یجه گیاه ترد و شکننده می‌شود. مقدار نیتروژن در اندام‌های گیاهی بعد از آب, اکسیژن و هیدروژن حداکثر بوده و همچنین نخستین عنصر غذایی است که کمبود آن در خاکهای مناطق خشک ونیمه خشک مطرح می‌شود, در این مناطق مقدار مواد آلی خاک عمده‌ترین منبع ذخیره نیتروژن محسوب می‌شود به دلایلی از جمله، بارندگی اندک، نبود تناوب زراعی مناسب، دمای زیاد, رطوبت نسبی پایین، پوشش گیاهی ناچیز و میانگین مصرف کم کودهای حیوانی و کود سبز اندک است (ملکوتی, 1373).
1-3 عوامل مؤثر در مقدار نیتروژن خاک
در شرایط طبیعی نیتروژن خاک در سطح ثابتی به تعادل می‌رسد. بزرگی این سطح بستگی به عواملی چون آب و هوا، نوع پوشش گیاهی, نوع کاربری اراضی, خواص فیزیکی خاک و فعالیت موجودات ذره‌بینی گیاهی و حیوانی دارد (سالاردینی, 1374)
ینی در طول سالهای 1928 تا 1940 تحقیقاتی در زمینه روابط بین مقدار نیتروژن خاک و عوامل تشکیل دهنده خاک یعنی آب و هوا، پوشش گیاهی، پستی و بلندی اراضی، جنس سنگ مادر و زمان انجام داده است. بر اساس اطلاعات بدست آمده، اهمیت عوامل تشکیل دهنده خاک در تعیین مقدار نیتروژن خاکهای متوسط کشاورزی و جنگلی مطابق رابطه زیر است:
زمان< سنگ مادر = پستی و بلندی < پوشش گیاهی < اقلیم
1-3-1 اقلیم
اقلیم یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین کننده وجود گونه‌های خاص گیاهی بوده و مقدار ماده گیاهی تولید شده و شدت فعالیت‌های میکروبی در خاک به آن وابسته است و در نتیجه عامل مؤثری در تجمع نیتروژن در خاک می‌باشد.
پراکندگی نیتروژن در پروفیل خاک نیز تابع نوع خاک می‌باشد. اگرچه در تمام خاکها مقدار نیتروژن در لایه سطحی بیشتر از اعماق است ولی تغییرات نیتروژن در عمق، از خاکی به خاک دیگر متناوب می‌باشد.
تأثیر رطوبت در تجمع نیتروژن در خاک بیشتر بواسطه تأثیری است که این عامل بر روی رشد گیاه و تولید بیشتر مواد خام گیاهی دارد که می‌تواند در ساخت هوموس خاک مؤثر باشد.
مطالعات کلاسیک ینی18 در مورد تجمع نیتروژن و رابطه آن با اقلیم بسیار جالب توجه است و نشان می‌دهد که درصد نیتروژن خاک تابعی از درجه حرارت است. به عقیده ینی اثر درجه حرارت بیشتر از جهت تأثیر این عامل در فعالیت موجودات ذره بینی خاک بوده است. زیرا در بیشتر مناطق رشد و نمو گیاهان و چمن‌ها و همچنین تجمع موادآلی تفاوت چندانی نداشتند.
1-3-2 پوشش گیاهی
تأثیر نوع پوشش گیاهی در مقدار نیتروژن خاک بیشتر از مقدار مواد گیاهی است. زیرا عامل دوم خود تابع عوامل دیگر از جمله رطوبت و درجه حرارت می‌باشد.
خاکهایی که تحت پوشش گیاهان با ریشه فراوان هستند معمولاً دارای مقدار بیشتری مواد آلی و نیتروژن می‌باشند. چون پوشش گیاهی تابعی از شرایط اقلیمی است لذا تأثیر این عوامل را در تجمع نیتروژن خاک نمی‌توان دقیقاً روشن کرد (سالاردینی, 1374)
1-3-3 پستی و بلندی
پستی و بلندی خاک در مقدار نیتروژن خاک از آن جهت مؤثر است که این عامل می‌تواند در اقلیم منطقه‌ای، جریان آب سطحی، تبخیر و تعرق19 گیاه مؤثر باشد. شدت شیب، طول و جهت شیب و ترکیب آن در شدت این تأثیر دخالت دارند.
1-3-4 خواص فیزیکی و شیمیایی خاک
در شرایط آب و هوایی مساوی، با پوشش گیاهی و پستی و بلندی ثابت، مقدار نیتروژن در خاک تابع بافت خاک است. مقدار ازت موجود در خاکهای رسی بیش از خاکهای لومی و در خاکهای لومی نیز بیشتر از خاکهای شنی می‌باشد. علت این امر مربوط به قدرت نگهداری بیشتر نیتروژن معدنی به وسیله رس‌ها است. مواد آلی خاک نیز به نوبه خود با ذرات رس تولید کمپلکس‌های آلی معدنی می‌کنند که در مقابل اکسیداسیون به وسیله موجودات ذره بینی مقاومت زیادی دارند (ملکوتی, 1373)
جنس کانی‌های رسی نیز در مقدار نیتروژن خاک مؤثر است. خاکهایی که دارای رس گروه مونت موریلونیت20 هستند می‌توانند نیتروژن معدنی خاک را به صورت تبادلی و یا تثبیت شده نگه‌دارند و در نتیجه به آسانی به مصرف موجودات ذره بینی خاک نمی‌رسد.
1-3-5 فعالیت موجودات ذره بینی
همانند سایر عوامل، اثر موجودات ذره بینی خاک نیز مستقل نمی‌باشد. واکنش خاک، نوع و تراکم پوشش گیاهی، رطوبت، حرارت، بافت و نفوذ پذیری خاک در تعیین نوع، مقدار و پراکندگی این موجودات اثر دارند. از این رو نمی‌توان اثرات این عامل را جدا از عوامل دیگر به دقت مورد مطالعه قرار داد.
1-4 شکل‌های نیتروژن در خاک
نیتروژن در خاک به سه صورت عنصری، معدنی و آلی وجود دارد. نیتروژن عنصری به صورت گاز و جزء ترکیبات هوا در خاک وجود دارد و با نفوذ آب به خاک این عنصر در رطوبت خاک حل می‌شود. در خاک خشک نیتروژن عنصری می‌تواند به سطح ذرات خاک متصل شود. نیتروژن عنصری اصولاً از نظر حاصلخیزی اهمیت زیادی ندارد زیرا اولاً نمی‌تواند مورد استفاده مستقیم گیاهان قرار گیرد و ثانیاً همیشه به مقدار زیاد، در دسترس موجودات ذره بینی تثبیت کننده نیتروژن می‌باشد (سالاردینی, 1374).
1-4-1 نیتروژن معدنی خاک
نیتروژن معدنی خاک به صورت اکسیدنیترو ()، اکسید نیتریک ()، دی اکسید نیتروژن ()، آمونیاک ()، یون آمونیوم ()، نیتریت ()، و بالاخره نیترات () وجود دارد.
چهار ترکیب اول به صورت گاز می‌باشند و مقدار آنها آنقدر ناچیز است که هم اندازه‌گیری آنها مشکل است و هم قادر به تأثیر در زندگی گیاهی نمی‌باشند. سه ترکیب بعدی از نظر تغذیه گیاهی مهم می‌باشند. آمونیوم معمولاً به صورت یونی به شکل قابل تبادل و تثبیت شده مشاهده می‌شود. مقدار کمی نیز در محلول خاک وجود دارد. تقریباً تمام نیتریت و نیترات در محلول خاک حل شده‌اند (محمدی, 1366). اصولاً مجموعه سه ترکیب معدنی آمونیوم، نیتریت و نیترات از 2 درصد نیتروژن کل خاک تجاوز نمی‌کند. شرایط آب و هوایی در تعیین مقدار نیتروژن معدنی خاک بسیار مهم می‌باشد. در اقلیم معتدل مرطوب در فصل زمستان نیتروژن همراه آب در نیمرخ خاک حرکت می‌کند و به اعماق می‌رود. در فصل تابستان که میزان تبخیر و تعرق بیشتر از میزان بارندگی است این حرکت مشاهده نمی‌شود مگر در مواقع استثنایی که بارندگی شدید واقع شود. بنابراین در این شرایط آب و هوایی مقدار نیتروژن در زمستان کم، در بهار کمی بیشتر و در تابستان حداکثر می‌باشد و با بارندگی‌های پاییزی مقدار آن دوباره کاهش می‌یابد (سالاردینی, 1374).
در آب و هوای مدیترانه‌ای که میزان بارندگی به تدریج از بهار تا پاییز کاهش می‌یابد مقدار نیتروژن معدنی تا آخر تابستان همچنان تشکیل می‌شود و حداکثر آن در ماه‌های شهریور و مهر مشاهده می‌شود.
در اقلیم استوایی بطور کلی مقدار نیتروژن معدنی خاک بیشتر تابع بارندگی است تا درجه حرارت. در طول فصل خشک نیترات در خاک تجمع حاصل می‌کند و گاهی به 100 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک یا بیشتر هم می‌رسد. با ظهور فصل بارانی مقدار نیتروژن معدنی خاک به سرعت و گاهی کاملاً شکسته می‌شود.
در شرایط اقلیم صحرایی معدنی شدن نیتروژن زیاد نمی‌باشد. در سیاه‌خاک‌های روسیه (خاکهای سرشار از مواد آلی) در بهار تقریباً 5 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک است و به تدریج در طول بهار و تابستان زیادتر شده و در آخر تابستان به حداکثر خود در حدود 40 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک می‌رسد. علت وجود مقدار زیاد نیتروژن معدنی در سیاه‌خاک، وجود مواد آلی فراوان آنها می‌باشد که حتی در شرایط خشک استپ‌های روسیه نیز در فصل تابستان معدنی شدن نیتروژن همچنان ادامه دارد. در سایر خاکهای نواحی خشک نیز معدنی شدن نیتروژن به آهستگی انجام می‌شود و زیاد بودن نیتروژن محلول در سطح این خاکها به خاطر کم بودن شستشوی نیتروژن در این اقلیم است. در مزارعی که آبیاری می‌شوند مقدار نیتروژن محلول خاک تابع مقدار آب و روش آبیاری است. در زمانی که گیاه روی زمین است و آبیاری ادامه دارد، تجمع نیتروژن محلول در خاک صورت نمی‌گیرد ولی پس از برداشت محصول و قطع آبیاری مقدار نیتروژن محلول حتی تا 200 میلی‌گرم در کیلوگرم می‌رسد.
کشت برنج به صورت غرقابی در اقلیم خشک نظمی را که قبلاً در مورد نیتروژن معدنی خاک در نواحی خشک گفته شد به هم می‌زند. در برنجزارها حالت غیر هوازی در تمام خاکها مشاهده می‌شود و بنابراین نیتراتی شدن صورت نمی‌گیرد در حالی که آمونیاکی شدن با سرعت زیاد همچنان ادامه می‌یابد. نیترات در این خاکها در طول رشد گیاه تشکیل نمی‌شود و نیترات موجود در خاک نیز احیاء می‌شود و از دست می‌رود. در ابتدای رشد میزان نیتروژن آمونیاکی خاک زیاد شده و حتی تا 800 میلی‌گرم در کیلوگرم خا