Микроорганизмы, участвующие в синтезе и разложении гумуса

Минимальное поверхностное возделывание почвы обеспечивает оптимальные условия деятельности почвенной биоты.

Почва от материнской породы отличается содержанием в ней органического вещества (гумуса), состав которого зависит от исходного материала (остатки растений, микроорганизмы и т. д.), а также биологических и биохимических процессов, происходящих при разложении и синтезе гумуса.

Гумусовые вещества — высокомолекулярные органические соединения кислотного характера. Наиболее важные из них — гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины. Гуминовые кислоты, содержащие высокое количество углерода, при взаимодействии со щелочными металлами образуют гуматы. Гуматы калия и гуминовые кислоты оказывают большое влияние на агрономические свойства почвы и питание растений. Фульвокислоты растворимы в воде, содержат высокое количество кислорода и водорода. Гуматы нерастворимы и являются основной стабильной частью гумуса, в которой накапливается значительное количество питательных веществ.

Плодородие почвы определяется количеством и составом гумуса. Он повышает поглотительную способность почвы, играет важную роль в структурообразовании и улучшает водно-физические свойства.

Почвы Болгарии, особенно возделываемые, содержат мало гумуса, поэтому необходимо приложить все усилия для сохранения и увеличения этого важного соединения.

Скорость разложения органических остатков в почве в большой степени зависит от их состава. Особо важную роль играет соотношение углерода и азота в растительных тканях. Низкое содержание азота в растительных остатках ограничивает скорость размножения микроорганизмов. Растительные остатки разлагаются активно, если содержат 1,5-1,7 % N при отношении C:N, равном 16:18. Минерализация органических остатков зависит также от количества других питательных веществ в почве. Установлено, что интенсивная минерализация происходит при С:Р < 11. Наиболее благоприятное отношение C:N:P равно 100:8:1. Состав микрофлоры и микрофауны, участвующих в данном процессе, зависит от многих факторов. В каждой экосистеме имеются различные микроорганизмы, и это обусловливает получение различных конечных продуктов (гумусовых веществ).

В почвы и особенно в почвы агроэкосистем попадают корневые остатки, которые подвергаются минерализации.

По данным Клауса (1971), четырехмесячные злаковые растения образуют 241 км корней и ежедневно по 111,8×106 м корневых волосков, живущих в течение недели. Корни растений разлагаются труднее, чем надземные части. По данным Вайду (1972), корни злаковых разлагаются на 33-32%, бобовых — на 55—70%. Процессы разложения йротекают наиболее интенсивно в первые 2—3 месяца после заделки их в почву. В них принимают участие бактерии, актиномицеты, грибы и различные представители микрофлоры.

Количество и состав гумуса в почвах зависит не только от состава растительных остатков, но и от процессов их минерализации. По мнению большинства исследователей, гумусообразование обусловлено ферментативной активностью микроорганизмов, поскольку температурная кривая гумификации аналогична кривой ферментативных реакций. Участвующие в процессах минерализации микроорганизмы образуют темные гумусоподобные соединения, похожие на гуминовые кислоты, способствуют синтезу гумуса. Почти все (99%) питательные и энергетические запасы почвы — результат деятельности микроорганизмов. Роль микроорганизмов оценивается в зависимости от их численности в почве и количества выделяемой ими энергии. Под травянистой растительностью, в слое почвы 0—10 см на площади 1 м2 содержится 60 г грибного мицелия и 19,4 г бактериальных клеток. Мнения об участии микрофлоры в процессах образования гумуса противоречивы. Участие микроорганизмов в гумусообразовании оценивается не по их численности, а по продуктивной скорости, т. е. по количеству накапливаемой в почве биомассы и по скорости, с которой она минерализуется.

Микрофлора участвует в синтезе и разложении гумуса в почве. По Виноградскому, гумус образуется под влиянием специфической микрофлоры, названной автохтонной, по мнению Теппер, — в результате деятельности бактерий родов Bactoderma, Nocardia, Micromonospora и др.

Микроорганизмы, участвующие в синтезе и разложении органического вещества, имеют большое значение для почвенного плодородия. Поэтому необходимо создавать условия, способствующие полному использованию питательных веществ органической части почвы при развитии растений. Это станет возможным после установления характера и последовательности основных микробиологических процессов, стимулирующих поступление усвояемых питательных веществ в почву и включение их в биологический круговорот.

В минерализующейся микробной массе отношение азота и углерода — 1:6,6. Большая часть питательных веществ — 3/4 — превращается в усвояемые формы, а 1/3 преобразуется в гумус. У растений, в тканях которых отношение азота к углероду колеблется в более широких пределах, основная часть органического вещества гумифицируется. Бедные азотом корневые и пожнивные остатки при разложении гумифицируются, причем иммобилизуется часть усвояемых питательных веществ из почвенных запасов. Следовательно, для процесса гумификации важное значение имеет, какая масса минерализуется — микробная или растительная и при каких условиях протекает минерализация. Это зависит от количества микрофлоры, участвующей в синтезе и разложении гумуса.

В почвах Болгарии были проведены исследования автохтонной микрофлоры, участвующей в гумусообразовании. Результаты исследований показывают, что к ней относятся аммонифицирующие бактерии, актиномицеты, почвенные микроскопические грибы, целлюлозоразлагающие микроорганизмы и др. Численность и активность микрофлоры, участвующей в разложении гумуса, изучены слабо, хотя в различных почвах и экосистемах проводились отдельные модельные и лабораторные эксперименты.