Как мы знаем, вольный атмосферный азот — газ, химически весьма инертный, нехотя вступающий в химические соединения. Дабы вынудить азот вступить, к примеру, в химическую реакцию с кислородом, другими словами сгореть, на это необходимо затратить большие количества энергии.
В ранние геологические эры на отечественной планете происходили замечательные грозовые электрические разряды, каковые приводили к связыванию азота воздуха с кислородом в виде окиси азота. В будущем ходе соединения с кислородом химической реакции и воздуха с водой окись азота преобразовывалась в азотную кислоту. Последняя вымывалась из воздуха Дождем, попадала в землю, где, вступая во сотрудничество с элементами земли, давала соли азотной кислоты, каковые и являются источником питания растений. Эти процессы в пара меньших масштабах длятся до сих пор. Ученые подсчитали, что в следствии работы гроз каждый год вместе с дождевой водой на поверхность Почвы попадают из воздуха много миллионов тысячь киллограм связанного азота. Но главная масса этого азота без пользы для жизни растений уносится в моря и океаны, озера и реки, и только приблизительно 15 килограммов связанного азота в год остаются на любой гектар суши.
В ранние геологические периоды, в то время, когда грозы были нередки, а урожаи растений не высасывали из почвы ее азотных солей, в земле происходило накопление больших количеств связанного азота. Громадные количества связанного азота вместе с окаменевшими растениями накоплялись в каменном угле, в буром угле, торфе. В некоторых местах земной поверхности, отличающихся громадной сухостью климата, где мало дождей, талантливых растворять азотные соли и уносить их в реки и моря, создавались благоприятные условия для накопления азотных солей в виде залежей селитры, как это имело место в некоторых местах Египта, Испании, Индии и в особенности в Чили.
Но вот наступает эра земледелия. Проходят тысячелетия, на протяжении которых вместе с урожаем из почвы уносятся ее запасы азота. Так как любая тонна яровой пшеницы извлекает из земли и уносит с собой 20,5 килограмма азота, тонна картофеля — 3 килограмма.
В случае, если вычислять, что всемирный сбор урожая всех растительных культур образовывает около миллиарда тысячь киллограм, то каждый год с полей уносится приблизительно в среднем 25 миллионов тысячь киллограм связанного азота. Большинство этого азота обратно в землю полей не возвращается. Это, само собой разумеется, многократно больше того, что поля приобретают из воздуха в следствии гроз. Почва понемногу беднеет азотом. Сначала азотный баланс поддерживался за счет перекачивания азота из земли лугов в виде сена в землю полей в виде навоза. Но с ростом народонаселения луга распахивались в поля, и данный источник азота уменьшался. Где же отыскать источник связанного азота для покрытия его расхода в интенсивном земледелии?
Продолжительное время данный вопрос тревожил умы людей. Британский священник Мальтус додумался кроме того до таковой бредовой идеи, что установил человеконенавистнический «закон», в соответствии с которому рост земледельческой культуры и плодородия полей отстает и будет постоянно отставать от роста народонаселения. Исходя из этого необходимо стремиться уменьшить народонаселение почвы.
В это же время уже в древности народ увидел, что земля, на которой растут бобовые растения (бобы, горох), клевер, люпин, вика и пр., резко отличается от земли, засеянной злаками. Римский ученый Плиний на этом основании рекомендует земледельцам не тратить навоза на землю по окончании посева на ней бобовых растений, в случае, если на этом поле планировали сеять хлебные культуры.
На смену трехполью приходит плодосмен. Урожай очень сильно растет. Первым ученым, осознавшим и верно оценившим роль бобовых в увеличении урожайности, был Буссенго. Во второй половине 30-ых годов XIX века он высказывал идея, что бобовые растения являются первыми дешёвыми человеку фабриками для связывания азота воздуха. Идея Буссенго через 5 десятилетий была полностью подтверждена умелыми изучениями. Оказалось, что бобовые растения смогут питаться азотом воздуха за счет особенных микроорганизмов, образующих клубеньки на корнях этих растений. Предстоящие изучения продемонстрировали, что свойством связывать азот воздуха владеют и многие свободноживущие микробы, каковые обширно распространены в природе и практически в любое время находятся в земле.
В первой половине 90-ых годов XIX века русский ученый С. Н. Виноградский в первый раз выделил свободноживущих азотфиксирующих бактерий земли. Эти бактерии владеют свойством связывать большие количества азота воздуха. Затем были отысканы и другие виды связывающих азот бактерий. А коммунистический академик А. Н. Бах выделил энзим, при помощи которого процесс связывания азота может происходить и вне организма бактерий.
Кое-какие микробы земли способны связать в год от 11,5 до 45 килограммов азота воздуха на гектар. Биологические способы связывания азота воздуха в виде «фабрик зеленых удобрений» купили широкое применение и особенное развитие на отечественной Отчизне благодаря трудам таких передовых ученых, как П. А. Костычев, академики Д. Н. Прянишников, М. В. Федоров и др.
Итак, на Земле всегда происходят естественные процессы связывания азота в следствии действия гроз и жизнедеятельности бактерий. Но наровне с этим идут и процессы разрушения химических соединений, содержащих азот (рис. 4).
Человек, разгадавший тайну химических соединений азота, обучился сам преодолевать его химически пассивную природу, связывать его на фабриках в виде химических соединений и применять в собственных потребностях.