Stikstoffixatie
Stikstoffixatie is, in de biologie, het binden van gasvormige distikstof uit de lucht, tot verbindingen die als voedingsstoffen door planten kunnen worden gebruikt. Distikstof kan, anders dan koolstofdioxide (in de fotosynthese), niet in gasvormige toestand door planten worden opgenomen, hoewel het in gebonden vorm nodig is voor de aanmaak door de plant van biomoleculen, zoals eiwitten en DNA.
| Beluister | (info) |
Veel planten, waarvan de vlinderbloemigen (Leguminosae of Fabaceae) de bekendste zijn, leven in symbiose met bacteriën van het geslacht Rhizobium. Deze bodembacteriën komen voor in speciale stikstofwortelknolletjes (rhizobia), waar ze luchtstikstof omzetten in de stikstofverbinding ammonium. Ammonium wordt, door andere soorten vrij levende bodembacteriën, via zogeheten nitrificatie verder omgezet in de stikstofverbinding nitraat, die de plant, opgelost in bodemvocht, via zijn wortels kan opnemen. De energie die de symbiotische bacteriën voor de aanmaak van ammonium nodig hebben, halen ze uit koolhydraten die de plant waarmee ze in symbiose leven, hen aanlevert.
Bij bomen, zoals bij elzen vindt stikstofbinding plaats door de Frankia alni-bacteriën.
Toepassing in de akkerbouw
Stikstoffixatie is de reden dat in de akkerbouw vroeger de teelt van vlinderbloemigen (bijvoorbeeld bonen, lupine) werd gecombineerd met andere oogstplanten. Dit gebeurde ofwel door gemengde cultuur van vlinderbloemigen met andere gewassen, ofwel door rotatie van de twee soorten gewassen in opeenvolgende jaren op een stuk grond. Zo profiteerden de andere gewassen van de gebonden stikstof die door de vlinderbloemige in de grond was gebracht.
Ook bij kroosvaren-soorten komt stikstofbinding voor. In de bladholten van bijvoorbeeld de grote kroosvaren leeft de symbiotische cyanobacterie Anabaena azollae van het geslacht Anabaena. Deze bacterie bindt luchtstikstof die direct of later beschikbaar komt voor de plant. Per jaar kan tot 50 kg stikstof per hectare gebonden worden. In Oost-Azië wordt de kroosvarensoort Azolla pinata als groenbemesting in de natte rijstteelt gebruikt. Bij het afsterven van de planten komen de stikstofverbindingen in de grond terecht.[1]
Tegenwoordig fixeert men voor de akkerbouw de meeste stikstof kunstmatig door het Haber-Boschproces, waarbij ammoniak, een grondstof voor kunstmest, wordt gevormd uit distikstof en diwaterstof onder hoge druk en temperatuur. De biologische stikstoffixatie overtreft in kwantitatieve zin echter wereldwijd nog steeds de synthetische. Verder wordt nog distikstof uit de lucht in stikstofverbindingen omgezet door de bliksem.
Zie ook
| Bronnen, noten en/of referenties |