Цикл азота
| Азот атмосферы |
| |||
Атмосферные выпадения | Азот урожая |
| Минеральные азотные удобрения |
| |
|
|
| Газообр. потери |
|
|
Орг. удобрения |
|
|
|
|
|
|
| Азот раст. остатков |
|
| Эрозионные процессы |
Биологическая фиксация |
|
|
| Денитрификация |
|
| Азот орг. в-ва |
| NO3 |
|
|
|
| NH3 |
| Вымывание |
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
Глобальный цикл азота
В атм. 4∙1015 м3 азота
10% – электрическая фиксация
30% – пром. фиксация
60% – биологическая фиксация
Несимбтотические азотфиксаторы – цианобактерии, носток, Gunnerasp.
N2 + 16AT-P + 8e– + 8H+ ® 2NH3 + 16AD-P + 16P + H2
Несимбиотическая азотфиксация
Фиксация азота несимбиотическими микроорганизмами зависит от многих причин. Факторы, ограничивающие жизнедеятельность, а следовательно, и активность этих микробов, следующие:
1) недостаток в почве усвояемых углеводов;
2) отсутствие достаточного количества фосфора и калия;
3) кислая реакция почвы;
4) низкая температура;
5) недостаток или избыток влаги в почве;
6) условия аэрации.
(Clostridiumpacterianum, например, живет в анаэробных условиях, Azotobacterchroococcum – в аэробных).
Свободноживущие азотфиксации на дерново-подзолистых пахотных почвах способны, в среднем, накапливать в год от 5 до15 кг связанного азота на 1 га. Величина азотфиксации свободно-живущими бактериями для различных почвенно-климатических условий составляет от 7,5 до 42,0 кг азота на 1 га за год.
Размеры несимбиотической азотфиксации под рисом достигают 60–70 кг 1 га за год.
В затопляемых почвах под растениями риса фиксируется до 57–63 кг азота на 1 га, в незатопляемых – 3–7 кг азота на 1 га за сезон.
Без растений в затопляемых почвах азотфиксация составляет 23–28 кг/га.
Вклад симбиотической азотфиксации в азотный режим почвы
Симб. азотфиксация – формирование клубеньков.
На 1 га ежегодное накопление азота может достигать при возделывании клевера 150–160 кг, люпина – 160–170, люцерны – 250–300, сои – 100, вики, гороха, фасоли – 70–80 кг. Размеры фиксации зависят от вида бобового растения, урожая, реакции почвы и других факторов.
Нитрагин
Для повышения продуктивности симбиотической азотфиксации используют нитрагин – препарат, содержащий специально отселекционированные высокоактивные штаммы клубеньковых бактерий. Необходимость инокуляции бобовых растений нитрагином объясняется следующими причинами. Бобовые культуры, впервые вводимые в той или иной зоне, вследствие узкой специфичности бактерий к растению-хозяину оказываются лишенными своего симбионта и не могут быть накопителями азота из атмосферы, а полностью переходят на питание азотом за счет почвы и удобрений.
Целесообразность применения нитрагина вызвана еще и тем, что наряду с активными штаммами Rhizobiumв почвах довольно широко распространены неактивные и малоактивные клубеньковые бактерии, которые не могут обеспечить бобовые растения биологическим азотом. Неактивные и малоактивные штаммы клубеньковых бактерий составляют 1/3 и больше. Поэтому применение нитрагина, содержащего высокие титры активных селекционных штаммов клубеньковых бактерий, – один из главных приемов повышения не только урожайности бобовых культур, но и уровня накопления общего и биологически связанного азота в растениях и почве.
Препарат клубеньковых бактерий производят главным образом на стерильном торфе, в 1 г которого содержится в среднем 3–4 млрд бактерий. На почвах, где долгое время возделываются основные бобовые культуры, применение нитрагина дает следующие прибавки урожая: зерна сои – 2–4 ц/га, гороха и люпина – 1–2, зеленой массы бобовых культур – 80–100, сена клевера и люцерны – 50 ц/га. Использование этого приема существенно увеличивает и содержание белка в урожае бобовых культур.
Недостаток Co, Mo, Р приводит к ухудшению азотфиксации.
Признаки и причины нарушения азотфиксации у бобовых
Иннокуляцию не проводили – растение желтеет, нет клубеньков (в почве нет нужных штаммов)
– растение желтеет, много мелких белых клубеньков (в почве нет
активных симбионтов).
– Растения зеленые, клубеньков нет (в почве много азота, эффективных штаммов нет)
– Растение зеленое, много активных клубеньков (в почве много активных штаммов, нет
необходимости в искусственной инокуляции).
– Растение зеленое, клубеньков мало (почва богата азотом, есть активные штаммы)
Инокуляция проведена – Растение желтеет, клубеньков нет (бактерии погибли, либо выбран неправильный штамм)
– Растение ярко-зеленое, клубеньки мелкие, белые (в почве много азота)
– Растение зеленое, много клубеньков, розовых внутри.
Закон Либиха – «Урожай растений определяет элемент, находящийся в минимуме, хотя бы и все другие элементы были в оптимуме.”
