Роль микроорганизмов в плодородии почвы

Микроорганизмы и микробиологические процессы играют важную роль в плодородии почвы и питании растений.

Почва создает условия для развития микрофлоры, которая, в свою очередь, оказывает специфическое влияние на почву. В каждом виде почв, обладающем конкретными физико-химическими свойствами, развиваются определенное количество и группы микроорганизмов и устанавливается биологическое равновесие, характерное для данных условий и сезона.

Изменение водного, воздушного и питательного режимов почвы сказывается существенным образом на микрофлоре: меняются количество отдельных групп микроорганизмов, т. е. соотношение между ними, а также динамика и интенсивность микробиологических процессов. Поэтому изучение биологии почвы является непременным условием при применении различных агротехнических мероприятий. Для поддержания и повышения почвенного плодородия и эффективного использования вносимых удобрений необходимо также исследование различных аспектов течения микробиологических процессов.

В условиях интенсивного земледелия в почву вносится значительное количество минеральных удобрений, которые довольно существенно влияют на соотношение питательных веществ в почвенном растворе и в естественных условиях являются причиной нарушения установленного биологического равновесия. В результате этих изменений усиливаются процессы минерализации и в почву поступает больше доступных питательных веществ, которые могут быть биологическим путем переведены в усвояемые формы. Кроме того, возрастают газообразные потери азота. Все это сказывается на почвенном плодородии и условиях питания растений.

Почва — сложный субстрат и точно определить факторы, которые регулируют микробиологические процессы в ней, довольно, трудно. Количественные и качественные изменения микрофлоры связаны с питательным режимом почвы и с условиями питания растений. Определение микробиологических процессов, оказывающих существенное влияние на содержание отдельных питательных элементов в почве, является важной задачей, решение которой обусловливает повышение почвенного плодородия и эффективности удобрения. Органические остатки (в агроэкосистемах это, в основном, пожнивные остатки) служат субстратом и главным источником энергии для почвенной микрофлоры. От их количества и химического состава зависит характер и интенсивность микробиологических процессов в почве.

Большую роль играют микроорганизмы в трансформации азота в почве. Аммонифицирующие бактерии, многие актиномицеты, микроскопические грибы и другие микроорганизмы обусловливают минерализацию органического вещества в почве и высвобождение доступного растениям аммонийного азота. Нитрифицирующие бактерии превращают аммонийный азот в нитриты и нитраты. Значительна по составу и количеству микрофлора, использующая минеральный азот и превращающая его в органические формы (процесс иммобилизации). Денитрифицирующие бактерии предопределяют невозвратимые потери газообразного азота. Такие виды, как Azotobacter (az. chroococcum) или Clostridium (Q. pasteurianum), биологически фиксируют поступающий в почву азот атмосферы. Следовательно, трансформация азота самым тесным образом связана с почвенной микрофлорой, от деятельности которой зависит азотный режим почвы, т. е. количество и качество почвенного азота.

Микроорганизмы осуществляют круговорот веществ в почве, влияя на минерализацию органических остатков и превращая нерастворимые формы в доступные для растений соединения. При этих процессах происходит активное выделение метаболитов — продуктов, участвующих в синтезе гумуса. Микроорганизмы содействуют накоплению и разложению гумуса. Количество и качество питательных веществ в почве зависит от интенсивности микробиологических процессов аммонификации и нитрификации, от целлюлозоразлагающей и ферментативной активности и т. д.

Эффективность азотных удобрений бывает невелика: в почве используется до 50% внесенного с удобрениями азота. Большую роль здесь играет также микробиологическая деятельность. При внесении удобрений количество усвояемого азота в почве в большой степени определяется интенсивностью денитрификации, размером и продолжительностью биологической иммобилизации, интенсивностью процессов аммонификации и нитрификации и др. Так, при интенсивном использовании минеральных азотных удобрений резко возрастают денитрификация и биологическая иммобилизация азота. В результате этого снижается коэффициент использования минеральных азотных удобрений, что может привести к загрязнению атмосферы.

Большое влияние на азотный режим почв оказывают азотфиксирующие бактерии. Свободноживующие азотфиксаторы, которые в почвах довольно широко распространены, вместе с симбиотическими клубеньковыми бактериями усваивают атмосферный азот и играют важную роль в поддержании азотного режима почв. Клубеньковые бактерии в значительной мере обеспечивают азотное питание бобовых культур.

Минерализация органических фосфорных соединений, превращения фосфатов алюминия, железа, трикальциевых фосфатов в почве осуществляются микроорганизмами. В трансформации серы, железа и других элементов также принимают участие микроорганизмы.

Интенсивное возделывание культур связано с внесением высоких доз минеральных удобрений. Изменения, происходящие при этом в почве, отражаются в значительной степени на микрофлоре. Обработка гербицидами — веществами, чужеродными для почвы, — влияет на количество и состав микрофлоры. В то же время микрофлора участвует в детоксикации пестицидов в почве и в ее очистке от загрязнения некоторыми химикатами.

В почве практически нет процесса, в котором микрофлора не принимала бы активного участия. Антропогенное влияние на почву особенно возрастает в интенсивном земледелии, когда изменяются питательный, воздушный и водный режимы. Необходимость изучения этих изменений связана с вопросами сохранения и повышения почвенного плодородия. Микрофлору можно использовать в качестве показателя для определения направлений течения различных процессов в почве.