Превращения соединения азота в почве и его использование культурными растениями

Не менее важен и вопрос о том, какие дальнейшие превращения претерпевают соединения азота в почве и в какой мере используют его культурные растения.

Азот, который накапливается в микробных клетках (при их жизни или после их гибели — безразлично), поступает в почву. Частично он сразу же потребляется корнями растений, в ризосфере которых находились микробы. Частично же, соединяясь с различными углеродистыми веществами (продуктами выделения корней или распада растительных остатков), он входит в сложный комплекс, получивший название перегноя, или гумуса.

Перегной содержит все необходимые элементы пищи растений (азот, фосфор и другие), но в такой форме, которая недоступна растению. Только после разложения (минерализации) перегноя эти вещества усваиваются корнями. Но перегной разлагается крайне медленно. Таким образом, часть связанного микробами азота воздуха не расходуется сразу, а находится в почве как бы в резерве. В виде перегноя природа создавала и создает себе многолетние запасы азота и других элементов питания растений. По мере расходования этих запасов идет и процесс их пополнения. Поэтому плодородие почвы, определяемое главным образом запасом перегноя, при правильном его использовании бесконечно.

Природное или естественное плодородие присуще всем почвам и зависит от многих условий. От климата, который определяет водный, воздушный и тепловой режимы почвы, от характера грунта, от химического состава и физических свойств самой почвы и т. д. Но определяется оно, в первую очередь, теми биологическими процессами, в результате которых образуются необходимые растениям питательные вещества. Огромные скрытые возможности таит в себе природное плодородие — эта кладовая природы, к которой человек еще только подбирает ключи.

В результате активного вмешательства человека в жизнь почвы (ее обработки, внесения удобрений, мелиорации и т. д., меняющих физические, химические и биологические свойства почвы) природное плодородие превращается в действительное, эффективное. Степень этой эффективности при постоянно повышающейся технической оснащенности сельского хозяйства должна непрерывно возрастать.

Как можно оценить скрытые (потенциальные) богатства почв нашей страны? Вот некоторые данные о запасах азота, фосфора и калия в различных типах почв (в килограммах, содержащихся в пахотном горизонте на 1 га):

Величину этого запаса поможет оценить такое сравнение: известно, что с урожаем пшеницы в 15—20 ц/га из почвы уносится примерно 40—60 кг азота, 20 кг фосфора и 28 кг калия. По подсчетам Е. Н. Мишустина, в пахотном слое черноземной почвы (20 см) содержится такое количество азота, которое может обеспечить средний урожай зерновых в течение 170—230 лет и запас фосфора на 1600—2400 лет.

К сожалению, большая часть этих питательных веществ находится в форме, недоступной культурным растениям, а небольшая доступная их часть расходуется быстрее, чем пополняется из «основного резерва». Перед учеными стоит важная задача — разработать способы мобилизации питательных веществ, хранящихся в «кладовой» природы, и сделать их доступными для растений.

Главное внимание должно быть обращено на гумус, этот «резерв и стабилизатор органической жизни на Земле». Господствовавшие в науке в течение многих лет химические теории образования перегноя сменила теперь биохимическая теория, согласно которой перегной почвы создается, в первую очередь, микробами. Бактерии, актиномицеты и грибы играют главную роль в реакциях расщепления и синтеза органических веществ, приводящих к образованию перегнойных комплексов.

Возможно, следует говорить не о перегное в целом, а о разных перегноях, потому что в различных природных условиях образуется перегной разного состава и качества.

Согласно современным представлениям, перегной — это комплекс сложных органических веществ — гуминовых кислот, которые образуются в результате частичного разложения растительных и животных остатков почвенными микробами. Перегнойный комплекс можно разделить на две группы веществ. В первую, основную группу входят лигнин (составная часть растений) — 40% и белки — преимущественно белки микробов — 30—35%; вторая группа состоит из углеродистых соединений: сахаров, органических кислот, спиртов и т. д. Образование этих двух групп веществ и их взаимодействие определяют химический состав перегноя.

Белковые соединения перегноя значительно более устойчивы к воздействию микроорганизмов, чем большинство белков растений, животных или микробов. Поэтому азот перегноя очень медленно высвобождается микроорганизмами.

В природных условиях процессы образования и разрушения веществ перегноя протекают одновременно, поэтому в почве сохраняется определенное равновесие его состава.