білок, гумусові речовини під дією протеолітичних ферментів;

амінокислоти, аміди під дією різноманітних мікроорганізмів-амоніфікаторів (бактерій, актиноміцетів, пліснявих грибів)у анаеробних умовах;

аміак (HN3), аміачна сіль і поглинання амонію доступні для рослин під дією нітріфікуючих бактерій в аеробних умовах.

Розклад органічних сполук з виділенням аміаку називають амоніфікація, а окислення аміаку до нітратів – нітрифікація. Цьому процесові підлягають білки і їхні похідні – пептиди й амінокислоти, нуклеїнові кислоти і їхні деривати – пуринові і піримідинові основи, сечовина і сечова кислота, азотовмісний полісохарид хітин і гумусові кислоти. Процес амоніфікація носить універсальний характер і здійснюється багатьма мікроорганізмами в широкому діапазоні умов, за винятком місць з дуже жарким і сухим кліматом, де відбувається муміфікація мертвих залишків.

Амоніфікація білків (гниття). Це найбільш динамічна ланка в циклі азоту. При позаклітинних перетвореннях кінцевим продуктом є амінокислоти. В процесі беруть участь протеози мікроорганізмів і рослин. Далі амінокислоти або надходять у клітини мікроорганізмів, або залучаються у хімічні реакції в ґрунті, або адсорбується на ґрунтових частках. Внутрішньоклітинні перетворення, декарбоксилювання і дезамінування. Останній шлях приводить до виділення вільного аміаку. В аеробних умовах крім аміаку. В аеробних умовах – крім аміаку при амоніфікації утворюються СО2 і окиси сірки, а в анаеробних – жирні й ароматичні кислоти, спирти, продукти з неприємним запахом і отруйні аміни – кадаверин, путресцин.

У процесі амоніфікації, крім бактерій, беруть участь актиміцети і гриби. Для процесу амоніфікації велике значення має співвідношення С:N у субстраті, що розкладається. Відношення С:N гною низьке (<25), і тому його розкладання супроводжується нагромадженням аміаку, а для соломи С:N високе і внесення в ґрунт соломи без мінеральних азотних добрив приводить до іммобілізації азоту, тобто закріпленню його в мікробних клітинах і азотному голодуванні рослин.

Аміак, що утворюється при мікробному розкладанні нуклеїнових кислот, сечовини і сечової кислоти, хітину сполук рослинного і тваринного походження, зазнає різні перетворення: 1) частково адсорбується не глиняно-гумусових комплекса або нейтралізує ґрунтові кислоти; 2) споживається рослинами як джерело азоту і іммобілізується в процесі метаболізу ґрунтових мікроорганізмів; 3) виділяється в атмосферу; 4) окислюється в нітрити і нітрати. Цей останній процес називається нітрифікацією і є єдиним у циклі азоту, що веде до утворення окислених форм азотистих сполук.

У 1891 р. С. М. Виноградський виділив мікроорганізми, названі нітрифікаторами. Вони були представлені двома групами, кожна з яких проводила один із двох етапів окислення азоту: спочатку утворювалися нітрити, а потім – нітрати.

Першу групу нітрозних бактерій складають роди Nirosomonos, Nitrosococcus, Nitrosospiro, Nitrosovibrio, другу – нітратних бактерій – Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus. Мікроорганізми тієї й іншої групи морфологічно різноманітні – це коки, палички, спірально вигнуті клітини. У метаболічному відношенні всі бактерії, що нітрифікують – хемолітоавтотрофи, що використовують енергію окислювання аміаку або азотистої кислоти для синтезу органічних речовин із СО2, тобто здійснюються хемосинтез. Окислювання аміаку до нітрату відбувається поетапно з втратою електронів. Друга фаза нітрифікації супроводжується втратою двох електронів. Донором кисню при окислюванні нітритів до нітрату служить вода: NO2–+H2O>NO3–+2H++2e. Електрони, що утворюються в першій і другій фазі нітрифікації, надходять у дихальний ланцюг на цитохроми. Оптимальні умови для їхнього росту лежать у діапазоні температур 25-30о і рН 7,5-8,0. У кислих ґрунтах автотрофна нітрифікація пригнічена, цей процес заміщається окислюванням аміаку або інших відновлених азотовмісних речовин до нітритів і нітратів гетеротрофної нітрифікації, тому що утворення нітратів супроводжується окисленням органічних речовин, яке йде паралельно.

У природі гетеротрофна нітрифікація має місце скрізь, де аміак утворюється в умовах достатку органічних речовин, наприклад у компостних купах, у скупченнях гуано, в аеротенках, в створених водоймах.

Показано, що розлини використовують не більше 50% внесеного азоту нітратів у процесах асиміляції, а інша частина – 1) закріплюється в складі органічної і мінеральної речовини ґрунту; 2) іммобілізується в клітинах мікроорганізмів у процесі асиміляторної нітратредукції; 3) відновлюються до молекулярного азоту в результаті дисиміляторної нітратредукції, або денітрифікації; 4) виливається в ґрунтові води, звідкіля вони виносяться в ріки, моря й океани.

Обсяг надходження нітратного азоту у водойми складає мільйони тонн у рік.

Як видно, нітрифікація потребує добрих аерацій ґрунту. Крім того, вона потребує нейтральної або слаболужної реакції (рН 6-8), оптимальною вологою ґрунту (60-70 капілярної вологи), температури (25-32оС). При таких умовах в чорноземних ґрунтах в чистому парі може накопичуватися більша кількість нітратів – від 30 до 50мг N на 1кг. ґрунту, або 90-150кг на 1га. В дерново-підзолистих ґрунтах азоту накопичується менше, приблизно 50-70кг. на 1га. Значна кількість нітратів знаходиться у міжряддя просапних культур, де ґрунт підтримується у рихлому стані. Чим більше окультурений ґрунт, чим краща агротехніка, тим швидше ідуть мікробіологічні процеси і більше накопичується доступного азоту. Кількість в ґрунті нітратів у різний час року неоднаковий, їх більше накопичується у літніх місцях. Нітрифікацію можна підсилити добрим обробітком ґрунту, вапнуванням кислих ґрунтів. Внесення неперепрілого, солом’яного гною навпаки, ослаблює процеси нітрифікації, так як збільшує потреби розчинних форм азоту мікробами в ущерб азотному живленню рослин. Крім того, внесення соломистого гною у погано оброблений ґрунт може призвести до підсилення процесу денітрифікації. Перетворення з’єднаного азоту в ґрунті не обмежиться тільки амоніфікацією і нітрифікацією. (М. П. Петухов).

Разом з мінералізацією азотовмісних органічних сполук в ґрунтах проходять і протилежні процеси – перехід мінеральних сполук азоту, доступні для рослин в недоступні органічні сполуки, процеси ведучі до втрат азоту із ґрунту у виді газоподібних форм, а також процес біологічного поглинання азоту.