Макроэлементы. Азот. Азот составляет от сухой массы растения
Макроэлементы. Азот
Физиологическая роль элемента. Азот (N) входит в группу макроэлементов и является одной из основных составляющих всех живых организмов, поэтому его роль в питании растений незаменима. Количество азота в растениях составляет в среднем 0,2 – 5% и более (от сухой массы). Он является составной частью белков и ферментов, как обязательный компонент присутствует в молекулах нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Азот входит в состав хлорофилла, витаминов, алкалоидов, растительных протеинов, энзимов и других органических веществ, необходимых для полноценного роста и развития растительных организмов.
От уровня азотного питания зависит интенсивность синтеза белка и других азотосодержащих соединений, влияющих на ростовые процессы в культурах. Поэтому именно в период активного роста растения, образования у него стеблей и листьев возникает максимальная потребность в этом элементе. Достаточное количество азота обеспечивает высокую продуктивность растений: активизируются ростовые процессы и замедляются процессы старения, повышается урожай и содержание белка в плодах (зерне). Внешние признаки оптимального количества азота в снабжении растений заключаются в темно-зеленой окраске листьев, активном формировании стеблей и листьев, а также полноценных репродуктивных органов. Повышение уровня азотного питания увеличивает поступление в растения фосфора, калия, кальция, магния, меди, марганца и цинка. При избытке азота наблюдается обратная закономерность.
Дефицит азота в растениях. Последствия недостатка азота в питании культур могут выразиться в замедлении роста их вегетативных органов (более слабом образовании побегов, листьев, стеблей), а также в ограниченном формировании органов плодоношения. Прежде всего, недостаток азота вызывает нарушение образования хлорофилла, что внешне проявляется в изменении окраски листьев (в первую очередь более старых) – они становятся бледно-зелеными или даже желтыми (хлороз). При остром дефиците азота листья в дальнейшем могут приобретать желто-оранжевый или красноватый оттенок. Затем они увядают, засыхают и преждевременно опадают. В результате растение не может образовать достаточное количество плодов. Значительно снижается урожай культур и ухудшается его качество (уменьшается количество белка в продукции).
Избыток азота в растениях. Не менее вреден и избыток азота для растений. Он способствует чрезмерному образованию зеленой массы, что приводит к оттоку полезных веществ из генеративных органов к вегетативным. В итоге замедляется процесс созревания урожая и снижаются его качественные показатели. У злаковых культур чрезмерные количества азота приводят к полеганию посевов; у овощных (корне- и клубнеплодовых) растений происходит интенсивный рост ботвы за счет более слабого развития корне- и клубнеплодов, в которых, к тому же, уменьшается содержание сахаров, крахмала и пр. полезных веществ. У бахчевых и овощных культур при избытке азота возникает риск накопления нитратов в токсичных пределах (выше ПДК), а у молодых плодовых деревьев интенсивный рост древесины приводит к значительному снижению порога холодо- и морозоустойчивости, что уменьшает их жизнеспособность при прохождении зимнего периода.
Содержание азота в растениях. Количество азота в растениях зависит от их вида, стадии развития, погодных и агротехнических условий. Так, в наибольшем количестве этого элемента нуждаются молодые растения, и количество азота в их тканях, а также в их зерне и семенах составляет 4 – 7%. По мере дальнейшего их развития потребность в азоте постепенно снижается. При засушливых погодных условиях наблюдается одновременное снижение содержания углеводов и накопление азота в зерне злаковых культур, масличных бобовых, кормовых и других растений. Различной потребностью в этом элементе могут обладать даже растения одного семейства. Например, овощные культуры условно делятся на четыре группы в зависимости от их требовательности к азоту. К очень требовательным (первая группа) относятся: ревень, капуста брюссельская, цветная, краснокочанная и белокочанная поздняя. Требовательные (вторая группа) включают: сельдерей, спаржу, лук-порей, тыкву, капусту белокочанную раннюю и китайскую. Представители среднетребовательных (третья группа) – это: шпинат, салат кочанный, лук репчатый, огурцы, томаты, свекла столовая, морковь ранняя, капуста листовая и кольраби. Самыми малотребовательными (четвертая группа) являются редис, лук на перо, горох, фасоль.
Неравномерно распределение азота и в самом растении. Наибольшее его количество (до 90%) входит в состав белков, находящихся в семенах. Вегетативные органы содержат значительно меньше азота, причем количество его в молодых листьях является преобладающим по сравнению с корнями и стеблями. Среди культур лидерами по содержанию этого элемента являются бобовые и масличные растения. Им значительно уступают злаки. Очень значительные количества азота могут присутствовать в листовых овощах, корнеплодах и клубнях на момент достижения ими товарной спелости – до 50% от общего количества элемента в растениях. Вместе с урожаем растения выносят из почв значительную часть азота. Для зерновых культур этот показатель составляет 100 – 150 кг/га. У овощных растений потребление азота несколько выше: 150 – 250 кг/га.
Содержание азота в почвах. Количество азота в почвах колеблется в значительных пределах и зависит от типа грунтов, их гранулометрических показателей, степени обогащения органическими соединениями (уровня их плодородия) и пр. Для пахотного слоя показатели содержания этого элемента составляют от 1,5 т/га (в песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах, сероземах) до 15 т/га (в плодородных черноземах). Но основная часть азота в грунтах находится в виде сложных органических соединений. В отличие от бобовых культур, которые с помощью клубеньковых бактерий могут использовать атмосферный азот, остальные растения способны поглощать только его минеральные формы, наиболее доступные из которых – аммоний и нитраты.
Преимущество аммония как восстановленной формы азота состоит в том, что его использование в синтезе аминокислот и белков менее затратно в энергетическом выражении, и сам процесс синтеза завершается в более короткое время. Нитраты же требуют дополнительной энергии и времени для своего восстановления до аммиака (аммонификации), но они более безопасны для культур, так как не накапливаются в опасных количествах, способных вызвать отравление, ожоги тканей, а иногда и гибель всего растения.
В природных условиях корневая система растений поглощает из почвы преимущественно нитратные формы азота. Это связано с тем, что нитраты находятся в почвенном растворе и обладают высокой степенью подвижности. Но эти соединения не могут участвовать в синтезе аминокислот без их предварительного восстановления до аммония.
Большинство сельскохозяйственных культур могут успешно развиваться как на аммонийной, так и на нитратной формах. Но в зависимости от кислотности почвы многие растения отдают предпочтение определенной форме азота. Так, в грунтах со слабокислой реакцией культуры лучше поглощают нитратную форму, а у растений нейтральных и кислых почв более востребована аммонийная, поскольку нитраты могут провоцировать у них развитие хлороза. Такое разделение в питании требует дополнительной подпитки культур фосфором и молибденом (при поглощении нитратных форм) либо кальцием, магнием и калием (в случае аммиачного питания).
Азотные удобрения. Азот относится к самым дефицитным элементам питания, поскольку в почвах его содержание (доступные формы) составляет всего 0,02 – 0,5%, большая часть которого является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов некоторых видов растений, а также разложения органических веществ. К тому же растворимые соли азота легко вымываются из пахотных слоев в более глубокие. Накопленные в почвах благодаря деятельности клубеньковых бактерий запасы азота (от 60 до 300 кг/га) являются самым доступным, безопасным и дешевым источником такого необходимого элемента. Но такое количество этого элемента не может полностью обеспечить потребность в нем сельскохозяйственных культур.
Тенденция к интенсификации сельскохозяйственного производства требует значительных запасов элементов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность культур, поэтому аграрные технологии предусматривают пополнение пахотных почв минеральными и органическими удобрениями с целью повышения уровня их плодородия и обеспечения полноценного питания растений. Именно поэтому применяются минеральные удобрения, но не всегда их применение приводит к наилучшим результатам. Самый оптимальный вариант – это комплексное обогащение земель органическими и минеральными азотосодержащими веществами.
Одним из наиболее эффективных минеральных источников азота для культур являются нитратные удобрения (кальциевая селитра, натриевая селитра, калийная селитра). Они имеют низкий процент вымывания из плодородного слоя (около 1%), обладают высокой подвижностью и доступностью, но легко теряются из почвы газообразно (до 30% и более) в результате денитрификации, образуя N2, NO, N2O. Нитратные удобрения обладают щелочными свойствами, поэтому наиболее целесообразным является их применение на кислых почвах.
Аммиачные удобрения существуют как в твердой форме (сульфат аммония, хлористый аммоний, бикарбонат аммония), так и в жидкой (жидкий или водный аммиак, аммиачная вода, аммиакаты и др.). В отличие от нитратных, аммиачные удобрения для перехода в доступную для поглощения растениями форму должны пройти процесс нитрификации, поэтому важно правильно рассчитать время для их внесения с целью достичь оптимальных результатов от их применения. Этот вид удобрений подходит практически для всех сельскохозяйственных культур и может применяться на различных типах грунтов.
Самыми концентрированными (до 46% N) и высокоэффективными удобрениями являются амидные (карбамид или мочевина Ch5N2O). Это одна из лучших форм азотных удобрений. Мочевину можно использовать как в качестве подкормок, так и для основного внесения в почву. Подходит для всех культур и для различных типов грунтов. Чтобы замедлить процесс высвобождения азота, практикуется ее совместное использование с ингибиторами.
Существует также группа аммиачно-нитратных удобрений, которые содержат одновременно нитратные и аммиачные формы азота (аммиачная селитра, сульфонитрат аммония, известково-аммонийная селитра). Аммиачная селитра (до 34% N) – это универсальное растворимое удобрение, применяющееся как для основного внесения, так и в качестве подкормки. Обладает высокой гигроскопичностью, поэтому быстро слеживается и в этом случае требует измельчения перед применением. Побочный эффект от ее применения – повышение кислотности почвы, поэтому целесообразно применять ее в смеси с известью, мелом либо другим нейтрализующим компонентом.
Кроме минеральных источников азота существуют также органические: компост, птичий помет, навоз, сточные воды, растительные остатки бобовых культур. Использование сидератов в качестве предшественников – еще один из перспективных, экологически безопасных и дешевых способов восстановления азота и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
agrostory.com
Азотные удобрения - Интернет-журнал «Живой лес»
Азот – один из основных элементов питания растений. Он входит в состав аминокислот, из которых строятся белки. Для обеспечения нормального роста и развития азот необходим растениям в большом количестве.
Роль азота
Азот необходимы для жизни растений. Он участвует в образовании важнейших органических соединений: белков, нуклеиновых кислот, аминокислот, хлорофилла, ферментов, многих витаминов, липоидов и др.
В свободном состоянии азот представляет собой инертный газ, однако в элементарной форме это вещество не может усваиваться растениями, за исключением бобовых, которые поглощают атмосферный азот при помощи клубиньковых бактерий, живущих на их корнях.
Наиболее интенсивно растения поглощают и усваивают азот в период максимального образования и роста стеблей и листьев.
Общее содержание азота в растении составляет 0,2 — 5 % и более массы воздушно — сухого вещества.
Дефицит азота
С недостатком азота связано угнетение роста растений. При продолжительном азотном голодании побеги у древесных пород становятся тонкими, короткими, твердыми, а листья – мелкими, желтовато-зелеными. У некоторых пород в листьях накапливается красноватый пигмент. Иногда наблюдается преждевременное их опадение.
Дефицит азота наиболее сильно проявляется на переувлажненных почвах, особенно после ливневых дождей, когда легкорастворимые соединения азота вымываются в более глубокие слои почвы, недоступные корням. Недостаток в связанном азоте восполняют почвенные бактерии при помощи нитрификации. В холодную засушливую погоду эти процессы замедляются, и в таких условиях наблюдается азотное голодание.
Избыток азота
Избыток азота вызывает усиленное нарастание зеленной массы с мягкими, рыхлыми тканями, долго не вызревающими и менее устойчивыми к болезням и заморозкам. Например, при избыточном количестве азота в почве сеянцы дуба, клена, березы и других древесных пород сильно поражаются мучнистой росой. Неодревесневшие побеги дуба часто побиваются ранними заморозками и отмирают. В молодых хвойных насаждениях, восприимчивых к корневой губке, чрезмерное внесение азотистых удобрений способствует активному развитию и распространению очагов болезни.
Наиболее бедны азотом дерново-подзолистые почвы, особенно песчаные и супесчаные, наиболее богаты — черноземы.
Особенности применения
Учитывая то, что азот побуждает к росту части дерева, не рекомендуется вносить удобрения с высоким содержанием данного элемента во второй половине лета. Лучше закончить подкормку азотными удобрениями в мае-июне, так как в результате позднего внесения формирующиеся молодые побеги не успеют пройти полный цикл одревеснения и погибнут от воздействия ранних осенних заморозков. Тем самым вместо пользы мы нанесем вред дереву: будет снижен его иммунитет и жизнестойкость.
givoyles.ru
Баланс азота под бобовыми культурами
При составлении баланса азота в севообороте с бобовыми важное значение имеет количество усвоенного азота атмосферы растениями, его доля в урожае и на какое последействие азота следует рассчитывать при запашке пожнивно-корневых остатков бобовых.
Для определения количества усвоенного бобовой культурой азота воздуха сопоставляют вынос его в посевах с инокулированными и неинокулированными растениями, или сравнивают вынос азота бобовой и небобовой культурой выращенных в тех же условиях. Количество фиксированного азота бобовыми зависит не только от внешних факторов, но и характера симбиотических отношений растения-хозяина с клубеньковыми бактериями, их вирулентности. При неблагоприятных экологических условиях не все растения инфицируются и образуют жизнеспособные клубеньки. Чем ближе условия симбиоза к оптимальным, тем больше образуется на корнях клубеньков и выше их азотфиксирующая активность.
Принято считать, что все бобовые культуры (однолетние и многолетние) обогащают почву азотом. Однако, следует иметь в виду, что ни один вид растений не ставит своей задачей обогащения почвы (субстрата) азотом и/или другими элементами. Ведь в эволюционном аспекте бобовые растения «научились» усваивать азот воздуха для того, чтобы выжить в конкурентной борьбе за существование и оставить потомство — семена. Зачем же им тратить большое количество энергии (углеводов) для расщепления молекул азота (N2), чтобы затем оставить его в почве на корнях? Эволюция живых организмов в том числе растений так «отшлифовала», протекающие в них биологические процессы, что нет среди них ни одного, который был бы ненужным для организма. Фиксация N2 осуществляется потому, что в почве большой дефицит доступного азота в минеральной форме. Поэтому, как только в почве появляется достаточное количество минерального азота, то энергозатратный для растения процесс симбиотической азотфиксации немедленно прекращается. Растения не будут тратить энергию фотосинтеза на фиксацию азота, если в почве есть минеральный азот.
Зернобобовым культурам, которые заканчивают свой жизненный цикл (от семени до семени) за один вегетационный период нет необходимости депонировать какое-либо значимое количество азота в корнях.
Сохранность длительной продуктивности многолетних бобовых трав, на — против, обусловливается способностью растений запасать в корнях питательные вещества в том числе азот. Поэтому, говоря об обогащении почвы симбиотическим азотом, в большинстве случаев имеются в виду многолетние бобовые травы — клевер, люцерна, донник, эспарцет, лядвенец рогатый и люпин многолетний. Эти растения перед уходом в зиму запасают питательные вещества в мощной корневой системе и корневой шейке (нижней части стебля, коронке) со спящими почками для того, чтобы будущей весной при возобновлении вегетации обеспечить нормальный рост почек и молодых побегов, из которых разовьются побеги с цветами, плодами. В период вегетации в корнях откладываются новые запасы питательных веществ, которые обеспечат возобновление роста растений из спящих почек в последующий год и т. д. Корневая система и корневая шейка многолетних трав — это кладовая питательных веществ для последующего поколения. Депонировать необходимое для данного вида многолетних растений количество питательных веществ является жизненно необходимым для выживания вида. В корневой системе клевера и люцерны накапливается, соответственно, 80-110 и 100—140 кг/га азота. Это их страховой фонд. Распахивая посевы клевера, люцерны и других многолетних трав, мы «конфискует» их запасы элементов питания и, прежде всего, азота и передаем их другим сельскохозяйственным культурам.
Зернобобовые культуры в основном однолетники. Вся стратегия их роста и развития направлена на формирование репродуктивных органов — семян и продолжение вида. Поэтому питательные вещества накапливаются в вегетативных органах (листьях, стеблях и корнях) для того, чтобы передать их семенам. Например, растения гороха и фасоли и другие зернобобовые к фазе цветения накапливают 45-55% азота от максимального количества усвоенного за вегетацию. С наступлением фазы образования бобов происходит резкое изменение направленности физиолого-биохимических процессов во всех органах растения. Листья, стебли и корни работают теперь только на бобы до конца вегетации. Масса надземных вегетативных органов и корней увеличивается уже незначительно. В корни, а следовательно, и клубеньки все меньше поступает углеводов. Клубеньки, испытывая энергетический голод (дефицит углеводов), снижают активность азотфиксации, усиливается отток азота и других элементов из вегетативных в репродуктивные органы, растения стареют, начинают процесс саморазрушения. Растение мобилизует все ресурсы на образования максимально возможного количества семян хорошего качества. Около 70-80% азота, накопленного до цветения в вегетативных органах (листьях, стеблях и корнях), зернобобовые культуры перераспределяют в семена. В отличие от клевера, люцерны и других многолетних бобовых однолетние зернобобовые культуры к концу периода вегетации сильно истощают корневую систему, изымают из нее все, что только можно изъять. В период уборки в корнях зернобобовых культур остается около 20-30 кг/га азота. Это примерно столько же, сколько содержится его в корнях небобовых культур. С надземными растительными остатками в поле остается примерно столько же азота, сколько содержится его в скелетных корнях растения в период уборки семян.
Довольно точно количество азота, оставляемого зернобобовыми культурами в поле, можно определить по разности между максимальным содержанием его в растениях в фазу полного налива бобов и количеством азота, отчужденного с поля урожаем. При этом учитывают все опавшие вегетативные органы, а так же пожнивные и корневые остатки. Величина этой разности зависит, прежде всего, от урожайности и насколько полно убирается побочная продукция (солома) с поля. При урожае семян гороха 25 ц/га в поле остается около 35-40 кг/га азота. В корнях этих культур во время уборки содержится примерно половина этого количества азота. Это намного меньше, нежели растения потребляют из почвы.
Важно отметить, что если же зернобобовые убирают на зеленую массу в фазу цветения или в начале образования бобов, то в их корнях, в зависимости от урожайности, содержится в среднем в 2 раза больше азота (40-60 кг/га), чем при полной спелости. Естественно, что убирать зернобобовые в эту фазу нерационально, поскольку к этому времени они накапливают не более половины урожая. Однако на практике вику и горох часто высевают в чистых и смешанных посевах на зеленую массу.
Из сказанного следует, что зернобобовые культуры большую часть усвоенного азота используют (направляют) на формирование зерна, и отчуждают с поля с урожаем примерно столько же азота, сколько его симбиотически связывают, а преимущественная часть минерального азота, который они использовали из почвы, в ней и остается, т. е. зернобобовые заметно не обогащают почву азотом, а лишь меньше, чем другие культуры, истощают ее. Кроме того, органические остатки бобовых быстрее минерализуются и высвобождают элементы питания для последующих культур. Все это делает их хорошими предшественниками.
Следует отметить, что бобовые культуры неотзывчивы на азотные удобрения лишь при оптимальных экологических условиях для симбиотической деятельности клубеньковых бактерий. К сожалению, в реальных производственных условиях агрохимические свойства почвы (рН, содержание макро — и микроэлементов), водный и температурный режимы или другие факторы среды далеко не всегда благоприятны для симбиотической азотфиксации. Бобовые растения в этом случае испытывают азотное голодание, переходят на гетеротрофное азотное питание, как и небобовые культуры, и при дефиците минерального азота дают низкие урожаи. Поэтому, при неблагоприятных для азотфиксации условиях повысить продуктивность бобовых можно только применением азотных удобрений. При этом важно учитывать, что внесение азотных удобрений под зернобобовые культуры повышает урожайность лишь при отсутствии азотфиксации или когда симбиоз ослаблен. Высокая эффективность азотных удобрений в посевах бобовых явно свидетельствует (является индикатором) о низкой их симбиотической активности.
Таким образом, изучение влияния различных доз азотных удобрений на рост, развитие и урожай семян зернобобовых культур (гороха, сои, кормовых бобов, люпина синего и желтого) в разных почвенно-климатических условиях, показано, что малые дозы азота (20-30 кг/га) неэффективны при благоприятных условиях симбиоза, поскольку они ровно настолько же снижают усвоение азота воздуха. При слабом симбиозе они азот удобрений задерживают образование клубеньков, снижает их активность и не повышает урожайность. Применение высоких доз азота удобрений (120 кг/га и более), при неблагоприятных для симбиоза условиях, позволяет получать урожаи зернобобовых 20-25 ц/га, т. е. там, где пока нельзя создать благоприятные условия для симбиотической азотфиксации, можно удовлетворить бобовые культуры в азотном питании за счет внесения удобрений. В этом случае можно получить достаточно высокий урожай отличного качества, однако это нецелесообразно.
Затраты отдельных элементов питания на создание единицы урожая зависит не только от культуры, но и от условий выращивания. Например, на 1 т семян гороха и соответствующее количество побочной продукции, при низком содержании (40-60 мг/кг) калия в почве, затраты К2О составляют 16-20 кг, а при очень высоком (> 250 мг/кг) — 30-35 кг. При симбиотическом питании азотом на 1 т зерна растения фасоли и гороха расходуют 60-70 кг азота, а при хорошей обеспеченности минеральным азотом — 80-90 кг. Содержание фосфора в растениях зернобобовых культур также зависит от типа азотного питания. Для симбиотического усвоения азота горох, как и все бобовые, требует большей обеспеченности фосфором, чем при питании минеральным азотом.
В то же время азотфиксирующая способность у разных видов и сортов бобовых культур не одинакова. Наиболее высокой азотфиксирующей способностью отличаются люцерна, люпин, кормовые бобы, клевер и донник. При благоприятных почвенных и погодных условиях доля фиксированного азота от общего содержания его растениях достигает у этих культур 80 %, в то время как у сои, гороха, фасоли, нута, вики чечевицы она составляет 40-60 %.
Стержневая корневая система бобовых довольно глубоко проникает в почву, что позволяет им использовать влагу и элементы питания из пахотных и подпахотных горизонтов почвы. Многолетние бобовые культуры: люцерна, козлятник, донник и эспарцет значительно истощают содержание подвижного фосфора и калия в почве до глубины 1-1,5 м. Большинство бобовых (люпин, донник, горох и козлятник и др.) обладает повышенной способностью к усвоению фосфора из труднодоступных соединений почвы и удобрений. Поэтому бобовые культуры являются хорошими предшественниками, поскольку после отмирания обогащают почву азотом и подвижными фосфатами, что снижает потребность в удобрениях.
Лучшие предшественники зернобобовых — пропашные культуры, однако они хорошо растут и после зерновых. Зернобобовые культуры, благодаря накоплению азота в почве в процессе произрастания, считаются лучшими предшественниками для большинства сельскохозяйственных культур. Установлено, что при урожайности 25-30 ц/га зернобобовые культуры (горох, вика, люпин и др.) позволят в значительной мере решить многолетнюю проблему дефицита белка в животноводстве.
Клубеньковые бактерии оказывают большое влияние на азотный обмен и содержание азота, вследствие чего значительно повышается продуктивность растений. При отсутствии клубеньков, у бобовых культур без внесения азотных удобрений наблюдается медленное развитие надземных органов, раннее пожелтение листьев, снижение продуктивности и содержания азота в семенах. Инокулированные растения отличаются темно-зеленой окраской хорошим развитием и урожайностью.
Следует отметить, что обитающие в почве симбиотические бактерии в физиологическом отношении представляют собой неоднородную популяцию. Отдельные микроорганизмы популяции сильно отличаются по своей физиологической активности. Некоторые их них утратили способность заражать корни растения или, проникая в клетку не способны инициировать развития бактероидной ткани клубенька, значительная часть популяции образует мелкие многочисленные малоактивные клубеньки и лишь небольшая часть бактерий способна образовывать клубеньки с высокой азотфиксирующей активностью. Поэтому в полевых условиях симбиотическая деятельность одних и тех же сортов бобовых культур без инокуляции активным штаммом бактерий может значительно различаться. Инокуляцию бобовых соответствующим штаммом клубеньковых бактерий на почвах, где эти растения ранее или давно не возделывались необходимо проводить ежегодно, пока почва сама будет способна инфицировать растения.
Большое влияние на симбиотическую активность азотфиксирующих бактерий оказывают условия произрастания бобовых культур (рН, влажность, температура почвы и др.). Установлено, что при отсутствии растений-хозяев клубеньковые бактерии могут существовать в почве при рН 4,5-8,5 до 10-15 лет, а в нейтральной и близкой к ней среде до 20-30 лет. Из этого следует, что их развитие и симбиотическая азотфиксирующая способность обусловливается, прежде всего, отношением растений-хозяев к кислотности почвы. Так, для люпина и сераделлы оптимальная реакция среды — рН 4-5, при этих же условиях наиболее интенсивно происходит фиксация атмосферного азота клубеньковыми бактериями, хотя вне клубеньков оптимальная среда для них нейтральная. У клевера, гороха, вики и фасоли фиксация азота максимальна в слабокислой и нейтральной и среде — рН 5.8-7.0; люцерны, эспарцета, донника, нута и чечевицы в нейтральной и слабощелочной среде — при рН 6,8-7,6. Эти же условия произрастания благоприятны и для этих бобовых растений не зараженных клубеньковыми бактериями.
Размер симбиотической фиксация азота однолетними бобовыми культурами (вика, горох, фасоль, нут, чина, чечевица и др.) без внесения азотных удобрений составляет примерно 50-70 кг/га, многолетние травы (люцерна, клевер, эспарцет, козлятник и др.) связывают 100-200 кг/га азота атмосферы. При подкислении почвы (рН < 5) фиксация азота бобовыми культурами и свободноживущими микроорганизмами заметно снижается или прекращается. Симбиоз бобовых с клубеньковыми бактериями вносит определенные изменения в физиологию растений. Интенсивная симбиотическая деятельность всегда проявляется образованием многочисленных и хорошо развитых клубеньков на корневой системе растений. Однако уже давно было замечено, что азотное питание бобовых растений может быть полностью обеспечено внесением азота удобрений. Причина этого явления до сих не установлена, однако многие исследователи связывают подавление образования и развития клубеньков с недостаточным притоком углеводов для их питания (углеводным голоданием бактерий), которые отвлекаются на синтез белковых соединений в надземных органах растений. В этом случае бобовые растения, затрачивая значительную часть углеводов на образование белков, не обеспечивают ими в должной мере жизнедеятельность бактерий.
Результаты многочисленных полевых и производственных опытов с бобовыми культурами убедительно показывают, что применение возрастающих доз азотных удобрений не оказывают заметного влияния на урожайность. Аналогичные результаты негативного воздействия на симбиотическую азотфиксацию бобовых наблюдаются также при внесении высоких доз органических удобрений. При снижении содержания минерального азота в почве в результате потребления его бобовыми культурами, денитрификации и/или вымывания нитратов, азотфиксирующая активность бобовых возобновляется (Гукова, 1974). Возделывая бобовые культуры, следует учитывать, что заметная фиксация азота растениями при благоприятных экологических условиях (температуре, реакции среды и влажности почвы) наступает лишь спустя 20-25 дней после всходов растений, когда сформируется хорошо развитая фотосинтезирующая надземная масса, несколько снизится интенсивность ростовых процессов растения-хозяина, и появится определенный избыток углеводов. В начальный период своего роста и развития бобовые растения не в состоянии обеспечивать себя симбиотическим азотом и так же нуждаются в минеральном азотном питании, как другие культуры. До начала активной азотфиксации и перехода на самообеспечение азотом бобовые культуры потребляют в среднем 20-30 кг/га минерального азота, поэтому при содержании в корнеобитаемом слое почвы (0-40 см) необходимого количества минерального азота (50-60 кг/га с учетом коэффициента использования минерального азота почвы), азотные удобрения вносить не следует. На кислых пререувлажненных слабоаэрируемых почвах, где фиксация азота сильно подавлена, бобовые, наравне с другими культурами нуждаются во внесении азотных удобрений. Таким образом, на хорошоокультуренных почвах, которые, как правило, содержат необходимое для начального развития растений количество минерального азота («стартовое»), под бобовые внесение азотных удобрений не требуется, поскольку хорошо развитым растениям на ранних стадиях, вполне достаточно в дальнейшем симбиоза, чтобы обеспечить максимально возможную их продуктивность. При внесении под бобовые культуры азота удобрений они используют его так же, как и другие виды растений, при этом симбиотическая фиксация сокращается в такой же мере.
Азот, содержащийся в урожае бобовых, включает в себя азот почвы, удобрений и фиксированный клубеньковыми бактериями, соотношение которых может варьировать в довольно широком диапазоне в зависимости от почвенно-климатических условий, уровня минерального питания и биологических особенностей бобовых культур. При достаточном содержания в почве зольных элементов питания (прежде всего фосфора, калия, молибдена и бора) и умеренном содержании в ней азота, урожайность и доля фиксированного азота в нем значительно увеличивается. На почвах с высоким содержанием гумуса, в которых в течение вегетационного периода интенсивно протекает минерализация почвенного азота, симбиотическая фиксация азота бобовыми подавлена аммонием и нитратами, в результате чего доля фиксированного азота, как правило, незначительна. Следовательно, на высокогумусированных почвах бобовые культуры в значительной мере переходят на минеральное азотное (гетеротрофное) питание и не являются в полной мере азотонакопителями. На нейтральных почвах наиболее часто возникает необходимость внесения борных удобрений, на кислых и слабокислых почвах бор находится в более доступной растениям форме и борные удобрения не применяют. Молибден, напротив, следует вносить на кислых и слабокислых почвах. Наиболее целесообразно проводить опрыскивание или опудривание семян микроудобрениями из расчета 50-80 г/ц.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
