Рациональное использование микроорганизмов для повышения потенциального плодородия почв
Почему об исследованиях аспиранта Института микробиологии Игоря Вострова, выполненных в конце 50-х годов прошлого века, долгие годы предпочитали молчать, а свет они увидели лишь в начале перестройки (в 1989 году в № 1 ее опуб-ликовал журнал «Вестник сельскохозяйственной науки»)? Очевидно, потому, что они выбивались из общепринятой колеи и могли внести смуту в подходах к агротехнологиям, что совсем не вписывалось в рамки советского планового земледелия.
Выпускник Тимирязевской сельхозакадемии, Игорь Востров проработал пять сезонов рядом с полеводом Терентием Мальцевым – с 1955 по 1959 год. Причем поставленные им опыты показали замечательные результаты. Настолько замечательные, что в 1957 году к Мальцеву приезжал сам директор Института микробиологии академик Е. Мишустин. Вот как писал об этой истории журналист Григорий Леонтьев в газете «Советская Россия» (№ 125 за 6 ноября 2003 г.).«Добытые Игорем Востровым материалы стали темой его научной диссертации, и в 1959 году он становится кандидатом биологических наук. Но к тому времени полевод Мальцев был осужден Н. Хрущевым как «пшеничный аристократ», что для «Большой Академии» стало сигналом тревоги, и молодого ученого-биолога переводят на другую работу, да на такую, что его кандидатура рассматривалась в ЦК партии.
Высокообразованный выпускник Тимирязевки, расшифровав невидимую для глаз жизнь почвенных микроорганизмов, поставил на научную основу все то практическое, что «придумал» полевод на пашне.
Если бы все добытое ученым-биологом за пять лет исследований было опубликовано в начале 1960-х годов и нашло применение на полях колхозов и сов-хозов, случилось бы то, что так беспокоило Н. Хрущева после осмотра мальцевских полей. Перед посадкой в самолет до Москвы он сказал в присутствии всех провожающих: «Если бы в стране все работали как товарищ Мальцев, случилась бы катастрофа – хлеб некуда было бы девать».
«Земледелие – самое большое микробиологическое производство на земле». (И. Востров)
История помнит, что катастрофы не случилось. Уже к середине 1960-х годов СССР стал закупать хлеб за границей и в немалом количестве. Научная диссертация биолога давала ответы на вопрос: как и чем надо «кормить» нашу землю-кормилицу, чтобы выращивать на ней необходимое количество продовольствия?
На основе опытов автор установил, что процесс накопления плодородия в верхнем слое глубиной до 6 см в 24 раза активнее, чем в слое ниже глубины 14 см. Запахивание растительных остатков на глубину вызывает процесс брожения с образованием ядовитых веществ, губительных для будущего урожая. А внесение измельченной соломы в верхний слой почвы с добавлением небольших доз азота уже на второй год дает прибавку урожая на 35 процентов. Из насыщенного органикой поверхностного слоя почвы углерода выделяется в два-четыре раза больше, чем при глубокой «культурной» вспашке с оборотом пласта. При этом известно, что фотосинтез активнее протекает при повышенном содержании углерода в воздухе. Все это – результат дея-тельности почвенных микроорганизмов, которых академик В. Вернадский назвал могучей биологической силой на планете Земля, создавшей сначала растительный покров на ней, а потом и саму почву.
В статье биолога И. Вострова есть такие строки: «… земледелие – самое большое микробиологичес-кое производство на земле. ». Как отмечает Григорий Леонтьев, в земледелии XXI века агронома с классической подготовкой заменит агроном-мик-робиолог, способный управлять составом и характером почвенного населения, стимулируя деятельность полезных видов. Например, микробов-антагонистов против корневой гнили и других болезней или тех видов микробного сообщества, которые повышают урожайность».
Ниже мы публикуем работу Игоря Вострова, на тот период кандидата биологических наук Института микробиологии АН СССР.
Интенсификация сельского хозяйства не может быть полной без использования факторов потенциального плодородия почв. Снижение содержания гумуса во многих районах привело к падению коэффициента использования минеральных удобрений, снижению урожаев даже на черноземных почвах. Отсутствие в почвах органических веществ, доступных для сапрофитных микроорганизмов-антагонистов по отношению к паразитическим видам, вызвало распространение корневых заболеваний злаков. Препятствием к обогащению почвы растительными остатками и энергетическими материалами вообще служит ошибочная микробиологическая теория обработки и удобрения почвы.
Приведены данные вегетационных и полевых опытов, свидетельствующие о том, что только аэробные процессы способствуют обогащению почвы гумусом и улучшению ее структуры. Активность микроорганизмов на целинных и залежных землях в два-четыре раза превосходит их активность на старопахотных почвах.
Любые органические удобрения должны разлагаться в аэробных условиях, чтобы получить максимальный выход гумуса и других веществ, необходимых растениям.
Рассматривая различные аспекты проблемы охраны окружающей среды, мы прежде всего обращаем внимание на почву, ибо земля – это основное наше богатство. Между тем замечено, что чем больше сельское хозяйство обеспечено минеральными удобрениями, тем больше предаются забвению биологические факторы плодородия почвы. Известно, что целинные и залежные земли обеспечивают высокий урожай за счет использования факторов потенциального плодородия, которое создается микроорганизмами в период роста растений, а значит, снабжения почвы выделениями корней и их отмершими остатками, то есть источниками углерода. Важным критерием потенциального плодородия принято считать не только содержание гумуса вообще, но особенно «деятельного перегноя», то есть тех фракций гумуса, которые отличаются высокой доступностью для микроорганизмов.
В нашей стране почти повсеместно внедрена отвальная вспашка, при которой послеуборочные остатки растений перемещаются в нижнюю треть пахотного слоя. Такая «культурная вспашка» была введена на основании предположения, будто гумус образуется в анаэробных условиях. Считалось, что в аэробных условиях идет более полное разложение органических веществ, вплоть до углекислоты и воды, а потому гумус может образовываться только в анаэробных условиях. Сейчас мик-робиологами накоплены противоположные данные.
Если внести в песок одинаковые навески растительных остатков и дать им разложиться в одном варианте в слое 0–6 см, а в другом – в слое 14–20 см, то окажется, что в анаэробных условиях (в слое 14–20 см) образуется единица гуминовой кислоты, а в аэробных (в слое 0–6 см) – уже 24 такие единицы. Следовательно, гумус образуется преимущественно в аэробных условиях, а значит, существующая микробиологическая теория обработки почвы не состоятельна.
В анаэробных же условиях из растительных остатков образуются в основном продукты брожения: уксусная, пропионовая, масляная кислоты [7], которые токсичны для высших растений [1]. Значит, чем больше растительных остатков мы переместим в анаэробные условия при отвальной вспашке, тем больше синтезируется в почве вредных для растений продуктов и тем меньше количество гумуса.
Уместен вопрос: чем же объясняется снижение урожая при запахивании растительных остатков – иммобилизацией азота или синтезом продуктов брожения? Анализ экспериментальных данных убеждает, что вторая причина важнее для земледелия, чем первая. Приведем данные вегетационного опыта, поставленного с бедной выпаханной подзолистой почвой Подмосковья. Солому из расчета 4 т/га вносили за 30 суток до посева в одних сосудах в слой 0–6 см, в других – в слой 0–20 см. Контролем служила та же почва без соломы. В первом варианте произошло снижение урожая яровой пшеницы на 15% к контролю, во втором – на 300%. К сожалению, в этом опыте отсутствовали варианты с совместным внесением соломы и минеральных удобрений. Однако выяснилось, что при попадании свежих растительных остатков в условия с затрудненным газообменом снижение урожая намного ощутимее, чем при поверхностном внесении тех же остатков и в тех же дозировках.
Во всех климатических зонах страны верхний слой целинной почвы отличается от старопахотной тем, что выделяет в несколько раз больше углекислого газа. Потенциальное плодородие в этой почве создается не вследствие пассивности микроорганизмов, а, наоборот, благодаря активности, в несколько раз большей, чем на старопахотных почвах.
Опыт на богатой гумусом лугово-черноземной почве Шадринской сельскохозяйственной опытной станции (Курганская область) был поставлен в полевых условиях с внесением соломы в слой 0–8 и в слой 0–20 см без азота и с добавлением этого элемента в количестве 20 кг/га (100 кг/га (NH4)2SO4). Закладку опыта проводили с осени, во всех вариантах доза соломы составляла 4 т/га. Из данных таблицы 1 следует, что внесение соломы в слой 0–8 см повысило урожай на 9% к контролю, а запахивание ее на 20 см немного снизило. Солома с азотными удобрениями при дисковании почвы повысила урожай на 35%, а запахивание тех же компонентов снизило урожай на 9%. Значит, ускорение разложения сломы (при внесении азота) в условиях затрудненного газообмена ведет к активизации процессов брожения и снижает урожай более заметно, чем ее запахивание в чистом виде.
Интересно было также проверить укоренившееся представление о более полном и, предположительно, бесполезном разложении органичес-ких веществ в аэробных условиях по сравнению
с анаэробными. В приведенном выше опыте с песком уже было установлено, что существует 24-кратная разница по продуктивности синтеза гумуса между слоями 0–6 и 14–20 см. Нами была проверена и длительность положительного влияния на урожай продуктов разложения соломы в слоях 0–6 и 0–20 см. В первый год после разложения был получен сходный урожай пшеницы в обоих вариантах, но на второй и третий – зерно удалось получить только в условиях аэробного разложения соломы в слой 0–20 см.
На второй и третий годы наблюдалась гибель растений в фазу выхода в трубку. Опыт показал, что продукты аэробного разложения оказывают более длительное положительное воздействие на урожай. Аэробное происхождение гумуса в природе наглядно демонстрирует любой почвенный разрез на целинной почве: темная гумусированная прослойка расположена сверху в предлах 5–6 см от поверхности. Следовательно, главный довод в пользу отвальной вспашки оказывается несостоятельным: любые органические удобрения должны разлагаться в аэробных условиях, чтобы получить максимальный выход гумуса и других веществ, необходимых растениям.
Источник
Повышения плодородия почвы микроорганизмами
Что нужно сделать для восстановления плодородия почвы на вашем участке? Основные и необходимые шаги для этого
Вначале давайте разберемся, почему болеют наши растения и откуда на них столько напасти в виде всевозможных вредителей.
Началось все с нашего усердия и плуга (лопаты). Не знаю, как мы с вами до этого дошли, но каждую осень еще многие старательно оголяют Землю, убирая весь «мусор» в виде органических остатков. И, сжигая на кострах, превращают это богатство в прах в полном смысле слова.
Потом, невзирая на усталость, перекапывают землю и в саду, и в огороде, оставляя свою кормилицу растерзанной и оголенной на всю долгую зиму. Что не успевают сжечь осенью, жгут весной. И так из года в год.
И еще обжигают свои участки всякой «химией» под видом удобрения.
Вот в этом и скрыта причина проблем, возникающих на протяжении всего сезона.
А все зависит от здоровья Земли.
Только здоровая женщина может родить здорового ребенка. И, аналогично,
только на здоровой Земле могут расти здоровые растения, которым не страшны никакие вредители. Как просто! Правда?
По органическому (природному, осознанному, природосообразному и т.п.) земледелию написано множество книг. Я же кратко скажу, что надо сделать, чтобы ваша земелька опять обрела утраченное здоровье.
- Перекопку заменить обработкой почвы на глубину не более 10 см культиваторами, плоскорезами, дисковыми боронами без оборота пласта.
- Оставлять на зиму земельку бережно укрытой и удобренной, чтобы ей сладко спалось.
- Минеральные удобрения заменить органическими, а ядохимикаты — биопрепаратами.
- Изнурительную борьбу с сорняками заменить мульчированием.
- Подружиться с эффективными микроорганизмами и дождевыми червячками.
- Сеять всевозможные сидериты.
- Перейти на щадящий полив, применяя опять-таки мульчирование и шланги мелкодисперсного распыления.
- Применять смешанные посадки растений. И посадите прямо среди огорода цветы!
Это основные и необходимые условия.
Эффективные микроорганизмы
Многие со мной согласятся, что очень быстро здоровье земли можно восстановить с помощью эффективных микроорганизмов. Если вы перестанете перекапывать свои огороды, почва на вашем участке сама по себе восстановится годика через четыре. А маленькие эмочки, как я называю эффективные микроорганизмы, со всем старанием восстановят вашу земельку уже за два года. Роль их в здоровье и нормальной жизнедеятельности Земли велика.
По данным знаменитого чешского эколога Б. Гржимека, в слое почвы толщиной 30 см на одном квадратном метре европейской степи обитает до 2 кг бактерий, актиномицетов и грибов.
Академик В. Р. Вильямс приписывал микробам главную роль в жизни растений и почвы. А наши прабабушки бережно хранили зимой в подвалах земельку с самых плодородных участков. Заметьте, спасали от мороза. Кого, как вы думаете? Наверное, все тех же микроорганизмов.
Но с тех пор, как я с ними подружилась, мне их совсем не хочется называть ни микробами, ни даже культурно: микроорганизмами. Потому что они не только восстанавливают плодородие почвы. Своей жизнерадостностью и любовью эти маленькие хорошенькие существа могут привнести в вашу жизнь много положительных эмоций.
Что такое эффективные микроорганизмы?
Они были открыты доктором Теруо Хига, профессором садоводства университета Ryukyus на Окинаве (Япония). В ЭМ-технологии различные виды микроорганизмов находятся в равновесии, при котором одни живут за счет продуктов обмена веществ других. Наибольшие группы эффективных микроорганизмов образуют дрожжи, молочнокислые и фотосинтезирующие бактерии.
Эти микроорганизмы являются полезными для человека и окружающей среды благодаря своему оптимальному составу.
Эти микроорганизмы не подвергались изменениям, основанным на генной инженерии.
В результате удачного симбиоза эффективных микроорганизмов возникают мощные регенеративные силы, действие которых в самой различной среде иногда просто поразительно. Эти действия находят практическое применение в ЭМ-технологии.
Преимущества ЭМ-технологий в растениеводстве
- не вредит окружающей среде;
- не требует больших экономических затрат;
- эффективно восстанавливает плодородие почв за счет переработки органики, что приводит к увеличению количества питательных, легко доступных для растений веществ;
- сдерживает размножение вредных микроорганизмов, защищает прорастающие семена и растения от болезней;
- повышает урожайность сельскохозяйственных культур;
- ускоряет всхожесть, цветение, плодоношение растений за счет создания рыхлой структуры почвы, которая лучше удерживает тепло;
- дает возможность на одном месте несколько сезонов подряд выращивать одну и ту же культуру;
- способствует выращиванию биологически чистой сельхозпродукции, при этом плоды растений имеют высокое содержание полезных веществ и прекрасно сохраняются зимой;
- раньше происходит пробуждение почвы и восстановление ее плодородия;
- микроорганизмы увеличивают температуру почвы на 2-5 °С, поэтому растения более устойчивы к заморозкам.
И это далеко не полный перечень всех возможностей эффективных микроорганизмов.
Как действуют эффективные микроорганизмы?
Микроорганизмы можно разделить на три группы:
- Дегенеративные, деструктивные микроорганизмы и возбудители гниения (доминанта)
- Нейтральные, оппортунистические микроорганизмы-«попутчики»
- Регенеративные, восстанавливающие микроорганизмы (доминанта)
Большинство микроорганизмов ведет себя оппортунистически и, благодаря своим качествам в обмене веществ, приспосабливается к небольшим группам микроорганизмов, преобладающих, доминирующих в настоящий момент (положительным или отрицательным). Эффективные микроорганизмы (ЭМ) содержат доминантные микроорганизмы регенеративного и восстанавливающего типа, которые стремятся к господству в биологическом равновесии.
Итак, эффективные микроорганизмы направляют биологические процессы в антиокислительное, конструктивное русло, перегягивая на свою сторону большую массу «бактерий-попутчиков» (которые, сами по себе не имеют ни положительного, ни отрицательного действия), и таким образом, предотвращают гниение благодаря количественному перевесу полезных микроорганизмов и продуктам обмена веществ с антиокислительными свойствами.
Вредные (патогенные) микроорганизмы не могут распространяться дальше, так как эффективные микроорганизмы, усиленные нейтральными микроорганизмами, составляют им конкуренцию в борьбе за основы жизни, прежде всего, за питание. Кроме того, благодаря своим продуктам обмена веществ, содержащим большое количество энергии, эффективные микроорганизмы содействуют разитию полезных микроорганизмов в почве и растений.
Эффективные микроорганизмы не дают возбудителям болезней и гнили расселяться на различных поверхностях, заселяя их хорошими микроорганизмами.
При помощи эффективных микроорганизмов устанавливается естественное равновесие полезных микроорганизмов, благодаря которому приостанавливаются гниение, зловоние, болезни и другие дегенеративные процессы.
Эффективные микроорганизмы освобождают из органического материала биоактивные вещества с антиоксидантным действием, обладающие большим запасом энергии и, тем самым, способствуют увеличению положительной, восстанавливающей, живительной энергии.
Валентина Ивановна Ляшенко, Никополь
Наши ученые разработали отечественные ЭМ-препараты.
Самые распространенные из них: «Байкал-ЭМ-1», «Восток-ЭМ» (ЭМ БИО), «Сияние», «Возрождение», «Эмочки».
Источник