От атмосферного газа к веществам организма
Основной атмосферный резервуар — молекулярный азот N₂. Большинство организмов не может непосредственно использовать его для построения белков и нуклеиновых кислот. Азотфиксирующие микроорганизмы переводят N₂ в восстановленные соединения, после чего азот включается в органическое вещество. Растения также усваивают аммоний и нитрат из среды. Фиксация атмосферного азота и поглощение корнями нитрата — разные процессы. [1][2]
Основные микробные превращения
При разложении органического вещества аммонификация высвобождает аммоний NH₄⁺. В присутствии кислорода нитрификация окисляет его через нитрит NO₂⁻ до нитрата NO₃⁻. В условиях недостатка кислорода денитрифицирующие микроорганизмы восстанавливают нитрат, образуя газообразные продукты, включая N₂; возможен выход N₂O, закиси азота. Ассимиляция возвращает доступные формы в биомассу. Это разные пути, а не обязательная линейная последовательность для каждого атома. [1][2]
Почему соседние участки работают по-разному
В хорошо аэрируемой части почвы могут преобладать окислительные процессы, а внутри переувлажнённых агрегатов или осадков — восстановительные. Нужны также подходящие субстраты, температура и активное микробное сообщество. Поэтому осушение, затопление или поступление органики меняют не только общий запас, но и соотношение форм и потоки газов. По измерению одного общего азота нельзя определить ведущий путь превращения. [1][2]
Как человек меняет потоки
Производство и внесение удобрений, животноводство, сточные воды и сжигание топлива увеличивают поступление реакционноспособных соединений азота в окружающую среду. Их избыток способен способствовать эвтрофикации, а часть нитрата перемещается в подземные воды. Последствия зависят от формы азота, дозы поступления и свойств территории. [2]
Как описывают баланс
Для поля, водосбора или водоёма сопоставляют поступление, вынос и изменение запасов за одинаковый период. Концентрация в одной пробе и поток вещества — разные величины: для потока нужен также объём переносимой воды или воздуха. Хороший баланс явно обозначает границы системы и неучтённые пути переноса. [1][2]
Концентрация и нагрузка — разные величины
Для водного переноса нагрузку рассчитывают по концентрации и расходу. Если условный сток 100 м³/сут содержит 10 мг/л азота, он переносит 1 кг азота в сутки. Нужно уточнить, выражен ли результат как масса азота или как масса всего нитрата: эти единицы дают разные численные значения. Полный баланс водосбора включает поступление, вынос, газовый обмен и изменение запасов за один период. [2]