Применение повышенных доз минеральных удобрений, интенсивные способы механической обработки почвы, мелиорация и другие агротехнологии значительно активизируют микробиологические процессы минерализации свежего органического вещества и гумуса, сопровождающихся уменьшением его запасов в почвах. Вследствие деградации гумуса почвы постепенно утрачивают агрономически ценные свойства: снижаются поглотительная и водоудерживающая способности, разрушается структура, увеличивается плотность, ухудшаются технологические качества и т.д. Эти процессы развиваются медленно, явно не проявляются и зачастую длительное время не вызывают тревоги о плодородии почвы.
Для предотвращения создавшейся в условиях интенсивного земледелия напряженной экологической обстановки необходима разработка принципиально новой его стратегии. В последние годы повысился интерес к нетрадиционным методам земледелия и растениеводства, предполагающим широкое использование биологических способов защиты и питания растений, позволяющим существенно ограничить использование ядохимикатов и уменьшить дозы азотных удобрений.
Важнейшая особенность экологического земледелия состоит в активизации природных азотфиксирующих систем, благодаря которым обеспечивается питание возделываемых культур преимущественно за счет биологического азота. Для получения максимального количества продукции с 1 га земли необходимо не только увеличивать поставки азотных удобрений, но и всемерно интенсифицировать биологическое азотонакопление.
Преимущество биологического азота не только в его безвредности. Для его накопления требуются относительно небольшие затраты энергии на активацию азотофиксирующих микроорганизмов. При биологической фиксации источником энергии, как правило, является солнце, фиксированный азот усваивается растениями практически полностью. Недостатком биологической азотфиксации как способа обеспечения растений азотом можно считать лишь то, что человечество еще не научилось достаточно эффективно управлять ею.
В обогащении почв азотом за счет усвоения его из атмосферы наибольшее практическое значение имеют такие группы почвенных микроорганизмов: клубеньковые бактерии, фиксирующие молекулярный азот в симбиозе с бобовыми растениями; широко распространенные в почвах многочисленные и разнообразные свободнодвижущие азотфиксирующие бактерии; микроорганизмы, способные усваивать молекулярный азот в ассоциациях с корневой системой не бобовых растений.
Бобовые культуры играют важную роль в мобилизации биологического азота, значение которого в общем балансе азота в земледелии, а следовательно, в повышении содержания в нем растительного белка, весьма существенно. Как известно, положительная роль бобовых культур в сельском хозяйстве тесно связана с жизнедеятельностью клубеньковых бактерий, с которыми бобовые растения находятся в тесных симбиотических отношениях. Продуктивность бобовых культур, их урожай, накопление ими биологического азота и растительного белка в значительной степени зависят от характера взаимоотношений макро- и микросимбионтов в каждом отдельном случае. Наиболее значимым приемом повышения эффективности симбиотической азотфиксации является внесение в почву препарата клубеньковых бактерий - ризобофита.
Способность бобовых растений в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивать атмосферный азот обеспечивает им экологические преимущества в условиях дефицита азота. Использование этого свойства в сельскохозяйственной практике позволяет значительно уменьшить или полностью исключить применение минеральных удобрений без существенного снижения урожайности бобовых культур, сохраняя плодородие почвы.
Использование ризобофита под бобовые культуры практически исключает необходимость внесения минерального азота, повышает урожайность, улучшает качество продукции. Применение бактериальных препаратов дает возможность направленно регулировать численность и активность полезной микрофлоры в ризосфере возделываемых культур, улучшать обеспеченность растений доступным азотом и благодаря этому повышать продуктивность растений и улучшать качество продукции. При разработке экологически сбалансированных и эффективных технологий выращивания сельскохозяйственных культур следует обращать особое внимание на функционирование ассоциативных микроорганизмов. Свободноживущие азотфиксаторы могут связывать в почвах 30-50 кг/га азота, а иногда и больше.
Ежегодное внесение в почву до 2,2 млн. т азота может обеспечить 50-60 кг этого элемента на 1 га пахотных земель. В последние годы объем используемых азотных удобрений составляет около 15-20% потребности, т.е. 10-15 кг/га. Такой острый дефицит азота в земледелии частично можно компенсировать более интенсивным использованием биологического азота. В современном земледелии удельный вес биологического азота в общем балансе этого элемента не превышает 10% и составляет только 6-8 кг/га пахотных земель. Оптимизируя агротехнические и микробиологические факторы, можно увеличить долю биологического азота в общем его балансе до 35 кг/га. В совокупности с азотом органических удобрений это составит около половины того количества азота, которое необходимо для поддержания высокой продуктивности агроэкосистем и возобновления плодородия почв.
Высокая эффективность использования биологического азота определяет большое практическое значение исследований, направленных на повышение его роли в азотном балансе земледелия. Во всех индустриально развитых странах проблема биологического азота - одна из важнейших в биологических исследованиях. Экологизация сельскохозяйственного производства приобретает в современном мире все большее значение в связи с глобальными нарушениями процессов круговорота основных биогенных элементов в искусственных агроценозах. Поэтому все более актуально широкое использование биологического азота. Являясь одним из основных звеньев экологизации сельскохозяйственного производства, биологический азот позволяет получать высокие стабильные урожаи, обеспечивая воспроизводство почвенного плодородия.