|
|
ОглавлениеГлава 1. История развития агрохимии Глава 4. Химическая мелиорация почв Глава 5. Азотное питание и трансформация азота в почве Глава 6. Фосфорное питание растений Глава 7. Калийное питание растений Глава 8. Комплексные удобрения Глава 10. Органические удобрения Глава 11. Удобрение сельскохозяйственных культур Глава 12. Удобрение зернобобовых культур Глава 13. Физиологические основы питания и удобрения гречихи и картофеля Глава 14. Особенности питания и удобрения сахарной свеклы Глава 15. Особенности питания и удобрения масличных культур Глава 16. Питание и удобрение овощных культур Глава 18. Удобрение многолетних трав Глава 19. Удобрение плодовых и ягодных культур Глава 20. Приемы, способы и сроки внесения удобрений Глава 21. Особенности удобрения овощных культур в защищенном грунте Глава 22. Биологическое земледелие Глава 23. Определение потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях Глава 24. Агрохимия радиоактивных изотопов Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 12. Удобрение зернобобовых культур12.1. Хозяйственное значение бобовых культурПроблема полноценного питания человека в значительной мере обусловлена недостатком потребления белка. В настоящее время в мире не хватает примерно 1/3 пищевого белка, и дефицит его возрастает. Недостаток белка в пище человека вызывает физиологические и функциональные расстройства организма. Поэтому снижение его дефицита является важнейшей задачей сельского хозяйства. Обеспеченность пищевым белком населения нашей страны далека от нормы, но еще больше недостает животного белка. Мясо, молоко и другая продукция животноводства «растут в поле, а не на ферме». Животные не могут синтезировать белок из неорганических веществ, они создают его из компонентов растительного белка. По зоотехническим нормам в 1 корм. ед. должно содержаться 110–115 г переваримого протеина, фактически его на 25–30% меньше, из-за чего на единицу животноводческой продукции затраты кормов примерно на столько же превышают норму. Среди растений белок зернобобовых наиболее полноценный, особенно сои, и самый дешевый, поэтому соевую муку повсеместно добавляют в мясные и кондитерские изделия. Возделывание бобовых позволяет получать с единицы площади значительно больше белка, чем злаковых. Кроме того, на единицу привеса животных соевого белка нужно в 1,3 раза меньше, чем ячменного. Содержание белка во всех растениях, за исключением бобовых, лимитируется количеством минерального азота в почве. Бобовые культуры синтезируют белки без затрат дорогостоящего азота удобрений, а за счет усвоения его из воздуха с помощью клубеньковых бактерий. В 2,5–3,0 т/га семян белого кормового люпина сдержится примерно 1 т полноценного протеина. Такое же количество менее ценного протеина злаковых культур можно получить при внесении 300–320 кг/га азота удобрений. В то же время, в силу существенной зависимости симбиотической фиксации азота от внешних факторов, бобовые в целом фиксируют значительно меньше азота, чем имеют потенциальную возможность. Наиболее важным элементом белка является азот, поэтому его недостаток у растений лимитирует прежде всего синтез белка. Еще в конце XIX 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 древнеримский 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. в 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 полувека. Только в 1886 г. известный немецкий агрохимик Г. Гельригель (1831–1895) обнаружил, что те бобовые растения, на корнях которых содержатся клубеньки, фиксируют азот воздуха, а растения без клубеньков не обладают 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. У гороха и вики форма клубеньков слегка продолговатая, у фасоли и сои — шаровидная, 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. 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 14% посевных площадей. Из общей площади зернобобовых 45% занимает соя, 12% — арахис, 16% — фасоль, 11% — горох, 10% — 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. 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. Для формирования одинакового урожая зернобобовые потребляют примерно в 2–3 раза больше азота, чем злаковые. Таблица 12.1 Дозы удобрений под зернобобовые культуры
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 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 в пределах указанного диапазона для отдельных бобовых культур различно. По отношению к кислотности почвы бобовые делятся на несколько групп. Наиболее устойчивы к повышенной кислотности люпин многолетний, люпин желтый, сераделла и лядвенец рогатый. Они образуют активные клубеньки и хорошо фиксируют азот воздуха даже на кислых почвах при рН равной 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. 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. 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. Таким образом, устойчивые урожаи бобовых культур можно получить только при регулировании условий увлажнения почвы путем орошения (табл. 12.2). Таблица 12.2 Влияние водообеспеченности на урожайность бобовых культур (фон — Р, К, Мо, В, инокуляция, рН 6,5–7,2, ц/га)
Как все биологические процессы, фиксация азота зависит от температуры. При других благоприятных 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. 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 этому увеличивается урожайность и содержание белка в растениях. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
