Обследование почв земель сельскохозяйственного назначения на их биологическую активность

11.1. Роль микроорганизмов в повышении плодородия почв и круговороте питательных веществ

Плодородие почвы тесно связано с деятельностью почвенных микроорганизмов, под действием которых происходят минерализация органических остатков и гумусообразование, разрушение первичных и вторичных минералов почвообразующих пород и извлечение из них необходимых для растений и почвенных микроорганизмов питательных элементов, микробное связывание молекулярного азота атмосферы симбиотическими, несимбиотическими и ассоциативными азотфиксаторами.

Примерное количество биологического азота, поступающего за счет симбиотической азотфиксации, приведено в Приложении 47, несимбиотической - в Приложении 48. Размеры фиксации атмосферного азота в ассоциации "небобовое растение - микроорганизмы" колеблется в широких пределах - от 3 до 150 кг/га в год [14]. Доля биологически фиксированного азота микроорганизмами из атмосферы (биологического азота) в урожае бобовых культур составляет, по данным разных источников, 50 - 80% [11].

Микроорганизмам принадлежит главная роль в круговороте азота (азотфиксация, аммонификация, нитрификация, иммобилизация азота, денитрификация), целенаправленное регулирование которого позволит наиболее рационально, экологически обоснованно использовать азотные удобрения.

Ведущая роль микроорганизмам принадлежит в круговороте серы, цикл превращения которой сходен с циклом азота, а также в переводе нерастворимых фосфатов и других питательных элементов в доступные для растений и почвенных микроорганизмов формы. Некоторые почвенные микроорганизмы благодаря образованию кислот способны растворять недоступные для растений фосфаты кальция, более стойкие фосфаты железа и алюминия, а также переводить фосфор из органических веществ в водорастворимую форму.

Отечественными и зарубежными исследованиями установлена возможность улучшения фосфорного питания растений при симбиозе высших растений с эндомикоризными грибами, способными образовывать везикулярно-абрускулярные микоризы (ВАМ). В отличие от эктомикоризных грибов, оплетающих корни своими гифами, эндомикоризные грибы развиваются внутри коркового слоя корня. Отечественными миколого-ботаническими исследованиями установлено развитие эндомикориз в корнях различных сельскохозяйственных культур, в том числе бобовых и злаковых.

Почвенные микроорганизмы принимают участие в детоксикации пестицидов, при этом микробиологическое разложение пестицидов усиливается при внесении органических удобрений. Органические удобрения и свежие растительные остатки также повышают ферментативную активность почв и содержание веществ, катализирующих процессы трансформации пестицидов. Таким образом, плодородие почв и его рациональное использование в земледелии в значительной степени определяются интенсивностью и направленностью биохимических процессов, связанных с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов.

11.2. Роль микроорганизмов в трансформации органических веществ

Под действием микроорганизмов происходит минерализация органических веществ в почве, а часть первичного органического вещества превращается в особую группу высокомолекулярных соединений - специфические гумусовые вещества. Наиболее благоприятные для сельскохозяйственных культур водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы создаются в высокогумусированных почвах. При этом структура, поглотительная способность, кислотность, буферность, водно-физические, физические и другие агрономически важные свойства почвы зависят не только от степени их гумусированности, но и от качественного состава гумуса. Более оптимальные для растений почвенные условия создаются при преимущественном синтезе микроорганизмами гуминовых кислот.

Под действием микроорганизмов одновременно с процессом гумификации происходит минерализация гумуса. При минерализации гумуса в почвенный раствор переходят не только питательные элементы, особенно азот и сера, но и происходят обогащение приземного слоя воздуха углекислотой, повышающее продуктивность растений на 30 - 100% [14], и выделение энергии, без которой невозможны жизнедеятельность почвенных организмов и процессы почвообразования. В 1 г гумуса аккумулируется в среднем около 5000 калорий.

Высокогумусированные почвы характеризуются также более высоким содержанием различных физиологически активных веществ микробного происхождения, что также положительно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур и качестве растениеводческой продукции.

11.3. Определение биологической активности почв

Интенсивность биохимических процессов, связанных с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов (переработка органических остатков, образование и минерализация гумуса, разрушение минералов, азотфиксация молекулярного азота атмосферы и др.), характеризуется биологической активностью почв. Определение биологической активности почв необходимо для целенаправленного ее регулирования в целях создания для культурных растений оптимальных почвенных условий, рационального и экологически безопасного применения удобрений и других средств химизации.

В настоящее время для оценки биологической активности почв используют следующие методы:

- выделение углекислоты, т.е. "дыхание" почвы [11, 14];

- методы учета почвенной активности аммонификации, нитрификации и азотфиксации [72, 73, 90];

- скорость разложения клетчатки [11, 14];

- активность ферментов, катализирующих окислительные процессы (оксидоредуктаз) [11, 14];

- абсолютное количество микроорганизмов, особенно азотобактера, эпифитных и неспоровых почвенных бактерий [11, 14].

Для агрохимической службы наиболее приемлемыми являются методы учета активности аммонификации, нитрификации и азотфиксации (Приложение 4). Полученные при использовании этих методов данные могут быть использованы не только для оценки биологической активности почв, но и в качестве исходной информации для планирования применения азотных удобрений на обследованном земельном участке. Сроки и способы отбора почвенных образцов для определения этих показателей, а также группировки почв для оценки биологической активности по способности почв к аммонификации, нитрификации и азотфиксации устанавливают ГЦАС (ГСАС) совместно с соответствующими региональными научными учреждениями применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям.

Для определения биологической активности почв не исключается использование и других перечисленных методов.

11.4. Регулирование биологической активности почв

Биологическую активность почв регулируют внесением рациональных доз органических, включая сидераты, солому и другие источники органического вещества, и минеральных удобрений, известкованием кислых почв, гипсованием (мелиоративной обработкой) солонцовых земель, промывками и химической мелиорацией засоленных земель, освоением научно обоснованных севооборотов, правильной механической обработкой почвы и проведением соответствующих культуртехнических работ, противоэрозионных и других мероприятий применительно к конкретному земельному участку (полю севооборота). При благоприятных условиях бобовые культуры в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивают до 150 - 600 кг/га азота атмосферы (Приложение 47), а свободноживущие азотфиксаторы - до 24 - 42 кг/га (Приложение 48).