Денитрификация.

Это процесс, обратный нитрификации. Различают прямую и косвенную денитрификацию.

Прямая денитрификация вызывается жизнедеятель­ностью денитрифицирующих бактерий, очень широко распространена в почве, навозе, водоемах. Среди них наибольшее значение получили Thiobacillus denitrificaris, Ps. fluorescens, Ps. aeruginosa, Ps. sluizeri, Paracoccus denitrificans и др. Они имеют форму палочек, а некото­рые— форму кокков и восстанавливают нитраты до мо­лекулярного азота. Денитрифицирующие бактерии почвы лучше развиваются без доступа воздуха и в щелочной среде. Поэтому наибольшие потери азота почвой проис­ходят при плохой аэрации и высокой влажности. Про­цесс денитрификации при рН 6,1 и выше 9,6 полностью прекращается. Денитрификация проходит по схеме NО_{3 →} NO_2→NO →N₂O →N₂, при этом соединения азота (нитрат и нитрит) восстанавливаются до газооб­разных продуктов — NO, N₂O и N₂.

Косвенная денитрификация осуществляется чисто химическим путем при взаимодействии азотистой кисло­ты с аминными соединениями. Роль микроорганизмов в этих процессах действительно косвенная и сводится к образованию нитритов, главным образом из нитратов. Косвенной денитрификации способствуют самые различ­ные виды микроорганизмов, которые не только восста­навливают нитраты, но и разлагают белковые вещества с образованием аминокислот. Взаимодействие между микробами происходит в кислой среде, окультуренная же почва редко имеет такую реакцию, поэтому денитрифи­кация в ней выражена в меньшей степени, но все же она наблюдается.

Фиксация молекулярного азота свободноживущими микроорганизмами.

Растения усваивают минеральный, связанный азот. В такой форме он находится в почве, где количество его невелико, поэтому всегда создается дефицит. Молекулярный азот в большом количестве содер­жится в атмосфере, но растения усваивать его не могут. Некоторые культуры в течение ряда лет дают хорошие урожаи без внесения в почву азотистых удобрений. Это побудило ученых высказать предположение о содержа­нии в почве каких-то организмов, усваивающих азот из воздуха.

Выделить из почвы анаэробного фиксатора азота Cl. pasteurianum, который может развиваться на пита­тельных средах, не содержащих в своем составе азота, удалось в 1893 г. С. Н. Виноградскому. Cl. pasleurianum представляет собой довольно крупную палочку (до 8 мкм в длину) с овальной спорой на конце. Такая форма устойчива к неблагоприятным воздействиям среды и встречается как в кислых, так и в щелочных почвах. В 1901 г. Мартин Бейеринк (голландский ученый) выде­лил из огородной почвы чистую культуру аэробного фик­сатора азота, названного им Azotobacter chroococcum, который активно связывает атмосферный азот и обога­щает им почву. Кроме указанных микроорганизмов, фик­сировать азот из воздуха могут некоторые микобактерии, многие грибы, пурпурные бактерии и синезеленые водоросли. Из всех микроорганизмов наибольшая азотфиксирующая способность у азотобактера и его разно­видностей.

Клетки азотобактера имеют шаровидную или оваль­ную форму, располагаются попарно или по четыре и окружены слизистой капсулой. Молодые клетки имеют палочковидную форму, снабжены жгутиками, старые — форму неподвижных кокков, содержащих различные включения. Азотобактер требователен к субстрату и осо­бенно реагирует на дефицит фосфора. На бедных почвах он не развивается. Это послужило основанием для ис­пользования азотобактера в качестве индикатора на со­держание в почве фосфора и калия. Кроме углерода, азотобактер нуждается также в кальции, сере, магнии в ряде других элементов. Для нормального роста азото­бактера нужны также и некоторые микроэлементы, осо­бенно молибден, который может быть заменен ванадием. Если имеются доступные источники связанного азота, то азотобактер питается ими, а если их нет, то исполь­зует молекулярный азот. Установлено, что фиксация молекулярного Hjoia — восстановительный процесс, в ре­зультате которого образуется, прежде всего аммиак.

Расшифровке этого уникального процесса посвящено много работ, но пока еще не все ясно.

Азотобактер плохо развивается в кислой среде, он растет при рН 5,5—7,8 и более влаголюбив, чем другие микроорганизмы почвы. В лабораторных условиях азото­бактер выращивают на безазотистых средах (маниитный агар). Колонии азотобактера напоминают слизь, которая вначале белая, а затем буреет и приобретает коричневый оттенок. Азотобактер широко распространен в помпах разных географических широт. В целинных почвах азото­бактер встречается редко и по мере их окультуривания, создания необходимых условий численность его возра­стает. Положительное действие азотобактера па расте­ния объясняется не только его азотфиксирующей способ­ностью, по и тем, что он выделяет в окружающую среду витамины и другие, биологически активные вещества: ни­котиновую и пантотеновую кислоты, гиббереллин, гетероауксип.