Клубеньковые бактерии на клубнях бобовых — взаимодействие с растением и польза для почвы

Дополнение серии материалов о сидератах. В предыдущей статье разбирались самые интересные бобовые сидераты, секрет эффективности которых — азотфиксирующие клубеньковые бактерии.

Д.Н Прянишников: «Бобовые растения это миниатюрный завод по утилизации атмосферного азота работающий на дармовой солнечной энергии».

Зачем нужен азот?

Самым важным питательным веществом во всем растениеводстве является азот (N). Азот наиболее распространенный в атмосфере газ (78-79%), но его трудно найти в других местах нашей планеты. N частично растворен в дождевой воде, но его количество ничтожно — 15 кг на гектар в год, и при всем его изобилии в воздухе, атмосферный азот тяжело доступен. Чтобы азот сделать пригодным в биологических системах, необходимо разорвать тройную связь в его молекуле N2, а это чрезвычайно сложно проделать.

Азот

Азот трудно получить, но он является питательным веществом с высоким спросом. Без N не было бы никаких аминокислот и белков — строительных блоков жизни.

Кто такие ризобии?

К счастью, природа создала группу азотфиксирующих клубеньковых бактерий Ризобия (Rhizobium), которые решают эту проблему. Ризобии не единственные, кто ответственен за фиксацию азота, но они проделывают большую часть работы на сегодняшний день.

Бактерии Rhizobum имеют особые последовательности ДНК, кодирующие белок нитрогеназа. Нитрогеназа представляет собой фермент, разрывающий азотные связи и превращающий N в биологически доступную форму. Это занятие энергетически дорогое для бактерий. Но, благодаря партнерским отношениям с растением, ризобии получают углеводы, созданные растениями фотосинтезом из углекислого газа и солнечной энергии. Бактерии отдают азот взамен на сахара. Клубеньковые бактерии Ризобии проникают в клетки корневой системы растений из почвы и в процессе размножения создают огромные колонии, которые мы видим невооруженным взглядом в виде шариков на корнях бобовых.

Ризобии

Ризобии

Только определенные растения имеют способность формировать отношения с азотфиксирующими клубеньковыми бактериями. Эта группа растений относится к ботанической семье бобовых. Хорошие примеры бобовых культур — клевер, люцерна, горох, фасоль, арахис.

Клубеньковые азотфиксирующие бактерии ризобии на корнях растений

Клубеньковые азотфиксирующие бактерии ризобии на корнях растений

Источник материала «Homestead and Gardens» , блог агронома из Айдахо, работающего на орехово-черносливной ферме.

Есть мнение, что для успешной фиксации азота необходимо искусственное подселение клубеньковых бактерий в почву с помощью специальных препаратов.

Роль бобовых культур в повышении плодородия почвы

Итак, бобовые культуры имеют очень большое значение для повышения плодородия почвы. Накапливая азот в почве, они препятствуют истощению его запасов. Особенно велика роль бобовых в тех случаях, когда они используются на зеленые удобрения.

Но практиков сельского хозяйства, естественно, интересует и количественная сторона. Какое количество азота может быть накоплено в почве при культивировании тех или иных бобовых растений? Сколько азота остается в почве, если урожай полностью убирается с поля или если бобовые запахивают как зеленое удобрение?

Известно, что в случае заражения бобовых эффективными расами клубеньковых бактерий они могут связывать от 50 до 200 кг азота на гектар посева (в зависимости от почвы, климата, вида растения и т. д.).

По данным известных французских ученых Пошона и Де Бержака, в обычных полевых условиях бобовые культуры фиксируют приблизительно следующие количества азота (в кг /га):

Люцерна

217

Бобы

100

Клевер (разные сорта)

105—200

Вика

89

Люпин

169

Фасоль

44

Соя

65

Чечевица

115

Горох

80

Пастбища и бобовые

118

Корневые остатки однолетних и многолетних бобовых растений в разных условиях культуры и на разных почвах содержат различные количества азота. В среднем люцерна ежегодно оставляет в почве около 100 кг азота на гектар. Клевер и люпин могут накопить в почве приблизительно по 80 кг связанного азота, однолетние бобовые оставляют в почве до 10—20 кг азота на гектар. Учитывая площади, занятые в СССР бобовыми, советский микробиолог Е. Н. Мишустин подсчитал, что они возвращают полям нашей страны ежегодно около 3,5 млн. т азота. Для сравнения укажем, что вся наша промышленность в 1961 году выработала 0,8 млн. т азотных удобрений, а в 1965 году даст 2,1 млн. т. Таким образом, азот, добываемый из воздуха бобовыми в симбиозе с бактериями, занимает ведущее место в азотном балансе земледелия нашей страны.

Что такое клубеньковые бактерии

Больше 2 тыс. лет назад земледельцы заметили, что бедные, выработавшие ресурс почвы дают урожаи после возделывания на них бобовых культур. Следующие попытки раскрыть секрет были в 1838 г.: Ж.-Б. Буссенго решил, что листья бобовых фиксируют азот, однако опыты с неблагоприятной водной средой не подтвердили это. В 1901 г. была открыта Azotobacter chroococcum (6 видов из рода азотобактер). Первый препарат на основе «земляных» бактерий Нитрагин был создан в 1897-м.

Все клубеньковые бактерии – это микроаэрофилы. Им свойственна палочковидная/овальная форма. Относятся Rhizobium (Rhizobiales) к способным переводить газообразную форму азота в усвояемую растениями – растворимую. Факты:

  • По тому, насколько влияют микроорганизмы на урожай, их разделяют на активные (эффективно обогащают почву), малоактивные и неактивные (неэффективные).
  • Когда нет влаги, они не размножаются, поэтому при засушливом климате специально зараженные растения вводят в почву глубже.
  • Оптимальная температура для размножения всех представителей азотфиксирующих – 20-30°С, но рост продолжается и при 0-35°С. Лучшая среда (pH) – нейтральная, порядка 6,5-7,1, а вот кислая вызывает гибель колоний.
  • Благодаря опытам Московской сельхозакадемии выяснилось, что даже при условии отсутствия «доноров» бактериальный материал не покидает почву до 50 лет.
  • Микроорганизмы способны пережить даже условия после атомного взрыва, выдержать гамма-излучение и ультрафиолет, солнечную радиацию, но не могут обитать при высокой температуре.
  • Максимальное значение микроорганизмы имеют для развития корня.

Бобовые растения и клубеньковые бактерии

Как взаимодействуют бобовые растения и клубеньковые бактерии? После заражения растения продуценты усваивают азот из воздуха, преобразуя его в соединение, пригодное для питания не только паразита, но и для «хозяина». Есть несколько теорий о том, как отдельные элементы образуют бактериальные клубеньки. Происходит заражение растений:

  • через повреждение тканей;
  • проникновением через корневые волоски;
  • внедрением через молодые верхушки корня;
  • благодаря бактериям-спутницам.

Симбиотические бактерии рода Ризобиум, проникнув в корень, перемещаются в его ткани, легко преодолевая межклеточное пространство группами или одиночными клетками (как у люпина). Чаще же клетка при размножении образовывают инфекционные нити (тяжи, колонии). Их количество различается по типам растений. Часто встречаются общие нити заражения, формирующие один клубенек.

Видео: клубеньковые растения

title КФК «Пчёлка», Алексей Руссков о благотворном влиянии клубеньковых бактерий на выращивание люпинов

Статья обновлена: 14.06.2019

Вам также может быть интересно

Мочегонные травы и сборы — список. Какие мочегонные травы пить от повышенного давления, отеков и для похудения

Сыворотка для огурцов и помидоров

Гипохолестериновая диета — стол №10

Вреден ли вайп для здоровья и окружающих. Есть ли вред от вайпа без никотина

Хиджама — что это такое за процедура. Как делать хиджаму кровопусканием или банками и противопоказания

Антибиотики при ангине у взрослых и детей. Список эффективных антибиотиков для лечения ангины и как принимать

Пинетки Зефирки спицами с описанием и пошаговыми схемами

С чем носить гольфы


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий