Круговорот азота в природе (часть 3)

Третий этап круговорота азота характеризуется частичным окислением аммонийного азота. Образуются нитраты — соединения, пригодные для питания высших растений. Окисление аммиака проходит в две стадии: сначала образуется нитридная форма окисла (N02), затем — нитрат (NO3). Обе стадии окисления обеспечиваются двумя различными группами бактерий: нитрозными бактериями типа нитрозомонас и нитратными бактериями типа нитробактер.

Окисление аммиака сопровождается выделением тепла. Эта энергия используется нитрифицирующими бактериями весьма своеобразно. С ее помощью восстанавливается углекислота, служащая для них источником углерода. Образовавшиеся при окислении аммиака нитраты поступают в растения через корневую систему. Нитрозные и нитратные бактерии распространены почти повсеместно. Их можно обнаружить во всех почвах, за исключением очень кислых.

Они встречаются обычно в больших количествах в поверхностном слое почвы. У кислых почв, наоборот, более богаты этими микробами средние слои. Содержание нитратов в почве всегда изменчиво и невелико, оно обычно не превышает 2—20 мг на 1 кг почвы. Состояние почвы сильно влияет на содержание нитратов. Количество азотных соединений изменяется в завимости от того, находится ли почва под паром или под какой-либо культурой. Влажность и обеспеченность почв кислородом также оказывают большое влияние на накопление нитратов.

Этому процессу способствует правильная обработка почвы (вспашка, боронование), создающая благоприятную влажность и циркуляцию воздуха. Температурные границы накопления нитратов лежат в пределах от +10 до +33°С. Наилучшие температурные условия — около +30°С. Наибольшее количество бактерий нитрификаторов (до 1 млн. на 1 г) содержат окультуренные, плодородные почвы. Считается, что плодородие почвы и содержание в ней нитрификаторов тесно связаны между собой.

Нитраты, однако, обладают нежелательными свойствами. В то время как аммиак поглощается почвой, из нее легко вымываются соли азотной кислоты. Кроме того, нитраты могут восстанавливаться в результате денитрификации до молекулярного азота (N2), что также обедняет почву азотом. Все это существенно снижает использование нитратов растениями. В растительном организме соли азотной кислоты при их использование для синтеза должны быть восстановлены, на что тратится энергия.

Желание сохранить азот в почве побуждает исследователей ставить вопрос о возможности искусственного подавления процесса нитрификации путем использования специфических веществ — ингибиторов, задерживающих активность бактерий нитрификаторов и безвредных для других организмов. На четвертом этапе цикла обращения азота нитратный азот частично восстанавливается. Конечный продукт восстановления — молекулярный азот. Этот процесс носит название денитрификации:



Так завершается круговорот азота в природе. Денитрификацию вызывают многие почвенные микроорганизмы, а также некоторые виды автотрофных бактерий, обладающие довольно сложным обменом веществ. Процесс денитрификации значительно усиливается при достаточном количестве органических веществ и анаэробных условиях. В тяжелых, насыщенных водой почвах, с большим количеством органического вещества денитрификация приводит к значительным потерям азота. Как видно из сказанного, круговорот азота в природе совершается только благодаря деятельности невидимых организмов.

Начало: Круговорот азота в природе (часть 1)