Gleba jest siedliskiem wielu organizmów, które razem tworzą jeden cały ekosystem. Niewidzialne dla ludzkiego oka, mieszkańcy gleby bezpośrednio wpływają na jej właściwości biologiczne, fizyczne i chemiczne. Organizmy żywe otrzymują pożywienie i schronienie w ziemi, nasycając ją substancjami odżywczymi i zwiększając płodność.
Istoty zamieszkujące glebę nazywane są pedobiontami. Najliczniejsze są bakterie, grzyby, glony i organizmy jednokomórkowe żyjące w wodach gruntowych. Ich całość — mikroflora — może ważyć ponad 20 ton na hektar, a liczba organizmów w jednym metrze sześciennym gleby przekracza 10¹⁴. Mikroorganizmy, przetwarzając martwe rośliny, wzbogacają glebę w substancje organiczne; wiele z nich potrafi utrwalić azot i udostępnić go dla roślin uprawnych.
Z różnorodności żywych organizmów w glebie wyróżnia się również nanofaunę (pierwotniaki, wrotki, nicienie), mikrofaunę (kleszcze i niektóre owady), mezofaunę (larwy owadów, wije, dżdżownice) i makrofaunę (ssaki, na przykład krety).
Tony organizmów zamieszkują glebę, ale nawet w okresach sprzyjających rozwojowi wiele z nich ma bardzo niską aktywność, a nawet jest nieaktywne. Aktywność organizmów zależy od czynników biotycznych i abiotycznych, warunków klimatycznych, pH i obecności pewnych roślin.
Żywe organizmy w glebie przyczyniają się do akumulacji i rozkładu szczątków organicznych na proste, łatwo przyswajalne przez rośliny substancje, wpływają na mineralizację azotu i siarki w glebie, poprawiają strukturę gruntu i jego zdolność do zatrzymywania wody.
Mineralizacja azotu
Mikroorganizmy odgrywają decydującą rolę w procesie przekształcania azotu organicznego w związki dostępne dla roślin — azotany i amoniak. Mimo opinii panującej wśród konsumentów, że „azotany — samo zło”, związki te są bardzo ważne dla wzrostu roślin, zwłaszcza podczas rozwoju masy wegetacyjnej przed kwitnieniem i tworzeniem owoców lub nasion.
Azot w glebie występuje głównie w postaci związków organicznych (resztek roślinnych i próchnicy). Stanowi także część mikroorganizmów, które w trakcie swej żywotnej aktywności rozkładają materię organiczną. Bakterie, grzyby i promieniowce przyswajają składniki mineralne niezbędne do życia i rozwoju, a inne substancje, wytwarzane w procesie stają się dostępne dla pochłaniania przez rośliny.
Warto zauważyć, że w warunkach tlenowych mineralizacja związków azotoorganicznych przebiega z utworzeniem aminokwasów, które z kolei mineralizują się do NH3, H2O i CO2. Jeśli z powodu braku tlenu w glebie proces zachodzi w warunkach anaerobowych, w trakcie mineralizacji również tworzą się aldehydy, alkohole, ketony, siarkowodór, metan i inne substancje toksyczne. Hamują wzrost roślin uprawnych i w rezultacie negatywnie wpływają na plony.
Tak więc, rozwój drobnoustrojów w glebie i pomyślna mineralizacja azotu są możliwe tylko wtedy, gdy jest ciepło, dobry dopływ powietrza, wystarczająca wilgotność gleby i zasada dla zobojętnienia tworzącego się kwasu azotowego.
Na kwaśnych glebach bielicoziemnych proces powstawania azotu nieorganicznego jest mniej wyraźny z powodu negatywnego wpływu kwasowości gleby. W takim przypadku wapnowanie pól może pomóc procesowi.
Nitryfikacja jest tłumiona również przez silny brak lub nadmiar wilgoci. Azotany odznaczają się dużą ruchomością: w warunkach nadmiernego nawilżenia substancje te są wypłukiwane z gleby, a w trakcie odparowywania podnoszą się wraz z wilgocią ku powierzchni gleby. Ponadto, nadmiar wody w glebie powoduje kumulację znacznych ilości azotu amonowego, którego zawartość w tych przypadkach może przekraczać 20 mg na kilogram gleby.
Co jest korzystne dla mikroflory gleby?
Gleba jest najbardziej złożonym środowiskiem heterogenicznym. Interakcja czynników biotycznych i abiotycznych jest tak skomplikowana, że bardzo trudno jest ujawnić i przewidzieć zmianę lub nawet dominację niektórych gatunków organizmów żyjących w glebie.
Płodozmian i staranne planowanie nawożenia pomagają utrzymywać odporność gleby i tworzyć w niej warunki sprzyjające mineralizacji azotu. Stosowanie świeżej materii organicznej (obornika) zapewni właściwe odżywianie, poprawi strukturę gleby i pomoże zatrzymać wodę.
Chociaż w glebach kwaśnych uwalnia się więcej substancji organicznych, ich przekształcanie w formy dostępne dla roślin i inne procesy glebowe ulegają spowolnieniu. Dlatego przy wysokiej kwasowości zaleca się stopniowe zwiększanie pH do poziomu wyższego niż 5. Należy pamiętać, że nadmierne korzystanie z wapna i innych nawozów może być agresywne dla mikroorganizmów.
Analizy grzybów i bakterii w glebie
Zbadać w warunkach laboratoryjnych procesy glebowe, a w szczególności transformację azotu, jest dość trudne. Ze wszystkich znanych siedlisk mikroorganizmów gleba jest najbardziej niestabilna: w okresie wegetacji wilgotność, kwasowość, zawartość tlenu i składników odżywczych, liczba i różnorodność gatunkowa mikroorganizmów mogą się znacznie zmieniać.
Niemniej jednak za pomocą nowoczesnych technologii można uzyskać dokładny obraz procesów glebowych. Holenderska firma Eurofins Agro — jeden ze światowych liderów analizy laboratoryjnej w rolnictwie — bada potencjalną mineralizację azotu w glebie i parametr BFI (występowanie grzybów i bakterii w glebie).
Najbardziej nowatorską metodą oznaczania składu gleb jest NIRS — spektroskopia w bliskiej podczerwieni. W badaniu NIRS próbka naświetlana jest promieniowaniem z zakresu podczerwieni. Nowoczesny sprzęt w kilka sekund mierzy, jakiej długości fale są odbijane od badanego materiału i jakie są absorbowane. Uzyskane widmo zawiera dokładne informacje o składzie próbki.
Wyniki analizy NIRS są kalibrowane przy użyciu klasycznej metody oznaczania BFI. Stanowi anaerobowy test inkubacyjny, mierzący potencjalny azot mineralizowany (PMN). Jest to ilość azotu organicznego, która w pewnych warunkach może zostać przekształcona w formy dostępne dla roślin. Próbki gleby zanurza się w wodzie na tydzień, w nich tworzy się środowisko beztlenowe. Beztlenowe mikroorganizmy w tym czasie rozkładają wszystkie resztki organiczne i martwe organizmy tlenowe, uwalniając azot mineralny. Poziomy azotu nieorganicznego przed zanurzeniem i po nim są porównywane, i ostatecznie oblicza się BFI.
