Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Агропромышленность arrow Биоконверсия вторичных продуктов агропромышленного комплекса

Круговорот азота

Фиксированный бактериями азот используется растениями и превращается в растительный белок. Растения, в свою очередь, поедаются животными, образуя животный белок. Большая часть белков попадает в почву с остатками отмерших растений, животных и микроорганизмов. При разрушении белков микроорганизмами азот освобождается в виде аммиака. Этот процесс называется аммонификацией.

В разложении белков участвуют многочисленные грибы и бактерии, в том числе бациллы, псевдомонады, протеи и др. Они обладают протеолитическими ферментами (протеазами и протеиназами), которые расщепляют белки до конечных продуктов: в аэробных условиях - до СО,, NH3, сульфатов и воды; в анаэробных - до аммиака, аминов, диоксида углерода, органических кислот и веществ с неприятным запахом: индола, скатола, сероводорода. Если в почве достаточно кислорода, то аммоний, образующийся в почве, навозе и других природных источниках, подвергается нитрификации. Этот процесс осуществляют две группы микроорганизмов, соответственно окисляя аммиак до нитрита (первая фаза нитрификации) и нитрит до нитрата (вторая фаза нитрификации). Этапность процесса нитрификации - пример пищевых связей бактерий.

С.Н. Виноградский выделил и описал нитрифицирующие бактерии в 1890—1892 гг. Частично нитрификация осуществляется и при участии гетеротрофных бактерий, образующих нитрит из аммония, и грибов, способных окислять аммоний до нитрата.

Интенсивность нитрификации характеризует агрономические свойства почвы. Однако нитраты легко выщелачиваются из почвы (вымываются), что обедняет запас азота в почве. Для предотвращения потерь снижают интенсивность процесса нитрификации благодаря специфическим ингибиторам, подавляющим активность нитрифицирующих бактерий. В почве минеральный азот может потребляться микроорганизмами, включаясь в состав аминокислот, белков и других соединений. Этот процесс называется иммобилизацией азота, т.е. это процесс, обратный минерализации. Биологически закрепленный азот нс теряется из почвы.

Связанный азот, необходимый для растений, удаляется из почвы также в процессе денитрификации, идущем с освобождением газообразного азота. С планетарной точки зрения, этот процесс имеет решающее значение для сохранения жизни на земной суше. Без денитрификации земной и атмосферный запасы азота сосредоточились бы в виде солей в океане.

Потери ценных для растений минеральных азотных соединений наиболее существенны в переувлажненных почвах. Процесс денитрификации осуществляют в основном микроорганизмы родов Pseudomonas и Paracoccus. В отсутствие кислорода бактерии из нитрата, используемого в качестве акцептора водорода, образуют молекулярный азот.

Известно «нитратное дыхание» для целого ряда факультативноанаэробных бактерий (Enterobacter). Этот процесс отличается от денитрификации тем, что здесь протекает только первая ступень - восстановление нитрата до нитрита с помощью нитратредуктазы. При этом нитрит может накапливаться в культуральной жидкости, образование молекулярного азота не происходит.

Два века назад выдвинута гипотеза восстановления нитратов растительными организмами, и в настоящие время она является общепринятой теорией, хорошо обоснованной экспериментальными данными.

Цикл азота

Рис. 19. Цикл азота

Круговорот азота (рис. 19) в экосфере сопряжен с круговоротом углерода, так как соотношение между этими элементами в составе глобальной биомассы постоянно: С: N = 55: 1. Соответственно и круговорот азота составляет около 1 Гт/год. Он замкнут настолько, насколько постоянны общая биомасса и состав экосферы, так как доступные для биоты резервуары связанного азота в почве и воде достаточно велики по сравнению с круговоротом - приблизительно 40: 1.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы