Азотофикация. 
Нанотехнология: проблема фиксации азота и искусственного фотосинтеза

Азот является абсолютно необходимым элементом для всех живых организмов. Основным резервуаром азота служит земная атмосфера. Эукариотические организмы не способны усваивать азот непосредственно из атмосферы. Такой способностью обладает ограниченное количество видов прокариот, которых называют азотфиксаторами, а процесс связывания азота этими организмами — биологической азотфиксацией. Многие растения, животные и грибы способны вступать в симбиоз с азотфиксирующими прокариотами. Биологическая азотфиксация представляет собой глобальный процесс, обеспечивающий существование жизни на Земле.

Различают три типа биологической азотфиксации:

• · Свободноживущими бактериями самых разнообразных групп.
• · Ассоциативная азотфиксация бактериями, находящимися в тесной связи с растениями (в прикорневой зоне или на поверхности листьев) и использующие их как источник органического вещества. Азотфиксаторы живут в кишечнике многих животных
• · Симбиотическая. Наиболее известен симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми растениями. Обычно происходит корневое заражение, но известны растения, образующие клубеньки на стеблях и листьях.

Открытие азотфиксирующих организмов привело к созданию так называемых микробных удобрений. Уже в 1895 году запатентован препарат микробной культуры Nitragin. Он выпускался в 17 вариантах для различных растений. Препарат представлял собой культуры азотфиксирующих микроорганизмов, смешанных с почвой, торфом, песком, навозом и другими субстратами. Внесение нитрагина в почву или обработка семян назывались инокуляцией и позволяли фермеру повысить качество и количество продукции. В первой половине XX века наблюдался неуклонный рост научно-исследовательских работ по созданию перспективных микробных препаратов для бобовых и небобовых культур.

После второй мировой войны начался период химизации сельскохозяйственного производства и работы по исследованию микробиологических препаратов стали свертываться. Возможности большой химии, дешевизна азотных удобрений, простота их использования как бы отодвигали на второй план микробные препараты. Однако выяснилось, что интенсивное использование синтетических азотных удобрений кроме положительного эффекта (роста урожайности) несут в себе большую опасность. Происходит загрязнение азотсодержащими веществами почвы, подпочвенных вод, рек и озер. Минеральные удобрения вымываются из почвы, выщелачиваются и становятся вредными для человека соединениями — нитритами, нитрозаминами и т. д. поэтому в последнее время отдаётся предпочтение микробным препаратам.

Сейчас спектр применяемых микропрепаратов под бобовые, злаковые и другие культуры довольно широк. Штаммы ризобий, используемые для инокуляции сельскохозяйственных бобовых культур, обычно выделяются из клубеньков этих же видов, однако в качестве источника таких штаммов могут быть использованы и некоторые дикорастущие виды бобовых.

В конце XX века во многих странах нитрагенизации подвергается 70−80% бобовых культур. На почвах, где бобовые культуры ранее не возделывались и в которых нет специфичных для них клубеньковых бактерий, дополнительный сбор сельскохозяйственной продукции за счет применения препаратов клубеньковых бактерий достигает 50−100% и более.