Оптимизация симбиотической деятельности бобовых культур. Роль бобовых растений заключается в обогащении почвы
Факторы, влияющие на плодородие почвы
Нет ни одного уголка на поверхности земной суши, на котором не росли бы растения. Даже в полярных снеговых пустынях, на высочайших снеговых вершинах гор, как только под лучами весеннего солнца обнажится хотя бы небольшой клочок земли, он сейчас же покрывается растениями. Безводные летом пустыни каждой весной покрываются быстро отрастающей весенней растительностью.
Плодородие - это основной и самый важный признак, отличающий почву от горной породы и всех других природных образований земной суши.
Следовательно, почвой мы называем рыхлый поверхностный слой суши, способный производить урожай растений.
Что еще, кроме воды и растворенных в ней питательных веществ, находится в почве? т.е. это особое природное тело и среда жизни многих организмов.
Что еще, кроме почвы, т.е. верхнего слоя суши, обладает плодородием? Таким же свойством обладает и вода, заключенная в океанах, морях, озерах, реках, речках, ключах, в ледниках и «вечных снегах» горных вершин. Масса воды также обладает плодородием. Она служит средой для развития водяных высших растений и всевозможных водорослей.
Вся ли поверхность суши обладает одинаковым плодородием? Разные участки поверхности земной суши производит урожай растений, но, даже если они расположены не далеко др. от др., обладают неодинаковой способностью непрерывно обеспечивать растения водой и пищей. Т.е. обладают разной степенью плодородия.
Но плодородие почвы не остается неизменным и неподвижным. Степень плодородия почвы, как и все др. ее свойства, непрерывно изменяются. Основные условия для создания плодородия почвы были заложены еще в материнских (почвообразующих) породах, и только в процессе развития почв плодородие достигает своего полного выражения - совместно с почвой оно растет и развивается. Нет плодородия – нет почвы.
ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Жизнь почвы находится в самой тесной зависимости от природных условий, которые участвовали в процессе образования почв. Эти условия, изменяясь сами, непрерывно влияют др. на др. и на все процессы, происходящие в почве.
Важнейшие из них: растительность, материнские породы, климат, рельеф местности и возраст почвы, деятельность человека.
Почва, развиваясь под совместным влиянием природных условий и факторов, со временем сама начинает влиять на них, т.е. на растительность, на материнские породы, на рельеф местности, а через них и на климат данной местности.
Итак, под влиянием природных условий и их взаимодействия с почвой и между собой идет процесс образования почв. Почвообразовательный процесс очень сложен и в разных местах земной суши протекает различно, поэтому в природе существует большое разнообразие почв.
Какие еще факторы, кроме природных, влияют на процесс почвообразования? Человек своей хозяйственной деятельностью так же вмешивается в природные почвообразовательные процессы, изменяя их направление и быстроту. Степень изменений возросло с появлением техники и зависело от намерений и знаний человека, т.к. человек может расхищать, грабить природу, а может и улучшать, совершенствовать ее.
Для того, чтобы управлять силами природы и, в частности, процессами, происходящими в почве, необходимо познать законы их развития, научиться предвидеть последствия нашего вмешательства в жизнь почвы.
Уничтожаем ли мы лес или выращиваем его там, где лесов не было раньше, распахиваем ли целину или оставляем пашню в залежь, глубоко ли или мелко пашем почву, вносим ли органические и минеральные удобрения, или обходимся без них, производим ли орошение, или отводим избыточную воду с полей и лугов и т. д. - все это, в значительной степени изменяет направление и темпы процессов, протекающих в почве. Такая деятельность человека в первую очередь влияет на жизнь бактерий, грибов и всевозможных простейших организмов, населяющих почву, а затем вызывает и соответствующие изменения в растительном покрое и облике самой почвы.
ВЛИЯНИЕ ЛУГОВОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ПОЧВУ
Травянистая луговая растительность произрастает на одном месте многие годы и в течение этого времени заметно изменяет верхний слой почвы, обогащая его органическим веществом и повышая его плодородие.
Луговая растительность состоит из злаков, бобовых трав и всевозможного разнотравья. Но не все луговые травы одинаково действуют на почву. Большое значение имеет характер корневой системы и время отмирания трав. Некоторые травы имеют корневища, другие — мочковатые корни {глубокие и мелкие), третьи - стержневые корни, глубоко уходящие в почву.
Исследованиями установлено, что лучшее воздействие на почву оказывают многолетние рыхлокустовые злаки (тимофеевка, райграс, ежа, житняк, пырей бескорневищный и др.) и многолетние бобовые (люцерна, эспарцет, клевер и др.), причем лучшее действие этих трав сказывается только в травосмесях.
Рыхлокустовые злаки сильно разветвленной корневой системой пронизывают почву в разных направлениях, обособляют между отдельными корешками комочки почвы и разбивают таким образом весь почвенный слой на мелкокомковатые отдельности. Роль корней бобовых многолетних трав, богатых кальцием, заключается в придании комочкам почвы прочности, т. е. неразмываемости в воде, и обогащении почвы азотом. Бобовые растения имеют на корнях колонии клубеньковых бактерий, которые способны усваивать свободный азот из воздуха и связывают его в органическом вещество своего тела. Поэтому остатки бобовых обогащают почву азотом.
Отмирающая корневая система многолетних трав. служит источником свежего перегноя, который образуется бактериями при разложении мертвых корней. Образование свежего перегноя сосредоточено вокруг структурного комка почвы. Поэтому перегной быстро впитывается почвой комка. Под влиянием низкой температуры, а также в присутствии кальция перегной свертывается. и прочно скрепляет почву комка. Такая структура трудно размывается водой, что очень ценно в агрономическом отношении.
Мелкокомковатая структурная почва способна хорошо впитывать воду атмосферных осадков и хорошо удерживать ее. Структурный слой имеет много крупных промежутков, так как комок с комком соприкасается в нем только отдельными сторонами, Вода быстро проникает через эти промежутки глубоко в почву, не застаиваясь на поверхности. Структурные комки почвы, впитывая воду, прочно удерживают ее от испарения, так как передача воды из комка в комок затруднена. Поэтому структурная почва просыхает на небольшую глубину.
Бесструктурная почва не может создать большого и прочного запаса воды. Она не способна быстро пропускать воду, так как в ней нет крупных промежутков — частицы почвы плотно прижаты друг к другу. Во время дождя на такой почве основная масса воды стекает по склону. Кроме того, бесструктурная почва при испарении быстро отдает воду и глубоко просыхает.
Значение многолетних трав в повышении плодородия почв положено в основу учения о травопольной системе земледелия и ее важнейшего мероприятия — правильных севооборотов с посевом смеси многолетних злаковых и бобовых трав на полях.
РОЛЬ РАСТЕНИЙ И МИКРООРГАНИЗМОВ В ПОЧВООБРАЗОВАНИИ
Сплошным покровом одевает растительность поверхность земной суши. Леса, степи, луга и огромный пестрый ковер культурных посевов раскинулись на широких просторах земли. Вся эта растительность тянется к солнцу и жадно ловит и поглощает его лучи. Энергия солнечного луча используется растением на создание органического вещества. На всей земной поверхности только зеленое растение способно создавать заново сложнейшие по составу органические вещества из углекислоты воздуха, воды и минеральных солей, которые растения берут своими корнями из почвы.
Корни растений тянутся за водой и пищей, проникают в глубокие слои почвы, проникают даже в глубь материнской породы. Корни растений несут с собой жизнь и передают ее мертвым слоям минеральной породы. И там, куда проникло живое органическое вещество, возникают новые, более сложные процессы. Кроме этого, в самой почве остаются корни трав, общая масса которых составляет примерно половину всей наземной массы.
Поступающее в почву и на ее поверхность мертвое органическое вещество подвергается разложению - минерализации (разрушение органического вещества с образованием минеральных солей). Процессы разложения остатков растений происходят под воздействием различных низших мельчайших организмов, невидимых простым глазом, так называемых микроорганизмов.
Эти микроорганизмы не имеют зеленой окраски, они лишены хлорофилла и поэтому не могут связывать энергию солнечного луча и создавать органическое вещество из углекислоты воздуха и минеральных солей. Такие организмы способны только разрушать уже имеющееся органическое вещество и таким путем получать энергию для своей жизнедеятельности.
Этот невидимый мир, населяющий почву, сложнейший мир живых организмов, состоит из множества чуждых друг другу живых существ и находится в постоянной напряженной борьбе за пищу, воду (а для некоторых из них и за воздух). Этот мир, населяющий не только верхние слои почвы, но уходящий значительно глубже - на несколько метров, по составу своего населения очень сложен. Основное население микроорганизмов почвы представляют бактерии. Значение почвенных бактерий исключительно велико.
Почвенные бактерии разделяются на две основные группы: аэробные бактерии, живущие и размножающиеся только в условиях полного доступа кислорода воздуха. Затрудненный доступ воздуха угнетающе действует на их нормальное развитие, а полное отсутствие кислорода вызывает немедленную их гибель.
Анаэробные бактерии могут жить и размножаться в отсутствии свободного кислорода, т. е. в условиях анаэробных. Эта группа бактерий в свою очередь подразделяется на группу бактерий, которые могут жить только при полном отсутствии кислорода, и на группу бактерий способных жить как в отсутствие кислорода, так и присутствии. Нельзя, однако, думать, что анаэробным бактериям совершенно не нужен кислород. Кислород им нужен, как и всякому организму для дыхания. Поэтому в бескислородной среде анаэробные бактерии берут кислород, находящийся в минеральных и органических соединениях окружающей почвы. Когда анаэробные бактерии используют часть кислорода из этих соединений то вместо окисленных солей остаются закисные соли, которые часто бывают сильнейшим ядом для культурных растений.
Этот процесс восстановления из раскисления окружающей среды совершается невидимыми организмами. Тем не менее, результаты их работы вполне четко можно уловить простым глазом по изменению цвета почвы. Так, например, окисленные формы соединений железа в почве имеют ржавую или охристую окраску. После того, как эти соли под влиянием бактерий потеряют часть кислорода, они приобретают сизо-серый цвет закиси железа. Кроме бактерий, в почве находится много микроскопических грибов, которые живут и нормально развиваются только при доступе свободного кислорода - они также аэробные организмы.
Бактерии и грибы являются полезным растительным микронаселением почвы (микрофлора почвы),
Но кроме них почву населяет и животное микронаселение (микрофауна почвы): амебы, инфузории, коловратки, низшие рачки, т. е. так называемые «простейшие». Все они питаются бактериями и приносят этим исключительный вред почве. Все животное микронаселение почвы может жить и размножаться только при доступе свободного кислорода воздуха. Поэтому в рыхлой почве, создаваемой для культурных растений обработкой, они развиваются нормально.
В земледелии приходится постоянно следить за развитием полезного и вредного микронаселения почвы и путем ряда агрономических приемов способствовать развитию полезной микрофлоры и подавлять развитие вредной микрофауны. В культурных почвах наличие животного микронаселения сведено к минимуму, а общее количество бактерий достигает колоссальных величин. Один грамм черноземных почв, находящихся в культуре, может содержать до 3 миллиардов микроорганизмов, что в пересчете на 1 гектар составит по весу несколько десятков тонн.
Мир микроскопически малых живых организмов почвы непрерывно изменяется. Исследования показали, что достаточно нескольких часов, чтобы полностью обновилось все микронаселение почвы.
Академик В. Р. Вильяме писал: «Простой, мертвый по прежним воззрениям продукт выветривания горных пород обратился постепенно в целый своеобразный мир, населенный миллиардами микроскопических живых организмов, мир, в котором нет ничего неподвижного, мертвого, где каждое зернышко трепещет жизнью, в котором все живет своеобразной жизнью, каждый элемент которого ежеминутно изменяется, где самые инертные, самые неподвижные и индиферентные вещества — азотокремневая кислота, силикаты, железо, алюминий — вовлекаются в общий круговорот веществ, ежеминутно меняют свою форму, постоянно переходят из одной комбинации в другую» (акад. В. Р. Вильяме, «Значение органических веществ почвы»).
Все процессы, совершающиеся в почве под влиянием живых организмов, усложняются еще тем, что всякий живой организм в процессе своей жизнедеятельности имеет выделения — отбросы организма, которые могут накопиться в почве и подавить жизненный процесс самого организма.
УЧАСТИЕ ЖИВОТНЫХ В ЖИЗНИ ПОЧВЫ
Почва, особенно богатая органическими веществами, бывает густо населена различного рода личинками насекомых, муравьями, земляными червями. Особенно глубокие изменения вносят в почву земляные черви, пропуская ее через свой пищеварительный аппарат. Почва, прошедшая через тело червя, склеивается желудочным соком и образует мелкие комочки, трудно размываемые водой. Исследования показали, что земляные черви при значительном их скоплении на участке в один гектар -способны пропустить в течение года через свой организм до 10 тонн почвы.
Крупные роющие животные — кроты, суслики, мыши, -проделывая в почве многочисленные ходы и норы, смешивают органические остатки и минеральную часть почвы и заметно повышают проницаемость почвы для воды, воздуха, что сильно отражается на процессе разложения органических веществ.
ПЕРЕГНОЙ И ОРГАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ
Развитие растений, животных и микроорганизмов, под влиянием которых материнская порода стала почвой, создает так называемую органическую часть почвы. Она представляет сложную смесь, состоящую из:
1) живых корней растений,
2) неразложившихся остатков растений и животных,
3) живых и мертвых тел бактерий и грибов,
4) продуктов жизнедеятельности микронаселения почвы,
5) продуктов разложения растительных и животных остатков.
Отмирая, растительные и животные организмы разлагаются, при этом сложное органическое вещество распадается на ряд простых минеральных соединений. Но это разложение до конечных соединений идет не сразу, органическое вещество претерпевает ряд длительных и сложных превращений, вызываемых специальными группами бактерий. Вот почему во всякой почве в любое время можно обнаружить много этих промежуточных продуктов и в разных стадиях превращения.
Мертвые растительные и животные остатки в процессе разложения их бактериями и грибами теряют свою форму, цвет, упругость, плотность, буреют, темнеют и в дальнейшем разложении смешиваются с минеральными частицами почвы.
Одновременно и наряду с минерализацией органических остатков в почве идет процесс образования перегноя, так называемого «гумуса». Почвенный перегной отличается от продуктов разложения органического вещества тем, что в основной своей части он является продуктом выделения тел бактерий, продуктом, созданным: живыми организмами (продуктом синтеза, а не распада). Поэтому перегной по своему химическому составу является в высшей степени сложным веществом. В настоящее время из почвенного перегноя выделено пока три части, названные «перегнойными кислотами».
Перегной мало растворим в воде, с трудом вымывается из почвы и сравнительно устойчив против дальнейших изменений и превращений. Поэтому перегной способен накапливаться в почвах.
Необходимо отметить, что выделения разных групп микроорганизмов имеют различный характер. Есть темноокрашенные продукты, которые способны окрасить почву в темный цвет, а при больших количествах даже придать ей почти черный цвет. Этот перегной имеет большое значение в создании плодородия почвы, так как способствует созданию структуры почвы, увеличению ее влагоемкости, обогащению зеленой и азотной пищей растений.
С другой стороны, есть светлоокрашенные выделения микроорганизмов, которые не имеют такого значения в процессе создания плодородия почвы. Эти перегнойные кислоты хорошо растворимы в воде, а поэтому легко вымываются из почвы.
Значение перегнойных веществ в жизни почвы огромно. Органическая часть почвы является источником образования минеральных питательных солей. Наличие органического вещества в почве улучшает тепловые ее свойства, способствует большему поглощению почвой тепла. Богатые перегноем почвы являются и более теплыми почвами; почвы, бедные перегноем, поглощают. тепла значительно меньше, плохо его удерживают, быстро охлаждаются. Органическое вещество способствует усиленному развитию микроорганизмов. Чем больше в почве перегноя, тем богаче она микроорганизмами.
Органическое вещество почвы улучшает условия создания прочного запаса воды в почве, увеличивает влагоемкость почвы.
Вот почему в земледелии ряд мероприятий направлены на увеличение количества перегноя в почвах.
МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ
Основную часть большинства почв составляет минеральная часть, которая образовалась от разрушения горных пород.
Минеральная часть является первоисточником всех нужных растению питательных минеральных веществ, за исключением азота. Исходное содержание их в почве зависит от характера материнской породы. Поэтому почвы не одинаковы, среди них есть и более богатые и более бедные фосфором, калием, кальцием, железом и другими веществами.
Основные законы земледелияБиологические особенности сорняковЧто такое севооборотСоставление схем севооборотовОценка продуктивности севооборотовТипы удобрений, нормыСтроение растений, их развитиеУсловия жизни растенийОсобенности развития растенийВзаимодействие растений с условиями средыОсновные сельскохозяйственные культурыТипы и виды мелиорации земель
biofile.ru
Оптимизация симбиотической деятельности бобовых культур
Наиболее важным элементом белка является азот, поэтому его недостаток растениям лимитирует, прежде всего, синтез белка.
Еще в конце 19 в. известный немецкий ученый Ф. Шульц писал: «Если не говорить о воде, то именно азот является самым могущественным двигателем в процессах развития, роста и творчества природы. Его уловить, им овладеть — вот в чем задача, его сберечь — вот в чем ключ к экономике; подчинить себе его источник, бьющий с неистощимой энергией, — вот в чем тайна благосостояния».
Еще в глубокой древности было известно, что бобовые улучшают почву. После них растения лучше растут и дают более высокие урожаи. В свое время древне римский историк Плиний Старший в книге «Естественная история» рекомендовал чередовать возделывание злаковых и бобовых культур. Значительно позже было доказано, что благоприятное действие бобовых растений на почву обусловлено обогащением ее азотом. Первые строгие экспериментальные исследования в этом направлении принадлежат французскому ученому, основоположнику агрохимии Ж-Б. Буссенго (1802-1887). Изучая в 1836 г. своем имении баланс (приход и расход) элементов питания в почве, Буссенго пришел к выводу, что бобовые культуры заметно обогащают почву азотом, который они берут из воздуха. Однако как это происходит, оставалось неясно в течение полвека.
Только в 1886 г. известный немецкий агрохимик Г. Гельригелъ (1831-1895) обнаружил, что те бобовые растения, на корнях которых содержатся клубеньки, фиксируют азот воздуха, а растения без клубеньков не обладали такой способностью. Русский микробиолог М. С. Воронин (1838-1903) установил, что «ткань клубеньков содержит миллиарды бактерий», которые проникают в клетки корня из почвы через корневые волоски. Клубеньковые бактерии были впервые выделены в чистой культуре М. Бейеринком в 1888 г. Им установлено, что клубеньковые бактерии вызывают разрастание тканей корня округлой формы (образование клубеньков), в которых происходит усвоение молекулярного азота атмосферы. Форма и размер клубеньков зависит от вида растений. У гороха и вики они слегка продолговатые, у фасоли и сои — шаровидные, у люпина — в виде бесформенных морщинистых образований. Чистая культура Rhizobium не фиксирует газообразный азот — этот процесс протекает лишь в симбиозе с высшими растениями.
После отмирания бобовых растений клубеньки разрушаются и бактерии попадают в почву. В зависимости от условий, они могут сохраняться в почве 8-10 и более лет, поэтому если в течение этого времени высеваются те же бобовые культуры, они переселятся на их корни. В почве эти бактерии, как и в чистой культуре, без симбиоза с растениями фиксировать азот не способны.
Симбиотическое сосуществование выгодно как бобовым растениям, так и клубеньковым бактериям, поскольку растения снабжают их энергетическим материалом (углеводами) и минеральными элементам, а бактерии обеспечивают бобовые соединениями азотом. При благоприятных для симбиоза почвенных и экологических условиях, фиксация азота викой и горохом за год достигает 90-120 кг/га, кормовыми бобами — 150-180, соей — 160-200, люпином белым — до 240, клевером — до 280, люцерной до 400 и более кг/га.
Бобовые культуры получают в мире все большее распространение. В настоящее время они занимают более 13% посевных площадей. Из общей площади зернобобовых 43% занимает соя, 12 — арахис, 18 — фасоль, 12 — горох, 11 — нут, 0,7 — люпин, 3,3% — прочие зернобобовые культуры. В нашей стране зернобобовые культуры занимают лишь 2,2% посевных площадей, более половины из них занимает горох. Под соей занято около 0,8 млн. га.
Несмотря на то, что клубеньковые бактерии всех бобовых растений относятся к одному роду — ризобиум (Rhizobium), расы их специфичны. Одни расы поселяются только на сое, другие — на горохе, вике, бобах, третьи — на люпине и т. д. При этом крупные клубеньки, расположенные на главном корне и около него на боковых скелетных корнях, обладают более высокой азотфиксирующей активностью, а рассредоточенные по периферии корневой системы мелкие клубеньки, как правило, слабее фиксируют азота или совсем не усваивают его, паразитируя на растении, что иногда приводит даже к снижению урожайности.
Следовательно, для того чтобы бобовые растения хорошо фиксировали азот воздуха, в почве должны быть специфичные активные штаммы клубеньковых бактерий. Если в почве таких вирулентных бактерий очень мало, то семена перед посевом следует инокулировать препаратом, содержащим эти клубеньковые бактерии. Однако если в хозяйстве бобовая культура возделывается несколько лет и на ее корнях образуются крупные розовые клубеньки, то инокуляция семян и/или почвы не дает эффекта. На сильнокислых почвах, и в засушливых условиях инокуляция клубеньковыми бактериями также малоэффективна, поскольку в этих условиях они не могут фиксировать азот. Следовательно, инокуляция очень важный прием для повышения урожайности бобовых, однако ее эффективность зависит от конкретных условий выращивания культуры.
Для формирования одинакового урожая зернобобовые потребляют примерно в 2-3 раза больше азота, чем злаковые. Как и другие культуры, бобовые хорошо усваивают минеральный азот из почвы, при этом аммонийный и нитратный азот они усваивают более охотно, чем азот воздуха. При достаточном содержании минерального азота в почве клубеньки на корнях бобовых не образуются, а если и образуются, то азот воздуха они не усваивают.
Для активного усвоения бобовыми азота воздуха требуются оптимальная обеспеченность растений теплом, влагой, макро — и микроэлементами и, прежде всего, фосфором, кальцием, калием, молибденом, бором. Дозы фосфора и калия устанавливают по рекомендациям близлежащих научных и агрохимических учреждений или расчетным методом на планируемую урожайность.
Для образования, нормального роста и функционирования клубеньков требуется нейтральная или слабокислая реакция почвы. При рН < 4,0 и > 9,0 бактерии практически всех штаммов Rhizobium сильно угнетаются и погибают. Однако оптимальное значение реакции среды пределах указанного диапазона для отдельных бобовых культур различно. По отношению к кислотности почвы, при которой бобовые способны усваивать максимальное количество азота воздуха и формировать наиболее высокий урожай, условно можно разделить на несколько групп.
Наиболее устойчивые к повышенной кислотности являются люпин многолетний, люпин желтый, сераделла и лядвенец рогатый. Они образуют активные клубеньки и хорошо фиксируют азот воздуха даже на кислых почвах при рН 4,2-4,6. При этой реакции среды на корнях гороха и кормовых бобов образуются только единичные мелкие клубеньки, которые практически не фиксируют азот воздуха, а люпин белый, соя, клевер, фасоль, эспарцет и люцерна вовсе не образуют клубеньков. Эти культуры сильно страдают от повышенной кислотности почвы, в кислой среде у них не образуются корневые волоски, и они дают очень низкие урожаи. На почвах с рН 5,0-5,5 за счет фиксации азота воздуха наибольший урожай из зернобобовых также дает люпин желтый и ниже всех получаются урожаи люпина белого, фасоли, клевера, эспарцета и люцерны.
Хорошее развитие клубеньков у бобовых культур наблюдается на нейтральных почвах с рН = 6,5-7,0. В этих условиях образуется много крупных клубеньков с высоким содержанием леггемоглобина, способных хорошо усваивать азот воздуха. Поэтому при возделывании бобовых культур на кислых почвах известкование является важнейшим приемом повышения их продуктивности.
Большее влияние на симбиотическую азотфиксацию оказывает водный режим почвы, при этом для симбиоза влажность имеет более важное значение, чем для роста и развития растений. Лучше всего растения растут и дают наибольшие урожаи при влажности почвы 70-80% от НВ. При такой влажности почвы отдельные капилляры соединены воедино в относительно большие микрозоны и корешки с корневыми волосками, использует воду вместе с растворенными в ней элементами питания не только из прилегающих капилляров, но и из удаленных, благодаря массовому потоку (подтягиванию) при заборе влаги на транспирацию. При достаточной обеспеченности водой и пищей у растений нет физиологической необходимости двигаться дальше сквозь толщу почвы в поисках влаги и питательных веществ. Однако по мере использования (истощения) запасов воды капилляры разрывается и приток элементов влаги и элементов питания прекращается. В этом случае кончики корня (корешки) вынуждены за счет усиления роста «искать» другие участки с водой и пищей. Рост корней, особенно в тяжелых почвах, связан с большими материальными и энергетическими затратами на механическую работу. Поэтому при влажности почвы несколько ниже влажности разрыва капилляров (около 50% НВ) значительная часть продуктов фотосинтеза расходуется на рост корней, «ищущих» воду и питательные вещества. Увеличение расхода продуктов фотосинтеза на рост корневой системы приводит к снижению интенсивности прироста надземной массы и сокращению притока (поступления) углеводов в клубеньки. Установлено, что существенное снижение интенсивности азотфиксации при низкой влажности почвы происходит не из-за дефицита воды в клубеньках (они сами не поглощают воду, а получают ее через корни), а в основном из-за недостаточного притока углеводов, поскольку фиксация атмосферного азота связана с большими энергетическими затратами. Экспериментально доказано, что на фиксацию атмосферного азота бобовые расходуют от 20 до 35% синтезированных в процессе фотосинтеза углеводов.
При дефиците влаги клубеньки, не получая необходимого количества углеводов, снижают активность азотфиксации, отмирают и разрушаются. Последующее улучшение влагообеспеченности растений не восстанавливает жизнедеятельность прежних клубеньков, а новые клубеньки, образующиеся на периферических корнях, отличаются невысокой азотфиксирующей активностью. По этой причине на корнях бобовых (фасоли, нута, чины, чечевицы и др.), возделываемых в степных районах, после засухи клубеньки очень мелкие и часто отсутствуют.
Поскольку под зернобобовые азотные удобрения, как правило, не вносят, то, лишенные клубеньков, они обречены на азотное голодание даже при последующем восстановлении нормальной влажности почвы. Поэтому при одинаковых условиях возделывания продуктивность зернобобовых часто бывает ниже, чем у культур под которые были внесены азотные удобрения.
В зоне достаточного увлажнения на дерново-подзолистых и серых лесных почвах в отдельные относительно засушливые годы, из-за недостатка влаги, на корнях зернобобовых культур также часто не образуется необходимого количества активных клубеньков и в результате дефицита азота урожайность значительно снижается. Таким образом, даже в Нечерноземной зоне высокие устойчивые урожаи бобовых культур можно получить только при регулировании условий увлажнения почвы путем орошения.
Как все биологические процессы, фиксация азота зависит от температуры.
При благоприятных других условиях наиболее интенсивно она протекает при температуре 24-26°С. При температуре ниже 10° и выше 30-35°С азотфиксация резко снижается или прекращается. Низкая и высокая температура влияет в большей мере на само бобовое растение, приводя к снижению интенсивности фотосинтеза, в результате чего уменьшается поступление углеводов в клубеньки. В то же время, температура в большинстве регионов страны оказывает меньшее отрицательное действие на активность симбиоза, чем другие факторы.
Рост клубеньков и корней связан с большими затратами на механическую работу по смещению почвы, поэтому симбиотическая фиксация азота более интенсивно протекает на рыхлых почвах. На тяжелых почвах образуются мелкие малоактивные клубеньки. Поэтому бобовые культуры нужно размещать на рыхлых, хорошо окультуренных почвах.
Для улучшения агрофизических свойств, особенно тяжелых почв, необходимо внесение органических удобрений. Они являются важным источником не только минерального питания, в том числе микроэлементов, но и воздушного питания.
Обогащение приземного слоя воздуха СО2, в результате минерализации органических удобрений, заметно повышает интенсивность фотосинтеза растений и отток углеводов к корням, что способствует увеличению количества и массы клубеньков, а также активности фиксации азота воздуха. Благодаря чему увеличивается урожайность и содержание белка в растениях.
Большое влияние на симбиотическую деятельность бобовых оказывает уровень их обеспеченности элементами питания и особенно фосфором. При низком содержании фосфора в почве клубеньковые бактерии, проникая в корень, не образуют клубеньки. Поскольку фиксация атмосферного азота происходит с большой затратой энергии, поставляемой АТФ, ключевая роль в котором принадлежит фосфору, то при недостатке фосфора меньше образуется АТФ и слабее протекает азотфиксация. Для формирования 1 т зерна и соответствующего количества соломы зернобобовые потребляют 55-70 кг азота, 15-25 фосфора, 25-40 калия, 20-35 кальция.
Важно отметить, что при симбиотическом азотном питании растения более требовательны к уровню фосфорного питания, нежели при питании азотом удобрений.
Интенсивность трансформации атмосферного азота в тканях клубеньков в значительной мере зависит от наличия энергетического материала. Для активной фиксации азота из листьев в корни должны постоянно поступать углеводы, передвижению которых в растении способствует калий. Отсюда очевидно, что оптимальная обеспеченность бобовых растений калием имеет важное значение для фиксации азота воздуха.
В то же время, для нормального роста и развития отдельные бобовые культур предъявляют неодинаковые требования, к уровню содержания в почве подвижных фосфатов и обменного калия. Например, люпины (желтый, синий и многолетний), донник и в меньшей мере клевер обладают способностью извлекать фосфор из труднодоступных фосфатов соединений почвы. Другие бобовые этой способностью практически не обладают. Поэтому при возделывании люпина на почвах среднеобеспеченных фосфором и калием (80-120 мг Р2О5 на 1 кг почвы) фосфорные и калийные удобрения малоэффективны, в то время как при посеве клевера, гороха, фасоли, кормовых бобов и других бобовых наблюдаются высокие прибавки урожаев от их внесения.
Ключевая роль в симбиотической фиксации азота клубеньковыми бактериями принадлежит минеральному (аммонийному и нитратному) азоту почвы и удобрений. Как отмечалось ранее, все бобовые культуры, несмотря на их способность усваивать газообразный азот воздуха, более охотно потребляют минеральный азот, нежели азот воздуха. При этом, чем выше дозы азотных удобрений и содержание минерального азота в почве, тем продолжительнее задерживается образование клубеньков и сильнее ингибируется фиксация азота. В сельскохозяйственной практике перед посевом зернобобовых нередко вносят «стартовые» дозы азота (20-30 кг/га) удобрений, рассчитанных на питание растений до начала активной симбиотической фиксации азота.
Необходимость внесения небольшой дозы азота («стартовой дозы азота») перед посевом бобовых установлена в вегетационных опытах с песчаной культурой, где запасы азота в семенах являются единственным источником для растений. В полевых условиях при выращивании бобовых культур на песчаных почвах стартовые дозы азота также необходимы для растений. Однако на окультуренных суглинистых почвах небольшие стартовые дозы азота перед посевом далеко не всегда оказывают положительное влияние на урожайность бобовых культур. Установлено, что до начала активной фиксации атмосферного азота растения потребляют около 20-25 кг/га азота. Такое его количество практически всегда содержится в корнеобитаемом слое любых почв, и растения редко испытывают азотное голодания впервые фазы развития.
Если условия для симбиотической фиксации азота нормальные, то внесение азота до посева может задерживать образование клубеньков на 7-10 дней, пока внесенный азот не будет использован растениями.
По данным Г. С. Посыпанова (1989) при внесении азотных удобрений до посева, растения после всходов выглядят несколько лучше, чем не удобренные. Однако, спустя некоторое время после использования внесенного минерального азота, растения отставали в росте, поскольку клубеньки на них были малочисленны и неактивны. Лишь спустя 25-30 дней удобренные азотом растения формируют клубеньки и переходят на симбиотическое питание азотом.
Растения, под которые азот до посева («стартовые дозы») не вносили, образуют клубеньки на корнях вскоре после всходов и переходят на симбиотрофное питания. Растения хорошо растут, вследствие высокой азотфиксирующей активности клубеньков, догоняют, а иногда и обгоняют в росте посевы, удобренные азотом. Поэтому на средне — и хорошоокультуренных почвах азотные удобрения под зернобобовые культуры вносить не следует.
Установлено, что небольшая «стартовая» доза азота (25-30 кг/га) снижает симбиотическую азотфиксацию на 10-15%, средние дозы (45-60 кг/га) — на 50-70%, а дозы азота более 80 кг/га практически полностью подавляют симбиоз зернобобовых культур. Применение азотных удобрений под зернобобовые при обеспеченности растений другими элементами питания на нейтральных почвах не оказывает какого-либо влияния на их урожайность. Зернобобовые культуры могут формировать довольно высокие урожаи — 30-35 ц/га за счет природного азота почвы и азотфиксации. Минеральный азот удобрений снижает симбиотическую активность и не повышает урожайность.
В отличие от зернобобовых ранневесенние и поукосные подкормки азотом многолетних трав — клевера, люцерны и эспарцета меньше снижают азотфиксацию, чем допосевное применение азотных удобрений.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
А1. После отмирания бобовых растений обогащают почву...
Проблемы с решением?
Если ответа нет или он оказался неправильным по предмету Биология, то попробуй воспользоваться поиском на сайте или задать вопрос самостоятельно.
Если же проблемы возникают регулярно, то возможно Вам стоит обратиться к помощи репетитора. Мы собрали лучших репетиторов, которые научать Вас или Вашего ребёнка решать даже самые сложные задачи, при необходимости вы можете воспользовать пробным уроком. Заполните форму ниже и мы сделаем всё возможное, чтобы решение задач больше не представляло сложностей.
Найти другие ответыshkolniku.com
Бобовые культуры и азот | sotki.ru
Растения из семейства бобовых обладают уникальной способностью усваивать азот воздуха. Этот процесс происходит при недостаточном количестве минерального азота в почве и обеспечивает образование семян бобовых.
Обогащают почву азотом бобовые травы – люцерна, клевер, эспарцет, лядвенец рогатый и другие многолетние растения.
В первый год жизни они накапливают в корневой системе питательные вещества, чтобы из почек на следующий год появились побеги с цветками, плодами и семенами. Во второй год жизни питательные вещества откладываются для роста спящих почек в последующий год. Год за годом в корневой системе многолетних бобовых трав сохраняются запасы питания для будущих растений. Люцерна при благоприятных условиях накапливает на 1 кв. м 11–15 г азота, что равносильно внесению на такую же площадь 32–44 г аммиачной селитры. Это богатство, поступающее в почву при запахивании многолетних бобовых трав, используют растущие после них культуры.
Зерновые бобовые (горох, фасоль, бобы и другие) – однолетние растения, которые за лето должны сформировать семена. Все органы растения в течение вегетации накапливают питательные вещества и направляют их на образование бобов. После этого масса листьев, стеблей и корней больше не увеличивается в размерах, активность азотофиксации снижается. Корневая система однолетних бобовых культур сильно истощается к концу вегетации. Эти растения пополняют запасы азота в почве за счет листьев и части цветков, которые опадают со второй половины вегетации, а также бобов с невыполненными семенами. В результате на почве остается азота больше, чем его содержат корни растений ко времени уборки плодов. Зерновые бобовые культуры при оптимальных условиях оставляют с естественным опадом, корнями и стерней 2,5–4 г азота на 1 кв. м почвы. Такое же количество азота поступает в почву, когда мы вносим 7,5–12 г аммиачной селитры на 1 кв. м.
Почему же все-таки зерновые бобовые считаются хорошими предшественниками для других культур? Во-первых, большую часть азота бобовые получают за счет фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями, а недостающую, меньшую часть, – из почвы. Следовательно, можно утверждать, что эти культуры не обогащают почву азотом, а меньше ее истощают. Во-вторых, органические остатки зерновых бобовых, в отличие от других культур, быстрее разлагаются и становятся источником питания для последующих культур.
Итак, многолетние и однолетние бобовые культуры – хорошие предшественники, что необходимо учитывать при составлении севооборота и на дачном участке. Подумать о размещении культур на участке следует заранее, желательно в конце лета, чтобы успеть подготовить грядки, внести соответствующие удобрения под определенные культуры.
sotki.ru
Биологический азот в земледелии
Практически во всех почвах при их сельскохозяйственном использовании азот находится в первом минимуме. Поэтому при разработке мероприятий по повышению урожайности сельскохозяйственных культур, прежде всего, возникает проблема устранения азотного дефицита.
При этом один из наиболее эффективных способов — использование азота минеральных удобрений («технического азота)», в связи, с чем производство азотных удобрений во всем мире растет значительно быстрее производства других видов удобрений.
Азот требуется растениям в довольно больших количествах. Можно считать, что для получения 1 ц зерна злаковых культур необходимо около 4,2 кг азота. Из них в зерне содержится 2,5 кг; в соломе — 0,7; в корневых и пожнивных остатках — 0,8 кг. Коэффициент использования азотных удобрений в практических условиях не превышает 40—45%. Поэтому если покрывать потребности растений в азоте только минеральными удобрениями, то для получения урожая зерновых культур 21 ц/га, нужно вносить в почву 220 кг азота на 1 га.
Сейчас в среднем под зерновые дают 30 кг азота на 1 га в форме азотных удобрений. Существен вклад азота в почву в форме органических удобрений и «биологического» азота. Конечно, следует стремиться увеличить дозировки минеральных азотных удобрений как эффективно и быстродействующих. Однако целесообразно также большее внимание уделять органическим удобрениям и биологическому азоту, что обеспечит накопление гумуса и повышение потенциального плодородия почв. Сочетание форм азотных удобрений должно строиться так, чтобы баланс азота был положительным и повышал почвенное плодородие (см. главу 17).
Возможно, более широкое использование биологического азота стало особенно актуальным в последнее время в связи с необходимостью рационального расходования энергии. Химический синтез азотных удобрений — энергоемкий процесс, на который затрачивается до 25—30% энергии, используемой на сельскохозяйственное производство.
Д. Н. Прянишников в своем классическом труде «Азот в жизни растений и земледелии » (1952) писал, что вопрос об азоте в сельском хозяйстве нашей страны целесообразно решать не только с помощью минеральных удобрений, но и необходимо более широко использовать «биологический» азот. Как было отмечено в главе 11, в почве находится две группы микроорганизмов, связывающих молекулярный азот. Одна из них живет в симбиозе с высшими растениями, образуя клубеньки на их корнях, другая обитает независимо от растений в почве. На эффективности симбиотических азотфиксаторов (бобовых культур) остановимся подробнее.
Благотворное влияние бобовых растений на плодородие почвы известно с античных времен. Свидетельством тому служат высказывания древнегреческого естествоиспытателя и философа Теофраста (372—287 гг. до н. э.), римлян Катона Старшего (234—149 гг. до н. э.), Варрона (116—27 гг. до н. э.) и др. В частности, Варрон писал, что бобовые растения надо сеять, особенно на легких почвах, не столько ради их урожая, сколько ради той пользы, которую получают последующие культуры.
В конце XVIII в. австрийский монарх Иосиф II возвел в дворянское достоинство агронома И. Шубарта, который ввел в культуру клевер, что способствовало резкому повышению урожаев других сельскохозяйственных культур. Берлинская академия наук удостоила Шубарта премии за сочинение о развитии кормовых трав.
В прошлом веке в Германии прославился Г. Шульце, окультуривший вересковые пустоши, использовав люпин как зеленое удобрение. На песчаных почвах при предшествующей культуре люпина урожай картофеля увеличивался с 8 до 20 т/га при одновременном обогащении почвы азотом.
Клевер — первая бобовая культура в России. Он был ввезен в 1776 г. из Англии, где культивировался в садах. Уже тогда первый русский ученый агроном А. Т. Болотов выдвинул и пропагандировал идею использования клевера как корма.
И. И. Самарин в 20-х годах прошлого столетия ввел в России клеверосеяние, причем на значительных площадях, и создал ценный сорт Каницевский, на основе которого был впоследствии выведен сорт Московский.
Позднее пропагандистами клеверосеяния стали земские агрономы. К. А. Тимирязев в своей лекции «Источники азота растений» (1840) упоминает имена А. А. Зубрилина и В. Г. Бажаева. К концу XIX — началу XX в. клевер уже широко культивировался в нашей стране. Перед первой мировой войной Россия экспортировала 500 тыс. пудов семян клевера. Довольно широко стали использовать и другие бобовые культуры.
После Великой Октябрьской социалистической революции В. И. Ленин обратился к известному селекционеру П. И. Лисицину с просьбой подготовить материалы для специального документа по введению в севообороты бобовых культур. Этот документ был опубликован в 1921 г. В нем были установлены льготы для сельских хозяйств, разводящих семена кормовых трав и сдающих эти семена Народному комиссариату земледелия, а также отмечено особо важное значение бобовых культур.
В настоящее время установлено, что не все бобовые растения в равной мере обогащают почву азотом. По данному признаку одно - и многолетние бобовые растения существенно различаются. Это объясняется тем, что усвоенный из атмосферы азот неодинаково распределяется у них по отдельным органам. У многолетних бобовых культур значительная часть фиксированного азота остается в корнях, а у однолетних к моменту созревания практически весь ассимилированный азот переходит в надземную часть.
Бобовые растения не только обогащают почву азотом, но и дают продукцию, богатую белком, азот которого в основном получен из молекулярного азота воздуха. Поэтому при учете объема азотонакопления бобовыми растениями следует принимать во внимание не только азот, оставляемый ими в поле, но и азот, находящийся в белке урожая. Решение вопроса о пищевом и кормовом белке рациональнее всего связывать с более широким использованием бобовых растений, весьма богатых белком. У зерновых культур содержание белка не превышает обычно 15%. Зерно гороха имеет около 25% белка, люпина — до 40, в соевых бобах его содержится до 45— 50%. Весьма существенно также, что сено бобовых растений богато белком (до 20%), в то время как сено злаков содержит его в 2,5 раза меньше.
Кроме того, бобовые культуры по сравнению со злаковыми дают белковую продукцию, более богатую такими ценными аминокислотами, как лизин, метионин, цистин и триптофан.
Неудивительно, что в странах с большой территорией сельскохозяйственного использования, например в США, под бобовые культуры отводится значительная земельная площадь (около 26%). В СНГ намечено расширить посевы бобовых культур и повысить их урожайность. Особое внимание уделяется повышению валового сбора зернобобовых культур.
Возникает вопрос, сколько азота в настоящее время накапливают бобовые растения в почве и в урожае? В почве азот остается в виде пожнивных и корневых остатков бобовых растений. Величина массы растительных остатков, запахиваемых в почву после уборки урожая, довольно точно определена большой серией исследовании. Абсолютная и относительная масса растительных остатков меняется в зависимости от величины урожая. У многолетних травянистых бобовых растений при урожае сухого вещества 10—30 ц/га масса пожнивных остатков в 2 раза больше массы сена, у однолетних бобовых растений она составляет 20—35% массы надземной части. Лишь у люпина и кормовых бобов масса растительных остатков равна примерно 50% массы надземной части, убираемой с урожаем.
Бобовые растения часть азота берут из минеральных соединений почвы, а часть связывают из молекулярного азота атмосферы.
Последний процесс неодинаково энергично осуществляют различные растения, но для усредненных расчетов можно считать, что 2/3 накапливаемого ими азота фиксируется из воздуха.
Примерные подсчеты показывают, что в пахотные почвы СНГ из растительных остатков бобовых растений поступает около 0,9 млн. т фиксированного азота и около 1,1 млн. т имеется в урожае (зерно, сено, солома).
Расчет фиксированного азота, поступающего в почву с растительными остатками, основан на анализе содержания азота в них. Этот показатель должен быть увеличен, по крайней мере, на 30%, так как часть азота поступает в почву с корневым опадом и экзосмосом. Это обычно не учитывается. Поэтому можно считать, что бобовые культуры обогащают пахотные почвы примерно 1,2 млн. т азота, но возможно и более (Е. П. Трепачев).
Нельзя не учитывать того, что азот кормов частично возвращается в почву в виде навоза (до 40—50 %). Доля бобовых культур в азоте навоза равна примерно 20%. С навозом и экскрементами животных сельскохозяйственные угодья нашей страны получают около 4,6 млн. т азота, следовательно, около 0,9 млн. т из этого количества приходится на азот бобовых растений. Таким образом, от бобовых культур пахотные почвы ежегодно получают около 2 млн. т азота.
Азот остатков бобовых растений примерно на 25% используется следующей культурой и на 15% двумя последующими культурами. Остальная часть трансформируется в гумусовые соединения и служит фондом для повышения потенциального плодородия почвы, а также частично теряется из почвы в результате денитрификации и вымывания.
В дальнейшем при росте урожайности бобовых культур и увеличении площадей, занятых ими, размер биологического азотонакопления может возрасти. Вклад по существу дарового «биологического» азота целесообразно максимально использовать для нужд земледелия.
Продуктивное накопление азота бобовыми культурами требует создания комплекса условий для эффективного симбиоза их с клубеньковыми бактериями. Большое значение для накопления азота имеет обеспеченность почвы влагой, наличие в ней доступных форм фосфора, калия и кальция. Большинство бобовых культур предпочитает
Нейтральные почвы и лишь некоторые из них (люпин) — более кислые.
Весьма эффективно на азотонакопления действуют и микроэлементы, особенно молибден, входящий в ферментативный комплекс нитрогеназы (табл. 20).
Бобовые культуры хорошо реагируют на органические удобрения и даже на внесение свежей соломы (рис. 65).
Эффективное действие соломы как удобрения в значительной степени определяется тем, что при ее разложении выделяется углекислота, повышение содержания которой в приземном слое воздуха усиливает рост растений и повышает их продуктивность.
Еще не совсем решен вопрос о целесообразности внесения под бобовые культуры минеральных азотных удобрений. Нередко отмечается, что небольшие «стартовые» дозы минерального азота положительно влияют на развитие и урожай бобовых растений, особенно однолетних. Это относится, как правило, к почвам, недостаточно обеспеченным азотом в первые фазы развития посевов.
Повышенные дозы минерального азота подавляют инфекционный процесс формирования клубеньков, а в конечном итоге фиксацию молекулярного азота. Данные, полученные в исследованиях, позволяют заключить, что если в почве созданы хорошие условия для симбиоза бобовых растений с клубеньковыми бактериями, то даже высокие дозы азотных удобрений не повышают урожая и депрессируют связывание газообразного азота (рис. 66).
Рио. 66. Влияние минерального азота (NaNО3) на продуктивность и азотфиксирующую способность гороха в вегетационном опыте (по JI. Ю. Верниченко) молекулярного азота. Данные, полученные в исследованиях, позволяют заключить, что если в почве созданы хорошие условия для симбиоза бобовых растений с клубеньковыми бактериями, то даже высокие дозы азотных удобрений не повышают урожая и депрессируют связывание газообразного азота (рис. 66).
В таблице 21 приведены результаты полевых опытов по влиянию азотных удобрений на бобовые культуры при оптимальных условиях для их симбиоза с клубеньковыми бактериями на дерново-подзолистых почвах.
Как видно из приведенных материалов, кострец резко реагировал на внесение азотных удобрений, бобовые же культуры — очень слабо, но они сильно редуцировали процесс азотфиксации.
В случае удобрения разнотравья валовой урожай существенно увеличивается, но за счет небобового компонента бобовые растения угнетаются.
Искусственное заражение бобовых культурами клубеньковых бактерий усиливает образование клубеньков и процесс фиксации азота.
В главе 11 было отмечено, что не только бобовые, но и другие высшие растения в симбиозе с микроорганизмами способны фиксировать молекулярный азот. Лучше изучены некоторые древесные растения (ольха и казуарина), на корневой системе которых клубеньки образует азотфиксирующий актиномицет из рода Frankia. В зависимости от возраста и состояния этих растений на 1 га связывается от 70 до 350 кг молекулярного азота.
Небобовые растения, симбиотически фиксирующие молекулярный азот, стали использовать в целях повышения плодородия почвы задолго до выяснения причины их полезного действия. Так, ольху применяют в течение многих веков для улучшения почвы, борьбы с эрозией почв и рекультивации земель в Англии, Китае и в ряде стран Американского континента.
В СНГ произрастают черная и серая ольха, которые имеют большое значение как быстрорастущие деревья в условиях, неблагоприятных для других древесных пород. Черноольховые насаждения — продуценты ценного материала для различных отраслей деревообрабатывающей промышленности, их выращивают во многих местах при освоении болотных почв.
В США ценится красная ольха, а также лох. Во многих странах тропического и субтропического пояса культивируют казуарину (несколько видов) как древесную породу, дающую высококачественное топливо. Это растение обладает быстрым ростом и обогащает почву азотом.
Сейчас для инокуляции ольхи и казуарины начинают применять чистые культуры Frankia.
Рассмотрим вопрос о роли свободноживущих микроорганизмов в азотном балансе почв. До последнего времени считали, что деятельность этих микроорганизмов не имеет существенного значения в азотном питании растений. Однако длительные опыты опровергают эту точку зрения. Так, показано, что без применения азотных удобрений и без посева бобовых растений можно получить урожаи зерновых культур, для создания которых требуется внесение до 50 кг азота на 1 га. При этом к возможным источникам пополнения азота относятся деятельность свободноживущих азотфиксаторов и отчасти поступления этого элемента из атмосферы с дождевыми водами. Последний источник дает, однако, лишь несколько килограммов азота на 1 га в год.
По материалам многолетнего опыта ТСХА, на делянках бессменной ржи ежегодное азотонакопления при известковании почвы составляло 28 кг/га, а на неизвесткованном, фоне, где условия для азотфиксаторов были хуже,— в 2,5 раза меньше.
По данным академика ВАСХНИЛ И. С. Шатилова, в неудобряемых дерново-подзолистых почвах в год связывается 19 кг азота, а в удобряемых—32—37 кг/га. Работой М. М. Умарова показано, что за вегетационный период на дерново-подзолистых почвах под сельскохозяйственными культурами фиксируется 30—40 кг молекулярного азота, а на парующей почве— 10—13 кг/га. Данные С. М. Гуревича свидетельствуют о том, что в типичных черноземах без выращивания бобовых культур в год связывается до 56 кг азота на 1 га.
На севере процесс азотфиксации свободноживущими микроорганизмами протекает крайне вяло. Как показывают наблюдения В. В. Егорова, например, на Кольском полуострове связывается лишь несколько килограммов азота на 1 га в год. На Ротамстедской опытной станции (Англия) в многолетнем опыте были учтены всевозможные статьи расхода и поступления азота в почву. Расчеты показали, что в среднем за год свободножнвущие азотфиксаторы в неудобрявшейся окультуренной почве фиксировали 17 кг азота на 1 га в год, а в удобрявшейся почве—25 кг. В тропиках, по свидетельству ряда исследователей, биологически связывается до 100 кг азота и более в год.
Расчеты, сделанные Л. М. Пресманом с сотрудниками, позволяют заключить, что при средних урожаях культурных растений корневые и пожнивные остатки их дают возможность свободноживущим сапрофитным бактериям фиксировать до 20—23 кг молекулярного азота на 1 га.
Для усредненных расчетов мы принимаем, что на пахотных почвах СНГ в среднем усваивается около 20 кг азота в год на 1 га. Молекулярный азот, ассимилированный свободноживущими сапрофитными микроорганизмами, не может быть сразу полностью использован растениями. Он становится доступным для растений по мере отмирания микроорганизмов. Часть фиксированного азота попадает в состав органического вещества почвы.
Как было отмечено, молекулярный азот связывается не только сапрофитными, но и некоторыми автотрофными микроорганизмами, анаэробными фотосинтезирующими бактериями и цианобактериями.
Эти группы микроорганизмов проявляют себя достаточно активно в сильно увлажненных и затопленных почвах, например на рисовых полях.
В нормально увлажненных почвах цианобактерии развиваются как эфемеры во влажные периоды года. Их вклад в азотонакопление на неорошаемых почвах невелик и не превышает нескольких килограммов азота в год. В орошаемых почвах они проявляют повышенную активность в течение некоторого времени после полива. По данным Е. М. Панкратовой, в зависимости от водного режима в пахотных почвах цианобактерии накапливают от 3 до 26 кг азота на 1 га.
В залитых водой почвах, используемых для культуры риса, при хорошем развитии цианобактерии могут накапливать за вегетационный период 50—70 кг азота и более на 1 га. Однако если под рис даются дозировки минерального азота около 40 кг/га, то азотфиксация тормозится, а при 100 кг/га сильно депрессируется. Имеются данные, что фосфорные удобрения несколько снижают неблагоприятное влияние высоких доз азотных удобрений на азотфиксацию.
Микроорганизмы-азотфиксаторы, находящиеся на поверхности растений и использующие органические выделения растительных тканей, фиксируют в год 2—10 кг азота на 1 га.
agroinf.com
Обогащение - почва - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Обогащение - почва
Cтраница 1
Обогащение почвы азотом, улучшение ее структуры, особенно в условиях травосеяния, дало возможность медленно, но неуклонно повышать продуктивность земли, в более значит, масштабах развивать животноводство, накапливать орга-нпч. [1]
Обогащение почвы азотом происходит также за счет азотной кислоты, содержащейся в дождевых каплях, выпадающих во время грозы. Эта азотная кислота превращается в почве в нитраты. [2]
Обогащение почвы после некоторых культур, например бобовых, - теперь факт бесспорный, и объясняется оно деятельностью так называемых клубеньковых бактерий, развивающихся на корневой системе растений и фиксирующих азот воздуха. Особая роль этих бактерий была раскрыта наукой после Маркса. [3]
Обогащение почвы после некоторых культур, например бобовых - теперь факт бесспорный, и объясняется оно деятельностью так называемых клубеньковых бактерий, развивающихся на корневой системе растений и фиксирующих азот воздуха. [4]
Обогащение почв лучистыми грибами-активаторами сопровождается возрастанием содержания в растениях некоторых витаминов группы В, усилением биосинтеза нуклеиновых кислот, повышением активности окислительных ферментов. [5]
Обогащение почв легкорастворимыми солями приводит к насыщению поглощающего комплекса натрием, и несолонцеватая почва постепенно превращается в солонец. [6]
Обогащение почвы после некоторых культур, например бобовых, - теперь факт бесспорный, и объясняется оно деятельностью так называемых клубеньковых бактерий, развивающихся на корневой система растений и фиксирующих азот воздуха. Особая роль этих бактерий была раскрыта наукой после Маркса. [7]
Для обогащения почвы азотом применяют так называемое зеленое удобрение - это специально выращенная и запаханная растительная масса. [8]
Для обогащения почвы азотом проводят сидерацию - выращивание бобовых куль тур ( люцерны, чечевицы, гороха) и запахивание зеленой массы растений в почву. Клубеньковые бактерии на корнях бобовых ассимилируют азот. [9]
Для обогащения почвы клубеньковыми бактериями раньше рекомендовали заражать почву или семена землей, взятой с участков, на которых: до этого возделывали данное бобовое растение. Однако в настоящее время, чтобы не перенести бактериальные и грибные заболевания бобового растения на новые участки, этот способ оставлен. [10]
При обогащении почв удобрениями сорняки накапливают их в своих телах, особенно в подземных органах. Они становятся своеобразными резервуарами питательных веществ. Поэтому не усвоенные культурными растениями элементы минерального питания из почв не вымываются, а сохраняются в агробиогеоценозе. После минерализации фитомассы элементы минерального питания возвращаются в почву и могут быть использованы новыми поколениями культурных растений. [11]
Увлажнение и обогащение почвы полей орошения питательными веществами приводят к обильному урожаю овощей, злаков, объемных кормов и пр. Агрикультура на полях орошения требует соответствия нагрузки участков полей орошения сточными водами оптимальным условиям увлажнения почвы для роста и продуктивности возделываемых на полях орошения культур. Орошаемые сточными водами участки, отводимые под культуру растений, называются полями орошения, участки без культур - полями фильтрации. [12]
Гипсование применяют для обогащения почв кальцием и серой и улучшения свойств солонцеватых и солонцовых почв, со значительным содержанием натрия. [13]
Фактически было установлено реальное обогащение почвы микроорганизмами в течение зимы, соответствующее исчезновению части минерального азота. Эти микроорганизмы гибнут, и их белок используется во время благоприятной погоды бактериями-нитрификаторами, которые превращают их в нитраты. [14]
Подкисление почвы способствует обогащению почвы подвижными соединениями алюминия, марганца и железа. Эти элементы связывают некоторые вносимые удобрения, в частности суперфосфат, особенно негранулированный при сплошном его внесении, в соединения, трудно доступные для растений; коллоиды минеральные и органические подвергаются большому разрушению; поглотительная способность почвы уменьшается; ухудшаются условия для жизни микроорганизмов. Такое же влияние, но в более слабой форме оказывает и аммиачная селитра. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Зерновые бобовые культуры, характеристика
Значение термина Зерновые бобовые культуры, характеристика в Энциклопедии Научной Библиотеки
Зерновые бобовые культуры, характеристика - К основным зернобобовым культурам относятся горох, соя, бобы, чечевица, чина, нут, фасоль и люпин. Все они принадлежат к семейству бобовых и имеют много общего в биологии, приемах возделывания и качестве получаемой продукции.
Зернобобовые превосходят другие культуры по содержанию белка в семенах (зернах) и вегетативных органах. Их семена содержат 25 - 30 % белка, т. е. в 2 - 3 раза больше, чем семена хлебных злаков. Белок отличается высоким качеством, основных незаменимых аминокислот в нем в 1,5 - 3,0 раза больше, чем в белке злаковых культур. Кроме того, в семенах много углеводов (45 - 50 %), а в некоторых бобовых еще и много жира: до 27% в сое, около 5 % в нуте, до 10 % в люпине белом, что еще больше повышает их питательную ценность.
Бобовые отличает одна особенность, не характерная для других культур: на их корнях образуются клубеньковые бактерии, которые обогащают почву азотом, усваивая его из воздуха. Поэтому они являются хорошими предшественниками для большинства сельскохозяйственных культур.
Зернобобовые широко используют для питания человека, а также в кормовых рационах животных, особенно молочного скота. Все бобовые служат дополнением к кормам, содержащим мало белка. Их зерно, жмых и зеленая масса - ценный богатый протеином, белком и жиром концентрированный корм для скота.
Ботаническое описание. По форме листьев зернобобовые делят на три группы: растения с перистыми листьями (горох, чечевица, чина, нут, бобы), растения с тройчатыми листьями (фасоль, соя) и растения с пальчатыми листьями (люпины).
Эти группы различают по характеру начального роста, а в связи с этим и по особенностям агротехники. Растения первой группы, прорастая, не выносят на поверхность почвы семядоли, поэтому их можно высевать несколько глубже, чем растения второй и третьей группы, которые семядоли выносят.
Корневая система бобовых состоит из главного стержневого корня, проникающего в почву до 1 - 2 м, и боковых корней разных порядков ветвления. Основная масса корней размещается в верхнем (пахотном) слое почвы.
Форма стебля у зернобобовых различная. У сои, люпина, бобов, нута, кустовых форм фасоли стебли сохраняют вертикальное положенне в течение всей вегетации. У гороха, вики, чечевицы, чины и некоторых форм фасоли стебли полегающие.
у большинства зернобобовых цветки собраны в соцветия на верхушке главного стебля и боковых побегов. Лепестки венчика цветков имеют различную форму (лодочка, парус и крылья) и окраску (от белой до ярко - красной и фиолетовой).
Плод - боб разной длины и формы, содержащий несколько семян.
Семена (зерна) имеют разнообразную форму, размер и окраску. Снаружи семя покрыто семенной оболочкой. Зародыш, находящийся внутри семени, состоит из двух мясистых семядолей и заключенных между ними зародышевого корешка и почечки, из которой формируется надземная часть растения.
За вегетацию зернобобовые проходят следующие фазы развития: прорастание семян, всходы, ветвление стеблей, бутонизация, цветение, образование бобов, созревание.читайте так-же
Статья «Зерновые бобовые культуры, характеристика» была прочитана 24384 разenc.sci-lib.com
