این روند با ترکیب شدن با اکسیژن، هیدروژن و کربن همراه است. حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد فرآیند تثبیت، از طریق فرآیند میکروبی در خاک صورت می گیرد. نور‌رسانی مسئولیت بقیه کار را بر‌عهده دارد. نیتروژن ثابت هنوز هم باید تحت شوره‌زنی و یا کانی‌سازی قرار گیرد تا به صورت معدنی قابل استفاده توسط گیاهان تبدیل شود. تنها پس از تبدیل نیتروژن آلی به آمونیوم (NH₃) و نیترات (NO₂) توسط میکروب‌ها، گیاهان می‌توانند آنها را از طریق سیستم ریشه خود جذب کنند.

افزایش نیتروژن قابل دسترس زیستی در خاک

چرخه نیتروژن در طبیعت پیچیده است. به همین علت برای مدت زیادی است که کشاورزان برای تولید نیتروژن ثابت مورد استفاده در کود‌ها، به فرآیند‌های صنعتی روی آورده‌اند. این کار مشکلاتی را بوجود آورده است که مهمترین آنها استفاده بیش از حد از کود  نیتریت می باشد که به آبراه ها و آب‌های زیرزمینی نفوذ کرده و آنها را آلوده می‌کند. یکی از راه‌های رفع نیاز به کودهای شیمیایی، بهبود وضعیت خاک است. دانشمندان اکنون در تلاش‌اند تا خاک را برای فرآیندهای طبیعی که نیتروژن را به اشکال مختلف قابل دسترس تبدیل می کنند، هدایت کنند. فرآیند تبدیل نیتروژن به شکلی که گیاهان بتوانند از آن استفاده کنند، به رطوبت و اکسیژن بستگی دارد. یک اصلاح‌کننده خاک می‌تواند خاک را با این روش بهبود بخشد. فناوری مهندسی شده آن با نگه داشتن طولانی‌تر آب و مواد مغذی در منطقه ریشه باعث افزایش راندمان کود می شود. این کار به گیاهان و میکروب‌ها فرصت بیشتری برای مصرف آنها را می‌دهد. این امر نه تنها مسئله مربوط به آبشویی و روانآب را کاهش می دهد، بلکه می‌تواند نیاز به استفاده بیش از حد از کود نیتروژن را نیز بکاهد. با تمرکز بر روی خاک سالم‌تر، پایداری را در مقیاس وسیع‌تری ترویج می دهد. اصلاح خاک باعث کاهش میزان روانآب کود و توالی کربن می شود که در نهایت به سمت سیاره‌ای سالم‌تر حرکت می کند. وقتی پیچیدگی تولید مواد غذایی مورد نیاز برای تغذیه جهان را درک می‌کنید، دشوار است که به صورت معمولی به خاک نگاه کنید. دفعه بعد که می خواهید غذا بخورید، لحظه ای را به تشکر از فرآیندهای مولکولی که باعث تولید مواد غذایی توسط کشاورزان می‌شوند، بگذرانید. می‌توان با شروع از زمین به سمت بالا، روش‌هایی برای سالم‌تر و کارآمد‌تر کردن کشاورزی برای کره زمین یافت.

وظایف عنصر نیتروژن در گیاهان

مقدار عنصر نیتروژن مورد نیاز گیاه

مقدار نیتروژن مورد نیاز گیاه بسته به گونه گیاه، مرحله رشد و اندام مورد نظر بین 2 تا 5 درصد وزن خشک است. با کاهش نیتروژن رشد گیاه کاهش یافته، این عنصر از برگ های بالغ پویا شده و به برگ های جدید و جوان منتقل می شود. بنابراین علائم کمبود نیتروژن در برگ های مسن ظاهر می شود. افزودن نیتروژن به محیط نه تنها ریزش برگ ها را به تاخیر می اندازد بلکه شکل ظاهری گیاه را نیز تغییر می‌دهد. افزایش نیتروژن سبب بالا رفتن نسبت وزن خشک شاخسار به ریشه می شود. این امر همچنین سبب کاهش جذب آب و عناصر غذایی از خاک در مراحل آخر رشد گیاه می شود.
در غلات، مصرف نیتروژن باعث طویل شدن ساقه و به دنبال آن حساسیت بیشتر گیاه نسبت به ورس (افقی شدن ساقه گیاه به طور غیرقابل برگشت) می شود. این تغییر در شکل ظاهری شاخسار در شرایط تغذیه گیاه با نیترات شدیدتر از آمونیوم است. نیتروژن بیش از سایر عناصر غذایی بر ترکیب شیمیایی گیاه اثر گذار است. به عنوان مثال با کاربرد نیتروژن غلظت نیتروژن گیاه افزایش یافته ولی مقدار نشاسته و پلی فروکتوزان که هر دو منبع کربوهیدرات در گیاهان علفی هستند، کاهش می یابد. برخلاف کربوهیدرات ها، مقدار لگنین (لگنین دومین پلیمر طبیعی فراوان دنیاست که از واحدهای ساختاری فنیل پروپان با اتصالات کربن-کربن و اتری تشکیل شده‌است. لگنین طی یک فرایند پیچیده از واحدهای قندی در گیاهان عالی بیوسنتز می‌شود.) با افزایش نیتروژن زیاد می شود چون اسیدهای آمینه پیش سازهای لگنین محصول هستند. در صورت کمبود نیتروژن، تثبیت آمونیوم، مقدار پروتئین، رشد برگ و در پی آن شاخص سطح برگ افزایش می یابد. با افزایش شاخص سطح برگ فتوسنتز خالص نیز زیاد می شود. در واقع می توان گفت کمبود نیتروژن تاثیر قابل ملاحظه ای بر ترکیب گیاه ندارد اما عملکرد ماده خشک گیاه را در واحد سطح کاهش می‌دهد.

مقدار عنصر نیتروژن مورد نیاز در گیاه یونجه

مقدار نیتروژن مورد نیاز گیاه یونجه بر اساس نتایج حاصل از آزمون خاک و نیتروژن موجود در خاک تعیین می شود. به طور کلی گیاه یونجه گیاهی چند ساله و از خانواده لگوم ها می باشد و بر روی ریشه خود گره های تثبیت کننده نیتروژن دارد که می تواند با همزیستی با باکتری (ریزوبیوم ملی لوتی) نیتروژن را تثبیت کند بنابراین نیازی به دادن کود اوره به میزان زیاد یا به صورت سرک (کود سرک به عناصر غذایی گفته می شود که در دوره رویشی جهت تقویت گیاه به آن داده می شود) نیست. می‌توان قبل از کاشت و به عنوان استارتر رشد میزان 50 کیلوگرم در هکتار کود اوره در مزارع یونجه استفاده کرد.

معایب میزان بالای عنصر نیتروژن در گیاهان

افزایش میزان نیترات در اندام های گیاهی هم از لحاظ اقتصادی و هم از جهت کاهش کیفیت تغذیه ای محصول نامطلوب است. احتمال تبدیل نیتزات به نیتریت در طی ذخیره یا فراوری سبزی ها در کارخانه های کنسروسازی وجود دارد. غلظت هموگلوبین خون در کودکانی که از غذاهای حاوی نیتریت تغذیه می کنند به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. به علاوه نیتریت خطر تشکیل نیتروزامین را که یک ترکیب سرطان زاست افزایش می دهد. غلظت بالای نیترات (1 الی 2 درصد در وزن خشک) در برگ ها برای برخی نشخوارکنندگان سمی است.وجود مقدار کافی پروتئین در دانه غلات از لحاظ کیفیت نان تولیدی و تغذیه انسان ضروری است ولی زیادی مصرف نیتروژن سبب افزایش رشد ریشه و برگ ها و کاهش غلظت این عنصر در دانه ها می شود. در این شرایط احتمال خوابیدگی محصول نیز زیاد می شود. به طور کلی مصرف میزان بالای نیتروژن در گیاهان پیامدهای زیر را به دنبال دارد: