Превращение микроорганизмами соединений азота.

Азот — один из важнейших элементов минерального питания сельскохозяйственных культур. Растениям недоступен газообраз­ный азот воздуха. Атмосферный азот связывают свободноживущие и симбиотические микроорганизмы, обогащая азотом почву. Бел­ки животных и растительных остатков, попадая в почву, подверга­ются микроорганизмами минерализации и превращаются в основ­ном в аммоний, который используется растениями. Часть расти­тельных остатков трансформируется в гумус. Это позитивная роль микроорганизмов в азотном обмене растений.

Нитрифицирующие бактерии окисляют аммонийные формы азота до нитратов. Последние при определенных условиях могут восстанавливаться до газообразного азота и теряться из почвы. Значительная часть азотсодержащих соединений почвы усваивает­ся микроорганизмами и переходит в недоступную для растений форму. Таким образом, микроорганизмам принадлежит важная роль в круговороте азота в природе.

Аммонификация белковых веществ, или минерализация азота.

Она осуществляется микроорганизмами при температуре не ниже 10 °С. Разлагая трупы животных и остатки растений, большую часть сухого вещества которых составляют белки, аммонифици­рующие бактерии очищают нашу планету и обеспечивают расте­ния минеральным азотом. Процесс аммонификации может проходить как в аэробных, так и в анаэробных условиях. К аэробным аммонификаторам относятся грибовидная, картофельная, капуст­ная, сенная бактерии, чудесная палочка. Клостридии являются анаэробными аммонификаторами. Актиномицеты и грибы также разлагают белковые вещества, но аммонифицирующая способ­ность у них ниже.

Разложение белков происходит под действием экзоферментов, выделяемых в окружающую среду. Микроорганизмы могут усваи­вать только растворимые продукты гидролиза белка: пептоны и аминокислоты.

Разложение мочевины. Оно осуществляется уробактериями при высокощелочной реакции среды (рН 9—10). Мочевина под дей­ствием выделяемого бактериями фермента уреазы расщепляется до аммиака, диоксида углерода и воды. Это важный процесс кру­говорота азота в природе, так как животными и людьми ежесу­точно выделяется в окружающую среду более 150 тыс. т мочевинного азота.

Нитрификация. Продукты гниения белков и разложения мочеви­ны - аммиак и аммонийные соли — могут быть усвоены растениями или окислены до нитратов нитрифицирующими бактериями.

Процесс нитрификации проходит в две фазы.

Первую фазу — окисление аммиака до нитритов (NO₂^-) — осу­ществляют в основном бактерии рода нитрозомонас, клетки кото­рых представляют собой грамотрицательные подвижные короткие овальные палочки, не образующие спор.

Вторая фаза — окисление нитритов до нитратов (NO₃^-) — осуще­ствляется мелкой полиморфной, грамотрицательной неподвижной бактерией нитробактер. Микробы группы нитробактер лучше раз­виваются на чисто минеральных средах и могут синтезировать орга­нические вещества своего тела, используя диоксид углерода.

На процесс нитрификации положительно влияет присутствие кислорода. В глубоко обрабатываемых почвах процесс нитрифи­кации протекает более интенсивно. У солонцов невысокая нитри­фицирующая активность.

Денитрификация. Это процесс восстановления нитратов и нитритов до газообразного азота (NO, N₂О, N₂), осуществляемый бактериями родов псевдомонас и паракоккус. Денитрификация в почве приводит к потере ценных для растений минеральных азотных соединений, что особенно заметно на переувлажненных кислых почвах.

Иммобилизация азота. В результате активного развития микро­организмов в почве минеральный азот может быть востребован ими и входить в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кис­лот и других азотсодержащих соединений клеток. Этот процесс, называемый иммобилизацией азота, наблюдается, например, при внесении соломы или соломистых удобрений в почву, что значительно увеличивает соотношение углерода и азота в почве. Вследствие иммобилизации азота микроорганизмами значи­тельно снижается его использование растениями. Иммобилизо­ванный азот не теряется из почвы. После отмирания микроор­ганизмов их белковые вещества минерализуются и превращают­ся в аммиак.