Невидимые работники в почве

И.Л. Левченко

Клетки анаэробного азотфиксируюшего микроорганизма клострилий Пастера (увеличение в 2150 раз)
Клетки анаэробного азотфиксируюшего микроорганизма клострилий Пастера (увеличение в 2150 раз).

В ПОЧВЕ находится огромное количество невидимых невооруженным глазом микроорганизмов. Это бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты, лишайники. Наибольшее распространение имеют бактерии.

Размер бактерий очень мал - обычно не более двух микрон (двух тысячных миллиметра). В каждом грамме почвы среднего уровня плодородия насчитываются сотни миллионов бактерий, а в одном грамме чернозема - до трех миллиардов. Несмотря на малые размеры, бактерии и грибы перерабатывают в почве большое количество органических веществ.

Особо ценными микроорганизмами в почве являются азотфиксирующие, которые ассимилируют атмосферный азот и закрепляют его в виде азотных соединений, создавая таким образом запасы азота в почве.

Один из таких микроорганизмов - азотобактер. Азотобактер был открыт голландским микробиологом А. Бейеринком в 1901 г. Он представляет собой сравнительно крупную (от 3 до 5 микрон) бактерию. Азотобактер широко распространен в различных почвах, кроме кислых, подзолистых. Если в кислую почву внести известь, то она перестанет быть кислой, азотобактер начнет в ней активно размножаться и обогащать ее связанным атмосферным азотом.

Азотобактер - аэроб: он может развиваться только в присутствии кислорода. Для него достаточно очень небольшого количества кислорода. Это означает, что азотобактер может участвовать и в накоплении азота в почвах с низким содержанием кислорода, например в почвах рисовых полей.

Азотобактер, кроме фиксации азота, создает и выделяет в почву различные витамины и биостимуляторы.

Азотобактер (вверху) и клострилиум (внизу) в поле зрения микроскопа
Азотобактер (вверху) и клострилиум (внизу) в поле зрения микроскопа.

Способностью связывать атмосферный азот обладают не только микроорганизмы, живущие в симбиозе с растениями, но и некоторые другие виды почвенных бактерий. Исторически первый такой свободно живущий азотфиксатор - клостридиум (Clostridium) Пастера - был выделен из почвы в 1 895 г. знаменитым русским микробиологом С.Н. Виноградским.

Клостридиум Пастера имеет интересную физиологическую особенность: он не переносит кислорода, это так называемый анаэроб. В присутствии кислорода клостридиум может развиваться только тогда, когда по соседству имеются аэробные бактерии, поглощающие кислород и создающие бескислородную атмосферу. Он малочувствителен к реакции среды и может развиваться как в кислых почвах, так и при щелочной их реакции.

Сравнительно недавно открыта еще одна бактерия, принадлежащая к свободноживущим почвенным азотфиксаторам. Эта бактерия названа бейеринкией (Beijerinchia) в честь одного из пионеров изучения азотфиксаторов.

Свободноживущие микроорганизмы накапливают меньше азота в почве, чем клубеньковые, но они играют очень важную роль в земледелии.

Азотфиксирующие микроорганизмы можно наблюдать на корнях многих бобовых растений (вики, люпина, люцерны, клевера, гороха, фасоли). Невооруженным глазом можно рассмотреть маленькие вздутые наросты, это и есть клубеньки. В них живут азотфиксирующие бактерии. Эти бактерии проникают в корни из почвы и вызывают интенсивное деление клеток. Клубеньковые бактерии получают от растения углеводы и снабжают его азотом.

Первоначально предполагалось, что бактерии-азотобактеры могут селиться на корнях большинства видов бобовых культур. Но затем было установлено, что у этих бактерий есть свои особенности: определенный вид клубеньковых бактерий может вступать в симбиоз только с бобовыми растениями определенного вида. Например, клубеньковые бактерии клевера поселяются только на корнях клевера. Лишь клубеньковые бактерии гороха менее разборчивы в выборе «хозяина».

По степени эффективности связывания азота клубеньковые бактерии очень различаются. Эффективные активно фиксируют азот, неэффективные вызывают образование клубеньков, но фиксации азота в них не происходит, следовательно, растение напрасно расходует строительный материал, даром кормит своих «постояльцев». Эффективные клубеньковые бактерии могут связывать от 50 до 200 кг азота на гектар посевной площади.

Клубеньки на корнях бобовых растений
Клубеньки на корнях бобовых растений.

Корневые остатки однолетних и многолетних бобовых растений на различных почвах и в различных условиях возделывания содержат неодинаковое количество азота. Например, люцерна в среднем ежегодно оставляет в почве около 1 00 кг азота на гектар, клевер и люпин - до 80 кг, однолетние бобовые - до 10-20 кг.

В начале XX в. были сделаны первые попытки вносить клубеньковые бактерии в те почвы, где таких бактерий совсем нет или же они малоэффективны, и тем самым улучшать условия развития растений. Теперь этот способ повышения урожайности широко распространен. Разработаны специальные методы обогащения семян нужными клубеньковыми бактериями.

Для повышения азотфиксирующей активности почвы известно несколько практических путей. Первый путь - внесение в почву бактериальных удобрений, содержащих азотфиксирующие микроорганизмы. Второй путь - повышение жизнедеятельности микробов в почве путем создания для них благоприятных условий. Наконец, третий путь - внесение азотфиксирующих микроорганизмов в почву в смеси с органическими удобрениями и компостами.

Чтобы в совершенстве управлять микробиологическими процессами в почве, предстоит еще многое сделать. На повестке дня - создание новых эффективных бактериальных удобрений и разработка агротехнических приемов, позволяющих регулировать работу почвенных микробов.

Написать комментарий [отменить ответ]

Внимание: HTML разметка не поддерживается!!