ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АЗОТФИКСАЦИИ

Альтернативой минеральному азоту может быть использование феномена биологической фиксации молекулярного азота атмосферы бактериями-азотфиксаторами. О глобальности этого процесса свидетельствует тот факт, что с 75 млн. т азота, который ежегодно употребляют растения, 60% обеспечивается за счет деятельности микроорганизмов, связывающих молекулярный азот в легкоусвояемые растениями формы.

ГорохНа сегодня биологическая азотфиксация - это безальтернативный путь обеспечения растений азотом, не нарушая экологию среды. Кроме того, широкое использование азотфиксации в практике современного сельскохозяйственного производства позволяет обеспечить высокий выход растительного белка с гектара без применения дорогих и экологически небезопасных минеральных азотных удобрений.

Биологический азот нашел широкое применение не только в системе интенсивных технологий, но и в получении экологически чистой продукции растениеводства. Поскольку использование в этом случае минеральных удобрений недопустимо, то биологический азот, который фиксируется клубеньковыми бактериями, является, по сути, единственным и главным источником получения рентабельных, экологически чистых урожаев.

Несмотря на значительные преимущества биологической азотфиксации, по сравнению с минеральными азотными удобрениями, существует ряд лимитирующих факторов ограничивающих ее эффективность.

Во-первых, формирование клубеньков по своей сути является инфекционным процессом. Проникновение в корень бактерий в период формирования симбиоза активизирует защитные механизмы растений и вызывает задержания их развития на 3-5 дней.

Во-вторых, эффективность симбиотических систем в значительной степени зависит от погодных условий и особенностей почвы. Оптимальная температура для образования клубеньков у растений умеренной зоны лежит в пределах 10-20 °С, а у теплолюбивой сои - 22-28 °С. При низких температурах клубеньки могут образовываться, но азотфиксация в них не происходит. В условиях низких значений рН почвы у ризобий наблюдается ослабление или утрата вирулентности (способности проникать в корень бобового растения и образовывать клубеньки), что существенно снижает эффективность инфицирования растений. Оптимальное значение рН находится в пределах 5,5-6,5. Засоление почв, особенно вторичное, возникающее при нарушении режимов орошения, также подавляет распространение и эффективность различных видов клубеньковых бактерий.

Сельскохозяйственные угодьяВ-третьих, процесс азотфиксации требует затрат большого количества энергии. Благодаря симбиотическим взаимосвязям микроорганизмы для восстановления инертной молекулы азота атмосферы получают возможность использовать энергию света, преобразованную фотосинтетическим аппаратом растения-хозяина.

В свою очередь продукты азотфиксации, которые транспортируются в надземную часть растения, положительно влияют на процесс фотосинтеза, распределение фотоассимилятов и азотсодержащих веществ между органами растения, которые могут снижать или повышать производительность бобовых растений. В то же время, коэффициент использования энергетических субстратов на азотфиксацию в клубеньковых бактерий составляет 10-12%, что в 10-12 раз больше, чем у свободноживущих азотфиксаторов. Расчеты показывают, что на 1 г фиксированного азота бобовые растения тратят 12 г органического углерода. Итак, хотя азотфиксация снижает себестоимость сельскохозяйственной продукции, растению такой «диетический» азот стоит достаточно дорого.

Несмотря на такой «недостаток» сегодня во всем мире наблюдается интерес к биологическим препаратам для сельского хозяйства. В индустриально развитых странах, имеющих большие возможности по применению минеральных удобрений, вопросу биологизации сельскохозяйственного производства предоставляется исключительное значение. Об этом свидетельствуют мировые объемы производства препаратов на основе азотфиксирующих бактерий. В то же время в Украине клубеньковыми бактериями инокулируется менее половины семян бобовых культур.


Сделать заказ