(토양학 A형) 대기, 토양 및 식물체 내에서 일어나는 질소순환에 대해 기술

1. 질소순환의 개요

질소순환은 대기, 토양, 식물체 사이에서 일어나는 복잡한 생화학적 과정으로 생태계의 유지에 필수적인 역할을 한다. 대기 중에는 약 78%의 질소 기체(N2)가 존재하며, 이 중 일부는 고정 과정을 통해 유용한 형태로 전환된다. 대기 질소 고정은 주로 산업적 방법인 하버-보슈 공정을 통해 이루어지며, 연간 세계적으로 약 1억 8000만 톤의 질소가 고정된다. 자연계에서는 일부 박테리아와 식물 뿌리 근권에 공생하는 질소고정균이 역할을 담당하는데, 예를 들어, 콩과 식물인 완두콩은 근권에 질소고정균인 Bradyrhizobium과 공생하여 연간 약 150kg/ha의 질소를 고정한다. 고정된 질소는 암모니아(NH3) 또는 아질산염(NO2-) 형태로 토양에 유입되며, 미생물과 식물의 활동을 통해 이들이 무기태로 다시 전환된다. 토양 내에서는 미생물 활동에 의해 암모니아는 산화 과정인 산화 질소화, 즉 암모니아 산화로 산화되어 아질산염이 되고, 이후 다시 산화질소화 과정을 통해 아질산염은 아질산으로 전환되어 결국 질산염(NO3-)으로 변화한다. 이 과정은 질소화라고 하며, 대표적 미생물인 Nitrosomonas와 Nitrobacter가 관여한다. 질산염은 식물체의 주…