Микробиота почвы что это

Почвенная микробиология

Вы будете перенаправлены на Автор24

Почвенная микробиология – это раздел знаний, который изучает состав микроорганизмов, населяющих почву.

Почвенная микробиология: предмет и цель

Почвенная микробиология ставит перед собой цель разработки научных рекомендаций по управлению системой жизнедеятельности микробиоты почвы в целях контроля над оптимальным процессом минерального питания растений, повышения их урожайности, предотвращения нарушения биологического круговорота веществ.

Вышеизложенное свидетельствует о том, что почвенная микробиология тесно связана с генетическим почвоведением, химией, физикой, экологией, географией почв, а также с агро­химией и физиологией растений. Таким образом, почвенная микробиология является комплексной отраслью знаний.

Почва – это естественная среда обитания микроорганизмов в природе, крупнейший резервуар для обитания миллиардов клеток.

Количество микроорганизмов, обитающих в почве, существенно различается в зависимости от ее состава. В глинистой почве может быть 1•108 КОЕ/г микроорганизмов, в черноземе состав увеличивается до 5 • 109 КОЕ/г. Также количество и разнообразие почвенной микробиоты сильно зависит от присутствия в ней органических веществ. Также на видовой состав микроорганизмов почвы существенно влияет структура почвы, уровень ее влажности, механизмы обработки почвы, а также характер растительного покрова.

Крайне важным фактором является степень загрязненности почвы. Многие отходы хозяйственной деятельности человека оказывают негативное воздействие на всех почвенных обитателей, иногда приводя к их полному уничтожению.

В почвенную микробиоту входят:

• несколько тысяч видов бактерий;
• плесневых грибов;
• вирусов;
• простейших.

Готовые работы на аналогичную тему

Микробиота почв

Как уже отмечалось ранее, количество микроорганизмов в почве и их качественный состав подчиняются определённой динамике. Почти во всех видах почвы наблюдается тенденция к активации микробных сообществ в весенний период.

При реализации микробиологических исследований нередко получаются сильно различающиеся данные внутри одного и того же региона, но современные методы микробиологии позволяют привести полученные сведения к более или менее сопоставимым результатам.

Микробиота южных почв, как правило, более богата по сравнению с северными районами. В северных районах значительно сокращается количество спорообразующих бактерий и актиномицетов. Кроме того, микроорганизмами значительно более богаты окультуренные почвы по сравнению с целинными. Меняется качественный состав микроорганизмов и по мере углубления: в более глубоких слоях больше бацилл и актиномицетов.

В ходе процессов жизнедеятельности человека и других организмов в почву постоянно попадают различные отходы, а также выделения животных и человека. Кроме того, на состав почвы существенно влияют погибшие растения и животные. Почвенная микробиология установила тот факт, что почва поддерживает равновесие за счет процесса самоочищения почвы.

Жизнедеятельность микроорганизмов играет колоссальную роль в процессах самоочищения почвы и обеспечивает круговорот веществ в природе. Органические вещества, попавшие в почву, разлагаются до минеральных самыми различными микроорганизмами. Среди них:

• бактерии гниения;
• нитрифицирующие бактерии;
• бактерии, фиксирующие азот;
• денитрифицирующие бактерии.

Постоянный приток микроорганизмов в почву обеспечивается также и их патогенной группой, например они попадают в грунт с выделениями больных животных и людей, трупами инфекционно зараженных организмов и из других источников. Чаще всего быстро погибают лишь спорообразующие бактерии, большинство других микроорганизмов выживает. Сроки выживания в почве возбудителей заболеваний разные: от нескольких часов до нескольких месяцев. Естественно, долго сохраняются в почве спорообразующие, такие как возбудители ботулизма, столбняка, газовой гангрены и др.

По-разному размещаются в почве и патогенные микроорганизмы в горизонтальном направлении. Наименьшее количество микробиоты содержится в верхнем горизонтальном слое почвы. Это происходит потому, что здесь максимально неблагоприятные условия для них, а именно действие солнечных лучей и отсутствие достаточного количества влаги. На глубине 5 – 10 см находится наиболее заселенный слой почвы. По мере углубления почву количество микроорганизмов существенно снижается. На глубине 30 см их в несколько раз меньше.

Качественный состав микробиоты почвы также меняется по мере углубления: в верхних слоях почвы преобладают сапрофитные аэробы. Эти организмы обитают в достаточно сложных условиях, но обладают высокой степенью выживаемости. По мере углубления в почву снижается также и количество кислорода, находящегося в ней. В связи с этим смена состава микробиоты почвы происходит постепенно и в глубинных слоях почвы обитают фактически только анаэробные бактерии.

Микробиота почвы очень разнообразна. В нее входят различные виды бактерий, грибов, актиномицетов. Среди бактериального состава чаще всего можно наблюдать гнилостные бактерии, а также бактерии, способные образовывать споры.

Плодородие почвы обеспечивается последовательная жизнедеятельность микроорганизмов, они сменяют друг друга и осуществляют почвенный круговорот веществ. Благодаря им вся почвенная органика, попадающая в почву, минерализуется постепенно. Важно, что микроорганизмы преобразуют недоступные для растений соединения углерода, азота, фосфора и других элементов в усвояемые формы.

Кроме всего вышеописанного, почвенная микробиология занимается оценкой санитарного состояния почвы. Считается не только количество бактерий группы кишечных палочек, но и определяется дополнительное микробное число и загрязненность почвы навозом (оценивается по титру термофильных микроорганизмов).

Тем самым, почвенная микробиология является перспективной областью знаний, которая позволяет выявить особенности развития биологического компонента литосферы и дает возможность предотвратить течение патогенных процессов внутри нее.

Источник

Микрофлора почвы – научно практические аспекты изучения населяющих микроорганизмов

Вызовы и задачи, стоящие перед учеными, все больше уходят от чисто теоретических вопросов в плоскость практического применения методик управления биологическими ресурсами планеты. Одним из таких практических направлений, способных дать быстрый и эффективный результат в решении вопроса обеспечения продовольствием человечества выступает микробиология почв. Изучение форм и видов живых организмов грунта, способность их обеспечить положительную динамику сельхозпроизводства, обеспечение процесса очистки и восстановления плодородия все эти вопросы становятся сегодня особенно важными и актуальными.

Количественный и видовой состав микроорганизмов почвы

Тесная связь между всеми формами жизни на земле делает человечество зависимым даже от таких форм жизни как микроорганизмы. Примером такой зависимости может быть факт, что 80% кислорода на планете производится при непосредственном участии зеленых водорослей в мировом океане. Известные формы жизни на планете играют одну из ведущих ролей в процессе образования повышения плодородия и других почвообразовательных процессах. Микрофлора почвы поражает своим многообразием. Многие виды живых организмов имеют уникальную структуру и такие же уникальные свойства.

По мнению академика В.Л. Омелянского микроорганизмы окружающие нас «сопровождают человека, вторгаясь в его жизнь, то, как друзья, то как враги». Микрофлора почвы, населенная многочисленными видами микробов, грибов, одноклеточных растений характеризуется способностью потреблять в пищу разнообразные формы продуктов, отличной приспособляемостью к внешним условиям – влажности, перепадам температуры и высокой способностью производить потомство.

Большинство видов микроорганизмов представляют собой одноклеточные организмы, но довольно часто встречаются и многоклеточные и даже такие, которые можно отнести к доклеточным формам жизни. Многие виды можно отнести к растительности, а многие к животному миру. Распространение микрофлоры в почвенном покрове неоднородно, это и является одним из важнейших свойств почвы – и полезные и имеющие патогенный характер микроорганизмы присутствуют в отдельных местах земного покрова, образуя колонии. Так или иначе все виды грибов, бактерий и вирусов взаимодействуют с растениями, животными и человеком внося свои коррективы в ход жизни.

Почва, как и вода и воздух, является естественной средой обитания не только животных и растений, но и микроорганизмов. Как и другие обитатели этой планеты, мир микрофлора распределяется в почве неоднородно. Здесь большую роль играют:

• Физико-химические качества покрова;
• Наличие питательных веществ для существования;
• Наличие необходимой для жизни влаги;
• Защита от прямых солнечных лучей;
• Степень аэрации почвенного покрова.

Микрофлора почвы содержит бактерии, грибы, водоросли.

Обилие видов и форм живых организмов существенно зависит и от климатических особенностей региона. Чем тяжелей и жестче климат, тем меньше видов микроорганизмов населяющих почву.

Неоднородно и расположение зон обитания видов микрофлоры. Менее всего насыщена верхняя часть грунта, здесь на глубине 5-7 мм от поверхности располагаются только самые выносливые виды, которым критически необходимым условием существования выступает наличие солнечного света.

Слой почвы, находящийся ниже, наоборот, населен максимально – здесь наблюдается наивысшая концентрация жизни – всего 5-10 см от поверхности включает в себя около 80% живых организмов. Далее, по мере углубления в слой почвы количество живых организмов сокращается, уже на глубине около 30 см общее количество микроорганизмов в 25-30 раз меньше чем на поверхности.

Основными видами обитателей почвенного покрова выступают:

• Бактерии;
• Актиномицеты;
• Грибы;
• Водоросли;
• Простейшие животные.

Среди постоянно обитающих в почве микроорганизмов также нужно отнести:

• Гнилостные бактерии;
• Спороносные виды;
• Аэробные бактерии;
• Анаэробные бактерии;
• Бактерии, разлагающие клетчатку;
• Нитрифицирующие и денитрифицирующие виды бактерий;
• Азотофиксирующие микроорганизмы;
• Бактерии поглощающие серу и железо.

Вместе с этими видами живых организмов в почве встречаются и живые организмы являющиеся возбудителями опасных болезней. Для этих представителей патогенных бактерий относятся:

• Возбудитель дизентерии;
• Бактерии столбняка;
• Возбудители сибирской язвы;
• Возбудители различных форм чумы.
• Кишечной палочки.

Каждый и видов бактерий выполняет важную, строго определенную природой роль. Образуемые различными видами бактерий и микробов сообщества и ассоциации взаимодействуют между собой в рамках выполнения своих биологических функций. Сформированные, таким образом связи и взаимоотношения обеспечивают биологическое равновесие между различными формами жизни на планете.

Принципы исследования почвенной микрофлоры

К методам исследования почвенной микрофлоры относятся методы количественного и качественного изучения состава экосистемы. Среди принципов исследований,одинаковыми для обоих методов выступают:

• Научность исследования;
• Достоверность полученных данных;
• Использование при исследовании стандартизованных методов исследования;
• Объективность проведения эксперимента.

Для методов количественного и качественного анализа допускается проведение полного или краткого анализа почвы. Полный, качественный анализ почвы проводится в нескольких случаях:

• При определении полной характеристики санитарного состояния почвы;
• Для определения безопасного, пригодного состояния участка для строительства жилья, возведения промышленных и гражданских объектов;
• При проведении эпидемиологических исследований.

Среди методов исследования почвы, в котором исследуются количественные показатели микрофлоры почвы одним из самых распространенных выступает метод прямого микроскопирования. Суть метода заключается в прямом исследовании общего числа микроорганизмов в 1 грамме грунта.

При исследовании используются обычные микроскопы. Из заготовленного образца исследования готовится раствор суспензии на предметном стекле. При проведении изучения с помощью обычного оптического микроскопа в поле зрения исследователя могут быть выявлены:

• Палочковидные бактерии;
• Кокки различных видов;
• Мицелий грибов разных форм;
• Актиномицеты;
• Другие формы микроорганизмов определяемые при помощи микроскопа.

При исследовании почвы могут быть выявлены палочковидные бактерии

В процессе исследования определяется количественный состав микрофлоры.

Другим методом проведения качественного анализа выступает использование капиллярной камеры, в которой происходит подсчет микрофлоры. Проведя подсчет бактерий в капилляре, без труда можно определить приблизительное количество микроорганизмов в 1 грамме почвы.

Применение более современных электронных микроскопов дает возможность определить большее количество форм живых организмов, которые при наблюдении из обычного микроскопа невидимы. Данный метод хорош еще и тем, что для исследователя есть возможность оставить провести наблюдение не только в формате реального времени, а и продолжить его при помощи компьютерных методик исследования.

Применение количественных методов дает возможность определить общее количество микроорганизмов в определенном объеме. При проведении комплексного исследования этого результата недостаточно. Куда более важно определить динамику роста колоний, их функции и возможности, взаимодействие с другими видами микроорганизмов.

В ходе таких исследований, когда основным предметом выступают качественные показатели проводятся опыты в ходе которых образцы бактерий переносятся на специальные питательные среды, чтобы определить их качественные показатели. Косвенно этот метод позволяет определить и порядок взаимодействия разных групп в экосистеме.

Другим направлением исследования качественного состояния микрофлоры выступает возможность определить массу микроорганизмов в почве и спрогнозировать возможности этих колоний для получения урожая.

Качественный анализ почв позволяет определить и отдельные группы микроорганизмов, наличие которых существенно влияет на эпидемиологический характер участка. Это исследование проводится методом титра. В ходе опыта делается избирательное помещение образцов в разные питательные среды. После этого проводится наблюдение за образцами, и выделяются искомые представители микрофлоры интересные для исследования. Этот метод чаще всего применяется для определения экологической безопасности участка.

Нюансы управления микробиотическими процессами в почве

Современные технологии управления биологическими ресурсами предусматривают несколько возможностей проведения мероприятий по повышению качества грунтов. Кроме традиционных методов повышения плодородия в виде внесения удобрений в почву наука предлагает другие методы интенсификации сельхозпроизводства.

Так, на сегодняшний день получила распространения технология управления микробиотическими процессами. В практическом плане сегодня эта технология реализуется в двух основных направлениях:

• Применение биологических средств для работ по рекультивации земель, восстановлению их пригодности для сельхозработ.
• Применение биопрепаратов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и защите их от вредителей и болезней.

Применение биопрепаратов для повышения урожайности почвы

Обе технологии основываются на использовании искусственно выращенной полезной микрофлоры для внесения в грунт. Первым этапом применения этой технологии выступает проведение комплексной оценки состояния почвенного покрова. В процессе исследования определяется наличие микроорганизмов в грунте, их жизнеспособность и возможность привлечения для решения поставленных задач. Отдельным пунктом этого исследования стоит вопрос выявления опасных для человека микроорганизмов.

Вторым этапом является процесс поиска наиболее эффективного типа микроорганизмов, способных в конкретных условиях решить поставленную задачу. Чаще всего исследование проводится по двум направлениям – поиск основного вида бактерий или других организмов и выявление конкурирующих групп, способных вступить в борьбу за жизненное пространство. Параллельно, исследуются положительные и отрицательные факторы местного физико-химического фона почвы, которые могут существенно повлиять на результат работ.

Во время практической фазы сначала проводится культивация в условиях инкубаторов необходимого количества биологического продукта для внесения в почву или обработку растений. Чаще всего биологически активные препараты применяются в виде водной дисперсии при поливе или мероприятиях по защите растений от вредителей.

В практическом плане показать эффективность технологии применения микробиологических препаратов можно на примере переработки отходов выращивания птицы и свиней. Крупные производители курятины и свинины постоянно сталкиваются с проблемой утилизации отходов. Специфика состоит в том, что даже на небольшой ферме спустя некоторое время некуда девать скопившийся навоз. А учитывая, что куриный помет обладает повышенной токсичностью, то эта проблема становится еще более острой. Единственно правильным выходом здесь выступает применение биопрепаратов, способных быстро провести переработку отходов и одновременно вернуть плодородие занимаемым землям. Биопрепараты обеспечивают быстрое разложение навоза и превращение его в компост. Более современные средства дают возможность использовать навоз в качестве основы для приготовления биогаза.

Внесенные же в грунт бактерии обеспечивают рекультивацию почвы и возвращение ей плодородных качеств в течение 2-4 лет.

Источник