Вплив системи обробки ґрунту на мікробіоту

Для отримання високих врожаїв велике значення має правильний вибір агротехнічних методів, які відповідають типу ґрунту, виду і сорту рослини, що вирощується. За рахунок тривалого впливу різних способів обробки ґрунту змінюється її структура, фізико-хімічні показники, що не може вплинути на мікробіоту. В результаті відбуваються зміни в метаболізмі і функціональному стані ґрунтової біоти: з’являються інші домінантні види, відмічаються зміни стратегії росту, шляхів мікробної трансформації гумусу, активізуються процес дегуміфікації, що призводить до підвищення емісії вуглекислоти в атмосферу.

Розорювання цілинних ґрунтів призводить до зниження кількості мікробної біомаси на 25 % вже через 10 років після розорювання, а через 36 років використання зменшується ще на 40 %. Відповідно встановлено, що в результаті 10 річної оранки цілинного грунту вміст гумусу зменшується на 25- 36 %, при більшому терміні обробки процес деградації гумусу уповільнюється його вміст стабілізується на більш низькому рівні. Серед багатьох причин, що призводять до втрат гумусу, головною є зменшення його новоутворення унаслідок зниження надходження органічних речовин і збільшення швидкості мінералізації гумусу.

Таким чином, знижується родючість грунтів, зменшується кількість целюлозоруйнуючих мікроорганізмів, азотобактера, збільшується розвиток фітопатогенних мікроміцетів у верхньому горизонті грунту.

До грунтозберігаючих технологій, альтернативних традіційній оранці з оборотом пласта, слід віднести безотвальну обробку, мінімальну (при якій зменьшується кількість і глибина обробки), нульову (насіння висіваються в необроблений грунт) та інші види обробки. Досвід останніх 10-15 років застосування цих технологій у поєднанні із раціональним застосуванням добрив і засобів захисту рослин сприяє нормалізації функціонування мікроорганізмів, підвищенню ефективної родючості грунтів та отриманню високих врожаїв.

Застосування безотвальної обробки сприяє збереженню органічної речовини грунту і стабілізації мікробіологічних процесів. Так, після 2 рік застосування такої обробки чернозема на 41 % збільшується мікробна біомаса, знижується вміст автохтонної мікрофлори, що бере участь у процесах дегуміфікації, що сприяє збільшенню гумуса на 0,2-0,3 %. Проте при більш довгому терміні застосуванні цього методу обробки (10-18 років) навпаки відбувається активізація розвитку автохтонної мікрофлори, що веде до інтенсифікації мінералізації гумінових речовин.

Зменшення механічного навантаження на грунт підвищує біогенність поверхневого шару: при мінімальній обробці кількість бактерій зростає у 3 рази, а при нульовій - у 4 рази, порівняно з традиційною оранкою. На основі багаторічних експериментальних даних вчені встановили, що застосування безплужної (плоскорізної) обробки разом з внесенням органічних добрив сприяє новоутворенню гумінових кислот, а також підвищенню активності грунтової мікрофлори та формуванню стійких мікробних ценозів.

Вплив мінеральних добрив на чисельність мікрофлори

Широке застосування мінеральних добрив у сільському господарстві викликане слабкою забезпеченістю грунтів елементами живлення рослин, зокрема азотом. Основна маса азоту в ґрунті (більше 90%) перебуває у складі різних органічних сполук, які мінералізуются зі швидкістю всього 1-3% на рік. Це білки, амінокислоти (20-40%), аміноцукри (5-10%), азотисті основи (1%) та ін. Рослини здатні засвоювати в дуже обмеженій кількості тільки аміди й деякі амінокислоти. Тому для нормального росту і розвитку переважної більшості рослин необхідна наявність в середовищі мінерального азоту (амонійного, нітратного або нітритного). Запаси його навіть у чорноземах не перевищують 4%. Органічні азотвмісні речовини, перш ніж стати доступними рослинам, повинні пройти складний шлях біохімічних перетворень:

Органічна речовина → Амінокислоти, пурини, піримідини та ін. → Аміди → NH4 + → NH2OH (гідроксиламін) → NO2- → NO3-.

Нітіріти як проміжний продукт практично не міститься в грунті. Амонійний та нітратний азот - основна форма азотистих сполук, якими харчуються рослини. Навіть на багатих гумусом грунтах не можна забезпечити отримання високих врожаїв за рахунок мобілізації природних запасів азоту. Тому дуже важливо вносити в помірних кількостях мінеральні добрива, враховуючи збалансоване співвідношення N: Р: К. Внесення мінеральних добрив в помірних дозах робить позитивний вплив на життєдіяльність грунтових мікроорганізмів. Дослідники відзначають збільшення загальної чисельності мікроорганізмів і окремих фізіологічних груп: аеробних, анаеробних азотфіксаторів, амоніфікаторів, нітрифікаторів, денітрифікаторів, целлюлозоруйнуючих, мікроорганізмів автохтонної угруповання. Підвищується активність процесів, пов'язаних з трансформацією азот- і вуглецьмісних сполук. При внесенні одних лише мінеральних добрив відбувається прискорення мінералізації органічних речовин, що сприяє значним втратам гумусу.

Внесення високих доз мінеральних добрив (120-240 кг/га) призводить до ряду негативних явищ:

1) застосування нітратів лужних металів супроводжується утворенням розчинних сполук, які можуть вилуговуватись або мігрувати у глибокі горизонти грунту;

2) мінеральні добрива призводять до зниження рН грунту, що особливо помітно при використанні так званих підкислюючих добрив (наприклад, сульфату амонію). В результаті підкислення грунтів відзначають зростання втрат Ca, Mg, K, мобілізацію Al, Fe, Mn і в підсумку зв'язування фосфору добрив, а також збільшення токсичної дії важких металів; в сільськогосподарській практиці для нормалізації кислотного режиму окультурених грунтів широко використовується вапнування. Внесення мінеральних добрив і вапнування позитивно впливає на біорізноманіття ризосферної мікрофлори, підвищуються показники сумарної біологічної активності грунту.

3) в результаті внесення високих доз азотних добрив відбувається активація процесів трансформації мікроорганізмами азотвмісних мінеральних добрив та іммобілізація азоту в біомасі мікроорганізмів, що призводить до втрат вмісту цього елементу в грунті; зменшується чисельність целюлозоруйнуючих бактерій, активізується автохтонна мікрофлора, яка мінералізує органічну речовину грунту;

4) знижується індекс видового різноманіття ризосферної мікрофлори, зростає число домінантних видів, що знижує стійкість агроценоза;

5) високі дози мінеральних добрив збільшують токсичність грунтів. Припускають, що це пов'язано зі збільшенням кількості спорових бактерій, серед яких багато токсичних по відношенню до рослин. Збільшується також питома вага грибів роду Fusarium, що призводить до розвитку кореневих гнилей у рослин, а також збільшується кількість фітотоксичних мікроміцетів (Penicillium funiculosum, P. rubrum – продуценти рубратоксина, Aspergillus ustus – устової кислоти, Fusarium solani - фузарієвої кислоти). У спільноті ґрунтових водоростей зменшується кількість ціанобактерій;

6) збільшення вмісту нітратів у ґрунтовому розчині призводить до забруднення грунтових вод і зрештою навколишніх водойм.