КРУГОВОРОТ АЗОТА

Большие запасы азота на Земле представлены его восстановленной формой — газообразным азотом воздуха N2 (79%). Кроме того азот встречается в различных восстановленных и окисленных формах (N2, NH3, N20, NO, N02“, N03“), которые входят в состав атмосферы Земли и содержатся в почве.

В почве иммобилизовано азота в гумусе и биомассе микроорганизмов в три раза больше, чем в растениях и животных вместе взятых. При этом азот в пахотной почве часто бывает в первом минимуме с точки зрения обеспечения питания растений, так как основная масса почвенного азота заключена в недоступных растениям сложных органических соединениях, которые минерализуются очень медленно. Это приводит к необходимости в условиях ведения сельского хозяйства с отчуждением урожая подкармливать растения вносимыми в почву азотными удобрениями.

Из почвы на Земле с урожаем происходит постоянный вынос азота, превышающий 100-200 млн т/год. Производство минеральных азотных удобрений, исчисляемое 70-80 млн т/год (по азоту), требует больших энергозатрат, которые в развитых странах составляют 40% и более от общего объема энергопотребления в сельском хозяйстве. В то же время коэффициент их использования растениями не превышает 30-50%. Следовательно, при широком применении минеральных азотных удобрений очень много азота не включается в урожай и его избытки вызывают загрязнение отдельных экосистем и биосферы в целом, что приводит к негативным последствиям (загрязнение избытком азота природных вод, загрязнение атмосферы окислами азота). Избыток связанного минерального азота очень вреден для биосферы.

Рис. 78. Цикл азота

Круговорот азота в природе разбивается на несколько основных звеньев, в которых главными агентами выступают микроорганизмы (рис. 78). В этом цикле азот участвует в газообразной форме, в виде минеральных и органических соединений. При фиксации азота микроорганизмами происходит его восстановление до аммиака с последующим включением в аминокислоты; разложение органических азотсодержащих соединений (аммонификация) приводит к освобождению азота в форме аммиака, который далее окисляется последовательно до нитритов и нитратов (нитрификация). Окисленный азот вновь восстанавливается до N2 в процессе денитрификации. Аммонийные и нитратные формы соединений азота ассимилируются растениями и микроорганизмами, что приводит к временному закреплению азота в органических веществах, его иммобилизации в микробной биомассе. В процессах нитрификации и денитрификации возможны газообразные потери азота в форме его закиси — N20.