Повышение плодородия почв

Опубликовано Агропоиск - пт, 16/11/2012 - 09:23
Повышение плодородия почв

Использование биологического азота

Выдающуюся роль в обогащении почвы питательными веществами играют низшие растения (бактерии, водоросли, грибы). 

Микроорганизмы создают плодородие почвы. В 1 г плодородного чернозема насчитывается до нескольких миллиардов бактерий. Слой культивированной почвы в несколько сантиметров содержит десятки килограммов живых микроорганизмов на 1 га. Без них не могли бы нормально развиваться и жить большинство культурных растений.

В почве остается от 45 до 80% растительных остатков (корни, частично стебли растений и т. д.). Они легко разлагаются почвенными бактериями. Высвобождающийся в виде различных соединений углерод участвует в создании плодородия почвы, а углекислый газ используется растениями для фотосинтеза. Ученые уделяют большое внимание созданию бактериальных препаратов, способных ускорить разложение корневых остатков в почве. В Австрии, например, выпускается бактериальный препарат эокомит, под воздействием которого травянистые остатки полностью перегнивают за 8 ... 12, а древесные отходы - за 12 ... 16 недель.

Микроорганизмы участвуют в образовании гумуса - основного показателя плодородия всякой почвы. В определенных условиях часть органической массы не разлагается полностью, а превращается с помощью микроорганизмов в почвенный перегной или гумус -  сложное органическое вещество, содержащее азот. Накопление его на протяжении тысячелетий привело к созданию таких уникальных по естественному плодородию почв, как прославленные русские черноземы. Их гумус - своеобразное хранилище питательных элементов, которые постепенно усваиваются растениями в результате минерализующей деятельности бактерий.

В связи с интенсификацией земледелия во всех странах для восстановления почвенного плодородия широко применяют минеральные удобрения, особенно азотные, в мире ежегодно их производится более 50 млн т (на что уходит треть всех энергозатрат сельского хозяйства). Азот - один из наиболее важных элементов: является компонентом многих соединений живой клетки, входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, алкалоидов и т. д. Он определяет размер урожая, неудивительно поэтому, что азотному питанию растений уделяется огромное внимание. Но надо иметь в виду, что минеральные азотные удобрения очень дороги. Из внесенного азота растениями усваивается не более 50 ... 60 %. Значительная часть азотсодержащих соединений вымывается и поступает в водоемы. Поэтому крупномасштабное применение удобрений связано с загрязнением окружающей среды. Повышенные дозы азотных удобрений могут неблагоприятно воздействовать на человека и животных. Потребление пищи, особенно зеленых частей растений, обогащенных нитратами, приводит к функциональным расстройствам и даже может вызвать возникновение рака. Статистические данные США показывают, что рак желудка чаще обнаруживается в районах, где применяются высокие дозы азотных удобрений. Опасно и использование воды, обогащенной нитратами в результате вымывания из почвы азотных удобрений и поступления их в источники водоснабжения. Имеются также данные о том, что внесение минерального азота может отрицательно влиять на почвенный поглощающий комплекс: снижается сумма поглощенных оснований, повышается подвижность тяжелых металлов.

Избыток азотных удобрений снижает содержание крахмала в клубнях картофеля, ухудшает вкусовые качества. Такие клубни и другие овощи поражаются различными болезнями, плохо хранятся (становятся нележкими). Внесение больших доз азотных удобрений под зерновые культуры способствует поражению посевов корневыми гнилями, особенно в годы с неблагоприятными погодными условиями в период вегетации.

Наиболее экономичным путем формирования потенциального плодородия почв, снижения расходования азотных удобрений является использование биологического азота. Являясь продуктом ассимиляции молекулярного азота почвенными микроорганизмами, он составляет основу плодородия почв. Поступление его в почву в основном осуществляется благодаря жизнедеятельности азотфиксирующих микроорганизмов (симбиотических, свободноживущих, ассоциативных бактерий и синезеленых водорослей). Биологический азот намного дешевле минерального. Одна тонна белка, полученного за счет фиксированного азота воздуха клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями, приблизительно в 8 раз дешевле, чем за счет использования минерального азота. Земледельцы издавна знают, что при посеве бобовых культур (бобы, соя, фасоль, горох, вика, люцерна, клевер), помимо сбора богатого белком урожая, почва обогащается азотом. Это происходит благодаря симбиозу растения с живущими на его корнях клубеньковыми бактериями - именно они и усваивают атмосферный азот. В результате поле меньше нуждается в азотных удобрениях и урожайность на нем выше.

О положительном влиянии бобовых культур на повышение плодородия почвы было известно еще в древнем Египте. Однако до XIX века оно не имело научного обоснования. И только в 1838 году французский ученый Буссенго при выращивании на одной и той же почве клевера, гороха и пшеницы отметил, что бобовые растения лучше росли и больше накапливали азота за вегетационный период, чем пшеница. Содержание азота в бобовых растениях значительно превышало то количество, которое они могли получить из почвы и воды. Буссенго отметил их способность фиксировать азот из воздуха и использовать его для питания. Он считал, что этот процесс осуществляется зелеными листьями растения, и никакого предположения об участии в нем бактерий не высказал.

Особенности азотного питания бобовых растений открыл в 1866 году русский ученый М. С. Воронин. Его внимание привлекли особые наросты на корнях - клубеньки. Рассмотрев их под микроскопом, он обнаружил большое количество бактерий, которые как выяснилось, и обеспечивают бобовые растения азотом за счет усвоения его из воздуха. В атмосферном воздухе содержится около 78% азота (по объему), молекулы его крайне инертны, для их активизации требуются большие энергетические затраты. Так, в заводских условиях для получения аммиака из азота атмосферы необходимы температура 400 ... 500°С, давление до 1000 атм и специальные катализаторы (вот почему азотные удобрения так дороги). Бактерии же обладают специальным ферментом нитрогеназой, поэтому им для связывания азота не нужны ни высокие температуры, ни давление.

В 1893 году К. А. Тимирязев писал: "Едва ли в истории найдется много таких открытий, которые были бы таким благодеянием для человечества, как включение клевера и вообще бобовых в севооборот, так поразительно увеличивающих производительность труда земледельца".

Биологический азот утилизируется растениями практически на 100%. Его использование исключает загрязнение окружающей среды. Производственные расчеты убедительно показывают, что значимость биологического азота в нашем хозяйстве необходимо повысить. Следует расширить площади под посевами бобовых растений, а также ассортимент используемых в культуре бобовых. В нашей стране их произрастает около 1800 видов. Введение в культуру лучших из них - важная народнохозяйственная задача.

Добавить комментарий

Простой текст

  • HTML-теги не обрабатываются и показываются как обычный текст
  • Строки и абзацы переносятся автоматически.
CAPTCHA
Подтвердите, что вы не робот.

Похожие материалы