Запасы азота в почвах довольно велики. Например, в 20-сантиметровом слое окультуренные дерново-подзолистые почвы содержат более 3 т азота на 1 га, а в таком же слое черноземов 10 т азота и более. Даже для получения очень высоких урожаев этих запасов могло бы хватить на многие десятки лет. Но основная часть азота почвы входит в трудно разлагаемые микроорганизмами перегнойные соединения, и поэтому сельскохозяйственные культуры обычно испытывают недостаток в азоте даже на черноземах.

Внесение азотных минеральных удобрений (технический азот) служит одним из наиболее эффективных способов увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Производство азотных удобрений на земном шаре растет значительно быстрее, чем других удобрений. Растения поглощают азот в довольно больших количествах. В среднем можно считать, что с урожаем 10 ц зерна с 1 га поля (в виде зерна и соломы) уносится около 30 кг азота. Коэффициент использования азотных удобрений в практических условиях не превышает 50%. Поэтому если покрывать потребность растений в азоте только минеральными удобрениями, то для получения урожая в 20 ц/га нужно вносить 120 кг азота на гектар, а для обеспечения урожая в 30 ц/га – 180 кг азота.

В природных условиях азот приходит к растению частично из почвенных запасов, и названные дозы должны быть снижены. Можно сделать дозировки азотных удобрений менее высокими, если использовать биологический азот, фиксируемый микроскопическими организмами и воздуха. Мы уже говорили о том, что в почве находятся две группы микроорганизмов, связывающих молекулярный азот. Одна из них «работает» в симбиозе с высшими растениями, образуя клубеньки на их корнях, другая группа азотфиксаторов живет независимо от растений в почве. В симбиозе с бактериями, связывающими молекулярный азот, живут бобовые растения, положительное влияние которых на плодородие почвы было замечено давно.

Еще до наступления новой эры (III-I вв. до н. э.) об этом писали греческий философ Теофраст и римляне Варрон и Катон. Варрон, в частности, отмечал, что бобовые растения, особенно на легких почвах, надо сеять не столько ради их урожая, сколько ради той пользы, которую получат последующие культуры. Знаменитые опыты немецкого земледельца Шульца, проведенные в 80-х годах прошлого века, показали, что на песчаных почвах при предшествующей культуре люпина урожаи картофеля можно поднять с 8 до 20 т/га при одновременном обогащении почвы азотом.

Многие русские исследователи, работавшие во второй половине XIX в., также пришли к несомненному выводу о пользе бобовых растений. Накопленный к настоящему времени большой материал показывает, что не все бобовые растения в равной степени обогащают почву азотом. Однолетние и многолетние бобовые существенно различаются по этому признаку. У многолетних бобовых значительная часть фиксированного азота остается в корнях, а у однолетних к моменту созревания практически весь ассимилированный азот переходит в надземную часть.

Экономические причины побуждают выбирать в тех или иных условиях земледелия определенные культуры бобовых растений. Однако при использовании однолетних бобовых культур необходимо помнить, что накопленный ими азот практически полностью уносится с урожаем. Поэтому такой азот следует возвращать в почву в виде навоза. Нельзя забывать и того, что бобовые растения не только обогащают почву азотом, но также дают продукцию, богатую белком, азот которого в основном получен из молекулярного азота воздуха. Решение вопроса о кормовом белке рациональнее всего связывается с более широким использованием в кормах бобовых растений.