Превращение соединений фосфора

Превращение органических соединений фосфора. По значению в питании растений фосфор занимает второе место после азота. Он входит в состав почвы, растений и микроорганизмов в виде органических и неорганических соединений.

В почву соединения фосфора поступают с растительными и животными остатками, а также с минеральными удобрениями.

Фосфор в почве может быть в следующих формах:

• • в составе первичных минералов — в форме фосфатов кальция (апатиты, оксиапатиты, фторапатиты, фосфориты), фосфатов или оксифосфатов железа (вивианит);
• • в органической форме — от 25 до 85% общего фосфора в разных почвах; органический фосфор составляет от 0,5 до 2% органического вещества почвы; фосфор входит в состав фитина и других инозитфосфатов, нуклеиновых кислот и нуклеотидов, лецитина и гумусовых соединений.

Сельскохозяйственные растения содержат от 0,05 до 0,5% фосфора. У растений, как и у животных, данный элемент находится в форме органических соединений (фитин, фосфолипиды, нуклеиновые кислоты и т. д.). Фосфор (неорганический ортофосфат) может также присутствовать в клеточных вакуолях в качестве внутреннего буфера.

В противоположность азоту и сере, которые в растительных тканях находятся в восстановленной форме (=NH₂, =SH), фосфор входит в органические соединения в окисленной форме — в виде фосфата.

В обмен микроорганизмов вовлекаются такие фосфорорганические соединения, как фитин, фосфолипиды, нуклсопротеиды.

Фитин — кальциймагниевая соль инозитфосфорной кислоты:

Фосфолипиды, или фосфатиды, или сложные жиры, представляют собой эфиры глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Например, один из спиртовых гидроксилов глицерина образует эфир с фосфорной кислотой, которая, в свою очередь, связана с каким-либо другим соединением. Таким соединением может быть холин (тогда фосфолипид носит название лецитин), или коламин (тогда фосфолипид именуют кефалином):

Нуклеопротеилы состоят из белков и нуклеиновых кислот. В молекулу последних входит ряд пуриновых и пиримидиновых оснований, пентоза (сахар) и фосфат.

Большой резерв органического фосфора в почве нс может быть использован растениями без предварительного превращения его микроорганизмами в доступную неорганическую форму.

Органические источники фосфора усваиваются микроорганизмами с различной скоростью. Легче всего дефосфорилируются нуклеиновые кислоты, фитин разлагается медленно, лецитин по скорости разложения занимает среднее положение. В качестве примера показано разложение фитина микроорганизмами. Под влиянием фермента фитазы фосфат отщепляется от инозитфосфорной кислоты или сс калмшймашисвой соли — фитина с образованием инозита и фосфорной кислоты:

Органические соединения фосфора разлагаются бактериями родов Pseudomonas, Bacillus (В. megaterium, В. mesentericus), грибами родов Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Trichothecium, некоторыми акти, но минетам и и другими микроорганизмами. Разложение указанных соединений осущест&зяют также дрожжи (Rhodotorula, Saccharomyces, Candida, Hansenula и др.).

Разложение органических веществ при участии микроорганизмов сопровождается фиксацией в клетках определенного количества фосфора в виде тех же органических веществ. Поэтому внесение в почву органических соединений, слишком бедных фосфором, например соломы, может вызывать биологическое закрепление фосфатов и связанное с ним фосфорное голодание растений.

Превращение неорганических соединений фосфора. Ряд неорганических форм фосфора в почве представлен нерастворимыми фосфатами кальция (апатиты, оксиапатиты, фосфориты), которые содержатся в основном в нейтральных и щелочных почвах (в кислых преобладают соли железа и алюминия). Такие соединения фосфора входят в состав минералов и недоступны или слабо доступны растениям. Многие микроорганизмы могут переводить нерастворимые соединения фосфорной кислоты в растворимое состояние, среди них представители бактерий, актином и цетов, грибов и других групп микроорганизмов родов Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Mycobacterium, Penicillium, Aspergillus и т. д. Растворение фосфатов в почве происходит в результате образования диоксида углерода или различных кислот.

Появляющийся в результате дыхания или других процессов разрушения органического вещества диоксид углерода в присутствии волы переходит в угольную кислоту, которая более или менее быстро растворяет нерастворимый фосфат:

Мобилизация нерастворимых соединений фосфора происходит также благодаря образованию микроорганизмами органических кислот и кетокислот при неполном окислении углеводов или их брожении. В некоторых случаях растворению фосфатов способствуют азотная кислота, образующаяся при жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий, серная кислота, появляющаяся в результате деятельности сероокисляющих бактерий.