Approaches to Description of a Symbiotic Nitrogen Fixation Part 1. Analysis and Identification of Factors With Their Priority Assessment

  • Л.А. Хворова Altai State University (Barnaul, Russia) Email: hla@math.asu.ru
  • А.Г. Топаж Agrophysical Research Institute (Saint-Petersburg, Russia) Email: topaj@hotmail.ru
  • А.В. Абрамова Altai State University (Barnaul, Russia) Email: abramova.math@gmail.com
  • К.Г. Неупокоева Altai State University (Barnaul, Russia) Email: k-neupokoeva@mail.ru
Keywords: nitrogen fixation, soil mineral nitrogen, legumes, environmental conditions, simulation

Abstract

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

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

Author Biographies

Л.А. Хворова, Altai State University (Barnaul, Russia)
кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры теоретической кибернетики и прикладной математики
А.Г. Топаж, Agrophysical Research Institute (Saint-Petersburg, Russia)
доктор технических наук, заведующий лабораторией математического моделирования агроэкосистем 
А.В. Абрамова, Altai State University (Barnaul, Russia)
аспирант факультета математики и информационных технологий 
К.Г. Неупокоева, Altai State University (Barnaul, Russia)
студентка факультета математики и информационных технологий

References

Хворова Л.А. Моделирование влияния азотного питания на продукционный процесс посева люцерны : дис.. канд. техн. наук. - СПб., 1992.

Howard J.B., Rees D.C. Structural bases of biological nitrogen fixation // Chem. Rev. - 1996. - №96.

Пошон Ж., Баржак Г. де. Почвенная микробиология. - М., 1960.

Кретович В.Л., Романов В.И. Фотоассимиляты и азот-фиксация в клубеньках бобовых растений // Минеральный и биологический азот в земледелии СССР. - М., 1985.

Месяц И.И. Новые исследования по биологической фиксации азота // Достиж. с.-х. науки и практики. Сер. 1. Земледелие и растениеводство. - 1980. - № 12.

Хайлова Г.Ф, Жизневская Г.Я. Симбиотическая азот-фиксирующая система бобовых растений // Агрохимия. -1980. - №12.

Pate J.S., Atkins C.A. Theoretical and experimental costing of nitrogen fixation and related process in nodules of legumes // 4-th Intern. symp. N2-fixation. Camberra, 1980.

Patterson Rue N. How much nitrogen do legumes fix? 1. Effect of photosyntetic source - sink manipulations // Advaces in agronomy. - 1980. - Vol. 34.

Натмен П.С. Клубеньковые бактерии в почве // Почвенная микробиология. - М., 1979.

Мишустин Е.Н., Шильникова В.К. Клубеньковые бактерии и инокуляционный процесс. - М., 1973.

Воробьев В.А., Пигарева Т.И. О роли температуры и влажности почвы в усвоении азота бобовыми растениями и формировании урожая // Физиология устойчивости растений к низким температурам к заморозкам. - Иркутск, 1980.

Посыпанов Г.С., Храмой В.К. Формирование симбиотического аппарата вики посевной при разных условиях выращивания // Изв. ТСХА. - 1983. - Вып. 4.

Гукова М.М. Зависимость симбиотического усвоения азота бобовыми растениями от температуры // Изв. АН СССР. - 1962. - Вып. 6.

Whitehead D.C. Glassland Nitrigen. - Wallingford, 1995.

Хворова Л.А. Моделирование продукционного процесса люцерны // Математическое и программное обеспечение задач управления агросистемами: сб. науч. тр. - Л., 1990.

Хворова Л.А., Полуэктов Р.А. Моделирование азотного цикла в системе «почва - бобовые растения» // Почва и растение - процессы и модели : сб. науч. тр. - Л., 1992.

Калниньш А.Д. Влияние минерального азота на эффективность симбиоза клубеньковых бактерий с бобовыми растениями // Роль микроорганизмов в питании растений и повышении эффективности удобрений. - Л., 1965.

Доросинский Л.М. Использование люпином и люцерной атмосферного азота при наличии в субстрате минерального азота // Изв. АН СССР. Сер. биол. - 1967. - № 6.

Нгуен Тхи Чи, Андреева Т.Ф., Строганова Л.Е. Фотосинтез и фиксация атмосферного азота растениями сои // Физиология растений. - Т. 30, №4.

Minchin F.R., Summerfield R.J. et al. Carbon and nitrogen nutrition of nodulated roots of grain legumes // Plant Cell Environ. - №4.

Layzell D.B., Pate J.S. et al. Partitioning of carbon and nitrogen and the nutrition of root and shoot apex in a nodulated legume // Plant Physiol. - №67.

Liu Y, Wu L. et al. Models of biological nitrogen fixation of legumes // Agronomy for Sustainable Development, Springer Verlag (Germany). - 2011. - №31(1).

How to Cite
Хворова Л., Топаж А., Абрамова А., Неупокоева К. Approaches to Description of a Symbiotic Nitrogen Fixation Part 1. Analysis and Identification of Factors With Their Priority Assessment // Izvestiya of Altai State University, 1, № 1/1(85) DOI: 10.14258/izvasu(2015)1.1-33. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282015%291.1-33.