Агрохимия

Белки в тканях растений находятся в подвижном равновесии с небелковыми азотистыми соединениями. Наряду с синтезом белков и аминокислот постоянно идет процесс их распада. Отщепление аминогруппы от аминокислоты, в результате которого образуются кетокислота и аммиак, называется реакцией дезаминирования. Освободившаяся кетокислота используется растениями для биосинтеза углеводов, жиров и других веществ; аммиак же снова вступает в реакцию аминирования других кетокислот с образованием соответствующих аминокислот, а при его избытке также образуются аспарагин и глутамин.

Таким образом, весь сложный цикл трансформации азотистых соединений в растениях начинается, как показано ранее, с аммиака (аминирование) и завершается аммиаком (дезаминирование). Это дало основание Д. Н. Прянишникову сказать, что «аммиак есть альфа и омега в обмене азотистых веществ у растений».

За время вегетации растений в них синтезируется большое количество разнообразных белков. В разные периоды роста растений ход процесса обмена азотистых веществ неодинаков.

При прорастании семян, клубней, луковиц и т. д. наблюдается распад запасных белков. Продукты распада используются для синтеза аминокислот, амидов и белков в тканях проростков, пока они не вышли на поверхность почвы. В дальнейшем, по мере образования корневой системы и листового аппарата, синтез белков идет за счет минерального азота, поглощаемого из почвы.

В молодых растениях и их органах преобладает синтез белков. В процессе старения растений и их органов распад (гидролиз) белков преобладает над синтезом. Из стареющих органов растений продукты гидролиза белков передвигаются в молодые, интенсивно растущие органы, где используются для синтеза белков в точках роста. По мере созревания растений, при формировании репродуктивных органов, происходит распад белковых веществ вегетативных частей растений, продукты которого передвигаются в репродуктивные органы, где используются для синтеза запасных белков. К этому времени потребление растениями азота почвы значительно ограничивается или совсем прекращается.

Особенности аммонийного и нитратного питания растений. В конце XIX в. в агрономической науке господствовала теория нитратного питания растений, роль аммиака как источника минерального питания растений отрицалась.

Основанием для этой теории служили следующие обстоятельства:

опыты в водных культурах, как правило, обнаруживали хорошее развитие растений по фону нитратных солей и плохое — по фону аммонийных солей;

был открыт процесс нитрификации в почве; это дало основание полагать, что при внесении в почву аммонийных удобрений они все равно переходят в процессе нитрификации в нитратную форму азота, которая и потребляется растениями;

применение чилийской селитры (NaN0₃) заметно повышало урожай сельскохозяйственных культур.

Однако уже в конце века П. С. Коссович в опытах со стерильными культурами доказал, что растения могут непосредственно усваивать аммиачный азот без предварительного окисления его в нитратную форму. К таким же выводам в 1900 г. пришел и французский исследователь Мазе. После установления этого положения возникла необходимость изучения условий и особенностей использования растениями аммонийной и нитратной форм азота. Обширные фундаментальные исследования по этому вопросу были проведены Д. Н. Прянишниковым и его учениками. Они показали, что эффективность использования различных форм азота зависит от ряда факторов. Существенное значение при этом имеет реакция среды: при нейтральной реакции лучше усваивается аммонийный азот, а при кислой — нитратный.

В начале роста растений существенное значение имеют и их биологические особенности. При прорастании семян растений, имеющих небольшой запас углеводов, а следовательно, и органических кетокислот (например, сахарная свекла), избыточное поступление аммонийного азота в растения оказывает на них негативное воздействие. В этом случае аммонийный азот не успевает использоваться для синтеза аминокислот, накапливается в тканях растений, вызывая их отравление. При данных обстоятельствах необходимо использовать нитратные формы азота, так как они могут накапливаться в тканях растений в больших количествах, не причиняя вреда. Растения, в посевном (посадочном) материале которых имеется большой запас углеводов (например, картофель), используют поступающий аммонийный азот для синтеза аминокислот без ограничений. Для таких культур аммонийная и нитратная формы азота в начале их роста практически равноценны.

На поглощение растениями нитратного и аммонийного азота оказывает влияние и обеспеченность их сопутствующими элементами питания. Повышенное содержание в почве калия, кальция и магния создает более благоприятные условия для поглощения аммонийного азота. При нитратном питании важное значение имеет достаточная обеспеченность растений фосфором и молибденом. Недостаток молибдена задерживает восстановление нитратов до аммиака и способствует их накоплению в тканях растений.