Содержание
- Полезные связи для фиксации азота
- Еще и останется…
- Необходимые условия
- Методы разные — цель одна
- Резюмируем
Полезные связи для фиксации азота
Давно известно, что бобовые культуры способны формировать симбиотические отношения с бактериями рода Rhizobium, в результате чего атмосферный азот превращается в аммиак. Этот процесс называется азотфиксацией и протекает в клубеньках — особых органах, которые представляют собой небольшие утолщения на корнях растений. Соответственно, бактерии, ответственные за их формирование, получили название клубеньковых.
— При определенных условиях клубеньковые бактерии преобразовывают азот воздуха в связанные соединения, делая азот при этом доступным для растений. Последние со своей стороны обеспечивают бактерии необходимыми органическими соединениями, синтезированными в процессе фотосинтеза. Это и есть симбиоз (симбиотические взаимодействия между растениями и бактериями), — поясняет управляющий товарной группой Ростсельмаш Даниел Латария.
Считается, что та или иная раса клубеньковых бактерий может вступать в симбиотические отношения с бобовыми растениями только определенного вида. Но при этом их специфичность в различных группах бывает неодинаковой. К примеру, клубеньковые бактерии гороха могут также заражать растения чины и бобов. В то же время бактерии клевера будут «работать» только на клевере.
Ученые подсчитали, что бобовые культуры в симбиозе с клубеньковыми бактериями ежегодно в мире фиксируют до 200 млн т азота. Это большие цифры. Однако бобовые — далеко не единственное семейство растений, которое обладает такой способностью. Помимо них, фиксировать атмосферный азот путем формирования симбиотических отношений с микроорганизмами могут примерно 250 видов других семейств. К их представителям относятся в том числе ежа сборная, облепиха, лох, восковница, лисохвост и др. Так, например, по данным ученых, облепиха благодаря бактериям рода Alnus может накапливать за год в почве около 180 кг/га азота, а ольха — от 60 до 360 кг/га (за образование клубеньков ответственны азотфиксирующие актиномицеты рода Frankia).Кроме того, в почве, помимо симбиотических бактерий, обитают свободно живущие микроорганизмы, которые тоже обладают способностью фиксировать атмосферный азот. Они принадлежат к родам Azotobacter, Clostridium, Enterobacter и др. Однако их роль в балансе азота хотя и существенна, но не так велика.
Еще и останется…
Для сельского хозяйства большой интерес представляют бобовые культуры, они играют важную роль. Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями они способны удовлетворять до 90% своих потребностей в азоте, а помимо этого, еще и обеспечивать этим элементом последующие культуры севооборота.
К примеру, горох, согласно данным российских ученых, за сезон фиксирует 50–150 кг/га азота, половина которого остается в почве. У многолетних бобовых трав эти показатели еще выше. Клевер и люцерна связывают 180–300 кг/га азота, оставляя после себя с корнями и пожнивными остатками примерно 70–100 кг/га.
Причем, как уточняет Даниел Латария, этот азот менее подвержен вымыванию из почвы, в отличие от многих других форм, присутствующих в составе минеральных удобрений, и абсолютно безвреден для растений.
К слову, по наблюдениям эксперта Ростсельмаш, благодаря азотфиксирующей способности бобовые не только являются хорошими предшественниками для многих культур, но и часто используются в бинарных и многокомпонентных посевах.
— Можно посеять вместе горох и ячмень, — приводит пример Даниел Латария. — Горох, как и другие зернобобовые культуры, обладает способностью фиксировать азот из атмосферы, чему способствуют клубеньковые бактерии Rhizobium leguminosarum. Причем период, когда они особенно активны, совпадает с фазами, когда ячмень максимально потребляет этот элемент из почвы. В итоге благодаря такому соседству, без ущерба для продуктивности, можно не только в 2,5–3 раза сократить расходы на приобретение азотных удобрений, но и снизить химическую нагрузку на почву. В свою очередь ячмень будет обеспечивать защиту гороха на начальных этапах развития от сорняков, а в дальнейшем — способствовать уменьшению риска полегания, следовательно, и потерь при уборке.
Но в этом случае желательно, чтобы техника имела возможность одновременного высева нескольких культур, как, например, у посевных комплексов Ростсельмаш SH и SC.
— В бункер для семян можно засыпать семена гороха, а в бункер для удобрений — семена ячменя, — делится Даниел Латария. — Таким образом, в рядок-ленту одновременно высеваются сразу две культуры с необходимой нормой.
Необходимые условия
Ученые выяснили, что клубеньковые бактерии могут довольно долго сохраняться в почве при отсутствии растения-хозяина и ждать встречи с ним. При этом для успешного заражения и образования тех самых клубеньков, в которых протекает процесс азотфиксации, необходимо, чтобы совпало несколько условий. Во-первых, самое главное — это наличие в почве специфичных вирулентных и при этом конкурентоспособных штаммов. Во-вторых, в прикорневой зоне они должны находиться в достаточно большом количестве. Есть и еще одна важная деталь: некоторые исследователи утверждают, что у бобовых культур успешное заражение происходит при дефиците азота в почве. Если же проблем с обеспеченностью этим элементом нет, процесс сильно тормозится, поскольку растения приобретают устойчивость к бактериальной «атаке».
И наоборот: оптимальные или близкие к ним параметры окружающей среды способствуют формированию продуктивного азотфиксирующего аппарата. Так, по данным ученых, благоприятные условия для азотфиксации складываются при рН почвы 6–7, температуре воздуха порядка +20…+31 °С, хорошей обеспеченности фосфором, калием, магнием, бором, молибденом, влажности почвы 60–70% от полной влагоемкости и др. Правда, на практике такое бывает крайне редко.
Методы разные — цель одна
Учитывая все эти факторы, исследователи стали разрабатывать микробиологические препараты, способствующие повышению эффективности симбиотической азотфиксации бобовых культур.
— Усилия разработчиков в первую очередь были направлены на выведение активных штаммов бактерий, устойчивых к неблагоприятным внешним условиям, — рассказывает Даниел Латария. — Кроме того, зарубежные и отечественные специалисты сейчас плотно занимаются созданием продуктов с похожим принципом действия не только для бобовых, но и для других культур, в том числе зерновых и масличных. При этом возможности подобных препаратов намного шире: бактерии, входящие в их состав, способны фиксировать азот, фосфор, калий и другие элементы питания, в том числе из почвенных растворов, и переводить их в более доступные для растений формы. Следовательно, объемы применения минеральных удобрений можно снизить в разы без ущерба для продуктивности возделываемых культур!
На сегодняшний день существует два основных способа внесения подобных биопрепаратов. Первый предусматривает предпосевную обработку семенного материала с помощью машин для протравливания, второй — опрыскивание почвы перед ее обработкой, а также растений по вегетации. В некоторых случаях эти способы внесения комбинируются.
В настоящее время инокуляция семян — самый популярный в нашей стране метод «доставки» бактерий к месту назначения, когда речь идет о бобовых культурах (опрыскивание по вегетации получило меньшее распространение). И здесь крайне важно придерживаться рекомендацийпоставщиков и производителей микробиологических препаратов, поскольку на той же сое они зачастую используются совместно с другими агрохимикатами. Это значит, что в случае возможных ошибок существует высокий риск гибели бактерий.
— Также есть методики, подразумевающие внесение препаратов, содержащих штаммы бактерий, сначала перед обработкой почвы (вспашка, культивация, боронование) с помощью опрыскивателя, затем посредством обработки семян (инокуляция), а после этого вновь опрыскивающей техникой, но уже по вегетации в ключевые фазы развития культуры. Например, на стадии кущения или выхода в трубку, если речь идет о зерновых колосовых.
Одно из главных условий при обработках в течение вегетации — препарат нужно применять в период, когда фиксируемый бактериями азот принесет растениям максимальную пользу. Только так можно достичь высокой экономической отдачи от применения биопрепаратов, — подытоживает Даниел Латария.
Резюмируем
Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые культуры могут практически полностью удовлетворять свои и даже чужие потребности в азоте. Однако для максимально эффективной азотфиксации необходимы оптимальные или близкие к ним параметры окружающей среды, а также наличие в почве специализированных активных штаммов в достаточном количестве непосредственно в зоне распределения корневой системы растений. На производственной практике такие «идеальные» условия складываются крайне редко. В связи с чем в некоторых случаях будет экономически оправданно применение микробиологических препаратов с выраженным пролонгированным действием, которые позволяют не только повышать урожайность и качество возделываемых культур, но и обогащать почву азотом для культур последующего сева.
