Водный режим почвы и микроорганизмы

A.M. Елисеев,
кандидат сельскохозяйственных наук

РАСТЕНИЯ, как и другие организмы, в течение всей жизни постоянно взаимодействуют с внешней средой, предоставляющей необходимые условия для их существования. Для нормальной жизнедеятельности растениям необходимы свет, тепло, вода, питательные вещества и воздух. Все пять факторов равноценны для жизни растений и взаимонезаменяемы.

Влага относится к одному из основных элементов, обеспечивающих плодородие почвы. Максимальные урожаи культур получаются при таком количестве влаги в почве, которое соответствует оптимальному проявлению жизнедеятельности растений.

Потребность растений во влаге неодинакова в различные фазы их развития. Во время появления всходов и в начальный период роста растений влаги требуется немного, однако необходима высокая влажность пахотного слоя.

В период интенсивного роста, образования репродуктивных органов, как правило, потребность растений во влаге достигает максимальной величины. К концу вегетации, с началом созревания урожая, отмечается снижение потребности растений во влаге.

Наибольшая часть воды расходуется растениями на транспирацию их листовой поверхностью. Транспирация - это испарение влаги через листовую поверхность и зеленые части стеблей с целью регулирования температуры растений и создания оптимального микроклимата в приземном слое воздуха. Прежде всего, это регулирование в приземном слое относительной влажности воздуха.

Транспирация характеризуется транс-пирационным коэффициентом, т. е. количеством воды, потребляемым для создания единицы сухого вещества. На транспирацию растения используют огромное количество воды. Транспирационный коэффициент для разных культур разный. Так, для создания 1 г сухого вещества многолетние травы используют 750 г воды, хлебные злаки - 500 г, а просовидные - 250 г.

Для одной и той же культуры транспирационный коэффициент колеблется в широких пределах в зависимости от внешних условий. Например, транспирация усиливается в дневное время, с повышением температуры воздуха, с увеличением скорости ветра и т.д. Следует отметить, что на транспирацию растения затрачивают значительное количество энергии. Дело в том, что перекачка воды идет из глубоких слоев почвы (с глубины 1 м и более). Вода из корней попадает в стебли, а оттуда в листья, где и происходит испарение. Испарение влаги существенно уменьшает запасы воды в ризосфере корней, что усложняет жизнедеятельность ризосферных микроорганизмов. К.А. Тимирязев писал, что транспирация является не только важным физиологическим процессом, регулирующим температуру листьев всего растения, но и «необходимым злом», так как растения вынуждены держать устьица открытыми в течение дня для испарения влаги и ассимиляции углерода.

В засушливое время происходит иссушение почвы, что приводит к временному или длительному увяданию растений. Микробиологическая деятельность в почве тормозится вплоть до перехода микробов в анабиоз. При уменьшении содержания влаги в листьях нарушается ход биохимических процессов в растениях, в них происходит гидролиз углеводов с образованием сахарозы, параллельно идет распад белков.

Вода в почве необходима для нормального проявления жизненных функций различных микробов, участвующих в почвенном питании растений. Наименьшее количество влаги требуется для грибов (плесеней) и актиномицетов. Высокое осмотическое давление клеточного сока этих организмов позволяет им существовать при условиях, когда жизнь высших растений невозможна.

Многие микроорганизмы могут продолжительное время выдерживать воздушно-сухое состояние почвы, хотя при этом и приостанавливается их нормальная жизнедеятельность. Например, микробы, выделенные из среднесуглинистого выщелоченного чернозема (азотобактер, масляно-кислые, аммонифицирующие, целлюлозоразлагающие), временно утрачивая жизнеспособность при длительном высыхании, восстанавливают ее после увлажнения.

Для выполнения жизненных функций, в том числе и для размножения, бактерии требуют больше воды, чем грибы и актиномицеты. Однако большинство бактерий могут функционировать при меньшем содержании воды, чем высшие растения. Вместе с тем существуют более влаголюбивые бактерии, например, азотобактер начинает развиваться только при влажности почвы около 25%.

При недостатке или избытке воды в почве у аэробных бактерий нарушаются нормальные биологические процессы. При избытке воды в почве ощущается недостаток кислорода, что влечет за собой отмирание аэробов и, как следствие, плохое питание растений.

Оптимальные условия для жизни микроорганизмов создаются при том же содержании воды в почве, что и для растений, а именно - при 60% от влагоемкости почвы.

На развитие микроорганизмов влияют различные факторы, но основополагающим для развития микробов является вода. Микробная клетка на 85% состоит из воды, поэтому вся жизнедеятельность ее связана с наличием влаги. Особенно большое влияние оказывает влага на вегетативные клетки микробов, находящихся в стадии роста, хотя между ними и наблюдается значительное различие. Одни из них (например, нитрофицирующие бактерии) весьма чувствительны к наличию влаги, а другие, наоборот, более стойки и могут сохраняться в высушенном состоянии продолжительное время. Существует группа микробов, которая может сохранять свою жизнедеятельность в высушенном состоянии даже несколько лет. Еще большей стойкостью обладают споры бактерий и различных грибов. Они могут сохраняться в высушенном состоянии много десятков лет.

Однако как бы ни были стойки вегетативные клетки различных микроорганизмов к высушиванию, в высушенном состоянии они остаются бездеятельными, так как отсутствие влаги препятствует процессам их питания, а следовательно, росту и размножению.

Учитывая важность наличия влаги в почве для активности микробиологических процессов и развития растений, необходимо постоянно заботиться о достаточных запасах влаги и рациональном ее расходовании в течение всего периода вегетации сельскохозяйственных культур.

Одним из основных факторов регулирования водного режима культурных растений в том или ином регионе является степень облесенности территории. Лес задерживает на прилегающих полях снег, стекающие талые воды и ливневые осадки, повышает содержание водяных паров в атмосферном воздухе, снижает силу ветра, уменьшая транспирацию культурных растений и испарение с поверхности почвы. Поэтому не только лес, но и лесопосадки необходимо рассматривать как метод регулирования водного режима почвы.

Существенное влияние на условия водоснабжения растений оказывает рельеф местности. На водоразделе и верхней части склона вода не задерживается, частично впитывается, а большая ее часть стекает по склону. Почвы, как правило, дренированы, уровень грунтовых вод низкий. В нижней части склона вода накапливается, водопроницаемость почвы снижается, уровень грунтовых вод повышается, иногда достигая поверхности почвы. Это необходимо учитывать для рационального размещения влаголюбивых и засухоустойчивых культур, а также отдельных сортов на площади севооборота.

Запасы влаги в почве существенно влияют на урожай. Продуктивность растений возрастает при увеличении влажности почвы до оптимальной. При дальнейшем увеличении влажности урожай снижается. При сильной переувлажненности почвы (заболачивании) культурные растения гибнут.

Почва содержит несколько форм воды, отличающихся между собой разными связями с твердой фазой почвы и подчиняющихся разным законам движения в почве.

Решающее значение для обеспечения культурных растений водой имеют физические свойства почвы, в частности, ее строение, сложение, структура, механический состав и характер ее поверхности. Известный русский ученый А.А. Измаильский в своей работе «Как высохла наша степь» (1894 г.) писал: «Влажность почвы зависит от вида и строения поверхности почвы едва ли не больше, чем от количества атмосферных осадков».

Влияние механического состава почвы на влажность проявляется в том, что песчаные почвы высыхают быстро, теряя воду посредством испарения. Кроме того, песчаные почвы удерживают меньшее количество воды, чем суглинистые и глинистые (табл.). Однако недоступный для растений запас влаги в песчаной почве является минимальным по сравнению с суглинистой и глинистой почвами. Вследствие этого на песчаных и супесчаных почвах растения легче переносят засуху.

Таблица. Влияние механического состава на влагоемкость почвы

Эффективность применения препарата «Байкал ЭМ-1-У» при выращивании различных сельскохозяйственных культур в значительной степени зависит от водного режима, прежде всего от количества продуктивных запасов влаги в почве. При недостатке влаги (ниже 25% от полной полевой влагоемкости), также как и при ее избытке (при влажности почвы свыше 80%), деятельность полезных микроорганизмов прекращается. Поэтому очень важно знать при какой влажности следует применять ЭМ-препарат. В регулируемых условиях закрытого грунта проблем с применением ЭМ-препарата не возникает, так как дефицит влаги легко восполняется поливами, не доводящими почву до переувлажнения. Что касается открытого грунта, то здесь применение «Байкал ЭМ-1-У» непосредственно зависит от наличия влаги в почве.

Весной, в начале вегетации (апрель-половина мая) в почве имеется достаточное количество влаги, и поливы рабочим раствором «Байкал ЭМ-1-У» в рекомендованных дозах (2-3 л/м²) в концентрации 1:1000 легко выполнимы. В дальнейшем (во второй половине мая и до конца вегетации) возможны значительные перепады влажности вплоть до критической (влажности устойчивого увядания растений).

Поэтому рекомендованное количество внесений «Байкал ЭМ-1-У» (4-5 внесений в первую половину вегетации) должно быть четко увязано с наличием достаточного количества влаги в почве. Наиболее нестабильный по влажности - верхний горизонт почвы глубиной до 10 см. При внесении препарата «Байкал ЭМ-1-У» именно этот слой необходимо увлажнить до величины, при которой будет нормально продолжаться жизнедеятельность эффективных микроорганизмов. Такой оптимальной влажностью является влажность от 40 до 80% полевой влагоемкости.

Так при какой же минимальной влажности почвы в наших условиях можно вносить ЭМ-препарат? Таким показателем может быть влажность около 40% и более. Многие считают, что внесением воды вместе с препаратом «Байкал ЭМ-1-У» в количестве 2,5 л/м² можно существенно увеличить влажность верхнего горизонта почвы. Однако это не так, влажность почвы при этом возрастает несущественно. Поэтому вносимую вместе с «Байкал ЭМ-1-У» воду следует рассматривать как транспортное средство для перемещения эффективных микроорганизмов в почву на определенную глубину и равномерного распределения полезных микроорганизмов в почве. Учитывая сказанное, необходимо помнить: не следует уменьшать рекомендованное количество рабочего раствора, т.е. 2-3 л/м². Только в исключительных случаях, например после дождя или искусственных поливов, когда влажность составляет 80% и более, можно заменить полив опрыскиванием.

Следовательно, успех применения ЭМ-препаратов в значительной степени зависит от наличия продуктивной влаги в почве. Поэтому сроки поливов в полевых условиях не всегда могут выдерживаться, да это и не обязательно. Важно, чтобы при внесении микроорганизмы попали бы в оптимальные по влажности условия и сразу же начали нормальную жизнедеятельность в измененных для них почвенных условиях.