Значение нитрификации в почве и при хранении навоза
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Основное различие между нитрификацией и денитрификацией заключается в том, что нитрификация — это процесс, в котором азот превращается в нитрат, тогда как денитрификация — это процесс, в котором нитрат превращается в газообразный азот.
Нитрификация против денитрификации
Азот составляет около 79% атмосферы и является важной частью белка и нуклеиновой кислоты. Это возобновляемый ресурс, который циркулирует на Земле в циклическом процессе, известном как азотный цикл. Этот цикл состоит из пяти простых шагов, т. Е. Азотфиксации, нитрификации, ассимиляции, аммонификации и денитрификации. Нитрификация — это процесс, в котором аммиак превращается в нитраты, а денитрификация — это процесс, в котором нитраты превращаются в газообразный азот. Нитрификация — это тип реакции, называемый реакцией окисления, тогда как денитрификация — это тип реакции, называемый реакцией восстановления. Хемоавтотрофные аэробные бактерии способствуют нитрификации, в то время как денитрификации способствуют гетеротрофные факультативные бактерии. Нитрификаторы более чувствительны к стрессам окружающей среды
Сравнительная таблица
| Нитрификация | Денитрификация |
| Биологический процесс, в котором аммиак превращается в нитрат, называется нитрификацией. | Процесс, в котором нитраты превращаются в газообразный азот, называется денитрификацией. |
| Бактерии | |
| Нитрификации способствуют хемоавтотрофные аэробные бактерии. | Денитрификации помогают гетеротрофные факультативные бактерии. |
| Процесс | |
| Нитрификация — это тип реакции, называемый реакцией окисления, | Денитрификация — это тип реакции, называемый реакцией восстановления. |
| Предшественник | |
| Аммиак является предшественником нитрификации. | Нитрат — это предшественник денитрификации. |
| Конечный продукт | |
| Конечный продукт нитрификации — нитраты. | Конечный продукт денитрификации — азот. |
| Условия | |
| Этот процесс требует аэробных условий. | Этот процесс требует анаэробных условий. |
| pH | |
| Нитрификация происходит при pH от 6,5 до 8,5. | Денитрификация происходит при pH от 7,0 до 8,5. |
| Температура | |
| Температура во время нитрификации составляет от 16 до 35 градусов Цельсия. | Во время денитрификации температура остается от 26 до 38 градусов Цельсия. |
| Торможение | |
| Этот процесс тормозится затоплением, высокой соленостью, высокой кислотностью, высокой щелочностью, чрезмерной вспашкой и токсичными соединениями. | Этот процесс тормозится уменьшением нитрификации, пониженным уровнем нитратов, глубоким внесением удобрений с контролируемым высвобождением с покрытием и дренажем почвы. |
| Последовательность шагов | |
| Это двухэтапный процесс: 1- й — это превращение аммония в нитрит, а 2- й — преобразование нитрита в нитрат. | Он включает преобразование нитрата в нитрит, в оксид азота, в закись азота и, наконец, в азот. |
| Рост | |
| Нитрификация нарастает медленно. | Денитрификация быстро растет. |
| Чувствительность | |
| Нитрификаторы более чувствительны к воздействиям окружающей среды. | Денитрификаторы менее чувствительны к воздействиям окружающей среды. |
| Важность | |
| Он обеспечивает растение нитратом, который действует как важный источник азота. | Он используется для очистки сточных вод и полезен для водных сред обитания. |
Что такое нитрификация ?
Нитрификация — это биологический процесс, при котором аммиак превращается в нитраты путем окисления. Окисление — это потеря электронов соединением или атомом, которая приводит к увеличению его степени окисления. Это действие осуществляется двумя типами нитрифицирующих аэробных бактерий, т. Е. Хемоавтотрофными бактериями из рода Nitrosomonas, которые превращают аммиак (NH 3 ) и аммоний в нитрит (NO 2 — ), и бактериями из Nitrobacter. группа, которая превращает нитрит в нитрат. Эти две реакции происходят одновременно и довольно быстро, то есть в течение нескольких дней или недель. Очень важно преобразовать нитриты в нитраты в почвах, потому что нитриты токсичны для жизни растений, а нитраты, присутствующие в почве, являются основными источниками азота для растений. Нитрификаторы более чувствительны к воздействию окружающей среды и хорошо работают при температурах от 16 до 35 градусов C и pH от 6,5 до 8,5.
Что такое денитрификация ?
Денитрификация — это такая биологическая практика, при которой нитраты превращаются в азотистые газы путем восстановления. Это действие осуществляется факультативными анаэробными бактериями, например Bacillus , Lactobacillus , Spirillum , Pseudomonas и Aerobacter и т. Д. Эти бактерии являются гетеротрофами и начинают денитрификацию через несколько минут после стимуляции процесса. Этот процесс полезен для водных сред обитания, а также для очистки сточных вод или промышленных сточных вод. Денитрификаторы менее чувствительны к воздействиям окружающей среды и хорошо работают при температуре от 26 до 38 ° C и при pH от 7,0 до 8,5.
Ключевые отличия
- Процесс, в котором аммиак превращается в нитрат, называется нитрификацией, а процесс, в котором нитрат превращается в газообразный азот, называется денитрификацией.
- Хемоавтотрофные аэробные бактерии способствуют нитрификации; с другой стороны, денитрификации помогают гетеротрофные факультативные бактерии.
- Нитрификация — это тип реакции, называемый реакцией окисления. И наоборот, денитрификация — это тип реакции, называемый реакцией восстановления.
- Аммиак является предшественником нитрификации, с другой стороны, нитрат — предшественником денитрификации.
- Конечным продуктом нитрификации является нитрат, тогда как конечным продуктом денитрификации является азот.
- Нитрификация требует аэробных условий, а денитрификация требует анаэробных условий.
- Нитрификация происходит при pH от 6,5 до 8,5; с другой стороны, денитрификация происходит при pH от 7,0 до 8,5.
- Температура остается от 16 до 35 градусов C во время нитрификации, а во время денитрификации — от 26 до 38 градусов C.
- Нитрификация тормозится затоплением, высокой соленостью, высокой кислотностью, высокой щелочностью, чрезмерной обработкой почвы и токсичными соединениями. И наоборот, денитрификация подавляется уменьшением нитрификации, пониженным уровнем нитратов, глубоким внесением покрытых удобрений с контролируемым высвобождением и дренажем почвы.
- Нитрификация — это двухэтапный процесс: 1-й — это превращение аммония в нитрит, 2-й — преобразование нитрита в нитрат, с другой стороны, денитрификация включает преобразование нитрата в нитрит, затем оксида азота в закись азота и, наконец, в азот.
- Нитрификация растет медленно, а денитрификация — быстро.
- Нитрификаторы более чувствительны к воздействиям окружающей среды, тогда как денитрификаторы менее чувствительны к воздействиям окружающей среды.
- Нитрификация обеспечивает растение нитратом, который действует как важный источник азота; с другой стороны, денитрификация используется при очистке сточных вод и полезна для водных сред обитания.
Заключение
Из приведенного выше обсуждения можно сделать вывод, что нитрификация и денитрификация являются двумя важными этапами азотного цикла. Нитрификация — это окислительный процесс, который происходит в присутствии кислорода для преобразования аммиака в нитрат, тогда как денитрификация — это восстановительный процесс, который происходит в отсутствие кислорода для преобразования нитрата в азотсодержащие газы.
Основное различие между нитрификацией и денитрификацией заключается в том, что нитрификация — это процесс, в котором азот превращается в нитрат, тогда как денитрификация — это процесс, в котором нитрат превращается в газообразный азот.
Нитрификация против денитрификации
Азот составляет около 79% атмосферы и является важной частью белка и нуклеиновой кислоты. Это возобновляемый ресурс, который циркулирует на Земле в циклическом процессе, известном как азотный цикл. Этот цикл состоит из пяти простых шагов, т. Е. Азотфиксации, нитрификации, ассимиляции, аммонификации и денитрификации. Нитрификация — это процесс, в котором аммиак превращается в нитраты, а денитрификация — это процесс, в котором нитраты превращаются в газообразный азот. Нитрификация — это тип реакции, называемый реакцией окисления, тогда как денитрификация — это тип реакции, называемый реакцией восстановления. Хемоавтотрофные аэробные бактерии способствуют нитрификации, в то время как денитрификации способствуют гетеротрофные факультативные бактерии. Нитрификаторы более чувствительны к стрессам окружающей среды
Сравнительная таблица
| Нитрификация | Денитрификация |
| Биологический процесс, в котором аммиак превращается в нитрат, называется нитрификацией. | Процесс, в котором нитраты превращаются в газообразный азот, называется денитрификацией. |
| Бактерии | |
| Нитрификации способствуют хемоавтотрофные аэробные бактерии. | Денитрификации помогают гетеротрофные факультативные бактерии. |
| Процесс | |
| Нитрификация — это тип реакции, называемый реакцией окисления, | Денитрификация — это тип реакции, называемый реакцией восстановления. |
| Предшественник | |
| Аммиак является предшественником нитрификации. | Нитрат — это предшественник денитрификации. |
| Конечный продукт | |
| Конечный продукт нитрификации — нитраты. | Конечный продукт денитрификации — азот. |
| Условия | |
| Этот процесс требует аэробных условий. | Этот процесс требует анаэробных условий. |
| pH | |
| Нитрификация происходит при pH от 6,5 до 8,5. | Денитрификация происходит при pH от 7,0 до 8,5. |
| Температура | |
| Температура во время нитрификации составляет от 16 до 35 градусов Цельсия. | Во время денитрификации температура остается от 26 до 38 градусов Цельсия. |
| Торможение | |
| Этот процесс тормозится затоплением, высокой соленостью, высокой кислотностью, высокой щелочностью, чрезмерной вспашкой и токсичными соединениями. | Этот процесс тормозится уменьшением нитрификации, пониженным уровнем нитратов, глубоким внесением удобрений с контролируемым высвобождением с покрытием и дренажем почвы. |
| Последовательность шагов | |
| Это двухэтапный процесс: 1- й — это превращение аммония в нитрит, а 2- й — преобразование нитрита в нитрат. | Он включает преобразование нитрата в нитрит, в оксид азота, в закись азота и, наконец, в азот. |
| Рост | |
| Нитрификация нарастает медленно. | Денитрификация быстро растет. |
| Чувствительность | |
| Нитрификаторы более чувствительны к воздействиям окружающей среды. | Денитрификаторы менее чувствительны к воздействиям окружающей среды. |
| Важность | |
| Он обеспечивает растение нитратом, который действует как важный источник азота. | Он используется для очистки сточных вод и полезен для водных сред обитания. |
Что такое нитрификация ?
Нитрификация — это биологический процесс, при котором аммиак превращается в нитраты путем окисления. Окисление — это потеря электронов соединением или атомом, которая приводит к увеличению его степени окисления. Это действие осуществляется двумя типами нитрифицирующих аэробных бактерий, т. Е. Хемоавтотрофными бактериями из рода Nitrosomonas, которые превращают аммиак (NH 3 ) и аммоний в нитрит (NO 2 — ), и бактериями из Nitrobacter. группа, которая превращает нитрит в нитрат. Эти две реакции происходят одновременно и довольно быстро, то есть в течение нескольких дней или недель. Очень важно преобразовать нитриты в нитраты в почвах, потому что нитриты токсичны для жизни растений, а нитраты, присутствующие в почве, являются основными источниками азота для растений. Нитрификаторы более чувствительны к воздействию окружающей среды и хорошо работают при температурах от 16 до 35 градусов C и pH от 6,5 до 8,5.
Что такое денитрификация ?
Денитрификация — это такая биологическая практика, при которой нитраты превращаются в азотистые газы путем восстановления. Это действие осуществляется факультативными анаэробными бактериями, например Bacillus , Lactobacillus , Spirillum , Pseudomonas и Aerobacter и т. Д. Эти бактерии являются гетеротрофами и начинают денитрификацию через несколько минут после стимуляции процесса. Этот процесс полезен для водных сред обитания, а также для очистки сточных вод или промышленных сточных вод. Денитрификаторы менее чувствительны к воздействиям окружающей среды и хорошо работают при температуре от 26 до 38 ° C и при pH от 7,0 до 8,5.
Ключевые отличия
- Процесс, в котором аммиак превращается в нитрат, называется нитрификацией, а процесс, в котором нитрат превращается в газообразный азот, называется денитрификацией.
- Хемоавтотрофные аэробные бактерии способствуют нитрификации; с другой стороны, денитрификации помогают гетеротрофные факультативные бактерии.
- Нитрификация — это тип реакции, называемый реакцией окисления. И наоборот, денитрификация — это тип реакции, называемый реакцией восстановления.
- Аммиак является предшественником нитрификации, с другой стороны, нитрат — предшественником денитрификации.
- Конечным продуктом нитрификации является нитрат, тогда как конечным продуктом денитрификации является азот.
- Нитрификация требует аэробных условий, а денитрификация требует анаэробных условий.
- Нитрификация происходит при pH от 6,5 до 8,5; с другой стороны, денитрификация происходит при pH от 7,0 до 8,5.
- Температура остается от 16 до 35 градусов C во время нитрификации, а во время денитрификации — от 26 до 38 градусов C.
- Нитрификация тормозится затоплением, высокой соленостью, высокой кислотностью, высокой щелочностью, чрезмерной обработкой почвы и токсичными соединениями. И наоборот, денитрификация подавляется уменьшением нитрификации, пониженным уровнем нитратов, глубоким внесением покрытых удобрений с контролируемым высвобождением и дренажем почвы.
- Нитрификация — это двухэтапный процесс: 1-й — это превращение аммония в нитрит, 2-й — преобразование нитрита в нитрат, с другой стороны, денитрификация включает преобразование нитрата в нитрит, затем оксида азота в закись азота и, наконец, в азот.
- Нитрификация растет медленно, а денитрификация — быстро.
- Нитрификаторы более чувствительны к воздействиям окружающей среды, тогда как денитрификаторы менее чувствительны к воздействиям окружающей среды.
- Нитрификация обеспечивает растение нитратом, который действует как важный источник азота; с другой стороны, денитрификация используется при очистке сточных вод и полезна для водных сред обитания.
Заключение
Из приведенного выше обсуждения можно сделать вывод, что нитрификация и денитрификация являются двумя важными этапами азотного цикла. Нитрификация — это окислительный процесс, который происходит в присутствии кислорода для преобразования аммиака в нитрат, тогда как денитрификация — это восстановительный процесс, который происходит в отсутствие кислорода для преобразования нитрата в азотсодержащие газы.
Нитрификации является биологическим процессом , посредством которого нитраты образуются в окружающей среде. Это происходит в две отдельные стадии, каждая из которых находится под действием разных микроорганизмов . Шаг 1: аммиак окисляется до нитрита , это нитритирование или нитритирование (реакция бактерий рода Nitrosomonas , Nitrosococcus (es) , Nitrosospira (pl) ), также называемая нитрозированием . Шаг 2: нитрит окисляется до нитрата , это нитратация (реакция бактерий рода Nitrobacter , Nitrococcus , Nitrospira ). В этом процессе, происходящем в нейтральных окисляющих почвах и без слишком большого количества органических веществ ( конкурентная гетеротрофия сапрофитных бактерий ), окисление азота этими бактериями обеспечивает их энергией, необходимой для преобразования CO 2. в органическом веществе ( автотрофия ). Токсичные отходы нитритов первого бактериального сообщества используются вторым в качестве метаболита. Это явление симбиоза называется синтрофией .
В экосистемах, которые теряют нитраты в грунтовые воды , нитрификация является источником кислотности почвы. Первая фаза биологического удаления азота в азотном цикле , выполняется, в частности, на станциях очистки путем последовательной аэрации и остатка смешанного щелока в аэротенках.
Резюме
Химия
Концептуально нитрификация проходит в два этапа:
На химическом уровне процесс протекает следующим образом:
Открытие
В древнем Китае загрязнение растениями лечили уже за несколько веков до греко-римлян . Они также были знакомы с нитратами, поскольку уже производили порох в промышленных масштабах. Он изготовлен из нитрата из калия , полученное преобразование нитратом из кальция (также называемые селитры ). Они также умели извлекать нитраты из солей зрелого навоза.
Селитра давно известна как питательное вещество для растений, хотя причиной их присутствия считается простая химическая реакция. Аммиак , хорошо разложившееся органическое вещество, небольшая влажность , известняк (CaCO 3 ); считалось, что все вместе и под укрытием вызывает химическую реакцию, посредством которой NH 4 + окисляется до NO 3 - . Также было известно, что сточные воды, просачивающиеся на песчаную почву, обеззараживают одновременно с нитрификацией аммиака .
Этот способ рассмотрения нитрификации ставится под сомнение, когда Луи Пастер обращает внимание на бактерии как на агенты химического преобразования вещества. Научное объяснение , наконец , прибыл с исследования в начале XIX - го века агрономии по Альбрехта Даниэль Таир , Матье Домбаль , Буссенго и т.д. и химии по Либих , Жюль Raulin и т.д.
В 1860-х годах Адольф Огюст Милль и Альфред Дюран-Клей завершили первые исследования по очистке сточных вод на плантациях, подчеркнув разложение загрязняющих веществ растениями и наличие нитратов как критерий хорошего качества очистки .
В 1877 году два французских химика Шлезинг и Мюнц продемонстрировали, что именно бактерии в почве вызывают нитрификацию (они стерилизуют почву различными способами ( формалин , нагревание и т. Д.), Затем повторно засевают ее, сравнивая нитрификацию этой почвы на каждом этапе). Стадия: образец с образцом необработанной почвы После повторного посева почва восстанавливает свою нитрифицирующую способность.
Мы не знали, что это за микробы . Но , зная , что нитрификации является одновременное реакция на усвоение из углерода , а во- вторых , что почвы , богатые гумусом ( органическое вещество разлагается) являются нитрифицирующих земли, микробиологи подозревают , что присутствие этих ядер было нормально в почвах, и их метаболизм классический в том , что от ассимиляции из углерода .
Почти весь азот, попадающий в почву с растительными и животными остатками, а также азот гумуса находится в виде органических соединений. В пахотном слое 1га различных типов почв связанный азот в виде биомассы бактерий, грибов, водорослей, насекомых, червей и др. и составляет от 6 до 18 т. Однако растения могут усваивать только минеральные соединения азота. Азот органических веществ должен быть предварительно превращен в основном в нитратную и аммиачную формыи только затем его смогут использовать растения. В теле их из азота вновь образуются сложные белковые соединения.
Гниение, или аммонификация белков — микробиологический процесс, при котором под воздействием гнилостных микроорганизмов происходит гидролитическое расщепление белков, поступающих в почву с трупами животных и отмирающими растениями, с образованием промежуточных продуктов (альбумоз, пептонов, амино- и амидокислот), а также дурно пахнущих веществ — индола, сероводорода, меркаптана, летучих жирных кислот.
Превращение азота из органических соединений (белков) в минеральные называется аммонификацией. Этот процесс осуществляется различными бактериями, актиномицетами и плесневыми грибами. Аммонификации подвергаются азотсодержащие соединения самой разнообразной структуры: белки, аминокислоты, аминосахара, нуклеиновые кислоты, амиды, почвенный гумус, фосфатиды, алкалоиды, амины, мочевая кислота и мочевина. Первым продуктом минерализации органического азота в почве является аммиак.
Разложение белковых веществ широко распространено в природе и постоянно протекает в воздухе, воде, земле, а также в органах живых существ. Оно связано с использованием микроорганизмами белков в качестве азотного или углеродного питания, а также энергетического материала. Некоторые микробы продуцируют ферменты эктопротеазы, способные разрушать белки, в то время как микроорганизмы, не выделяющие их, могут воздействовать лишь на продукты распада, например на пептоны, аминокислоты.
Если аммонификация протекает в аэробных условиях, то конечными продуктами этого процесса будут аммиак, углекислый газ, вода, сероводород и соли фосфорной кислоты.
В анаэробных условиях не происходит полного окисления промежуточных продуктов распада аминокислот, поэтому, кроме NH3 и СО2, накапливаются различные органические соединения, в том числе и ядовитые — диамины или птомаины.
При аммонификации белка наряду с процессами окисления происходят восстановительные реакции с образованием иногда фенола, индола и скатола, которые обладают очень неприятным запахом. При бактериальном разложении аминокислот, содержащих серу, выделяется сероводород и редко его производные — меркаптаны— вещества с отвратительным запахом.
Если расщепляются белки, в состав которых входит фосфор, то среди продуктов распада обнаруживается фосфорная кислота.
Аммонифицирующие бактерии могут быть, спорообразующие и неспорообразующие, аэробные и анаэробные.
В. mycoides — дает характерные колонии, напоминающие мицелий гриба (mycoides — грибовидный);
В. mesentericus — картофельная палочка.
Аммонификация мочевины и цианамида
Мочевина — продукт распада белков в организме животных и человека, выделяющаяся во внешнюю среду с мочой. В моче человека содержится около 2 %мочевины, лошадей — около 3, коров — до 5 %.
До 11 % мочевины встречается в продуктах обмена некоторых высших грибов. Она содержит 47 % азота. Однако азот мочевины становится доступным для растений только после разложения ее уробактериями и гнилостными бактериями. Распад мочевины происходит под влиянием экзофермента уреазы, выделяемого уробактериями. Под его влиянием азот мочевины освобождается в виде неустойчивой углеаммиачной соли, разрушающейся до аммиака:
мочевина углеаммиачная соль
Уробактерии относятся к аэробным микроорганизмам. Они хорошо развиваются в щелочной среде (рН 8,0). По форме эти бактерии бывают шаровидные и палочковидные. Типичным представителем шаровидных форм является Planosarcina ureae — подвижная, спорообразующая сарцина с множеством, жгутиков.
Наиболее активно разлагают мочевину палочковидные бактерии. Из них заслуживает внимания Urobacillus pasteuri — длинная подвижная спорообразующая палочка. Расщеплять мочевину способны в небольшом количестве и многие гнилостные бактерии, например B. fluorescens (рис. 20).
Под действием уробактерий цианамид кальция (CaCN2) в почве превращается в форму, доступную для растений. Разложение проходит в три этапа: первый гидролиз цианамида, второй — превращение его в мочевину и третий — распад мочевины до аммиака и углекислого газа:
Накопление аммиака в почве возможно только в том случае, когда углерод и азот находятся в разрушаемом (минерализующемся) веществе в определенном соотношении. Если в отмерших органических остатках соотношение С:N больше 25, то весь азот будет использован микроорганизмами и вновь превратится в белок бактерий в результате их интенсивного размножения, а следовательно, NH3 накапливаться в почве не будет.
Быстрое размножение микробов обусловлено высоким содержанием энергии в углеродистых соединениях. И только при отношении углерода к азоту меньше, чем 25:1, микроорганизмы не используют весь азот органических веществ, поэтому аммиак остается в свободном состоянии в почве.
Таким образом, чем больше органические вещества содержат азота, тем больше аммиака будет накапливаться в почве.
Аммонификация гумуса (технологам кратко)
Значительное количество связанного азота содержится в почве в виде гумусовых веществ (перегной). В пахотном слое 1 га дерново-подзолистой почвы они составляют 70—90 т, чернозема — от 90 до 300 т, а иногда и больше.
Для использования растениями азота из гумуса необходима аммонификация гумуса. Минерализация перегнойных веществ происходит медленно, тогда как свежие органические остатки разрушаются во много раз быстрее. По данным многих авторов, в зоне умеренного климата за год микробы разлагают не более 1—3 % общего запаса почвенного гумуса.
Активность микроорганизмов при минерализации гумусовых веществ в почве в значительной степени зависит от температуры, аэрации, рН, концентрации почвенного раствора, влажности и других свойств. Оптимальной для разложения гумусовых веществ является температура 30—35° С и влажность 60—70 % полевой влагоемкости. Аэрация должна быть достаточной, иначе из всей микрофлоры почвы будут активными лишь анаэробы. Хорошая аэрация способствует усиленному разрушению органических веществ и обеспечивает господство окислительных процессов. Минерализация органических соединений почвы успешно проходит в условиях нейтральной и слабокислой реакции при рН 5,0—7,5.
Внесение свежих органических или минеральных удобрений активизирует деятельность микробов, а это приводит к усилению интенсивности разложения органических веществ почвы и накоплению перегноя.
Нитрификация.
Окисление аммиачного азота, освободившегося в результате процесса аммонификации, в нитраты называется нитрификацией. Это процесс проходит в два этапа: 1) окисление аммиака в нитриты и 2) окисление нитритов в нитраты.
Впервые С. Н. Виноградским в 1890 г. была получена чистая культура, бактерий, обусловливающих эти превращения. Микроорганизмы, вызывающие эти два этапа, принадлежат к различным родам и относятся к автотрофам. На первом этапе аммиак окисляется до азотистой кислоты по следующему уравнению:
В этом процессе участвуют нитрозные бактерии, объединенные С. Н. Виноградским в три рода: Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosospira.
Nitrosomonas (типичный род) — бактерии овальной формы размером 1,0—1,5 мкм, подвижные, не образуют спор, грамотрицательные; они широко распространены в почве (рис. 21).
С. Н. Виноградский различает пять разновидностей Nitrosomonas (a, b, с, d, e) по форме и отношению к среде.
К роду Nitrosocystis принадлежат шарообразные бактерии, образующие крупные зооглеи, окруженные общей капсулой, внутри которой находятся кокки величиной 1,5—2,0 мкм в диаметре (рис. 22).
Род Nitrosospira включает бактерий спиральной формы, достигающих в длину 15—20 мкм. В старых культурах нити распадаются на гранулы кокковидной формы.
По данным М. В. Федорова, представители рода Nitrosospira развиваются преимущественно в необрабатываемых почвах.
На втором этапе нитрификации азотистая кислота окисляется в азотную:
В этом процессе участвуют бактерии рода Nitrobacter — мелкие палочки длиной 1 мкм, неподвижные, грамотрицательные, спор не образуют. В качестве источника углерода нитрифицирующие бактерии используют углерод углекислого газа, а азот — в виде аммиака и нитратов.
Нормальная нитрификация протекает при влажности 40—60 % полной влагоемкости почвы, достаточном снабжении ее кислородом воздуха, в слабокислой или щелочной среде (рН 6,2—9,2). Оптимальная температура для развития нитрифицирующих, бактерий 30—37 ◦ С.
Нитрифицирующие бактерии распространены почти повсеместно. Они отсутствуют лишь в очень кислых почвах. Встречаются в изобилии в хорошо обработанных плодородных почвах.
Значение для земледелия.
1.Нитратыявляются необходимым элементом азотного питания растений.
Процессу нитрификации способствует нейтральная реакция среды (рН = 7),влажность.
2. Отрицательным является то, что нитраты и нитриты - это подвижные соли, способные вымываться на глубину, где корневая система не в состоянии их усваивать.
Денитрификация.
Значительное количество нитратов почвы используется зелеными растениями, частично вымывается водой, частично усваивается почвенными микроорганизмами, превращающими их в белок цитоплазмы. Многие бактерии способны восстанавливать соли азотной кислоты и аммиак до свободного азота. Этот процесс, противоположный нитрификации, называется денитрификацией.
Денитрификация приводит к снижению содержания азота в почве:
Процесс денитрификации обусловлен не только деятельностью, микроорганизмов, но также чисто химической реакцией между аминокислотами и, азотной кислотой, в результате чего также выделяется азот.
Денитрификация, связанная с жизнедеятельностью бактерий, называется прямой денитрификацией, а связанная с чисто химической реакцией — косвенной.
Прямая денитрификация вызывается факультативными анаэробами, которые, для питания не нуждаются в готовых азотистых органических веществах. Переводя нитраты в нитриты, факультативные анаэробы поглощают из этих соединений азот для синтеза белка тела, а углерод усваивают из безазотистых органических веществ. Для дыхания эти бактерии используют кислород нитратов вместо молекулярного кислорода.
По типу питания денитрифицирующие бактерии принадлежат к гетеротрофам. Наиболее активны из этих бактерий следующие:
1. Bacterium deniirificans — маленькая (1,5—3,0 мкм), подвижная, не образующая спор почвенная палочка, способная восстанавливать только нитриты до молекулярного азота.
2. B. stutzeri — небольшая (2—4 мкм) бесспоровая, грамотрицательная, подвижная, постоянно встречающаяся в почве палочка. В анаэробных условиях она восстанавливает нитраты.
3. B. ftuorescens — подвижная, грамотрицательная, не образующая спор палочка. При низкой температуре вырабатывает и выделяет во внешнюю среду желто-зеленый пигмент. Способна восстанавливать нитраты до молекулярного азота.
В природе денитрификаторы распространены очень широко: они постоянно встречаются в почве, навозе, сточных и загрязненных водах, реках, морях и океанах, в кале животных.
Восстановление нитратов до молекулярного азота легко осуществляется только в анаэробных условиях, поэтому обработка почвы должна создать благоприятный водно-воздушный режим, который позволяет заглушать процессы денитрификации.
Как уже было сказано, косвенная денитрификация— это результат химического взаимодействия между азотистой кислотой и аминокислотами. Поэтому все микроорганизмы, разлагающие белковые вещества до аминокислот и нитратов, способствуют этому процессу. Косвенная денитрификация проходит обычно в кислой среде, в связи с этим в хорошо окультуренных почвах с реакцией, близкой к нейтральной, она не имеет существенного значения.
Значение:
1. Для агрономии – отрицательное, так как навоз обедняется доступным азотом.
2. Планетарное - способствует поддержанию баланса в природе его круговорот.
3. Очищает почву от скопления биологических масс, проводя их минерализацию.
Читайте также: