Почва, природное образование, состоящее из генетически связанных почвенных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха и живых организмов. Почва является компонентом геобиоценозов и обладает плодородием, что позволяет ей участвовать в производстве биомассы, в том числе урожая сельскохозяйственных культур. Содержание органических веществ и живых организмов в почве уменьшается от верхних горизонтов к нижним, интенсивность же преобразования материнской породы возрастает от нижних горизонтов к верхним. Слой почвы находящийся всего 5-10 см от поверхности максимально населен живыми организмами. Особенно много почвенных микроорганизмов в прикорневой зоне растений – ризосфере. Ученые подсчитали, что суммарное количество биомассы почвенных микроорганизмов на Земле превышает фитомассу. Живые организмы состоят из различных почвенных бактерий, актиномицетов, микоплазм, водорослей, лишайников, грибов, беспозвоночных простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок.
Почва является средой обитания для огромного числа микроорганизмов. Численность и видовой состав микроорганизмов в почве зависит от содержания в ней органических веществ и влаги, структуры почвы, способа ее сельскохозяйственной обработки, климатических условий, характера растительного покрова и многих других факторов. В верхних слоях почвы преобладают аэробы, в более глубоких – анаэробы. Под влиянием одних микроорганизмов происходит синтез новых органических веществ, другие разлагают растительные и животные остатки в почве и превращают их в гумус, а также образуют минеральные вещества. Наиболее распространены в почве бактерии — гнилостные, спороносные виды, разлагающие клетчатку, азотфиксирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие, серобактерии, железобактерии и другие. Среди почвенных бактерий встречаются как автотрофы, так и гетеротрофы, принимающие активное участие в почвообразовательных процессах. Под действием микробов – антагонистов происходит процесс самоочищения почвы.
Биотехнологические методы традиционно используются в сельском хозяйстве для повышения плодородия почв. Агротехническая обработка почвы, внесение органических удобрений, создание водного режима почвы способствуют увеличению почвенных микроорганизмов и повышению их активности. Живые организмы в процессе роста и развития улучшают структуру почвы, обогащают ее питательными веществами и способствуют более полному использованию их растениями.
Современная технология управления биологическими ресурсами предусматривает несколько возможностей проведения мероприятий повышения качества почв. Одним из традиционных методов повышения плодородия является внесение органических удобрений в почву. Органические удобрения могут иметь растительное, животное и смешанное происхождение. К ним относят навоз различных животных и перегной, компост, торф, солому, ил, птичий помет. Почвенные микроорганизмы перерабатывают их в питательные вещества доступной формы, которые усваиваются растениями. Особенно быстро этот процесс протекает в теплую погоду, когда микроорганизмы наиболее активны. Важным для этого процесса фактором является, также оптимальная влажность. В природных условиях разложение органических удобрений почвенными организмами проходит медленно, в связи с этим ученые для быстрого восстановления плодородия почв применяют метод биологической ферментации. В процессе аэробной биоферментации органических компонентов участвуют мезофильные, метанотрофные, кислотообразующие, термофильные и другие бактерии. В биохимическом процессе биоферментации под воздействием микробиологического сообщества происходит переход трудноусваиваемых форм питательных веществ навоза или помета в легкоусваиваемые растениями формы.
На сегодняшний день получила распространение научная технология управления микробиологическими процессами почв, которая основывается на искусственном культивировании полезной микрофлоры для внесения в почву. На первом этапе работ проводится комплексная оценка состояния почвенного покрова, в процессе исследования определяется наличие микроорганизмов в почве и их жизнеспособность. Отдельным пунктом этого исследования стоит вопрос выявления опасных для человека микроорганизмов. Следующим этапом является процесс поиска наиболее эффективных почвенных микроорганизмов. Здесь исследования проводятся по двум направлениям – поиск нового вида бактерий или других организмов и выявление конкурирующих групп, способных вступать в борьбу за жизненное пространство. Параллельно, исследуются физико-химические факторы почвы.
Во время практических работ проводится промышленная культивация бактерий и получение необходимого количества биологического препарата. Эти бактериальные препараты содержат полезные почвенные микроорганизмы. При внесении их в почву, усиливаются биохимические процессы и улучшается корневое питание растений.
С древнейших времен для восстановления и улучшения почв существует практика использования бобовых растений, способных в симбиозе с азотфиксирующими микроорганизмами восполнять почвенные запасы азота в результате процесса усвоения атмосферного азота. Также эффективным способом является выпуск специальных препаратов азотфиксирующих бактерий. Сухие препараты, приготовленные на основе клубеньковых бактерий рода Phizobium и предназначенные для повышения урожайности гороха, фасоли, сои и клевера, которые в настоящее время выпускаются под товарным названием «Нитрагин». Препараты нитрагина вносятся в почву на фоне органических удобрений. При инокуляции почв нитрагином урожайность бобовых культур возрастает на 15-20%. Другой препарат на основе свободноживущих азотфиксирующих бактерий «Азтообактерин» также обладает высокой продуктивностью фиксации азота. Технологии получения сухих препаратов нитрагина и азотобактерина аналогичны и включают получение в стерильных условиях посевного материала, затем культивирование бактерий проводят в контролируемой глубинной культуре, до начала стационарной фазы.
Для снабжения культурных растений фосфатами эффективен метод применения препарата «фосфоробактерина». Выращивание Bacillus megaterium проводят в контролируемой глубинной культуре до стадии образования спор. Биомассу высушивают в распылительной сушилке при 65⁰ С и при остаточной влажности 2-3% смешивают с каолином. Затем препарат фасуют в 500 г водонепроницаемые, герметичные мешки.
В последние годы в Туркменистане уделяется большое внимание производству биогумуса. Биогумус – это натуральное природное удобрение биологического происхождения, являющееся результатом жизнедеятельности дождевых червей (чаще всего специальных красных калифорнийских), после переработки навоза и других отходов. Биогумус придает отличную структуру почве, обогащает ее высокомолекулярными соединениями, различными питательными веществами, а также огромным количеством микроэлементов. Кроме этого биогумус содержит полезную микрофлору, которая способствует повышению плодородия почвы. Все питательные компоненты биогумуса находятся в легко усваиваемой форме для растений.
Важным и актуальным на сегодняшний день является охрана и экология микрофлоры почв, а также изучение форм и видов почвенных организмов, которые способствуют процессам рекультивации земель. Увеличение плодородия почв за счет микробиологической переработки органических отходов и применения бактериальных препаратов, способствует существенному повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
.
Юсуп Мамедов,
кандидат биологических наук.
Комментарии