Влияние молочнокислых бактерий на рост растений и формирование гумуса

Влияние молочнокислых бактерий на рост растений и формирование гумуса(Первая международная конференция по естественному сельскому хозяйству Кюссей, Таиланд, 1989 г.)

Т. Хига, С. Киньо, Университет Риукиус, Окинава, Япония

Резюме. Цель исследования - определить, могут ли молочнокислые бактерии, внесенные в почву с органическими материалами, увеличить их разложение, ускорить освобождение питательных веществ и способствовать формированию гумуса. Как показало сравнение с контрольной группой, внесение в почву препарата ЭМ-4 вместе со свежескошенной зеленой травой способствует усилению роста огурцов. Урожай горчицы, редиса и корнеплодов, выращенных с применением ЭМ-4, был значительно выше, чем в контрольной группе при всех концентрациях препарата. Урожай горчицы был самым высоким при концентрации 1:500, а урожай редиса был практически одинаковым при использовании ЭМ-препарата в трех различных концентрациях. Как показало сравнение с контрольной группой, популяции грибков, лактобактерий, аэробных бактерий и актиномицетов были более многочисленными в почвах, обработанных препаратом ЭМ-4. В результате проведенных опытов установлено, что препарат ЭМ-4 способствует ускорению разложения органических материалов, добавляемых в почву, и освобождению содержащихся в них питательных веществ, необходимых для роста растений.

РАЗЛОЖЕНИЕ органического материала в почве проходит с выделением газа и тепла, что приводит к потере энергии для культивируемых культур и отрицательно сказывается на росте растений (Gussin and Lynch, 1981). Воспроизводство питательных веществ в почве проходило бы более эффективно, если бы можно было предотвратить эти потери энергии. Использование ферментации позволяет эффективнее перерабатывать растительные остатки, разлагающиеся в почве.

Ферментацию часто используют в производстве и заготовке пищевых продуктов и напитков, таких как сыр, йогурт и пиво. В Японии, например, соевый соус и пасту из соевых бобов получают с использованием ферментации. Процесс ферментации не только предохраняет продукты от порчи, но и повышает их питательную ценность.

Молочнокислые бактерии применяют для сохранения овощей и для силосования сочных кормов. Существуют некоторые доказательства того, что молочнокислые бактерии сдерживают рост микроорганизмов, предохраняя тем самым продукты от порчи (Lynch, 1988). Большие концентрации молочнокислых бактерий способствуют хорошему консервированию (Langston и Bouma, 1960). Их также используют для обработки навоза и сточных вод для устранения неприятного запаха и как добавки для ускорения компостирования органических отходов (Okada, 1988).

Использование процесса ферментации для почвы актуально и перспективно. Если зеленые удобрения добавлять в почву, то будет наблюдаться лишь небольшая потеря энергии в виде газа и тепла и уменьшение фитотоксического воздействия, которое обычно сопровождает разложение органических материалов (Lynch, 1977).

Целью проведенного нами исследования было установить, могут ли молочнокислые бактерии, внесенные в почву с различными органическими удобрениями, способствовать формированию гумуса и повышению эффективности рециркуляции питательных веществ.

Эксперимент

Для определения степени воздействия эффективных микроорганизмов на рост растений и формирование гумуса в первом эксперименте почву в теплице смешали с измельченной росичкой (Digitaria ascendens Henri) или с опилками из расчета 5, 20 и 40 т/га. Эту смесь поместили в виниловые горшки (диаметром 20 см и высотой 25 см). Засеяли семена огурцов и каждую неделю поливали раствором ЭМ-4 в концентрациях 1:500, 1:1000 и 1:2000. Препарат ЭМ-4 содержит в своем составе более 90% молочнокислых бактерий, а также фотосинтезирующие бактерии, актиномицеты и дрожжи. На начальной стадии в каждый горшок добавили 45 мг азота, 25 мг фосфорной кислоты и 51 мг калия. В течение опыта четыре раза измеряли рост растений и трижды брали образцы почвы на содержание NO3-, NH4+, P2O5, К2O и гумуса, а также определяли рН среды.

Во втором эксперименте, также проведенном в теплице, почву смешали со свежескошенной измельченной розовой травой из расчета 40 т/га. Засеяли семена горчицы сразу, а также через 1, 2, 3 и 5 недель после добавления органики. Каждую неделю в горшки добавляли культуру молочнокислых бактерий в концентрации 1:500, 1:1000 и 1:2000.

Молочнокислые бактерии культивировали при температуре 30 °С на соответствующих питательных средах (Okada, 1988). В 1 мл культуры содержится приблизительно 1,2-109 бактерий. Культура была смешана с дистиллированной водой в пропорциях 1:10, перед добавлением в почву этот раствор был разбавлен в указанных пропорциях. Определяли как свежеубранный, так и сухой вес урожая. Количество почвенных микроорганизмов определяли методом подсчета на элективных питательных средах (Okada, 1988). До начала и во время эксперимента также определяли рН среды, образцы почвы анализировали на содержание К2O, Р2O5, NO3-, NH4+ и гумуса.

Третий эксперимент проводили на такой же почве, что и эксперимент 2. В почву в горшках добавили зеленую растительную массу из диких ноготков (Wedelia trilobata Hitchc) и засеяли семена редиса. Культуру лактобактерий добавляли в горшки в тех же концентрациях и стой же частотой, как и в эксперименте 2. Методы подсчета почвенных микроорганизмов и почвенный анализ такие же, как и во втором эксперименте.

Результаты

Как показано в таблице 1, добавление в почву измельченной зеленой массы травы в первом эксперименте привело к более интенсивному росту огурцов по сравнению с экспериментом, где в качестве органической добавки использовали древесные опилки, особенно при добавлении зеленой массы из расчета 20 и 40 т/га. Внесение лактобактерий в почву значительно увеличило рост огурцов по сравнению с растениями, выращенными на контрольных участках. Добавление древесных опилок, как оказалось, задерживает рост огурцов, особенно при внесении в почву в больших количествах - 40 т/га, как показано в таблице 1.

Таблица 1. Влияние органических добавок и препарата ЭМ-4 в различных концентрациях на высоту растений огурцов (длина плети).

Концентрация ЭМ-4

Вносимые органические добавки

Контроль

Зеленая масса, т/га

Древесные опилки, т/га

0

5

20

40

5

20

40

Высота растений, см

Контроль (без ЭМ)

91

111

140

133

72

86

49

1:2000

109

131

148

153

85

83

48

1:1000

114

129

146

143

92

81

49

1:500

129

126

136

136

94

67

55

Агрохимический анализ почв, подвергнутых разным обработкам, не показал существенной разницы. Однако к концу эксперимента содержание гумуса было значительно выше в почвах, в которые были внесены органические удобрения, и в почвах, в которые были добавлены лактобактерий (препарат ЭМ-4) (рис. 1).

Рис. 1. Влияние внесения лактобактерий на содержание гумуса в почве.

Влияние внесения лактобактерий на содержание гумуса в почве

Во втором эксперименте урожай горчицы (зеленая масса) был достаточно высоким. А урожай горчицы в контрольных горшках с почвой, удобренной измельченной розовой травой (40 т/га зеленой массы), был почти таким же, как и в горшках, обработанных препаратом ЭМ-4 в концентрации 1:500 (рис. 2).

Рис. 2. Воздействие лактобактерий на зеленую массу урожая горчицы.

Воздействие лактобактерий на зеленую массу урожая горчицы

При концентрации препарата ЭМ-4 1:1000 и 1:2000 урожайность была несколько ниже.

Агрохимический анализ почв после различных обработок заметной разницы не показал. Однако количество микроорганизмов существенно возросло в почве, обработанной препаратом ЭМ-4. При внесении ЭМ-4 в концентрациях 1:500 и 1:2000 актиномицетов было меньше, чем в удобренной контрольной почве (таблица 2).

Таблица 2. Влияние органических добавок и препарата ЭМ-4 в различных концентрациях на микробные популяции в почвах, отведенных под горчицу.

Варианты обработки

Лактобациллы, 102г-1

Грибки, 104 г-1

Аэробные бактерии, 105 г-1

Актиномицеты, 105г-1

Контроль (неудобренная почва)

1,38

1,31

1,45

0,0

Контроль (удобренная почва)

0,512

7,74

5,03

2,62

ЭМ-4 1:2000

1,85

2,72

5,70

0,278

ЭМ-4 1:1000

1,51

2,12

11,8

7,02

ЭМ-4 1:500

2,07

2,44

6,09

0,976

Урожай зеленой массы редиса (рис. 3) и корнеплодов редиса (рис. 4) в третьем эксперименте после добавления в почву лак-тобактерий в трех различных концентрациях был значительно выше урожая, полученного на контрольных удобренных и неудобренных почвах.

Рис. 3. Воздействие лактобактерий на зеленую массу редиса.

Воздействие лактобактерий на зеленую массу редиса

Рис. 4. Воздействие лактобактерий на сухой вес урожая корнеплодов редиса.

Воздействие лактобактерий на сухой вес урожая корнеплодов редиса

Проведенный агрохимический анализ почвы также не показал существенной разницы между обработками. Численность почвенных микроорганизмов в популяциях была больше в удобренных органическими добавками почвах по сравнению с неудобренными (таблица 3). В почвах, в которые добавляли лактобактерии, актиномицетов были больше, чем в удобренных и неудобренных контрольных почвах. Однако количество аэробных бактерий было несколько меньше, чем в контрольных почвах с органическими добавками. После внесения лактобактерии в концентрациях 1:2000 популяции грибков в почве были самыми многочисленными, а популяции лактобактерии были максимальными при концентрации 1:500.

Таблица 3. Результаты воздействия органических добавок и препарата ЭМ-4, внесенного в различных концентрациях, на микробные популяции в почвах, отведенных под редис.

Варианты обработки

Лактобациллы, 102г-1

Грибки, 104 г-1

Аэробные бактерии, 105 г-1

Актиномицеты, 105г-1

Контроль (неудобренная почва)

0,274

0,549

3,50

4,73

Контроль (удобренная почва)

0,816

1,92

7,38

8,34

ЭМ-4 1:2000

0,676

2,58

5,34

10,7

ЭМ-4 1:1000

1,45

1,77

5,84

9,02

ЭМ-4 1:500

2,04

1,96

4,39

9,97

Обсуждение полученных результатов

Внесение древесных опилок в почву в первом эксперименте привело к замедлению роста огурцов. Результаты также показали, что добавление в почву с древесными опилками препарата ЭМ-4 будет способствовать увеличению показателя разложения опилок в почве. Об этом свидетельствует тот факт, что содержание гумуса в почве с древесными опилками после добавления ЭМ-4 увеличилось к концу эксперимента. Как показало сравнение роста огурцов (длины плетей), выращенных на почве, удобренной опилками, и огурцов, выращенных на неудобренной почве, в большинстве случаев внесение ЭМ-4 в неудобренную почву способствовало усилению роста огурцов. Усиление роста растений в результате применения ЭМ-4, вероятно, связано с растворением и минерализацией определенных питательных веществ, содержащихся в почве, в формы, необходимые для поглощения их растениями.

Во втором эксперименте результаты первого сбора урожая не были убедительными. Второй урожай редиса был больше на почвах, в которые были внесены лактобактерий, чем на контрольных почвах, не прошедших подобную обработку. Больший сухой вес редиса свидетельствует об эффективном воздействии лактобактерий на рост растений. Предварительное обследование показало, что для достижения оптимального результата большие концентрации лактобактерий следует добавлять в начальный период роста, а затем постепенно их уменьшать.

Агрохимический анализ почв не выявил существенной разницы, включая и анализ на содержание гумуса. Это можно объяснить тем, что использовалась чистая культура лактобактерий, которая перерабатывалась быстрее смешанных культур. Лактобактерий известны тем, что содержат комплекс необходимых питательных веществ, и для большей эффективности их следует использовать с некоторыми другими совместимыми с ними микроорганизмами.

Влияние молочнокислых бактерий на рост растений и формирование гумусаФормирование гумуса в почве больше приписывается микроорганизмам, чем ферментативным бактериям, таким как лактобактерий. Молочнокислые бактерии не могут быстро разлагать такие сложные материалы, как лигнин и клетчатка (Okada, 1988). Так что, похоже, применение препарата ЭМ-4 оказывает косвенное воздействие на формирование гумуса путем модификации микробиологического равновесие.

От редакции:

  • Росичка принадлежит к подроду проса Digitaria Pers, нередко встречается дикорастущей на влажных песчаных почвах на юге России. В США разводится как кормовая трава (Crab grass). Однолетнее растение.
  • Также обращаем ваше внимание на то, что содержание гумуса в Японии заметно ниже, чем в Украине.
  • Размерность обозначений численности бактерий в пробах почвы приведена в авторском варианте.

Написать комментарий [отменить ответ]

Внимание: HTML разметка не поддерживается!!