Почва — это среда обитания множества организмов, которые в совокупности образуют единую и цельную экосистему. Невидимые человеческим глазом обитатели почвы напрямую влияют на ее биологические, физические и химические свойства. Живые организмы получают в земле питание и убежище, при этом насыщая ее питательными компонентами и повышая плодородие.
Существа, обитающие в почве, называются педобионтами. Самыми многочисленными являются бактерии, грибки, водоросли и одноклеточные организмы, живущие в почвенных водах. Их совокупность — микрофлора — может весить более 20 тонн на гектар площади, а количество организмов в одном кубическом метре почвы достигает 10¹⁴. Микроорганизмы, перерабатывая отмершие растения, обогащают почву органическими веществами; многие из них способны фиксировать азот и делать его доступным для сельскохозяйственных культур.
Также из всего разнообразия живых организмов в почве выделяют нанофауну (простейшие, коловратки, нематоды), микрофауну (клещи и некоторые насекомые), мезофауну (личинки насекомых, многоножки, дождевые черви) и макрофауну (млекопитающие, например кроты).
Тонны организмов присутствуют в почве, но даже в благоприятные для развития периоды многие из них имеют очень низкую активность или даже неактивны. Активность организмов зависит от биотических и абиотических факторов, климатических условий, рН, а также присутствия определенных растений.
Живые организмы в почве способствуют накоплению и разложению органических остатков на простые легкоусвояемые растениями вещества, влияют на минерализацию азота и серы в почве, улучшают структуру земли и ее способность удерживать воду.
Минерализация азота
Микроорганизмы играют решающую роль в процессе преобразования органического азота в доступные для растений соединения — нитраты и аммиак. Несмотря на сложившееся у потребителей мнение о том, что «нитраты — это зло», эти соединения очень важны для роста растений, особенно во время наращивания вегетационной массы перед цветением и образования фруктов или семян.
Азот в почве присутствует преимущественно в виде органических соединений (растительных остатков и гумуса). Он также входит в состав самих микроорганизмов, которые в процессе жизнедеятельности разлагают органику. Бактерии, грибки и актиномицеты усваивают необходимые для жизни и развития минералы, а другие образовавшиеся в процессе вещества становятся доступными для поглощения растениями.
Тут стоит отметить, что в аэробных условиях минерализация азотсодержащих органических веществ протекает с образованием аминокислот, которые, в свою очередь, минерализуются до NH3, Н20 и С02. Если же из-за нехватки кислорода в почве процесс происходит в анаэробных условиях, в ходе минерализации также образуются альдегиды, спирты, кетоны, сероводород, метан и другие токсичные вещества. Они угнетают рост сельскохозяйственных растений и в итоге негативно сказываются на урожайности.
Таким образом, развитие микроорганизмов в почве и успешная минерализации азота возможны только при наличии тепла, при хорошем притоке воздуха, достаточной влажности почвы и присутствии в почве основании для нейтрализации образующейся азотной кислоты.
На кислых подзолистых почвах процесс образования неорганического азота протекает слабее из-за отрицательного влияния кислотности почвы. В этом случае помочь процессу может известкование полей.
Также нитрификацию подавляет сильный недостаток и избыток влаги. Нитраты отличаются большой подвижностью: в условиях избыточного увлажнения эти вещества вымываются из почвы, а при испарении поднимаются с влагой к поверхности почвы. Кроме того, при избытке воды в почве накапливается значительное количество аммиачного азота, содержание которого в этих случаях может доходить до 20 мг и больше на килограмм почвы.
Что идет на пользу микрофлоре почвы?
Почва является самой сложной гетерогенной средой. Взаимодействия между биотическими и абиотическими факторами настолько сложны, что изменение или даже доминирование определенных видов организмов, живущих в почве, выявить и спрогнозировать очень сложно.
Севооборот и тщательное планирование внесения удобрений помогают поддерживать устойчивость почвы и создавать в ней условия, благоприятные для минерализации азота. Применение свежего органического вещества (навоза) обеспечит надлежащее питание, улучшит структуру почвы и помогает удерживать воду.
Хотя в кислых почвах высвобождается больше органических веществ, их преобразование в доступные для растений формы и другие почвенные процессы замедляются. Потому на землях с высокой кислотностью рекомендуется постепенно повышать рН до уровня более 5. При этом нужно помнить, что чрезмерное использование извести и других удобрений может быть агрессивным для микроорганизмов.
Анализы грибов и бактерий в почве
Изучить в лабораторных условиях внутрипочвенные процессы и, в частности, трансформацию азота достаточно сложно. Из всех известных сред обитания микроорганизмов почва является самой нестабильной: в течение вегетационного периода в ней могут значительно меняться влажность, кислотность, содержание кислорода и питательных веществ, численность и видовое разнообразие микроорганизмов.
Тем не менее, с помощью современных технологий можно получить точное представление о почвенных процессах. Так, голландская компания Eurofins Agro — один из мировых лидеров по лабораторным анализам в сельском хозяйстве — исследует потенциальную азотную минерализацию в почве и параметр BFI (наличие грибов и бактерий в почве).
Самой передовой технологией анализа почв является NIRS — спектроскопия ближнего инфракрасного излучения. При NIRS-исследовании на образец оказывается воздействие ближним инфракрасным излучением. Современное оборудование за несколько секунд измеряет, волны какой длины отражаются от исследуемого материала, а какой — поглощаются. Полученный спектр содержит точную информацию о составе образца.
Результаты анализа NIRS калибруются с помощью классического метода определения BFI. Он представляет собой анаэробный инкубационный тест, измеряющий потенциальный минерализуемый азот (PMN). Это доля органического азота, которая при определенных условиях может быть преобразована в доступные для растений формы. Образцы почвы погружаются в воду на неделю, в них создается анаэробная среда. Анаэробные микроорганизмы за это время разлагают все органические остатки и мертвые аэробные организмы, высвобождая минеральный азот. Уровни неорганического азота до и после погружения сравниваются, и в конечном итоге высчитывается BFI.
