Азот – важнейший питательный элемент для растений. Он входит в состав хлорофилла, без которого не может протекать фотосинтез. Поэтому достаточное поступление азота в растения очень важно на стадии их роста и развития зеленой листовой массы.
Жизненный цикл растений включает синтез различных белковых соединений, среди которых – ферменты, регуляторы роста, антистрессовые вещества, средства защиты и масса других продуктов вторичного метаболизма. Белки, как известно, состоят из аминокислот. На их синтез и расходуется , в основном, поступающий в растения азот. В пересчете на сухое вещество азота в растениях содержится от 1 до 3%.
Растения получают азот из почвы. Как он туда попадает? Считается, что во время разрядов молний какое-то количество инертного азота атмосферы может превращаться в аммиак, азотную и азотистую кислоту, и с осадками попадать в почву.
Однако основное количество соединений азота в почве синтезируют микроорганизмы. Количество всевозможных трансформаций азота в уникальных биореакторах бактерий не может не поражать.
В интернете можно найти много схем на тему круговорота азота в почве. Вот одна из них.
Итак, что могут бактерии:
- Азот из воздуха, попадая в почву, может «фиксироваться» особыми видами бактерий (азобактерами и клубеньковыми бактериями бобовых). Они переводят азот в аммонийную форму и затем в нитратную за счет особых ферментов.
- Также в почве есть бактерии, которые перерабатывают органические остатки, в том числе, содержащие белковые соединения. Одни бактерии «отрезают» азот от органических аминокислот (аммонификация), другие окисляют аммонийную группу до солей азотной кислоты (нитрификация). Третьи восстанавливают нитраты до азота и закиси азота, которые улетают опять в атмосферу.
Безусловно, бактерии используют азот, в первую очередь, для своей жизнедеятельности. Они синтезируют различные ферменты, белки, антибиотики, регуляторы роста и прочие органические соединения.
Считается, что растениям азот достается, в основном, в виде минерализованных нитро соединений (см. схему). Огромную роль здесь играет симбиоз растений с бактериями. Некоторые из них поселяются в корнях растений (клубеньковые бактерии), но много и свободноживущих форм, также успешно выполняющих данную функцию.
В растениях нитратные формы азота в виде растворов солей поднимаются по стеблям к листьям, где происходит обратный процесс – нитраты восстанавливаются до аминов и встраиваются в аминокислоты и белки, которые синтезируют растения.
При этом нитраты могут откладываться растениями в депо, и расходуются постепенно, только по мере протекания биохимических процессов. Нитраты растениям не вредят даже при их избытке и поэтому могут попасть в урожай (особенно листовых растений, корнеплодов).
Мифы и реальность о вреде таких плодов – это тема отдельной статьи. Но логическим фактом является то, что такие растения и их плоды становятся невкусными, потому что восстановление азота в растении сопровождается активным расходом углеводов.
Поэтому никак не удается вырастить вкусные тепличные помидоры и огурцы зимой – подсветка стоит дорого, поэтому фотосинтез слабый, углеводов образуется мало, да еще и азотные подкормки разрушают углеводы.
Если азот попадает в растения в аммонийной форме, он может сразу, буквально через минуты, встроиться в синтез аминокислот. И процесс этот растения контролировать не могут, поэтому аммоний может просто уничтожить углеводный запас растений и сами растения убить. Это известно на практике тем огородникам, которые превышали дозы мочевины или аммиачной селитры, вносили под растения свежий навоз. Но в небольшой концентрации (0,01-0,02% или 10-20 грамм на 10 литров воды) аммиачные удобрения очень эффективны в начале вегетации. Такие подкормки любит лук, чеснок, клубника.
О способах пополнения азота почвы, в том числе, современных разработках ученых – в следующей статье.