Запасы азота практически неисчерпаемы – он составляет почти 80 % атмосферы, и мы буквально плаваем в нем – и тем не менее он остается главным ограничивающим фактором и урожайности, и роста численности населения. Это один из главных парадоксов биосферы, но объяснить его просто: азот в атмосфере присутствует в виде инертной молекулы (N 2), и лишь небольшое количество естественных процессов способно разорвать связь между двумя атомами азота, чтобы в результате появилось вещество, пригодное для образования активных веществ.
На это способна молния: в результате ее воздействия образуется окись азота, которая растворяется в дожде и образует нитраты, которые сверху удобряют леса, поля и луга, – но совершенно очевидно, что этого количества, образующегося естественным путем, не хватит для выращивания урожая, достаточного для того, чтобы прокормить 8 миллиардов человек. То, что делает молния с помощью огромных температур и давления, фермент нитрогеназа может делать при нормальных условиях; его вырабатывают бактерии, живущие в корнях бобовых растений (а также некоторых деревьев) или в почве. Бактерия в корнях бобовых растений выполняет большую часть работы по естественному связыванию азота – то есть расщепляет нейтральную молекулу N2 и встраивает азот в молекулу аммиака (NH3), чрезвычайно активного вещества, которое легко превращается в растворимые нитраты, тем самым обеспечивая потребность растений в азоте в обмен на органические кислоты, синтезируемые растениями.
В результате продовольственные бобовые культуры, в том числе соя, бобы, горох, фасоль и арахис, способны сами себя обеспечивать азотом – точно так же, как запашные культуры, относящиеся к семейству бобовых, в частности люцерна, клевер и вика. Но ни зерновые, ни масличные культуры (за исключением сои и арахиса), ни корнеплоды этого делать не могут. Единственный способ извлечь для них пользу из свойства бобовых связывать азот – чередовать их с люцерной, клевером или викой, то есть выращивать бобовые, а затем запахивать их, насыщая почву активным азотом, который будет использоваться высаженными на этом же поле пшеницей, рисом или картофелем. В традиционном сельском хозяйстве единственная альтернатива бобовым – собирать отходы жизнедеятельности человека и животных и удобрять ими почву. Но это заведомо трудоемкий и неэффективный способ внесения питательных веществ. Содержание азота в этих отходах низкое, и к тому же азот интенсивно улетучивается при испарении жидкости (отсюда чрезвычайно сильный запах аммиака от навоза).
Ваша оценка
Malev-Lanetsky1 июня 2024
1 понравилось16