Бобові: в чому ж секрет?

Перші ґрунтові бактерії, які відкрило людство – бульбочкові. З 13 тисяч рослин формують бульбочку близько 1300, а в сільському господарстві використовуються 200. З них всі володіють функцією фіксувати атмо­сферний азот. У ґрунті на бульбочці поселяються та розмножуються симбіотичні мікроорганізми, які, в певній мірі, можуть замінити азотні добрива. Ще більше 2 тисяч років тому землероби помітили, що бідні та «вироблені» ґрунти дають високі врожаї після вирощування на них бобових культур. Наступні спроби розкрити цей секрет робилися в 1838 році: Ж.-Б. Буссенго вирішив, що саме листя бобових культур фіксує азот, однак дослідження на той час не підтвердили цей факт. В 1901 році була відкрита Azotobacter chroococcum (6 видів з роду азотобактер).

Рослини не працюють даремно
На сьогодні прийнято вважати, що всі бобові культури (однорічні та багаторічні) збагачують ґрунт азотом. Однак слід мати на увазі, що жоден вид рослин не ставить своїм завданням збагачення ґрунту азотом або іншими елементами. Адже бобові рослини «вміють» засвоювати азот повітря для того, щоб вижити в конкурентній боротьбі за існування і залишити потомство – насіння. Навіщо ж їм витрачати велику кількість енергії (вуглеводів) для розщеплення молекул азоту (N2), щоб потім залишити його в ґрунті на коренях? Еволюція живих організмів у тому числі рослин так врівноважила біологічні процеси, що немає серед них жодного, який був би непотрібним для організму. Фіксація N2 здійснюється тому, що в ґрунті відчувається великий дефіцит доступного азоту в мінеральній формі. Як тільки в ґрунті з’являється достатня кількість мінерального азоту, енерговитратний для рослини процес симбіотичної азотфіксації негайно припиняється. Отже, рослини не будуть витрачати енергію фотосинтезу на фіксацію азоту, якщо в ґрунті є мінеральний азот.
Зернобобовим культурам, які мають життєвий цикл протягом одного вегетаційного періоду немає необхідності накопичувати будь-яку значну кількість азоту в коренях. Вся стратегія їх зростання і розвитку спрямована на формування репродуктивних органів і продовження виду. Тому поживні речовини накопичуються у вегетативних органах (листках, стеблах і коренях) для того, щоб передати їх насінню. Наприклад, рослини гороху, квасолі та інші зернобобові до фази цвітіння накопичують 45-55% азоту від максимальної кількості засвоєного за вегетацію.

Голодна бульба
З настанням фази утворення бобів відбувається різка зміна спрямованості фізіолого-біохімічних процесів у всіх органах рослини. Листя, стебла і коріння працюють тепер тільки на боби до кінця вегетації. Маса надземних вегетативних органів і коренів збільшується вже незначною мірою. У коріння, а отже, й бульби все менше надходить вуглеводів. Бульби, відчуваючи енергетичний голод (дефіцит вуглеводів), знижують активність азотфіксації, посилюється відтік азоту та інших елементів із вегетативних в репродуктивні органи, рослини старіють, починають процес саморуйнування. Рослина мобілізує всі ресурси на утворення максимально можливої ​​кількості насіння високої якості. Близько 70-80% азоту, накопиченого до цвітіння в вегетативних органах, зернобобові культури перерозподіляють в насіння. На відміну від конюшини, люцерни та інших багаторічних бобових однорічні зернобобові культури до кінця періоду вегетації дуже виснажують кореневу систему, вилучають з неї все, що тільки можна вилучити. У період збирання в коренях зернобобових культур залишається близько 20-30 кг/га азоту. Це приблизно стільки ж, скільки міститься його в коренях небобових культур. З надземними рослинними залишками в полі залишається приблизно стільки ж азоту, скільки міститься його в скелетних коренях рослини в період збирання насіння.
Досить точно кількість азоту, що залишається зернобобовими культурами в полі, можна визначити за різницею між максимальним вмістом його в рослинах у фазу повного наливу бобів і кількістю азоту, відчуженого з поля врожаєм. При цьому враховують всі опалі вегетативні органи, а також пожнивні і кореневі рештки. Величина цієї різниці залежить, перш за все, від врожайності та від повноти, забирається побічна продукція (солома) з поля. За врожайності насіння гороху на рівні 25 ц/га, в полі залишається близько 35-40 кг/га азоту. У коренях цих культур під час збирання міститься приблизно половина цієї кількості азоту. Це набагато менше, ніж рослини споживають з ґрунту.

Якщо гарні попередники
Важливо відзначити: якщо зернобобові збирають на зелену масу в фазу цвітіння або на початку утворення бобів, то в їх коренях, в залежності від врожайності, міститься в середньому вдвічі більше азоту (40-60 кг/га), ніж при повній стиглості. Природно, що прибирати зернобобові в цю фазу нераціонально, оскільки до цього часу вони накопичують не більше половини врожаю. Однак на практиці вику і горох часто висівають в чистих і змішаних посівах на зелену масу.
Зі сказаного випливає, що зернобобові культури більшу частину засвоєного азоту використовують на формування зерна, і відчужують із поля з урожаєм приблизно стільки ж азоту, скільки його зв’язують, а переважна частина мінерального азоту, який вони використовували з ґрунту, в ньому ж і залишається, тобто зернобобові не мають здатності значно збагачувати ґрунт азотом, а лише менше, ніж інші культури, виснажують його. Крім того, органічні залишки бобових швидше мінералізуються і вивільняють елементи живлення для наступних культур. Все це робить їх хорошими попередниками.

Труднощі азотфіксації
Внесення азотних добрив під бобові можна виключити лише при оптимальних екологічних умовах для симбіотичної діяльності бульбочкових бактерій. Високої інтенсивності цього процесу досягають за оптимальної вологості, реакції середовища, наявності достатньої кількості фосфору та калію, наявності 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.
На жаль, в реальному с.-г. виробництві агрохімічні властивості ґрунту (рН, вміст макро- і мікроелементів), водний і температурний режими або інші фактори середовища далеко не завжди сприяють симбіотичній азотфіксації. Бобові рослини в цьому випадку відчувають азотне голодування, переходять на гетеротрофне азотне живлення, як і небобові культури, і при дефіциті мінерального азоту дають низькі врожаї. Тому, при несприятливих для азотфіксації умовах підвищити продуктивність бобових можна тільки шляхом застосування азотних добрив. При цьому важливо враховувати, що внесення азотних добрив під зернобобові культури підвищує врожайність лише при відсутності азотфіксації або коли симбіоз ослаблений. Висока ефективність азотних добрив в посівах бобових свідчить про низьку їх симбіотичну активність.

Надійні сидерати
Дослідники стверджують, що на сьогодні роль гороху та сої за вирощування на еродованих ґрунтах все ж не оцінена належим чином. Завдяки симбіотичній фіксації атмосферного азоту, який є елементом першого мінімуму в таких ґрунтах, а також здатності мобілізувати і засвоювати важкодоступні форми поживних речовин, вони мають потужний фітомеліоративний потенціал. Висока урожайність, цінні кормові і харчові якості та унікальні біологічні властивості визначають ці культури як джерело білку, один із кращих попередників колосових культур і надійний поліпшувач родючості ґрунту при недостатньому внесенні мінеральних і органічних добрив.
Одним із ефективних заходів спрямованих на поповнення ґрунту органічною речовиною та поживними речовинами є сидерація. Бобові (конюшина, люцерна, еспарцет, нут, горох, боби, соя, сочевиця, вика, люпин, квасоля) для цього агрозаходу підходять якнайкраще. Вважається, що три врожаї бобових сидератів – те саме, що повна доза гною.
Боби є хорошим джерелом азоту і стійкі до морозів. Досить часто для сидерації використовують горох і вику. Остання насичує ґрунт киснем і органічними речовинами. Вику засівають в осінній час відразу після збиральних робіт разом із житом чи пшеницею. Польовий горох створює густий зелений покрив на ґрунті. Стійкий до морозів. Завдяки конюшині ґрунт збагачується калієм. Цей сидерат швидко розвивається, витримує морози, але не підходить для кислих ґрунтів. Засівати конюшину можна і навесні, і влітку. У червні висівають червону конюшину, ґрунт має бути добре зволоженим. Люпин – сидерат, який садівники використовують в декількох видах: жовтий, синій і білий. Це однорічна рослина дає чудові результати і на піщаних, і на суглинкових ґрунтах, але втрачають свої властивості на занадто глинистих. Багаторічний люпин пристосовується до будь-яких ґрунтів, за своїми поживними властивостями схожий із гноєм.
Люцерна із сімейства бобових – це багаторічна рослина, яка збагачує ґрунт органічними речовинами. З люцерни ґрунт отримує також азот і фосфор. У ґрунт ця культура вноситься навесні.
Дослідники та виробники сільськогосподарської продукції постійно дискутують про бобові культури, оскільки існує безліч різноманітної інформації про їх користь для ґрунту та наступних культур сівозміни. Деякі з родини – досить вибагливі при вирощуванні, але рентабельні та користуються значним попитом на ринку. Хтось стверджує, що боби виснажують саме верхній шар ґрунту, тоді як корені інших культур сягають значно глибше, виносячи елементи живлення більш рівномірно по профілю. Дослідження в багатьох країнах тривають, то ж ми в очікуванні нової, корисної та захоплюючої інформації про боби.

Вікторія Олійник 
агрохімік-консультант
ТОВ «Агроскоп Інтернешнл», канд. с.-г. наук