Прянишников

Почвенные запасы азота сосредоточены в перегное — точнее, в его органическом белковом веществе. Но для растения эти запасы мертвы. Они должны пройти еще несколько стадий переработки прежде, чем стать ему доступными. Над этим трудятся мириады микроорганизмов. Они превращают почвенный азот в минеральное соединение — аммиак (каждый знает, что богатая перегноем почва, особенно удобренная свежим навозом, издает легкий запах «нашатырного спирта», как называется продающийся в аптеках водный раствор аммиака). Растворяясь в воде, аммиак освобождает ион аммония. Этот ион обладает положительным электрическим зарядом, поэтому называется катионом. Соединяясь с кислотами, катион аммония образует аммиачные соли, которые и служат пищей растению. Катионы аммония хорошо поглощаются почвой, и поэтому не вымываются из нее водой.

Но на этом работа бактерий не прекращается. Они превращают аммоний в отрицательно заряженные ионы азотной кислоты — так называемые нитратные анионы. А те уже служат началом образования селитры — универсального источника азота для всех культур. У селитры есть только один недостаток: она не поглощается почвой и при отсутствии растений легко вымывается, «выщелачивается» из нее водой.

И аммиачные соли и селитра — это минеральные соединения. Они возникают не только при биохимическом распаде почвенного гумуса, перегноя, но и во время гниения в почве органических удобрений. Однако гумус распадается крайне медленно, и запасы его в почве очень малы. Количество местных органических удобрений, даже в очень хорошо поставленном хозяйстве с развитым животноводством, тоже относительно невелико. Поэтому почву необходимо искусственно обогащать азотом.

В природе основные запасы азота сосредоточены в атмосфере. В воздушном столбе над каждым гектаром пашни содержится свыше 70 тысяч тонн азота. Этого могло бы хватить для удобрения нив, раскинувшихся на площади свыше миллиона гектаров. Но этот газообразный молекулярный азот подавляющим большинством растений не усваивается. Дружное исключение из этого правила составляют люцерна, клевер, горох, бобы, фасоль, соя, чечевица и другие представители обширного семейства бобовых. На их корнях поселяются колонии особых бактерий, которые образуют вздутия — клубеньки, откуда они и получили свое название клубеньковых бактерий.

Колонии клубеньковых бактерий — это весьма совершенные и производительные микроскопические фабрики азотных удобрений. Они переводят азот воздуха в аммиак и другие соединения, которые уже могут быть усвоены растениями-хозяевами, и не только ими! После уборки урожая бобовых культур в пожнивных и корневых остатках в почве будет находиться некоторое количество азота, которое перейдет «по наследству» к высеваемым в дальнейшем небобовым растениям. Так объясняется, почему бобовые растения практически не зависят в своем азотном питании ни от содержания доступного азота в почве, ни от внесения в нее азотных удобрений.

В почве обитают и так называемые «свободно живущие», то есть не связанные с корневой системой определенного растения, микроорганизмы. Однако их «заводская производительность» — их способность усваивать азот атмосферы и переводить его в соединения, доступные всем культурам, — значительно меньше, чем у клубеньковых бактерий.

Вот отчего такое большое значение имеет производство. азотных удобрений химическим путем.

Более шестидесяти лет назад за счет окисления азота воздуха кислородом впервые было получено искусственное азотное удобрение — кальциевая селитра. Но это настолько «энергоемкий» процесс, что подобные производства можно было организовывать только там, где очень дешева электроэнергия. Поначалу для этой цели был использован электрический ток, вырабатываемый гидростанциями, поставленными вблизи водопадов в Норвегии и в районе Ниагары.

Изобретение синтеза аммиака, спасшее во время первой мировой войны Германию, отрезанную от природных источников азота, сделало азотные удобрения значительно более доступными, хотя заводская химия пока что еще сильно отстает от природной. Синтез аммиака — это процесс связывания, химического соединения азота воздуха с водородом. Преодолеть инертность азота нелегко. В заводских установках для этого применяются очень большие давления, высокие температуры и специальные «посредники» — катализаторы. Клубеньковые бактерии ту же самую работу производят при атмосферном давлении и температурах летнего дня. Воспроизведение этих процессов в больших масштабах — заманчивая проблема техники будущего. Но как бы ни отставало заводское производство аммиака от природы, единица азота в аммиачной форме оказалась в несколько раз дешевле такой же единицы, но заключенной в селитре. Научившись правильно использовать дешевый аммиачный азот, сельское хозяйство могло бы извлечь отсюда большую выгоду.