Азот в почве и плодородие
Атмосфера земли содержит 78% азота. Естественно, что азот присутствует в своем исходном состоянии и в аэробном слое почвы.
В почве существуют микроорганизмы, которые способны фиксировать азот из атмосферы. Это некоторые виды бактерий и микроводорослей. Роль микроводорослей в фиксации азота не оценена и полноценно не исследована. Относительно недавно было доказано, что именно фитопланктон (вод и суши) поставляет около 50% кислорода в атмосферу. Вероятно, что микроводоросли почвы также вносят значительный вклад в фиксацию азота. Например, доказана первичная роль микроводорослей в фиксации азота на промышленных породных отвалах. Только после освоения пород микроводорослями происходит заселение бактериями, и запускаются процессы почвообразования.
В почве также существуют ряд видов бактерий, которые осуществляют дальнейшую трансформацию азота: сначала в неорганические соединения в виде аммиака и нитрат-ионов, а затем в виде азотсодержащих органических соединений (наиболее значимые – аминокислоты и белки).
Самыми распространенными микроорганизмами почвы являются микрогрибы.
Роль микрогрибов в фиксации азота не доказана, но их роль в накоплении азота в почве в виде азотсодержащих органических соединений не подлежит сомнению. Внешняя оболочка микрогрибов – это хитин. Хитин – это аналог природного полимера целлюлозы, отличающийся наличием в своей молекуле азота (в каждом фрагменте глюкозы азот в аминной форме). Как и остальные микроорганизмы микрогрибы быстро размножаются. Фактически микрогрибы делают хитин возобновляемым сырьем. Хитин — один из наиболее распространённых в природе полисахаридов — каждый год на Земле в живых организмах (микроорганизмах и насекомых) образуется и разлагается около 10 миллиардов тонн хитина. Хитин оболочки отмерших микрогрибов разрушается присутствующими в почве ферментами – хитиназами, в результате чего образуются относительно низкомолекулярные азотсодержащие органические соединения. Эти соединения затем входят в состав гумуса и гуминовых веществ.
Фактически с помощью микрогрибов происходит депонирование атмосферного азота в почве в виде потенциально доступных форм.
Хитин есть и в оболочке клеток некоторых бактерий и микроводорослей.
СПРАВКА: Общий запас азота в почве довольно велик. В пахотном слое дерново-подзолистых почв он достигает 4 т, в черноземах — 6—15 т/га.
Основная часть азотного фонда находится в составе гумуса. Небольшое количество азота входит в другие органические соединения почвенного слоя (аминокислоты, аминосахара, нуклеиновые кислоты и т. д.), а также в минеральные соединения — преимущественно аммония и азотной кислоты.
До 50—60 кг азота на 1 га заключено в плазме микроорганизмов, населяющих пахотный слой почвы.
Указанных запасов могло бы хватить на многие десятки лет для получения очень высоких урожаев. Однако вследствие того, что основная часть азота почвы входит в состав гумусовых соединений, трудно разлагаемых микроорганизмами, сельскохозяйственные культуры обычно испытывают недостаток в этом элементе.
По вышеуказанным причинам допускать уменьшение содержания гумуса в почве нецелесообразно, так как это снижает запасы азота, массу микроорганизмов (которые трансформируют и депонируют азот) и плодородие почвы.