полезные микроорганизмы для воспроизводства плодородия почв
Очень важная роль в трансформации органического вещества почвы и создании предпосылок его плодородия принадлежит почвенным микроорганизмам. Среди микроскопической биоты почвы широко распространены вирусы, фаги, бактерии и грибы. Микрофлора почв весьма разнообразна.
Численность микроорганизмов в почве (показатель биогенности почвы) колеблется не только в течение года, но и протяюм незначительных промежутков времени в зависимости от его температуры, влажности, состояния растительного покрова и тому подобное.
Распространение тех или иных микроорганизмов в различных типах почв определяется не столько их географическим положением, сколько экологическими факторами. Например, Azotobacter развивается в почвах, богатых доступные источники органического вещества и соединения фосфора.
Микроорганизмы чрезвычайно важным фактором формирования гумуса, а также его расписания. Наличие в грунтовых экосистемах самых групп микроорганизмов, которые различаются по биологической и биохимической спецификой, обусловливает огромное их значение в сложных процессах, происходящих в почве. Количественный состав и соотношение отдельных представителей в микробном ценозе почвы в значительной степени зависят от способа его обработки, поступления в почву растительных остатков, которые сначала трансформируются под влиянием неспоровых бактерий и микроскопических грибов, а на более поздних стадиях этого процесса - бацилл и актиномицетов *.
Основным геохимическим циклом биосферы является круговорот углерода, составляющими которого являются синтез органического вещества из углекислого газа и ее трансформация в простых соединений.
Внесение растительных остатков в почву вызывает вспышку численности различных групп микроорганизмов и повышение их биохимической активности. Доминуючi микроорганизмы - микроскопические грибы и бактерии. Самой распространенной углеродсодержащих соединением в природе целлюлоза. Ее содержание в сухой массе растений составляет от 40 до 70%. В естественных условиях трансформация целлюлозы осуществляется с участием сообществ микроорганизмов. Значительная роль в этом процессе принадлежит грибам, в том числе сапротрофных * представителям родов Trichoderma, Chaetomium, Dicocсит, Stachybotrys, Penicillium Aspergillus, а также незавершенным грибам Altemariaта Fumago.
Вследствие деструкции целлюлозных остатков в почвах образуются различные соединения, органические кислоты, альдегиды, аминокислоты, спирты и другие биологически активные вещества. Соединения, образующиеся при разложении растительных материалов, потребляемых другими представителями биоценоза почвы.
Микроорганизмы почвы способны выделять вещества, стимулирующие рост и развитие фитобионтив *. В корневой зоне они синтезируют витамины (тиамин, витамин В12, пиридоксин, рибофлавин, пантотеновую кислоту и т.д.), а также фитогормоны (гиббереллины, гетероауксином и др.), Что положительно влияет на развитие растений.
Важным фактором повышения плодородия почвы является функционирование в нем азотфиксирующих микроорганизмов. Азотфиксация - процесс, имеющий планетарное значение и по масштабам и значимости для биосферы его можно сравнить с фотосинтезом. Кроме того, азотфиксация - это единственный путь обеспечения растений азотом, который не ведет к нарушению экологического равновесия в окружающей среде, поскольку коэффициент использования растениями азотных удобрений в полевых условиях составляет только 20 - 25%.
Потребности растений в азоте более чем на 2/3 обеспечиваются за счет биологического азота. Азотфиксирующих активностью характеризуются представители разных родов клубеньковых бактерий, микроорганизмов родов Clostridium, Azotobacter, Azospinllum, Pseudomonas, Acetobacter, Alca1igenes, Agrobacterium, Erwinia, Klebsiella, Bacillus, синезеленых водорослей и других бактерий. В середине XX в. считалось, что азотфиксирующих микроорганизмы принадлежат к двум основным группам: свободноживущих и симбиотических * азотфиксаторив. Однако после исследования функционирования в агроэкосистемах злаковых растений азотфиксирующих бактерий рода Azospirillum стало ясно, что существуют тесные, ассоциативные связи азотфиксирующих микроорганизмов с растениями.
Ассоциативными бактериями фиксируются заметные количества атмосферного азота. В агроэкосистемах злаковых культур важная роль принадлежит бактериям рода Azospirillum. В течение года в различных типах почв микроорганизмы могут фиксировать азота от 34 до 60 кг / га. В почве под злаковыми травами производительность азотфиксации в течение вегетационного периода достигала 40 кг азота / га, а за 150 суток вегетации - от 16 до 22 кг / га.
Значительная роль в пополнении биосферы минеральным азотом принадлежит его симбиотрофний фиксации. Возбудителями этого процесса являются бактерии, образующие клубеньки на корнях или стеблях растений. Эти микроорганизмы принадлежат к родам Rhizobium (6 видов), Bradyrhizobium (3 вида), Sinorhizobium (5 видов), Mesorhizobium (5 видов), Azorhizobium (1 вид). Для этих видов бактерий характерна определенная специфичность в отношении видов и даже по некоторым сортов растений, с которыми они способны формировать эффективные симбиотические взаимоотношения.
Биологическая фиксация азота воздуха и поступления его в почву в условиях Лесостепи Украины
Культура
Общая азотфиксация ,, кг / га
Доля биологического азота в формировании урожая,%
Общий остаток азота в почве, кг / га
горох
50 - 70
35-50
5-10
кормовые бобы
70-140
70-140
30-40
люпин желтый
120-210
70-90
30-50
Вика яровая
60-86
40-50
5-10
фасоль
40-60
30-40
0-5
В природе в наибольших масштабах азот фиксируется ассоциативными микроорганизмами при их взаимодействии с растениями без образования специализированных органов (пузырьков). В зонах умеренного климата за счет ассоциативной азотфиксации ежегодно поступает около 30 -50 кг азота / га, а в тропической зоне - 100 кг / га.
Очень важным элементом биосферы является фосфор. По влиянию на развитие растений он занимает второе место после азота.
Содержание общего фосфора в почве Украине, мг P2О5 / 100г почвы (Атлас почв Украины, 1979)
Тип почвы
содержание P2О5
Дерново-подзолистые
глинисто-песчаные
легкосуглинистые
51
81
оподзоленные
светло-серые
темно-серые
108
123,7
черноземы
типичные крепкие малогумусный
обычные крепкие малогумусный
темно-каштановые
138
148
110,8
В почве фосфор встречается в форме органических соединений (фитин, глицерофосфат, остатки нуклеиновых кислот и других соединений), а также в виде его труднорастворимых неорганических соединений. Основное количество органического фосфора почвы сосредоточена в фитин. Содержание фосфора в органических соединениях почвы достигает 25 - 85% его общего количества, а в отношении органического вещества ґруниу его содержание составляет 0,5 - 2,0%. От 15 до 75% фосфора почвы находится в форме труднорастворимых неорганических соединений: фосфата кальция, железа, алюминия, шо входят в состав ряда минералов (апатигу, фторапатита, фосфоритов, вивианит т.д.). Так шо фосфор в почве находится в труднодоступных для растений формах, при общей его содержания в пахотном слое 1000 кг / га в почвенном растворе его содержание не превышает 1 кг.
Несмотря на высокий общее содержание фосфора, в почвах он находится преимущественно в малоподвижных формах. Коэффициент его использования растениями из почвы равна всего 3 - 5%. Даже фосфаты, которые вносятся в почву в виде удобрений, усваиваются растениями с низкой эффективностью. Доступность для растений фосфора в год внесения его удобрений в почву составляет 10 - 30%. Это обусловлено способностью оксидов кальция, железа, алюминия и других элементов, а также глинистых минералов не только связывать ионы фосфора но и удерживать их.
Мобилизовать фосфат из труднорастворимых соединений железа, алюминия и кальция способны микроорганизмы многих видов. Они широко распространены в агроэкосистемах.
Высокой активностью мобилизации фосфатов из труднорастворимых соединений характеризуются бактерии рода Pseudomonas, Azotobаcter, Enterobacter, Bacterium, Pseudomonas, Bacillus, Agrobacterium, Burkholderia, Aspergillus, Penicillium, Rhodotorula; сульфатредуцирующих бактерии рода Desulfobacterium; Trichoderma и другие микроорганизмы.
Широко распространена способность минерализировать органические фосфорсодержащие вещества и растворять труднорастворимые неорганические его соединения в микроскопических целюлозоруйнивних грибов. По снижением активности этих процессов целюлозоруйнивни микроорганизмы можно разместить в такой последовательности: актиномицеты, грибы, целюлозоруйнивни бактерии. Это говорит о их важную роль в трансформации труднодоступных для растений органических и неорганических соединений фосфора.
Важное значение в питании растений принадлежит калия. Это необходимый и незаменимый для растений элемент, который влияет на физическое состояние коллоидов * клеток, увеличивает гидрофильность * протоплазмы и проводимость стенок клеток, определяет их тургор * устойчивость к некоторым неблагоприятным факторам среды. Без достаточного обеспечения калием снижается морозостойкость растений, их устойчивость к засухе, переувлажнению, вредителей и болезней. В течение роста растений калий находится, главным образом, в ионной форме и только около 1-2% - в составе белковых соединений клеток.
Калий относится к шести элементов (кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, калий), которые составляют 96% всех химических веществ почвы. Его содержание в земной коре - около 2,5%, а в песчаных почвах 1-2%. Потенциальные запасы К20 в метровом слое почвы - от 180 до 350 т / га. Содержание этого элемента в пахотном слое составляет от 24 до 51 т / га и колеблется от 0,1% в торфяных почвах до 2,3 - 2,4% учорноземах обычных.
Калий в почве может находиться в различных формах: водорастворимый, обменный, важкообминний или резервный калий почвы, Необменная (в том числе фиксированный калий), калий нерастворимых алюмосиликатов, калий органической части почвы. Водорастворимого калия в почвах очень мало.
Баланс калия в почве определяется дозами калийных удобрений и навоза, уровнем применения азотно-фосфорных удобрений и биологическими особенностями культур. Насыщение севооборота калиелюбнимы культурами сопровождается увеличением выноса этого элемента из почвы. Интенсификация роста растений и увеличения их урожайности благодаря внесению азотных и фосфорных удобрений повышает использование культурами калия на 44 - 46% по сравнению с неудобреному фоном.
В почвах большинства стран мира складывается негативный баланс по калием, что сопровождается снижением эффективности применения азотных и фосфорных удобрений. Доступность калия для растений в определенной степени обеспечивается влиянием биологических и химических факторов. Известны труды описывают возможность мобилизации калия почвенными бактериями с мусковита * гидромусковиту * и биотита *. Однакт проблема мобилизации микроорганизмами калия из минералов, в состав которых они входят, требует дальнейшего более широкого исследования.
Микроорганизмам почвы принадлежит одна из ведущих ролей в его формировании и поддержании плодородия. Они являются основными факторами процессов круговорота биогенных элементов в биосфере.
В течение последних десятилетий в Украине и ряде других стран мира создано значительное количество микробных препаратов, успешно применяются для коррекции микробных процессов в агроэкосистемах. Среди них наиболее перспективными следует считать препараты комплексного действия, способные улучшать питание растений, стимулировать их рост и развитие, защищать растения от фитопатогенных микроорганизмов и вредителей и наконец существенно повышать урожайность.
По материалам И.К. Курды "Интродукция микроорганизмов в агроэкосистемы". Киев: "Наукова думка", 2010
* (Прим. Ред.)
Сапротрофы - организмы, использующие для питания органические соединения мертвых тел или выделения (екскрименты) животных.
Симбиотические азотфиксаторы - микроорганизмы, которые усваивают азот атмосферы только находясь в симбиозе с высшим растением.
Мусковит, гидромусковит, биотит - разновидности калиевых минералов.
Коллоид - вещество, не кристаллизуется и растворы которой не проходят сквозь животные и растительные перепонки.
Тургор - внутреннее гидростатическое давление в живой клетке, который вызывает напряжение клеточной оболочки.
Гидрофильность - характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия вещества с водой, способность хорошо поглощать воду, а также высокая смачиваемость поверхностей водой.
Посмотрите нашу продукцию для защиты растений и биопрепараты для сельского хозяйства.