Как микроорганизмы влияют на почву
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
Почва является естественной средой обитания многих микроорганизмов в природе, которые встречаются в слоях почвы различных поясов земного шара: от Крайнего Севера до тропиков. В ней микроорганизмы находят необходимые питательные вещества, влагу, кислород, также она защищает их от губительного воздействия прямых солнечных лучей и высыхания. Разнообразные микроорганизмы почвы обитают в водных и коллоидных пленках, которые обволакивают почвенные частицы.
Микрофлора почвы принимает активное участие в процессах формирования и самоочищения, а также в круговороте веществ в природе (азота, углерода, серы, железа и других соединений).
Количественный и видовой (качественный) состав микрофлоры почвы значительно изменяется в зависимости от региональных и климатических условий, времени года, температуры, химического состава и физических свойств ее влажности, реакции среды (рН), способа ее обработки и т. д. В песчаных и каменистых почвах, а также в почвах, лишенных растительности, микроорганизмов меньше, чем в пахотных и особенно удобренных почвах. Содержание микробов в почве увеличивается с севера на юг. Цвет и запах почве придают определенные виды актиномицетов и плесневых грибов.
Неодинаково микроорганизмы распространены и по слоям почвы. Мало микроорганизмов содержится в самом поверхностном слое толщиной несколько мм, где они подвергаются неблагоприятному воздействию факторов внешней среды: солнечному свету, высушиванию, повышенной температуре и др.
Где больше органических питательных веществ, там создаются лучшие условия для размножения микробов многих видов. Особенно обильно населен следующий, поверхностный слой почвы толщиной 5–20 см, в нем содержится максимальное количество бактерий. Большое количество микробов обнаруживается в зоне корневой системы растений (ризосферы).
По мере углубления число микроорганизмов уменьшается. На глубине 25–30 см количество их в 10–20 раз меньше, чем в поверхностном слое толщиной 1–2 см. Начиная с глубины 1–2 м количество микроорганизмов резко уменьшается. Почвы, богатые бактериями, биологически более активны. Между плодородием почвы и содержанием в ней микроорганизмов имеется определенная зависимость. Подсчеты показали, что на каждый га малоплодородной почвы приходится 2,5–3,0 т микробной массы, а высокоплодородной — до 16 т.
Число микроорганизмов в 1 т почвы колеблется от 1–3_106 до 20–25_109.
Микрофлора почвы представлена разнообразными видами бактерий: актиномицетами, спирохетами, простейшими, сине-зелеными водорослями, микоплазмами, грибами, вирусами.
С изменением глубины изменяется и видовой состав микрофлоры почвы; так в верхних слоях, содержащих много органических веществ и подвергающихся хорошей аэрации, преобладают аэробные сапрофитные организмы, способные разлагать сложные органические соединения. Чем глубже почвенные слои, тем беднее они органическими веществами. Доступ воздуха в них затруднен, поэтому здесь численность анаэробных бактерий увеличивается. Микроорганизмы почвы находятся в сложном биоценозе, характеризующемся антагонистическими и симбиотическими взаимоотношениями как между собой, так и с растениями.
К постоянным обитателям почвы относятся различные гнилостные, преимущественно спорообразующие, аэробные бактерии (Bac. mycoides, Bac. subtilis, Bac. mesentencus и др.) и анаэробные бактерии (Cl. sporogenes, Cl. putrificum, Cl. perfringens, Cl. botulinum, Cl. Сhauvoei и др.), а также термофильные бактерии, пигментные, кокковые формы; из сапрофитных кокков чаще выявляются микрококки (Micrococcus albus, reseus, flavus). В почве находятся нитрифицирующие, денитрифици-рующие, азотфиксирующие бактерии, серо и железобактерии, бактерии, разлагающие клетчатку, актиномицеты, плесневые грибы, дрожжи, протозойные организмы, микроскопические водоросли. Некоторые представители микрофлоры почвы при попадании в пищевые продукты могут вызвать их порчу, накапливать ядовитые продукты для организма человека. В почве беспрерывно совершаются процессы, обусловленные жизнедеятельностью этих микроорганизмов: гниение, нитрификация, денитрификация, разложение клетчатки и т. д.
Деятельность почвенных микроорганизмов играет большую роль в формировании плодородия почвы, так как вся масса органических веществ, которая ежегодно поступает в нее (остатки растений, трупы животных и другие загрязнения), под влиянием почвенных микроорганизмов разлагается на более простые соединения.
В аэробных условиях разложение доходит до полной минерализации остатков с образованием окисленных соединений простого состава, в анаэробных образуются газообразные вещества и промежуточные продукты в виде органических кислот.
Микрофлору почвы делят на автохтонную (от лат. autochthonous — местная, коренная), которая усваивает гумусовые вещества непосредственно из почвы, и сапрофитную, или зимогенную (от лат. zimogenic — возбуждающие брожение), которая разлагает органические соединения, поступающие в почву извне. К автохтонным относятся представители родов Bacillus, Bacterium, Mycobacterium, Bactoderma, Clostridium, Pseudomonas, а также грибы — Penicillium, Aspergillus. В составе зимогенной микрофлоры преобладают бактерии, особенно неспорообразующие формы, родовую принадлежность которых установить довольно трудно.
В качестве эктосимбионта микроорганизмы обитают в почве, непосредственно окружающей корни растений. Данные участки вместе с поверхностью корней составляют ризосферу растения. В функциональном смысле ее можно определить как область, лежащую в пределах нескольких мм от поверхности каждого корня, в которой химическая активность растения влияет на микробную популяцию. Это влияние в основном проявляется в количественном отношении: число бактерий в ризосфере обычно превышает их число в окружающей почве в 10, а зачастую и в несколько сотен раз. Наблюдаются также и качественные изменения. В ризосфере преобладают короткие грамотрицательные палочки, тогда как грамположительные палочковидные и кокковидные формы встречаются здесь реже, чем в остальной части почвы. Однако не установлено никаких специфических ассоциаций конкретных бактериальных видов с конкретным растением.
Причина относительного обилия бактерий в ризосфере заключается в том, что корни растений выделяют органические питательные вещества, которые избирательно стимулируют рост бактерий с определенными типами питания. Однако не установлено никаких четких трофических взаимосвязей, хотя многие органические продукты, выделяемые корнями растений, уже идентифицированы. Остается также неясным, извлекает ли растение какую-либо пользу из ассоциации с микроорганизмами. При этом известно, что многие свободноживущие почвенные бактерии выполняют необходимые для растений функции, такие как фиксация азота и минерализация органических соединений. Поэтому логично предположить, что некоторые растения выигрывают от тесного контакта с микроорганизмами.
Образующиеся минеральные соединения являются питательным веществом для растений. Соединения углерода, азота - фосфора и других элементов из недоступных для растений форм преобразуются микробами в вещества, усвояемые ими. Таким образом происходит самоочищение почвы, поэтому происходящие в почве процессы распада и минерализации органических веществ имеют большое санитарное значение.
Микроорганизмам принадлежит большая роль в формировании состава почвы и почвенного гумуса (перегноя), который может образовываться из самых различных природных растительных соединений при участии различных видов бактерий (аэробов и анаэробов) и микроскопических грибов.
В почве могут находиться и патогенные микроорганизмы, которые попадают в нее с трупами животных, испражнениями, сточными водами и различными отбросами. Преимущественно это спорообразующие бактерии, например, возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма, сибирской язвы и др. При благоприятных условиях микробы в почве могут не только выживать, но и долго (недели, месяцы и даже годы) сохранять вирулентные свойства. Некоторые патогенные микробы размножаются (возбудители сибирской язвы, столбняка), но большинство из них не находят в ней благоприятных условий для размножения и со временем теряют болезнетворность и гибнут.
Сохраняемость бактерий в почве в зависимости от вида различна. Некоторые микроорганизмы находятся в почве в жизнеспособном состоянии довольно долго, например, туберкулезная палочка — от 5 месяцев до 2 лет, бруцеллы — до 3 месяцев, бактерии рожи свиней — до 166 дней, гноеродные кокки — до 2 месяцев. Еще дольше сохраняются в почве споровые патогенные микроорганизмы, так, споры сибирской язвы, столбняка и газовой гангрены — десятки лет.
Почва, зараженная патогенными микробами, может служить источником распространения некоторых инфекционных заболеваний. Особенно большую опасность представляет возбудитель сибирской язвы.
Микробиологическое исследование почвы имеет важное значение в ее санитарной оценке при строительстве, планировке территории для заводов пищевой промышленности, водохранилищ, а также для оценки санитарно-зоогигиенического состояния, интенсивности загрязнения почвы микроорганизмами. Пробы почвы берут из разных участков и исследуют либо каждую отдельно, либо в виде средних проб, полученных путем смешивания нескольких образцов.
Показателем санитарного состояния почвы является содержание в ней термофилов, так как в незагрязненных почвах они практически отсутствуют. Термофилы — это в основном спорообразующие грамположительные палочки и актиномицеты.
Установлена прямая связь между загрязненностью почвы фекалиями и содержанием в ней бактерий группы кишечных палочек. В почве, загрязненной фекалиями, в течение первых 2 недель преобладает E. coli (61,6%). Через 21 день происходит значительное уменьшение их числа и увеличение количества цитратположительных сапрофитных кишечных палочек родов энтеробактер и цитробактер.
При бактериологическом исследовании почвы термофилы, кишечные палочки и некоторые другие микроорганизмы отнесены к санитарно-показательным микроорганизмам, т. е. по их присутствию и количеству судят о санитарном состояни почвы.
Установлено, что даже сильно загрязненные почвы самоочищаются от бактерий группы кишечных палочек и некоторых патогенных микроорганизмов по истечении нескольких месяцев.
На данный процесс влияют следующие факторы: механический состав и рН почвы, состав постоянной почвенной микрофлоры, растительный покров почвы, температура окружающей среды, интенсивность солнечной радиации и др.
Процессы самоочищения почвы положены в основу наиболее распространенных и эффективных методов обезвреживания жидких и твердых отбросов, обеспечивающих полную их минерализацию и гибель патогенной микрофлоры. При этом органическое вещество отбросов, обезвреживаясь, превращается в ценное удобрение. Твердые отбросы запахиваются, а чаще обезвреживаются в так называемых компостах вдали от колодцев и водоемов. Решающая роль в разогревании компостов принадлежит термофилам.
Почвенный метод обезвреживания применяют также для очистки сточных вод на специальных полях орошения, процесс которого заключается в том, что вода, попадая в почву, соприкасается с почвенной микрофлорой, которая минерализует органические вещества сточных вод.
Любая почва состоит из трех частей — минеральной, органической и микробиологической. Только при их оптимальном сочетании можно говорить о почвенном плодородии. Если не брать в расчет любой из этих факторов, то происходит удивительная вещь — какие бы правильные агротехнические приемы ни применяли любитель у себя на участке или агроном в крупном хозяйстве, отзывчивость культурных растений на все эти действия будет печально низка.
Какие бактерии помогают повысить плодородие почвы?
И одним из этих факторов является почвенная биота — все то огромное количество бактерий, грибов, водорослей, играющих роли лаборантов, реактивов и катализаторов в потрясающей природной лаборатории. Их численность в хорошо окультуренной почве может достигать нескольких миллиардов в 1 г субстрата, а общая масса — до 10 т/га.
Практическим результатом исследований и научных работ в области почвенной микробиологии становится направленное функционирование микроорганизмов для повышения почвенного плодородия. Под микроорганизмами мы часто подразумеваем бактерии, хотя грибы и низшие растения также несут на себе очень важную роль в обеспечении биологической активности почвы. Какие же полезные бактерии чаще всего становятся объектами пристального внимания ученых, разработчиков и технологов? Познакомимся с ними поближе.
Познакомимся с полезными почвенными бактериями поближе
Защищает растения от многих болезней
Эта полезная бактерия — настоящая труженица, она способна синтезировать более 70 антибиотиков. Действие многих из них направлено против возбудителей опасных болезней растений. Поэтому B. subtilis охотно используют в качестве основного компонента микробиологических препаратов для обработки садовых растений.
Сенная палочка входит в состав многих микробиологических препаратов, применяемых против болезней растений
Здесь надо отметить, что разные штаммы этой бактерии работают с различной эффективностью при, казалось бы, одинаковых условиях. И наоборот, один и тот же штамм при отличающихся друг от друга условиях может с большим или меньшим успехом бороться с растительной инфекцией. Вот почему разработчики препаратов указывают определенный регламент их применения. Он может сильно различаться у препаратов отдельных производителей, хотя в основе каждого из них лежит все та же Bacillus subtilis.
В последнее время в самых современных препаратах используют отдельные элементы B. subtilis в качестве так называемых элиситоров — веществ, способных вызвать иммунный отклик у растений. После обработки такими препаратами растение готово к встрече с настоящим патогеном, то есть приобретает определенную устойчивость.
Несмотря на свою популярность среди ученых и растениеводов, B. subtilis еще не открыла людям всех своих возможностей. Поэтому исследования ее самой и биологически активных веществ, которые она образует за время своей жизни, продолжаются до сих пор.
Подавляют фитопатогены и стимулируют рост
Среди бактерий рода Pseudomonas есть вредные микроорганизмы, которые вызывают серьезные заболевания растений. Однако есть у этого рода и полезные для нас представители — это сапротрофные бактерии, заселяющие в почве прикорневую зону и являющиеся естественными регуляторами фитопатогенных микроорганизмов. К ним относятся Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida, Pseudomonas aureofaciens.
Pseudomonas fluorescens вырабатывают антибиотики и бактериоцины. Бактериоцинами называются специфические белки, подавляющие жизнедеятельность клеток других штаммов того же вида или родственных видов бактерий. Поэтому P. fluorescens используют для борьбы с патогенными бактериями рода Pseudomonas, а также другими возбудителями заболеваний.
P. fluorescens также вырабатывают стимуляторы роста. Именно благодаря наличию в корневой зоне растений этих бактерий в нейтральных или слабощелочных почвах идут процессы подавления или вытеснения вредных микроорганизмов, способных вызывать болезни растений. Ученые называют такие почвы обладающими супрессивностью.
Избавляет растения от стресса, обогащает азотом и способствует самоочищению почв
Azotobacter chroococcum впервые была описана в 1901 году. Эта бактерия — свободноживущий азотфиксатор. Нет азота — нет белка, нет хлорофилла; собственно, нет растений. Кроме того, A. chroococcum синтезирует различные фитогормоны, в том числе ауксины, соответственно — является природным производителем стимуляторов роста растений.
Выделяет A. chroococcum и экзополисахариды. Эти интереснейшие вещества выполняют много функций. Одна из них — способность мобилизации тяжелых металлов в почве. Наличие этой бактерии в почвенном слое способствует самоочищению земли, загрязненной тяжелыми металлами — кадмием, ртутью, свинцом. Надо отметить, что способность к самоочищению является одним из двух показателей здоровой почвы (второй такой показатель — уже упомянутая нами супрессивность).
Мобилизует фосфор и делает его доступным
Обмен веществ в растениях в значительной степени зависит от фосфора. При его недостатке азот не включается в состав белков и нуклеиновых кислот (носителей генетической информации) растений, а накапливается в виде нитритов и нитратов. У природы есть свои способы предотвращать подобные негативные последствия, а именно наличие в почве бактерий-фосформобилизаторов. Яркой представительницей этой группы считается Bacillus megaterium. Она высвобождает фосфор из органики и преобразует его в растворимые соли фосфорной кислоты. Очевидно, что Bacillus megaterium играет важную роль в синергетическом взаимодействии органических и микробиологических удобрений.
Если фосфор будет усваиваться растениями в необходимом количестве, то в плодах не будут копиться нитриты и нитраты
Bacillus megaterium вырабатывает ряд биологически активных веществ, среди которых особое место занимают витамины В1, В3, В5, В6, В7, В12. Поэтому B. megaterium зачастую включают в микробиологические удобрения, которыми обрабатывают семена, они благоприятно действуют на первых этапах развития растений.
Стимулирует развитие полезной микробной флоры
Еще одна бактерия известна своей полезной деятельностью человечеству с незапамятных времен. Не зная вообще о существовании таких микроскопических существ, как бактерии, люди вовсю пользовались результатами труда Lactococcus lactis. Это наиболее типичный представитель молочнокислых бактерий. С его помощью осуществляется приготовление теста, какао, некоторых молочных продуктов, заготовка овощных консервов и даже силоса для домашних животных.
А в природе L. lactis стимулирует развитие естественной микробной флоры. Включаемая в состав микробиологических препаратов, бактерия играет важную роль — помогает добрососедским отношениям остальных микроорганизмов, входящих в их состав.
Lactococcus lactis стимулирует развитие естественной микробной флоры в почве
Выводы о пользе бактерий
К сожалению, невозможно в формате одной статьи упомянуть все микроорганизмы, которые выполняют важнейшие функции, необходимые для нормального существования почвы и растений. Давайте резюмируем, для чего вообще нужны почве и растениям полезные бактерии.
Микроорганизмы – древнейшие представители живых существ, появились на Земле, как считают специалисты, более трех миллиардов лет назад.
Большинство микроорганизмов – это невидимые невооруженным глазом одноклеточные (бактерии, актиномицеты, микоплазмы, риккетсии, спирохеты, простейшие) и многоклеточные (зеленые и сине – зеленые водоросли, несовершенные грибы), а также неклеточные (вирусы, фаги) формы.
В природе микроорганизмы распространены чрезвычайно широко.
Они обнаруживаются в большом количестве в почве, воде, в растительных и животных организмах. Токами воздуха заносятся в стратосферу на высоту более 20 км. Их находят в горячих гейзерах, нефтяных водах, на глубине более 10 км в морях и океанах.
Даже самые твердые скальные массивы населены различными организмами. Верхний слой скальных массивов, так называемая кора выветривания, насыщена бактериями и водорослями, микроскопическими грибами и актиномицетами, простейшими организмами, фагами, вирусами и пр.
В верхнем слое базальтовых пород насчитывается от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов на грамм субстрата. В условиях суровой Арктики на островах Северного Ледовитого Океана (Новая Земля, Северная Земля и др.) скальные породы содержат значительное число микроорганизмов.
О существовании на Земле невидимого мира чрезвычайно малых существ человечество существующей ныне цивилизации узнали немногим более трехсот лет тому.
Антонио Левенгук (1632 – 1723), будучи очень любознательным человеком, в свободное от основной работы время любил изготавливать и шлифовать стеклянные линзы. Рассматривая каплю дождевой воды при помощи сконструированного им микроскопа, обнаружил в ней массу маленьких живых существ, одни из которых были неподвижны, а другие активно двигались. Левенгук сделал зарисовки увиденного им при помощи микроскопа, а затем листы с рисунками и пояснительными записями предоставил в Королевское научное общество.
Вскоре и другими исследователями были обнаружены микроскопически малые живые существа были обнаружены в различных субстратах – в настое сенного отвара, в гниющем мясе, в крови больных животных и людей, а затем и в других материалах.
Почти двести лет с момента обнаружения микроорганизмов, микробиология оставалась лишь описательной наукой. Ученые открывали все новые и новые микроорганизмы, тщательно их описывали, зарисовывали их форму, но не могли объяснить какую роль они играют в природе, в жизни растительных и животных организмов, в том числе и в жизни человека.
Только во второй половине Х1Х века Луи Пастер (1822 – 1895), занимаясь проблемой скисания знаменитых марок французских вин, впервые доказал, что микробы принимают активное участие во многих процессах, происходящих в природе, в том числе в процессах брожения, круговорота веществ, являются возбудителями заразных заболеваний животных и человека.
Со времен Пастера микробиология начала усиленно развиваться и к настоящему времени изучены строение и свойства многих микроорганизмов, выяснена их роль в круговороте и превращении различных веществ в природе.
Основоположник биогеохимии В.И.Вернадский убедительно доказал, что биосфера сформировалась и развивалась в результате взаимодействия микроорганизмов, растений и животных, которые обеспечивали и обеспечивают непрерывный поток элементов в биогенном обмене веществ на нашей планете, включая элемент жизни – кислород.
Сам Луи Пастер говорил, что микробы – это бесконечно малые существа, играющие в природе бесконечно большую роль, и если бы они исчезли с лица планеты, то поверхность Земли была бы загромождена мертвыми органическими веществами.
Такие биологические особенности микроорганизмов, как малый вес, небольшие размеры и быстрое размножение способствуют переносу их токами воздуха на большие расстояния и накоплению их в большом количестве в различных субстратах.
Для них присущи высокая устойчивость к различным факторам окружающей среды, разнообразие физиологических свойств и большая приспосабливаемость к самым различным условиям обитания. Некоторые виды микроорганизмов обитают и размножаются в горячих источниках, температура воды в которых достигает более 800С, а другие – в холодных водах при минусовой температуре. Одни микроорганизмы живут и размножаются в соленых водах, другие – в щелочной среде. Микроорганизмы живут и размножаются там, где другие живые существа обитать не могут.
Со времен Левенгука и до наших дней постоянно идет процесс накопления данных о новых видах микроорганизмов, населяющих почву и недра, воздух и воду земли, обитающих в животных и растительных организмах.
Можно предположить, что первоначальной средой, в которой возникли, размножались и развивались микроорганизмы, была вода. Но когда на поверхности земной коры образовалась почва, постоянно обогащаемая органическими веществами, увлажняемая атмосферными осадками и обогреваемая солнечными лучами, она стала для микробов наиболее благоприятной средой обитания и их развития.
Микробное население почвы очень богато и разнообразно. Кроме бактерий в почве обитают в огромном количестве микроскопические грибы, актиномицеты, водоросли, фаги, вирусы, простейшие, микоплазмы, насекомые, черви и другие живые существа. Количество микробов в одном грамме почвы измеряется сотнями миллионов особей. Наиболее богата микроорганизмами окультуренная, возделываемая почва. Живая масса бактерий, грибов, актиномицетов и водорослей составляет свыше десяти тонн в пахотном слое одного гектара плодородных, хорошо окультуренных почв. Подсчитано, что общая масса микробных клеток на нашей планете примерно в 25 раз больше массы всех животных.
Наиболее бедной микроорганизмами является почва пустынь, где мало влаги и органических веществ. При этом, как по численности особей, так и по численности видов, преобладают бактерии, относящиеся по своим морфологическим, культуральным и биохимическим свойствам к различным физиологическим группам. Среди них имеются нитрифицирующие, азотфиксирующие, денитрифицирующие, целлюлозоразлагающие, железобактерии, серобактерии и др.
Микроорганизмы почвы играют очень важную роль в переработке значительного количества различных веществ – минеральных и органических. Они разрушают растительные и животные остатки, участвуют в процессах превращения продуктов их распада. При помощи микроорганизмов изменяется структура и химический состав почвы. Микроорганизмы, как биологические катализаторы, определяют основное свойство почвы – плодородие. Они синтезируют и выделяют разнообразные продукты метаболизма, которые входят в состав почвы, обуславливая ее плодородие. В процессе жизнедеятельности все население почвы производит биохимическую работу космического значения. Перерабатывая огромные массы органических и минеральных соединений, микроорганизмы непрерывно синтезируют новые органические и неорганические вещества.
Химическая деятельность микроорганизмов проявляется в непрерывном круговороте азота, фосфора, серы, углерода и других веществ. Микробиологические процессы круговорота азота имеют огромное значение как факторы оздоровления и плодородия почвы. Основные биохимические процессы круговорота азота состоят из нескольких этапов и участие в них принимают различные виды микробов.
В поверхностных слоях почвы находятся аэробные амонифицирующие бактерии родов Bacillus, Proteus, Escherichia, Pseudomonas, Serratia, нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующие, возбудители брожения клетчатки, пектина и др. В более глубоких слоях почвы располагаются микроорганизмы, вызывающие процессы брожения и гниения в анаэробных условиях.
В первом этапе разложения сложных органических соединений животного и растительного происхождения – гниении белков, сопровождающемся образованием зловонных, летучих соединений (индола, скатола, аммиака, сероводорода и пр.) принимают участие Proteus sp., Bac.subtilis, Bac.mesentericus, Bac.megatherium, Bac.sporogenes . На втором этапе – в разложении мочевины участвуют Sarcina urea, Urobacter pasteuri и др. В прцессах нитрификации и денитрификации участвуют Nitrosomonas europea, Bact.pyocyaneum, Bact.denitricans и др. Фиксация атмосферного азота осуществляется Bact.rodicicola, Azotobacter agifa, Azotobacter chroococcum и др.
Углерод, подобно азоту, имеет свой круговорот, при этом процессы распада безазотистых органических веществ обусловлены жизнедеятельостью микроорганизмов, а процессы созидательные – фотосинтезом зеленых растений. Круговорот углерода имеет отношение к разнообразным типам брожений, в которых участвуют различные микроорганизмы: в спиртовом – истинные дрожжи, мукоровые плесени; уксуснокислом – дрожжеподобные грибы Micoderma vini, Bact. Pasterianum; молочнокислом – Streptococcus lactis, Bact. Bulgaricum, E.coli, Bact.lactic и др; маслянокислом – Clostridium pasterianum; в брожении целлюлозы и пектиновых веществ – Granulobacter pectinovorum, Bac.cellulosa.
Сера составляет часть белка, участвует в круговороте веществ. Сероводород, образующийся при процессах гниения, ядовит для высших растений и непригоден для утилизации. Серобактерии рода Beggiatoa окисляют этот сероводород до серной кислоты и тем самым способствуют образованию солей серной кислоты (сульфатов), которые могут использоваться высшими растениями как питательный материал. Серобактерии играют важную роль в биологическом очищении сточных вод и являются показателями загрязнения воды и почвы.
Фосфор, входящий в состав животных и растительных организмов, в результате разложения микроорганизмами выделений, отмирающих частей и трупного материала, освобождается в виде фосфорной кислоты. Соли фосфорной кислоты. Соли фосфорной кислоты не пригодны для питания высших растений. Обитающий в почве Bac. mucoides, участвует в процессе преобразования нерастворимого фосфата в растворимую соль.
Железобактерии обеспечивают круговорот железа. К ним относятся представители родов Leptothrix, Crenothrix, Chlamidotrix, Cladotrix, Spirophyllum, Thiobacillus.
Железобактерии превращают находящееся в почве нерастворимое железо (Fe3) в растворимое (Fe2), доступное для усвоения растениями.
При нехватке железа нарушается состав гемоглобина у человека и животных, возникает анемия, у растений теряется способность образовывать хлорофилл, они теряют зеленую окраску и в результате у растений развивается заболевание – хлороз.
Все железобактерии являются постоянными обитателями почвы, водоемов, ключей, луж, болот, водопроводных труб. Среди них есть представители, обитающие в симбиозе с зелеными и сине – зелеными водорослями, с представителями простейших – жгутиковыми. В результате своей жизнедеятельности железобактерии переводят закисные формы железа в окисные, получая в результате этого энергию, которую используют для восстановления СО2. Эффект жизнедеятельности железобактерий чрезвычайно велик. Болдотная железная руда является продуктом жизнедеятельности железобактерий. Криворожское месторождение железной руды также является продуктом их жизнедеятельности.
Многие группы микроорганизмов, относящиеся к хемолитотрофам, фотоавтотрофам, гетеротрофам, участвуют в превращениях металлов с переменной валентностью.
В почве обнаруживаются различные активные вещества (ферменты, витамины, ауксины, антибиотики, токсины и многие другие соединения), являющиеся метаболитами микробов. Все эти вещества вместе с другими организмами придают почве свойства, отличающие ее от минеральной породы. Интенсивность жизненных процессов микробного населения определяет степень плодородия почвы. Интенсивность проявления биологических процессов зависит от климатических, географических условий, а также от времени года и многих других факторов.
Следует помнить и о том, что в почве обитают многие виды микроорганизмов, которые могут вызвать опасные инфекционные заболевания у растительных и животных организмов, в том числе и у людей. Среди них возбудители таких опасных заболеваний как сибирская язва, столбняк, газовая раневая инфекция, поверхностные и глубокие микозы, актиномикозы и другие.
Без учета деятельности микробного населения почвы невозможно решать многие проблемы связанные с почвоведением, медициной, земледелием, ветеринарией, животноводством, растениеводством.
В далеком 1986 году мой сосед, простой парень, тракторист, поехал в гости к родственникам в Киев.
После Аварии в Чернобыле.
После возвращения оттуда я спросил его:
- Как там обстановка?
-Все нормально, никакой радиации нету.
-Что и никакие атомы по улицам не летают?
-Нет, не летают, ничего особого там нет.
Это я к вопросу о микроорганизмах в почве.
Вроде все знаем, что они там есть, и, что они нужны почве, но мало кто видел их живьем. И большинство знает, что минеральные удобрения убивают микроорганизмы, уничтожают плодородие почвы и делают наши любимые овощи и фрукты ядовитыми для нашего организма.
Органическое земледелие, якобы, не приемлет такую гадость и здравомыслящий огородник ни в коем случае уничтожать свою землю и родной организм не будет.
В 1 грамме почвы содержится около 4000 видов микроорганизмов и общее их количество достигает миллиарда
клеток.
Эти количества могут существенно изменяться в зависимости от типа почвы, климата и времени года. На микробный ценоз оказывает влияние и то что мы вносим в почву, и как вносим.
Влияют на видовой состав и наши растения.
В ризосфере корней видовой состав сильно уменьшается. Это происходит под действием корневых выделений растений содержащих большое количество органических кислот, полисахаридов, углекислого газа. На этих выделениях размножаются одни виды и погибают другие. Многие виды микроорганизмов вступают в симбиоз с корневыми выделениями, питаясь ими, и поставляя свои выделения корням.
При внесении в почву фосфорных удобрений образуются нерастворимые в воде фосфаты алюминия и железа. Они недоступны растениям пока не растворятся корневыми выделениями и выделениями грибов рода Penicillium и бактериями Streptomyces.
Количество этих видов микроорганизмов резко возрастает после внесения удобрений.
Внесение в почву соломы может причинить вред по двум причинам.
Первое -это заделка соломы в тяжелую почву и разложение ее в анаэробных условиях. При этом продуцируются фитотоксичные соединения, угнетающие рост растений. Вторая причина -это почти полное отсутствие в соломе азота. Из-за чего микроорганизмы для ее разложения потребляют минеральный азот и другие минеральные элементы из почвы, обедняя ее. Азот вернется после полного разложения соломы и минерализации тел "съевших" ее микроорганизмов. Но урожай текущего года будет недополучен.
Компенсировать потери легко, если полить солому перед внесением раствором азотных удобрений, лучше сульфатом аммония, но можно и аммиачной селитрой и карбамидом, из расчета 10-12 кг д. в. азота на каждую тонну соломы. Солома разложится значительно быстрее (в 3-5 раза), а следовательно во столько же раз минеральное удобрение ускорило развитие микроорганизмов.
Все недостатки использования соломы исчезают при применении ее в качестве мульчи и использовании азотных удобрений. Разложение идет относительно медленно в аэробных условиях, образующиеся токсины быстро перерабатываются микроорганизмами, отвлечение азота почвы компенсируется внесением. В большом количестве развиваются актиномицеты и грибы, структурирующие почву, и сенная палочка, уничтожающая своими выделениями патогенные микроорганизмы.
Речь идет о предмете невидимом невооруженным глазом.
Ведь пока мы не моем руки после копания ими в почве на них находятся миллиарды бактерий и грибов. Как же мы можем судить о влиянии любого нашего агроприема на микрофлору?
Есть, оказывается, науки которые занимаются этим предметом и ученые, сделавшие себе имя этими занятиями. Занимались вопросами удобрений и их влияения на микробиологию почвы Менделеев, Тимирязев, Прянишников и множество других.
На дерново-подзолистой почве ТСХА еще в тридцатые годы академиком Д. Н. Прянишниковым был заложен опыт с разной системой удобрения. На делянки, где применяли минеральные удобрения, в среднем за год вносили 36,9 кг азота, 43,6 кг Р205 и 50,1 кг К2 О на 1 га. В почву, удобрявшуюся навозом, его вносили ежегодно по 15,7 т/га. Через 60 лет был проведен микробиологический анализ опытных делянок. Часть делянок паровалась все 60 лет, часть была постоянно занята сельскохозяйственными культурами. Естественно были оставлены контрольные участки, на которых ничего не применяли.
Паровать мы ничего на огородах не будем, поэтому об этом очень коротко. Содержание гумуса на паровавшихся делянках за годы эксперимента уменьшилось, но его потери на удобрявшихся делянках были существенно меньше. Произошло это за счет создания благоприятных условий для развития почвенных микроводорослей и аутотрофных бактерий. Следовательно, минеральные удобрения улучшили развитие почвенного микроценоза и сохранили экологически важную составляющую почвы.
На участках, занятых сельхозкультурами, положение было значительно лучшим. Пожнивные и корневые остатки здесь активизировали деятельность микроорганизмов и компенсировали расход гумуса. Контрольная почва в севообороте содержала 1,38% гумуса, получавшая NPK—1,46, а унавоженная—1,96%. Таким образом видно, что на участках без внесения органики, а только с минеральными удобрениями содержание гумуса выросло на 6%. Гумус без микроорганизмов не образуется, следовательно опять микробам похорошело от минеральных удобрений.
В общем всем микроорганизам нужно сбалансированное минеральное питание. Мы в этом от них мало чем отличаемся. Не встречал органистов, отказавшихся от употребления неорганического минерального вещества под названием поваренная соль. Или от использования соды. Позволяем себе колоть магнезию, при необходимости, хлористый кальций, натрий, прочие. А в нашем возрасте кто не принимает препараты кальция и магния сильно рискует костями в целом и шейкой бедра в особенности. А вы думаете лимонную кислоту из лимонов получают?
А почему если птичий помет органическое, хорошее удобрение, чилийская селитра за много лет образовавшаяся из гуано морских птиц и очищенная до чистого соединения калия и азота вдруг становится плохой?
Если мы вносим сульфат аммония, который при диссоциации образует катион аммиака и анион окиси серы- это плохо, а аммиак точно такой же, но из навоза - хорошо и полезно.
Если кто не присматривался, сообщаю - рта на корнях нет.
Пока органическое вещество не разложится и не минерализуется растение ни азот, ни фосфор, ни калий, ни что-либо другое не усвоит. Другое дело, что оно не имеет ног и не может убежать от наших неправильных действий.
Почва может улучшаться только при правильном внесении органических веществ, минеральных удобрений и правильной обработке. И вряд ли стоит всех, кто ратует за органическое земледелие, без применения химии считать особо одаренными, а сторонников комплексного подхода субъектами из эпиграфа к посту.
Сейчас многие применяют ЭМ-препараты под различными названиями. Много их рекламы в различных источниках. Есть и такие, что теперь не нужен навоз, тонну его заменит волшебный флакон. Это самое вредное из этой области. Органику, гумус заменить ничем нельзя. Не являются эти препараты и удобрением. Если у вас в огороде плодородная почва, то горсть ее вполне заменит бутылку препарата. При приготовление компоста добавьте в кучу немного плодородной почвы, а дальше поступайте с компостом по инструкции к препарату, т. е. аэрируйте его, увлажняйте регулярно, перемешивайте. Вряд ли результаты будут отличаться от компоста с применением препарата. Вносить его в огород аналогично. В одном грамме плодородной почвы миллиард микроорганизмов 4000 видов. Ну внесете вы еще 100 000 000 000 спор. Что это изменит? Просто создайте благоприятные условия для развития своих, домашних микробов и в благоприятных условиях их через 20 минут станет в 2 раза больше, а через час в 8 раз! Их вес достигает 1% веса органической составляющей почвы, при чем же здесь один добавленный литр? Но и здесь могут быть исключения. Если почва песок или глина, то при внесении органики обязательно нужно внести что-то ЭМ-препаратное или навоз полуперепревший.
Еще об одном вреде для микроорганизмов. Эти труженики занимают в почве свои горизонты. Аэробы сверху, анаэробы поглубже. И все заняты свои делом. Тут мы приходим с лопатой и переворачиваем все с ног на голову. Сверху погибают анаэробы, снизу аэробы. Слава богу хоть вред поправимый - и перевернуть идеально не можем и восстанавливаются они достаточно быстро. Это мы им напакостить хотим?
У моего любимого О. Генри Энди Такер продавал песок под видом порошка, чтобы не взрывались керосиновые лампы. На вопрос он ответил - "А они и так не взрываются, но при этом я еще учу покупателей регулярно чистить стекла от копоти и подрезать фитиль". (За точность не ручаюсь, лень смотреть книгу, но смысл точно такой).
В начале 20 века численность человечества составляла 1,6 миллиарда человек, а сегодня, сто лет спустя 7,2 миллиарда. Сто лет назад урожай пшеницы в 100 пудов был мечтой земледельца, а сегодня это ниже предела рентабельности. Это селекция и химия. Если на пакете с мукой написано "Органическая" и стоит она в два раза дороже, то поле пшеницы не опрыскивалось? Покусал бы зернышки клоп-черепашка и по стандартам стала бы эта пшеница кормовой. Я выращивал свеклу столовую с применением пестицидов и удобрений. 10 тонн свеклы сам отвез в Киев для снабжения ЦК КПУ. Диверсия не удалась - все виды контроля подтвердили отсутствие пестицидов, нитратов и прочего. Хотя, когда увидел как проводятся анализы, немного струхнул, а оказалось- зря.
Родился этот сумбурный, бестолковый пост от вопроса про совместимость ЭМ-препаратов и минеральных удобрений. Автор вопроса одобрил и применение удобрений и их неприменение.
Украинский поэт Тарас Шевченко сказал "Чужому научайтесь і свого не цурайтесь" - (Чужому обучайтесь и от своего не отрекайтесь" ). Если у нас что-то получается хорошо, то у кого-то может быть еще лучше. А в вопросах микробиологии стоит доверится ученым столетиями проводящих опыты на всех типах почв.
Агроэксперт-Трейд рекомендует:
Роль бактерий в почве в 2022.
Краткое содержание статьи:
Все бактерии и возбудители болезней живут в почве. В природе их очень много, и они весьма разнообразны. Но выучить их достаточно сложно. Их роль в кругообороте веществ на планете очень большая. Они берут участие в преобразованиях углерода, азот а , серы. В почве широко распространены граммпозитивные и граммнегативные бактерии. Среди них нет патогенных паразитных видов, они, чаще всего, не образуют неклеточных гидролитических ферментов и способны использовать только низкомолекулярные органические соединения. Архебактерии имеют сложную организацию клеток, у них нет сложных жизненных циклов. К архебактериям относятся метаногены и галофильные бактерии.
Образовательные бактерии принадлежат к экологической группе вторичных анаэробов. Они занимают практически основное место анаэробного разложения органических субстратов, завершая его образованием конечного продукта метана.
Галобактерии в природных водных экосистемах берут участие в циклах углерода и азота при условии сильного засоления, например, в морских отложениях, поэтому название многих имеют приставку Halo. Морфологический это палочки, коки, квадратные и коробоподобные бактерии. Галобактерии - экстремальные галофилы с оптимумом концентрации NaCL в среде 40-45%. Физиологической особенностью бактерий выступает их способность к фотофосфорилирования при участии мембраны, в которой есть пигмент бактериородопсин и использование ионов Na в биоэнергетических процессах. Стоит вспомнить о симбиотических бактериях или ассоциативных взаимоотношениях, которые характеризуются взаимной пользой. Их рассматривают как положительные влияния организмов друг на друга, если даже только один партнер выигрывает. Так например в сельском хозяйстве активно используются инокулянты такие как Ультрафит или Евронорм Ризо .
Что такое симбиоз
Симбиоз - это форма сосуществования организмов, в результате которого оба симбионты имеют пользу от общего существования. Классическая форма симбиоза представляет собой такую форму сосуществования, когда симбионты при определённых условиях не могут существовать отдельно один от другого. Примером служит сосуществование гриба аскомицеты с определенным видам водорослей, ассоциации которых образуют новый организм - лишайники. Эта ассоциация получает общую пользу только в очень специфических экологических условиях, то есть при дефиците питательных веществ и при условии засухи. Гриб выступает поставщиком для водорослей минеральных веществ и воды с окружающей среды, а также защищает клетки водорослей от неблагоприятных факторов. Водоросль, как организм, способна ассимилировать CO2, давая грибу продукты фотосинтеза и продукты фиксации молекулярного азота из воздуха.
Симбиоз клубеньковых бактерий
Ярким примером симбиоза в грунте выступает симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми растениями, где оба получают пользу от сосуществования, но связи между ними менее крепкие, чем в организмах, которые образуют лишайники. Разновидность такого симбиоза называется мутуализмом, или кооперацией.
В этом случае и бактерии, и растение хозяин может расти и развиваться самостоятельно. В сосуществовании клубеньковые бактерии фиксируют азот, продукты азотфиксации поступают к растению, в результате чего оно получает доступные соединение азота, а бактерии продукты ассимиляции CO2, которые образуются в растении. Работами многих ученых доказано, что клубеньковые бактерии широко распространены в почве. Большинство микробиологических исследований по изучению численности ризобий осуществляется с помощью метода граничных разведений грунтовых суспензий. Поэтому распространение клубеньковых бактерий в разных грунтах определяют также за наличием корневых клубней. Несмотря на то, что в почве большом количестве могут быть не вирулентные бактерии, именно вирулентные ризобии и вносят самую большую пользу в накоплении биологического азота. Несмотря на то, что клубеньковые бактерии являются практически главным компонентом агроэкосистемы бобовых культур, они представляют относительно небольшую часть грунтовых микроорганизмов. Мало кто знает, что ризобии способны длительное время оставаться в почве без растений и функционировать как сапрофиты. Численность клубеньковых бактерий в разных грунтах значительно варьируется и зависит от целого ряда абиотических, биотических и антропогенных факторов. Численность ризобий специфич ные для бобовы х культур, которые составляют часть дикой флоры или культивируются на протяжении длительного времени в определённой местности, измеряются порядками 104-106 клеток в 1 г грунта, а растений, которые редко выращиваются, 101 -103 клетки в 1 г грунта. В севообороте сои с другими культурами, например, такими как рапс, на протяжении 4 лет не было обнаружено сосуществования клубеньковых бактерий сои при отсутствии растений-питателей. Учёные путем исследования доказали, что после длительного существования ризобий без бобовой культуры численность их снижается, и они постепенно исчезают с микробного цензу грунта. В грунтах, где только начинает выращивать определенные виды бобовых культур, клубеньковые бактерии могут вообще отсутствовать. Почве существуют клубеньковые бактерии, которые отличаются по активности, вирулентностью и конкурентоспособностью. В разных почвах меняются только их количественные соотношения. Окультуривание грунта слишком привязано к внесению органических удобрений или известкованию, улучшает условия для размножения и развития ризобий.
Влияние на клубеньковой бактерии растения-донора
При наличии растения осуществляется резкое увеличение численность и специфичных клубеньковых бактерий, так как у бобовых культур образовываются более благоприятные условия для их развития, чем в почве, отдаленному от корней. Существование ризобий в прикорневой зоне в большой мере зависит от корневых выделений, которые содержат разнообразные питательные вещества или биологически активные соединения. Важное значение в взаимодействии микро и макросимбионтов имеет генетическая природа штамма и сорта растения. К примеру, сорта сои Аполло и Венус при обработке посевного материала препаратом Ультрафит +Гумат Лист показывали урожай выше в среднем на 10-25%.
Симбиоз бобовых растений с клубеньковыми бактериями полезный для макросимбионта только при условии дефицита связанных форм азота, а при наличии азота содержащихся соединений образование клубней с внешней средой в этот период регулируются растением донором. Факторы, которые негативно действует на растение, так само действуют и на развитие бактерий, и функционирование клубней. Клубеньковая бактерия принадлежит к микроорганизмам, которые способны к гетеротрофному и симбиотрофному способу жизни. В результате взаимно полезн ого существования возрастает экологический потенциал обоих партнеров симбиоза, один из которых получает новую метаболическую функцию фиксацию молекулярного азота воздухом, а второй получает защиту от действия факторов внешней среды и элемент ы питания.
Микроорганизмы - часть биогеосистемы
Микроорганизмы представляют значительную часть любой биогеосистемы - экологичность системы, что содержит грунт неживое и и биокосное, и берут активное участие в ее жизнедеятельности. Грунт имеет высокую буферную способность, то есть длительное время может не менять своих свойств по д действиям возбудителей. Микроорганизмы грунтов высокочувствительные к антропогенному влиянию. Поэтому они выступают хорошими индикаторами загрязнения окружающей среды. Так как за видом микрофлоры, которая проживает на этой территории, или которой нет, можно определить не только степень загрязнения, но и его вид. Например, индикаторами сильного антропогенного загрязнения есть отсутствие какой-нибудь формы микроводоросли. Самыми стойкими против загрязнения оказались формы сине-зеленых водорослей.
Читайте также: