Как рационально разлагать растительные остатки

Как рационально разлагать растительные остатки

Воспроизводство плодородия почвы в современном земледелии невозможно без рационального управления органической массой растительных остатков, которые остаются в поле после уборки урожая. В условиях экологических проблем, связанных с избыточными выбросами в атмосферу парниковых газов, важно, чтобы углерод, аккумулированный в органической массе на поверхности поля, не подлежал быстрой минерализации с выделением СО2, а закреплялся в почве в виде органических субстратов.

К тому же систематическое выращивание растений с одинаковыми биологическими требованиями, однотипным химическим и биохимическим составом, развитием специфических болезней и вредителей несет угрозу для почвы, которая является по сути живым организмом. Возникает такое явление как усталость грунта – накопление в почве токсичных веществ, болезнетворных микроорганизмов, несбалансированности агрофизических свойств, что влечет за собой снижение продуктивности сельскохозяйственных культур. Внесение только минеральных удобрений, применение химических СЗР не устраняют, а даже ускоряют проявление усталости грунта. Большинство фитонцидов (включая токсичные, что могут подавить следующую культуру) сосредоточены в надземной части растений, поэтому для улучшения состояния почвы следует обязательно заселять полезную микрофлору, которая подавляет почвенные патогены.

Известно, что разложение органических остатков реализуется благодаря комплексу микроорганизмов, часть из которых питается лишь водорастворимыми веществами, другие разлагают крахмал, клетчатку, гемицеллюлозу и другие сложные углеводы, а определенное их количество разрушает лигнин. То есть, деструкция органической массы – это многоступенчатый процесс, прохождение которого имеет свои закономерности: продукты, образованные в процессе промежуточного разложения, являются субстратом для жизнедеятельности следующих.

Почему заделать стерню недостаточно?

Неконтролируемое заделывание побочной продукции растениеводства (соломы, стеблей кукурузы, подсолнечника, сои), кроме положительного эффекта, может создать ряд проблем аграрию. В первую очередь, это касается соломы, которая имеет самый длинный период разложения в почве – от полугода до полутора лет. Увеличение периода разложения органической массы:

  • усиливает дефицит азота в почве (микроорганизмы для деструкции используют почвенные запасы),
  • замедляется интенсивность разложения и доступность растениям элементов питания, аккумулированных в органической массе
  • слабо разложенная органическая масса увеличивает накопление в почве токсических веществ, болезнетворных микроорганизмов и т. д.

Как подходить к разложению рационально?

Решить вышеуказанные проблемы можно путем нанесения микроорганизмов непосредственно на органику, то есть обработка ее деструкторами. Деструктор должен быть обязательным элементом технологии!

Одним из самых распространенных на рынке стран СНГ — деструктор «Экостерн»®, в состав которого входят грибы и бактерии, которые ускоряют разложение пожнивных остатков, антагонисты патогенных микроорганизмов, живые клетки бактерий Bacillus subtilis, Azotobacter, Enterobacter, Enterococcus и грибы Trichoderma lignorum, Trichoderma viride, а общее число жизнеспособных клеток составляет 2,5×10 9 КОЕ/см 3 .

Рассмотрим ключевые моменты эффективности «Экостерна»®.

1 — Биоконтроль грунтовых патогенов

В «Экостерне»® роль регулятора фитопатогенов принадлежит бактерии Bacillus subtilis и грибам рода Trichoderma. Благодаря способности продуцировать ряд метаболитов (в частности белки, полипептиды, циклические липопептиды, непептидные соединения) эти микроорганизмы – мощный инструмент контроля около 20 типов фитопатогенов. Их воздействие на фитопатогены варьируется от фунгистатического (угнетение развития) до фунгицидного (уничтожения). Доказано, что штаммы Bacillus subtilis и Trichoderma активно противодействуют возбудителям плесневых болезней, корневых гнилей и других патогенов, которые сосредоточены в почве.

При нанесении «Экостерна»® на поверхность растительных остатков это воздействие и контроль происходит комплексно, то есть на уровне органической массы, куда заселяется агрономически ценная микрофлора, а после заделывания этой органики происходит подавление патогенных видов микроорганизмов, сосредоточенных в почве.

Необходимость обработки «Экостерном»® растительных остатков связана с тем, что горизонтальное и вертикальное перемещение микроорганизмов идет довольно медленно из-за адсорбции их почвенными частицами и ячеистым строением почвы. Кроме того, в результате обработки почвы могут возникать различные условия – как аэробные, так и анаэробные, способные влиять на активность той или иной группы микробов, и, соответственно, на интенсивность деструкции органики. Поэтому внесение «Экостерна»® способствует активному заселению органической массы микробиотой и быстрому включению ее в деструкционные процессы.

2 — Улучшение питания и увеличение доступности питательных элементов

Французский микробиолог ХІХ в. Луи Пастер говорил: «В природе бесконечно большая роль бесконечно малых». Благодаря исследованиям последних десятилетий эта мысль полностью подтвердилась! Это касается в том числе и участия микроорганизмов в рециркуляции элементов питания. Установлено, что микробы, принимая активное участие в природных процессах, привлекают к большому геологическому круговороту около 70 элементов периодической системы Менделеева. Микробы, как участники малого биологического круговорота обеспечивают движение элементов питания за счет трансформации органической массы. Так, согласно многочисленным литературным данным, в биомассе 6-8 т соломы сконцентрировано 25-35 кг азота, 14-20 кг/га фосфора, 50-85 кг калия, 15-17 кг кальция. Кроме макроэлементов, в этом количестве растительных остатков есть определенное количество и микроэлементов: бора в среднем 30 г/га, меди 20 г, марганца 180 г, молибдена на 2-3 г, цинка 200-300 г, которые по возможности должны быстро вернуться в почву. Ускорить этот процесс помогает внесение «Экостерна»®.

6-летними исследованиями компании БТУ-ЦЕНТР, как собственными, так и в партнерстве с другими научными и производственными предприятиями, установлено, что в зависимости от уровня увлажненности почвы степень деструкции соломы уже в течение первого месяца после его внесения составляет от 21 до 48 %.

Лабораторные опыты свидетельствуют, что обработка стеблей кукурузы «Экостерном»® увеличивала количество углерода лабильных органических соединений на 9,7 %, также имелась положительная тенденция к увеличению содержания гумуса. Установлено, что содержание подвижного фосфора в почве, где заделывали солому, обработанную биодеструктором, выросло на 33 %, а обменного калия – на 3 % к контролю без биопрепарата.

Для эффективной деструкции важным показателем является соотношением между углеродом и азотом (С:N), оптимум которого составляет 20-30:1, тогда как например у соломы зерновых оно возрастает до 70-90:1. Из-за такого широкого соотношения в процессе разложения происходит снижение нитратов и аммония в почве, то есть микробиологические процессы смещаются в сторону иммобилизации азота. Именно поэтому, при применении «Экостерна»® на почвах со значительным дефицитом азота следует вносить в 5-15 кг д.в. азотных удобрений на 1 т соломы. Вместе с тем, Azotobacter, который входит в состав деструктора, постепенно будет накапливать азот, тем самым сужая его соотношение с углеродом. После завершения деструкции органической массы происходит отмирание микробного пула, что сопровождается дополнительным высвобождением азота.

3 — Увеличение урожайности сельскохозяйственных культур

Одним из основных критериев эффективности агрономического мероприятия является его влияние на урожайность. Выражение аграриев «эффективность препарата покажет бункер» требовало систематического проведения не только экспериментальных, но и производственных опытов по изучению эффективности «Экостерна»® в различных почвенно-климатических зонах России и Украины. Данные, полученные уже в течение более 10 лет и подтверждены соответствующими актами внедрения, свидетельствуют, что применение 1,0-2,0 л/га этого биопрепарата обеспечило достоверный прирост урожая озимой пшеницы в среднем 0,35 т/га, подсолнечника около 0,15 т/га, сои 0,2-0,3 т/га, кукурузы – 0,28-0,45 т/га. Такой или даже выше эффект гарантированно можно получить при соблюдении условий внесения (это важно!), в частности проведения обработки в утренние или вечерние часы или пасмурную погоду при норме вылива воды от 150 л/га и больше.

Таким образом, деструктор должен быть обязательным элементом технологии. Биодеструктор Экостерн ® – это средство рационального, управляемого разложения растительных остатков. Он обеспечивает биоконтроль почвенных патогенов, снижение уровня токсичности почвы, увеличение доступности питательных элементов, улучшение структуры почвы и увеличение урожайности с.-х. культур.

Источник



Почва — живой организм

Почва — это живой организм, состоящий из бесчисленных микроскопических живых существ. Число и разнообразие живых микроорганизмов в почве неизмеримо. В 1 г. почвы содержатся миллиарды бактерий, грибков, водорослей и других организмов, а кроме того, великое множество дождевых червей, мокриц, многоножек, улиток и других почвенных организмов, которые в результате процесса обмена веществ перерабатывают отмершие белковые организмы и другие органические остатки в питательные вещества, доступные для усвоения растениями. Благодаря их деятельности в почве из исходного растительного и белкового материала образуется гумус, из которого в результате соединения с водой и кислородом высвобождаются питательные вещества для растений. Рыхлая структура почвы также достигается во многом благодаря деятельности

почвенных организмов, которые естественным образом перемешивают минеральные и органические вещества, вырабатывая новую обогащенную субстанцию. Это значительно повышает плодородие почвы. Изучением почвообитающих животных занимается специальная отрасль науки — почвенная зоология, сформировавшаяся лишь в нашем столетии. После того как специалисты разработали методы учета и фиксации животных, что связано со значительными техническими трудностями, глазам зоологов предстало целое царство существ, разнообразных по строению, образу жизни и своему значению в естественных процессах, происходящих в почве. По биологическому разнообразию животный мир почвы можно сравнить разве что с коралловыми рифами — классическим примером наиболее богатых и разнообразных природных сообществ на нашей планете.

Среди них и крупные беспозвоночные типа дождевых червей, и микроорганизмы, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Помимо мелких размеров (до 1 мм) большинство почвообитающих беспозвоночных животных имеет и незаметную окраску покровов тела, беловатую или серую, поэтому разглядеть их можно только после специальной обработки фиксаторами, под лупой или микроскопом. Микроорганизмы составляют основу животного населения почвы, биомасса которой достигает сотни центнеров на гектар. Если говорить о численности дождевых червей и других крупных беспозвоночных, то она измеряется десятками и сотнями на один квадратный метр, а численность мелких и микроскопических организмов достигает миллионов и миллиардов особей.

К примеру, простейшие и круглые черви (нематоды) с размером тела до 0,01 мм по своей физиологии — типично водные существа, способные дышать кислородом, растворенным в воде. Мельчайшие размеры позволяют им довольствоваться микроскопическими капельками влаги, заполняющей узкие почвенные полости. Там черви передвигаются, находят пищу, размножаются. При пересыхании почвы они способны длительное время находиться в неактивном состоянии, покрываясь снаружи плотной предохранительной оболочкой из застывающих выделений.

Из почвенных организмов покрупнее можно назвать почвенных клещей, ногохвосток, мелких червячков — ближайших родственников дождевых червей. Это уже настоящие сухопутные животные. Они дышат атмосферным кислородом, заселяют воздушные внутрипочвен-ные полости, корневые ходы, норы более крупных беспозвоночных. Мелкие размеры, гибкое

Читайте:  Рисунок растения с корнем цветами плодами

Почвенные организмы являются жизненно необходимым звеном в замкнутом цикле обмена веществ. Благодаря их жизнедеятельности все продукты органического происхождения разлагаются, перерабатываются и приобретают доступную для растений минеральную форму. Минеральные вещества, растворенные в воде, поступают из почвы к корням растений, и цикл начинается сначала

тело позволяют им использовать даже самые узкие промежутки между почвенными частицами и проникать в глубокие горизонты плотных суглинистых почв. Например, панцирные клещи уходят вглубь на 1,5—2 м. Для этих мелких почвенных обитателей почва также не плотная масса, а система ходов и полостей, соединенных между собой. Животные обитают на их стенках, как в пещерах. Переувлажнение почвы оказывается столь же неблагоприятным для ее обитателей, как и пересыхание. Хорошо различимы почвенные беспозвоночные с размерами тела крупнее 2 мм. Здесь можно встретить разнообразные группы червей, наземных моллюсков, ракообразных (мокрицы, бокоплавы), пауков, сенокосцев, лож-носкорпионов, многоножек, муравьев, термитов, личинок (жуков, двукрылых и перепончатокрылых насекомых), гусениц бабочек Дождевые черви и некоторые личинки насекомых имеют сильно развитую мускулатуру. Сокращая мышцы, они увеличивают диаметр своего тела и раздвигают почвенные частицы. Черви заглатывают землю, пропускают ее через свой кишечник и продвигаются при этом вперед, как бы «проедаясь» сквозь почву. Позади они оставляют свои экскременты с продуктами обмена и слизью, обильно выделяемой в полости кишечника. Этими слизистыми комочками черви покрывают поверхность хода, укрепляя его стенки, поэтому такие ходы долго сохраняются в почве.

А личинки насекомых имеют особые образования на конечностях, голове, иногда на спине, которыми они действуют, как лопатой. Например, у медведок передние ноги превращены в сильные орудия копания — они расширены, с зазубренными краями. Эти скребки способны рыхлить даже очень сухую почву. У личинок же

хрущей, роющих ходы на значительную глубину, орудием рыхления служат верхние челюсти, которые имеют вид треугольных пирамидок с зубчатой вершиной и с мощными гребнями по бокам. Личинка ударяет этими челюстями в почвенный комочек, разбивает его на мелкие частицы и подгребает их под себя. Другие крупные обитатели почвы живут в уже имеющихся полостях. Они отличаются, как правило, очень гибким тонким телом и могут проникать в очень узкие и извилистые ходы. Роющая деятельность животных имеет большое значение для почвы. Система ходов улучшает ее аэрацию, что благоприятствует росту корней и развитию аэробных микроби-альных процессов, связанных с гумификацией и минерализацией органического материала. Недаром Чарльз Дарвин писал, что задолго до того, как человек изобрел плуг, дождевые черви научились правильно и хорошо обрабатывать землю. Он посвятил им специальную книгу «Образование почвенного слоя дождевыми червями и наблюдения над образом жизни последних».

Основная роль почвенных организмов заключается в способности быстро перерабатывать растительные остатки, навоз, бытовые отходы, превращая их в высококачественное естественное органическое удобрение биогумус. Во многих странах, в том числе и в нашей, червей научились разводить на специальных фермах для получения органических удобрений. Оценить вклад невидимых тружеников почвы вуюрмировании ее структуры помогут следующие примеры. Так, муравьи, строящие почвенные гнезда, выбрасывают на поверхность из глубоких слоев почвы более тонны земли на 1 га. За 8—10 лет они перерабатывают практически весь заселенный ими горизонт. А пустынные мокрицы поднимают с глубины 50— 80 см на поверхность почву, обогащенную элементами минерального питания растений. Там, где находятся колонии этих мокриц, растительность более высокая и густая. Дождевые же черви способны перерабатывать в год до 110 т земли на 1 га.

Передвигаясь в земле и питаясь отмершими растительными остатками, животные перемешивают органические и минеральные частицы почвы. Затаскивая наземный опад в глубокие слои, они тем самым улучшают аэрацию этих слоев, способствуют активизации микро-биальных процессов, что приводит к обогащению почвы гумусом и питательными веществами. Именно животные своей деятельностью создают гумусовый горизонт и почвенную структуру.

Роль дождевых червей в биологической жизни почвы

Дождевые черви рыхлят почву, проникая в отличие от других почвенных организмов, способных проживать лишь в одном почвенном слое, в разные слои почвы. Через проделанные червями отверстия к корням растений проникают воздух и вода.

Источник

Все, что нужно знать о почвенных бактериях

Бактерии считаются важным звеном круговорота веществ в природе. Благодаря их жизнедеятельности, отмершие частицы растений и животных перерабатываются в перегной. Вышеперечисленные компоненты представители флоры снова способны использовать для своего роста и развития.

Значение

Грунты в современном виде являются результатом упорных стараний многих сообществ бактерий. Одноклеточные на протяжении длительного времени смешивали горные породы, перерабатывали отмершую органику, соединяя ее с элементами от своей жизнедеятельности. Шаг за шагом микроорганизмы превращали дикие пустыни и скалы в земли с плодородным верхним слоем.

Бактерии – это самые древние организмы, которые могут быть как жизненно важными, так и вредоносными для растений и животных. Микроорганизмы – основные двигатели жизни на нашей планете. В состав микрофлоры грунта входят бактерии, грибы, плесень. Их роль в росте и развитии растительности переоценить довольно сложно. Почвенные бактерии регулярно осуществляют переработку животной органики и преобразуют ее в полезные минеральные компоненты.

В результате субстрат состоит из большого количества полезной органики, а также кальция, железа, азота и фосфора.

Микрофлора грунта не только обогащает ее состав, но и делает структуру лучше. Она довольно разнообразна и богата, таким образом, в 1 грамме почвы может находиться около 1 млрд бактерий. Для учета их количества используют специальные методы, а также приспособления, включая оптический микроскоп, метод посева и другие. Со временем видовой состав почвенных микроорганизмов меняется. Разновидности популяций бактерий в субстрате зависят от следующих факторов:

  • типа почвы;
  • состава субстрата;
  • глубины исследуемого участка земли.

Почвенные бактерии имеют вид мелких одноклеточных микроорганизмов. Они проживают в тонкой водной пленке грунта, около корней растительности. Небольшие размеры этих существ способствуют их возможности расти, функционировать и адаптироваться даже к тем условиям среды, которые быстро меняются.

Зачастую такие микроорганизмы имеют шарообразную форму тела, иногда палочковидную или изогнутую.

В грунтах также находится большое количество болезнетворных одноклеточных. Согласно исследованиям ученых, основные пути инфицирования патогенной группой простейших – это зараженные остатки живых существ. Такие микроорганизмы часто являются причиной инфицирования людей и животных такими опасными недугами, как сибирская язва, гангрена и всевозможные кишечные инфекции.

Несмотря на то что в природе встречаются патогенные бактерии, способные нанести вред человеку, эти одноклеточные приносят огромную пользу.

  1. Участвуют в химических реакциях и процессах, повышают биологическую активность грунта.
  2. Принимают участие в гумусообразовании, то есть создании органических веществ.
  3. Оздоравливают почву, стимулируя ее самоочищение от патогенных организмов.
  4. Приводят в норму сбалансированное питание растительности.
  5. Защищают представителей флоры и стимулируют их рост на ранних стадиях.
  6. Способствуют образованию и развитию корневой системы.
  7. Укрепляют защитные реакции растительных организмов, а также их сопротивляемость различным инфекциям.

Обзор видов

Живущие в почве нашей планеты микроорганизмы делятся на несколько видов согласно способу питания, функциональным особенностям, среде обитания и другим особенностям. Организмы, обитающие в почве, представлены бактериями гниения, паразитами и симбионтами. При этом взаимоотношения между различными видами сапрофитов могут быть самыми разными.

Микроорганизмы, которые относятся к группе одноклеточных, образующих споры, бывают 12-ти типов. Они выделяются на основе предпочтений бактерий к среде обитания.

Например, термофилы могут существовать только в теплой среде. Под влиянием данных одноклеточных многие элементы, в частности, мочевина превращается в вещества, типичные для роста и развития растительности.

Патогенная микрофлора грунта является результатом ее загрязнения фекалиями. Такие микробы попадают в субстрат из кишечника животных или растений и тем самым способствуют процедуре гниения. Главными представителями патогенной микрофлоры считают колиформных прокариотов. После попадания в грунт эти одноклеточные существуют в ней длительное время при условии хорошего прогревания почвы и отсутствия доступа прямого солнечного света.

Колиформных бактерий относят к наиболее опасным, так как они попадают в почву из кишечника животного.

Также опасными для людей и других живых организмов считаются бактерии, что вырабатывают ферменты высокотоксичной природы.

По форме клеточных стенок

Классификация почвенных бактерий по форме клеточных стенок была основана на методах геномных исследований. По данному принципу ученые выделяют 3 типа одноклеточных:

  • бациллы, у которых клетка имеет стержневидную форму;
  • кокки имеют клетку в форме сферы;
  • спириллы – это спиралевидные организмы.

Также были выявлены почвенные микроорганизмы сложного типа. К таковым относят разветвленных актиномицет.

По отношению к кислороду

Согласно использованию кислорода в процессе своей жизнедеятельности, почвенные одноклеточные бывают следующих видов:

  • аэробные, для их существования необходим кислород;
  • анаэробные бактерии погибают при наличии кислорода в определенном слое грунта.

По способности окрашиваться методом Грама

Суть метода Грама – в наличии внешней оболочки, которая выполняет защитную функцию, она может пропускать или препятствовать проникновению антибиотика и красителя внутрь бактерии. Грамположительными считаются крупные виды почвенных микроорганизмов, у которых толстая оболочка, выдерживающая водный стресс.

Грамотрицательными называются мелкие бактерии, которые не проявляют устойчивости к водному стрессу.

Чаще всего в почвах встречаются следующие грамотрицательные бактерии:

  • псевдомонады, имеющие вид одиночных мелких организмов, что не образуют спор;
  • азотобактерии – большие подвижные свободноживущие палочки;
  • клубеньковые одноклеточные;
  • энтеробактерии могут быть подвижными и неподвижными, они представлены в виде кишечной флоры млекопитающих организмов, патогенных бактерий для растительности, а также жители грунта и воды;
  • почкующиеся организмы – нитрифицирующие бактерии;
  • цитофаги и миксобактерии – микроорганизмы, образующие слизь и плотные тяжи.

Грамположительные организмы представлены в грунте следующими видами:

  • спорообразующими;
  • бациллами – это палочковидные бактерии, проживающие подвижными колониями;
  • анаэробными крупными организмами, участвующими в гниении, сбраживании углеводов, крахмала, пектина;
  • коринеподобными бактериями, обитающими в почве, подстилке, мертвом и живом растительном субстрате.

По типу питания

Согласно типу питания, бактерии, живущие в почве, делят на автотрофных и гетеротрофных. Первые получают органику для своей жизнедеятельности своими силами. Гетеротрофные организмы пользуются готовой органикой.

Читайте:  Что можно посадить рядом с жимолостью деревья другие растени

По функциям

Микроорганизмы, находящиеся в грунте, необходимы для деструкции органики. В процессе своей деятельности одноклеточные обогащают важными соединениями почвы. Функцию фиксации азота в прикорневой системе выполняют клубеньковые бактерии.

Нитрифицирующие виды микроорганизмов используют для того, чтобы повысить плодородие грунта.

Помимо этого, согласно функциональным особенностям, выделяют следующие группы одноклеточных.

  • Деструкторы. Они потребляют углеводы и всевозможные органические соединения, которые представлены в виде свежей либо отмершей органики.

  • Мутуалисты. Эти бактерии способны сожительствовать на взаимовыгодных друг для друга условиях. Примером таких микроорганизмов являются клубеньковые бактерии.

  • Хемоавтотрофы способны получить энергию из неорганического вещества, в котором нет углерода.

  • Патогены, паразиты растительности.

Все вышеперечисленные группы почвенных бактерий играют основную роль в питании представителей флоры. Эти одноклеточные преобразуют почвенную органику, нейтрализуют пестициды, накапливают в грунте азот, предотвращают заболевание растений, а также образовывают почвенные микроагрегаты, увеличивающие влагоемкость субстрата.

Чем питаются?

Существует несколько способов получения энергии почвенными бактериями.

Среди них встречаются автотрофы – существа, которые вырабатывают вещества для своего питания собственными силами.

Некоторые представители данной группы используют в пищу соединения органической природы. Последние называются гетеротрофами и делятся на 3 группы.

  • Паразиты. Бактерии данного вида представляют собой микроорганизмы патогенной природы, живущие за счет иных организмов.

  • Симбионты. Клубеньковыми азотфиксаторами называют бактерии, которые поселяются в прикорневой системе, образуя узлы шарообразной формы. У этих бактерий продолговатая овальная или палочкообразная форма. Зачастую эти организмы взаимодействуют с горохом, чечевицей, люцерной и другими бобовыми.

  • Сапрофиты – это бактерии гниения. Проживают они в верхних слоях почвы и находятся в ней в огромном количестве. Результат жизнедеятельности сапрофитов – это утилизация мертвых тканей и высокая скорость разложения веществ. Бактерии проявляют особую требовательность к органике грунта. Они не могут существовать без азотсодержащих соединений, нуклеотидов, витаминов, белков и углеводов.

Бактерии проживают во всех уголках нашей планеты. В земле эти одноклеточные взаимодействуют с другими представителями микрофлоры и играют роль их хранителей, а также распространителей. Почвенные бактерии способны довольно быстро разложить неживую органику и превратить ее в качественный гумус в разных слоях почвы. Это очень важные одноклеточные, без которых круговорот веществ был бы практически невозможным.

Что такое почвенные бактерии, смотрите далее.

Источник

Жизнь в почве

Бактерии — крошечные одноклеточные организмы. Их ширина обычно составляет 1 цм, а длина чуть больше. Чайная ложка продуктивной почвы содержит от 1 млн. до 1 млрд. бактерий. Это соотношение аналогично соотношению — 2 коровы на 1 га.

Бактерии подразделяют на четыре функциональные группы. Самая большая — редуценты, потребляющие простые углеродные соединения, например, корневой экссудат и свежие пожнивные остатки. В этом процессе бактерии преобразуют энергию в полезный для других почвенных организмов вид органического вещества в почвенной трофической сети. Кроме того, редуценты фиксируют (связывают) и удерживают питательные вещества в своих клетках, что предотвращает утрату из корневой зоны таких питательных веществ, как азот.

Ряд редуцентов расщепляют пестициды и загрязняющие агенты, содержащиеся в почве.

Ко второй группе бактерий относятся мутуалисты, которые образуют сообщества с растениями. Наиболее известны среди них бактерии, связывающие азот.

Третья группа бактерий — патогены. К бактериям-патогенам относят такие виды как Xanthomonas и Erwinia, а также Agrobacterium, вызывающие образование на растениях галлов.

Бактерии четвертой группы, называемые литотрофы или хемо-автотрофы, получают энергию из соединений азота, серы, железа или водорода, а не из соединений углерода. Некоторые их виды играют важную роль в круговороте азота и расщеплении загрязняющих агентов.

Функции бактерий

Бактерии на грибных гифах

Бактерии улучшают качество почвы_табл.1

Все бактерии осуществляют важные функции, связанные с динамикой воды, круговоротом питательных веществ и подавлением болезнетворных бактерий. Некоторые из них вырабатывают вещества, связывающие частицы почвы в небольшие агрегаты, и таким образом влияют на движение воды. Устойчивые агрегаты улучшают инфильтрацию воды и повышают влагоудерживающую способность почвы. В многообразном сообществе бактерий многие организмы конкурируют с болезнетворными организмами в корневых системах и на надземных поверхностях растений.

Среда обитания бактерий

Различные виды бактерий имеют различные источники пищи и обитают в разных микросредах. В целом, бактерии более конкурентоспособны, если присутствуют лабильные (легкоусвояемые) вещества. К ним относятся свежие пожнивные остатки и соединения, находящиеся вблизи живых корней. Бактерии сконцентрированы преимущественно в ризосфере — области возле корней и в корневой системе. Есть основания полагать, что растения вырабатывают определенный корневой экссудат, способствующий росту защитных бактерий. Бактерии изменяют почвенную среду таким образом, что она становится более благоприятной для роста одних и менее благоприятной для развития других культур. Прежде чем на новом участке нанесенной почвы вырастут растения, необходимо, чтобы там заселились, в первую очередь, фотосинтетические бактерии. Они фиксируют атмосферный азот и углерод, производят органические вещества и связывают достаточное количество азота и других питательных веществ, необходимых для круговорота азота в «молодой» почве. И только после этого вырастут первые сукцессионные виды растений. Когда формируется растительное сообщество, в почву поступают различные типы органических веществ и изменяются виды пищи, доступные бактериям. Измененное сообщество бактерий, в свою очередь, изменяет структуру почвы и среду роста растений. Некоторые исследователи полагают, что есть возможность контролировать на отдельном участке популяции видов растений, управляя сообществом почвенных бактерий.

Бактерии – стимуляторы роста

Несколько важных бактерий

Определенные виды почвенных бактерий Pseudomonas fluorescents замедляют развитие некоторых патогенов растений. Представители видов Fluorescents Pseudomonas и Xanthomonas способствуют росту растений несколькими способами. Они вырабатывают соединения, которые либо замедляют рост патогенов, либо снижают степень инвазии растения патогеном. Почвенные бактерии также вырабатывают соединения (стимуляторы роста), непосредственно стимулирующие рост растений. Такие бактерии обычно присутствуют в почве, но не в достаточных количествах, чтобы производить желаемый эффект. Возможно, в будущем у фермеров появится возможность обрабатывать семена антигрибными бактериями, такими как P. fluorescens, для снижения патогенов вокруг семян и корней культуры.

Почвообитающие грибы

Грибы это плодовое тело образованное группой грибов

Грибы — микроскопические клетки, которые обычно растут в виде длинных нитей или цепей, называемых гифами. Диаметр гиф составляет несколько миллиметров. Длина отдельной гифы — от нескольких клеток до нескольких ярдов. Немногие грибы, например дрожжи, представляют собой отдельные клетки.

Иногда гифы объединяются и образуют массу, которую называют мицелием, или ризоморфами.

Выглядят они, как толстые нити, напоминающие корни. Плодовые структуры грибов состоят из гиф, спор, особых структур, в частности спороносного слоя, на котором образуются споры (рис. 1). Каждый отдельный гриб может иметь множество плодовых тел, разбросанных на территории, равной площади площадки для игры в бейсбол.

Грибы улучшают качество почвы

Грибы играют важную роль в процессах, связанных с динамикой воды, круговоротом питательных веществ и подавлением заболеваний. Наряду с бактериями, грибы — важный редуцент в почвенной пищевой сети. Они преобразовывают труднорасщепляемые органические вещества в формы, потребляемые другими организмами. Гифы грибов физически связывают частицы почвы, создавая устойчивые агрегаты, нормализующие инфильтрацию воды и влагосодержание почвы.

В зависимости от источника получения грибами энергии, их подразделяют на три функциональные группы.

Редуценты — сапрофитные грибы — преобразуют мертвое органическое вещество в грибную биомассу, углекислый газ (Ш2) и небольшие молекулы. Эти грибы обычно используют сложные вещества, например целлюлозу и лигнин в древесине, и выполняют важную роль при расщеплении углеродных циклических структур в загрязняющих агентах. Некоторые грибы называют сахарными, поскольку они используют те же простые субстраты, что и многие бактерии. Подобно бактериям, грибы фиксируют (удерживают) питательные вещества в почве. К тому же, многие вторичные метаболиты грибов являются органическими кислотами, которые стимулируют накопление органических веществ, богатых гуминовой кислотой, очень устойчивой и сохраняющейся в почве сотни лет.

Мутуалисты — микоризные грибы — колонизуют корни растений. В обмен на получаемый от растения углерод микоризные грибы помогают ассимилировать фосфор и поставляют растению питательные вещества почвы (фосфор, азот, микроэлементы и, возможно, воду). Одна из основных групп микоризных грибов — эктомикоризные (ectomycorrhizae). Они растут на верхних слоях корней и образуют сообщества с деревьями. Вторая основная группа — эндомикоризные (endomycorrhizae), растут внутри клеток растений и, как правило, образуют сообщества со злаковыми, пропашными культурами, овощами и кустарниками.

Простейшие улучшают качество почвы

Третья группа грибов — патогены, или паразиты: при колонизации корней либо других организмов снижают продуктивность или приводят к гибели. Патогенные грибы, развивающиеся на корнях (Verticilium, Pythinum и Rhizoctonia), ежегодно становятся главной проблемой в сельском хозяйстве. Многие грибы помогают контролировать распространение заболеваний. Например, грибы, которые паразитируют на болезнетворных нематодах, и грибы, питающиеся насекомыми, могут быть полезными элементами биоконтроля.

Среда обитания грибов

Грибы-сапрофиты активны в области древесных растительных остатков. В некоторых почвенных средах гифы грибов имеют преимущества над бактериями. В засушливых условиях грибы могут выживать и продолжать расти, даже если влажность почвы слишком низка для активности большинства бактерий. Они способны использовать азот из почвы, что позволяет им расщеплять растительные остатки на поверхности, которые обычно содержат данный элемент в небольших количествах.

Микороизные грибы

Грибы — аэробные организмы. Почва, которая становится анаэробной на длительные периоды, обычно теряет свою грибную составляющую. Анаэробные условия часто возникают в тех местностях, где застаивается вода, или в уплотненных почвах.

Грибы особенно многочисленны в лесных почвах. Наблюдалось увеличение продуктивности лесов с увеличением биомассы грибов.

Почвообитающие простейшие

Простейшие — одноклеточные животные, которые питаются преимущественно бактериями, но и поедают представителей данного класса, растворимые органические вещества и, иногда, грибы. Они в несколько раз больше бактерий — 5 -5500ммюПоскольку простейшиепитаются бактериями,они высвобождают излишний Азот,ктоторый впоследасиипотребляется растениями и другии членамитрофической сети.

Простейшие улучшают качество почвы

В зависимости от формы, простейших подразделяют на три группы.

Инфузории — самые крупные по размеру. Они передвигаются с помощью ресничек, напоминающих ворсинки, и поедают простейших, принадлежащих к другим группам, а также бактерий.

Амебы также бывают довольно крупными и передвигаются посредством временной лапки, или псевдоподии. Амебы, в свою очередь, подразделяются на раковинные (имеют покрытие в виде оболочки) и голые (без оболочки).

Читайте:  Когда у комнатных растений начинается осень

Жгутиковые — наименьшие представители простейших. Для передвижения они используют несколько жгутиков в виде кнутиков.

Функции простейших

Простейшие играют важную роль в минерализации питательных веществ, делая их доступными для поглощения растениями и другими почвенными организмами.

Минерализация и связывание

Концентрация азота в клетках простейших (и круглых червей) ниже, чем в бактериях, которых они поедают (соотношение углерода к азоту в клетках простейших составляет 10:1 и более, а у бактерий —от 3:1 до 10:1). Бактерии, поедаемые простейшими, содержат слишком много азота по отношению к количеству углерода, необходимого простейшим. Они высвобождают излишки азота в виде аммиака (^Н4+). Это обычно происходит в области корневой системы растения. Бактерии и другие организмы быстро поглощают большую часть аммиака, но некоторая часть поглощается и растением.

Еще одна роль, которую выполняют простейшие, — регулирование популяций бактерий. Когда представители этого класса поедают бактерии, они стимулируют рост их популяции (следовательно, и темпы разложения и агрегацию почвы). Почему так происходит — вопрос спорный. Его можно сравнить с обрезкой дерева: если обрезать немного — это улучшает рост, перестараться — снижает рост или изменяет видовой состав бактериального сообщества.

Простейшие — источник пищи для других почвенных организмов. Они помогают снизить заболеваемость, поскольку конкурируют с патогенами или питаются ими.

Минерализация и связывание

Среда обитания простейших

Простейшим необходимы бактерии для питания и вода для передвижения, поэтому влага играет большую роль в определении типа бактерий, которые будут присутствовать и функционировать. Подобно бактериям, простейшие особенно активны в ризосфере, вблизи корней.

Количество простейших в почве варьирует от 1 тыс. на чайную ложку в неплодородных до 1 млн. на чайную ложку в очень плодородных почвах. В почвах, где доминируют грибы (например, лесные почвы), раковинные амебы и инфузории более многочисленны, чем другие типы простейших. В целом, в почвах с высоким содержанием глины обитает большее количество мелких простейших (жгутиковые и голые амебы), в почвах с более грубой текстурой преобладают более крупные жгутиковые, амебы обоих видов и инфузории.

Нематоды и простейшие

Простейшие и нематоды, питающиеся бактериями, конкурируют за свой основной источник пищи — бактерии. В некоторых почвах содержится большое количество либо нематод, либо простейших, но не тех и других одновременно. О влиянии таких отличий на растения не известно. Представители обеих групп потребляют бактерии и выделяют аммиак (NH4+).

Источник

Как рационально разлагать растительные остатки

Воспроизводство плодородия почвы в современном земледелии невозможно без рационального управления органической массой растительных остатков, которые остаются в поле после уборки урожая. В условиях экологических проблем, связанных с избыточными выбросами в атмосферу парниковых газов, важно, чтобы углерод, аккумулированный в органической массе на поверхности поля, не подлежал быстрой минерализации с выделением СО2, а закреплялся в почве в виде органических субстратов.

К тому же систематическое выращивание растений с одинаковыми биологическими требованиями, однотипным химическим и биохимическим составом, развитием специфических болезней и вредителей несет угрозу для почвы, которая является по сути живым организмом. Возникает такое явление как усталость грунта – накопление в почве токсичных веществ, болезнетворных микроорганизмов, несбалансированности агрофизических свойств, что влечет за собой снижение продуктивности сельскохозяйственных культур. Внесение только минеральных удобрений, применение химических СЗР не устраняют, а даже ускоряют проявление усталости грунта. Большинство фитонцидов (включая токсичные, что могут подавить следующую культуру) сосредоточены в надземной части растений, поэтому для улучшения состояния почвы следует обязательно заселять полезную микрофлору, которая подавляет почвенные патогены.

Известно, что разложение органических остатков реализуется благодаря комплексу микроорганизмов, часть из которых питается лишь водорастворимыми веществами, другие разлагают крахмал, клетчатку, гемицеллюлозу и другие сложные углеводы, а определенное их количество разрушает лигнин. То есть, деструкция органической массы – это многоступенчатый процесс, прохождение которого имеет свои закономерности: продукты, образованные в процессе промежуточного разложения, являются субстратом для жизнедеятельности следующих.

Почему заделать стерню недостаточно?

Неконтролируемое заделывание побочной продукции растениеводства (соломы, стеблей кукурузы, подсолнечника, сои), кроме положительного эффекта, может создать ряд проблем аграрию. В первую очередь, это касается соломы, которая имеет самый длинный период разложения в почве – от полугода до полутора лет. Увеличение периода разложения органической массы:

  • усиливает дефицит азота в почве (микроорганизмы для деструкции используют почвенные запасы),
  • замедляется интенсивность разложения и доступность растениям элементов питания, аккумулированных в органической массе
  • слабо разложенная органическая масса увеличивает накопление в почве токсических веществ, болезнетворных микроорганизмов и т. д.

Как подходить к разложению рационально?

Решить вышеуказанные проблемы можно путем нанесения микроорганизмов непосредственно на органику, то есть обработка ее деструкторами. Деструктор должен быть обязательным элементом технологии!

Одним из самых распространенных на рынке стран СНГ — деструктор «Экостерн»®, в состав которого входят грибы и бактерии, которые ускоряют разложение пожнивных остатков, антагонисты патогенных микроорганизмов, живые клетки бактерий Bacillus subtilis, Azotobacter, Enterobacter, Enterococcus и грибы Trichoderma lignorum, Trichoderma viride, а общее число жизнеспособных клеток составляет 2,5×10 9 КОЕ/см 3 .

Рассмотрим ключевые моменты эффективности «Экостерна»®.

1 — Биоконтроль грунтовых патогенов

В «Экостерне»® роль регулятора фитопатогенов принадлежит бактерии Bacillus subtilis и грибам рода Trichoderma. Благодаря способности продуцировать ряд метаболитов (в частности белки, полипептиды, циклические липопептиды, непептидные соединения) эти микроорганизмы – мощный инструмент контроля около 20 типов фитопатогенов. Их воздействие на фитопатогены варьируется от фунгистатического (угнетение развития) до фунгицидного (уничтожения). Доказано, что штаммы Bacillus subtilis и Trichoderma активно противодействуют возбудителям плесневых болезней, корневых гнилей и других патогенов, которые сосредоточены в почве.

При нанесении «Экостерна»® на поверхность растительных остатков это воздействие и контроль происходит комплексно, то есть на уровне органической массы, куда заселяется агрономически ценная микрофлора, а после заделывания этой органики происходит подавление патогенных видов микроорганизмов, сосредоточенных в почве.

Необходимость обработки «Экостерном»® растительных остатков связана с тем, что горизонтальное и вертикальное перемещение микроорганизмов идет довольно медленно из-за адсорбции их почвенными частицами и ячеистым строением почвы. Кроме того, в результате обработки почвы могут возникать различные условия – как аэробные, так и анаэробные, способные влиять на активность той или иной группы микробов, и, соответственно, на интенсивность деструкции органики. Поэтому внесение «Экостерна»® способствует активному заселению органической массы микробиотой и быстрому включению ее в деструкционные процессы.

2 — Улучшение питания и увеличение доступности питательных элементов

Французский микробиолог ХІХ в. Луи Пастер говорил: «В природе бесконечно большая роль бесконечно малых». Благодаря исследованиям последних десятилетий эта мысль полностью подтвердилась! Это касается в том числе и участия микроорганизмов в рециркуляции элементов питания. Установлено, что микробы, принимая активное участие в природных процессах, привлекают к большому геологическому круговороту около 70 элементов периодической системы Менделеева. Микробы, как участники малого биологического круговорота обеспечивают движение элементов питания за счет трансформации органической массы. Так, согласно многочисленным литературным данным, в биомассе 6-8 т соломы сконцентрировано 25-35 кг азота, 14-20 кг/га фосфора, 50-85 кг калия, 15-17 кг кальция. Кроме макроэлементов, в этом количестве растительных остатков есть определенное количество и микроэлементов: бора в среднем 30 г/га, меди 20 г, марганца 180 г, молибдена на 2-3 г, цинка 200-300 г, которые по возможности должны быстро вернуться в почву. Ускорить этот процесс помогает внесение «Экостерна»®.

6-летними исследованиями компании БТУ-ЦЕНТР, как собственными, так и в партнерстве с другими научными и производственными предприятиями, установлено, что в зависимости от уровня увлажненности почвы степень деструкции соломы уже в течение первого месяца после его внесения составляет от 21 до 48 %.

Лабораторные опыты свидетельствуют, что обработка стеблей кукурузы «Экостерном»® увеличивала количество углерода лабильных органических соединений на 9,7 %, также имелась положительная тенденция к увеличению содержания гумуса. Установлено, что содержание подвижного фосфора в почве, где заделывали солому, обработанную биодеструктором, выросло на 33 %, а обменного калия – на 3 % к контролю без биопрепарата.

Для эффективной деструкции важным показателем является соотношением между углеродом и азотом (С:N), оптимум которого составляет 20-30:1, тогда как например у соломы зерновых оно возрастает до 70-90:1. Из-за такого широкого соотношения в процессе разложения происходит снижение нитратов и аммония в почве, то есть микробиологические процессы смещаются в сторону иммобилизации азота. Именно поэтому, при применении «Экостерна»® на почвах со значительным дефицитом азота следует вносить в 5-15 кг д.в. азотных удобрений на 1 т соломы. Вместе с тем, Azotobacter, который входит в состав деструктора, постепенно будет накапливать азот, тем самым сужая его соотношение с углеродом. После завершения деструкции органической массы происходит отмирание микробного пула, что сопровождается дополнительным высвобождением азота.

3 — Увеличение урожайности сельскохозяйственных культур

Одним из основных критериев эффективности агрономического мероприятия является его влияние на урожайность. Выражение аграриев «эффективность препарата покажет бункер» требовало систематического проведения не только экспериментальных, но и производственных опытов по изучению эффективности «Экостерна»® в различных почвенно-климатических зонах России и Украины. Данные, полученные уже в течение более 10 лет и подтверждены соответствующими актами внедрения, свидетельствуют, что применение 1,0-2,0 л/га этого биопрепарата обеспечило достоверный прирост урожая озимой пшеницы в среднем 0,35 т/га, подсолнечника около 0,15 т/га, сои 0,2-0,3 т/га, кукурузы – 0,28-0,45 т/га. Такой или даже выше эффект гарантированно можно получить при соблюдении условий внесения (это важно!), в частности проведения обработки в утренние или вечерние часы или пасмурную погоду при норме вылива воды от 150 л/га и больше.

Таким образом, деструктор должен быть обязательным элементом технологии. Биодеструктор Экостерн ® – это средство рационального, управляемого разложения растительных остатков. Он обеспечивает биоконтроль почвенных патогенов, снижение уровня токсичности почвы, увеличение доступности питательных элементов, улучшение структуры почвы и увеличение урожайности с.-х. культур.

Источник