Известно, что белок — жизненно важный компонент пищи человека и животных. Во многих странах мира в расчете на единицу площади отмечается рез-
Кобольт
\
Кобамидный коэнзим
_I
кий дефицит пищевого белка. Бобовые культуры в расчете на единицу площади дают значительно больше белка, чем злаковые. По сравнению с зерном пшеницы, ржи, овса содержание белка в семенах люпина, сои в 2—3 раза больше, а по сравнению с зерном риса и кукурузы — в 3— 4 раза.
Белок бобовых культур в 10 раз дешевле белка хлебных злаков. Он на 80—90 % состоит из легкоусвояемых водо- и солерастворимых фракций, полноценнее по аминокислотному составу, чем белок злаковых куль-
f
Метилмасонилизомераза участвует в синтезе
Рибонуклеотид-
редуктаза
участвует
Сукцинил КоА
участвует
в синтезе ДНК и белка
оказывает влияние на
синтезе
леггемоглобина
рост и деление клеток Rhizobium
Рис. 21. Роль кобамидных коэнзимов в клубеньках бобовых растений
тур. Содержание наиболее важных незаменимых аминокислот в семенах бобовых в 2—4 раза выше, чем в зерне хлебных злаков.
Трудно переоценить и агрономический эффект, который получают от посевов бобовый культур в севообороте. Бобовые растения оставляют на поле богатые азотом пожнивные остатки и не только накапливают азот, но и ускоряют минерализацию растительных остатков, повышают использование почвенного азота, увеличивают урожай последующих культур.
В Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, по данным Б. А. Доспехова, в длительном опыте на дерново-подзолистой почве введение севооборота с клевером повысило урожайность ржи на 0,75 т/га, а при применении фосфорных и калийных удобрений —на 1,18 т/га. Еще больше был эффект от включения в севооборот клевера при применении известкования (1 т/га) на неудобренной почве. Кроме того, многолетние бобовые культуры улучшают структуру почвы, устраняют водную и ветровую эрозию, выполняют санитарную роль. Так, люцерна очищает почву от возбудителя вертициллезного вилта хлопчатника, поэтому широко рекомендуется введение люцерново-хлопчатниковых севооборотов.
Проблема максимального использования биологического азота связана с химизацией сельского хозяйства. Практика показывает, что высокие урожаи бобовых культур можно получить лишь при устранении кислой реакции почв (их известковании), применении фосфорных, калийных удобрений и отдельных микроудобрений.
Научно обоснованное использование возрастающих количеств удобрений — главная задача агрохимической науки. В решении этого вопроса важное место занимает изучение баланса питательных веществ. Многие стороны этой проблемы, и прежде всего масштабы накопления биологического азота и степень его использования, требуют детального исследования.
Приходные статьи азотного баланса почв слагаются из связывания азота свободноживущими, ассоциативными и симбиотическими азотфиксаторами, поступления азота с семенами, минеральными и органическими удобрениями, пожнивными остатками, атмосферными осадками.
Данные о величине симбиотической фиксации азота атмосферы весьма разноречивы. В опытах А. В. Соколова количество фиксированного клевером азота колебалось от 45 до 95 %. В. Е. Шевчук отмечает, что только треть азота была фиксирована бобовыми растениями из атмосферы. По данным Е. Н. Мишустина, за год в корневых остатках люцерны накапливается около 100 кг/га азота и около 50 кг/га у клевера.
Подсчет Н. С. Авдониным возможной величины симбиотического усвоения молекулярного азота показал, что она может достигать 3 млн т, исходя из данных Д. Н. Прянишникова о том, что клевер за год в расчете на 1 га фиксирует 150 кг азота из воздуха, а люцерна — 250—300 кг. Е. Н. Мишустиным определена несколько большая величина азотонакопления бобовыми культурами — около 3,5 млн т. Однако в масштабе биосферы роль симбиотической азотфиксации относительно невелика, поскольку даже в агроэкосистемах в настоящее время бобовые растения занимают около 10% общей площади посевов сельскохозяйственных культур, а в естественных фитоценозах их мало.