В лаборатории микробиологии ТОО «Научно-производственный центр зернового хозяйства им. А.И. Бараева» на протяжении многих лет ведутся исследования биологической активности почвы.
На многолетних полевых стационарах Центра применяются различные агротехнические приемы, в том числе применение удобрений, пестицидов, различных сельскохозяйственных культур в разрезе традиционных и ресурсосберегающих технологий.
При этом изучается их влияние на такие интегральные показатели, как общая микробная численность, численный и видовой состав основных групп микроорганизмов (сапрофитных бактерий, актиномицетов, микромицетов и др.), показатели интенсивности трансформации соединений углерода и азота в почве («дыхание» почвы, азотфиксация, аммонификация, нитрификация и денитрификация), а также активность ферментативных систем и другие показатели, которые определяются в соответствии с целями исследований.
Более подробно хотелось бы остановиться на исследовании почвенного микробоценоза. Почва является основным резервуаром микробного разнообразия на биогеоценотическом и ландшафтном уровне.
При изучении микробоценоза можно наглядно увидеть пестроту видов грибов, бактерий, дрожжей, актиномицетов и др., количество которых в почве достигает огромных величин. Например, в 1 г целинных почв насчитывается около 0,5-2, а в окультуренных – 2-3 и более миллиардов микробов. Вес их сухой массы достигает порядка 0,1-0,3 т/га и более. Если говорить о распределении микроорганизмов по горизонтам почвенного профиля, то в поверхностных слоях (0-10 см) их численность очень высокая, а с глубиной она значительно снижается, и на глубине нескольких метров почва относительно стерильна.
Видовое разнообразие также меняется с глубиной. В зависимости от возделываемой культуры, обработки почвы, удобрений и т.д., можно проследить значительное видовое варьирование тех или иных микроорганизмов.
Важность микроорганизмов заключается в том, что они минерализуют органические вещества в почве, а после своего отмирания составляют основу для образования гумуса. В хорошо обработанной, окультуренной почве микроорганизмов содержится гораздо больше, чем в необработанной. Так же, как в пресных нейтральных и известковых почвах наблюдается высокая численность микроорганизмов, в сравнении с засоленными.
Биологические процессы, которые протекают в почве, напрямую связаны с деятельностью почвенных микроорганизмов, принимающих непосредственное участие в различных превращениях азотистых, фосфорных соединений, делая их более доступными для растений. Кроме того, микроорганизмы оказывают неоценимую роль в улучшении водно-воздушного и теплового режима почвы.
Отмирающая зеленая растительность разлагается бактериями и грибами, которые энергично изменяют не только органическую, но и минеральную часть почвы. Положительная роль микроорганизмов заключается в способности перемещения органических веществ в более глубокие слои поч-вы, а минеральных – в верхние, тем самым они продолжительно влияют на усвоение питательных веществ в корнеобитаемом слое почвы.
Для культурных растений состояние микробиоты является основой жизни в почве, обеспечивающей стабильность их урожая. Поэтому немаловажную роль в жизнедеятельности микроорганизмов играет комплекс почвенных условий, которые могут или способствовать, или задерживать развитие микробов. Общеизвестно, что микроорганизмы очень чувствительны к кислотности почвы. Например, бактерии лучше всего развиваются при близкой к нейтральной или слабощелочной реакции среды, а полезные грибы – при слабокислой.
Нейтрализация почвы внесением известковых материалов – обязательное условие сохранения и усиления микробной деятельности. Температура почвы оказывает меньшее влияние на микроорганизмы, чем ее влажность. Поэтому для их накопления проводятся влагонакопительные мероприятия в весенний период.
Внесение в почву минеральных удобрений также положительно сказывается на микробной активности, увеличении численности и состава минерализующих почву грибов. При подкормках минеральными удобрениями микробные сообщества оказывают благоприятное действие на поступление в растения калия, фосфора, кальция и азота.
Поскольку растения не способны перемещаться в пространстве, они должны обеспечить оптимальные условия для своего существования на одном месте: обладать способностью защищаться, привлекать необходимые для их жизнедеятельности организмы, ликвидировать конкурентов, активизировать и регулировать некоторые процессы метаболизма с помощью других организмов, обитающих в почве.
Благодаря деятельности микроорганизмов растения лучше растут и развиваются, за счет того, что значительная часть микроорганизмов располагается в зоне корневых волосков, которые выделяют необходимые для жизни микробов аминокислоты, сахара, органические кислоты, витамины и другие вещества.
Микроорганизмы в свою очередь образуются благодаря стимуляторам роста растений, антибиотикам и другим веществам, крайне полезным для жизни растений. Количество микроорганизмов разных видов в корнеобитаемом слое почвы может составлять до 0,2% ее массы. В течение года наблюдается их значительное варьирование, но жизнедеятельность не прекращается даже в зимнее время.
Однако чрезмерное размножение микробов в корневой зоне может отчасти вредить корням из-за потребления кислорода, находящегося в почве.
Увеличению численности полезной микрофлоры в почве способствуют также и остающиеся после уборки сельскохозяйственных культур корневые остатки. Исключительное значение для пополнения микробного сообщества почвы в количественном и видовом отношении имеют органические удобрения. Так, для предотвращения накопления в почве аммиачного азота и возможного отравления им растений часто используют полуразложившийся навоз и опилки, которые способствуют приостановлению деятельности микробов и бактерий.
При отсутствии в почве оптимальных условий по температуре, влажности, воздухонасыщенности, кислотности, а также при высокой концентрации минеральных удобрений процесс увеличения почвенного плодородия при помощи микроорганизмов существенно замедляется.
Таким образом, можно отметить неоценимую роль микроорганизмов в создании почвенного плодородия и его возобновлении, подготовке доступной для корней растений пищи и их лучшем минеральном питании, а также в улучшении физических свойств поч-вы.
И. РУКАВИЦИНА,
заведующая лабораторией
микробиологии ТОО
«Научно-производственный центр
зернового хозяйства А.И. Бараева»,
к.б.н.
