< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Симбіотична та асоціативна азотфіксація сільськогосподарськими культурами

Серед польових культур здатністю до симбіотичної фіксації азоту з повітря мають рослини родини бобових. Крім того відомо, що понад 200 видів рослин інших родин також меншою мірою здатні до асоціативної фіксації. Найвищу потенційну можливість до азотфіксації має люцерна. На гектарі в умовах зрошення вона фіксує до 500 кг азоту з повітря при урожайності сіна 25-30 т/га (за рахунок кількох укосів). За середніх урожаїв у богарних умовах 4-5 т/га сіна в ґрунті залишається фіксованого азоту 80-120 кг.

Значну здатність до азотфіксації має і конюшина, причому із збільшенням врожайності надземної маси помітно підвищується азотфіксація. Можливості нагромадження утилізованого азоту конюшиною становлять від 180 кг при високому врожаю надземної маси до 60-80 кг при врожайності сіна 45-55 ц/га.

За азотфіксуючою здатністю серед польових культур виділяють люпин (багаторічний та безалкалоїдний однорічний), козлятник східний, лядвинець рогатий та ін. За сприятливих умов симбіозу і врожайності зеленої маси 30-60 т/га може фіксуватися 150-200 кг азоту, а зі зниженням продуктивності цих рослин кількість його в ґрунті знижується до 30-35 кг/га.

Зернобобові культури засвоюють значно менше азоту повітря, ніж багаторічні бобові трави внаслідок того, що в них інтенсивна фіксація триває 1,5-2 місяці, а у багаторічних грав — 3-4 місяці.

Серед однорічних культур найбільшу азотфіксуючу здатність мають люпин білий, кормові боби та соя. За урожайності 300-350 ц/га зеленої маси люпин білий може засвоїти з повітря до 200-220 кг азоту, в той час як люпин жовтий за такої ж продуктивності фіксує на 40-80 кг/га азоту менше.

Соя та горох за урожайності зерна 30 ц/га засвоюють не більше як 6070 кг азоту на гектарі. Одночасно за такого врожаю зерна на його формування рослини використовують удвічі більше азоту з ґрунту, тобто такі культури не створюють позитивного балансу цього елементу в ґрунті.

Низький рівень азотфіксації пояснюється тим, що бобові культури не вступають в симбіоз з ризобактеріями, або активність симбіозу буває дуже слабкою унаслідок несприятливих екологічних умов. Високу інтенсивність цього процесу досягають за оптимальної вологості, реакції середовища, наявності достатньої кількості фосфору та калію, наявність в ґрунті активних штамів бульбочкових бактерій або при зараженні рослин вірулентними штамами специфічних рас бульбочкових бактерій. Якщо якісь із факторів знаходяться в неоптимальних розмірах, то фіксація азоту проходить слабо або він зовсім не засвоюється.

Поряд із симбіотичною фіксацією виявлено широке розповсюдження і велике видове різноманіття гетеротрофних бактерій — азотфіксаторів у ґрунтах різних природних зон, в прикореневій зоні і безпосередньо на поверхні небобових і бобових рослин, що дає підстави передбачати їх важливу роль у природі.

Надходження з рослинними рештками бобових трав великої кількості багатої азотом свіжої органічної маси забезпечує підвищення біологічного потенціалу ґрунту, посилює в ньому процеси перетворення органічної речовини і формування гумусу. Тому ті сівозміни, в яких є не менш як 20% бобових трав, у більшості випадків забезпечують стабілізацію гумусу в ґрунті.

За середніми даними, щорічна мінералізація гумусу в орному шарі дерново-підзолистих ґрунтів складає, т/га: під зерновими і льоном — 0,7-0,9; картоплею — 1,3-1,5; цукровими буряками, кормовими коренеплодами — 1,5-1,7; кукурудзою на силос — 1,2-1,3; однорічними травами на сіно — 0,6-0,8 і силосними — 0,5-0,7. Середньорічні втрати гумусу на чорноземах під просапними — 1,5-2,0 і в чорному пару — 2,02,5 т/га.

Для розрахунку новоутвореного гумусу з рослинних решток і внесеного гною використовують коефіцієнти їх гуміфікації. Вони являють собою частку вуглецю рослинних решток, що після їх трансформації надійшла до гумусу ґрунту. Коефіцієнти гуміфікації рослинних решток в орному шарі чорнозему типового становлять: для буряків цукрових — 0,10, пшениці озимої на зелений корм і картоплі — 0,13, соняшнику — 0,14, кукурудзи на силос — 0,17, пшениці озимої і кукурудзи на зерно — 0,20, ячменю — 0,22, гороху — 0,23, люцерни — 0,25, гною — 0,23.

Науково обґрунтованою зміною культур сівозміни, застосуванням багаторічних трав, проміжних культур і сидерату можна звести втрати гумусу до мінімальної величини. Але застосування лише мінеральних добрив навіть при найбільшому надходженні в ґрунт рослинних решток не забезпечує повної комплексної дії азоту, що утворився внаслідок мінералізації органічної речовини ґрунту і винесеного з господарським урожаєм. Якщо виключити повторне повернення в ґрунт частини поживних речовин у формі гною та інших органічних добрив, то навіть за інтенсивного застосування мінеральних добрив баланс азоту і органічної речовини ґрунту буде неминуче від'ємним.

Внесення органічних добрив всіх видів, структура посівних площ в сівозміні, яка враховує відтворення гумусу, і всі заходи, спрямовані на бережливе відношення гумусу та скорочення його непродуктивних втрат — обов'язкові умови розширеного відтворення родючості ґрунту і постійного підвищення його продуктивності.

Завдання підвищення продуктивності ґрунту можуть бути розв'язані на різних рівнях, для кожного з яких типовими є свої категорії оптимальності. За умови таких критеріїв слід брати, перш за все, відтворення родючості ґрунту загалом та окремих його складових, оскільки саме ґрунтова частина є найслабшою ланкою будь-якої системи землеробства і землекористування.

Відомо значення потенційної та ефективної родючості в підвищенні продуктивності чорноземних ґрунтів. Про це свідчить рівень урожайності культур, які вирощують у зоні поширення цих ґрунтів. Багаторічні дослідження НАУ, Інституту землеробства НААН на чорноземах типових лівобережжя Лісостепу свідчать, що в умовах сучасного землеробства зі зміною структури посівних площ в напрямку зменшення площ під бобовими та збільшення частки високоінтенсивних культур за інтенсивними технологіями вирощування, тобто із зростанням антропогенного навантаження, відбувається погіршення фізичних, хімічних та інших агрономічних властивостей чорноземних ґрунтів.

Систематичне застосування високих доз мінеральних добрив, сучасних технологій обробітку ґрунту стало причиною утворення у поверхневому шарі ґрунту високої концентрації поживних речовин, значного підвищення вмісту іонів водню та істотного зниження вмісту кальцію і магнію у вбирному ґрунтовому комплексі чорноземів. За таких умов змінюється типовий для чорноземів гуматний тип гуміфікації — він стає гуматно-сульфатним, при якому можливе формування акумулятивного неповнорозвиненого гумусного профілю з ознаками деструктивного процесу гумусоутворення.

Унаслідок втрати зі складу гумусу чорноземів гуматів кальцію відбувається зниження вмісту у верхньому шарі ґрунту агрономічно цінної структури, її водотривкості, зростає здатність ґрунту до запливання.

Високе насичення сівозмін кукурудзою та цукровими буряками створює труднощі у підтримуванні зрівноваженого балансу азоту і гумусу, ускладнює водний режим ґрунту.

Дослідження переконливо свідчать, наскільки важлива роль у регулюванні балансу належить багаторічним бобовим травам. Серед усіх культур, які вирощують у сівозмінах, лише вони забезпечують позитивний баланс гумусу: при врожайності сіна 50-70 ц/га середньорічне нагромадження гумусу становить 1т/га. Саме тому сівозміна з високим насиченням бобовими травами (20-25%) і низьким — просапними культурами (20-25%) позитивно впливали на гумусний режим ґрунту: швидкість розкладання гумусу та величина його витрат тут виявляються найменшими (0,20-0,25 т/га на рік).

Збільшення у структурі сівозмін частки високоінтенсивних просапних культур (кукурудзи, цукрових буряків) за одночасного зменшення бобових трав підвищує мінералізацію гумусу та зростання його дефіциту до рівня 0,7-1 т/га за рік. За таких умов гумусового балансу стає найнижчою продуктивність чорноземів — урожайність пшениці озимої не перевищує 25 ц/га, цукрових буряків — 200-250 ц/га, кукурудзи — 1525 ц/га. У таких сівозмінах помітно зростають витрати на покриття дефіциту гумусу й азоту в ґрунті за рахунок добрив. Зокрема, для збереження рівня продуктивності культур, що відповідає сівозмінам з бобовими травами, тут слід вносити на 1 га ріллі не менше як 10 т гною у поєднанні з внесеннями — 90-100 кг/га діючої речовини — нормами мінеральних добрив.

Основою регулювання вмісту органічної речовини, гумусу, азоту в ґрунті є насамперед дотримання сівозмін з оптимальним співвідношенням зернових та просапних культур, наявністю багаторічних трав і внесення добрив.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >