Typensidonta

Typensidonta on prosessi, jossa ilmakehässä tai muualla oleva molekyylimuotoinen typpi (N₂) muutetaan eliöille sopivaan muotoon. Näitä muotoja ovat ammoniakki, typpioksidit ja nitraatit. Luonnossa tämän prosessin tekevät typensitojabakteerit.

Typensitojabakteerit ovat bakteereita, jotka pystyvät sitomaan typpeä ilmasta nitrogenaasientsyymin avulla. Typensitojabakteereja elää muun muassa hernekasvien, tyrnien ja leppien juurinystyröissä. Kasveja, joiden kanssa typensitojabakteerit toimivat, kutsutaan typensitojakasveiksi[1]. Bakteereilla on mutualistinen suhde tällaiseen kasviin. Ne saavat isäntäkasvilta hiilihydraatteja, joista saamalla energiallaan bakteerit muodostavat typpikaasusta ammoniumia ja tarvitsemiaan yhdisteitä. Bakteerit antavat typpiyhdisteitä myös isäntäkasvilleen. Typensidontabakteereita elää myös vapaasti maaperässä ja vedessä.[2]

Biologiset typensitojat voidaan jakaa kolmeen erilaiseen ryhmään eli vapaisiin typensitojiin, symbioottisiin typensitojiin ja puolisymbioottisiin typensitojiin.[3] Biologista typensidontaa voidaan hyödyntää luomuviljelyssä.

Vapaisiin typensitojiin kuuluu yli 30 bakteeri- ja syanobakteerisukua, jotka eivät tarvitse erityistä isäntäkasvia. Näiden merkitys on maailmanlaajuisesti tärkeä, mutta Suomessa viileästä ilmastosta johtuen vähäinen. Esimerkkinä vapaista typensitojista on Clostridium -suvun bakteerit.

Symbioottisiin typensitojiin kuuluu palkokasvien juurinystyräbakteerit. Nämä tarvitsevat isäntäkasvin. Suomessa symbioottisten typensitojien merkitys on melko suuri ja näitä esiintyy esimerkiksi palkokasvien, lepän ja tyrnin juuristoissa. Suomessa tärkeimpiä symbioottisia typensitojia ovat Rhizobium -bakteerit. Bakteerit muodostavat kasvin juureen läpimitaltaan 0,5 – 3 mm kuroutumia, jotka ovat aktiivisessa typensidontavaiheessa väriltään vaaleanpunaisia. Punainen väri on peräisin biologiselle typensidonnalle välttämättömästä leghemoglobiinista.

Yleisimmät Rhizobium –bakteerit isäntäkasvinsa perusteella:

• Rhizobium trifolii apiloissa
• Rhizobium lguminosarum herneissä, virnoissa, härkäpavussa ja linsseissä
• Rhizobium lupin lupiineissa
• Rhizobium meliloti sinimailasessa ja mesiköissä.

Typensidontapotentiaali vaihtelee kasvien satotason typpipitoisuuden ja typensidontatehon mukaan ollen sinimailasella suurin ja herneellä pienin.

• sinimailanen 50 – 300 kg N/ha v
• apilanurmet 50 – 200 kg N/ha v
• virnat 50 – 120 kg N/ha v
• härkäpapu 50 – 100 kg N/ha v
• herne 40 – 80 kg N/ha v

Puolisymbioottisiin typensitojiin kuuluu esimerkiksi Bacillus -suvun bakteerit. Puolisymbioottisia typensitojia elää joidenkin kasvien esim. vehnän juuriston ympärillä. Suomessa näiden merkitys on vähäinen.

Typensidonta toimii hyvin, jos maaperä ei ole liian hapan eikä liian kylmä. Biologinen typensidonta alkaa juurissa kun maan lämpötila ylittää + 7 °C ja on tehokkaimmillaan maan lämpötilan ollessa + 15 – + 25 °C. Typensidonnan minimi pH-vaatimus on kivennäismailla 6 ja eloperäisillä mailla 5,5. Valkoapilalla ja lupiinilla pH-vaatimus on n. 0,5 yksikköä edellisiä alempi.