Składniki nawozowe po wprowadzeniu do środowiska glebowego podlegają różnorodnym przemianom, których charakter uzależniony jest w znacznym stopniu od rodzaju stosowanych nawozów. W glebie nawozy azotowe, za wyjątkiem mocznika, ulegają dysocjacji na jony amonowe lub saletrzane (azotanowe), bądź też w przypadku zastosowania saletry amonowej na jedne i drugie.
Jon amonowy może wchodzić do kompleksu sorpcyjnego gleby, co zapobiega jego wymyciu w głębsze warstwy oraz może ulegać wiązaniu niewymiennemu, procesowi nitryfikacji, jak również być pobierany przez mikroorganizmy glebowe i rośliny.
Wchodząc do kompleksu sorpcyjnego jon amonowy wypiera do roztworu glebowego równoważne ilości jonów wodorowych, co prowadzi do zwiększenia wartości kwasowości czynnej gleby. Pogłówne zastosowanie nawozów amonowych może więc prowadzić do silnego związania jonu amonowego w wierzchniej warstwie gleby, co uniemożliwia jego pobranie przez głębiej sięgające korzenie roślin. Pobieranie jonu amonowego przez rośliny również wiąże się z oddaniem do środowiska glebowego równoważnych ilości jonów wodoru, co prowadzi do zakwaszenia gleby, stąd też nawozy amonowe zaliczane są do nawozów fizjologicznie kwaśnych. O stopniu zakwaszenia środowiska glebowego przez poszczególne nawozy azotowe informuje tzw. równoważnik kwasowy, czyli taka ilość węglanu wapnia, która jest w stanie zneutralizować zakwaszające działanie 100 kg konkretnego nawozu. Siarczan amonu posiada najwyższy równoważnik kwasowy (110 kg CaCO3) i tym samym w największym stopniu zakwasza glebę. Dla saletry amonowej równoważnik kwasowy wynosi 61 kg CaCO3, zaś dla mocznika – 82 kg CaCO3.
Nawozy azotowe
Forma amonowa azotu ulega w glebie nitryfikacji (biologicznemu utlenieniu), zachodzącej dwuetapowo przy udziale bakterii z grupy Nitrosomonas oraz Nitrobacter i prowadzącej do zakwaszenia gleb. W efekcie działania bakterii nitryfikacyjnych jony amonowe w pierwszej kolejności ulegają przemianie do jonów azotanowych (III), a w drugiej do jonów azotanowych (V). Największa aktywność tych bakterii ma miejsce w glebach o odczynie zbliżonym do obojętnego oraz zasobnych w fosfor. Optymalna temperatura do przeprowadzenia tego procesu waha się w przedziale od 25 do 35º C. Nitryfikacja zachodząca w okresie wegetacji przyspiesza pobieranie azotu przez rośliny, z kolei występowanie tego procesu poza okresem wegetacji roślin prowadzi do strat azotu, w efekcie wymywania jonu azotanowego w głębsze warstwy gleby.
Jon azotanowy (saletrzany) ulega w glebie sorpcji biologicznej, denitryfikacji oraz wymywaniu w głąb profilu glebowego. Biologiczne uwstecznianie jonu azotanowego, podobnie jak jonu amonowego, to nie tylko pobieranie ich przez korzenie roślin, ale również włączanie tych jonów w biomasę mikroorganizmów glebowych. Przyjmuje się, że jeżeli proces ten ma miejsce w okresie wegetacji, wpływa niekorzystnie na wzrost i rozwój roślin, które mogą wykazywać objawy niedoboru tego pierwiastka. Z kolei biologiczne wiązanie przez mikroflorę glebową zachodzące poza okresem wegetacji roślin zabezpiecza azot, a szczególnie jony azotanowe, przed wymyciem poza warstwę orną gleby. Dodatkowo po obumarciu mikroorganizmów glebowych znaczne ilości azotu są dostępne dla roślin po wcześniejszej mineralizacji organicznych form tego pierwiastka.
Denitryfikacja, będąca procesem biologicznej redukcji utlenionych form azotu do tlenków azotu i azotu cząsteczkowego, przebiega w warunkach beztlenowych z udziałem bakterii denitryfikacyjnych. Proces ten z rolniczego punktu widzenia jest niekorzystny, gdyż prowadzi do obniżenia wykorzystania azotu przez rośliny, przyczyniając się do gazowych strat tego pierwiastka.
Mocznik, w odróżnieniu do pozostałych nawozów azotowych, ulega w glebie hydrolizie pod wpływem enzymu ureazy, wydzielanego przez bakterie i grzyby. Proces ten zachodzi najintensywniej w temperaturze 20 – 25º C. Aby ograniczyć straty azotu obecny na rynku mocznik granulowany zawiera między innymi inhibitor ureazy, spowalniający ten proces.
Nawozy fosforowe
Wprowadzone do gleby nawozy fosforowe rozpuszczalne w wodzie (superfosfaty) ulegają przemianom chemicznym, uzależnionym od pH gleby. W glebach alkalicznych, bądź też świeżo zwapnowanych, dwuwodorofosforan wapnia obecny w nawozie ulega przemianie do nieprzyswajalnej dla roślin formy fosforanu wapnia. Z kolei w środowisku kwaśnym tworzą się niedostępne dla roślin fosforany glinu i żelaza, co znacznie obniża pobieranie fosforu przez rośliny. Stąd też superfosfaty należy stosować na gleby o odczynie lekko kwaśnym do obojętnego, na których uwstecznianie fosforu jest najmniejsze. Mniejszemu uwstecznianiu podlegają również formy granulowane, w porównaniu do form pylistych. Z kolei mączki fosforytowe zalecane są do stosowania na gleby kwaśne i bardzo kwaśne, gdyż dopiero przy takim odczynie możliwe jest przejście obecnej w mączkach nieprzyswajalnej formy fosforu w formę dostępną dla roślin.
Nawozy potasowe
Nawozy potasowe po zastosowaniu ulegają w glebie dysocjacji na jony potasowe oraz w zależności od rodzaju zastosowanego nawozu na jony chlorkowe lub siarczanowe. Jony potasowe mogą w glebie wchodzić do kompleksu sorpcyjnego, między innymi w miejsce jonu wodorowego, co prowadzi do zakwaszenia. Poza tym ulegają one wiązaniu niewymiennemu, czyli wnikaniu pomiędzy pakiety niektórych minerałów ilastych, między innymi takich jak illit, smektyt, wermikulit. Proces ten z jednej strony ogranicza pobieranie potasu przez rośliny, z drugiej zaś zabezpiecza go przed wymyciem w głębsze warstwy gleby.
