Ý nghĩa của quá trình cố định nitơ tự
do (N2)
Ni tơ trong khí quyển tồn tại dới dạng khí
N2 và chiếm khoảng 79% thể tích không
khí. Mặc dù sống trong "đại dương nitơ"
nhưng thực vật nói chung không có khả
năng đồng hóa trực tiếp được.
N2 là phân tử rất khó phản ứng với các
phân tử khác để tạo thành hợp chất. Liên
kết N ≡ N có năng lượng liên kết rất lớn
nên muốn xảy ra phản ứng giữa N2 với
các nguyên tố khác thành các hợp
chất vô cơ, trong kỹ thuật người ta
phải dùng lượng năng lượng rất cao.
Muốn thu được NH3 từ N2 phải dùng
nhiệt độ 500oC với áp suất 200-
300atm. Muốn tổng hợp cyanamide
calcium (CaCN) phải dùng lò điện. Trong
tự nhiên, khi có sấm sét tạo nên áp suất
và nhiệt độ rất cao mới cắt đứt liên kết đó
để hình thành nên đạm vô cơ. Vì vậy, sau
trận mưa giông, cây tươi tốt hơn vì được
bổ sung thêm đạm từ nước mưa.
Tuy nhiên, tồn tại một số vi sinh vật có
khả năng biến N2 trong khí quyển thành
NH3 cung cấp đạm cho cây mà chỉ cần
một lượng năng lượng rất ít (3-5 kcal/M).
Chúng được gọi chung là các vi sinh vật
cố định đạm.
Quá trình cố định đạm bằng con đường
sinh học có ý nghĩa to lớn đối với cân
bằng N trên trái đất và việc duy trì độ phì
của đất. Hiện nay, mặc dầu việc sản xuất
phân đạm ngày một tăng nhưng mới chỉ
đáp ứng được một lượng đạm rất nhỏ mà
cây trồng đòi hỏi hàng năm.
Theo tài liệu phân tích, trong trường hợp
thuận lợi, vi khuẩn nốt sần có thể đồng
hóa 100-250kg N/ha/năm. Cỏ Luzern:
300kg, cỏ Stylo: 150- 200kg, các loại đậu
80-120kg, các vi khuẩn sống tự do
như Azotobacter 25-40kg. Nói chung, mỗi
năm trên trái đất, các vi sinh vật cố định
được khoảng 100 triệu tấn N ở dạng liên
kết (Yacovlev, l956).
Lượng N sinh học được tích lại trong đất
nhờ các vi sinh vật cố định đạm có ý
nghĩa rất lớn đối với nông nghiệp, đặc biệt
là các nước có nền công nghiệp phân hóa
học chưa phát triển. Do đó, việc phát hiện
ra các nhóm vi sinh vật có khả năng cố
định N2 và sử dụng chúng như một
nguồn phân bón hữu hiệu là biện pháp
tích cực làm giàu nguồn đạm cho đất và
giảm bớt nguy cơ gây ô nhiễm môi trường
do sử dụng quá nhiều phân bón hóa học.
Hiện nay, việc sử dụng quá nhiều phân
đạm vô cơ đã làm cho môi trường đất và
nước bị ô nhiễm, hàm lượng nitrate tích
lũy trong nhiều loại sản phẩm nông nghiệp
cũng tăng đến mức báo động. Chính vì
vậy, thay thế một phần đạm vô cơ bằng
đạm sinh học sẽ góp phần làm cho môi tr-
ường sinh thái nông nghiệp bền vững
hơn. Việc trồng xen các cây họ đậu với
các cây trồng khác cũng như trồng các
cây họ đậu cải tạo đất là biện pháp canh
tác hợp lý, có hiệu quả cao và được ứng
dụng ngày càng nhiều nhằm tăng năng
suất cây trồng, đồng thời đảm bảo bền
vững cho sinh thái nông nghiệp