Питание растений азотом

В состав сухого растительного вещества входит азот (около 1,5%). Азот является составной частью белкового вещества, и потому его больше скопляется в тех органах растения, в которых содержится больше белковых веществ. Так, семена мотыльковых растений содержат азота от 3 до 6 %, зерна хлебных злаков – от, 1 до 3 %, листья и почки – от 1 до 5 %, корни и стебли – менее 1 %, а древесина, особенно бедная живыми клетками, содержит азота менее 0,5 %.

Белковые вещества синтезируются (создаются) в зеленом растении, и неорганический азот участвует в этом синтезе. Животные и грибы получают азот в виде органических соединений: первые в форме готовых белков, а вторые в форме продуктов их распада. Клетки животных организмов и грибов богаты протоплазмой, а следовательно, и белковыми веществами. Клеточные оболочки грибов также содержат азот. Зеленые растения имеют меньше белковых веществ в своих клетках, так как у последних сильно развиты вакуоли, а клеточные оболочки состоят из безазотистого вещества. Азот в растениях идет еще на образование клеточных ядер, пластид, алейроновых зерен. Растения полностью используют азот, в то время как животные теряют его в виде различных отбросов. Растения, так же как и животные, без азота жить не могут.

Азот в растение поступает из окружающей среды, в которой он находится в форме различных соединений. Больше всего азота в воздухе в виде газа (воздух на 80% по объему состоит из азота). Кроме свободного азота, в воздухе встречается ничтожное количество аммиачного азота и азота в форме окислов.

Что свободный азот воздуха недоступен для питания растений, доказал впервые ученый Ж. Б. Буссенго еще в 1851 г. на песчаных культурах, накрытых стеклянными колпаками. Стеклянные колпаки, опускавшиеся краями в серную кислоту, нужны были для того, чтобы очистить окружающий растение воздух от аммиачных соединений, так как тогда уже было известно, что аммиачный азот может поглощаться листьями из воздуха. Последний способ питания растений азотом не может иметь практического значения, так как воздух содержит лишь следы аммиака и окислов азота. В одних опытах Буссенго растения плохо развивались в песке, лишенном азота, и давали ничтожный прирост, а количество азота в них не превышало запаса его в семенах. Если же в песок прибавляли азот в виде селитры, растения развивались вполне нормально, что указывало на способность растения поглощать азот корнями из нитратов. В опытах Буссенго все растения независимо от принадлежности к тому или иному семейству не могли улавливать азот из воздуха.

В почве азот содержится в органических соединениях, аммонийных и азотнокислых солях. На килограмм богатой почвы приходится примерно органического азота 2,101 г, аммиачного азота 0,019 г и нитратного азота 0,029 г. Почвенный азот отличается подвижностью. Органический азот переходит в аммиачный, а последний идет на образование селитры. Процесс образования селитры называется нитрификацией. Он совершается под влиянием бактерий.

Простые наблюдения за развитием растений на почвах, бедных азотом, например на песчаных, и на почвах, богатых азотом, например черноземных, показывают, что главнейшим источником азотного питания растений является почва, а не воздух. Опыты с песчаными и водными культурами также дают прямой ответ на вопрос и показывают, что азот проникает в растение через корневую систему. Азот поступает в растение из солей азотной кислоты, которые называют селитрами (NаNО₃ – натриевая, КNО₃ – калийная и Са(NО₃)₂ – кальциевая). Точные опыты академика Д. Н. Прянишникова по изучению усвояемости растениями различных форм азота показали, что азот аммонийных солей может так же хорошо усваиваться растениями и повышать урожай, как и азот селитры. Особенно хорошо поглощается азотнокислый аммоний NН₄NО₃; азот сернокислого аммония (NH₄)₂SO₄ также используется растением. В почве азотистые органические соединения минерализуются бактериями, и азот, содержащийся в этих соединениях, становится доступным для зеленых растений.

В настоящее время известно, что только часть нитратов идет по сосудам древесины до мякоти листьев. Главная же часть их в паренхимных клетках коры корня при посредстве углеводов восстанавливается в гидроксиламин (NH₂OH) и аммиак NН₃ и превращается в аминокислоты (аспарагиновую кислоту и др.), которые перемещаются в листья и идут на образование белков или частично в корнях используются для этого же процесса.

Исследованиями Д. Н. Прянишникова была раскрыта роль азота в жизни растений, показано превращение азотистых веществ при синтезе и распаде белковых веществ. Он установил, что аммиачный азот хорошо усваивается растениями, если они синтезируют много углеводов. При первичном синтезе из аммиака и углеводов строятся аминокислоты и белок. При распаде белка образуются аминокислоты, от которых отщепляется аммиак, связывающийся в аспарагин. При вторичном синтезе белков от аспарагина отщепляется аммиак, он соединяется с углеводами, и образуются аминокислоты. Этот процесс, по Д. Н. Прянишникову, можно изобразить следующей схемой:



С помощью метода меченых атомов, который сейчас широко применяют при изучении питания растений, ученым удалось выяснить картину движения и сложных превращений органических веществ. Установлено, что передвижение сахаров из листьев к корням происходит со скоростью, достигающей 1,5 м в час. В корнях притекающие сахара превращаются в органические кислоты. В этом превращении участвуют углекислота и фосфорная кислота, поступающие в корни из почвы. Органические кислоты вступают в соединение с солями аммония, притекающими в корень также из почвы, и таким путем в корнях возникают разнообразные аминокислоты, которые являются основой для образования белков. Из корней аминокислоты передвигаются в растущие органы растений, где из них и синтезируются белки, используемые на построение молодых клеток.

Новое учение о передвижении сахаров и превращении их в аминокислоты в корнях растений говорит о неизвестной до сих пор функции корней растений, которым до недавнего прошлого приписывалась лишь роль органа, прикрепляющего растение и почве, и органа высасывания из почвы воды и минеральных веществ. Теперь мы можем сказать, что корень также участвует в накоплении аминокислот, из которых создаются в растении белковые вещества.


Смотрите также:
Азот в жизни растений
Ошибка древних греков или недостаток азота
Повышение плодородия почв, использование биологического азота
Синтетический аммиак и круговорот азота в природе