Розкладання сечовини та цианаміду

Сечовина - продукт розпаду білків в організмі тварин і людини, що виділяється в зовнішнє середовище з сечею. У сечі людини міститься близько 2% сечовини, коней - близько 3, корів - до 5%.

До 11% сечовини зустрічається в продуктах обміну деяких вищих грибів. Вона містить 47% азоту. Проте азот сечовини стає доступним для рослин тільки після розкладання його уробактеріями і гнильними бактеріями. Розпад сечовини відбувається під впливом екзоферментів уреази, що виділяється уробактеріями. Під його впливом азот сечовини звільняються у вигляді нестійкої вуглецевоаміачної солі, що руйнується до аміаку:

(NH₄)₂CO₃2NH₃+CO₂+H₂O

У робактерії відносяться до аеробних мікроорганізмів. Вони добре розвиваються в лужному середовищі (рН 8,0). За формою ці бактерії бувають кулясті і паличкоподібні. Типовим представником кулястих форм є Planosarcina ureae (Рис. 36) - рухлива, спороутворююча сарцина з безліччю джгутиків.

Найбільш активно розкладають сечовину паличкоподібні бактерії. З них заслуговує уваги Urobacillus pasteuri - довга рухома спороутворююча паличка. Розщеплювати сечовину здатні в невеликій кількості і багато гнилісних бактерії, наприклад Bact. fluorescens (Рис. 37), Proteus vulgaris.

Під дією уробактерій ціанамід кальцію (CaCN₂ ) у ґрунті перетворюється на форму, доступну для рослин. Розкладання проходить в три етапи: перший - гідроліз ціанаміду, другий - перетворення його в сечовину і третій - розпад сечовини до аміаку і вуглекислого газу:

CaCN ₂ + 2H ₂ 0  H ₂ CN ₂ + Ca (OH) ₂ ;

H ₂ CN ₂ + H ₂ 0  CO (NH ₂ ) ₂ ;

C0 (NH ₂ ) ₂ + H ₂ 0  2NH ₃ + C0 ₂ .

Накопичення аміаку в ґрунті можливо тільки в тому випадку, коли вуглець і азот знаходяться в речовині,яка розщеплюється в певному співвідношенні. Якщо в відмерлих органічних залишках співвідношення С:N більше 25, то весь азот буде використаний мікроорганізмами і знову перетвориться на білок бактерій в результаті їх інтенсивного розмноження, а отже, NH ₃ накопичуватися в ґрунті не буде.

Швидке розмноження мікробів обумовлено високим вмістом енергії в вуглецевих з'єднаннях. І тільки при відношенні вуглецю до азоту менше, ніж 25:1, мікроорганізми не використовують весь азот органічних речовин, тому аміак залишається у вільному стані в ґрунті. Таким чином, чим більше органічні речовини містять азоту, тим більше аміаку буде накопичуватися в ґрунті.

При внесенні свіжого, багатого вуглецем гною бактерії посилено розмножуються, використовуючи при живленні головним чином ґрунтовий азот, у зв'язку з чим врожай рослин буде знижуватися. У добре дозрівшому гної через розкладання вуглецевовмісних з’єднань співвідношення С:N наближається до 20, в той час як в свіжому гної воно досягає 50.

Амоніфікація гумусу

Значна кількість зв'язаного азоту міститься в ґрунті у вигляді гумусових речовин (перегной). В орному шарі 1 га дерново-підзолистого ґрунту вони становлять 70-90 т, чорнозему - від 90 до 300 т, а іноді й більше.

Для використання рослинами азоту з гумусу необхідна амоніфікація гумусу. Мінералізація перегнійних речовин відбувається повільно, тоді як свіжі органічні залишки руйнуються у багато разів швидше. За даними багатьох авторів, у зоні помірного клімату за рік мікроби розкладають не більше 1-3% загального запасу ґрунтового гумусу.

Активність мікроорганізмів при мінералізації гумусових речовин у ґрунті в значній мірі залежить від температури, аерації, рН, концентрації ґрунтового розчину, вологості та інших властивостей. Оптимальною для розкладання гумусових речовин є температура 30-35 ° С і вологість 60-70% польової вологоємності. Аерація повинна бути достатньою, інакше з усієї мікрофлори ґрунту будуть активними лише анаероби. Хороша аерація сприяє посиленому руйнуванню органічних речовин і забезпечує активність окислювальних процесів. Мінералізація органічних сполук ґрунту успішно проходить в умовах нейтральної і слабкокислій реакції при рН 5,0-7,5.

Внесення свіжих органічних або мінеральних добрив активізує діяльність мікробів, а це призводить до посилення, інтенсивності розкладання органічних речовин ґрунту і накопичення перегною.