Роль почвенного азота.
Количество азота в растениях в среднем составляет 1,5°/0 от сухого вещества, причем оно колеблется в довольно больших пределах; так, семена бобовых растений содержат от 3 до 6°/0 азота, зерна хлебных злаков — от 1 до 3%. листья и почки — от 1 до 5%, корни и стебли — меньше 1 °/0, а древесина — меньше 0,5%.
Органы растений, состоящие из молодых клеток, в которых много протоплазмы, ядер, алейрона и пластид, содержат больше азота, чем старые органы. Грибы богаты азотом; у них даже оболочки клеток содержат азот. По сравнению с растениями, животные богаче азотом; так же, как и грибы, они получают азот из органических веществ или в форме белковых веществ, или в виде продуктов распада их.
Среда, в которой развивается растение, богата азотом. Много свободного азота находится в воздухе (около 80°/0 по объему). Ничтожное количество его встречается в воздухе в форме аммиака (NH,) и окислов азота (NO^). Азот содержится, также и в почве, где он отличается большей подвижностью. Насыщенные азотом органические остатки в почве при благоприятных условиях, под влиянием многочисленных бактерий гниения и аммонизации, разлагаются, причем происходит переход органического азота в аммиачный. Аммиачные соли, под влиянием нитрифицирующих бактерий, открытых в 1889 г. русским ученым Виноградским, переходят в соли азотной кислоты (HN03). Количество бактерий, находящихся в поверхностном слое почвы, исчисляется сотнями миллионов и доходит до 2—3 млрд. в 1 г почвы. Процессы аммонизации и нитрификации происходят одновременно и совершаются энергично при условии достаточной влажности почвы, хорошего доступа в почву воздуха, благоприятной температуры и при наличии в почве извести, кальций которой необходим для связывания образующихся кислот.
Нитрификация, или образование селитры в почве — один из наиболее важных для сельскохозяйственного производства почвенных процессов, так как селитра идет на питание растений.
Усвоение свободного азота бобовыми растениями.
Атмосферный азот усваивается зелеными растениями через посредников (бактерии).
С давних пор на корнях бобовых растений замечены были клубеньки, или желвачки, которые принимались за болезненное явление. В 1866 г. русским ученым Ворониным были открыты бактерии, живущие в клубеньках бобовых растений, которые позднее получили название клубеньковых бактерий. Эти бактерии проникают из почвы в корневой волосок, а затем, размножившись, в виде тяжа внедряются в кору корня и здесь продолжают размножаться. Под влиянием раздражения клетки корня начинают делиться, и в результате разрастается клубенек (рис. 42), в котором образуется особая бактероидная ткань. Здесь, сильно размножившись, бактерии, имеющие сперва форму мельчайших палочек, начинают превращаться в бактероиды. Изменения сводятся к увеличению размеров бактерий, иногда к образованию лопастей.
Из практики сельского хозяйства известно, что бобовые растения (клевер, бобы, горох и др.) плохо реагируют на азотистые удобрения, в то время как внесение хороших доз селитры под злаки, под корнеплоды и клубнеплоды значительно повышает урожай.
Работая с песчаными и почвенными культурами гороха и овса, ученые заметили, что горох гораздо слабее, чем овес, отзывается на азотное удобрение и хорошо развивается и без азота в присутствии калия, фосфора и других элементов. Подмечена была также связь хорошего роста бобовых с клубеньками, образующимися на их корнях (рис. 43).
Опытами доказано, что клубеньковые бактерии обладают способностью усваивать свободный азот воздуха. Скопившиеся в клубеньках бактероиды затем начинают распадаться, а после этого всасываются корнем и идут на питание бобового растения. Часть бактерий попадает в почву после сгнивания корней растения.
Клубеньковые бактерии хотя и принадлежат к одному виду, но все же делятся на различные расы, свойственные определенным видам бобовых растений. Обычно сожительство бактерий с растением рассматривается как симбиоз, при котором оба организма как будто полезны друг другу, но правильнее рассматривать это явление как болезненное для растения вначале и лишь в процессе развития последнее использует бактерии для своего питания. Поэтому в первой стадии растение медленно развивается, а затем развитие его идет чрезвычайно интенсивно.
В том случае, когда культура данного бобового растения вводится на данном поле впервые (например, люпина, сои, сераделлы), производят при посеве предварительно искусственное заражение почвы соответствующими бактериями. Существуют специальные бактериальные удобрения (например, нитрагин и др.), которые представляют собой чистые культуры клубеньковых бактерий, способные повышать урожайность даже на старопахотных почвах.
В настоящее время известно около 12 ООО видов азотусваивающих бобовых растений, из которых много древесных пород. Помимо бобовых, известны растения из других семейств, обладающие способностью усваивать свободный азот: ольха, лох и некоторые южные растения из семейства мареновых.
На корнях многих растений, растущих на пере-vr гнойных почвах, образуются сплетения грибных нитей, называемые микоризами. Они встречаются у дуба, бука, орешника, хвойных, вереска, брусники, подъельника, орхидей, а также у лисохвоста, плевела, овсяницы, костра и у многих других как луговых, так и хлебных злаков (рис. 44). Различают микоризы, опутывающие нитями концы корней лишь снаружи, в виде плотного чехла, и микоризы,^ проникающие в глубину коры корня.
Замечено, что с микоризами растения лучше развиваются. Поэтому принято считать микоризы полезными образованиями и рассматривать это явление как симбиоз, то-есть сожительство двух организмой#высшего и гриба), из которых оба приносят друг другу пользу. Нит^ гриба заменяют корневые волоски (отсутствующие на корнях),'поглощая воду и минеральные соли, а возможно, улавливая и азотистые вещества. Вопрос о том, способны ли микоризы усваивать свободный азот из воздуха, остается пока невыясненным. Органический азот, благодаря микоризам, становится доступным для питания растений.
Особенно развиты микоризы луговых и болотных растений. Между тем известно, что в болотах процесс нитрификации имеет самое ограниченное место. Можно предполагать, что гриб получает от растения углеводы и другие вещества. В некоторых случаях симбиоз гриба и растения, как и в клубеньках бобовых растений, может переходить в явление паразитизма. У многих растений микоризы передаются как бы по наследству, так как грибные нити проникают в семена и при прорастании последних разрастаются вместе с корнями. Достоверно установлено проникновение микоризы в мельчайшие семена орхидеи, которые без микоризы неспособны развиться в новые растения.
Микориза была открыта русским ученым Ф. М. Каменским. На огромное значение микориз в природе и в сельском хозяйстве указывает в своих книгах В. Р. Вильямс.
Большое значение имеет прием заражения почвы микоризами при лесоразведении в степной полосе. Так при гнездовом посеве желудей в лунки прибавляют землю, взятую из-под старых дубов.
Еще на эту тему:
|
