Физиологическая роль азота для растений

Азот, входящий в состав азотных удобрений, является одним из основных элементов питания растений, дефицит которого наиболее часто лимитирует продуктивность растений и снижает качество продукции выращиваемых сельскохозяйственных культур.

Круговорот азота в природе представлен различными процессами, которые включают в себя его микробиологическую фиксацию из атмосферы, накопление в почве в виде различных органических соединений, большая часть которых в конечном итоге приобретает гумусовую природу, разложение азотсодержащих органических соединений микроорганизмами (аммонификация и дальнейшее превращение аммония - нитрификация, денитрификация) и рядом других процессов.

Биологическая роль азота для растений состоит в том, что он входит в состав многих физиологически активных органических соединений: белков, ферментов, нуклеиновых кислот, хлорофилла, алкалоидов, фосфатидов, витаминов и других органических азотистых соединений, которые играют важную роль в процессах обмена веществ в растении.

Поглощенный растениями окисленный нитратный азот восстанавливается с участием металлсодержащих ферментов через нитриты до аммиака. Для самих растений нитраты безвредны и могут накапливаться в их тканях в значительных концентрациях. Однако нитраты и нитриты в повышенных количествах опасны для человека и других теплокровных, и вызывают заболевание метгемоглобинемией (вместо гемоглобина в крови образуется метгемоглобин, нарушается снабжение тканей кислородом, развивается синюшность) и могут быть предшественниками канцерогенных соединений - нитрозаминов.

Включение аммиака в состав многочисленных органических соединений растений идет через так называемые первичные аминокислоты (глутамин, аспарагин и их амиды), в результате переаминирования которых образуются все другие входящие в белки аминокислоты и остальные азотсодержащие органические вещества растений. Образовавшиеся аспарагин и глутамин служат также для детоксикации избыточных количеств аммиака.

Растения способны усваивать и амидный азот мочевины, поступивший через корни или листья, после ферментативного гидролиза ее до аммиака или путем непосредственного включения амидного азота в состав органических соединений.

В процессе онтогенеза в растениях постоянно синтезируется огромное количество разнообразных белков. Для биосинтеза белков, как и других сложных органических соединений, требуются затраты большого количества энергии. Основные источники ее в растениях - фотосинтез и дыхание (окислительное фосфорилирование), поэтому между синтезом белка и интенсивностью дыхания и фотосинтеза существует тесная связь.