caracteristicilor de mineralizare a azotului . Prin urmare, SMN și SON pot reflecta fertilitatea
solului și potențialul de aprovizionare c u azot (Wu și colab,2019 ).
Azotul este unul dintre cele mai importante elemente nutritive din ecosistemele
terestre și este, de asemenea, elementul nutritiv pe care plantele îl preiau în cantități mai mari
din sol. Cu toate acestea, azotul organic este princ ipala formă de azot și trebuie transformat în
azot anorganic prin mineralizare, astfel încâ t să poată fi absorbit și utilizat de plante .
Mineralizarea este descom punerea azotului organic în NH 4 (amoniu ) și NO 3 (azotat )
reprezentând principalul mijloc pentru ca plantele să obțină azot eficient din sol. Conținutul
inițial de umiditate al solului p oate afecta proprietățile fizice și chimice ale solului și, prin
urmare, poate afecta mineralizarea azotului solului (Fu și colab,2019 ).
În ultimele trei decenii, azotul anorganic global (N ) în Statele Unite a crescut cu 8%
din cauza utilizării azotului în agricultură și a emisiilor de azot din pr ocesele de ardere. În
2100, depunerea de N a scăzut în Europa. Îmbogățirea cu azot poate capta creșterea plantelor
și poate schimba carbonul (C ) al biomasei plantelor, ciclul de nutrienți și proprietățile fizice și
chimice ale solului, care pot afecta abundența solului sau diversitatea microbiană și răspund la
procesele ecosistemice. Prin urmare, o mai bună înțelegere a răspunsului microorganismel or
solului la îmbogățirea azotului este esențială pentru a prezice consecințele contribuției
crescute a az otului la ecosistemele terestre (Fu și colab,2019 ).
Ciclul azotului este o componentă cheie a agro -ecosistemelor, unde azotul este un
factor comun de limitare a creșterii culturilor. Randamentul culturilor depinde de măsura în

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

15
care plantele ș i cerințele pentru azot pot fi îndeplinite . Cu toate acestea, pierderea de azot este
o problemă larg răspândită în sistemul agricol, care nu numai că duce la crește rea costurile
agricole, dar provoacă multe probleme de mediu, cum ar fi eutrofizarea, contaminarea apei
potabile, încălzirea globală ș i poluarea atmosferică (Sun și colab,2015 ).
Ciclul azotului se bazează pe transformarea redox a compușilor de azot și majo ritatea
proceselor sunt conduse de o diversitate de microorganisme, în sp ecial bacterii și arhaea.
Microorganismele sunt sensibile la intervenția habi tatului , iar aplicarea îngrășămintelor
afectează nu numai condițiile fizice și chimice ale solului, ci și mediul biologic. Fertilizarea
chimică afectează dramatic, dar diferențial, abundența de microorganisme implicate în
ciclismul cu azot. Unele studii au descoperit că fertilizarea cu NPK crește conținutul de
bacterii oxidante cu a moniac (AOB). A lte studii a u descoperit că fertilizarea cu NPK are
efecte reduse asupra abundenței de microorganisme care conțin nifH și AOB. De asemenea, a
fost observat un efect negativ al fertilizării chimice asupra conținutului de arha ea oxidativă și
amoniac (AOA) ș i AOB.
Deși fertilizarea chimică a avut efecte diferite asupra abundenței de microorganisme
implicate în ciclul azotului, fertilizarea organică a avut,efecte pozitive asupra
microorganismelor funcționale. Adăugarea de materie organică și creșterea asociată a
conținutului de carbon este un factor important în efectele pozitive asupra habitatelor
microbiene din sol. Poate oferi o nutriție bogată și echilibrată (cum ar fi nutrienții organici
bogați în carbon și unele săruri anorganice). Ele sunt favorabile creșter ii microorganismelor
care participă la ciclul azotului, precu m și a numeroase organisme sau microorganisme mixte
de nutrienți care participă la ciclul azotului. Nitrificarea activă poate oferi o matrice bogată
pentru denitrificare, iar consumul cresc ut de oxigen va provoca anoxie de oxigen în anumite
zone ale solului, c eea ce conduce la denitrificare . În plus, compușii organici de carbon sunt,
de asemenea, donatori de electroni adecvați pentru metabolismul biologic. Creșterea
carbonului organic din aplicare a îngrășămintelor organice ar putea furniza imediat carbon
organic, stimulând astfel denitrificarea (Sun și colab,2015 ).

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

16

Fig.1.2 Circuitul fertilizanților în natură
(Sursa: https://icl -sf.com /ro-ro/news/circuitul -azotului/ ).

1.2 TIPURI DE ÎNGRĂȘĂMINTE MINERALE -UTILIZARE

Îngrășămintele sunt materiale anorganice cu o valoare analitică ridicată și o anumită
compoziție, care pot furniza nutrienți și oligoelemente și sunt de obicei aplicat e pe sol pentru
a promova creșterea culturilor (Koli și colab,2019 ).
O serie de exemple le constituie:
• îngrășăminte azotate (uree, sulfat de amoniu ).;
• îngrășăminte fosfat (super fosfat unic / triplu ).;
• îngrășăminte potasice (muriat de potasă ).;
• macronutrienți (Ca, Mg, O, C ). și micronutrienți (Zn, Mn, Cu, Fe, Mo,S)
Clasificarea îngrășămintelor
1. Îngrășămin te simple – Un singur fitonutrient principal este furnizat, și anume azot,
fosfor sau potasiu. De exemplu: uree, sulfat de amoniu, sulfat de potasiu și clorură de potasiu.
2. Îngrășăminte c omplexe – Acestea conțin doi până la trei fitonutrienți, dintre care
doi sunt combinați chimic. Aceste îngrășăminte sunt de obicei produse sub formă de pelete.
De exemplu: DAP (fo sfat de diamoniu )., nitrofosfat și fosfat de amoniu.
3. Îngrășăminte mixte – Acestea sunt amestecuri fizice de îngrășăminte simple.
Conțin mai mult de doi nutrienți principali ai plantelor. Sunt preparate amestecând sistematic
ingredientele cu mâna.

Îngrășămintele pot fi, de asemenea, clasificate în funcție de forma fizică.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

17
1. Îngrășămintele solide se găsesc sub mai multe forme:
• cristale (sulfat de amoniu ).;
• pulbere (superfosfat unic ).;
• bilu țe (uree, fosfat de diamoniu, superfosfat ).;
• brichete (brichete de uree ).;
• granule (granule olandeze ).;
• supergranule (supergranule ale ureei ).
2. Îngrășăminte lichide:
• Îngrășămintele sub formă lichidă se aplică cu apă de irigare sau prin aplicare
directă.
• Simplitatea lor în manipulare, forța de muncă scăzută și posibilitatea amestecă rii
cu erbicidele au făcut îngrășăminte lichide mai acceptabile pentru fermieri (Koli și
colab,2019 ).
Îngrășăminte simple . Gestionarea sănătății solului este crucială pentru asigurarea
producțiilor ecologice și agricole și pentru menținerea diversității plantelor. Impacturile
negative ale îngrășămintelor chimice au obligat companiile agrochimice să le înlocuiască cu
biofertili zanți în sistemele agricole durabile, pentru a obține o productivitate dorită a culturilor
(Ostadi și colab,2020 ).
În ultimii ani, aplicarea nanotehnologiei pentru producția de îngrășăminte cu eliberare
inteligentă și lentă, cunoscute sub denumirea de îng rășăminte nano, reprezintă una dintre cele
mai bune soluții pentru îmbunătățirea raportului eficienței utilizării nutrienților (NUE ) în
plante. Nanoparticulele sunt determinate ca particule cu dimensiuni cuprinse între 1 și 100
nm(nanometru ). Sunt utilizat e în diferite domenii precum agricultura, biotehnologia și
industria farmaceutică . Din cauza dimensiunilor mici și a suprafeței mari, proprietățile
chimice, fizice și biologice ale nanoparticulelor sunt îmbunătățite în comparație cu materialele
convenționa le. Aplicarea îngrășămintelor nano în sistemele agricole are câteva beneficii, cum
ar fi eliberarea de control a substanțelor nutritive pentru a se potrivi cu modelul de absorbție a
culturilor, îmbunătățirea solubilității și dispersiei nutrienților insolub ili și îmbunătățirea NUE,
cu o durată extinsă de aprovizionare cu nutrienți și o rată scăzută a pierderii de îngrășăminte
(Ostadi și colab,2020 ).
Aplicarea intensivă a îngrășămintelor chimice are impacturi negative asupra mediului,
inclusiv agregarea pesti cidelor și îngrășămintelor, eroziunea solului, poluarea solului și a apei,

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

18
eroziunea genetică, levigarea de substanțe nutritive și reducerea agrobiodiversității (Ostadi și
colab,2020 ).
Ecosistemele de teren agricol înregistrează creșteri fără precedent în aporturi de
nutrienți datorită utilizării unor cantități mari de îngrășăminte chimice. Aceste aporturi
neechilibrate de îngrășăminte ar putea influența raporturile ecologice ale terenurilor agricole
care au impacturi suplimentare asupra acelor raporturi elementare de plante și sol precum și
diversitatea ecosistemului Disponibilitatea substanțelor nutritive în sol poate fi afectată de
îngrășăminte (organice sau anorganice ) și poate regla în continuare ciclurile biogeochimice
ale solului. Carbonul (C ), azo tul (N ) și fosforul (P ) sunt trei macroelemente dominante în sol,
iar ciclul C, N și P necorespunzător în ecosisteme este o problemă comună care a fost
explorată la nivel global . Raporturile C: N: P, ca un criteriu pentru evaluarea condițiilor
nutriționale ale solului, asigură o legătură între productivitatea plantelor supraterane și stările
de nutrienți ai solului subteran în plus, acest indicator a fost utilizat pe scară largă pentru a
înțelege în profunzime limitările de nutrienți nat urali într -o anumită măsură (Ostadi și
colab,2020 ).
Multe studii au arătat că îmbogățirea elementelor accelerează circulația prin
modificarea raporturilor de nutrienți ai plantelor, acești factori pot afecta interacțiunile
plantelor și productivitatea plantelor și pot schimba descompunerea materiei organice .În
consecință, o mai bună înțelegere a influenței gestionării îngrășămintelor asupra raporturilor
ecologice (C: N: P ) este vitală pentru evaluarea substanțelor nutritive ale solului și reglarea
dezvoltării durabile a ecosistemelor agricole (Ostadi și cola b,2020 ).
În general, îngrășămintele cresc producția plantelor și se modifică inevitabil starea
elementară de nutrienți în plante, schimbând astfel bazinele de nutrienți ai solului și
influențând direct microorganismele solului . În plus, așa cum indică teor ia reciclării de
nutrienți orientată de consum, ciclul C, N și P sunt, de asemenea, limitate pe scară largă de
cerințele elementare ale microorganismelor și de conținutul elementar din solul rizosferei . Se
consideră că microorganismele din sol își mențin r aporturile elementare pentru obține rea și
fixarea nutriențiilor necesari, reglează timpul de transfer al elementelor prin păstrarea unor
elemente limitate în biomasă pentru o lungă perioadă de timp sau descărcarea elementelor
care sunt prezente în exces co nform nevoilor microbiene. Dovezile au indicat că
microorganismele din sol pot stabili relații simbiotice sau patogene cu plantele, precum și cu
animalele și pot facilita, de asemenea, descompunerea ,degradarea materiei organice instabile
și îmbogățite în nutrienți pentru a satisface cerințele elementare de bacterii cu creștere rapidă,

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

19
cu raporturi scăzute de C: P sau N: P. Î n schimb, ciupercile, inclusiv cele din ordinele
Thelephorales și Cantharellales, sunt principalele microorganisme care restricționeaz ă ratele
de mobilizare ale N-ului și P-ului în sol (Ostadi și colab,2020 ).
O meta -analiză recentă a demonstrat că îngrășămintele (de exemplu, N ) au scăzut atât
diversitatea microbiană a solului, cât și abundențele relative Actinobacterii lor și Nitrospire lor
cu toate acestea, abundențele relative ale grupurilor fungice primare, Ascomycota și
Basidiomycota , nu s -au schimbat semnificativ . Diversitatea și compoziția microbiană a
solului, de asemenea, răspund diferit la aplicarea îngrășămintelor, cum ar fi îngrășămintele
organice (P ). Mecanismele care stau la baza acestor răspunsuri sunt încă necunoscute, iar
feedback -ul dintre activitatea microbiană și schimbarea homeostazei C: N: P poate modifica
la rândul său mediul. Cercetări relevante pot dezvălu i modificări ale activității microbiene ca
răspuns la mediul extern și aceste cunoștințe pot oferi noi perspective asupra conexiunii dintre
adaptarea și evoluția microbiană și stările echilibrate ale substanțelor nutritive ale solului
(Ostadi și colab,2020 ).
Fertilizarea a fost utilizată pe scară largă ca un management comun practic pentru
menținerea fertilității solului și a productivității culturilor . Îngrășămintele chimice au, în
general, un conținut ridicat de nutrienți și sunt utilizate rapid și eficie nt de culturi. Pentru a
satisface cerințele de agricultură intensivă, cantități din ce în ce mai mari de îngrășăminte
chimice au fost aplicate pe solul din întreaga lume . Cu toate acestea, riscurile pentru
biodiversitate, degenerarea solului și poluarea me diului sunt din ce în ce mai grave odată cu
creșterea fertilizării chimic e. În comparație cu îngrășămintele chimice, îngrășămintele
organice derivate de la animale, excremente umane sau plante pot asigura o aprovizionare mai
echilibrată de nutrienți și pot elibera substanțe nutritive mai durabil e. În plus, îngrășămintele
organice pot schimba starea fizică a solului prin îmbunătățirea agregării solului, creșterea
conductivității hidraulice a solului și reducerea rezistenței m ecanice și a densității în vrac
(Sun și colab,2015 ).
Cu toate acestea, comparând îngrășământul organic cu conținut scăzut și eliberare de
nutrienți, viteza acestuia este prea lentă pentru a satisface nevoile culturilor într -o perioadă
scurtă de timp, iar utilizarea singură de îngră șăminte organice nu poate satisface, de obicei,
nevoile unei producții agricole intense . Aplicarea combinată a îngrășămintelor organice și
chimice s -a dovedit a fi cea mai bună abordare pentru creșterea și susținerea fertilității solului
și a producției cu lturilor decât aplicarea de îngrășăminte c himice sau organice individuale
(Sun și colab,2015).

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

20

CAPITOLUL 2
2 PROCESE DE FIXARE A AZOTULUI
În producția agricolă și în ecosistemele naturale ciclul azotului se bazează pe fixarea
biologică prin bacterii diazotrofe. Fixarea biologică a azotului este un proces important,
deoarece asigură amoniac (NH 3) pentru plante și anim ale și este realizată de bacterii cu viață
liberă și de bacterii care formează a socieri re ciproce cu plantele . Unele dintre aceste s pecii
trăiesc simbiotic, în asociere cu leguminoase le sau cu plante care nu sunt leguminoase.
Fixarea nesimbiotică a azotului poate contribui la azotul semnificativ disponibil pentru plante
în solurile cu deficit d e N. Fixatorii de azot care trăiesc liber reprezintă o serie de bacterii,
inclusiv bacteriile ca și rizosfera și bacteriile endofite (Dilfuza,2012 ).
Fixarea N 2 este înregistrată la cel puțin 26 de genuri de bacterii . Genul Azotobacter ,
Azospirillium, Alca ligenes, Beijerinckia, Campylobacter, Derxia, Bacillus, Pseudomonas,
Burkholderia, Klebsiella, Pantoae sunt capabile să ducă la fixarea activității N -ului.
Activitatea nitrogenazei a microorganismelor asociate cu ciupercile ectomicorizale este
reprezentată de : Laccaria laccata, Hebeloma crustulinif orme, Rhizopogon vinicol or și
Thelephora sp . Cele mai cunoscute specii capabile să fixeze N2 atmosferic sunt: Azotobacter
chroococcum ‚ Pantoea agglomerans, Klebsiella spp ., Klebsiella pneumoniae , Cellulomonas
sp., Bacillus azotoformans , B. mycoides , B. cereus , B. thuringiensis , B. licheniformis , B.
megaterium , Mycobacterium flavum , Azospirillum spp ., A.brasilense , Burkholderia gladioli ,
B. vietnamiensis , B.kururiensis , B. tuberum , B. phynatum , Pseudomonas sp ., P. glathei , P.
fluorescens , Xanthomonas oryzae , Agrobacterium tumefaciens , Serratia marcescens ,
Herbaspirillum seropedicae (Dilfuza ,2012 ).
Au fost, de asemenea, raportate apariția bacteriilor endofitice care fixează azotul,
cum ar fi Azoarcus sp , Gluconacetobacter și Herbaspirillum . Multe leguminoase legate de
bacteriile cu nodul rădăcină pot intra în relații simbiotice, cum ar fi : Bradyrhizo bium ,
Rhizobium și Sinorhizobium (Dilfuza,2012 ).

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

21

Fig 2.1 Microorganisme benefice utilizate în agricultură
(Sursa: www.greenagri.in/beneficial -soil-micro -organisms -in-agriculture/ ).

Organismele care fixează azotul sunt în general active în solul din zona rădăcinii
plantelor și furnizează N din atmosfera (N2) care este transformată în NH₄⁺ (amoniu ) ‚el
necesită un aport mare de energie, astfel exudatele radiculare ajută la susținerea reacției . Se
raportează că exudarea C -ului de căt re rădă cini în solul din jur și disponibilitatea de nutrienți
minerali în sol au o importanță considerabilă pentru creștere a populațiilor microbiene .
Exudatele radiculare, ca sursă de energie, sunt importante pentru funcțiile ecologice, în
special fixarea azotului, a microflorei solului heterotrofic. Întrucât activitatea lor de fixare a
azotului depinde puternic de condițiile favorabile de umiditate, concentrația de oxigen și o
sursă de plante de substrat de C organice care sunt capabile să elibereze exudate au prezentat
o activitate mai mare de fixare a azotului în sol (Dilfuza,2012 ).
Bacteriile care fixează azotul sunt mai m ari în solurile mai mici de azot, în
comparație cu alte soluri care se caracterizează cu un conținut mai mare de N. Solurile calcare
aride, sărate, sunt caracterizate cu un conținut foarte redus de azot, unde sunt dominante
bacteriile care fixează azotul (Dilfuza,2012 ).
Este bine susținut faptul că fixarea biologică a azotului mediată de enzimele azotate
este un proces important pentru activitatea biologică a solului. Necesită un aport energetic
ridicat, unde plantele ajută la furnizarea acestei energii sub formă de compuși organici .

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

22
Activitatea azotazei în sol depinde de condițiile ecologice în asociere cu capacitățile specifice
de fixare a azotului a anumitor microorganisme și genotipuri vegetale în diverse condiții
climatice . Diferenț a de activitate a azo tazei în soluri poate fi explicat ă cel mai bine prin
deosebirea în compoziția speciilor (Dilfuza,2012 ).
În teren azotul interacțio nează cu particulele de sol, apă , microorganisme și plante.
Azotul anorganic este cel mai important element în creșterea plantelor, iar cantitățile de forme
dispon ibile pentru plante sunt amoniu ( NH₄⁺ ) și azotat ( NO 3-) care sunt limitate în sol. O parte
majoră a azotului apare sub formă organică și treb uie mineralizată la azot anorganic înainte de
a putea fi preluată de plante. Schimbările de mediu vor avea efecte directe și indirecte asupra
preluării de nutrienți a plantelor, proceselor de rotație a substanțelor nutritive ale solului,
inclusiv ciclismul de N și C, amonificarea, nitrificarea și denitrificarea. Aproximativ 50% di n
N s-a aplicat ca îngrășământ și este utilizat de plante, iar restul este temporar reținut în
rădăcini, imobilizat în materie organică a solului, lipit sau pierdut în atmosferă
(Dilfuza,2012 ).
Stark și Richards au sugerat că în sistemul de sol, fluxurile de N pot fi împărțite în
inputuri (depunere de N atmosferic , fixare biologică de N, încorporarea reziduurilor de
cultură ) și ieșiri (adsorbție de amoniu în matricea solului, scurgere de nitrați, amoniac
volatilizare, emisie de compuși de N gazoși prin procese de nitrificare și d enitrificare,
imobilizare ). Microorganism ele joacă un rol important în îmbunătățirea structurii fi zice a
solului, în îmbunătățirea fertilității solului și sunt implicați în toate aspectele ciclului N,
inclusiv fixarea N 2 (N2 până la NH₄⁺ ), nitrificarea ( NH₄⁺ până la NO 3-), denitrificarea (NO3 –
până la N ), și amonificare, eliberarea amoniacului (NH 3) prin descompunerea materiei
organice și imobilizare . Astfel, aceștia fac ca nutrienții să fie mai mult sau mai puțin
disponibili pentru plante . Ciupercile, inclusiv micorizele,pot influența, de asemenea, cifra de
afaceri de N în soluri datorită capacității l or de a produce enzime extracelulare c are
promovează depolimerizarea în compuși de N . Conform Beier și colab., temperatura ridicată
și umiditatea stimulează activitatea microbiană și schimbarea pierderilor relative de N din
sistemele solului prin stimularea mineralizării sau prin promovarea absorbției de N de către
plante, precum și imobilizarea microbi ană de N .
Modificările dinamicii N -ului în soluri sunt strâns legate de modificarea activităților
microbiene implicate în ciclul N -ului de factori biotici și abiotici, de aceea este foarte
important să se determine factorii care controlează procesele microbiene ale ciclului N -ului în
sol (Dilfuza,2012 ).

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

23
2.1 Procese biologice ale azotului în ecosisteme
În perioadele preindustriale, fixarea bio logică de N 2 a fost calea principală de creare
a N-ului în ecosistemele terestre, iar în regiuni mai verzi, acest lucru poate fi în continuare .
Chiar dacă dinitrogenul (N 2) este componenta majoră a atmosferei terestre, iar azotul este
esențial pentru toate formele de viață, N 2 nu poate fi folosit direct de sistemele biologice
pentru a sintetiza substanțele chimice necesare creșterii, întreținerii și reproducerii. Reacția
chimică generală pentru fixarea N -ului (N 2 + 3H 2 → 2NH 3) este identică atât pentru
procesele chimice (Haber -Bosch ), cât și pentru procesele biologice. A treia legătură triplă de
N trebuie ruptă – ceea ce necesită cantități substanțiale de energie și trei atomi de hidrogen
trebuie adăugați la fiecare dintre atomi. Organismele vii folosesc e nergia derivată din oxidare
(„Arderea” ). carbohidraților pentru a reduce azotul molecular (N 2) până la amoniac (NH3 )
(Dannenmann și colab ).
Capacitatea fixatorilor biologici de N de a converti N 2 în N organic este substanțială,
mai mult decât suficient pen tru a menține N în ecosisteme și pentru a reînnoi pierderile de N.
În multe sisteme, dispozitivele de fixare ale N -ului conduc acumularea de N fix la scări
îndelungate, aducând aprovizionarea cu N în echilibru cu alte resurse potențial limitante.
Fixarea b iologică semnificativă a N 2 la scara ecosistemului este asociată cel mai mult cu
fixarea simbolică N 2, cu exemplul clasic al bacteriei. Bacteriile infectează rădăcinile plantelor
leguminoase (de exemplu, mazăre și fasole, fasole de soia, trifoi, arahide ) și formează
nodozități . Fixarea simbiotică N2 poate fi de până la aproximativ 200 kg N ha −1 an −1. De
aceea, leguminoasele sunt folosite în sistemele agricole, reprezentând o sursă directă
importantă de hrană și furaje pentru animale. În sistemele cu input redus de nutrienți și
agricultură organică, culturile leguminoase sunt incluse în rotați i pentru a asigura N altor
culturi. De asemenea, în sistemele naturale există numeroase genuri de angiosperme non –
leguminoase, cum ar fi Alnus , Casuarina , Coriaria , Myrica , care sunt capabile să susțină
fixarea biologică a N2. Aceste asociații pot atinge rate de fi xare de până la 100 kg N ha −1 an
−1 și pot apărea ca vegetație dominantă sau ca specii pioniere în mediile adverse ale solului
(Dannenmann și colab ).

Amonificarea . Mineralizarea N -ului și imobilizarea de către microorganismele
solului sunt una dintre componentele cheie ale ciclului N -ului al solului și sunt considerate
ambele procese importante în soluri. Compușii organici azotaț i sunt descompuși de enzime
microbiene pentru a forma amon iac (NH 3) și astfel cantitatea de N disponibilă în soluri este

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

24
crescută prin aceste procese. De asemenea, sunt responsabili pentru digestia polimerilor, cum
ar fi celuloza și lignina, pe care organismele multicelulare nu sunt în măsură să le utilizeze .
Partea de azot care este prezentă în materialul organic transformat este utilizată în țesutul
microbian și o parte este eliberată (mineralizată ) ca azot anorganic . Procesul de imobilizare
are ca rezultat o creștere de N organic în materialul organi c rămas (Dilfuza,2012 ).
Microorganismele amonificante includ specii precum Bacillus , Pseudomonas ,
Microbacterium , Streptomyces . Micorizele sunt, de asemenea, importante în acționarea
directă ca descompunători, prin producerea exoenzimelor care descompun polimerii org anici
în mediile cu sol scăzut de N (Dilfuza,2012 ).

Nitrificarea . Nitrificarea este oxidarea aerobică treptată a amoniului ( NH₄⁺ ) sau
amoniacul ui (NH 3) la nitriți NO 2 și NO 3. Acest proces -cheie joacă un rol important în reglarea
disponibilității și pierderii de N în ecosistemele terestre, deoarece poate provoca scurgerile
NO 3 la producția de ape subterane și N2O direct (prin descompunerea chimică a
hidroxilaminei ) și indirect (prin denitrificare și denitrificare a nitrifierilor ). Nitrificarea în
soluri este împărțită în nitrificare autotrofă și nitrificare heterotrofă. Prima este realizată în
principal de bacteriile oxidante cu amoniu chemoautotrofice (AOB, reprezentate de speciile
Nitrosomonas , Nitrosospira și Nitrosococcus ) și de arhaea (AOA, reprezentată de linii
Nitrososphaera și Nitrosotalea din încrengătura Thaumarchaeota ) și de bacteriile care
oxidează nitritul (NOB, reprezentată de speciile Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus și
Nitrospira ). Nitrificarea heterotrofă este re alizată de bacterii și ciuperci heterotrofe, cu
potențial de oxidare a compușilor organici și anorganici de N. Deși este acceptat pe scară
largă faptul că nitrificarea autotrofă în soluri este procesul de nitrificare predominant, rate
mari de nitri ficare î n solurile acide tropicale și subtropicale sugerează că nitrifierea
heterotrofă poate fi importantă în aceste soluri , deoarece este mai puțin afectat de pH -ul
scăzut decât nitrificarea autotrof ă. Oxidarea microbiană a amoniac ului este prima etapă de
limit are a ratei de nitrificare autotrofă, ceea ce poate explica de ce puținele studii asupra
nitrificării microbiene în solurile forestiere tropicale s -au concentrat în principal pe acest
proces. Microorganismele oxidează NH 3 la NO 2 prin utilizarea enzimei monooxigenaza
amoniacului, a cărei subunitate α este codificată de gena amoA, un marker genetic comun
pentru nitrificare . S-a presupus că Gamma și Betaproteobacteria chemolitotrofe au fost
responsabile în principal pentru acest pro ces în soluri . Cu toate acestea, studii recente au
demonstrat că AOA sunt constituenți omniprezenți ai mediilor terestre și descoperirea lor a

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

25
schimbat modelul nitrificării aerobe. Ecologia AOA rămâne parțial necunoscută și nu există o
relație simplă între ratele de oxidare a NH 3 și abundențele relative de AOA și AOB . În soluri,
factorii care determină diferențierea de nișă a comunităților AOA față de comunitățile AOB s –
au concentrat în mare măsură pe pH, concentrațiile de NH 3 și formele de N organic .
Abund ențe mari de gene amoA arheale au fost raportate în multe soluri acide și studii
multiple sugerează că unele grupuri de AOA pot prefera un pH sub 5,5. În solurile puternic
acide, abundența AOA crește sau rămâne neschimbată odată cu scăderea pH -ului, în ti mp ce
abundența AOB scade . Cu toate acestea, în solurile neutre cu cele alcaline, corelațiile dintre
AOA sau abundența AOB cu pH -ul nu au fost consistente . Investigațiile au indicat, de
asemenea, o preferință a comunităților AOA din sol pentru niveluri scă zute de NH 3 și condiți i
scăzute de nutrienți organici (Pajares și Bohannan ,2016).

Denitrificarea . Denitrificarea este o cale de respirație anaerobă microbiană prin care
NO 3 sau NO 2 sunt reduse secvențial la N 2 prin intermediari NO și N2O. Este cel mai
important proces biologic din soluri care readuce fixarea N -ului în atmosferă și închide cicl ul
N-ului. De asemenea, este calea principală a emisiilor de NO și N 2O din sol . Denitrificarea
constă din patru reacții catalizate de metaloenz imele nitrat reductazei, nitrit reductazei,
oxidului nitric reductazei și oxidului reductazei . Nitritul reductază este enzima cheie a
denitrificării, deoarece catalizează reducerea NO 2 la produsele pe gaz , care este reacția care
limitează rata procesului de denitrificare . Mai multe studii au utilizat markeri genetici pentru
denitrificare, incluzând narG și napA (markeri pentru nitrat reductază ), nirK și nirS (markeri
pentru nitrit reductază ), norB (un marker pentru oxidul nitric redu ctază ) și nosZ (un marker
pentru oxidul nitros reductază ), pentru a studia diversitatea microorganismelor denitrificante
în diverse medii . Organismele denitrificatoare pot avea diferite combinații de gene implicate
în calea denitrificării. De asemenea, în timp ce unele microorganisme adăpostesc toate
enzimele de denitrificare și pot efectua calea completă, altele nu au gena de reductază de oxid
nitru și produc doar N2O ca produs final de denitrificare . Mai mult, studiile recente au
identificat reductoarele N2O ne-denitrificante cu nosZ atipice, care sunt potențiali
contribuitori la reducerea N2O a solurilor . Astfel, înțe legerea ecologiei acestei asociații
funcționale este potențial importantă pentru atenuarea emisiilor de N2O din soluri. Această
grămadă recent identificată de reducători de N2O este diversă și răspândită în mediile terestre ,
dar ecologia acestui grup în solurile forestiere tropicale nu este încă cunoscută.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

26
Denitr ificarea este distribuită între un grup divers de microorganisme din punct de
vedere taxonomic, care au dobândit capacitatea de a denitrifi ca prin diferite mecanisme
evolutive . Acest proces este realizat în sol în principal de bacteriile heterotrofe aerobe
facultative, din genurile Pseud omonas , Bacillus și Paraccocus , și de bacterii autotrofe,
Thiobacillus denitrificans . Denitrificarea se găsește, de asemenea, pr intre reprezentații arhaea
și ciuperci, inclusiv Ascomycota (Fusarium oxysporum , Fusarium solani , Cylindrocarpon
tonkinense și Gibberella fujiuroii ) și Basidiomycota ( Trichosporon cutaneum ). Ciupercile au,
în general, N 2O reductază , ceea ce sugerează că aceste organisme sunt responsabile pentru o
mare parte din emisiile de N 2O din sol. În ciuda observației frecvente a faptului că
comunitățile microbiene tropicale din sol sunt deseori dominate de ciuperci , contribuțiile lor
la emis iile de N 2O din solurile forestiere tropicale nu au fost încă abordate. Distribuția
polifiletică a genelor denitrifiante poate duce la coincidența lor cu genele de fixare cu N și d e
oxidare a amoniacului în multe microorganisme . Multe bacterii diazotrofe, cum ar fi unele
specii de Azospirillum și Bradyrhizobium , pot denitrifia . În mod similar, s -a dovedit că AOB
care aparține fie genului Nitrosospira , fie Nitrosomonas este capabil de deni trificare .
Umiditatea s olului este un factor important al emisiilor de N2O, deoarece reglează
disponibilitatea oxigenului pentru microorganismele solului. Întrucât denitrificarea are loc pe
măsură ce O2 în sol devine limitat, denitrificatorii sunt mai răspândi ți și mai rezisten ți în
solurile tropicale, datorită mediului redo x variabil. Aceste microorganisme facultative diverse
din punct de vedere taxonomic și fiziologic respiră în mod preferențial O 2, dar pot reduce NO 3
și alte forme N parțial oxidate atunci când O 2 este limitat (Pajares și Bohannan ,2016 ).

2.2 Factorii antropici care influențează circuitul azotului
Modificarea circuitului N-ului prin activitățile umane afectează securitatea
alimentară și energetică, sănătatea umană și serviciile ecosistemice. Factorii antropici au, de
asemenea, un potențial mare de a modifica procesele N -ului în pădurile tropicale și se așteaptă
schim bări semnificative în dinamica N -ului în aceste păduri, inclusiv creșterea exportului NO 3
în apele subterane și de suprafață, amenințarea calității apei potabile și creșterea riscuri lor de
eutrofizare . Mai mult, în deceniile următoare, tropicalele vor înregistra creșteri fără precedent
ale temperaturii și modificări semnificative ale regimului de precipitații, care au, de asemenea,
potențialul de a afecta ciclul N -ului. De exemplu, în călzirea solului poate crește metabolismul
microbian și activitatea enzimelor, ceea ce duce la o descompunere mai mare a materiei

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

27
organice și la mineralizarea brută a N -ului. Temperaturile mai calde ar putea stimula, de
asemenea, pierderi suplimentare de N prin rate crescute de denitrificare (Pajares și
Bohannan ,2016 ).
Depunerea atmosferică a compușilor de N reactivi a crescut de trei ori în ultimul
secol din cauza combustibililor fosili, aplicării îngrășămintelor artificiale și culturilor
leguminoase . Depu nerea reactivă de N crește în mod dramatic la tropice din cauza dezvoltării
economice și a creșterii arderii biomasei , ceea ce duce la multe efecte neașteptate negative.
De fapt, depunerea crescută de N nu se produce numai în zonele cu densități mari de
populație, dar și în zone departe de sursa de N (Pajares și Bohannan ,2016 ).
Fixarea biologică a N -ului este cea mai mare sursă naturală de N pentru majoritatea
ecosistemelor terestre . În acest proces, microorganismele diazotrofe simbiotice și cu viață
liberă reduc gazul dinitrogen atmosferic (N 2) la formele reactive și biologice disponibile.
Gena nifH, car e codifică subunitatea reductazei azotazei, enzima care catalizează această
reacție, a fost utilizată pe scară largă ca marker genetic pentru a studia diversitatea și
abundența diazotrofelor . De asemenea, pentru a caracteriza și cuantifica gena nifH în sol uri, a
fost utilizată o mare varietate de seturi de primer PCR din bacterii diazotrofice .
Relațiile dintre comunitățile diazotrofe și ratele de fixare a N -ului au fost cercetate în
multe ecosisteme terestre, inclusiv în solurile forestiere temperate , zone le umede , sisteme
deșertice , pajiști și terenuri agricole . În ciuda faptului că ecosistemele de pădure tropicale
mențin o fixare biologică considerabilă a N -ului, pentru a echilibra pierderile mari de N
potențiale, acest proces și comunitatea microbiană implicată în acesta rămân puțin cercetate în
aceste soluri.
2.3 Importanța fixării azotului
Una dintre problemele ce apar cand se încearcă estimarea fixării biologice a azotului
este lipsa unor metode adecvate. Ca urmare, estimările publicate pentru fixarea g lobală a
azotului variază foarte m ult. Adevărata valoare poate fi cuprinsă între 100 -200 Tg N / an. În
ultimii ani, disponibilitatea de îngrășă minte cu N ieftin a redus a tât cantitatea de azot fixat
biologic în agricultură, cât și numărul de cercetări în teren pe ac eastă temă (Sprent,2005 ).
Cu toate acestea, creșterea mișcării organice și temerile cu privire la poluarea cu nitrați
au furnizat un stimul pentru noi studi i. Țările în curs de dezvoltare nu au nicio îndoială cu
privire la importanța fixării azotului pentru bunăstarea popoarelor și a economiilor lor. Acum
este foarte clar că optimizarea fixării azotului în aceste țări necesită mult mai multe cercetări,

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

28
deoarece multe dintre procedurile utilizate în țările dezvoltate sunt necorespunzătoare
(Sprent,2005 ).
Un concomitent de reducere a azotului prin azotază este producția simultană de
hidrogen. Deși energia astfel pierdută poate fi parțial recuperată în unele sisteme printr -o
absorbție de hidrogenază, există puține dovezi că plantele care nu au un astfel de sistem sunt
dezavantajate. O s ugestie recentă este că evoluția hidrogenului din sol modifică flora
microbiană, astfel încât plantele pot benef icia de o nutriție îmbunătățită (Sprent ,2005 ).
2.4 Microflora responsabilă de fixarea azotului
Azotul constituie aproape 70% din atmosferă, dar este inaccesibil din punct de
vedere metabolic pentru plante datorită stabilității excepționale a legăturii covalente triple
(NN). Capacitatea de a cataliza reducerea enzimatică a N 2 la NH 3 este limitată la o varietate
de procariote definite ca microorganisme fixatoare de azot sau diazotrofice, care sunt
distribuite pe scară largă în toate ecosistemele, fie ca organisme vii libere, fie în asociere
simbiotică cu o serie de plante diferite. Aceste procariote care fixează N 2 pot fi anaerobe,
facultative a erobice, aerobe, fotosintetic e sau no nfotografice . Toate realizează reducerea N 2
printr -un complex enzimatic denumit azotază (Fath,2018) .
Se cunoaște că bacteriile care fixează azotul formează asociații simbiotice cu unii
membri i ai tuturor grupurilor majore de plante, precum și cu unii fungi. Deși există
numeroase rapoarte despre bacteriile care fixează azotul care ap ar la animale, de exemplu,
intestinele de termită, semnificația pentru gazdele lor rămâne de dovedit. În termeni globali,
plantele nodulate (atât leguminoase, cât și actinorizante le) fixează cea mai mare parte a
azotului, dar multe dintre celelalte simbioze sunt foarte importante în propriile ecosisteme.
Toate simbiozele de fixare a azotului nodulat au cianobacterii ca endosimbiont (Sprent,2005 ).
Caracteristicile comune pentru majoritatea sistemelor simbiotice care au fost studiate
în deta liu sunt: în primul rând, având în vedere furnizarea de azot combinat (azotat, amoniu,
N organic ) din sol, acestea vor avea tendinț a de a utiliza acest lucru î n preferință pentru
fixarea N 2,iar în majoritatea cazurilor, acest lucru este parțial sau complet excluzând
dezvoltarea simbiozei, situație descrisă frecvent în sistemele agricole, dar care este probabil să
apară și în ecosistemele naturale; în al doilea rând, faptul că planta gazdă asimile ază amoniul
produs de endofitul care fixează azotul. Astfel, se invocă o serie de mecanisme de control prin
care gazda plantei furnizează carbon organic, compuși amino și elemente minerale în
schimbul amoni ului (Sprent,2005 ).

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

29
Tabel nr. 2.1
Micro organisme c are efectuează fixarea azotului
Tipul microorganimului Gen
Aerobe Azotobacter
Azospirillum
Facultative Klebsiella
Bacillus
Anaerobe Chromatium
Chlorobium
Non-fotosintetizante Clostridium
Desulfovibrio
Cianobacterii Anabaena
Nostoc
Calotrix
(Sursa :Rascio și colab,2013)

Cianobacterii fixatoare de azot . Cianobacteriile care fixează azotul au de obicei
azotază, localizată în celule specializate cunoscute sub numele de heterociste, iar acest lu cru
este valabil pentru aproape toate formele simbiotice. La scurt timp după infecție, frecvența
heterocistului poate fi similară cu cea a formelor de viață liberă, dar ulterior crește
semnificativ pe măsură ce endofitul fixează azotul folosind carbon fixa t de gazdă, făcând
fotosinteza de către celulele vegetative inutile. În multe sisteme, cianobacteriile nu primesc
lumină, deși continuă să producă pigmenți fotosintetici. Doar în lichenele cu două membre ,
cianobacteriul trebuie să stabilească atât CO 2 cât și N 2 (Sprent,2005 ).Printre diazotrofele cu
viață liberă, un interes predominant este cel adresat cianobacteriilor. Acest interes vine din
larg și prin distribuția abundentă a acestor microorganisme în toate ecosistemele terestre și
acvatice, precum ș i din metabolismul lor fotosintetic unic care face ca fixarea azotului să fie
un eveniment aparent paradoxal. Cianobacteriile, de fapt, sunt singurele procariote care
realizează o fotosinteză oxigenă. Un număr foarte mare dintre aceste microorganisme este
capabil să remedieze N 2 în condiții aerobe și să producă O 2 prin fotosinteză. Cianobacteriile
filamentoase rezol vă această fotosinteză oxigenă paradoxul diazotrofiei prin segregarea
utilajelor sensibile la oxigen pentru fixarea N 2 în celulele nonfotetice s pecializate numite
heterociste și prin menținerea fotosintezei în evoluție a oxigenului în celulele vegetative

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

30
vecine. Astfel, operarea simultană a celor două procese practic incompatibile este posibilă
prin separarea lor spațială. Înfometarea cu azot duce la apariția la intervale regulate de -a
lungul filamentului cianobacterian al heterocisturilor care funcționează ca fabrici anaerobe
pentru fixarea N 2 în condiții aerobice externe. Capacitatea de a repara N 2 rezultă din
modificările care apar în celulele v egetative care s e diferențiază de heterocisturi (Fath,2018) ..

Bacterii simbionte fixtoare de azot . Microorganismele capabile de fixarea azotului
au fost găsite în rădăcini sau în alte organe din multe specii de plante cu care se stabilesc
asocieri simbiot ice. Partenerii diazotrofi pot fi bacterii aerobe sau, în unele cazuri,
cianobacterii. Asociațiile simbiotice de importanță ecologică actuală pentru difuzie largă și
aportul mare de azot pentru ecosisteme sunt cele dintre bacteriile care fixează N 2 și rădăcinile
plantelor su perioare și, în special, Rhizobium -leguminoase și simboluri Frankia –
dicotiledonate. O altă asociere de interes deosebit este cea stabilită de bacteriile d iazotrofe
endofitice cu cereale (Fath,2018) .
Majoritatea leguminoaselor (ap roximativ 90% ) pot stabili o asociere simbiotică cu
bacteriile Gram -negative diazotrofice aer obe, denumite în general rhizobia . Această simbioză
are loc în rădăcini și determină formarea de noduli în care are loc fixarea N 2. Fixarea
biologică a azotului e ste o componentă majoră a sistemelor agricole durabile, deoarece are
potențialul de a limita foarte mult utilizarea îngrășămintelor chimice cu azot. Rhizobia
formând simbioză cu rădăcini de leguminoase aparțin a cinci genuri diferite: Rhizobium,
Azorhizobi um, Mesorhizobium, Sinorhizobium și Bradyrhizobium (Fath,2018) .
Fixarea simbiot ică a azotului este crucială pentru succesul leguminoaselor, însă planta
trebuie să controleze numărul de noduli pe care îi formează pentru a echilibra câștigurile de
azot cu co sturile de dezvoltare, pentru a evita scurgerea de energie severă care ar fi impusă de
către mulți noduli de fixare a azotului . Controlul numărului de noduli pe rădăcina colonizată
are loc printr -un mecanism sistemic complex numit „autoreglarea nodulării”, bazat pe
semnale derivate din rădăcină și derivate din tragere (Fath,2018) .
Actinomicetele aerobice Gram -pozitive aparținând genului Frankia sunt bacterii
diazotrofe care sunt capabile să inducă formarea de lobi noduli de fixare N 2 în rădăcinile
multor angiosperme dicotiledonate. Plantele nodulate de tulpinile Frankia sunt cunoscute sub
denumirea de plante actinorhizale și includ 8 familii, 25 de genuri și peste 200 d e specii,
majoritatea fiind arbuști lemnoși pereni sau arbori. Plantel e actinorhizale au o preferință
pentru solurile marginal fertile, iar majoritatea sunt pionieri pe siturile sărace cu azot. În plus,

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

31
multe specii actinor hizale sunt capabile să tolereze stresurile de mediu, cum ar fi metalele
grele, salinitatea ridicată, seceta, frigul și pH -ul extrem. Locuiesc într -o varietate de
ecosisteme, inclusiv dunele de coastă, zonele riverane, comunitățile alpine, tundra arctică,
pământurile glaciare și pădurile. O mare parte din noul azot care intră în aceste ecosisteme
provine din simbiozele actinor hizale care, în ansamblu, reprezintă peste 15% din azotul fixat
biologic la nivel mondial (Fath,2018) .

2.5 Perspectiv a ecologică a fixării azotului biologic
Azotul este un element esențial pentru toate organismele vii, iar aportul de azot este
crucial pentru ecologia și biogeochemia ecosistemelor terestre și acvatice. O serie de procese
fizice (de exemplu, nitrații dizolvați care ies cu ape percolante ) și biologice (de exemplu,
denitrificare și anammox ) au tendința de a restricționa disponibilitatea biologică de azot în
ecosisteme. În afară de o contribuție minoră a iluminatului, fixarea biologică a azotului este
procesul care furnizează cea mai mare su rsă de azot nou combinat în mediile naturale pentru
refacerea pierderilor de azot. Cu toate acestea, ratele de fixare variază mult de -a lungul
diferitelor ecosisteme, unde microorganismele diazotrofe simbiotice și de viață liberă pot fi
implicate în mod di ferit în proces. Deși fixarea b iologică este aportul principal de azot în
ecosistemele terestre și acvatice, î n prezent nu există decât înțelegeri limitate despre factorii
care reglementează acest proces în mediile naturale (Fath,2018) .

Fig 2.2 .Rolul microorganismelor solului în nutriția minerală a plantelor
(Sursa : Richard Jacoby și colab, 2017 )

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

32

CAPITOLUL 3
3 EFECTUL AZOTULUI ASUPRA MICROF LOREI SOLULUI
Maximizarea MBN în sol oferă o abordare potențială pentru îmbunătățirea eficienței
de producție a sol ului. Reciclarea microbianului N -ului în sol are loc ca urmare a degr adării
biomasei microbiene . Miliarde de organisme locuiesc în straturile superioare ale solului, unde
descompun materii organice moarte, eliberând nutrienții necesari pentru creșterea plantelor.
Microorganismele includ bacterii, actinomicete, alge și ciuperci. Macroorganismele inclu d
viermi de pământ și artropode precum insecte, acarieni și millipede. Fiecare grup joacă un rol
în ecosistemul solului și poate ajuta agricultorul ecologic în producerea unei culturi sănătoase.
Microorgan ismele pot fi grupate după funcționarea lor în: descompunătoarele cu viață
liberă transformă materia organică în substanțe nutritive pentru plante, iar alte
microorganisme, organisme de rizosferă, sunt asociate simbiotic cu rădăcinile plantelor și cu
fixator ii de azot în viață liberă . Rădăcinile plantelor scurg sau emană un număr mare de
substanțe organice și alunecă continuu capacele rădăcinilor în sol. Aceste materiale sunt
alimente pentru numeroasele microorganisme care trăiesc într -o zonă de activitate microbiană
intensă în apropierea rădăcinilor numit ă rizosferă. Bacteriile beneficiază cel mai mult de
alimentele furnizate în rizosferă și pot forma un film continuu în jurul rădăcinii. Alte
microorganisme eliberează substanțe nutritive din coloidele de argilă și humus (un coloid este
o masă de particule fine) (El-Sharkawi,2012 ).
Există o mare diversitate în tipurile metabolice de microorganisme cu viață liberă, care
sunt capabile să extragă azotul din substanțele organice și din sol și apoi să îl elibereze (azot
microbian ) în bazinul de sol ca unul dintr e nitrogenii disponibili pentru nutriția plantelor în
sol. Bazinul de azot al solului este menținut în mod natural pri n activitatea microbiană .
Durabilitatea N -ului nu poate fi considerat ă izolat acesta trebuie să fie holistic în cadrul
durabilității siste mului. Menținerea nivelurilor adecvate de materie organică a solului este
esențială pentru o producție dur abilă ridicată a culturilor . Modificările organice conț in
macronutrienți utili azot, fosfor și potasiu, precum și o cantitate mare de carbon, care ser vesc
ca substrat pentru pro ducerea biomasei microbiene . Se pare că există două moduri în care
materia organică este utilizată pentru energie de către microorganismele solului, adică direct

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

33
prin utilizarea unor comp onente ale hemicelulozei sau indirect prin utilizarea produselor de
descompunere organică .
Utilizarea materiei organice, cum ar fi nămolul și compostul de paie de orez este unul
dintre modurile principale (împreună cu rotația culturilor și gunoiul de grajd verde ) utilizat
de-a lungul istoriei pentru a m enține fertilitatea solului . Astfel, sistemele de agricultură
intensivă, cu aporturi ridicate de îngrășăminte anorganice, cu toate acestea, limitează
revenirea rez iduurilor de cultură în sol . Maximizarea conținutulu i de azot din plantă implică
nu numai maximizarea aplicării materiei organice sau a îngrășămintelor chimice, dar necesită,
de asemenea, recu perarea azotului optimizată . Transformările de azot se produc în timpul
descompunerii microorganismelor solului, car e sunt influențate de gestionarea reziduurilor și
de proprietățile fizice și chi mice ale solului (El-Sharkawi,2012 ).
Solurile sunt atât structurale cât și biologice complexe, iar această diversitate este
esențială pentru fun cționarea ecosistemelor solului , întrucât aproximativ 80 –90% din
procesele care apar în soluri sunt mediate de microorganisme din sol aceasta duce la
interacțiuni substanțiale cu componentele de la suprafață ale ecosis temului.
În agroecosisteme, această biodiversitate microbiană furnize ază o serie de servicii
ecosistemice, inclusiv reciclarea nutrienților, reglarea dăunătorilor și agenților patogeni și
detoxifierea substanțelor chimice nocive pe lângă serviciile asociate direct cu producția .
Practicile de gestionare aplicate în cadrul ac estor sisteme afectează biodiversitatea solului . De
exemplu, îngrășămintele cu azot (N ) pot avea efecte pozitive, negative sau fără efecte asupra
biomasei microbiene a solului , în timp ce solul reduce constant biomasa și diversitatea .
Aceste efecte pot af ecta funcțiile solului și serviciile ecosistemice (Morrow și colab,2019 ).
Biomasa micr obiană a solului este o trecere majoră de nutrienți în multe ecosisteme și
poate constitui un control important asupra disponibilității , cifrei de afaceri și retenția de
nutrienți, în special privind disponibilitatea de N. O serie de practici de gestionare a solului au
fost utilizate pentru a reduce în mod deliberat disponibilitatea N -ului. Acestea includ arderea,
pășunatul, îndepărtarea biomasei, eliminarea solului și ad ăugarea de carbon (C ) în sol,
ultimele două tratamente fiind raportate drept cele mai fiabile . Aceste practici au vizat în
principal facilitarea gestionării ecosistemului prin reducerea creșterii buruienilor prin scăderi
ale numărului disponibil de N. Cu t oate acestea, imobilizarea nutrienților microbieni a fost
raportată și în sistemele agricole și adițiile de C ce poate stimula activitatea
microorganismelor solului imobilizând astfel substanțele nutritive disponibile pentru plante,
inclusiv N (Morrow și colab,2019 ).

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

34
Microflora solului este responsabilă de cea mai mare mineralizare a materiei organice
și de eliberarea de nutrienți . Cu toate ac estea, în același timp, microorganismele solului pot
contribui la formarea agregatelor de sol prin produc erea de diverse s ubstanțe de legare, iar
microorganismele cu forme de corp filamentoase pot lega, de asemenea, părți ale solului
împreună cu corpul lor. Microfauna, cum ar fi protozoarele sau nematodele, joacă un rol
principal în predarea microflorei solul ui care poate crește respirația microbiană totală și poate
favoriza mineralizarea nutrienților precum fosforul .
Plantele afectează solul și biota solului care, la rândul lor, pot afecta formarea solului
și creșterea plantelor. Putem vedea două căi majore p e care operează aceste in teracțiuni sol –
plantă, unul este asociat cu rădăcinile și al doilea cu litiera . Partea solului vegetal feedback -ul
asociat cu rădăcinile și exudatele rădăcinii include interacțiuni cu simbionți de rădăcini
specifice și alte biote de rizosferă . Această biotă poate avea efecte benefice sau adverse asupra
plantelor, în unele cazuri aceste efecte depind de context . Organismele benefice includ în
principal și bacterii simbiotice care fixează N atmosferic la unele specii. Exudatele radic ulare
susțin, de asemenea, o cantitat e mare de bacterii din rizosferă , care câștigă substanțe nutritive
din sol și le imobilizează în biomasa lor de unde nutrienții pot fi eliberați prin pășunarea
protozoarelor și puse la dispoziția plantelor . Patogeni veg etali, ierbivore și paraziți se pot
acumula, de asemenea, în rizosferă și au efecte negative asupra plantelor . Comunitățile de
organisme de rizosferă, atât benefice, cât și dăunătoare, sunt determinate de starea plantelor,
fiziologia rădăcinilor și producț ia de exudat . Pe de altă parte, organismele asociate rădăcinilor
afectează în mod substanțial creșterea plantelor și, prin urmare, compoziția comunității
plantelor în timpul s uccesiunii, așa cum se arată de exemplu, micorizele și ierbivore le
(Frouz,2020 ).
Microflora solului afectează pozitiv proprietățile fizice ale solului, precum structura,
porozitatea, aerarea și infiltrarea apei prin formarea și stabilizarea agregatelor de sol (atât
macro cât și microagregate ). Comunitatea microbiană a solului joacă, de asemenea, roluri
esențiale în execuția proceselor ecologice, cum ar fi bioremedierea solurilor contaminate care
sunt dezvoltate datorită factorilor antropici și biocontrolului agenților patogeni ai plantelor
(Tripathi și colab,2020 ).
Proprietățile structurale și funcționale ale comunităților microbiene din sol sunt
afectate substanțial de utilizarea prelungită a îngrășămintelor chimice și a pesticidelor . Cu
toate acestea, efectele dăunătoare s -au datorat în cea m ai mare parte utilizării
necorespunzătoare a îngrășămintelor, care ar putea fi corectate prin practicile raționale de

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

35
gestionare a solului. În plus, utilizarea excesivă a îngrășămintelor chimice determină
dezechilibrul de nutrienți în soluri. Biodiversitat ea solului, în special microbiomul solului,
este esențială pentru menținerea fertilității solului și a altor funcții aferente solului, jucând
astfel un rol direct în asigurarea securității alimentare globale. Prin urmare, în epoca încălzirii
globale și a s chimbărilor climatice, pentru a asigura agricultura durabilă, este imperativ să
înțelegem relația dintre microbiologia solului și funcțiile solului, împreună cu evaluarea
corectă a impactului diferitelor activități antropice asupra acestora. În plus, evalu area
diferitelor efecte de utilizare îndelungată a pesticidelor și îngrășămintelor pe microflora de sol
a agro -ecosistemelor are o semnificație critică (Tripathi și colab,2020 ).

Fig 3.1 Parametrii sănătății solului
(Sursa: Prashar și colab, 2016)

În majoritatea ecosistemelor neadministrate, ciclul carbon ului din sol (C) și azot (N)
sunt strâns legate de procesele microbiene (cum ar fi descompunerea și mineralizarea N), dar
pract icile agricole convenționale desfac aceste cicluri. Aplicarea îngrășămin telor cu a zot în
sisteme convenționale au ca scop în locuirea mineralizării N -ului mediat microbian și
furnizarea N -ului direct plantelor. Deși această schimbare către îngrășământ ul de N poate
crește producția de culturi, cererea de îngrășăminte necesită c onsum de energie și poate avea
efecte dăunătoare crește rii levigării și pierderii gazoase de N . În schimb, practicile de
gestionare organică, în special rotirile culturilor, inclusiv leguminoasele și recoltele de
acoperi re, pot produce un ciclu mai strâns de C și N care pot reduce pierderile de N . Cu toate
acestea, modul în care comunitățile microbiene ale solului, managementul agricol și procesele

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

36
solului, cum ar fi descompunerea și mineralizarea N, care se influențează reciproc nu sunt
încă bine înțelese (Tripathi și colab,2020 ).
Compoziția și activitatea comunității microbiene a solului este influențată de factorii
de stare ai ecosistemului (de exemplu, clima, tipul de sol ), compoziția speciilor de plante și,
practicile a gricole . Practicile de management organic care utilizează diferite rotații și adăugări
de reziduuri organice afectează structura comunității microbiene pe termen lung prin
acumularea de mate rie organică a solului (SOM ) și modifi cări în chimia SOM . În plus, o mai
mare diversitate a culturilor modifică aporturile de gunoi din plante și poate crește, probabil,
numărul de nișe ecologice disponibile pentru microorganismele din sol . Structura
comunităților microbiene poate avea la rândul ei implicații importante asupra ratelor
procesel or solului. De exemplu, s -a observat că variația structurii comunității microbiene în
soluri influențează ratele de denitrificare, nitrifi care și fixarea azotului . Acest lucru sugerează
că managementul organ ic pe termen lung va schimba compoziția comunităț ii microbiene și
diversitatea în raport cu solurile gestionate convențional și că aceste schimbări vor avea
impacturi calitative și cantitative asupra p roceselor solului (Tripathi și colab,2020 ).
Substraturi le labile, cum ar fi exudatele de rădăcină sau l evigatele,sunt legătura cheie
între ratele de descompunere, mineralizarea de N și structura comunităț ii microbiene. Întrucât
microorganismele heterotrofice ale solului sunt limitate cel mai frecvent de disponibilitatea de
carbon, creșterile substraturilor de carbon ușor utilizate pot duce la creșteri rapide ale
biomasei microbiene și descompunerea SOM mai recalcitrant ă. Această rată crescută de
descompunere , cunoscută ș i sub denumirea de efect de amorsare, poate de asemenea crește
mineralizarea de N din ma teria organică recalcitrantă . Mineralizarea crescută de N cre ște
cantitatea de N disponibilă plantelor . Acest ciclu cuplat este deosebit de important în
reducerea potențială a pierderilor de scurgere de N anorganice, deoarece, spre deosebire de
aplicarea îngrășămintelor sintetice, acest proces duce la N mineralizat ca răspuns la cererea
plantelor și, prin u rmare, este mai probabil să fie asimilat de plante și mai puțin probabil să se
piardă prin levigare și alte c ăi de pierdere de N (Tripathi și colab,2020 ).
Microorganismele solului pot utiliza nutrienți minerali ai solului, precum și cei
prezenți în substr aturile care se descompun și, astfel, disponibilitatea de nutrienți din sol poate
influența creșterea și activitatea microbiană a solului. Deși C este de obicei microorganismul
solului care limitează nutrienții, disponibilitatea fosfo rului și azotului o să fie, de asemenea,
limitate . Limitările de azot pot apărea atunci când concurența pentru minerale de către plante
este puternică sau materia organică a solului este săracă în N . Restricțiile nutriționale legate

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

37
de deficiența de P disponibile pot forma comp oziția comunității microbiene a solului în soluri
foarte rezistente, așa cum se arată în abundența mai mare de ciuperci și creșterea eficienței
enzimei de hidrolizare a P în solurile vechi ale secvenței de dezvoltare a solului Franz Jos ef în
Noua Zeelandă .Nivelurile de sol de N și P pot influența comunitatea microbiană a solului și
astfel serviciile solului.E ste important să înțelegem cum echilibrul de nutrienți al solului
influențează comunitatea microbiană a solului (Cruz și colab,2009 ).
Cantitatea și calitatea aporturilor de SOM, carbon (C ) și azot (N ) sunt controalele
necesare asupra biomasei și activ ității microbiene a solul . Prin urmare, modificări organice
distincte (de exemplu, gun oi de grajd, leguminoase și materiale compostate ) pot stimula
biomasa microbiană în mod diferit prin crește ri ale materiei organice labile ș i / sau totalul
solului de C pe perioade de timp cuprinse între l uni și zeci de ani . Cu toate acestea, puțin este
cunoscut despre modul în care cantitatea și compozi ția SOM și aporturile de nutrienți (de
exemplu, raportul C: N ) afectează comunitățile microbiene și activitățile lor enzimatice și, la
rândul l or, transformări de C, N, P și S în fermele organice. Activitatea enzimatică totală a
solului, derivată din micro organisme active și bazin ul stabilizat în complexele Clay ehumus ,
joacă un rol major în depolimerizarea macromoleculelor polimerice din punct de vedere
structural, care este considerată un pas limitativ al descompunerii și minera lizării nutrienților
potenț ial solului (Bowles și colab,2014 ).
Managementul organic crește activit atea enzimelor generale , dar activitățile
enzimelor specifice se pot schimba în funcție de componența amendamentelor și
disponibilitatea relativă de nutri enți, precum și alți factori, tipul de sol, pH și textură . Având î n
vedere raporturi relativ restrânse C: N: P ale biomasei microbiene , ar putea fi de așteptat ca
activitatea enzimatică să sporească disponibilitatea celor mai limitate substanțe nutritive
pentru a răspunde cerințelor me taboli ce microbiene . De exemplu, în solurile de iarbă și de
pădure, fertilizarea pe termen lung a N a crescut activitatea enzimelor solulu i implicate în
repartizarea labilă de C , cu tendințe în solurile agricole gestionate conv ențional .Proprietățile
SOM și modificările organice pot influența, de asemenea, compoziția comunității microbiene
și, la rândul lor, activitatea microbiană și procesele ecos istemelor asociate (Bowles și
colab,2014 ).
Modificările de îngrășăminte organice și anorganice sunt utilizate în principal pentru
a crește disponibilitatea de nutrienți pentru plante, dar pot afecta și microorganismele solului.
Modificările activității și compoziției microbiene pot influ ența, la rândul lor, creșterea
plantelor, de exemplu prin creșterea cifrei de afaceri a substanțelor nutritive sau prin creșterea

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

38
incidenței bolii sau suprimarea bolii. Modificările cresc, de obicei, cantitatea de C organic a
solului (Corg ) și concentrația altor nutrienți, cum ar fi N -ul. Materia organică poate fi
adăugată fie direct, prin încorporarea gunoiului de grajd, paie, nămoluri rezidu ale sau
municipale deșeuri sau i ndirect prin creșterea plantelor. În general, biomasa microbiană
crește odată cu cre șterea conținutului de Corg din so l.Adăugarea de materie organică duce
adesea la o creștere rapidă a evoluției CO 2 a solului și crește activitatea diferitelor enzi me
(Marschner și colab,2003 ).
Metodele actuale de evaluare a calității solului oferă doar o imagine incompletă a
stării sistemului solului. MAFF (2000 ) a sugerat doi indicatori ai acestei calități: conținutul de
materii organice și acumularea de metale grele, ambele în solurile agricole. Acestea sunt
utilizate în cel mai bun caz, iar măsurarea me talelor grele este irelevantă în multe situații
seminaturale și nu oferă nicio indicație asupra stării ecologice a solurilor care sunt cercetate.
Arshad & Martin (2002 ) au sugerat mai mulți indicatori pentru evaluarea calității solului în
agro-ecosisteme, și anume materie organică, adâncimea solului, infiltrare, agregare, pH,
conductivitate electrică, poluanți suspectați și respirația solului. Deși cunosc aceste decizii de
gestionare a ajutoarelor, nu au nicio indicație despre modalitățile dinamice în care solurile
trebuie să r ăspundă la stres și tulburări. Măsurătorile comunității microbiene de sol pot fi cu
siguranță utilizate pentru a determina biodiversitatea, proce sele și structurile ecologice
(Harris,2003 ).
Atunci când utilizăm măsurători ale comunității microbiene pentru a determina starea
unui ecosistem în raport cu ținta sau sistemul de referință al acestuia, ar trebui să reținem că
trebuie măsurate integral carac teristicile acestuia . Caracteristicile inerente sunt cele
independente de locație (pe termen scurt ) și pot fi măsurate prin prelevarea de probe în teren ,
fixarea sau conservarea acestora și returnarea lor în laborator pentru analiză. Cu toate acestea,
caracteristicile in situ sunt cele generate de o combinație de topologie și hidrologie, care poate
fi pierdută în urma eșantionării distructive. Microorgani smele solului au fost de asemenea
mult utilizate în bioanalizele terenurilor contaminate și pentru a urmări efectele unui anumit
poluant, în special atunci când au fost concepute pentru a conține gena lux. Concentrația
acestei analize es te în principal car acteristica inerentă a comunității microbiene a solului și în
majoritatea studiilor a sistemelor degradate acestea tind să fie cele alese pentru investigare
(Harris,2003 ).
Biota solului joacă un rol esențial în menținerea fertilității și a productivității solului,
iar microorganismele solului conduc la majoritatea proceselor solului, de ex. disponibilitatea

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

39
și retenția de nutrienți, descompunerea materialelor organice, acumularea materiei organice a
solului și stabilizarea agregatelor de sol . Interacțiunil e dintre organismele solului cu diferite
niveluri trofice pot avea un efect asupra calității culturilor, a bolilor plantelor transmise de sol
și a organismelor benefice, care sunt, de exemplu, implicate în procesele de ciclism de
nutrienți sau în relațiile antagonice cu speciile dăunatoare. În consecință, biota de sol și
interacțiunile lor afectează indirect nivelurile de producție și durabilitatea agroecosistemelor.
Studierea legăturilor dintre compoziția comunității microbiene și procesele cheie ale solul ui
(de exemplu, mineralizarea N ) ne va permite să înțelegem mai bine rolul biotei solului, în
general, a biodiversității și a structurii comunității microbiene a solului, în special, în
protejarea ecosistemelor solului împotriva tulburărilor. Aceasta, la rândul său, este esențială
pentru asigurarea unei productivități durabile a sistemelor de producț ie agricolă . Deși suntem
capabili să apreciem semnific ația microorganismelor din sol, avem puține informații despre
importanța diversității microbie ne în funcționarea sistemelor de sol și majoritatea cercetărilor
sugerează că relațiile nu sunt nic i consistente, nici directe (Stark și colab,2002 ).
Diversitatea microbiană din soluri este influențată de diferiți factori, inclusiv
activitățile antropice, iar comunitățile microbiene sunt cunoscute pentru a răspunde
modificărilor materiei organice cu o activitate și creștere crescută, care afectează procesele
solului, inclusiv mineralizarea azotului (N ). Prin urmare, este probabil ca practicile de
gestionar e a fermelor, cum ar fi îngrășarea ecologică să aibă un efect semnificativ asupra
funcționării comunității microbiene a solului și că diferențele în ciclul de nutrienți vor fi
reflectate în structura comunității microbiene a solului . Cele mai multe cercetă ri indică faptul
că, compoziția comunității microbiene și procesele asociate în soluri sunt mai puțin afectate
de folosirea terenurilor sau de sistemele de producție în sine decât de tehnicile individuale de
agricultură (de exemplu, îngrășământul verde, ut ilizarea culturilor de capturare, rotirile
culturilor, gestionarea reziduurilor de culturi ). Cu toate acestea, majoritatea practicilor de
gestionare bazate pe retenția de nutrienți sunt utilizate mai frecvent în sistemele de agricultură
ecologică. Propriet ățile biologice ale solurilor aflate în ma nagement organic pe termen lung ar
trebui, prin urmare, să se distingă de cele din solurile gestionate convențional (Stark și
colab,2002 ).
Creșterea durabilității sistemelor de recoltare implică reducerea aporturil or
agrochimice și de îngrășăminte prin procesele din sol și interacțiunile biologice pentru
furnizarea de nutrienți ai plan telor. De o importanță deosebită sunt procesele microbiene ale
solului, deoarece acestea sunt cruciale pentru aprovizionarea cu nutri enți ai plantelor, având în

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

40
vedere rolul lor central în descompunerea materiei organice a solului și dinamica nutrie nților .
Gestionarea fertilității solului prin îngrășăminte organice a fost întotdeauna un principiu
esențial al agriculturii durabile. Cu to ate acestea, impactul pentru aceste îngrășăminte asupra
structurii și funcției comunității microbiene a solului, precum și asupra disponibilității de
nutrienți pot varia foarte mult, având impacturi extrem de diferite asupra product ivității
culturilor . O mai bună înțelegere a proceselor microbiene care se desfășoară în sol în condiții
de fertilizare organică ar putea ajuta la identificarea principalilor factori care determină
disponibilitatea de nutrienți pentru a îmbunătăți cultura de creștere (Lazcano și colab,2013 ).
Îmbogățirea globală cu azot (N ) rezultată din activitățile antropice poate avea
impacturi profunde asupra structurii și funcției ecosistemelor terestre. Ca una dintre
componentele esențiale ale ecosistemelor terestre, microorganismele din sol au fost
documentate pentru a răspunde la îmbogățirea N în solurile derivate din adăugarea sau
depunerea de N . În plus, microorganismele din sol care au o rată ridicată a cifrei de afaceri pot
fi modificate prin adăugarea N într -un timp relativ mai scurt în comparație cu comunitățile de
plante . Schimbările din comunitățile microbiene ale solului pot induce modificări ale
proceselor ecosistemice bazate pe sol, adică descompunerea , fixarea carbonului (C ) și
ciclismul N , și apoi feedback -ul către uzin a de la sol. Având în vedere rolurile importante ale
microorganismelor solului în ecosistemele terestre, o mai bună înțelegere a modului în care
îmbogățirea solului N influențează comunitățile microbiene de sol este esențială pentru
explicarea schimbărilor în structura și funcționarea ecosistemului (Zhang și colab,2008 ).
Profilele fiziologice la nivel de comunitate microbiană a solului (CLPP ) prin testul
Biolog care furnizează un set larg de compuși pot fi utilizate pentru a estima versatilitatea
metabolică potențială relativă și pentru a furniza informații suplimentare despre răspunsurile
comunității microbiene la adiția de N. Cu toate acestea, observațiile anterioare pun sub
semnul întrebării dacă adiția N are efecte pozitive sau negative asupra comunităț ilor
microbiene ale solului. Variațiile în cantitatea de adaos de N aplicate în diferite experimente
pot ajuta la explicarea observațiilor controversate.
Ca heterotrofi care depind de plante în achiziționarea substratului C,
microorganisme le solului pot fi limitate la C cât și la N. Furnizarea disproporțională de
resurse de C sau N poate duce la trecerea de la limitarea de C la limitare a de N sau invers.
Nivelurile scăzute de adiție de N pot stimula creșterea microbiană prin ameliorarea limitării
de N prin îmbunătățirea disponibilității solului N și a limitării C prin stimularea creșterii
plantelor și a descompunerii gunoiului. Cu toate acestea, adăugarea suplimentară de N nu

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

41
poate duce doar la limitarea C a microorganismelor, ci și la reducerea pH -ului solu lui.
Comunități microbiene care sunt adaptate habitatului local sunt sensibile la modificările pH –
ului solului . Scăderea pH -ului solului sub adaos de nivel N ridicat poate avea un impact
dăunător asupra comunităților microbiene ale solului . Prin u rmare, există un prag de adiție a
N, la care răspunsurile microbiene se schimbă de la pozitiv la negativ (Zhang și colab,2008 ).
Solurile sunt matrici complexe care au o mare diversitate biologică . Biota solului este
responsabilă pentru multe dintre procesele ecolo gice fundamentale pe care se bazează atât
ecosistemele naturale cât și ce le gestionate , contribuind în mod substanțial la ciclism,
substanță organică descompunerea, deplasarea apei, aerarea, boala și reprimarea și agregarea
solului. Cu toate acestea, și î n ciuda importanței microorganismelor din sol, înțelegerea
noastră generală a capacității lor de a furniza servicii ecosistemice și de a răspunde și cataliza
schimbările este slabă, parțial deoarece relația dintre structura și funcția comunității
microbien e și răspunsurile asociate la perturbarea sistemului nu au fost bine caracterizat e.
Acest lucru este în special în condițiile în care suntem în continuare capabili să ce rcetăm doar
o parte din microorganismele care locuiesc în orice probă de sol și soluri le în sine sunt
extrem de variate spațial și temporal (Bissett și colab,2011 ).
În ciuda faptului că sistemele de producție agricolă sunt gestionate intens, la fel ca
toate ecosistemele, depind de procesele mediate microbiene pentru fluxul de C și N și
sustenabilitatea generală . Managementul intensiv controlează mulți factori potenți ali de
confuzie care se găsesc în sisteme non -native mai eterogene, care fac agricultura prin sisteme
ideale pentru investigații în răspunsurile comunității microbiene la perturbări. Studiile
anterioare au arătat că lucrările de cultivare reduse pot îmbună tăți structura solului, pot crește
biomasa microbiană, umiditatea solului și fertilitatea solului și pot reduce emisiile de CO 2 și
N2O. Astfel de lucrări sugerează că reducerea lucrărilor de cultivare este un instrument
important de intervenție de gestiona re care poate menține o calitate mai înaltă a solului, care
poate conduce la randamente mai ridicate și mai durabile ale culturilor . Cu toate acestea, alte
studii au arătat că lucrările de cultivare reduse nu conduc neapărat la o fertilitate mai mare a
solului , umiditate sau creșterea producției de cultură : că efectele cultivării pentru parametrii
controlați microbian pot fi de scurtă durată (<2 săptămâni ), avantajele conse rvării solului
depind de climă sau că transformarea în terenuri de cultură, mai de grabă decâ t în sol, este
potențial ă cauzării degradării solului și a modificărilor microbiologice . Utilitatea aparentă a
solului redus pentru sănătatea acestuia pare, apoi, să depindă de o serie complexă de factori,
incluzând factorii limitatori ai sistem ului cercetat (de exemplu, solul C, N sau apa ), definiția

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

42
parametrilor utilizați (de ex. orizonturi d e sol superficiale sau adânci ),climatul zonei cercetate
și timpul de la perturbări. S -a dovedit că modificarea substanțelor nutritive are efecte variate
asupra activității enzimei solului , solului C și ciclului N abundența relativă a mutual iștilor și
a agenților patogeni și nivelul global al bene ficiilor derivate de la mutualiș ti. Acea structură a
comunității microbiene și / sau potențialul funcțional poate fi importantă în determinarea
ratelor funcției ecosistemice globale, riscă dificultatea de a prezice răspunsurile comunității
solului la schimbările de utilizare a terenului . Acest lucru este valabil în special în medii non –
stabile, cum ar fi sistemele ag ricole, în care o perturbare periodică este norma lă (Bissett și
colab,2011 ).
Influența microorganismelor solului asupra calității solului a fost accentuată mai
recent. Înțelegerea ecologiei microbiene a solului e ste recunoscută și importantă pentru
restaur area și durabilitatea ecosistemelor. Microorganismele solului sunt esențiale pentru
menținerea funcției solului, datorită contribuțiilor lor la formare a structurii solului,
descompunerea materiei organice, eliminarea toxinei și ciclul biogeochimic al carbo nului,
azotului, fosforului și sulfului. Măsura diversității microbiene a solului în solurile agri cole
este, de asemenea, critică menținerea sănătății și calității solului. Întrucât creșterea și
activitatea microorganismelor sunt funcții ale proprietăților solului, cum ar fi nutriția, textura,
pH-ul, temperatura, conținutul d e apă al solului și sunt indicatori sensibili ai modificări lor
proprietăților solului . O varietate de parametri i microbiști au potențialul de utilizare ca
indicatori de diagnosticare a calității solului, cum ar fi b iomasa microbiană și diversitatea
microbiană (Zhong și colab, 2010 ).
Multe studii s -au concentrat pe influența aplicațiilor de îngrășăminte pe termen lung
asupra proprietăților fizice ale solului , fertilitatea solului , materia organică a solului și
randamentul culturilor . Îngrășământul mineral și gunoiul de grajd organic mențin sau
îmbunătățesc randamen tul culturilor și induc modificări ale proprietăților chimice, fizice și
biologice ale solului.
Se consideră că schimbările, pe termen lung, au influențe semnificative asupra
calității și capacității productive a solului . Cu toate acestea, informațiile di sponibile sunt
contra dictorii și rămân incertitudini despre influența pe termen lung a îngrășămintelor
minerale și gunoiului de grajd organic asupra biomasei microbiene a solului și a diversității
microbiene. Mai multe studii au documentat că îngrășămintel e minerale sau gunoiul de grajd
organic au crescut biomasa microbiană și diversitatea microbiană , dar Sarathchandra și colab.
(2001 ) au raportat că îngrășămintele cu azot și fosfați nu au avut efecte semnificative asupra

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

43
proprietăților microbiologice ale solului în solurile de pășune. De exemplu, aplicarea pe
termen lung a N îngrășămintelor duce la schimbări ale comunității bacteriilor o xidante cu
amoniacul din sol și potențial crescut de nitrificare a solului . În schimb, He și colab (2007 ) a
observat cel mai mare număr de bacterii oxidante cu amoniac și arhaea oxidantă cu amoniacul
în gunoiul de grajd organic pe termen lung plus tratamentul cu îngrășăminte NPK minerale, în
timp ce numerele cele mai mici în tratamentul cu N au fost din cauza acidificării so lului
(Zhong și colab,2010 ).
Ecosistemele de pe glob primesc niveluri ridicate de azot (N ) și anume activitățile
antropice au rate duble de depunere și fixare de N comparativ cu nivelurile preindustriale .
Rata depunerii de N depășește deja 10 kg N ha1 y1 î n regiunile Europei de Vest, Asia de Sud –
Est și America de Nord , iar rata medie globală de depunere de N în ecosistemele terestre este
probabil să crească cu un factor de 2,5 în următorul secol . La fel de important, o mare parte a
suprafeței globale a ter enului este utilizată pentru producția de culturi, unde cantități
semnificative de N (adesea 4100 kg N ha1 y1 ) sunt aplicate direct pe soluri ca îngrășământ
(Fierer și colab,2012 ).
Fiind un factor cheie care afectează ecosistemele terestre la nivel mondial, efectele
multor studii ale N asupra biotei și ciclurilor biogeochemice au fost în centrul studiilor. În
majoritatea sis temelor, creșterea intrărilor de N duce la productivitatea plantelor, cu
modificări corespunzătoare în compoziția comunității p lantelor și, în cele mai multe cazuri,
scade în diversitatea speciilor de plante locale . Este, de asemenea, bine stabilit că taxonii
microbieni asociați cu componente specific e ale ciclului N al solului ( de exemplu, nitrifieri )
se schimbă adesea în abunden ță relativă atunci când solurile sunt modificate cu N. Știm mult
mai puțin despre modul în care inputurile N ridicate vor influența structura și f uncționarea
asociată a întregii comunități microbiene subterane (Fierer și colab,2012 ).
Aceste schimbări în co mpoziția comunităților microbiene ale solului cu modificări
ale N sunt probabil asociate cu modificări ale capacităților funcționale ale acestor comunități.
Recent studii bazate pe laborator susțin această posibilitate, demonstrând că , comunități le
microb iene nu sunt încărcate funcțional și nici similare, modificările structurii lor influențând
ratele proceselor la nivel de ecosistem. Cu toate acestea, dincolo de efectele directe bine
stabilite ale aporturilor crescute de N asupra proceselor de ciclism N s pecifice , rămâne de
testat dacă modificările din abundența taxonilor microbieni cu fertilizare cu N se traduc la
schimbări în funcționarea comunității. Pentru a testa această posibilitate, o abordare
promițătoare este asocierea analizelor filogenetice cu metagenomica cu pușcă, secvențarea

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

44
directă a ADN -ului integral pentru a caracteriza atributele genomice ale comunităților
microbiene. Cu toate acestea, analizele metagenomice cu pușcă sunt rareori aplicate studiilor
experimentale replicate ale comunitățilo r microbiene ale solului, deoarece se presupune
implicit că este necesară secvențarea profundă pentru analizele comparative ale comunităților
extrem de diverse (Fierer și colab,2012 ).
Azotul (N ) este un element nutritiv cheie pentru orice formă de viață de pe Pământ.
Organismele vii folosesc N pentru a forma o serie de compuși organici complexi, cum ar fi
acizii amino și nucleici, chitina și proteinele. În sistemele terestre neperturbate de N sunt un
factor care limitează producția netă de ecosistem primar . Totuși, această situație s -a schimbat
dramatic în ultimele decenii. În majoritatea regiunilor din Europa există o limitare redusă a
producției de biomasă de N, datorită utilizării intensive a îngrășămintelor în sistemele agricole
și a depunerii de N în si steme naturale și semi -naturale. Efectele creșterii disponibilității de N
includ schimbări în biosferă -atmosferă (cum ar fi creșterea formării de aerosoli și emisiile de
gaze cu efect de seră N2O din sistemele terestre ), eutrofizarea sistemelor terestre și acvatice
(cu consecințe pentru compoziția și bogăția speciilor, sechestrarea carbonului calitatea apei de
suprafață și potabile ) sau acidificarea solurilor și a corpurilor de apă în urma depunerii de azot
reactiv (N r). Ciclul cu azo t în ecosistemele și peisajele terestre sunt determinate în principal de
procese microbiologice și vegetale, procesele fizico -chimice precum difuzia, emisiile,
volatilizarea, scurgerea sau eroziunea ducând la deplasarea de N pe scară locală, regională și
globală. Pentru a înțelege mai bine modul în care N afectează funcționarea ecosistemului și
pentru a pr ezice răspunsurile viitoare ale ecosistemului la o disponibilitate crescută de N, este
necesar să avem cunoștințe detaliate despre procesele implicate în ciclismul N în sistemele
terestre (Dannenmann și colab ).
Îmbogățirea și saturația cu azot . Saturația de azot poate fi definită în mai multe
moduri . Definiția cea mai utilizată este în condițiile în care „disponibilitatea mineralului N
poate depăși cerințel e nutrițional e combinate ale plantelor și microbilor” , care pot fi apoi
determinate ca scurgerea ridicată a nitraților din zona de înrădăcinare. În această situație, ceea
ce se întâmplă este și faptul că N (derivat din depunere ) părăsește ecosist emele ter estre și
poate afecta ecosistemele din aval prin „c ascada N” . Ågren și Bosatta (1988 ) au definit un
sistem saturat de N ca „un ecosistem în care pierderile de N se aproximează sau depășesc
aporturile lui N” ceea ce implică o acumulare în sistem aproape de zero. Din punct de vedere
teoretic, aceasta poate fi cea mai potrivită utilizare a termenului „saturație”. Cu toate acestea,
acest tip de „saturație adevărată” poate fi văzut c a punctul final al conținutului de saturație de

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

45
N, unde practic nu există cont rol biologic asupra retenției de N. Sistemele agricole sunt foarte
saturate în conformitate cu prima definiție, deoarece, de obicei, este economic să se adauge
mai multe îngrășăminte de N decât poate fi preluat de cultură. Pe de altă parte, ele nu vor
ajunge niciodată la saturația adevărată, deoarece o parte majoră a aportului de N va fi
eliminată în culturile recoltate (Dannenmann și colab).
Dezvoltarea saturației de N prin inp uturi cresc ute implică o interacțiune complexă a
proceselor din ciclul N . Progresia de la limitarea de N la excesul de N și efectele potențiale
ale depunerii de N pot fi explicate după cum urmează. În prima fază crește producț ia primară,
plantele și microorganismele absorb eficient N adăugat și conținutul de N al plantelor crește.
Retranslocarea de N din frunzișul senescent (și rădăcinile ) poate scădea ducând la un conținut
de N mai ridicat în materialele de gunoi și, astfel, creșterea fluxului de N. Ciclul intern al N
este accelerat prin creșteri ale căderii de N, a mineralizării nete și a absorbției arborelui de N.
Pe măsură ce disponibilitatea N este crescută, compoziția vegetației de pe podea se poate
schimba treptat spre mai multe specii nitrofile și alte resurse esențiale (P, K, Ca, Mg sau apă )
pot limita cel puțin periodic creșterea. În ciclul N accelerat, nitrifierea netă devine importantă
și nitrații încep să apară în apa solului. Când scurgerea crescută a nitraților devine cronică,
acidificarea solului rezult ată din transfo rmările N devine semnificativă (Dannenmann și
colab ).

3.1 Biodiversitatea și modificări ale vegetației
Depunerea de azot are potențialul de a avea impact asupra biodiversității într -o gamă
largă de moduri . Impacturile de peste sol asupra veget ației includ toxicitatea directă pentr u
speciile sensibile , rezistența redusă la stresurile de mediu, cum ar fi gerul , sensibil itatea
crescută la dăunători,boli și sol, efecte mediate ale acidificării și eutrofizării . Gradul în care
depunerea de N are un impact pozitiv sau negativ asupra unei specii individuale depinde de
toleranțele și cerințele speciilor respective. La nivel de comunitate, impactul este de obicei
negativ, rezultând o schimbare în compoziția speciilor din cea care se găsește de obicei într -o
locație dată. În plus, scăderea bogăției speciilor a fost raportată pe scară larg ă într -o serie de
comunități de vegetație, atât din studii experiment ale , studii folosind gradienți naturali de
depunere și studiil e privind schimbarea speciilor în timp (Dannenmann și colab).

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

46
Modificările compoziției vegetației probabil au un impact asupra ciclului N. Speciile
pot avea abilități diferite de a utiliza N sau o preferință pentru nitrat sau amoniu. În
consecință, modif icarea compoziției speciilor poate avea un impact asupra ratelor relative sau
a formei absorbției de N . Alte reacții între schimbarea comunității plantelor și ciclul de N pot
rezulta din concentrații diferite de N stocate în țesuturile plantelor, ratele de creștere a
plantelor și durata de viață și ușurința de descompunere a materialelor moarte, toate ducând la
modificări ale disponibilității de N sau a timpului de ședere în rezerva de N (Dannenmann și
colab ).
Efecte asociate levigării azotului . Levigarea nitraților este un proces de acidifiere a
solurilor și un proces important în acidificarea orizonturilor inferioare ale solului . Intrarea
poate fi la fel ca acid azotic sau ca amoniac / amoniu care poate fi nitrit în sol și eliberează
protoni. Solurile au capacitatea de a neutraliza acizii prin furnizarea cationilor de bază din
reacțiile meteorologice și de schimb de cationi. Acidi ficarea crescută a solurilor forestiere a
fost observată în ultimele decenii cu pH -ul în scădere cu până la 1 unitate, care în parte poate
fi cauzată de poluarea aerului, inclusiv depunerea de compuși de N . Atât protonele (H + ). –
procese producătoare, câ t și consumatoare de protoni, inclusiv speciile de N, apar în soluri,
dar o acidifiere netă are loc numai atunci când nitratul este scurs din sistem (Dannenmann și
colab ).
Peste Europa, emisiile de N au scăzut cu 25% din jurul anului 1990 din cauza
măsuri lor de politică pentru reducerea emisiilor industriale și vehiculare de N oxidat și pentru
reducerea emisiilor de amoniac din ag ricultură (Jones și colab,2014 ).

Mecanismele impactului N asupra proceselor ecologice . Impactul azot ului se
manifestă prin trei mecanisme principale: eutrofizarea, acidifierea și toxicitatea directă.
Eutrofizarea habitatelor oligotrofe (adică sărace în nutrienți ) apare acolo unde există o
disponibilitate excesivă de nutrienți, peste nivelul natural, preindustrial. Deoarece N este un
nutrient, crește cantitatea de N disponibilă în sol, stimulând productivitatea plantelor și ratele
ciclului de nutrienți în N sisteme terestre și acvatice limitate . Aceste procese care guvernează
ciclul biogeochimic al carbonului (C ) și N sunt analoage serviciilor de susținere .Modificări
ale productivității primare și acumulării de N în soluri afectează ulterior alte procese mediate
de sol sau de apă, cum ar fi levigarea N, sau procese biologice, inclusiv înflorirea, modificarea
relațiilor competitive între specii, dezechilibre de nutrienți sau saturație de azot și impacturi

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

47
indirecte mediate de modificările stoechiometriei . La rândul lor, acestea afectează o serie de
servicii de aprovizionare, reglementare și servicii ecosistemice culturale (Jones și c olab,2014 ).
Azotul contribuie la acidifierea solurilor și a sistemelor de apă dulce . Această
acidifiere s -a datorat în principal depunerii mari de sulf. Cu toate acestea, de vreme ce
depunerea de sulf a scăzut dramatic în toată Europa, N are o contribuție mai mare la aciditate
decât sulful la nivelurile actuale de de punere . Absorbția și asimilarea amoniu lui de către
rădăcinile plantelor și procesul de nitrificare și scurgerea ulterioară a nitratului determină
acidificarea solului . Impacturile de acidificare apar prin efecte de toxicitate asupra
organismelor acvatice și terestre din cauza depășirii pragurilor biologice și chimice ale pH –
ului solului și a mobilizării crescute a ionilor toxici, cum ar fi Al 3 +. Efectele asupra creșterii
plantelor ap ar și prin controlul pH -ului solului asupra disponibilității P , care modifică indirect
productivitatea plantelor. Impacturile asupra serviciilor de reglementare se produc direct prin
reducerea pH -ului solului și rate mai scăzute ale ciclului biogeochimic și descompunerea
materiei organice, în timp ce impacturile asupra serviciilor culturale sunt mediate prin
schimbări în abundență sau diversitate de organisme, cum ar fi pești sau modificări în
creșterea plantelor și compoziția comunității (Jones și colab,2 014).
Toxicitatea directă este cauzată de formele gazoase ale N ca amoniac sau ca dioxid
de azot. La concentrații foarte mari, dioxidul de azot este toxic pentru creșterea plantelor, dar
în multe cazuri toxicitatea se datorează expunerii cronice, adică doz ei anuale, mai degrabă
decât toxicității a cute. Amoniacul este, de asemenea, toxic pentru creșterea plantelor la
concentrații mari. Nivelul critic al amoniacului pentru vegetație este o medie anuală de 3 mg
m3 pentru a proteja veg etația semi -naturală și 1 mg m3 pentru a proteja lichenii sensibili și
briofiții. Majoritatea impactului toxicității sunt mediate de o creștere redusă a plantelor, cu
impacturi negative asupra serviciilor de aprovizionare, cu unele efecte indirecte asupra
compoziției speciilor și asupra c iclismului biogeochimic , care au impact asu pra reglementării
servicii lor culturale (Jones și colab,2014 ).
Impacturile antropice în ciclului azotului includ:
• Concentrații globale crescute de oxid de azot (N 2O), un gaz cu efect de seră
puternic în atmosferă, precum și concentrații regionale crescute de alți oxizi
de azot (inclusiv oxid nitric, NO ) care conduc la formarea de ceață și fum
fotochimic;
• Pierderile de nutrienți ai solului, cum ar fi calciul și potasiul, care sunt
esențiale pen tru fertilitatea solului pe termen lung;

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

48
Acidificarea substanțială a solurilor și a apelor fluxurilor și lacurilor din mai multe
regiuni;
A crescut foarte mult transportul de azot de către râuri în estuare și apele de coastă,
unde este un poluant major.

Modificările antropice ale ciclului azotului determină :
• Pierderi accelerate de diversitate biologică, în special în rândul plantelor
adaptate solurilor cu conținut scăzut de azot și, ulterior, animalelor și
microbilor care depind de aceste plante;
• Schimbăr i cauzate în viața plantelor și animalelor și în procesele ecologic e
ale ecosistemelor estuarine, în apropiere care a contr ibuit la scăderi pe termen
lung ale pescuitului marin de pe coastă. (Rossi și colab,2004)

Importanța azotului (N ) este recunoscută de aproape 180 de ani, când s -a înțeles că
plantele nu pot crește fără N conținut în precipitații. Azotul este recunoscut pe scară largă
drept una dintre principalele constrângeri ale productivității ecosistemului la nivel global. Ca
urma re a acestui fapt, plantele și microorganismele au dezvoltat o serie de strategii p entru a
facilita captarea de N într -un cadru extrem de competitiv, dar adesea mutuali st și, în anumite
cazuri (de exemplu, leguminoase ), relații simbiotice N (Nr ) reactiv es te prezent într -o serie de
forme în soluri, solul în vrac dominat de N organic în faza solidă și astfel nu este direct
disponibil pentru absorbția de plante și microorganisme. Fracția mică de N în faza dizolvată,
care este posibil pentru absorbție de plant e și microorganisme, poate fi împărțită în bazine
anorganice și organice. Bazinul organic N (DON ) dizolvat este extrem de complex și încă
foarte slab caracterizat, dar poate fi separat operațional în compuși cu greutate moleculară
mare (> 1 kDa ) și greutat e moleculară mică (<1 kDa ). Proba predominantă a fost aceea că
DON trebuie mineralizat la NH 4 + și NO 3 – înainte de preluarea de către plante, astfel marea
majoritate a literaturii despre ciclismul de N terestru s -a concentrat pe înțelegerea acestui
proces de mineralizare și a factorilor care îl afectează. De la sfârșitul secolului XX, accentul a
crescut pe importanța DON ca sursă directă potențială de N pentru plante, iar recunoașterea
noastră a complexității competiției pentru Nr evoluează rapid. În acela și timp, s -au înregistrat
progrese semnificative în înțelegerea efectelor feedback -ului dintre alte cicluri biogeochimice
(în special carbon [C] și fosfor [P] ) și modul în care acestea variază la s cară de la micro – la
macro -scară . La această scară largă, u n risc major pentru ecosistemele naturale este

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

49
îmbogățirea cu N. Înainte de apariția procedeului Haber -Bosch care a permis producerea în
masă a N sintetic, principalele surse ale Nr au fost fixarea biologică a N sau oxidarea prin
lumină. În consecință, apa riția producției industriale Nr, care reprezintă 165 Tg N y -1 la
sfârșitul mileniului, a crescut cantitatea de N reactivă din biosferă cu 50%. Împreună cu
intensificarea utilizării terenurilor în general și riscurile pe care le prezintă schimbările
climati ce, una dintre marile provocări ale cercetării viitoare în ecosistemele terestre este de a
facilita strategiile de înțelegere și de atenuare a efectelor îmbogățirii Nr.
Azotul este considerat ca element nutritiv limitant în majoritatea ecosistemelor
terest re. Cu toate acestea, de la revoluția industrială și, mai recent, prin procesul Haber -Bosch
din secolul XX, cantitatea de Nr fixat antropic în biosferă a crescut cu 50 la sută , ceea ce
duce la perturbări mari la procese biogeochimice ale Nr. Acest număr suplimentar în biosfera
terestră se manifestă atât prin îmbogățirea cronică difuză de la depunerea atmosferică, cât și
prin adăugări punctuale la mediu ca urmare a utilizării îngrășămintelor și a intensificării
agricole . Odată prezent în sol, N este supus multor reacții mediate biologic și chimic. Chiar și
atunci când N intră în sol ca îngrășământ mineral sub forma NH 4 + sau NO 3, este posibil să își
petreacă cel puțin o parte din timp în bazinul de biomasă microbiană. În ciuda dimensiunilor
sale mici, care conține în medie doar 2,8 la sută din aprovizionările N terestre din lume ,
comunitatea microbiană a solului este acum recunoscută drept principalul procesor de inputuri
N terestre. Adaptarea biologică a N disponibile și reaprovizionarea ulterioară a acestuia
înseamnă că majoritatea N prezente în soluri sunt de natură organică. În ciuda faptului că
constituie cea mai mare parte din bazinul total al solului de N, știm foarte puțin despre
compoziția acestuia. O multitudine de instrumente analitice sunt disponibile pentru sondarea
compoziției acestui N, dar niciun instrument nu oferă o acoperire completă a tuturor formelor
și nici nu este cel mai complet cantitativ. Din mai multe linii de dovezi, știm că proteinele
domină, heterociclicele și zaharurile am ino fiind celelalte forme majore , dar o imagine clară
lipsește în continuare. În ciuda acestor informații limitate privind compoziția chimică,
Bingham și Cotrufo 2016 susțin că stabilizarea N are loc ca urmare a protecției fizice și
chimice de către argi le și agregate. Cea mai vizibilă chiuvetă pentru Nr este absorbția de
plante. În ciuda înțelepciunii obișnuite fiind faptul că plantele pot prelua doar forme de N
anorganice, Hutchinson și Miller 1912 demonstrează creșterea plantelor pe o multitudine de
compuși organici de N la începutul secolului XX. Schimel și Bennett 2004 propun un nou
cadru prin care importanța diferitelor bazine N potențial disponibile s -a schimbat odată cu
starea globală de nutrienți a sistemului, iar acest lucru a fost progresat cu p rogrese recente

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

50
care extind și mai mult baza de dovezi pentru absorbția organică a N de către plantele din
multe ecosisteme . (Galloway și colab,2004)
Activitățile umane au dublat cantitatea de azot (N ) care intră în soluri, în principal prin
arderea combus tibililo r fosili și prin aplicarea de îngrășăminte de N pe terenurile agricole .
Aporturile crescute de N și ciclismul au condus la o depunere crescută de N pe ecosistemele
naturale , stimulând creșterea plantelor și modificând răspunsurile microbiene ale s olului .
Disponibilitatea crescută a solului N poate stimula, de asemenea, pierderile de urme de gaze ,
cum ar fi o xidul nitru (N 2O), care reprezintă aproximativ 5% din forțarea globală a gazelor cu
efect de seră. Oxizii de N derivați din N 2O pot reacționa, de asemenea, cu stratul de ozon
stratosferic protector al Pământului și expun suprafața la razele UV dăunătoare d e la soare
(Panou interguvernamental pentru schimbările climatice, 2007 ). Prin urmare, predicțiile de
reacții climatice care implică depunerea N trebuie să țină seama de eliberarea de N 2O
(Aronson și Allison,2012 ).
Principalele surse de N 2O atmosferice sunt reducerea nitraților prin denitrificare,
oxidarea amoniacului la nitriț i, și mai departe nitratul în ti mpul nitrificării . Tipul solului,
starea oxigenului, umiditatea, temperatura, carbonul (C ) și starea N, precum și modificarea N
a solului, pot influența atât aceste procese, cât și eliberarea u lterioară a N 2O. În sistemele
agricole, tipul de îngrășământ, cantitatea de îngrășământ și tipul de cultură sunt factori
importanți care determină rata de eliberare a N 2O. În sistemele neagricole, majorita tea N
reactiv intră în sistem prin depunerea atmosferică. De exemplu, depunerea cr escută de N
poate crește eliberarea de N 2O cu până la cinci ori în solurile forestiere . (Aronson și
Allison,2012).

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

51

CAPITOLUL 4
4 EVALUAREA IMPACTULUI APLICĂRII AZOTULUI ÎN
ECOSISTEME – STUDII DE CAZ
Evaluarea impactului aplicării azotului mineral asupra microflorei ecosistemelor este
un studiu de actualitate, vizând atât efectul direct al acestui element cât și prognoza
modificărilor survenite în timp. Efectul azotului a fost analizat atât pe termen s curt cât și pe
termen lung, asupra unor populații disctincte sau asupra întregii comunități microbiene.
4.1 Impactul dozelor reduse de azot asupra microflorei solului
În urma experimentului efectuat de Kirchner și colab. (1993), aplicarea unor doze de
140 kg N ha-1 de NH 4NO 3 produce modificări ale numărului de unități formatoare de colonii/g
sol și ale biomasei microbiene (tab. 4.1 ).
Tabelul 4.1
Dinamica numărului mediu de unități formatoare de colonii și a biomasei microbiene
în condiții de fertilizare și lip sa fertilizării (UFC / g sol)
Populații Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Noi Dec
Bacillus spp.
Fără fert
Cu fert 5.68
5.82 5.47
5.51 5.46
5.59 5.62
5.66 5.61
5.70 5.66
5.78* 5.55
5.52 5.76
5.72 5.44
5.53 5.81
5.90 5.27
5.70 5.59
5.74
Fungi (DPY).
Fără fert
Cu fert 4.30
4.72 4.72
5.00 4.94
5.24 5.22
5.42 5.08
5.31 4.80
5.38* 5.16
5.28 4.93
5.26t 4.90
5.20t 5.22
5.45* 5.35
5.50 5.24
5.50t
Pseudomonas
spp.
Fără fert
Cu fert 4.42
4.29 4.78
4.98 5.59
5.75 5.44
5.68 5.01
4.84 4.14
4.82 4.16
3.95 3.70
3.91 3.75
4.32 3.62
3.95 5.28
5.36 5.44
5.46
Actinomycetes
Fără fert
Cu fert 5.81
5.74 5.60
5.38 5.40
5.78 5.90
5.97 5.63
5.64 6.06
5.96 5.91
5.80 6.16
6.33 5.91
5.94 6.35
6.04 5.93
5.56 6.28
6.27
Bacterii totale
Fără fert
Cu fert 7.49
7.53 6.98
6.87 7.18
7.33 7.44
7.55 7.24
7.49 6.89
7.02 7.25
7.20 7.00
7.00 7.24
7.25 7.52
7.48 7.33
7.50 7.60
7.64
Bacterii gram –
negative
Fără fert
Cu fert 6.49
6.50 6.35
6.12 6.25
6.45 6.56
7.03 6.26
6.10 5.97
6.14* 5.60
5.45 5.90
5.84 5.70
5.96 6.21
6.30 6.77
6.88 6.64
6.77
Biomasa
microbiană
Fără fert
Cu fert 78.0
38.4 78.6
78.8 68.3
94.0 59.8
96.1 48.9
56.8 144.4
180.2 93.6
122.3 63.7
68.7 68.8
95.4 81.3
100.3 64.8
55.8 41.7
52.3
(Sursa: Kirchner și colab,1993)

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

52
În mod similar cu fluctuațiile numărului de indivizi/g sol, biomasa microbiană prezintă
valori mai ridicate în condițiile aplicării fertilizanților. În amble cazuri, reacția comunității
mirobiene se datorează disponibilității ridicate a fertilizanților min erali care permit integrarea
rapidă a azotului în procesele metabolice microbiene. În general, fertilizarea cu N sporește
populațiile microbiene. Cu toate acestea, d iferențele dintre tratamente nu sunt semnificative .
Singurele populații microbiene din sol afectate în mod semnificativ au fost fungii, care și -au
sporit numărul de indivizi relaționat la aplicarea fertilizanților .
4.2 Impactul aplicării îndelungate a fertilianților pe bază de azot asupra
microflorei solului
Un studiu efctuat în China ( Luo și colab, 2015), pe un sol brun, a evaluat pe o
perioadă de 30 de ani efectul aplicării a 150 kg ha-1 N, 150 kg ha-1 NP, 150 kg ha-1 NPK
comparativ cu lipsa fertilizării (tab. 4.2.) . Valoarea cea mai mare a diversității bacterien e a
fost atinsă la aplicarea fertilizanților complecși, creșterile fiind de 0,1 pe scara Shannon. În
cazul fungilor, doar aplicarea de N sau NP au condus la o creștere puternică (0,2 unități pe
scara Shannon), în timp ce la adăugarea K în fertilizare s -a const atat o reducere a acestui
indicator. Și în acest caz, fertilizarea a condus la o creștere a diversității fungilor.
Tabelul 4.2
Influența fertilizării pe termen lung asupra diversității microbiene
Tratament Indicele diversității Shannon -Weaver
Bacterii Fungi
C 3.303 2.574
N 3.420 2.756
NP 3.536 2.769
NPK 3.574 2.713
(Sursa: Luo și colab,2015)
Un alt studiu efectuat pe o perioada de 20 de ani (Zhong și colab., 2010) a evaluat
dinamica diversității comunității microbiene într -un sistem nefertilizat – 1) control (CK)
comparativ cu reacția la aplicarea de: 2) N mineral (N), 3) P mineral (P), 4) K mineral (K), 5)
NP mineral (NP), 6) NK mineral (NK), 7) NPK mineral (NPK), 8) gunoi de grajd (OM) și 9)
gunoi de grajd + NPK mineral (OM + NPK). N a fost aplicat în doză de 120 kg ha−1 / an, P în
doză de 60 kg ha−1 / an și K în doză de 120 kg ha−1 / an, respectiv gunoiul de grajd (2,000 kg
ha−1 / an (t ab. 4.). A WCD (dezvoltarea medie a culorii putului) a crescut semnificativ la
aplicarea fertilizării organ o-minerale (OM și OM + NPK) și a scăzut semnificativ la
fertilizarea cu K. Indic ii diversității funcționale , Shannon (H) și Simpson (D) , au suferit
creșteri semnificativ e la aplicarea fertilizării organ o- minerale (OM și OM + NPK), în timp ce

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

53
se re duce semnificativ l a fertilizarea cu K. Aplicarea de fertilizanți pe bază de N modifică în
mod nesemnificativ numărul și abundența speciilor față de martorul n efertilizat.
Tabel ul 4.3
Efectul îngrășămintelor minerale și gunoiului de grajd asupra comunității microbiene și a
diversității solului
Tratamente AWCD Indicele Shannon (H'). Indicele Simpson(D).
CK 0.401±0.045 b 2.832±0.045 b 0.933±0.003 a
N 0.404±0.103 b 2.814±0.117 b 0.930±0.010 a
P 0.403±0.001 b 2.672±0.801 b 0.918±0.003 a
K 0.102±0.170 c 2.113±0.373 c 0.778±0.117 b
NP 0.423±0.214 b 2.907±0.173 ab 0.936±0.012 a
NK 0.379±0.014 b 2.828±0.053 b 0.930±0.002 a
NPK 0.429±0.124 b 2.837±0.206 b 0.932±0.014 a
OM 0.657±0.099 a 3.156±0.045 a 0.952±0.003 a
OM+NPK 0.763±0.064 a 3.209±0.051 a 0.955±0.003 a
(Sursa : Zhong și colab,2010)
4.3 Efectul fertilizării cu azot la culturile agricole
Un experiment efectuat la cultura grâului (w) și soia (s) a cuantificat fertilizarea cu
azot îndelungată aplicată la sol (Zhou și colab, 2017). Dozele de azot au fost aplicate în
gradient de la 0 N (varianta control), la N1 – 150 kg ure e ha−1 an−1) and N2 – 300 kg ure e ha−1
an−1). Diversitatea exprimată de Indicele Sahnnon indică valori mai reduse la aplicarea de
doze de azo t, indiferent de cultură (fig.4.1 ). La grâu, reducerea diversității este direct
proporțională cu creștere dozei, trend urmat și de diversitatea înregistrată la cultura de soia.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

54
Fig 4.1 Dinamica diversității microbiene la aplicarea de fertilizări pe bază de azot
(Sursa :Jing Zhou și colab,2017)
Analiza comunității bacteriene a indicat o reacție puternică la aplicarea de doze
diferenț ate de azot (fig.4 .2), separat pe cultura analizată. Proteobacteria a fost cea mai
abundentă încrengătură la aplicarea de doze ridicate de N, indiferent de cultura prezentă în
ecosistem. Același tipar îl urmează și Alphaproteobacteria (în special genurile Devosia și
Sphingomonas ) și Gammaproteobacteria, prezența lor fiind condiționată de dozele ridicate de
N. În mod similar, clasa Solibacteres își crește prezența, dar numai în cazul grâului. În
schimb, Deltaproteobacteria își reduce semnificativ prezența da torită aplicării N, iar la nivel
de clasă fenomenul se manifestă asupra clasei Acidobacteria.

Fig.4.2 Abundența și dinamica comunității bacteriene datorită fertilizării cu N
(Sursa :Jing Zhou și colab,2017)

Un alt experiment coordonat de Lupwayi și colab. (2012), a evaluat în doi ani
răspunsul comunității microbiene la fertilizarea cu azot apli cată la cultura porumb (tabel.4.4 ).
Aplicarea de doze de N în cuantum de 80 kg ha -1 stimulează o creștere semnificati vă a
biomasei microbiene. În schimb, dublarea dozei de N conduce la o scădere a acestui indicator.
Tabelul 4.4
Dinamica biomasei microbiene la cultura porumbului în urma fertilizării cu azot
Fertilizare Biomasa microbiană (mg kg-1 sol)
Rizosferă Sol
N (kg ha-1). 2004 2006 2004 2006
0 843b 393b 267a 348a
80 1324a 503a 392a 388a
160 1157a 461ab 305a 366a
(Sursa : Lupwayi și colab,2012)
Rizo sfera plantelor deține o biomasă microbiană mult mai ridicată decât a solului
arizosferic, ceea ce corespunde proceselor mult mai intense dintre microfloră și rădăcinile

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

55
plantelor. Testul efectuat cu ajutorul plăcilor EcoPlate de la Biolog a evidențiat diferențe
semnificative într e ferti lizările aplicate (tab.4.5 .). Aplicarea unor doze intermediare de N
conduce la o reducere a numărului de substraturi utilizate în primul an de aplicare a
fertilizanților, în schimb nu produce modificări majore în al doilea an experimental.
Echitabilitatea se menține la un nivel asemănător în primul an experimental, urmând un trend
ușor ascendent în al doilea an. Variații mai mari sunt înregistrate în al doilea an experimental
la nivelul indicelui Shannon, ceea ce sugerează o creștere a numărului de specii i mplicate în
metabollizarea azotului mineral.

Tabelul 4.5
Dinamica diversității microbiene la cultura porumbului în urma fertilizării cu azot
Fertilizare 2004 2006
N (kg ha-1). S E H S E H
0 27a 0.83 2.74 26b 0.85 2.78b
80 24b 0.83 2.62 28ab 0.86 2.87ab
160 29a 0.81 2.73 29a 0.87 2.92a
S – numărul de substraturi utilizate / E – indicele echitabilității / H – Indicele Shannon
(Sursa : Lupwayi și colab,2012)

4.4 Efectul gradientului de azot aplicat în ecosistemele de pajiști montane
Un studiu de mare amploare ( Barabasz și colab., 2002) a analizat efectul gradientului
de N, completat de P și K, asupra microflorei din comunitățile de pajiști, pe parcursul une i
perioade de 20 de ani (tab.4.6 ). În urma evaluării au fost identificate rate rid icate de creștere a
numărului de bacterii, în special la valori reduse ale fertilizării. Dublarea nuărului de bacterii
are loc la o valoare a N de 60 kg ha-1, în timp ce la o doză de 360 kg ha-1 se obține o triplare.
În același timp, peste doza de N 60 kg ha-1 are loc o reducere a numărului de specii
de bacterii, ceea ce susține selecția doar a speciilor ce utilizează eficient acest tip de fertilizant
ca substart de creștere. În cazul actinomicetelor, creșterile sunt mai reduse, dar se atinge
triplarea numă rului de indivizi la 240 kg ha-1 ceea ce corespunde unei înjumătățiri a numărului
de specii. Doar în cazul fungilor, aplicarea fertilizanților nu produce deviații mari ale
numărului de specii, cu toate acestea, numărul de indivizi are o fluctuație largă.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

56
Tabelul 4.6
Efectul fertilizării cu N asupra comunității microbiene din sol
(mii de indiviz/g sol vs. număr de specii).
Arrhenatheretum elatioris Gladiolo -Agrostidetum
Doza de fertilizanți Bacterii Actinomicete Fungi Bacterii Actinomicete Fungi
ind Sp Ind sp Ind Sp Ind Sp Ind Sp ind Sp
0-Control 640 30 200 22 17.4 30 420 27 180 25 12.6 24
𝑃60𝐾80 780 30 240 22 16.2 30 500 27 200 25 14.4 24
𝑁60 1290 30 260 22 17.6 30 610 27 185 25 17.2 24
𝑁60𝑃60𝐾80 1340 28 380 20 18.5 29 850 27 215 25 22.3 24
𝑁120 1390 28 370 20 25.4 30 890 25 230 24 27.4 20
𝑁120𝑃60𝐾80 1450 28 440 20 30.6 30 1100 25 220 23 29.5 20
𝑁180 1470 24 460 19 26.2 28 1050 24 260 22 31.5 20
𝑁180𝑃60𝐾80 1520 24 520 18 28.3 27 1290 23 250 21 37.6 17
𝑁240 1570 24 610 17 32.4 24 1250 20 290 19 35.2 16
𝑁240𝑃60𝐾80 1680 22 740 17 34.6 28 1310 20 320 19 37.4 18
𝑁360 1790 18 380 15 27.5 29 1140 15 310 16 30.3 20
𝑁360𝑃60𝐾80 1940 12 420 14 29.4 32 1260 13 360 12 36.2 21
(Sursa:Barabasz și colab,2002)

4.5 Perspective în aplicarea testelor rapide pentru analiza efectului
azotului – sistemul EcoPlates
Micro -plăcile Biolog pentru bacteriile gram -negative (GN) dezvoltate la sfârșitul
anilor 1980 aveau 96 de godeuri și conțin eau surse de carbon alături de un colorant redox .
Odată cu metabolizarea subtsraturilor, colorantul își modifcă aspectul în purpuriu. Ulterior, a
fost creată o nouă placă special concepută pentru analiza comunități lor și studiile ecologice
microbiene, denumită EcoPlate. EcoPlate (fig. 4.3, 4.4 ) conține trei replicate a 31 dintre cele
mai utile surse de carbon pentru profilarea fiziologică la nivelul comunității solului (CLPP) ,
destinată în general ansamblurilor bacteriene heterotrofe, capabile să fie metabolic active .
Conform Gryta și colab. (2014 ) metoda Biolog EcoPlate este mai dedicată să compare
diversitatea funcțională a c omunităților microbiene de la solurile pe care au fost adăugați
contamin anți cu cele necontaminate, decât să caracterizeze în general comunitatea
microbiană.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

57

Fig.4.3 Subtraturile specifice plăcilor EcoPlate
(Sursa : https://openwetware.org/wiki/M465:Biolog_Ecoplates )

Fig. 4.4 Metabolizarea heterotrofă a subtraturilor în plăcil EcoPlate
(Sursa: www.biolog.com)

CLPP produce o cantitate foarte mare de date care pot fi dificil de interpretat. Datele
obținute de la biologie pentru evaluare includ, în general, dezvo ltarea medie a culorii godeului
(AWCD) și indicele diversității Shannon (H). AWCD este un indicator al activității
metabolice potențiale generale a comunității microbiene, deci este un indice al bioactivității
totale pentru plăcile Biolog. Valorile AWCD pot fi subdivizate în grupuri SAWCD

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

58
(dezvoltare medie a culorilor tipului de substrat) bazate pe surse de carbon de natură chimică
similară (de exemplu, aminoacizi, amine, c arbohidrați, acizi carboxilici, compuși fenolici și
polimeri) , cu scopul de a evalua potențialul comunitat ății microbi ene a solului pentru a
degrada aceste surse de carbon. Indicele diversității Shannon (H). este utilizat pentru a calcula
diversitatea fizi ologică a comunităților de bacterii. Comunitățile microbiene care sunt capabile
să degradeze mai multe substraturi sau / și să le degradeze cu eficiență similară, ar avea valori
mai mari de H în comparație cu acea parte a comunității care nu este metabolic ă activă. Unii
autori au calculat, de asemenea, câțiva parametri i suplimentari Biolog EcoPlate, cum ar fi
abundența substraturilor (SR) și echitabilitatea prin indicele Shannon (E).
Tehnica Biolog EcoPlate a fost folosită tot mai mult pentru evaluare a impactul ui
toxicologic al diferitor poluanți , cum ar fi metale grele , uraniu sa u contaminarea cu
hidrocarburi asupra populațiilor microbiene ale solului sau pentru estimarea impactului altor
factori de stres, cum ar fi salinitatea ridicată și pH -ul ridicat al solului sau încălzirea.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

59
CONCLUZII
• Microflora solului este formată din bacterii, ciuperci microscopice și alge , cu rol
în translocarea și conversia nutrienților.
• Microflora solului este responsabilă de mineralizarea materiei organice și
eliberarea nutrienților în sol.
• Azotul este un element esențial pentru creșterea și dezvoltarea plantelor , dar este
deosebit de vulnerabil la pierderile prin levigare și denitrificare dacă este aplicat
greșit.
• Procesele microbiologice din circuitul azotulu i asigură fertilitatea solului.
• Reacția grupelor microbiene la dozele de azot mineral este utilă în identificarea
perturbărilor produse de aplicare.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

60
BIBLIOGRAFIE
1. Aronson, E., & Allison, S. D ( 2012) . Meta -analysis of environmental impacts on nitrous
oxide release in response to N amendment. Frontiers in microbiology, 3, 272.
2. Barabasz, W., Albinska, D., Jaskowska, M., & Lipiec, J. (2002). Biological effects of
mineral nitrogen fertilization on soil microorganisms. Polish Journal of Environmental
Studies, 11(3), 193 -198.
3. Bissett, A., Richardson, A. E., Baker, G., & Thrall, P. H ( 2011). Long -term land use effects
on soil microbial community structure and function. Applied Soil Ecology, 51, 66 -78.
4. Bowles, T. M., Acosta -Martínez, V., Calderón, F., & Jackson, L . E ( 2014) . Soil enzyme
activities, microbial communities, and carbon and nitrogen availability in organic
agroecosystems across an intensively -managed agricultural landscape. Soil Biology and
Biochemistry, 68, 252 -262.
5. Cai, A., Xu, M., Wang, B., Zhang, W. , Liang, G., Hou, E., & Luo, Y ( 2019). Manure acts
as a better fertilizer for increasing crop yields than synthetic fertilizer does by improving soil
fertility. Soil and Tillage Research, 189, 168 -175.
6. Cheng, Y., Wang, J., Chang, S. X., Cai, Z., Müller, C. , & Zhang, J ( 2019). Nitrogen
deposition affects both net and gross soil nitrogen transformations in forest ecosystems: a
review. Environmental pollution, 244, 608 -616.
7. Chojnacka, K., Moustakas, K., & Witek -Krowiak, A ( 2020) . Bio -based fertilizers: A
practical approach towards circular economy. Bioresource Technology, 295, 122223.
8. Cruz, A. F., Hamel, C., Hanson, K., Selles, F., & Zentner, R. P ( 2009) . Thirty -seven years
of soil nitrogen and phosphorus fertility management shapes the stru cture and function of the
soil microbial community in a Brown Chernozem. Plant and soil, 315(1 -2)., 173 -184.
9. Cycon, M., & Piotrowska -Seget, Z ( 2007). Effect of selected pesticides on soil microflora
involved in organic matter and nitrogen transformations: pot experiment. Polish Journal of
Ecology, 55(2)., 207 -220.
10. Dannenmann, M., Gimeno, B. S., Ibrom, A., Kiese, R., Kitzler, B., Rees, R. M., … &
Zechmeister -Boltenstern , S. Nitrogen processes in terrestrial ecosystems.
11. Dilfuza, E ( 2012). Role of microorgani sms in nitrogen cycling in soils. Soil nutrients. Nova
Science Publishers, Inc., New York, 159 -176.
12. El-Sharkawi, H. M ( 2012) . Effect of nitrogen sources on microbial biomass nitrogen under
different soil types. ISRN Soil Science, 2012.
13. English, N. J., El-Hendawy, M. M., Mooney, D. A., & MacElroy, J. M. D ( 2014) .
Perspectives on atmospheric CO2 fixation in inorganic and biomimetic structures.
Coordination Chemistry Reviews, 269, 85 -95.
14. Fan, Z., Liao, F., Shi, H., Liu, Y., Dang, Q., Shao, M., & Kang, Z ( 2020). One-step direct
fixation of atmospheric CO2 by Si -H surface in solution. Iscience, 23(1)., 100806.
15. Fath, B. D. (2018). Encyclopedia of ecology. Elsevier.
16. Fierer, N., Lauber, C. L., Ramirez, K. S., Zaneveld, J., Bradford, M. A., & Knight, R
(2012). Comparative metagenomic, phylogenetic and physiological analyses of soil microbial
communities across nitrogen gradients. The ISME journal, 6(5)., 1007 -1017.
17. Frouz, J ( 2020) . Soil biodiversity conservation for mitigating climate change. In Climate
Change and Soil Interactions (pp. 1 -19).. Elsevier.
18. Fu, Q., Yan, J., Li, H., Li, T., Hou, R., Liu, D., & Ji, Y ( 2019). Effects of biochar
amendment on nitrogen mineralization in black soil with different moisture contents under
freeze -thaw cycles. Geoderma, 353, 459 -467.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

61
19. Galloway, J. N., F. J. Dentener, D. G. Capone, et al . 2004. Nitrogen cycles: Past, present,
and future. Biogeochemistry 70:153 –226.
20. Harris, J ( 2003) . Measurements of the soil microbial community for estimating the success of
restoration. European Jou rnal of Soil Science, 54(4)., 801 -808.
21. Imadi, S. R., Babar, M. M., Hasan, H., & Gul, A ( 2016) . Soil microflora –an extensive
research. In Soil Science: Agricultural and Environmental Prospectives (pp. 303 -316)..
Springer, Cham.
22. Jones, L., Provins, A., Holla nd, M., Mills, G., Hayes, F., Emmett, B., … & Hicks, K ( 2014) .
A review and application of the evidence for nitrogen impacts on ecosystem services.
Ecosystem Services, 7, 76 -88.
23. Jorgensen, S. E., & Fath, B. D. (2014). Encyclopedia of ecology. Newnes.
24. Kayal, S., Manna, U., & Das, G ( 2019). Fixation of atmospheric CO2 and recognition of
anions/hydrated anions: Differential binding mode in protonated vs. neutral tripodal
urea/thiourea receptors. Inorganica Chimica Acta, 486, 576 -581.
25. Kirchner, M. J., Woll um, A. G., & King, L. D . (1993). Soil microbial populations and
activities in reduced chemical input agroecosystems. Soil Science Society of America Journal,
57(5), 1289 -1295.
26. Koli, P., Bhardwaj, N. R., & Mahawer, S. K ( 2019) . Agrochemicals: Harmful and
Beneficial Effects of Climate Changing Scenarios. In Climate Change and Agricultural
Ecosystems (pp. 65 -94).. Woodhead Publishing.
27. Lazcano, C., Gómez -Brandón, M., Revilla, P., & Domínguez, J ( 2013) . Short -term effects
of organic and inorganic fertilizers on soil microbial community structure and function.
Biology and Fertility of Soils, 49(6)., 723 -733.
28. Luo, P., Han, X., Wang, Y., Han, M., Shi, H., Liu, N., & Bai, H . (2015). Influence of long –
term fertilization on soil microbial biomass, dehydrogenase activit y, and bacterial and fungal
community structure in a brown soil of northeast China. Annals of microbiology, 65(1), 533 –
542.
29. Lupwayi, N. Z., Lafond, G. P., Ziadi, N., & Grant, C. A. (2012). Soil microbial response to
nitrogen fertilizer and tillage in barle y and corn. Soil and Tillage Research, 118, 139 -146.
30. Marschner, P., Kandeler, E., & Marschner, B ( 2003).. Structure and function of the soil
microbial community in a long -term fertilizer experiment. Soil Biology and Biochemistry,
35(3)., 453 -461.
31. Mondal, M ., Mayans, J., & Ghosh, A ( 2019). Formation of a carbonato bridged Ni4 –
complex by atmospheric CO2 fixation: Crystal structure and magnetic properties. Inorganica
Chimica Acta, 498, 119175.
32. Morrow, J. L., Sa, P. T., Beattie, G. A., Milham, P. J., Riegler, M ., Spooner -Hart, R. N.,
& Holford, P ( 2019). Additions of sugar and nitrogenous fertiliser affect plant nitrogen status
and soil microbial communities. Applied Soil Ecology, 139, 47 -55.
33. Munier -Lamy, C., & Borde, O ( 2000) . Effect of a triazole fungicide on the cellulose
decomposition by the soil microflora. Chemosphere, 41(7)., 1029 -1035.
34. NING, C. C., GAO, P. D., WANG, B. Q., LIN, W. P., JIANG, N. H., & CAI, K. Z ( 2017) .
Impacts of chemical fertilizer reduction and organic amendments supplementation on soil
nutrient, enzyme activity and heavy metal content. Journal of integrative agriculture, 16(8).,
1819 -1831.
35. Oishi, Y ( 2019) . Moss as an indicator of transboundary atmospheric nitrogen pollution in an
alpine ecosystem. Atmospheric environment, 208, 158 -166.
36. Ostadi, A., Javanmard, A., Machiani, M. A., Morshedloo, M. R., Nouraein, M., Rasouli,
F., & Maggi, F ( 2020) . Effect of different fertilizer sources and harvesting time on the growth

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

62
characteristics, nutrient uptakes, essential oil productivity and compositi on of Mentha x
piperita L. Industrial Crops and Products, 148, 112290.
37. Pajares, S., & Bohannan, B. J ( 2016) . Ecology of nitrogen fixing, nitrifying, and denitrifying
microorganisms in tropical forest soils. Frontiers in microbiology, 7, 1045.
38. Prashar, P., & Shah, S ( 2016) . Impact of fertilizers and pesticides on soil microflora in
agriculture. In Sustainable agriculture reviews (pp. 331 -361).. Springer, Cham.
39. Quemada, M., Alonso -Ayuso, M., Castellano -Hinojosa, A., Bedmar, E. J., Gabriel, J. L.,
González, I. G., … & Calvo, M ( 2019) . Residual effect of synthetic nitrogen fertilizers and
impact on Soil Nitrifiers. European Journal of Agronomy, 109, 125917.
40. Raghavendra, M. P., Nayaka, S. C., & Nuthan, B. R ( 2016) . Role of rhizosphere microflora
in potassium solubilization. In Potassium solubilizing microorganisms for sustainable
agriculture (pp. 43 -59).. Springer, New Delhi.
41. Rossi, A.M., Villarreal, M., Juárez, M.D., Sammán, N.C., 2004. Nitrogen Contents in
Food: A Comparison between the Kjeldahl an d Hach Methods, J. Argent. Chem. Soc. 92 (4 –
6), 99 – 108.
42. Salehizadeh, H., Yan, N., & Farnood, R ( 2020) . Recent advances in microbial CO2 fixation
and conversion to value -added products. Chemical Engineering Journal, 124584.
43. Sprent, J. I ( 2005) . NITROGEN IN SOILS| Symbiotic Fixation.
44. Stark, C. H., Condron, L. M., O’Callaghan, M., Stewart, A., & Di, H. J ( 2008).
Differences in soil enzyme activities, microbial community structure and short -term nitrogen
mineralisation resulting from farm manageme nt history and organic matter amendments. Soil
Biology and Biochemistry, 40(6)., 1352 -1363.
45. Sun, R., Guo, X., Wang, D., & Chu, H ( 2015) . Effects of long -term application of chemical
and organic fertilizers on the abundance of microbial communities involved in the nitrogen
cycle. Applied Soil Ecology, 95, 171 -178.
46. Tripathi, S., Srivastava, P., Devi, R. S., & Bhadouria, R ( 2020) . Influence of synthetic
fertilizers and pesticides on soil health and soil microbiology. In Agrochemicals Detection,
Treatment and R emediation (pp. 25 -54).. Butterworth -Heinemann.
47. Wang, Z., Zhang, X., Liu, L., Wang, S., Wu, X., Zhang, W., … & Zhao, X ( 2019) .
Evaluating the effects of nitrogen deposition on rice ecosystems across China. Agriculture,
Ecosystems & Environment, 285, 10661 7.
48. Wu, H., Du, S., Zhang, Y., An, J., Zou, H., Zhang, Y., & Yu, N ( 2019) . Effects of irrigation
and nitrogen fertilization on greenhouse soil organic nitrogen fractions and soil -soluble
nitrogen pools. Agricultural water management, 216, 415 -424.
49. Zhang, M. , Riaz, M., Zhang, L., Xia, H., El -Desouki, Z., & Jiang, C ( 2019) . Response of
fungal communities in different soils to biochar and chemical fertilizers under simulated
rainfall conditions. Science of the Total Environment, 691, 654 -663.
50. Zhang, N., Wan, S. , Li, L., Bi, J., Zhao, M., & Ma, K ( 2008) . Impacts of urea N addition on
soil microbial community in a semi -arid temperate steppe in northern China. Plant and Soil,
311(1 -2)., 19 -28.
51. Zhong, W., Gu, T., Wang, W., Zhang, B., Lin, X., Huang, Q., & Shen, W ( 2010). The
effects of mineral fertilizer and organic manure on soil microbial community and diversity.
Plant and soil, 326(1 -2)., 511 -522.
52. Zhou, J., Jiang, X., Wei, D., Zhao, B., Ma, M., Chen, S., … & Li, J. (2017). Consistent
effects of nitrogen fertiliza tion on soil bacterial communities in black soils for two crop
seasons in China. Scientific Reports, 7(1), 1 -10.

Bianca Roxana NEMEȘ Reacția microflorei la inputuri pe bază de azot

63
*** -www.biolog.com