Биологический азот бобовых сидератов

Азот является одним из наиболее дефицитных элементов питания растений. Он входит в состав хлорофилла и белка. При достаточном количестве азота в растении синтезируются углеводы, белки, нуклеиновые кислоты и т. д.

Как известно, в атмосфере содержится более 78% азота, однако в молекулярном виде он растениям не доступен. Азот используется высшими растениями только после химического связывания с водородом, кислородом или углеродом. Этот процесс может осуществляться определенными микроорганизмами и при грозовых разрядах. Считается, что первоначальным источником усвояемого азота является атмосфера. В результате действия атмосферного электричества фиксированный азот с дождевой водой поступает в почву. Однако количество поступления азота в почву с дождевой водой невелико. Подсчитано, что количество азота, поступающего из атмосферы с осадками в виде солей азотной кислоты и аммиака, составляет от 3—5 до 10—15 кг/га в год, что не может идти ни в какое сравнение с биологической мобилизацией азота в почве [243].

Около 99% связанного азота почвы содержится в органическом веществе [309]. В результате распада сложных органических веществ образуется доступное растениям аммиачное и нитратное азотное питание. Источником органического азота являются навоз, зеленое удобрение, торф, сапропели, корни растений, а также населяющие почву грибы, бактерии, водоросли, черви и другие организмы после их отмирания. Из различных органических соединений под воздействием микроорганизмов в почве образуется гумус — главный поставщик в растения органического азота [243].

В среднем в пахотном слое содержится, по разным источникам, около 3000 кг/га органического азота, однако в условиях умеренного климата в доступную растениям форму переходит его всего от 1 до 3,5%. Сельскохозяйственные культуры получают азотное питание только за счет аммиачных солей и селитры.

Недостаток в почве доступного растениям азота является причиной низких урожаев сельскохозяйственных культур, особенно на дерново-подзолистых почвах.

Важную роль в пополнении количества доступного азота в почве играют азотфиксирующие микроорганизмы, которые усваивают молекулярный азот воздуха с образованием сложных азотистых соединений. К свободно живущим в почве микроорганизмам, способным усваивать азот атмосферы, принадлежит азотобактер (Azotobakter) — аэробный гетеротроф. Они получают энергию при окислении мертвого органического вещества. Азот в клетках бактерий может минерализоваться после их отмирания. Эти бактерии развиваются при оптимальных влажности и температуре, в хорошо аэрируемых некислых почвах. Бактерии рода клостридиум {Clostridium) в отличие от азотобактер развиваются в анаэробной среде. Количество азота, фиксируемого этими и другими несимбиотическими организмами, невелико — около 10 кг/га.

Более подробно изучены клубеньковые бактерии {Rhizobium), которые живут в корневых клубеньках бобовых культур. Эти бактерии питаются соками растения, но паразитами не являются, так как они снабжают растения-хозяев доступным азотом.

В зависимости от культуры бобового растения, фаз его развития, свойств почвы, минерального питания и других факторов на каждом гектаре может связываться от 100 до 300 и более килограммов атмосферного азота (табл. 5.4).

По сообщению Дж. Кук [175], в Новой Зеландии клевер ползучий за сезон фиксировал 448—560 кг/га азота, а травостой из ползучего и лугового клевера — 604 кг/га.

К. Делвич [82] считает, что в среднем азотфиксирующие микроорганизмы в симбиозе с люцерной и другими бобовыми могут связать около 350 кг/га азота в год. В. П. Тульчинская [318], обобщая данные отечественных исследований, приходит к выводу, что клевер и люцерна фиксируют до 400 кг/га азота в год.

В вегетационных опытах на Черниговской опытной станции с помощью 15N установлено, что растения клевера переводили в почву 277—372 кг/га атмосферного азота [348].

Как видно из приведенных данных, количество азота, фиксируемого клубеньковыми бактериями, значительно варьируется. Во многом это объясняетТаблица 5.4. Сравнительная количественная характеристика симбиотической азотфиксации бобовыми растениями, кг/га

Культура

Автор

люцерна

клевер

ЛЮПИН многолетний

люпин однолетний

другие бобовые

300

150-160

до 80

Д. Н. Прянишников (1965)

160-300

60-140

10-53 (горох)

Л. И. Шилина (1968)

300

150-200

60-100

Л. М. Доросинский и др. (1969)

271

149

265

98

до 127

В. К. Михновский (1970)

300 (до 500-600)

150 (до 250-300)

до 150

50-60

Е. Н. Мишустин (1972)

126-274

170-205

52-75

В. Н. Прокошев и др. (1973)

217

200

79 (соя)

Р. Bergeaux (1975)

162

до 385

150

100

К. И. Довбан (1983)

ся тем, что размеры азотфиксации определяются разными методами, а культуры в различных условиях фиксируют неодинаковое количество азота.

Уже этот краткий перечень показывает значительный интерес к проблеме биологической азотфиксации. К сожалению, в Беларуси работы в этом направлении ведутся крайне недостаточно.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >