Показатели биологической активности почвы
Мы всегда солидарны с сельскими тружениками и всегда радуемся, когда они получают высокий урожай зерновых и кормовых культур. Ведь это достаток хлеба, молока и мяса на нашем столе. Но всё богатство от кормилицы нашей – земли. И необходимо хорошо знать, как живётся и дышится ей в непогоду, жарким и знойным летом, в лютую стужу и морозы, будет ли она также активна на следующий год и одарит ли нас богатым урожаем?
Поэтому, чтобы удостоверится в хорошем самочувствии земли, нужно исследовать её на показатели биологической активности. Тогда мы узнаем, чего не хватает нашей кормилице, и применим такие технологии для неё, которые позволят добиться оптимального роста и урожая сельскохозяйственных культур. Так что же это за показатели такие и как их получить?
Показатели «жизнедеятельности» почвы
На протяжении всех последних лет при исследовании биологической активности почвы придерживались почти 30 показателей. Но поскольку различные опыты преследовали, как общие, так и конкретные цели, то спектр, как правило, суживался до 10-14 показателей.
И стоит подчеркнуть, что при всех исследованиях выделялись всегда 4 основные группы показателей, которые сразу же рисовали реальную картину биологической активности почвы на сегодняшний день. Состав этих четырёх групп показателей всегда оставался неизменен. Вот, что они конкретно определяли:
- основные группы находящихся в почве микроорганизмов, численность групп грибов, бактерий, лучистых грибков и других;
- интенсивность процессов биохимического свойства: в основном количество накопленного минерального азота, разложение органики в почве с одновременным выделением углекислого газа;
- количество почвенных ферментов микробиологического происхождения, в результате метаболического процесса микрофлоры;
- общую суммарную деятельность и биологическую активность микроорганизмов.
Насколько активна биологически почва, сегодня можно узнать из показателей по современным приборам во время проведения мониторинга или диагностики почвы. Например, электронный измеритель pH и освещённости почвы с цифровым индикатором, непосредственно двумя штырями воткнутый в землю, мгновенно определяет такие интересующие нас важные показатели для почвы, как:
- влажность;
- кислотность, т. е. pH;
- температуру;
- освещённость.
Но «биологическая активность почвы» – понятие намного шире и включает в себя ещё несколько важных показателей, поскольку оно подразумевает интеграцию всех биологических процессов, происходящих в почве и различных по интенсивности. При этом во время роста и развития растений всегда проявляется результат жизнедеятельности флоры, а также различных микроорганизмов, их отмерших клеток.
Поэтому структура и тесно связанная с ней биологическая активность почвы всегда обусловлены не менее значимыми показателями, такими, как:
- количеством и массой флоры и фауны в почве;
- деятельностью их ферментов и основных процессов, непосредственно взаимосвязанных между собой микроэлементов;
- образованием в единицу времени продуктов жизнедеятельности всей почвенной флоры и фауны, их количества.
Поскольку исследовать досконально все значимые составляющие биохимического процесса организмов в почве (выделение ими тепла, обмен энергии и веществ и другие) не представляется возможным, то изучают более частные моменты: выделение углекислого газа, образование аминокислот и другие.
Потенциальный запас биологической активности
В зависимости от того, где производится забор данных обследуемой почвы, её показатели непременно разняться, потому что условия и методы взятие проб земли разные.
Если почвенный «экземпляр» исследуется в научной сельскохозяйственной лаборатории, т. е. в комфортных, идеальных для биологического процесса условиях, то показатели будут несколько завышены – определены с некоторым потенциалом. В совокупности они дадут так называемую потенциальную биологическую активность грунта. К такому методу прибегают тогда, когда нет возможности обследовать почву на месте, но при этом полученные показатели могут быть близки к тем, которые получили бы с выездом в поле. И, кстати, они с небольшим процентным расхождением определят, например, потенциальное плодородие почвы, насколько она удобрена и окультурена, насколько уменьшен плодородный её слой, под воздействием водной или ветряной эрозии. Показатели довольно точно определят, какими химическими веществами заражена почва.
Показатели при актуальной активности почвы
Более точные результаты, конечно же, можно получить только на природных просторах, непосредственно в поле. Тем и бесценны эти показатели, что получены они в естественных природных условиях. Реальный забор и обработка таких данных дают реальные показатели актуальной биологической активности почвы.
Именно актуальная биологическая активность почвы, с учётом таких важных факторов, как кислотность среды pH, температура окружающего пространства, влажность климата и самой почвы, точно покажет интенсивность биологических процессов, происходящих в ней. Хотя потенциальные данные обнадёживают на прекрасный результат, развитие растений в действительности может быть несколько замедлено.
Динамические свойства почвы
Следует подчеркнуть, что через некоторое время почва порой претерпевает глубокие видоизменения. Это модифицирование является самой важной и отличительной особенностью её показателей: они могут меняться во времени и пространстве.
Поэтому одного снятия показателей, характеризующих биологическую активность почвы, недостаточно. Требуются дополнительные наблюдения, замеры и обработки данных. Чем их больше, тем точнее будут показатели интенсивного биологического процесса внутри почвы. Поскольку, видоизменяясь, биологическая активность почвы прямо пропорционально отражается на физических и химических показателях, а конкретно:
- на состояние плодородного слоя;
- на структуре;
- на щелочно-кислотных условиях;
- на окислительном и восстановительном потенциале.
Надо заметить, что именно эти физические и химические показатели биологической активности почвы отражают давно накопившиеся в почве характерные признаки её современного нынешнего состояния динамического свойства. По этим показателям, этим своеобразным индикаторам можно отследить режим, по которому жила и живёт почва.
Показатель как корректор биологической активности почвы
Деятельность земледельцев (и не только) на полях является как бы своеобразным показателем для коррекции биологической активности почвы. Он характеризуется, как количественной, так и качественной составляющей. Как позитивным, так и негативным последствием антропогенного воздействия на почву. И воочию показывает при отрицательном воздействии, в какой степени снижается биологическая активность почвы, конкретно её плодородие.
Поэтому для выявления такого нерадивого отношения человека к земле проводится мониторинг или метод биологической диагностики поверхности почвы. Показатели таких мероприятий дают возможность определить загрязнение полей вредными веществами. Другими словами, чётко определить снижения биологической активности почвы на раннем этапе, упредить снижение плодородия.
Эти биологические показатели, а по сути своей, индикаторы, для которых характерно следующее:
- они обладают повышенной чувствительностью и мгновенной реакцией на внешнее воздействие;
- они отслеживают негативное явление практически на первых стадиях;
- только они могут точно определить, например, имеется биоцидное или радиоактивное загрязнение;
- только они могут точно определить, что плодородный слой и биологический состав почвы на данном поле не подвергся большому воздействию и не снизил своей биологической активности.
Благодаря учёным сегодня на вооружении земледельцев достаточно много различных биологических показателей. Они не только способны выявить потенциальное плодородие, показать, обеспечить рост и развитие растений, но и позволяют скорректировать будущую урожайность зерновых и кормовых культур, обеспечить природоохранную защиту полей.
Именно от них зависит развитие всего сельскохозяйственного производства, всего агропромышленного комплекса и продовольственная безопасность государства.
Источник
Биологическая активность почвы
Вы здесь
Биологическая активность почвы зависит от множества факторов. К ним относятся погодные условия, технология земледелия, а также виды возделываемых культур.
Успешное ведение экологического земледелия требует высокой биологической активности почвы. Только тогда органические вещества, попадающие в почву в результате внесения навоза и возделывания кормовых бобовых и промежуточных культур, могут действительно использоваться. Микробная активность почвы подвержена влиянию различных факторов. К ним относятся содержание органических веществ, показатель кислотности, физические свойства почвы, ход вегетации. На многие из этих факторов (за исключением природных условий) можно повлиять в ходе проведения агротехнических мероприятий.
Для оценки биологической активности земли (при сравнении экологического и традиционного севооборотов) определялась деятельность трех ферментов:
1. Активность дегидрогеназы (DHA) считается индикатором для биологических окислительно-восстановительных систем и мерой интенсивности микробиологического разложения веществ в почве.
2. Бета — глюкозидазы (GLU) катализируют гидролитическое расщепление глюкозидов в рамках разложения целлюлозы в почве. Растительные остатки на 40 -70% состоят из целлюлозы.
З. Шелочные фосфатазы (РНО) катализируют гидролитическое расщепление фосфат — эфиров и играют тем самым важную роль в процессе минерализации органических фосфорных соединений в почве.
Анализ деятельности ферментов. По всем параметрам выявлены различия между традиционным и экологическим земледелием. В экологическом земледелии (после взятия проб с 2002 по 2004гг.) отмечалась высокая активность дегидрогеназы, что позволяет сделать вывод о высокой интенсивности микробиологического разложения в почве. В традиционном земледелии наблюдались заметные различия. Аккумуляция органического вещества в экологическом земледелии являлась одной из основных причин для создания более благоприятных почвенно-биологических условий во время всего периода наблюдений.
Влияние на активность ферментов. На почвенно-биологическую активность влияют в основном возделываемые культуры и их предшественники. Возможны и кратковременные (сезонные) влияния на параметры. Особенно повышают биологическую активность почвы культуры, которые оставляют после себя высокую долю пожнивных и коренных остатков. Но и на почвах удобренных навозом также наблюдалась более высокая активность ферментов.
Вид земледелия и возделываемых культур имеет сильное воздействие на биологическую активность почвы. Почвенно-биологические процессы также подвержены влиянию специфических погодных условий. Обогащенная в экологическом земледелии органическая субстанция почвы при достаточном количестве осадков способствовала повышенной биологической активности почвы. Возделывание многолетних кормовых культур, а также удобрение навозом способствуют биологической активности почвы.
Источник
Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru
Агрономия, земледелие, сельское хозяйство
Популярные статьи
Почвенная биота
Почвенная биота — живые организмы, обитающие в почве и отличающиеся экологическими функциями и таксономическим положением.
В состав почвенной биоты входят:
- микроорганизмы — бактерии, водоросли, грибы, актиномицеты;
- простейшие — инфузории, жгутиковые, корненожки;
- черви;
- членистоногие насекомые;
- моллюски и др.
В хорошо окультуренных почвах количество почвенной биоты может достигать нескольких миллиардов на 1 г почвы, или 10 т/га.
Навигация
Значение почвенной биоты
Почвенная биота участвует в:
- формировании плодородия почвы;
- минерализации и гумификации органического вещества;
- переходе связанных форм питательных элементов в подвижные;
- азотфиксации;
- перемещении органических и минеральных веществ по профилю почвы;
- образовании оптимальной структуры почвы;
- процессах образования и трансформации фитоактивных веществ;
- поддержании оптимального питательного режима почв.
В обрабатываемой почве почвенная биота за счет частичного связывания минеральных элементов и удобрений, позволяет удерживать питательные веществе в пахотном слое, благоприятствуя созданию оптимального питательного режима и оструктуриванию почвы.
Почвенная микрофлора
Первые живые микроорганизмы, возникшие на Земле в древности, положили начало почвообразовательному процессу. Первые микробы получали энергию от разложения химических соединений и выделяли в процессе своей жизнедеятельности сильные кислоты, которые разрушали и измельчали материнскую породу, создавая новый вид структуры. С течением времени выветренная порода обогащалась органическим веществом.
В пахотном слое почвы масса бактерий составляет от 3 до 7-8 т/га.
Ризосферные микроорганизмы перерабатывают выделяемые растениями в процессе жизнедеятельности токсичные вещества. Полезные микроорганизмы переводят труднорастворимые соединения в доступные для питания растений. Большую роль в питании растений играют азотфиксаторы, как обитающие на корнях бобовых, так и свободноживущие.
По способу питания микроорганизмы подразделяются на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные бактерии используют для поглощения углерода фотосинтез или химическую энергию окисления минеральных веществ — хемосинтез. Способность к фотосинтезу имеют зеленые и пурпурные серобактерии, нитрифицирующие бактерии, железобактерии. Гетеротрофные бактерии поглощают углерод уже готовых органических соединений. Большинство почвенных бактерий, актиномицетов, почти все грибы и простейшие являются гетеротрофами.
Процесс окисления сероводорода, элементарной серы и серосодержащих соединений до серной кислоты называется сульфофикацией. Его осуществляют серобактерии и тионовые бактерии. Серная кислота способствует переходу труднорастворимых минеральных солей в растворимые, либо после нейтрализации в виде сульфатов используется в серном питании растений.
Железобактерии участвуют в превращении солей железа и марганца.
Органический азот, как правило, не доступен растениям. В почве происходит минерализация органического азота (аммонификация). В этом процессе участвуют гетеротрофные бактерии, актиномицеты и грибы.
Аммиак, высвобождающийся в результате биохимических реакций аммонификации частично адсорбируется на глинисто-гумусовых частицах или нейтрализуется кислотностью почвы, частично — используется почвенной биотой. Часть аммиака может окисляться автотрофами до нитритов, нитратов и молекулярного азота.
Автотрофы используют минеральные азотистые соединения, такие как соли аммония и нитраты. Существуют специфические микроорганизмы, способные использовать питательные вещества из гумуса.
Оптимальной влажностью почвы для развития микроорганизмов является влажность 50-60% максимальной влагоемкости. Анаэробные микроорганизмы развиваются при влажности от 80 до 100%.
В почве сосуществуют одновременно аэробные и анаэробные микроорганизмы. Такое сосуществование возможно, когда на поверхности почвенной частицы существуют аэробные бактерии, интенсивно поглощающие кислород. При этом в центре частицы складывается дефицит кислорода и условия становятся анаэробными.
Различные виды микроорганизмов способны разрушать клетчатку и пектиновые вещества, благодаря чему происходит разложение растительных остатков. Под влиянием уробактерий мочевина трансформируется в карбонат аммония. Уробактерии — аэробные микроорганизмы, развивающиеся при рН 7-8, мочевина служит для них источником азота, а органические кислоты и углеводы — углерода. Разнообразные почвенные микроорганизмы расщепляют также гемицеллюлозу, крахмал, лигнин.
В непосредственной близости от корней высших растений образуется зона, благоприятная для развития почвенных микроорганизмов — ризосфера. Корневые выделения, содержащие различные органические вещества, и отмершие ткани растений становятся питательной средой для ризосферных микроорганизмов.
Согласно данным В.Т. Емцева, количество бактерий рода Clostridium в 1 г почвы пара составляет 69,7 тыс., тогда как в ризосфере — 10,7 млн. По расчетам, масса бактерий в ризосфере люцерны вдвое больше, чем вне ризосферы, и составляет соответственно 5 и 2,25 т/га. Микрофлора ризосферы бобовых культур богаче, чем у злаковых.
Преобладающая группа микрофлоры, обитающей в ризосфере — неспоровые бактерии: азотобактер, клубеньковые, фотосинтезирующие бактерии, маслянокислые, микобактерии, водоросли. В ризосфере отмечается и более интенсивное развитие водорослей. В ризосфере также развиваются аммонификаторы, денитрификаторы, нитрификаторы.
При определенных условиях ризосферная микрофлора может выполнять положительную и отрицательную роль. Микроорганизмы, как и растения используют для питания минеральные вещества. Однако размер этой конкуренции обычно не значительный. Ризосферные микроорганизмы выступают в роли биологических «закрепителей» питательных веществ от вымывания и выноса из корнеобитаемого слоя почвы.
Источник