Аманнепесова А.
РОЛЬ КЛУБЕНЬКОВ БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ В ПОВЫШЕНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ *
Аннотация:
в данной научной работе дается описание роли клубеньковых бактерий бобовых в повышении плодородия почвы, их особенностей фиксирования азота из воздуха и фиксирования азота в разных количествах различных видов бобовых.
Ключевые слова:
клубеньки, азот фиксация, нитраты, люцерна, аммиак
С каждым годом проблема нехватки продовольствия становится наиболее ощутимой. Для обеспечения высокой урожайности сельскохозяйственных культур требуются огромные количества азотных удобрений. По примерным подсчетам, для сельскохозяйственной продукции земного шара необходимо ежегодно около 100 —110 млн. т азота. Однако минеральными удобрениями вносится лишь около 30%. Масштабы продовольствия, необходимого, чтобы прокормить все возрастающее население земного шара, намного превосходит то, что можно произвести, полагаясь лишь на естественное содержание азота в почве. Важнейшим звеном в биологическом круговороте азота являются симбиотические клубеньковые бактерии. Экологически правильным для обогащения почвы азотом является использование бобовых культур.Около 2000 лет назад земледельцы заметили, что выращивание бобовых культур возвращает плодородие истощенной почве. Это особое свойство бобовых связывали с наличием на корнях у них особых образований, клубеньков. Еще в III — I вв. до н. э. об этом писали греческий философ Теофраст и римляне Катон, Варрон, Плиний и Вергилий.Первое научное объяснение этому явлению принадлежит французскому агрохимику Жану Батисту Буссенго. Он установил, что люцерна и клевер обогащают почву азотом, зерновые же и корнеплоды истощают. Эти факты он связал со способностью бобовых растений фиксировать азот из воздуха.Понадобилось еще несколько десятилетий, прежде чем удалось установить, что молекулярный азот бобовые растения фиксируют только в симбиозе с бактериями. Русские ученые М. Воронин, П. Коссович, К. Тимирязев внесли большой вклад в исследования азот фиксации. Впервые азотфиксирующая бактерия была выделена Виноградским в 1893 г. и названа им в честь Луи Пастера – Clostridiumpasteurianum. Азот как элемент необходим всем живым организмам для существования: он входит в состав большинства биологических макромолекул. Молекулярный азот составляет большую часть атмосферы Земли. Его содержание в воздухе составляет 78% по объему и 76% по массе. Большие запасы азота на нашей планете представлены его различными восстановленными и окисленными формами (N2, NH3, N2O, NO, NO2). Во время роста и развития растения именно недостаток азота ощущается наиболее остро. Нехватка азота отрицательно сказывается на развитии плодов и листьев. Но растения не способны связывать молекулярный азот из воздуха. В этом им помогает группа симбиотических азотфиксирующих бактерий. Растения же предоставляют бактериям синтезированные углеводы и минеральные соли. Азот фиксация играет огромную роль в круговороте азота в природе, в обогащении почвы и водоемов. Бобовые культуры имеют очень большое значение для повышения плодородия почвы. Накапливая азот в почве, они препятствуют истощению его запасов. Обогащение происходит во время выращивания растений, а затем и при дальнейшем разложении их корней и листьев. По данным профессора Б.В. Симарова, на нашей планете микроорганизмы ежегодно фиксируют не менее 200 млн тонн молекулярного азота, из них около 90 млн тонн - на обрабатываемых площадях. По данным Е. Н. Мишустина, эта прибавка урожая для полевых культур может составлять 10—13%. А на богатых органическим веществом почвах повышение урожайности растений достигает 25% и более.Из 13 000 видов бобовых растений наличие клубеньков выявлено приблизительно у 1300 видов.Бобовые способствуют накоплению азота и, как следствие, благоприятно влияют на почву. Не весь связанный азот изымается с урожаем, часть остается с корневыми остатками в почве. Бобовые улучшает структуру почвы, а богатые азотом корневые остатки повышают баланс питательных веществ. Для растений характерна стержневая корневая система, проникающая в почву на глубину до 1-1,5м с большим числом боковых корней, которые располагаются в верхнем плодородном слое. Однако не все виды данного семейства растений в равной степени обогащают почву.По данным известных французских ученых Пошона и Де Бержака, в обычных полевых условиях бобовые культуры фиксируют приблизительно следующие количества азота: Растение - Количество фиксируемого азота (кг/га), Люцерна – 217, Разные сорта клевера - 150-200, Люпин – 169, Соя – 65, Горох – 80, Бобы – 100, Вика – 89, Фасоль – 44, Чечевица - 115. Атомы в молекуле азота связаны прочной тройной ковалентной связью, из-за чего он с большим трудом вступает в химические реакции в нормальных условиях. Процесс превращения атмосферного азота в легко усваиваемую форму называется связыванием азота. Связывание азота может происходить двумя способами:1. Во время разряда молний некоторое количество азота и кислорода в атмосфере соединяется с образованием оксидов азота. Они растворяются в воде и образуют азотную кислоту, а затемнитраты в почве.2. Атмосферный азот превращается в аммиак, который затем благодаря деятельности бактерий превращается в нитраты. Такой процесс называется нитрификацией. Во время роста растения бактерии проникают в клетки корневых волосков (ризодерму). Затем онипроникаюткору корня, вызывая интенсивное деление клеток, что приводит к образованию клубеньков на корнях. При этом сами бактерии превращаются в бактероиды, которые примерно в 40 раз больше исходной бактерии. Биологическая фиксация на корнях растений осуществляется при участии фермента нитрогеназы.
Номер журнала Вестник науки №11 (68) том 4
Ссылка для цитирования:
Аманнепесова А. РОЛЬ КЛУБЕНЬКОВ БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ В ПОВЫШЕНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ // Вестник науки №11 (68) том 4. С. 901 - 905. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/11181 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+