Search

Возрастающий спрос на сельскохозяйственную продукцию обычно приводит ко все большему применению удобрений. Азот, содержащийся в удобрениях и не усвоенный сельскохозяйственными культурами, может поступать в атмосферу в виде парниковых газов либо попадать в почвенные воды, приводя к экологическим последствиям. Наряду с применением азотных удобрений необходимы альтернативные источники азота для создания более устойчивых систем в сельском хозяйстве. Бобовые культуры обладают потенциалом для реализации такой потребности благодаря своей уникальной биологической способности фиксировать азот из атмосферы, что благоприятно воздействует не только на сами бобовые, но и на культуры в севообороте. Исследуются и сравниваются факторы окружающей среды, влияющие на сложный процесс биологической азотфиксации бобовых культур: температуру, содержание влаги, концентрацию азота, рН в корнеобитаемом слое почвы, питание растений, включая субстраты углерода (С) и азота (N) в корнях, и генетическую вариацию потенциальной способности бобовых культур к азотфиксации. Конечная цель исследования – разработка модели симбиотической азотфиксации бобовыми культурами. Задача же данного раздела сфокусирована на том, как азотфиксация бобовых культур реагирует на условия окружающей среды и на содержание субстратов углерода и азота в растениях.DOI 10.14258/izvasu(2015)1.1-33, Increasing demand for agricultural production typically results in greater fertilizer application. Nitrogen (N) in fertilizers or manures which is not taken up by crops can be released into the atmosphere as nitrogenous greenhouse gases or leached into ground water, with resulting environmental implications. Rather than relying purely on application of N fertilizer, alternative N sources are needed to help develop more sustainable farming systems. Legumes have the potential to fulfil this requirement due to their unique ability to fix N biologically from the atmosphere, benefiting not only the legumes themselves, but also the intercropped or subsequent crops. In this paper, we explore and compare the environmental conditions influencing complex process of legume biological nitrogen fixation such as temperature, water content, N concentration, root zone рН, plant nutrient status including C and N substrates in roots, and a genetic variation in potential N fixation capacity. The ultimate goal of the research is to develop a model of legume biological nitrogen fixation. In this section, we focus only on how legume biological nitrogen fixation responds to environmental conditions and plant C and N substrates.DOI 10.14258/izvasu(2015)1.1-33

Ведущая роль в балансе питательных веществ и сохранении плодородия почвы принадлежит биологическим факторам и в том числе – фиксации атмосферного азота симбиотическими и свободноживущими диазотрофами. Наиболее значимым для практики сельского хозяйства процессом является азотфиксация, осуществляемая клубеньковыми бактериями в симбиозе с бобовыми растениями. Создание специфических севооборотов с участием бобовых культур за счет использования бобово-ризобиальных систем составляет основу «биологического земледелия». Поэтому включение алгоритмов симбиотической азотфиксации в математические модели продукционного процесса бобовых культур, а следовательно, и в комплексные модели расчета системы сельскохозяйственных севооборотов с участием бобовых культур, представляется важной практической задачей. Исследуются и сравниваются методы моделирования процесса и количественной оценки биологической фиксации азота бобовыми, зернобобовыми и кормовыми культурами в полевых условиях, которые представлены в российской и зарубежной литературе. Сопоставляются различные схемы и функции, которые используются для моделирования реакции азотфиксации на биотические и абиотические факторы, выявляются их относительно сильные и слабые стороны. Кроме того, анализируются расхождения в существующих моделях и предлагается вариант усовершенствования модели биологической азотфиксации в комплексной модели продукционного процесса бобовых культур.DOI 10.14258/izvasu(2015)1.1-34, The leading role in balance of nutrients and preservation of soil fertility belongs to biological factors which includes fixation of atmospheric nitrogen by symbiotic and free-living diazotrophs. The most significant process for agricultural practice is the nitrogen fixation which is performed by nodule bacteria in symbiosis with bean plants. Specific crop rotations with participation of bean cultures due to use of bean rizobium systems make a basis of "biological agriculture". Therefore, inclusion of symbiotic nitrogen fixation algorithms in mathematical models of production process of bean cultures, and, therefore, and in complex models of calculation of agricultural crop rotations systems with participation of bean cultures, is an important practical task. In this article, we explore and compare methods of modeling and quantitative estimation of biological nitrogen fixation by grain and forage legumes in the field environment. Different schemes and functions used to simulate the response of nitrogen fixation to biotic and abiotic factors are compared and analyzed for their relative strengths and weaknesses. Besides, divergence in current models is analyzed, and an improvement of the biological nitrogen fixation model in a complex model of production process of bean cultures is proposed.DOI 10.14258/izvasu(2015)1.1-34