Nф = (Nб – Nc) – (Nз – Nc),

где Nб – общий азот бобового растения, Nз – общий азот злакового растения, Nc – азот семян.

6. Ацетиленовый метод

Принцип метода основан на способности клубеньковых бактерий восстанавливать не только молекулярный азот, но и ряд других соединений, в частности ацетилен (С2 Н2) до этилена (С2 Н4). При этом установлено, что количество образовавшегося этилена за еденицу времени находится в соотношении с количеством фиксированного азота, равным 3:1.

N2 + 6H + 6е ® 2NН3; C2H2 + 2H + 2е ® 2С2Н4.

Определив количество этилена на газовом хроматографе, и используя указанное соотношение, находят количество фиксированного азота.

7. Метод с использованием меченого азота

Симбиотически фиксированный азот бобовых (Nф) определяется как разница между общим содержанием азота в бобовом растении (Nб) и суммой количества азота, поступившего в растение из удобрений (Nу), почвы (NП) и семян:

Nф = Nб – (Nу + NП + Nc).

Для определения показателя NП предлагается использовать зависимость между количеством почвенного азота, поступившего в растения (NП), запасом усвояемого азота почвы (АN) и коэффициентом использования растениями минерального азота удобрения (К). Эта зависимость выражается формулой

NП = АN * К/100.

Показатель АN устанавливается по методу изотопного разведения с помощью злаковой культуры, показатель К для бобовой культуры – изотопным методом. Допускается, что К одинаков как для азота удобрения, так и для азота почвы.

Обзор существующих методов определения размеров азотфиксации показывает, что все они страдают теми или иными существенными недостатками, затрудняющими в полевых условиях установить истинные величины вовлечения атмосферного азота в земледелиечерез культуру бобовых. Из четырех спряженных показателей азот в растениях – N общий, N удобрений, N почвы и N атмосферы – мы можем точно определить первые два. Главная трудность – в определении азота почвы. Наиболее доступным в полевых условиях является метод сравнения бобовых и злаковых культур по содержанию азота.

5. Принципы управления биологической азотфиксацией

На мой взгляд, для управления биологической азотфиксацией и повышения продуктивности растений, можно предложить:

Биологическая фиксация азота атмосферы посредством ферментного комплекса (нитрогеназы) симбиотических и различных сообществ несимбиотических азотфиксаторов играет ведущую роль в образовании азотного фонда и органического вещества почвы, создавая тем самым биологическую основу ее плодородия.

Из всех видов биологической фиксации азота атмосферы наибольшее значение для плодородия и экологии почв, рационального использования минеральных и органических удобрений на планируемую урожайность принадлежит симбиотической N2-фиксации, осуществляемой бобовыми, особенно многолетними травами, способными синтезировать в почве 10-20 т/га органического вещества и 150-200 кг/га и больше легкодоступного азота.

Под влиянием культуры бобовых, сопутствующих несимбиотических гетеротрофных, диазотрофных и других микроорганизмов мобилизуются малодоступные соединения биогенных элементов почвы, повышается подвижность остаточных РК-удобрений. Поэтому увеличенные дозы минеральных NРК-удобрений (по 120 кг/га и более), вносимые под зерновые после средних и хороших урожаев бобовых предшественников следует рассматривать как необоснованные и экологически опасные. Стремление к рекордным урожаям зерновых за счет повышенных и высоких доз минеральных и органических удобрений следует рассматривать как попытку с негодными средствами.

Представление о значении бобовых, особенно многолетних трав для плодородия почвы на основе учета пожнивных и корневых остатков в слое почвы 0-20-40 см не отражает реальный вклад бобовых в плодородие почвы и урожайность растений, следующих после бобовых предшественников. Необходимо введение поправочных коэффициентов на полноту учета всей органической массы бобовых, поступающей в почву. Для многолетних трав, согласно исследованиям, установлен коэффициент 2, для зернобобовых – 1,4; однолетних бобово-злаковых трав – 1,3. Они предложены в качестве ориентировочных и введены в формулу расчета поступления в почву органического вещества и симбиотического азота указанных бобовых культур. Поправочные коэффициенты следует корректировать для определенных почвенно-климатических и агрохимических условий возделывания бобовых культур с учетом получаемых прибавок урожайности культур растущих после бобовых.

6. Пути повышения эффективности биологической азотфиксации

При возделывании сельскохозяйственных культур большое влияние на активность несимбиотической фиксации азота оказывают агрономические мероприятия, направленные на повышение урожайности растений, - использование удобрений, гербицидов, мелиорантов. Благоприятные условия культивирования растений, создающиеся вследствие применения этих мероприятий, положительно сказываются на росте и развитии растительного организма, что обуславливает усиление экзоосмоса корневых выделений, которые служат источником энергии и питания для азотфиксаторов. В результате в почве, как правило, увеличивается их общее количество, повышается интенсивность биологической азотфиксации. Так, в ряде научно-исследовательских учреждений установлено, что под влиянием внесения минеральных удобрений усиливается размножение несимбиотических азотонакопителей, а также наблюдается повышение их азотфиксирующей активности.

а) Агротехнические мероприятия

Для повышения продуктивности несимбиотической азотфиксации важным является внесение органических удобрений, в частности соломы. Запахивание 1т соломы может обеспечить дополнительное поступление в почву 4-5 кг азота. Обогащение почвы азотом при выращивании бобовых культур позволяет в 1,5-2 раза снизить дозу внесения азотных удобрений под последующие культуры. Бобовые предшественники даже без применения азотных удобрений обеспечивают получение среднего урожая озимой пшеницы 30 ц/га.

б) Применение бактериальных препаратов в земледелии

Важным приемом, способствующим повышению урожая бобовых культур, а также увеличению размеров симбиотической азотфиксации, является предпосевная обработка семян клубеньковыми бактериями – нитрагинизация. Под влиянием нитрагинизаци продуктивность бобовых культур повышается на 5-20%, в зерне и вегетативной массе возрастает содержание протеина, увеличивается его выход с единицы площади. Разработано большое количество различных форм препаратов – агаровая, жидкая, почвенная, сухая, торфяная, гранулированная. Доминирующей формой является торфяная, получившая коммерческое название «ризоторфин» на нестерильном и гамма-стерилизованном торфе.

Под влиянием нитрагинизации продуктивность бобовых культур повышается на 5-20%, в зерне и вегетативной массе возрастает содержание протеина, увеличивается его выход с единицы площади. Эффективность нитрагинизации бобовых во многом зависит от подбора штаммов клубеньковых бактерий, используемых для приготовления нитрагина. Штаммы должны обладать достаточной продуктивностью азотфиксации, вирулентностью и конкурентоспособностью. Перспективным направлением в селекционной работе является также выделение штаммов, которые сохраняют высокую активность нитрогеназы при повышенном содержании в почве минерального азота, образуют клубеньки на корнях бобовых растений в самые ранние фазы их развития, экономно расходуют энергетический материал, поставляемый растением-хозяином, и устойчивы к пестицидам, применяемым на посевах бобовых культур.