Регулювання біогенності ґрунтів

Вирішення цієї проблеми пов'язане з регулюванням режиму органічної речовини ґрунтів. Для планового здійснення цього завдання, тобто регулювання біологічним процесом, ще не опрацьована нормативна база природокористування в агропромисловому комплексі, агроекологічні і технологічні нормативи адаптивних систем землеробства. Проте є достатньо широка інформа ція по оцінці впливу різних систем землеробства, їх ланок і окремих елементів на біологічне населення ґрунтів і біологічні процеси.

Чисельність і активність різних груп ґрунтових організмів — бактерій, грибів, актиноміцетів, водоростей, лишайників, простіших безхребетних комах, хребетних — по-різному змінюються залежно від угідь, культури, інтенсивності способу механічного обробітку ґрунту, застосування органічних і мінеральних добрив, меліорантів, пестицидів, забруднення важкими металами та іншими токсикантами.

Прояв біологічної активності ґрунтів в першу чергу пов'язаний з мікрофлорою завдяки її великій чисельності, загальній поверхні і активності. Кількість мікроорганізмів на усіх ґрунтах зростає після розорювання.

Інтенсивність грунтово-біологічних процесів залежить крім вмісту гумусу і, особливо, детриту, від якісного їх стану. В степовій зоні чітко простежується збільшення чисельності бактерій і актиноміцетів від глибоких до звичайних і південних чорноземів в міру підвищення дисперсності гумусу при зниженні загального його вмісту. Після розорювання ця закономірність зростає.

За умов дефіциту вологи, що обмежує урожай рослин в степовій зоні, а відповідно, використання елементів живлення, висока інтенсивність процесів мінералізації в карбонатних і солонцюватих ґрунтах призводить до непродуктивних витрат органічної речовини та втрат мінерального азоту. Упередження цих процесів досягається за рахунок біологічної акумуляції азоту за рахунок залишених рослинних соломистих решток та зниженні темпів мінералізації органічної речовини за умов мінімізації обробітку ґрунту. Така сучасна наукова концепція збереження органіки в ґрунті.

Раніше вже розглядалось питання про значення окремих культур сівозмін, систем обробітку ґрунту на ґрунтову мікрофлору і біологічну активність ґрунту. Достатньо широка інформація з цього питання накопичена в усіх регіонах дозволяє використовувати ці заходи для регулювання мікробіологічних процесів у ґрунті.

Істотний вплив на ці процеси мають мінеральні добрива. Збагачуючи ґрунт елементами мінерального живлення і стимулюючи розвиток рослин, вони сприяють підвищенню біологічної активності ґрунту, збільшують чисельність і активізують діяльність ґрунтових мікроорганізмів. Цим, зокрема, пояснюється мінералізація органічної речовини. Додатково використаний рослинами азот, вивільнений з ґрунтового гумусу під впливом азотних добрив, називають екстракт-азотом. Питання про кількісну сторону цього процесу до кінця ще не з'ясоване. Мають місце наукові свідчення про те, що під впливом азотних добрив посилюється мінералізація лише бідних на азот (С: N понад 40) рослинних решток.

Важливою агрономічною і екологічною проблемою є регулювання процесу нітрифікації в ґрунтах. Це питання доводиться вирішувати як у напрямку інтенсифікації цього процесу, так і в протилежному, враховуючи втрати дорогих добрив і наслідки забруднення оточуючого середовища нітратами і проміжними продуктами нітрифікації.

Як відомо, нітрифікація в ґрунтах може проходити двома шляхами. Автотрофна нітрифікація відбувається специфічними нітрифікуючими бактеріями. Найбільш ефективно вона проходить в ґрунтах при високій аерації, оптимальній для рослин вологості, нейтральній реакції середовища. Внаслідок таких умов утворюються нітрати і нітрити з можливим проміжним утворенням газоподібних сполук азоту.

Крім агротехнічних заходів регулювання нітрифікації, яким не завжди досягається вирішення цього завдання, особливо в інтенсивних технологіях, застосовують інгібітори нітрифікації.

Застосування високих незбалансованих норм мінеральних добрив, особливо азотних, приводить до появи цілого ряду негативних для ґрунтової біоти ефектів. У кислих ґрунтах відбувається розвиток грибів і зниження чисельності бактерій, підвищується частка видів, здатних виділяти токсичні речовини, які можуть негативно впливати не лише на рослини, а й на безхребетних.

Азотні добрива виявляють різний вплив на процеси фіксації атмосферного азоту в ґрунтах. У невеликих кількостях (до 60— 70 кг/га) вони сприяють підвищенню активності азотфіксації, а при значних — знижують як симбіотичну, так і не симбіотичну азотфіксацію.

Окремою і особливою проблемою є взаємодія ґрунтової біоти з пестицидами. Вона має два моменти: вплив пестицидів на біоту і розкладення їх під впливом ґрунтової біоти. І той, і інший бік проблеми далекі від вичерпної відповіді. Часто мають місце протиріччя, що пов'язані з великим різноманіттям пестицидів, умовами їх використання і перетворення, недостатньою інформацією.

Реакція мікробіоценозу вважається зворотною, якщо мікробіологічна діяльність (чисельний і видовий склад) відновлюється протягом 60 діб після впливу, і незворотною, якщо інгібірування окремих форм мікроорганізмів більше, ніж 50 %, зберігається до кінця вегетаційного періоду.

Порушення циклу розвитку окремих груп мікроорганізмів протягом 30 днів при кожній стресовій ситуації вважається нормальним, природним явищем.

З цієї точки зору впливу на ґрунтові мікробіоценози інтенсивних технологій вирощування польових культур з довгим (5—8 років) і систематичним застосуванням сучасних пестицидів можна стверджувати, що зміни чисельності і активності основних груп мікроорганізмів знаходиться в межах гомеостазу, рідше — виходять в зону стресу. Проте існує й інша точка зору, згідно з якою наслідки застосування пестицидів характеризуються випаданням чутливих видів.

Небезпечні порушення рівноваги мікробних ценозів виникають внаслідок використання самих концентрацій пестицидів. Найбільш чутливі до пестицидів мікроводорості, нітрифікатори, азотфіксатори, руйнівники целюлози. Ці організми розглядають в якості ідентифікаторів.

Здатність до трансформування і детоксикації пестицидів встановлена для багатьох форм мікроорганізмів. Найбільше значення в цьому відношенні належить бактеріям, потім актиноміцетам і грибам. З усіх груп пестицидів найбільш легко розкладаються гербіциди, а з найменшою швидкістю — фунгіциди.

Для розкладу пестицидів в ґрунті потрібне поєднання певних екологічних умов — аерації, температури, реакції середовища, наявності органічних речовин і т. п. Інколи виникає потреба активного втручання людини в природні процеси очищення ґрунту. Це досягається в основному шляхом створення оптимальних умов для мікроорганізмів-деструкторів. В особливих умовах можливе зараження ґрунту деякими їх видами.

Великий і різнобічний вплив на розвиток мікробіоценозів можуть виявити важкі метали. Малі їх кількості часто активізують життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів і інтенсивність біологічних процесів, а високі — гнітять. Під впливом забруднення важкими металами змінюється структура угрупувань мікроорганізмів і, зокрема збільшуються різні гриби, підвищується значення видів з виявленою фітотоксичною дією на проростання насіння і розвиток рослин. Ці зміни найбільш помітні на малогумусних малобуферних ґрунтах.

З інших груп ґрунтових організмів, що впливають на формування ґрунтової родючості, на особливу увагу заслуговують дощові черв'яки. В умовах достатнього зволоження їх внесок до ґрунтоутворення прирівнюється до діяльності мікрофлори. У гумідних районах до Лісостепу включно 30-90 % зоомаси складають дощові черв'яки. Чисельність їх знаходиться в межах від декількох десятків до декількох сотень на 1 м². Вони, як відомо, живуть 3—5 років, а деякі види — до 10 років. При високій активності вони мігрують глибше, ніж інші ґрунтові тварини, деякі види проникають на глибину 1,5—2 м. Дощові черв'яки перемішують шари ґрунту, прокладають багато ходів діаметром 3—7 мм, сприяють аерації ґрунту, проникненню вологи та коренів.

Пропускаючи через свій кишковий тракт великі кількості ґрунту, що вимірюються сотнями тонн на 1 га, дощові черв'яки прискорюють розклад органічної речовини, сприяють розмноженню мікроорганізмів, збільшенню кількості ферментів, рухомих поживних речовин. Внаслідок значної роботи цих живих організмів істотно підвищується урожайність сільськогосподарських культур.

Інтенсивний обробіток ґрунту, повторне вирощування зернових, внесення пестицидів збіднюють мезофауну ґрунту. Порушуються або повністю випадають ланки нормальних поживних ланцюгів і біохімічних циклів. Тому, наприклад, в ріллі біомаса дощових черв'яків знаходиться в межах 50—500 кг/га, в той час коли на луках вони складають 1—4 т/га.

Оптимізація сівозмін, мінімізація обробітку ґрунту, використання рослинної мульчі, органічних добрив, зрошення дозволяють значно збільшити чисельність і активність цих організмів. їх оптимальний стан у ґрунті певною мірою розцінюється як ознака екологічної безпеки.