Книга: Счастливый клевер человечества: Всеобщая история открытий, технологий, конкуренции и богатства

История азотных удобрений

Роль азота

С момента открытия азота французским химиком Лавуазье мы располагаем информацией о важнейшей роли этого химического элемента в жизни растений, который очень распространен на Земле и составляет 78 % атмосферного воздуха[351]. Его биологическое значение связано с тем, что он является обязательным компонентом всех белковых веществ (составляет 18 % их массы). А с белковыми веществами неразрывно связана биокаталитическая активность всего живого, так как все содержащиеся в нашей клетке ферменты имеют в своей основе молекулу белка, а большинство ферментов вообще состоит исключительно из белков.

Если бы растения на Земле не снабжались азотом в нужном количестве, то повсеместно снизилась бы урожайность и, следовательно, невозможной была бы аграрная революция, а значит, и рост населения! Корректируя его уровень, мы, по сути дела, регулируем синтез белковых веществ. При достаточном количестве азота стебли и листья земных растений приобретают интенсивную зеленую окраску, а при его недостатке сильно ухудшается рост растений, стебли плохо ветвятся, становятся тоньше, а листья мельче и бледнее[352].

Проблема азотного питания всегда решалась путем использования двух форм соединений: аммиачной и нитратной. Лишь к концу столетия стала распространяться точка зрения, что растения для синтеза органических веществ быстрее усваивают аммиачный азот, а не азот нитратов. С одной стороны, аммиак, поглощенный растением или образовавшийся в результате восстановления нитратов, является первичным исходным материалом для синтеза белков, с другой – конечным продуктом распада белков в нем. На основании этого Д. Н. Прянишников высказал тезис о том, что аммиак есть альфа и омега азотистого обмена веществ в растении, т. е. этот процесс начинается аммиаком и им же заканчивается.

В природе приход и расход азота в его круговороте сбалансированы. В процессе современной агрокультурной деятельности человека естественный баланс нарушается: потери значительно превышают поступление, и почва обедняется данным элементом. В такой ситуации внесение азотных удобрений и навоза может ликвидировать дефицит в азотном балансе почвы и создать условия для сохранения и повышения ее плодородия. На этом строится наше интенсивное земледелие.

Ранее считалось, что растение в год потребляет 60–70 % азота из внесенных азотных удобрений. Впоследствии же выяснилось, что весь внесенный в почву азот удобрений расходуется за один вегетационный период: часть используется растениями, часть иммобилизуется[353] и часть безвозвратно теряется (Ягодин, 2004). Кроме того, в процессе жизнедеятельности микроорганизмов часть азота удобрений в почве трансформируется в органические не усвояемые растениями формы. Поэтому синтетические удобрения обеспечивают в современном мире около половины всего азота в зерновых культурах, а это значит, что двое из пяти человек получают белки для своего питания благодаря процессу Габера – Боша (синтеза аммиака), в противном случае это был бы лишь один из 10. Вот почему ни одна другая инновация не оказала такого влияния на нашу цивилизацию, как искусственный синтез аммиака, ведь сами люди не могут синтезировать аминокислоты, протеиновые строительные блоки, и должны получать их извне – из растительной пищи. От первых клеточных организмов мы унаследовали свой открытый характер.