Таксономічні групи грунтових організмів

Загалом організми, які населяють ґрунт, різноманітні за розміром, трофічними зв'язками, таксономічним положенням.

Жива речовина ґрунту, 70% маси якої становлять дощові черв'яки, не тільки формує його генезис, рівень родючості, а й опосередковано впливає на технологічні вирішення, наприклад щодо мінімального обробітку ґрунту.

Найбільше значення для вегетуючих рослин має мікробіота (див. рис. 6.1). Вона переважає на коріннях рослин і в ґрунті, прилеглому до їх ризосфери, яка розміщується в шарі ґрунту до 60 см. Цей шар біологічно найактивніший, є середовищем активної мікробіо-логічної діяльності.

Біологічну активність ґрунту підтримують глибоким розпушуванням, заорюванням органічних решток, внесенням мінеральних добрив, зрошенням, дотриманням правильного чергування культур у сівозміні та їх вирощування у змішаних, сумісних або ущільнених посівах. При безладному (стихійному) розміщенні культур різко знижується активність мікробіоти та збільшується кількість небажаної мезобіоти – нематод, личинок кліщів, різних шкідливих комах. Найактивніша мікробіота біля кореневої системи бобових – люцерни, конюшини, люпину, серадели, вики мохнатої, буркуну, сої та ін.

Рис. 6.1. Мікроорганізми грунту (А.П. Шенніков)

а-г – гриби-гіфоміцети; д – актиноміцети;

е-ж – футляри залізобактерій; з-л – водорості; м – сіркобактерії

За даними М. О. Красильникова (1958), у ризосфері люцерни у 1 кг ґрунту міститься від 50 до 100 млрд. бактерій. Жива маса мікробіоти в орному шарі ґрунту сягає 10 т/га і більше. В міру заглиблення її активність зменшується через погіршення повітряного режиму, перезволоження, вміст закисних форм заліза, алюмінію та ін.

Розкладаючи коріння, післяжнивні стерньові рештки, гній, сидерати тощо, мікроорганізми підвищують вміст у ґрунті гумусу, рухомих сполук азоту, фосфору, калію, інших елементів живлення рослин. В результаті їх діяльності в ґрунті утворюються біологічні речовини, які мають властивості біокаталізаторів – ферменти, вітаміни, вільні амінокислоти, ауксини. Ці речовини активізують ростові процеси в рослині і є важливим біологічним фактором ґрунту.

Ґрунтові гриби (міко-, гіфо- та актиноміцети) добре мінералізують органічну речовину, але за умов задовільної та достатньої зволоженості ґрунту. Суттєву роль відіграють плісневі гриби та дріжджі.

Мікориза (поєднання міцелію грибів із корінням вищих рослин) властива злаковим та іншим рослинам. Багато трав'янистих рослин, наприклад, злакові кормові трави (тимофіївка, вівсяниця та ін.), погано розвиваються без мікоризи.

Гриби-мікоміцети добре розвиваються на помірно вологих, добре окультурених ґрунтах. Крім бактерій, грибів, тобто безхлорофільних організмів, у ґрунті багато мікроскопічних водоростей (синьо-зелених, зелених, діатомових). Вони стимулюють життєдіяльність азотфіксуючих бактерій і таким чином беруть діяльну участь в накопиченні азоту в ґрунті.

Для функціональної характеристики грунтового біотичного комплексу використовують поняття «біологічна активність грунту».

Біологічна активність – це максимальний вияв організмом важливих біологічних функцій у межах свого діапазону толерантності до основних лімітуючих чинників середовища.

Показник може бути нормативним параметром біологічного моніторингу ґрунту. Біологічну активність ґрунту в полі можна визначити за інтенсивністю виділення із нього вуглекислоти (СО₂), яка фіксується розчином лугу. Для цього треба поставити в посів невелику посудину з лугом і накрити її посудиною більшого об'єму. Вуглекислота поглинається лугом. Концентрацію її визначають титруванням.

Загальна кількість мікроорганізмів у ґрунті може коливатися від 300-600 до 2500-3000 млн/г.

Для високої біологічної активності ґрунту треба забезпечувати нейтральну або близьку до неї слабкокислу чи слабколужну реакцію ґрунтового розчину, тому що більшість мікроорганізмів, особливо бакетрії та деякі гриби, не розвиваються в кислому середовищі (при рН<4,5-5,0). Є бактерії і гриби, які можуть розвиватися і в підкисленому середовищі, але вони не мають великого значення для живлення рослин.

Із макробіоти величезне значення мають дощові черви. Пропускаючи ґрунт через травний канал, вони збагачують його на ферменти, корисні для рослин солі, що різко посилює біологічну цінність ґрунту. За даними Р. Дажо (1975), М.С. Двораківського (1983), дощові черви пропускають через травний канал від 6 до 84 т землі на 1 га, а за більш сприятливих умов (вища температура і краще зволоження) – і до 210 т/га. У зв'язку з цим великого значення набуває вермикультура – розмноження дощових червів, за допомогою яких виготовляють вермикомпости – цінне біологічне добриво. Останнім часом поширюється використання свого роду «біодобрив» – препаратів, які збагачують ґрунт мікробіотою (бактерії, гриби, водорості), тобто живими компонентами, які роблять ґрунт більш активним біоносним природним тілом. Важливим напрямом у виробництві біодобрив є біотехнологія гумусу, при застосуванні якої поліпшується родючість та біологічна активність ґрунту.

Мезобіота не завжди відіграє корисну роль, оскільки нематоди, кліщі, ногохвістки тощо – це здебільшого шкідливі організми, як і дрібні личинки комах.

Найбільше біологічне та екологічне значення з мікробіоти мають безхлорофільні організми ґрунту – бактерії, гриби, актиноміцети, найпростіші (інфузорії, амеби, корененіжки та ін.). З-поміж них дуже велике значення мають азотфіксуючі бактерії, оскільки задоволення потреб рослин у азоті – завдання значно складніше, ніж збезпечення їхніх потреб у інших мінеральних елементах. При вирощуванні високих врожаїв навіть на родючих ґрунтах потреба рослин у азоті задовольняється лише частково за рахунок його рухомих сполук у ґрунті (від 30 - 40 до 60 %). Із ґрунту використовується лише близько 2% загальних його запасів (В. П. Патика, І. А. Тихонович, І. Д. Філіп'єв та ін., 1993). Із атмосфери в рослини надходить достатньо азоту, але вони не можуть засвоювати вільний азот повітря через неспроможність переборювати сили зчеплення атомів у його молекулі. Тому величезні запаси азоту в атмосфері недоступні для рослин. Рухомі форми азоту в ґрунті також не повністю засвоюються рослинами.

Одним із джерел надходження азоту в ґрунт є зв'язування атмосферного азоту мікроорганізмами, які, на відміну від рослин, здатні окислювати молекулярний азот. Джерелом поповнення азоту в ґрунті є також мінеральні азотні добрива – продукт промислового зв'язування молекулярного азоту атмосфери.

Розрізняють два види азотфіксації молекулярного азоту повітря: симбіотичну та асоціативну.

Симбіотична азотфіксація здійснюється бульбочковими бактеріями, які перебувають у тісному симбіотичному зв'язку із бобовими рослинами. Причому цей симбіоз можливий лише за умови поєднання рас і штамів бульбочкових бактерій із відповідними бобовими культурами. Так, люцерна інфікується лише штамами бульбочкових бактерій, які перебувають у симбіозі із буркуном (Rh. Meliloti), конюшина – штамами Rt. trifolia. Кращі результати при вирощування сої дає обробка її насіння штамами Bradirhisobium. Цей симбіоз сприяє також підвищенню родючості ґрунту і врожайності послідуючих культур сівозміни, оскільки в ґрунті залишаються кореневі і стерньові рештки, багаті на азот, фосфор, кальцій, калій та інші макро- й мікроелементи.

Асоціативна азотфіксація сприяє підвищенню врожайності також небобових рослин за рахунок вільноживучих азотфіксуючих організмів, які розміщуються в зоні ризосфери і на корінні цих рослин. Існує близько 14 груп цих бактерій. Виявлено, що найактивніша азотфіксація в асоціативних мікроорганізмів відбувається у ризосфері рослин у період їх активного росту. Визначена висока азотфіксація у таких груп бактерій як Achromobacter, Aghaspirillum, Agrobacterium, Bacillus, Arthrobаcter, Azospirillum, Flavobacterium, Enterobacter, Klebciella, Mycobacterium, Pseudomonas, Rhadospirillum, Spirillum та ін.

Асоціативні бактерії у процесі вегетації впливають на ріст рослин, структуру посіву, врожайність так само, як і азотні мінеральні добрива. Причому їхня діяльність посилюється на фоні помірного удобрення азотом.

Звичайно у агроекосистемах існує природна симбіотична й асоціативна азотфіксація. Тому треба створювати умови для її активізації, підбирати сорти, забезпечувати оптимальні умови вегетації. Велике значення має застосування ефективних штамів азотфіксаторів.