Вопрос 53

Иммобилизация —. превращение минерального азота в органическую форму, т. е. биологический процесс усвоения азота или самими микроорганизмами, или высшими растениями. В этом случае идет ассимиляция N, иначе говоря, фактическое изъятие его из абиотического компонента почвы. Денитрификация означает потерю азота почвой, удаление его в атмосферу. При этом из нитритов и нитратов образуются газообразный азот и его закись N20, а также газообразный аммиак. Следовательно, иммобилизация и денитрификация — это разные процессы. Иммобилизация, то есть потребление азота почвенной микрофлорой. Известно, что для удовлетворения потребности микроорганизмов в органических материалах, разлагающихся под их воздействием, содержание азота должно быть не меньше 1,7—2%. а отношение С: N = 20—25. В этом случае весь минерализовавшийся при разложении вещества азот потребляется микроорганизмами, превращается в микробный белок. Если отношение С : N ниже 20, а содержание азота выше 2 %, то часть его при разложении органического материала освобождается в минеральной форме. И наоборот, при разложении органических веществ, бедных азотом (меньше 1,7—2%), с более широким отношением C:N (выше 20—25), микроорганизмы используют не только весь содержащийся в них азот, но и минеральные соединения азота из почвы и внесенных удобрений и переводят их в органическую форму.

При внесении соломы, содержащей 0,5—0,7 % азота, микроорганизмами будет использовано из почвы 1 —1,3% минерального азота на единицу массы соломы (то есть 10—13 кг на 1 т соломы). Поэтому чем больше запахивается в почву бедных азотом, но богатых клетчаткой органических материалов (например, соломы), тем сильнее выражено биологическое закрепление минеральных соединений азота почвы и внесенных удобрений и тем резче будет дефицит усвояемого азота для растений.При отмирании микроорганизмов микробный белок довольно легко и быстро разлагается и часть содержащегося в нем азота снова освобождается в аммиачной форме. Однако при внесении в почву большого количества органических веществ, богатых клетчаткой и бедных азотом, происходит интенсивное размножение микроорганизмов, наряду с отмиранием одних появляются все новые и новые их генерации, и тогда значительное количество азота переходит из поколения в поколение живой микрофлоры и не освобождается в минеральной форме в течение вегетации.

Вопрос 54

ДЕНИТРИФИКАЦИЯ (микробиологический процесс восстановления окисленных соединений азота (нитратов, нитритов) до газообразных азотистых продуктов (обычно до N2, иногда закиси азота, редко окиси азота). Происходит в результате жизнедеятельности бактерий родов Pseudomonas, Alcaligenes, Bacillus, Paracoccus, Thiobacillus и некоторых других факультативных анаэробов, использующих в отсутствие кислорода нитраты и нитриты в качестве конечных акцепторов электронов (анаэробное дыхание). Процесс сопряжён с окислением органических или неорганических веществ и катализируется редуктазами. В ходе денитрификации связанный азот удаляется из почвы и воды с освобождением газообразного N2 в атмосферу. Денитрификация активно протекает во влажных, плохо аэрируемых или затопляемых почвах, эвтрофных водоёмах, при рН 7—8, достаточном количестве нитратов и легко доступного органического вещества. Денитрификацию считают главной причиной потерь азота в земледелии (при определенных условиях удобрения могут утрачивать в результате денитрификации до 50% связанного азота). Денитрификация замыкает цикл азота и препятствует накоплению окислов азота, которые в высоких концентрациях токсичны. нитрификация

[от лат. de — приставка, означающая здесь завершение действия, nitr(ogenium) — азот и facio — делаю], широко распространённый в природе процесс восстановления нитратов до молекулярного азота, вызываемый бактериями (см. Денитрифицирующие бактерии). Д. протекает с образованием нитритов и закиси азота по схеме:

2HNO3 → 2HNO2 → N2O → N2.

Энергию, необходимую для восстановления нитратов, бактерии получают в результате окисления органических веществ (углеводы, спирты, органические кислоты), а кислород нитратов является акцептором электрона и водорода. Д., происходящая при окислении глюкозы, может быть выражена уравнением:

5C6H12O6 + 24KNO3 → 24КНСО3 + 6CO2 + 12N2 + 18H2O.

Существуют также особые виды денитрифицирующих бактерий, восстанавливающие нитраты при окислении серы или молекулярного водорода. Д. сильно угнетается и прекращается полностью в присутствии молекулярного кислорода. С Д. не следует смешивать восстановление нитратов до аммиака, связанное с ассимиляцией микроорганизмами нитратов как источника азота. Такой способностью обладают многие бактерии, а также актиномицеты и грибы, которые вообще не способны вызывать Д. От Д. следует отличать ложную Д., при которой в культуре бактерий или в природе происходит чисто химическое взаимодействие нитритов с аммонийными солями, аминами или амидами, сопровождаемое выделением молекулярного азота. Например, NH4CI + HNO2 → N2 + HCl + 2H2O. В 1 г почвы содержатся десятки и сотни тысяч денитрифицирующих бактерий. Однако Д. в почве может протекать энергично только при определённых условиях: достаточном количестве нитратов и легко разлагаемого микроорганизмами безазотистого органического вещества, оптимальной реакции (pH 7,0—8,2) и температуре (25—30°С), а главное при анаэробных условиях. Именно поэтому Д. протекает весьма интенсивно во влажных, плохо аэрируемых почвах. При Д. содержание азота в почве падает в результате выделения молекулярного азота и следов закиси азота, что влечёт за собой снижение урожайности почвы. После внесения в глинистую почву нитратов и растительных остатков за 10 дней 75% азота нитратов улетучивается из почвы в виде молекулярного азота. Хорошая аэрация почвы (обработка), уменьшение влажности почвы в определённые периоды (дренаж), создание условий для лучшего потребления нитратов почвы культурными растениями — всё это может понизить Д. в почве