Верхние слои почвы, обычно составляющие первые несколько сантиметров, изобилуют микроорганизмами, органическими и питательными веществами. Для того чтобы защитить этот драгоценный верхний слой почвы от эрозии, можно использовать такие методы, как мульчирование или посев почвопокровных культур. Также полезно регулярно добавлять органические вещества, которые будут разлагаться и обогащать почву.
Микроорганизмы, присутствующие в почве
Микробиология почвы представляет собой междисциплинарную науку, которая объединяет в себе элементы почвоведения, биохимии и микробной экологии. Это подход помогает глубже понять взаимодействие различных микроорганизмов с почвой и растениями.
Изучение почвенных микробов включает два главных метода. Один из них сосредоточен на исследовании самих организмов с точки зрения их физиологии и классификации, другой — на процессах, осуществляемых микробами в почве, т.е. на их метаболической деятельности и вкладе в экосистему.
Почва представляет собой гетерогенную среду обитания, где условия для роста микроорганизмов постоянно меняются, что создаёт уникальные экосистемы.
Существует большое разнообразие почвенных микроорганизмов, которые обитают в почве в богатом количестве и обладают разнообразными метаболическими активностями. Эти микроорганизмы играют жизненно важную роль в круговороте питательных веществ и помогают в очистке почвы от различных загрязняющих веществ.
Почва предлагает широкий спектр субстратов для микроорганизмов, начиная от простейших сахаров и до сложных гумусных веществ.
Эта среда включает множество микросайтов с варьирующимися уровнями питательных веществ, влажности, pH и редокс-потенциала (Eh), которые могут изменяться на очень коротких расстояниях, даже в пределах миллиметров. Это свойство почвы находит отражение в её физической и химической неоднородности, что, в свою очередь, поддерживает многообразие живых организмов.
Разнообразие микроорганизмов, находящихся в почве
Почва благодаря своему богатству питательных веществ заряжена разнообразием микроорганизмов.
Среди почвенных микроорганизмов выделяют семь главных групп: бактерии, грибы, вирусы, сине-зеленые водоросли (цианобактерии), актиномицеты, простейшие и нематоды.
Каждая из этих микроорганизмов обладает уникальными характеристиками и выполняет собственные функции в экосистеме почвы, что делает их необходимость для её здоровья и плодородия неоценимой.
Подобные микроорганизмы можно найти не только в верхних слоях почвы, но и в подповерхностной почве, на глубинах, достигающих сотен и даже тысяч метров. Однако, как правило, их количество уменьшается с увеличением глубины в почвенном профиле, преимущественно из-за снижения концентрации органических веществ.
Состав микробного сообщества в почве может варьироваться в зависимости от изменений в окружающей среде и условий роста. Распределение различных видов микроорганизмов в почве также непримерно разнородно, так как, например, ризосфера — узкая область почвы, находящаяся под непосредственным влиянием корней растений, содержит значительно больше микроорганизмов по сравнению с другими ее частями.
Ризосфера представляет собой динамическую среду, в которой корни растений выделяют сопутствующие соединения, что способствует образованию более высоких микробных популяций и активности, чем в обыкновенной почве.
Влияние бактерий на рост растений
Почва — это не просто грязь, это живая экосистема. В одной чайной ложке почвы может находиться больше микробов, чем людей на всей планете. Один гектар плодородной почвы может содержать от 8 до 15 тонн различных бактерий, грибов, простейших, нематод, дождевых червей и членистоногих.
Природа позаботилась о растениях, создав симбиотические (взаимовыгодные) связи между почвенными микробами и растениями. Эти микроорганизмы усиливают защиту растений от патогенов и способствуют их росту в обмен на органические соединения, которые они получают от растений. Такие бактерии принято делить на специальные классы, некоторые из которых способны занимать ризосферу и способствовать более эффективному росту и повышению защитных функций растений.
Растения получают пищу из почвы, однако эта пища становится доступной благодаря разнообразным микробам (особенно бактериям и грибам), которые способны как химически, так и механически преобразовывать почвенные материалы в полезные для растений питательные вещества. Эти микроорганизмы оказывают прямое влияние на рост растений, облегчая усвоение таких важных элементов, как азот, фосфор, железо и многие другие.
Хотя эти элементы могут присутствовать в значительных количествах, они часто находятся в трудноусвояемой форме для самих растений. Бактерии, способствующие росту растений, преобразуют их в более доступные формы, подходящие для питания растений.
Кроме того, эти микроорганизмы способны производить растительные гормоны — ауксины, гиббереллины и цитокинины, что также влияет на стимуляцию роста корней и побегов в обмен на необходимые им питательные вещества от растений.
Бактерии, способствующие росту растений, также защищают их от патогенных организмов. В процессе конкурентной борьбы за пищу они вытесняют патогены и создают антибиотики и противогрибковые метаболиты, укрепляя таким образом защитные механизмы растений.
Эти микроорганизмы могут защитить растения от патогенов, активируя защитные сигналы в самом растении. Это включает в себя усиление клеточных стенок, выработку антимикробных веществ и синтез белков, связанных с защитой от патогенов.
Роль почвенных микроорганизмов в поддержании здоровья растений
Триходерма (Trichoderma). Эти нитчатые грибы, обитающие в почве, могут колонизировать корни растений как снаружи, так и изнутри. Они выделяют специализированные белки, которые провоцируют у растения увеличение устойчивости к болезням, а также способствуют усилению фотосинтеза в листьях. Кроме того, триходерма выделяет в почву гормоны роста. Многие виды триходермы вырабатывают ауксиновый гормон индол-3-уксусную кислоту, которая способствует росту корней. Широкая практика применения триходермы в сельском хозяйстве как биофунгицида объясняется её способностью к микопаразитизму — уничтожению патогенных грибов.
Микориза (Мycorrhiza). Симбиоз между корнями растений и грибами часто приводит к образованию микоризы, когда гриб обитает внутри или снаружи корней. Он транспортирует питательные вещества из почвы к корням через свои гифы — нитевидные структуры, которые могут охватывать большие объемы почвы, обеспечивая доступ к удалённым источникам питательных веществ. В такой симбиотической связи растения делятся с грибами своими сахарами.
Лактобактерии (Lactobacillus). Этот род бактерий широко распространён в почве, а также в кишечниках людей и животных. Известно более 200 видов лактобактерий, которые способствуют разложению органического вещества в почве. Они также подавляют болезни растений и регулируют рост грибов, дрожжей и других бактерий.
Сенная палочка (Bacillus subtilis). Примерно 420 миллионов лет назад, когда на суше начали расселяться растения, микробы уже обитали на земле, извлекая питательные вещества из горных пород. Бактерия Bacillus subtilis может выделять марганец из горных пород, превращая его в форму, легко усваиваемую растениями. Многие штаммы Bacillus subtilis служат биоконтрольными агентами против патогенных грибов, способствуя подавлению болезней. Эти микробы образуют биооболочки на корнях растений и производят более 24 антибиотиков, что усиливает их антимикробную активность в почве.
Обзор видов почвенных микроорганизмов
Микроорганизмы, обитающие в почве нашей планеты, классифицируются по нескольким критериям, таким как способ питания, функциональные особенности, место обитания и другим характеристикам. Среди почвенных организмов можно встретить как бактерии-гниельщики, так и паразитические или симбиотические микроорганизмы. При этом взаимоотношения между сапрофитами бывают весьма разнообразными.
К группе одноклеточных образующих споры относятся 12 типов микроорганизмов, которые выделяются на основе предпочтений к среде обитания.
Например, термофилы способны существовать только в тёплой среде. Под воздействием таких одноклеточных, как правило, происходит превращение мочевины в вещества, необходимые для роста и развития растений.
Патогенная микрофлора почвы образуется в результате её загрязнения фекалиями. Эти микроорганизмы часто поступают из кишечников животных или растений и участвуют в разложении веществ. Главными представителями патогенной микрофлоры являются колиформные прокариоты. При попадании в почву они способны долго сохраняться при условии хорошей температуры и отсутствия прямых солнечных лучей.
Колиформные бактерии считаются одними из самых опасных, так как они могут проникать в почву из кишечников животных.
Также существует риск от бактерий, вырабатывающих высокотоксичные ферменты, которые представляют опасность не только для растений, но и для людей.
Классификация по форме клеточных стенок
Классификация почвенных бактерий по форме клеточных стенок основана на методах геномных исследований. Согласно этому критерию выделяют три основных типа:
- бациллы — бактерии с продолговатыми клетками;
- кокки — бактерии, обладающие сферической формой;
- спириллы — организмы с спиралевидной формой.
Обнаружены также сложные почвенные микроорганизмы, такие как разветвлённые актиномицеты.
Классификация по отношению к кислороду
В зависимости от использования кислорода в своем метаболизме, почвенные одноклеточные организмы подразделяются на следующие категории:
- аэробные, которые нуждаются в кислороде для своего существования;
- анаэробные, что означает, что они погибают в присутствии кислорода в определенных слоях почвы.
Классификация по окраски методом Грама
Метод Грама основан на наличии внешней оболочки у бактерий, которая выполняет защитную функцию, и которая может разрешать или препятствовать проникновению антибиотиков и красителей внутрь клетки. Грамположительными считаются крупные почвенные микроорганизмы с толстой оболочкой, устоявшейся к водному стрессу.
Грамотрицательными называются мелкие бактерии, которые не обладают устойчивостью к водному стрессу.
Наиболее распространённые грамотрицательные бактерии в почвах:
- псевдомонады, представляющие собой одиночные мелкие организмы, не образующие спор;
- азотобактерии — крупные подвижные свободноживущие палочки;
- клубеньковые одноклеточные организмы;
- энтеробактерии, которые могут быть подвижными и неподвижными, представляют собой кишечную флору млекопитающих, а также могут быть патогенными для растительности и встречаться в почве и воде;
- почкующиеся организмы, которые являются нитрифицирующими бактериями;
- цитофаги и миксобактерии, образующие слизь и плотные колонии.
Питательные предпочтения
Существуют несколько способов, с помощью которых почвенные бактерии получают энергию для своей жизнедеятельности.
Среди микроорганизмов выделяют автотрофов — существ, которые способны сами вырабатывать все необходимые вещества для питания.
Некоторые из них являются гетеротрофами — организмами, использующими в качестве пищи соединения органического происхождения. Гетеротрофы разделяются на три группы.
- Паразиты. Эти бактерии представляют собой патогенные организмы, которые существуют за счёт других живых существ.
- Симбионты. У этих бактерий, таких как клубеньковые азотфиксаторы, образуются шаровидные узлы в корнях растений. Эти бактерии имеют продолговатую, овальную или палочкообразную форму и часто взаимодействуют с различными бобовыми культурами, такими как горох и чечевица.
- Сапрофиты (бактерии гниения). Эти микроорганизмы обитают в верхних слоях почвы в огромном количестве и ответственны за быструю разложение мертвых тканей. Сапрофиты требуют органическое вещество, включая азотсодержащие соединения, нуклеотиды, витамины, белки и углеводы, для своего существования.
Бактерии обитают в самых различных уголках нашей планеты. В почве они взаимодействуют с другими микроорганизмами, играя важную роль в хранении и распространении питательных веществ. Эти одноклеточные организмы способны довольно быстро разложить неживую органику, что способствует образованию гумуса в различных слоях почвы. Их жизнедеятельность напрямую влияет на круговорот веществ, что невозможно без их активного участия.
Для более детального понимания роли почвенных бактерий вы можете ознакомиться с дополнительными источниками.
Микрофлора почвы
Почва представляет собой благоприятную среду для обитания микроорганизмов из-за наличия в ней питательных веществ и необходимой влаги. Она защищает микроорганизмы от воздействия прямого солнечного света и высушивания, создавая идеальные условия для их жизни.
Что касается обсеменённости почвы, то на один грамм почвы может приходиться сотни миллионов клеток (в глинистых и песчаных почвах) и даже миллиарды (в черноземах). Например, в удобряемых сельскохозяйственных участках содержание клеток может достигать 5-8 миллиардов. Во влажных нейтральных или слабокислых почвах микроорганизмы находят отличные условия для размножения, тогда как в менее благоприятных — кислых, торфяных или сухих — их количество снижается.
Наиболее плотные слои почвы — это верхние 1-10 см, где постоянно добавляются питательные вещества за счёт разложения остатков растительности и животных, а также сточных вод. В верхнем слоје (до 1-2 мм) количество микробов ниже, чем более глубоко, поскольку он подвержен негативному воздействию солнечного света, колебаниям влажности и высушиванию.
На глубине нескольких метров количество микроорганизмов значительно уменьшается из-за недостатка органических питательных веществ и слабой аэрации. С увеличением глубины не только снижается численность клеток, но и уменьшается разнообразие обитающих видов. Однако на больших глубинах иногда можно обнаружить отдельные клетки микроорганизмов.
Среди типов микроорганизмов, характерных для почвы, можно выделить нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотофиксирующие, виды, разлагающие целлюлозу, серобактерии, пигментные гнилостные бактерии, плесневые грибы, актиномицеты, водоросли и другие.
Среди сапрофитных бактерий в почвах преобладают аэробные, образующие споры, такие как сенная и картофельная палочки, а также анаэробные микроорганизмы — из группы масляно-кислых и другие.
К тому же, в почвах могут находиться патогенные микробы, загрязняющие почву животными трупами и отходами (возбудителями желудочно-кишечных заболеваний, пищевых отравлений и раневых инфекций). Как правило, эти болезни не могут долго выживать в почве, но при определённых условиях могут сохраняться продолжительное время. Например, холерный вибрион может жить в почве от одной до двадцати шести недель. Споровые формы, такие как возбудители сибирской язвы, столбняка, ботулизма, сохраняются в почве годами и даже могут активно размножаться в ней в определённых условиях.
Крайне важно защищать пищевые продукты от загрязнения почвой, так как в ней могут находиться микробы, вызывающие порчу или представляющие опасность для здоровья человека.
Микробы с почвой могут переноситься с пылью или осадками дождя или снега в водоёмы, что делает почву важным источником микроорганизмов в естественной среде.
Оценка санитарного состояния почвы может быть проведена на основе обнаружения определённых бактерий, таких как E. coli (кишечная палочка), Cl. perfringens (клостридия перфрингенс) и Enterococcus faecalis (фекальный стрептококк).
Продукты и добавки для улучшения микробного состава грунта
Вам уже известно, что различные микроорганизмы играют ключевую роль в формировании качественного состава грунта. Благодаря присутствию полезных бактерий, растения могут нормально развиваться и усваивать питательные вещества. Но как мы можем использовать эту характеристику для улучшения состояния растений?
В нашем интернет-магазине представлен ассортимент товаров, содержащих микроорганизмы, полезные для почвы. Вот несколько категорий этих продуктов:
- Препараты на основе грибов;
- Микробиологические комплексы;
- Готовые субстраты.
Давайте разберемся с каждым из этих видов более подробно, чтобы лучше понять их различия и назначения.
Грибковые препараты
Микориза — это, без сомнения, знакомое название многим садоводам. Это не случайно, так как она прекрасно интегрируется с различными культурами, а в природе корни большинства деревьев живут в симбиотических отношениях с этими грибами. Гифы этих грибов настолько малы, что могут проникать в мельчайшие поры почвы, недоступные для корней, позволяя растениям получать воду и необходимые элементы. Вы можете приобрести микоризу в виде самостоятельной добавки или в составе готовых смесей.
Другой полезный гриб для растений — это Триходерма. Она не наносит вреда растениям, одновременно подавляя множество других грибков, которые могут угрожать саженцам. Препараты с триходермой обычно доступны в составе удобрений или субстратов. Примером может служить TA TrikoLogic, который используется в гидропонном выращивании для восстановления природных микробиологических процессов.
Микробиологические комплексы
Это готовые смеси, содержащие разнообразные микроорганизмы. Главное их преимущество заключается в том, что вам не придется самостоятельно подбирать бактерии для улучшения субстрата. Эти комплексы имеют сбалансированный состав, что позволяет обеспечить корректное взаимодействие всех бактерий и препятствует развитию патогенных микроорганизмов.
Комплексы создаются для достижения определённых целей, и могут включать микроорганизмы, обладающие нужным эффектом. Правильные комбинации этих микробов позволяют получить подходящие смеси для вегетации, корнеобразования, повышения урожайности и других целей.
Готовые субстраты
Почвосмеси являются ещё более удобным и простым вариантом, поскольку они уже содержат налоговые микроорганизмы. Вы можете использовать дополнительные микробиологические добавки, а можете обойтись и без них, так как эти добавки уже включены в состав субстрата. У каждого продукта свой уникальный состав, и поэтому важно выбирать тот, в котором присутствуют необходимые для ваших растений микроэлементы.
В качестве примера можно рассмотреть All Mix от BioBizz, которая включает в себя добавку с микоризой и другими полезными микроорганизмами. В нашем ассортименте есть и другие варианты готовых субстратов, отличающихся как составом, так и производителями.
Заключение
В почвенной экосистеме обитает больше микроорганизмов, чем в любой другой среде, как по количеству, так и по разнообразию видов. Большинство из этих видов ещё не получили детального изучения, но уже ясно, что бактерии и другие почвенные микробы оказывают существенное влияние на состав субстрата и увеличивают доступность питательных элементов для растений. Корни всех растений находятся в плотном взаимодействии с микроорганизмами, создавая условия для их развития и получая взамен легкоусвояемые питательные вещества.
Контроль за микробиологическим составом почвы, где растут ваши культуры, представляет собой важную задачу для каждого агронома. Существует множество способов осуществить этот контроль: можно добавлять необходимые элементы по отдельности, использовать готовые комплексы или субстраты, содержащие всё необходимое. Подбор соответствующего продукта для улучшения микробной жизни в почве — это сложная задача, требующая обширного опыта и знаний. Специалисты GROWSTUFF готовы поделиться своим опытом с вами и помочь с выбором оптимального решения, способствующего здоровью и активному росту ваших растений.
