Bakterie wiążące samodzielnie azot atmosferyczny

Bakterie korzonkowe wiążą azot atmosferyczny jedynie w chwilach współżycia z roślinami motylkowymi, najświeższe jednak badania wykazują, że w ziemi znajdują się bakterie, posiadające zdolność wiązania azotu, bez uciekania się wcale do współżycia z roślinami motylkowymi. Już w roku 1885 francuski chemik Berthelot na zasadzie licznych analiz stwierdził, że w ziemi, nie pokrytej roślinnością, odbywa się stale przyrost azotu. Jeśli ziemię taką wyjałowić przez ogrzanie do wyższej temperatury, a więc jeśli zabić w niej życie drobnoustrojów, zaobserwowany przyrost azotu ustaje, stąd jasny wniosek, że drobnoustroje są właśnie sprawcami tego przyrostu azotowych związków w glebie. W roku 1890 Berthelot wyosobnił nawet z ziemi pewne bakterie, posiadające zdolność wiązania azotu atmosferycznego.

Spostrzeżenia powyższe i ich słuszność ostatecznie stwierdzone zostały przez badacza rosyjskiego Winogradzkiego, który na pożywce, pozbawionej zupełnie azotu wyhodował bakterie, posiadające niezaprzeczoną zdolność wiązania wolnego azotu powietrza. Organizm ten otrzymał miano „Clostrydium Pasteurianum”.

Obecność Clostrydium Pasteurianum została stwierdzona przez wielu badaczy w rozmaitych ziemiach, co świadczy o znacznym jego rozpowszechnieniu. Bakteria ta należy do rzędu beztlenowców, zwykle występuje ona w połączeniu z dwoma innymi bakteriami – wybitnymi tlenowcami. Jest to rodzaj współżycia, polegającego na tym prawdopodobnie, że owe dwie bakterie, towarzyszące „Clostrydium”, pochłaniając tlen wytwarzają dlań w środowisku odpowiednie warunki rozwoju, same zaś prawdopodobnie korzystają w zamian ze źródeł azotu, dostarczanych przez Clostrydium. Odkrycie Winogradzkiego jednak nie nabrało większego rozgłosu i po pewnym czasie badania w tym przedmiocie zostały niemal zaniechane. Dopiero rolnik niemiecki Caron przyczynił się, aczkolwiek w sposób dla siebie niefortunny, do baczniejszego zwrócenia uwagi na tę kwestię. Caron, zmuszony był przez miejscowe warunki do prowadzenia gospodarstwa bez inwentarzowego, opartego wyłącznie niemal na produkcji zboża, że zaś miał do czynienia z glebą ciężką, stąd też okazało się niezbędną rzeczą zastosowanie w płodozmianie ugorów.

Dodatni wpływ ugorowania nie ograniczał się tu jedynie na polepszeniu fizycznych własności gleby, Caron zauważył bowiem, że zasilanie ziemi ugorowanej nawozem azotowym stało się niemal zupełnie zbytecznym. Ponieważ zajmował się on jednocześnie bakteriologią, zdołał też wyosobnić z ziemi pewien gatunek bakterii, uważając go za sprawcę właśnie tego dobroczynnego wpływu i nazwał go mianem „bacillus Ellenbachensis”.

Wkrótce powstało specjalne laboratorium, w którym hodowano te bakterie i sprzedawano jako szczepionkę w formie suchego proszku (zarodniki) tz. „alinitu” składającego się z mieszaniny ziemniaków i zarodników bakterii. Caron przypisywał dobroczynne działanie wykrytego przezeń organizmu zdolności szybkiego rozkładania przezeń związków azotowych gleby i przeprowadzanie takowych w stan przyswajalny. Odkrycie powyższe narobiło dużego rozgłosu i cały szereg badaczy zajął się tą sprawą, niektórzy z nich jak np. Stoklasa przypisywali bakteriom alinitu zdolność wiązania azotu atmosferycznego. Ponieważ jednak doświadczenia z alinitem na szerszą skalę przeprowadzone, nie wydały żadnych rezultatów, przeto przestano się nim zajmować i fabrykacja tego preparatu została zaniechaną.

Nieudane jednak odkrycie Carona miało tę dobrą stronę, że znów wysunęło na porządek dzienny kwestię stosunku bakterii do wolnego azotu atmosfery.

Badania w tym względzie jeszcze doraźnej wykazały, że w ziemi w samej rzeczy występują prócz bakterii korzonkowych i inne gatunki bakterii, którym nie obcą jest zdolność asymilowania wolnego azotu atmosfery.

W roku 1901 Beijerinck wyosobnił dwa mikroby, asymilujące wolny azot atmosfery o wiele intensywniej, niż wyosobniona przez Winogrodzkiego „Clostrydium Pasteurianum”. Organizmy te nazwał Beijerinck mianem „Azotobacter chroococcum” i „Azotobacter agilis”. Obydwa te mikroby mają postać dwójniaków, zaopatrzonych w rzęski, a zatem posiadają ruch własny. Obydwa one należą do rzędu tlenowców, a zatem rozwijać się i asymilować azot atmosferyczny mogą jedynie w dostępie powietrza do środowiska, w którym się znajdują. Co się tyczy warunków, sprzyjających wiązaniu azotu atmosferycznego, to najświeższe badania S. Krzemieniewskiego wykazały, że optimum temperatury dla Azotobakter chroococeum leży około 28 stopni Celsjusza, w temperaturze 33 stopni Celsjusza rozwój jego słabnie, a w temperaturze 9 stopni Celsjusza. ustaje. Bardzo dodatnio wpływa na rozwój Azotobaktra próchnica, przy czym jednak ilość jej nie może przekraczać pewnych granic: zarówno przy braku próchnicy jak i przy jej nadmiarze czynności fizjologiczne Azotobaktra słabną. Próchnica jednak nie dostarcza Azotobaktrom pokarmu węglowego, źródłem węgla dla tego organizmu mogą być tylko łatwo rozkładalne związki organiczne: węglowodany itp. Krzemieniewski przypuszcza, że w warunkach naturalnych pokarmu węglowego dostarczają Azotobaktrowi glony, zwykle występujące w ziemi uprawnej. Co się tyczy soli mineralnych, to obecność soli kwasu fosforowego, potasowych, żelazowych, a zwłaszcza węglanu wapnia lub gipsu bardzo dodatnio wpływa na rozwój „Azotobaktra”.

Oprócz Azotobaktra zdolność wiązania azotu wolnego, według przypuszczeń bakteriologów, posiada jeszcze cały szereg innych mikrobów, występujących w ziemi, wyliczać ich oczywiście nie będę, zaznaczę jednak, że występują one obficie tylko w glebach znajdujących się w dobrej kulturze i obfitujących w wapno; teren ich działalności według zdania bakteriologów stanowi wierzchnia warstwa gleby do głębokości 50 – 60 centymetra.

Choć na razie nie posiadamy jeszcze ścisłych danych ilościowych przyrostu azotu w glebie pod wpływem asymilacyjnych własności Azotobaktra i innych bakterii, to jednak zdaje się, że lekceważyć tego przyrostu nie należy. Wszelkimi też siłami powinniśmy podtrzymywać żywotność azotobiorczych bakterii w roli, ceł ten osiągniemy przez dobrą uprawę mechaniczną, przez wzmożenie przewiewności gleby, oraz dostarczanie pokarmów mineralnych, wapna i próchnicy. Kto wie, czy dobroczynne działanie ugorów na żyzność gleby nie polega głównie właśnie na wzmożeniu czynności bakterii, asymilujących wolny azot atmosfery. Przez mechaniczną uprawę w czasie ugorowania, przez dokładne spulchnienie ziemi, przez wystawienie nowych jej warstw na światło sprzyjamy rozwojowi glonów, od obecności których, jak należy przypuszczać, zależy żywotność Azotobaktra, asymilującego wolny azot.

Nie chcę przez to powiedzieć, by bakteriologowie proponowali zwrot ku systemu ugorowemu: tam, gdzie nie jest on z innych względów konieczny, dokładna uprawa, dbałość o obecność próchnicy, dostarczanej przez obornik i nawozy zielone, oraz odpowiednio przeprowadzone melioracje rolne: drenowanie, marglowanie itp. w zupełności wystarczą, by stworzyć warunki odpowiednie dla żywotności pożytecznych bakterii.

Pozostaje nam jeszcze powiedzieć o próbach szczepienia w ziemi bakterii (azotobaktrów) o dużej zdolności asymilacyjnej, metoda ta zdaje się niema racji bytu: bakterie, samodzielnie asyrailujące azot atmosferyczny, znajdują się we wszystkich glebach; gdzie ich niema winą tego są nieodpowiednie warunki, jakie w danej glebie mogą one znajdować, wraz z poprawą tych warunków nastąpi niechybnie i rozwój bakterii pożądanych.

Na zakończenie dodam, że sprawa bakterii, wolny azot asymilujących, żywo zajmuje obecnie umysł badaczy na tern polu i z badań nad nią należy oczekiwać nowych szczegółów, może bardzo dla praktyki rolnej doniosłych.