ЭКОНОМИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ЗА СЧЕТ ФИКСАЦИИ АЗОТА ВОЗДУХА БОБОВЫМИ КУЛЬТУРАМИ

АННОТАЦИЯ

Большинство почв сталкиваются со снижением уровня питательных веществ, что является основным ограничением для производства продуктов питания. Развивающиеся страны сталкиваются с необходимостью увеличения затрат на использование синтетических удобрений, хотя их использование сопряжено с неблагоприятными и непредсказуемыми проблемами в окружающей среде: главным образом, загрязнением почвы, воды и природных территорий. Следовательно, бобовые культуры повышают плодородие почвы за счет действия микроорганизмов, которые необходимы для воздействия на свойства почвы, включая биологические, химические и физические свойства почвы. Растущее внимание к растениеводству с низкими затратами и устойчивым сельскохозяйственным системам с экологической, экономической и управленческой точек зрения открыло возможности для устойчивого внедрения и включения бобовых в сельскохозяйственные системы. Это связано с вкладом бобовых в их способность фиксировать азот (N 2) и восстанавливать плодородие почвы и прерывать циклы болезней и других вредителей, поражающих посевы.

ABSTRACT

Most soils face a decrease in nutrient levels, which is a major constraint for food production. Developing countries face the need to increase the costs of using synthetic fertilizers, although their use is associated with adverse and unpredictable environmental problems: mainly pollution of soil, water and natural areas. Consequently, legumes increase soil fertility due to the action of microorganisms that are necessary to affect the properties of the soil, including biological, chemical and physical properties of the soil. The growing attention to low-cost crop production and sustainable agricultural systems from an ecological, economic and managerial point of view has opened up opportunities for the sustainable introduction and inclusion of legumes in agricultural systems. This is due to the contribution of legumes to their ability to fix nitrogen (N2) and restore soil fertility and interrupt cycles of diseases and other pests affecting crops.

Ключевые слова: фиксация азота, минеральные удобрения, бобовые, почва, посевы.

Keywords: nitrogen fixation, mineral fertilizers, legumes, soil, crops.

Биологическая фиксация азота позволяет бобовым культурам полагаться на атмосферный азот, что крайне важно в сельскохозяйственных системах, основанных на бобовых, в которых количество азотных удобрений ограничено, поскольку бобовые, интегрированные в различные системы возделывания, повышают плодородие почвы. Бобовые культуры, такие как фасоль обыкновенная, горох, соя и арахис, являются важными хозяевами, выполняющих биологическую фиксацию азота. В дополнение к обеспечению фиксированного азота в системе возделывания сельскохозяйственных культур, бобовые также способствуют солюбилизации нерастворимого фосфора (P) в почве, повышению активности почвенных микробов, улучшению физической среды почвы, восстановлению органического вещества и подавлению сорняков. Биологическая фиксация азота бобовых (например, бобовых, чечевицы, гороха, нута, люцерны, красного клевера и т.д.) колеблется от 21 до 389 кг га-1 указали, что величина биологическая фиксация азота и связанного с ней вклада варьируется в зависимости от видов бобовых, свойств почвы, климатических условий и систем возделывания.

Кроме того, плодородие почвы может быть восстановлено с помощью азота, получаемого в результате разложения остатков бобовых, что в основном зависит от того, как используются их остатки (вносятся ли они, что приносит больше пользы; полностью удаляются с поля; или сжигаются). Виды бобовых, обычно используемые для производства зерна и сидератов, могут фиксировать азот в диапазоне от 100 до 300 кг га-1 из атмосферы. В нормальной экосистеме бобовые могут фиксировать азот в диапазоне 11,34–34,02 кг азота на акр в год. В системах возделывания, например, многолетние бобовые культуры, такие как люцерна, душистый клевер, настоящий клевер, могут фиксировать до 250-500 фунтов азота на акр в год Аналогичным образом, такие бобовые, как горох, арахис, бобы и соя, могут фиксировать до 113,4 кг азота с гектара-1. Использование этих бобовых в системе возделывания сельскохозяйственных культур, включая севооборот, чередование культур, сидераты и обогащенные бобовыми пастбища, имеет значительные преимущества перед системами единоличного возделывания с точки зрения использования удобрений и, следовательно, выбросов парниковых газов CO2 и N2O.

Положительный вклад бобовых в сельскохозяйственную систему в основном обусловлен специфическими для бобовых свойствами фиксации атмосферного азота в богатые азотом органические соединения и косвенно из-за их меньшей зависимости от агрономических ресурсов Помимо этого, фиксация азота на основе бобовых имеет важное значение для систем возделывания сельскохозяйственных культур, поскольку она используется N2 закрепляющими и нефиксирующими культурами, растущими поблизости, поскольку преимущества могут быть дополнены фиксирующими растениями.

Бобовые в смешанной сельскохозяйственной системе могут привести к более эффективному использованию питательных веществ почвы и значительному высвобождению и переносу фиксированного Азота во время фазы зерновых, что также приводит к повышению выхода азота из смешанных зерновых культур и смеси в целом. Прямой перенос питательных веществ - это перенос питательных веществ из азотфиксирующей бобовой культуры в другую культуру во время роста культуры в межкультурной ассоциации с компонентом бобовой культуры и / или в виде оставшегося азота с пользой для последующей культуры.

Во многих случаях предсказуемо, что некоторое количество фиксированного азота, содержащегося в скрещенных бобовых культурах, становится доступным для сопутствующих не бобовых культур в течение сезона посева, и прямой перенос фиксированного азота от бобовых к сопутствующей культуре происходит в смешанной системе возделывания. Подтверждение переноса питательных веществ от бобовых к злакам достигается в исследованиях междурядий и севооборотов за счет выделения корнеплодов, выщелачивания питательных веществ из листьев растений и опадания листьев.

Основные способы переноса питательных веществ можно сгруппировать в наземный и подземный перенос питательных веществ. Азот получают из разложившихся клубней бобовых, корней, клеток корневой каймы, корневых шляпок, шелушащихся клеток и эпидермиса (нерастворимые в воде ресурсы), которые, что более важно, способствуют переносу подземных питательных веществ, в первую очередь азота.

Часть симбиотически закрепленного азота в бобовых культурах доступна последующим культурам за счет разложения и минерализации остатков бобовых. Остатки бобовых могут быть источником большего количества минерального азота для последующих культур, чем остатки зерновых, благодаря относительно высокому содержанию азота и относительно низкому соотношению C: N в остатках бобовых по сравнению с остатками зерновых. Питательные вещества, полученные из разложившихся корней, клубеньков, корневых шляпок, клеток корневой каймы, шелушащихся клеток и эпидермиса (нерастворимые в воде материалы), вносят значительный вклад в перенос питательных веществ под землей.

Зерновые, выращиваемые последовательно с бобовыми культурами, получают преимущества по азоту по сравнению с монокультурой зерновых. Использование бобовых культур в различных системах возделывания может привести к значительному и прогрессивному увеличению урожайности последующих небобовых культур по сравнению с севооборотами с небобовыми культурами.

Предполагается, что эти результаты объясняются многими факторами, включая доступность обогащенного азота после выращивания бобовых культур и другие эффекты севооборота, такие как снижение заболеваемости и других вредителей и более высокая скорость заселения микоризой и разнообразие почв. Богатая азотом биомасса корней, побегов и листьев бобовых культур, которая обеспечивается биологической фиксацией азота, улучшает доступность Азота для соседних или последующих растений, не являющихся бобовыми культурами, в виде экссудата, а живая и стареющая биомасса обеспечивает дополнительный подземный поступление обогащенного азота в почву.

Таким образом, бобовые являются важными источниками пищевых продуктов и кормовых белков и часто интегрируются в сельскохозяйственные системы из-за их благотворного воздействия на плодородие почвы благодаря биологической фиксации азота, который вносит существенный вклад в системы возделывания сельскохозяйственных культур. Прямой перенос азота, разложение и минерализация остатков бобовых, а также доступность минеральных питательных веществ и повышение их усвояемости сельскохозяйственными культурами входят в число вкладов биологической фиксации азота в системы возделывания сельскохозяйственных культур. Для эффективного использования этих результатов в производственных системах обычно используются интегрированные системы возделывания культур, такие как севооборот, междурядье, улучшенный пар, сидераты и междурядная обрезка. Увеличение количества и использование потенциальных преимуществ в различных системах возделывания сельскохозяйственных культур может быть достигнуто путем повышения урожайности бобовых в рамках ограничений, налагаемых различными агрономическими, питательными и экологическими факторами. В частности, биологическая фиксация азота и связанная с ним польза в сельскохозяйственной системе могут быть улучшены путем отбора генотипов бобовых, инокуляции эффективными ризобиями и использования надлежащих методов обработки урожая и почвы. В целом, следует уделять приоритетное внимание использованию бобовых в системе возделывания сельскохозяйственных культур и внедрению технологии биологической фиксации азота, такой как расширение знаний и разработка экономических приложений и систем управления. Будущие исследования должны включать различные подходы к улучшению качества инокулянта с особым акцентом на развитие штаммов ризобий, методы производства и применения инокулянта, а также использование бобовых в различных системах возделывания.

Список литературы:

1. Вавилов П.П., Посыпанов Г.С. Бобовые культуры и проблема растительного белка. М: Россельхозиздат, 1983, 256 с.
2. Делаев У.А., Зузиев У.Г., Батукаев А.А., Шишхаев И.Я. Симбиотическая и фотосинтетическая деятельность посевов сои разных экотипов и их продуктивность // Вестник Чеченского государственного университета, 2007, №3, С.36.
3. Мишустин Е.Н., Шильникова В.Н. Клубеньковые бактерии и инокуляционный процесс М.: Наука,1973, 388 с.