नाइट्रोजन चक्र (The nitrogen cycle)
समशीतोष्ण क्षेत्र (temperate region) में N का सस्ता स्रोत (cheap source) फसल अवशेष (crop residues) है। उष्णकटिबंधीय मिट्टी (tropical soils) में, कुल N सामग्री (total N content) 0.03 - 0.1 % है। वर्षा (Rainfall) भी N का स्रोत है, 4.6 किलो N / हेक्टेयर प्राप्त होता है (4.6 kg of N / ha is received $\text{ha}^{-1}\text{ yr}^{-1}$)। इसे बिजली के दौरान (during lighting) $\text{NO}_3$ में बदल (converted) दिया जाता है, कार्बनिक पदार्थों का जुड़ना (addition of organic matter) और उर्वरक (fertilizer) अन्य प्रमुख स्रोत (other major sources) हैं।
नाइट्रोजन प्रोटीन का एक अनिवार्य घटक (essential constituent of protein) है और पौधे के चयापचय (plant metabolism) में महान शारीरिक महत्व (great physiological importance) के अन्य गैर-प्रोटीन यौगिकों (other non protein compounds) का भी है। यह क्लोरोफिल का एक अभिन्न अंग (integral part of chlorophyll) है, जो प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) के लिए आवश्यक प्रकाश ऊर्जा का प्राथमिक पर्यवेक्षक (primary observer of light energy) है। नाइट्रोजन जोरदार वनस्पति विकास (vigorous vegetative growth) भी प्रदान करता है और P, K और अन्य तत्वों के उपयोग (utilization of P, K and other elements) को नियंत्रित करता है।
| अकार्बनिक रूप N (Inorganic forms N) | मिट्टी के कार्बनिक रूप (Organic forms of soil) |
|---|---|
| 1. अमोनियम (Ammonium) $\text{NH}_4^+$ 2. नाइट्राइट (Nitrite) $\text{NO}_2^-$ 3. नाइट्रेट (Nitrate) $\text{NO}_3^-$ 4. मौलिक N (Elemental N) ($\text{N}_0$) |
एमाइड रूप (Amide form) ($\text{NH}_2$) पौधा N को दोनों रूपों में अवशोषित (Plant absorbs N as both) करता है: $\text{NH}_4^+$, $\text{NO}_3^-$ |
खनिजकरण (Mineralization) माइक्रोबियल अपघटन (microbial decomposition) के परिणामस्वरूप कार्बनिक N का $\text{NH}_4^+$ में रूपांतरण (conversation of organic N to $\text{NH}_4^+$) है। तापमान में वृद्धि के साथ खनिजकरण बढ़ता (Mineralization increases with a rise in temperature) है और पर्याप्त (adequate), हालांकि अत्यधिक नहीं (not excessive), मिट्टी की नमी और $O_2$ की अच्छी आपूर्ति द्वारा बढ़ाया (enhanced) जाता है। कार्बनिक N के खनिजकरण (Mineralization of organic N) में दो प्रतिक्रियाएं (two reactions) शामिल हैं:
प्रोटीन का अपघटन (decomposition of proteins) और एमाइन (amines), अमीनो एसिड (amino acids) और यूरिया (urea) की रिहाई (release) को अमीनाइजेशन (aminisation) कहा जाता है।
प्रोटीन (Proteins) → (बैक्टीरिया, कवक, $\text{H}_2\text{O}$ / Bacteria, Fungi, $\text{H}_2\text{O}$) → $\text{R - C - COOH (NH}_2\text{) (अमीनो एसिड / Amino acid)} + \text{R NH}_2\text{ (एमाइन / amines)} + \text{CO (NH}_2\text{)}_2\text{ (यूरिया / Urea)} + \text{CO}_2 + \text{ऊर्जा (Energy)}$
प्रोटीन के एंजाइमेटिक पाचन (enzymatic digestion of proteins) द्वारा कार्बनिक पदार्थों के अपघटन (decomposition of organic matter) में प्रारंभिक चरण (initial step) अमीनो एसिड (amino acids) जैसे पेप्टोन (peptones) और अमीनो एसिड में होता है। एरोबिक प्रोटोलिसिस (aerobic protolysis) के तहत प्रमुख अंतिम उत्पाद (major end products) $\text{CO}_2$, $\text{(NH}_4\text{)}_2\text{SO}_4$ और $\text{H}_2\text{O}$ हैं। अवायवीय परिस्थितियों (anaerobic conditions) के तहत अंतिम उत्पाद (end products) अमोनिया (ammonia), एमाइड्स (amides), $\text{CO}_2$ और $\text{H}_2\text{S}$ हैं।
कार्बनिक यौगिक और प्रोटीन (organic compounds and proteins) मुख्य रूप से (mainly) स्यूडोमोनास (Pseudomonas), बेसिली (Bacilli), क्लॉस्ट्रिडियम (clostridium), सेरोटिया (serrotia), माइक्रोकोकस (Micrococcus) की विभिन्न प्रजातियों (various species) द्वारा विघटित (decomposed) होते हैं।
आमतौर पर (Generally) तटस्थ और सोडिक मिट्टी (neutral and sodic soils) में, बैक्टीरिया सक्रिय (bacteria are active) होते हैं और अम्लीय मिट्टी (acidic soils) में कवक सक्रिय (fungi are active) होते हैं।
यूरिया अमोनाइजेशन का एक उत्पाद (product of ammonization) है। एंजाइम की क्रिया (action of enzyme) द्वारा यूरिया का हाइड्रोलिसिस (hydrolysis of urea) बेसिली माइक्रोकोकस (Bacilli micrococcus), स्यूडोमोनास (Pseudomonas), क्लॉस्ट्रिडियम (clostridium), एरोमोबैक्टर (Aeromobactor) और कोरीने बैक्टर (coryne bactor) द्वारा प्रभावित (effected) होता है।
$\text{Co(NH}_2\text{)}_2 + \text{H}^+ + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NH}_4^+ + \text{HCO}_3^-$
$\text{NH}_4^+ \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}^+$
$2\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{(NH}_4\text{)}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{NH}_4^+ + \text{CO}_3^{2-}$
इन प्रतिक्रियाओं के लिए इष्टतम $\text{H}_2\text{O}$ धारण क्षमता (optimum $\text{H}_2\text{O}$ holding capacity) 50 - 75 है और इष्टतम तापमान (optimum temperature) 30 - 50°C है।
$\text{NH}_4$ का उपयोग सूक्ष्मजीवों और उच्च पौधों की जड़ों (microorganisams and root of higher plants) द्वारा किया जा सकता है। निकाली गई कुछ $\text{NH}_3$ (released $\text{NH}_3$) क्ले (clay) विशेष रूप से इलिट (especially illite) द्वारा तय (fixed) की जाती है। एक बड़ा हिस्सा (major portion) नाइट्रेट रूप (nitrate form) में ऑक्सीकृत (oxidized) हो जाता है। दूसरी प्रतिक्रिया में (In the second reaction) $\text{NO}_2^-$ नाइट्रोबैक्टर (nitrobactor) द्वारा $\text{NO}_3^-$ में और ऑक्सीकृत (further oxidized) हो जाता है।
$2 \text{NO}_2^- + \text{O}_2 \rightarrow 2 \text{NO}_3^-$
"स्थिरीकरण अकार्बनिक N ($\text{NH}_4^+$ या $\text{NO}_3^-$) को कार्बनिक N में परिवर्तित करने की प्रक्रिया (process of conversion of inorganic N to organic N) है और यह मूल रूप से N खनिजकरण का उल्टा (reverse of N mineralization) है"।
सूक्ष्मजीव (Microorganisms) $\text{NH}_4\text{-N}$ और $\text{NO}_3\text{-N}$ को प्रोटीन (protein), न्यूक्लिक एसिड (nucleic acid) और अन्य परिसरों (other complexes) के रूप में जमा (accumulate) करते हैं। यदि C:N अनुपात (C:N ratio) 30 से अधिक (wider than 30) है, तो यह स्थिरीकरण (immobilization) का पक्ष लेता है और कम C:N अनुपात (lesser C:N ratio) खनिजकरण (mineralization) को प्रोत्साहित (encourage) करता है।
N कारक अकार्बनिक नाइट्रोजन की इकाइयों की संख्या (No of units of in organic nitrogen immobilized) है जो प्रत्येक 100 इकाइयों के अपघटन के तहत (each 100 units of materials under going decomposition) स्थिर होती है। नाइट्रोजन कारक (nitrogen factor) के लिए औसत मूल्य (average values) 0.1 या उससे कम (<) से 1.3 तक भिन्न (vary) होते हैं।
"कार्बनिक N के अमीनाइजेशन (aminisation of organic N) के दौरान उत्पादित एमाइन और अमीनो एसिड (Amines and Aminoacids produced) अन्य हेटरोट्रोफ (other heterotrophs) द्वारा $\text{NH}_4^+$ की रिहाई के साथ (with release of $\text{NH}_4^+$) विघटित (decomposed) हो जाते हैं, जिसे अमोनिफिकेशन (Ammonifcation) कहा जाता है।"
$\text{R-NH}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NH}_3 + \text{R-OH} + \text{ऊर्जा (energy)}$
$\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^-$
नाइट्रिफिकेशन जैविक ऑक्सीकरण (biological oxidation) की प्रक्रिया है जिसके द्वारा N का $\text{NH}_4$-Cal रूप N के नाइट्रेट रूप (nitrate form of N) में परिवर्तित (converts) हो जाता है। दो चरण हैं (There are two steps): (a) $\text{NH}_4$ पहले $\text{NO}_2^-$ में और फिर $\text{NO}_3^-$ में परिवर्तित होता है।
$2\text{NH}_4^+ + 3\text{O}_2 \xrightarrow{\text{Nitrosomonas}} 2 \text{NO}_2^- + 2 \text{H}_2\text{O} + 4 \text{H}^+$
नाइट्रोसोमोनास (Nitrosomonas) बाध्यकारी ऑटोट्रोपिक बैक्टीरिया (obligate autotropic bacteria) हैं जो अपनी ऊर्जा (energy) N के ऑक्सीकरण से और अपना C $\text{CO}_2$ से प्राप्त (obtain) करते हैं। अन्य ऑटोट्रोफिक बैक्टीरिया (Others autotrophic bacteria) नाइट्रोसोलोबस (Nitrosolobus), नाइट्रोस्पिरा (Nitrospira) और नाइट्रोसो विब्रियो (nitroso vibrio) और कुछ हद तक (some extend) हेटरोट्रोफिक बैक्टीरिया (heterotrophic bacteria) भी $\text{NH}_4^+$ और अन्य N कम करने वाले यौगिकों (N reduces, compounds) को $\text{NO}_3^-$ में ऑक्सीकृत (oxidize) कर सकते हैं।
मिट्टी से N का प्रमुख नुकसान (major losses of N from the soil) (1) फसल हटाने और लीचिंग (crop removal and leaching) के कारण होता है, हालांकि कुछ शर्तों के तहत अकार्बनिक N आयनों को गैसों में बदला जा सकता है और वायुमंडल में खो सकता है (converted to gases and lost to the atmosphere)।
गैसीय N नुकसान के प्राथमिक मार्ग (primary pathway of gaseous N losses) हैं:
विनाइट्रीकरण गैसीय N के लिए $\text{NO}_3\text{-N}$ या $\text{NO}_2\text{-N}$ की जैव रासायनिक कमी (biochemical reduction) है, या तो आणविक नाइट्रोजन (molecular Nitrogen) या नाइट्रोजन के ऑक्साइड (oxide of Nitrogen) के रूप में। सबसे संभावित जैव रासायनिक मार्ग (most probable bio chemical pathway) है:
$\text{NO}_3$ (Nitrate) → $\text{NO}_2$ (Nitrite) → $\text{NO}$ (Nitric oxide) → $\text{N}_2\text{O}$ (Nitrous oxide) → $\text{N}_2$ (Nitrogen)
जैविक प्रक्रिया में (biological process) आसानी से उपयोग करने योग्य कार्बनिक रूपों (organic forms readily use able) में मौलिक नाइट्रोजन का रूपांतरण (conversation of elemental nitrogen)। वर्मीक्यूलाइट और इलिट (Vermicullite and illite) क्ले खनिजों के विस्तारित जाली (expended lattice of clay minerals) में इंटरलेयर धनायनों (interlayer cations) के लिए $\text{K}^+$ या $\text{Na}^+$ के प्रतिस्थापन (replacement) द्वारा $\text{NH}_4^+$ को ठीक करने में सक्षम (capable of fixing) हैं। $\text{NH}_4$ आयन की त्रिज्या (radius of $\text{NH}_4$ ion) 0.143°A, $\text{K}^+$ आयन 0.133°A है। चूंकि $\text{NH}_4$ और $\text{K}$ में कमोबेश समान चार्ज (more or less same charge) होता है, वे विनिमय साइटों (exchange sites) में आसानी से एक दूसरे को बदल (easily replace each other) देते हैं।
यदि मिट्टी में अधिक कार्बनिक पदार्थ (more organic matter) हैं तो $\text{NH}_4$ एक जटिल के रूप में लॉक (lockup as a complex) हो जाएगा। इन परिसरों को चेलेट्स (Chelates) कहा जाता है। यह आणविक टूटने (molecular break down) के बाद ही पोषक तत्वों को छोड़ता (release the nutrients only after) है। विनाइट्रीकरण (denitrification) के लिए जिम्मेदार संकाय एरोबिक बैक्टीरिया (facultative aerobic bacteria) स्यूडोमोनास (pseudomonas), बेसिलस (bacillus), पोरोकोकस (porococcus) हैं। यह मिट्टी की बनावट (texture of soil) पर भी निर्भर करता है। भारी क्ले मिट्टी (heavy clay soils) में अतिरिक्त उर्वरक का नुकसान (loss is upto 50% of added fertilizer) 50% तक होता है।
यह रासायनिक कमी (chemical reduction) के कारण है। यदि एमाइड (amide) (या) N के $\text{NH}_4$ रूप वाले रासायनिक उर्वरक (chemical fertilizer containing amide or $\text{NH}_4$ form of N) को जोड़ा जाता है, तो इसे मौलिक N में ऑक्सीकृत किया जा सकता है और खो सकता है (oxidized to elemental N and lost)।
$2\text{NHO}_2 + \text{CO(NH}_2\text{)}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O} + 2\text{N}_2$
मिट्टी - पौधे - वायुमंडल प्रणाली में N के चक्रण (cycling of N in the soil – plant – atmosphere system) में अकार्बनिक और कार्बनिक रूपों (between inorganic and organic forms) के बीच N के कई परिवर्तन (many transformations) शामिल हैं।
N चक्र को इसमें विभाजित (divided into) किया जा सकता है:
1. पौधे और जानवरों के अवशेषों में N (N in plant and animal residues) और वायुमंडल (atmosphere) से विद्युत, दहन, जैविक और औद्योगिक प्रक्रिया (electrical, combustion, biological and industrial process) के माध्यम से प्राप्त N मिट्टी में जोड़ा (added to the soil) जाता है।
2. अवशेषों में N (N in the residues) अवशेष अपघटन के अंतिम उत्पाद (end product of residue decomposition) के रूप में मिट्टी के जीवों (soil organisms) द्वारा $\text{NH}_4$ के रूप में जुटाया (mobilized) जाता है, पौधों की जड़ें $\text{NH}_4$ के एक हिस्से को अवशोषित (absorb a portion of the }\text{NH}_4\text{) करती हैं।
3. अधिकांश $\text{NH}_4$ को नाइट्रिफिकेशन (nitrifications) नामक प्रक्रिया में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया (nitrifying bacteria) द्वारा $\text{NO}_3^-$ में परिवर्तित (converted to }\text{NO}_3^-\text{) किया जाता है।
4. $\text{NO}_3$ पौधों की जड़ों (plant roots) द्वारा ले लिया जाता है और फसलों में प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए (used to produce the protein in crops) उपयोग किया जाता है जो मनुष्यों द्वारा खाया जाता है या लाइव स्टॉक (eaten by humans or fed to live stocks) को खिलाया जाता है।
5. पेरकुलेटिंग $\text{H}_2\text{O}$ में मिट्टी के माध्यम से नीचे की ओर गति (downward movement through the soil in perculating }\text{H}_2\text{O}\text{) के परिणामस्वरूप (as a results) कुछ $\text{NO}_3$ जमीन $\text{H}_2\text{O}$ या जल निकासी प्रणालियों (ground }\text{H}_2\text{O}\text{ or drainage systems) में खो जाता है।
6. कुछ $\text{NO}_3$ विनाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया (denitrifying bacteria) द्वारा $\text{N}_2$ और $\text{N}_2\text{O}$ में परिवर्तित (consorted) किया जाता है जो वायुमंडल में भाग (escape into the atmosphere) जाते हैं, पूरी तरह से चक्र (completely the cycle)।
नाइट्रोजन चक्र (The nitrogen cycle)
| जीव (Organisms) | गुण (Properties) | सक्रिय स्थान (Active location) |
|---|---|---|
| एज़ोटोबैक्टर (Azotobacter) | एरोबिक, मुक्त रहने वाले (Aerobic, free living) | मिट्टी, पानी, राइजोस्फीयर, पत्ती की सतह (Soil, water, rhizosphere, leaf surface) |
| एज़ोस्पिरिलम (Azospirillum) | माइक्रो एरोबिक राइजोबैक्टीरिया; मुफ्त फिक्सर (Micro aerobic rhizobacteria; free fixers) | राइजोस्फीयर में मुक्त रहने वाले; अनाज की जड़ों का उपनिवेशण करें और फाइटोटोनिक प्रभाव भी देता है (Free living in Rhizosphere; Colonize roots of cereals and also gives phytotonic effect) |
| राइजोबियम (Rhizobium) | सहजीवी (Symbiotic) | फलियों के जड़ नोड्यूल्स (Root nodules of legumes) |
| एक्टिनोमाइसेट्स, फ्रेंकिया, बेजेरिनकिया (Actinomycetes, Frankia, Beijerinckia) | सहजीवी (Symbiotic) | गैर-फलीदार वन वृक्ष की जड़ें, पत्ती की सतह (Non leguminous forest tree roots, leaf surfaces) |
| सायनोबैक्टीरिया (Cyanobacteria) | फोटो ऑटोट्रोफिक एनाबेना - सहजीवी (Photo autotrophic Anabaena - symbiotic) | आर्द्रभूमि बाढ़ के पानी में; अज़ोला के साथ एनाबेना का सहयोग (In wetland flood water; Anabaena associate with Azolla) |
सहजीवन मेजबान पौधे और बैक्टीरिया (mutually beneficial relationship between host plant and bacteria) के बीच पारस्परिक रूप से लाभकारी संबंध (symbiosis) है। एसोसिएशन का स्थान (location of association) जड़ या तने के नोड्यूल (root or stem nodules) में, गुहाओं के अंदर (inside cavities), या पौधों के ऊतकों को उपनिवेश और घुसने (colonizing and penetrating plant tissue) से है।
फलियां और राइजोबियम और ब्रैडीराइजोबियम (Legumes and bacteria of the genera Rhizobium and Bradyrhizobium) के बैक्टीरिया कृषि मिट्टी (agricultural soils) में निश्चित N (40-60%) का प्रमुख जैविक स्रोत (major biological source of fixed N) प्रदान करते हैं। ये जीव (These organisms) जड़ के बालों और कॉर्टिकल कोशिकाओं (root hairs and the cortical cells) को संक्रमित (infect) करते हैं, अंततः जड़ के नोड्यूल्स के गठन (inducing the formation root nodules) को प्रेरित करते हैं जो N निर्धारण की साइट (site of N fixation) के रूप में कार्य करते हैं। मेजबान पौधा (host plant) बैक्टीरिया को ऊर्जा के लिए कार्बोहाइड्रेट (carbohydrates for energy) की आपूर्ति करता है और बैक्टीरिया पौधे को निश्चित N यौगिक (fixed N compound) की आपूर्ति करके प्रतिदान (reciprocate) करते हैं।
प्रभावी नोड्यूल्स (Effective nodules) प्राथमिक जड़ों (primary roots) पर क्लस्टर (cluster) होते हैं और इनमें गुलाबी से लाल केंद्र (pink to red centers) होते हैं। नोड्यूल का लाल रंग (red colour of the nodule) लेगहीमोग्लोबिन की घटना (occurrence of leghemoglobin) के लिए जिम्मेदार है। उचित रूप से नोड्युलेटेड फली (properly nodulated legume) द्वारा निर्धारित N की मात्रा पौधे के विकास के लिए उपयोग किए जाने वाले कुल N (total N used for the plant growth) का लगभग 75% औसतन (averages about 75%) है। BNF की मात्रा (amount of BNF) राइजोबियम स्ट्रेन (Rhizobium strain), मेजबान पौधे (host plant) और पर्यावरण (environment) के साथ भिन्न (varies) होती है।
गैर-फली वाली फसलों की उपज (Yield of non-legume crops) अक्सर (often) बढ़ जाती है जब वे फलियों के बाद (following legumes) उगाई जाती हैं (जैसे सोयाबीन के बाद मक्का / e.g. maize after soybean)। अधिकतम N निर्धारण (Maximum N fixation) केवल तभी होता है जब उपलब्ध मिट्टी N न्यूनतम (available soil N is at a minimum) हो। जब N निर्धारण के लिए इष्टतम स्थितियां (optimum conditions for N fixation) प्रबल नहीं (not prevailing) होती हैं, तो एक फलीदार फसल (legume crop) मिट्टी के N को बहुत कम (deplete soil N greatly) कर सकती है, एक अनाज से अधिक (more than a cereal), यदि उगाई गई फली (legume grown) को उसी मिट्टी में शामिल नहीं (not incorporated into the same soil) किया जाता है।
| फिक्सर (Fixer) | मेजबान संयंत्र (Host plant) |
|---|---|
| राइजोबियम (Rhizobium) | अल्फाल्फा, तिपतिया घास, मटर, बीन, सोयाबीन (Alfalfa, clover, peas, bean, soybean) |
| ब्रैडीराइजोबियम (Bradyrhizobium) | ग्लिरिसिडिया, ल्यूसियाना, सेस्बानिया, मिमोसा, बबूल (Gliricidia, Leuceana, Sesbania, Mimosa, Acacia) लोबिया, मूंगफली, लाल चना (Cowpea, groundnut, red gram) |
जंगलों और आर्द्रभूमि (forests and wetlands) में कैसुरीना (casuarina) जैसे एंजियोस्पर्म पेड़ों (angiosperm trees) की कई प्रजातियों की जड़ें जीनस फ्रेंकिया के एक्टिनोमाइसेट्स (Actinomycetes of the genus Frankia) से संक्रमित होने पर (when infected) अलग नोड्यूल्स (distinct nodules) बनाती हैं।
एज़ोस्पिरिलम, एज़ोटोबैक्टर और एज़ोरिज़ोबियम (Azospirillum, Azotobacter, and Azorhizobium), चावल, गेहूं, मक्का, ज्वार, बाजरा (rice, wheat, corn, sorghum, millets) जैसे अनाज में प्रमुख N फिक्सर (dominant N fixers), जड़ सतहों (root surfaces) पर बढ़ सकते हैं और जड़ के ऊतकों (root tissues) में प्रवेश कर सकते हैं। जीव (organisms) ऊर्जा के स्रोत (source of energy) के रूप में जड़ के एक्सयूडेट्स के कार्बोहाइड्रेट (carbohydrates of root exudates) का उपयोग करते हैं। वे हार्मोनल क्रिया (hormonal action) द्वारा फसल के विकास (crop growth) को भी प्रेरित (induce) करते हैं। जीव बेजेरिनकिया (organism Beijerinckia) उष्णकटिबंधीय पौधों की पत्ती की सतहों (leaf surfaces of tropical plants) पर N को ठीक करता है।
एनाबेना ब्लू ग्रीन शैवाल (Anabaena blue green algae - साइनोबैक्टीरिया / Cyanobacteria) तैरते पानी के फर्न अज़ोला (floating water fern Azolla) के पत्तों में गुहाओं (cavities) में निवास करते हैं और बेहतर राइजोबियम-फली परिसर (better Rhizobium-legume complex) के बराबर (comparable) N की मात्रा को ठीक करते हैं। यह लगभग 30-105 किलोग्राम N / मौसम (30-105 kg N/ season) को ठीक कर सकता है जो चावल की 75% N आवश्यकता (75% N requirement of rice) का ख्याल रखता है।
आर्द्रभूमि बाढ़ के पानी (wetland floodwater) में फोटोऑटोट्रॉफ़िक साइनोबैक्टीरिया (photoautotrophic Cyanobacteria) स्वतंत्र रूप से (independently) प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) करते हैं और N को 20-30 किलोग्राम N / हेक्टेयर / वर्ष (20–30 kg N/ ha/ year) तक ठीक करते हैं। अतिरिक्त अमोनिया (excess ammonia) बाढ़ के पानी (floodwater) में उत्सर्जित (excreted) होती है, जिसे चावल के पौधों द्वारा लाभकारी रूप से अवशोषित (beneficially absorbed by rice plants) किया जाता है।
मुक्त रहने वाले हेटरोट्रॉफ़ बैक्टीरिया (Free-living heterotroph bacteria) जैसे एज़ोटोबैक्टर और बेजेरिनकिया (Azotobacter and Beijerinckia) एरोबिक अपलैंड मिट्टी (aerobic upland soils) में और अवायवीय आर्द्रभूमि मिट्टी (anaerobic wetland soils) में क्लॉस्ट्रिडियम (Clostridium) प्रभावी ढंग से N को उन जेबों में ठीक (effectively fix N in pockets) करते हैं जहां $O_2$ की आपूर्ति सीमित ($O_2$ supply is limited) है। निर्धारण (Fixation) pH, मिट्टी के N स्तर (soil N level), और कार्बनिक पदार्थों के स्रोत (source of organic matter) पर निर्भर करता है।
व्यावसायिक रूप से उत्पादित N (Commercially produced N) कृषि में पौधों के पोषक तत्व (plant nutrient in agriculture) का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत (most important source) है। औद्योगिक N निर्धारण (Industrial N fixation) हैबर-बॉश प्रक्रिया (Haber-Bosch process) द्वारा होता है, जिसमें $\text{H}_2$ और $\text{N}_2$ गैसें उच्च तापमान (1200°C / high temperature) और दबाव (500 atm / pressure) के तहत $\text{NH}_3$ बनाने के लिए प्रतिक्रिया (react to form }\text{NH}_3\text{) करती हैं। निर्जल $\text{NH}_3$ (Anhydrous $\text{NH}_3$) का सीधे (directly) उर्वरक (fertilizer) के रूप में उपयोग किया जा सकता है या ठोस रूपों (solid forms) के रूप में अन्य आयनों (other ions) में जोड़ा जा सकता है।
अमोनिया (Ammonia) वाष्पीकरण (volatilization) के कारण मिट्टी, खाद और उद्योगों (soils, manures, and industries) से वायुमंडल में भाग (escapes in to atmosphere) जाती है। कार्बनिक N यौगिक (Organic N compounds) पृथ्वी की सतह से उठाई गई हवा की बारीक धूल (fine dust of air lifted from earth surface) में रहते हैं। वर्षा (Rainfall) मिट्टी में $\text{NH}_3$, $\text{NO}_3^-$, $\text{NO}_2^-$, $\text{N}_2\text{O}$, और कार्बनिक N (organic N) लाती है। वर्षा में $\text{NO}_3^-$ का लगभग 10 से 20% (About 10 to 20% of the $\text{NO}_3^-$ in the rainfall) बिजली की ऊर्जा द्वारा $\text{N}_2$ के निर्धारण (fixation of $\text{N}_2$ by energy of lightning) के कारण होता है।
