Роль почвенных микроорганизмов в круговороте биофильных элементов в природе. Часть IV

Ежегодный выпуск минеральных азотных удобрений в мире составляет около 70 млн т. На поля вносится также приблизительно 20 млн т азота в составе органических удобрений. С учетом коэффициента использования азота из этих источников (не более 50 % для минеральных и 20 % для органических) сельскохозяйственные растения получают примерно 40 млн т азота в год. Ежегодный вынос азота из почвы с продукцией сельского хозяйства, по данным ФАО, составляет 120 млн т. Сравнение этих величин приводит к выводу о сохранении ведущей роли биологического азота в мировом урожае сельскохозяйственных растений, где на его долю приходится около 2/3 от общего содержания азота.

 

Увеличение производства и использования минеральных азотных удобрений в растениеводстве породило широкий круг проблем, из которых наиболее сложными признаются две - экономическая (энергетическая) и экологическая. 

Экономическая проблема обусловлена тем, что энергозатраты на производство, транспортировку, хранение и внесение этих удобрений растут значительно быстрее (экспоненциально) по сравнению с увеличением урожаев. Так, повышение урожайности зерновых культур в 2 раза (с 20 до 40 ц/га) требует увеличения суммы энергозатрат в 10 раз, причем около 45 % приходится на синтез и применение азотных удобрений.

Экологическая сторона проблемы высоких доз азотных удобрений обусловлена в первую очередь физиологическими особенностями растений, не способных к единовременному усвоению большого количества азота и запасанию его впрок. Если для некоторых других биофильных элементов (фосфор, углерод) у живой клетки имеются способы резервирования в виде разнообразных запасных питательных веществ, то для азота их нет. Попытки депонировать азот непосредственно в почве за счет внесения медленнодействующих азотных удобрений пока безуспешны, а регулировать его содержание в прикорневой зоне путем частых подкормок дорого и сложно. Вследствие этого коэффициент использования азота удобрений растениями остается низким, значительное его количество попадает в водоемы и в атмосферу, вызывая резкое ухудшение (эвтрофикацию) биологического и химического состояния водной среды, усиление «парникового эффекта», разрушение «озонового экрана» планеты.

В последнее время растет интерес к методам земледелия, где обязательным компонентом является «биологический» азот. Это единственный экологически чистый путь снабжения растений азотом, при котором принципиально невозможно загрязнение природной среды. Микробиологическая фиксация азота осуществляется за счет энергии Солнца, что уменьшает энергозатраты в земледелии. Весьма важным для объяснения сохраняющейся ведущей роли азотфиксации в азотном балансе почв явилось обнаружение данной способности у многих бактерий, относящихся к самым разным таксономическим и физиологическим группам.