Материал: Іутинська Г.О. Ґрунтова мікробіологія

Органічні речовини ароматичної природи при високому рівні міне­ рального живлення також швидко розщеплюються до аліфатичних про­ міжних сполук, які повністю мінералізуються. Такий тип трансформації органічних решток практично виключає можливість їх участі у форму­ ванні гумусових сполук. Отже, внесення високих доз мінеральних доб­ рив повинно бути компенсованим одночасним внесенням органічних решток. Якщо ця вимога не виконується, то за недостатнього надхо­ дження у ґрунт органічного матеріалу мікроорганізми вимушені брати енергію для життєдіяльності з гумусу. Тобто внесення мінеральних доб­ рив провокує підвищення швидкості мінералізації гумусових сполук. Пі­ сля багаторічного внесення високих доз мінеральних добрив практично на всіх землях спостерігається від’ємний баланс гумусу. Це стосується навіть чорноземних ґрунтів, у яких щорічно втрачається до 0,5-0,7 кг/га гумусу. Таким чином, для збереження вмісту гумусу і формування його бездефіцитного балансу необхідне внесення мінеральних добрив разом з органічними (гній або фітомаса сидеральних культур - "зелені добрива”).

Органічні добрива містять легкодоступний енергетичний матеріал, при деструкції якого мікроорганізми задовольняють свої потреби у вуг­ леці за рахунок вуглеводів, у той час як ароматичні сполуки, що вивіль­ няються з органічних решток, ідуть на формування компонентів гумусу. Підсилити процеси гуміфікації можна шляхом внесення органічних реш­ ток, збагачених ароматичними компонентами, які містяться, наприклад, у соломі злакових культур. У сучасному землеробстві використовують багато видів органічних добрив.

Добрива на основі відходів тваринництва і птахівництва - це гній та компости на його основі. Гній займає перше місце серед органічних добрив за значенням і ефективністю дії. Розрізняють підстилковий і безпідстилковий гній великої рогатої худоби, коней, овець, свиней, пташи­ ний послід та компости на основі гною і соломи або гною і торфу. За строками дозрівання гній буває свіжий, напівперепрілий, перепрілий, перегній. Найбільшу кількість поживних речовин містить напівперепрі­ лий гній, який доспіває протягом 2 -3 місяців. За цей час насіння бур’янів, що міститься в гної, втрачає свою життєздатність. Змішаний гній у середньому містить {%): органічної речовини 20-24, азоту 0,5-0,8 P j0 50,2, К20 0,6, СаО 0,35, води 75. Кількісні співвідношення поживних речовин можуть варіювати залежно від виду та строків дозрівання. За підрахунками Д.С. Орлова для бездефіцитного балансу гумусу необхід­ но щорічно вносити на поля у середньому 8 т/га гною. Для зменшення витрат на його транспортування рекомендується вносити гній один раз на 5 -6 років, при цьому норми внесення становлять: пщ овочі 60 -

179

во т/га, під картоплю 40-60 т/га, під озиму пшеницю 20-30 т/га. Пози­ тивна дія гною зумовлена не тільки вмістом поживних елементів. Його застосування покращує структуру ґрунту, сприяє утриманню вологи, формує сприятливий тепловий режим. Відмічена позитивна дія гною на розвиток ґрунтових мікроорганізмів, підвищення ферментативної активності, що приводить до зростання гуміфікації органічної речовини ґрунту.

Добрива на основі відходів рослинництва (солома). Підраховано, що 50 ц соломи містять азоту 20-35 кг, P2Os 5-7 кг, К20 60-90 кг, СаО 10-15 кг, МдО 4 -6, S 5 -6 кг, а також мікроелементи Cu, Мп, Мо, Со. Че­ рез 3 місяці після заорювання соломи у ґрунт половина її водорозчин­ них органічних сполук утилізується мікроорганізмами. У наступний пері­ од вони починають розкладати целюлозу І лігнін. Для збалансування відношення вуглецю й азоту разом із соломою у ґрунт необхідно вноси­ ти мінеральний азот. На 1 т соломи достатньо вносити 7-10 кг азоту. Без компенсації азотом заорювання соломи може спричинити зменшен­ ня врожаю через конкуренцію рослин і мікроорганізмів за азот. Най­ більш поширеними способами внесення є мульчування і покриття соло­ мою. При першому способі після збирання врожаю зернових стерню подрібнюють І змішують із ґрунтом дисковою бороною. Мульчування захищає ґрунт від ерозії і змиву у період танення снігу. При укритті ґрун­ ту соломою її подрібнюють і залишають на поверхні взимку, а заорюють навесні. Під покриттям створюються умови для більш активного розкла­ ду соломи мікроорганізмами І ґрунтовими тваринами.

"Зелене добриво”, або сидерати, - зелена фітомаса рослин, які вирощують для наступного заорювання у ґрунт. Як сидерати зазвичай використовують культури, які продукують велику зелену масу, що швид­ ко розкладається мікроорганізмами. Частіше як зелені добрива заорю­ ють бобові (люпин, буркун, сераделла, чина), хрестоцвітні (рапс, суріпи­ ця, редька олійна) та злакові (озиме жито та ячмінь). Розрізняють два способи вирощування сидеральних культур: 1 - проміжний, коли росли­ ни вирощують у період між збиранням однієї і посівом іншої основних культур; 2 - спеціальний висів сидеральних культур навесні і заорюван­ ня їх улітку перед посівом основної культури. Встановлено, що при за­ орюванні, наприклад, зеленої маси люпину І його кореневих рештків у кількості 15-20 т/га вміст гумусу підвищується на 0,7 т/га. У процесі де­ струкції рослинних рештків сидеральних культур важливе значення має співвідношення азоту і вуглецю (оптимальне значення якого становить 1:15-20), а також біохімічний склад фітомаси.

180

На перших етапах розкладу рослинних решток мікроорганізми роз­ множуються за рахунок біологічно нестійюіх сполук (прості вуглеводи, білки), якими багата зелена маса рослин. Органічні циклічні і гетероцик­ лічні сполуки за таких умов піддаються, в основному, гуміфікації. Разом із зеленою масою у ґрунт вносяться біологічно активні речовини рос­ линного походження, які також впливають на розвиток мікроорганізмів і рослин. Заорювання сидератів сприяє збільшенню біомаси і загальної чисельності мікроорганізмів, у тому числі амоніфікуючих, нітрифікуючих, целюлозоруйнівних, азотфіксуючих. Позитивна дія сидерації проявля­ ється також у покращанні фітосанітарних умов (зменшення кількості фітопатогенних видів), підвищенні стійкості рослин до захворювань, під­ вищенні вмісту фізіологічно активних речовин, серед яких є і новоутво­ рені гумусові кислоти.

“Біогумус” - органічне добриво, що є продуктом переробки рослин­ них і побутових відходів та гною за допомогою каліфорнійського гібриду червоного дощового хробака. Біогумус формується із капролгтів (екс­ крементів) компостних хробаків, а також за участю мікроорганізмів. У процесі перетравлювання органічних речовин у кишковику хробаків утворюються високомолекулярні органічні кислоти, циклічні сполуки, які далі полімеризуються і є основою гумусових речовин. В Україні розроб­ ка технології виготовлення та детальне вивчення впливу біогумусу на родючість ґрунтів започатковані М.М. Городнім. У нинішній час вироб­ ництвом біогумусу займаються в багатьох господарствах. Показано, що при переробці 1 т гною утворюється 600 т біогумусу, який містить орга­ нічної речовини 25-40% ; азоту, фосфору, калію близько 1% (кожного), фізіологічно акш вні речовини. Біогумус діє у рік внесення і має також пролонговану дію у наступні роки.

Каустобіоліти - торф, буре вугілля, лігніти. Значення цих органіч­ них субстратів як сировини для отримання органічних добрив, пов’язане з їх хімічною природою та структурою. Важливе значення мають біохімі­ чні і геохімічні процеси карбонізації, що відбулися у цих субстратах. По­ зитивний вплив на ґрунт мають такі властивості бурого вугілля, як висо­ ка порізність, пластичність, велика активна поверхня, здатність до набу­ хання, сорбції та до взаємодії з органічними і неорганічними речовинами.

Буре вугілля містить у своєму складі гумінові сполуки, лігнін, мікро­ елементи, амінокислоти. Більшість цих сполук знаходяться у зв’язаному стані і недоступні для живлення рослин. У процесі дозрівання компостів під дією мікроорганізмів відбувається ферментація і перетворення хімі­ чної будови бурого вугілля, внаслідок чого вивільняються легкозасвою­

181

вані поживні речовини. З іншого боку, продукти життєдіяльності мікроор­ ганізмів позитивно впливають на ріст і розвиток рослин.

Активні штами мікроорганізмів, які здатні розкладати гумати бурого вугілля, були виділені в Інституті мікробіології і вірусології ім. Д.К. Забо­ лотного групою науковців під керівництвом В.Т. Смалія. Такі представ­ ники, як Pseudomonas sinuosa. Bacillus megaterium, Mycobacterium citreum, на 13-14% розкладали гумат натрію, гумінові, ульмінові, лігнофульвонові та фульвокислоти бурого вугілля, а за присутності вуглеводів (глюкози) інтенсивність розкладу гуматів сягала 50%. При трансформа­ ції гумусових сполук спостерігали накопичення біологічно активних ре­ човин, таких як амінокислоти, вітаміни групи В.

На підставі вивчення фізіологічних властивостей виділених мікро­ організмів як основа бактеріальної закваски для ферментації бурого ву­ гілля були відібрані дві культури: Bacillus megaterium і Pseudomonas sinuosa, а також розроблена технологія їх заводського вирощування. Вивчення активності “мікробної закваски” у виробничих умовах показало її ефективність: за присутності мікробних культур у перебігу процесу дозрівання у біомінеральному добриві підвищувався вміст вітамінів, амінокислот, відбувався розклад а-гумату І окремих гумінових кислот. Склад біомінерального добрива (БМД) наведений у табл. 8.5.

Біомінералькі добрива вироблялися на дослідно-виробничих під­ приємствах у Коросгишеві, Кодрі, Замглаї. Органічні добрива на основі бурого вугілля, торфу та лігнітів вироблялися не тільки в Україні, а та­ кож і в європейських країнах, наприклад у Чехії, Німеччині.

Осад стічних вод. Відомо, що органічна частина осаду стічних вод складає 65-57% маси сухої речовини, до складу якої входить лігніногумусовий комплекс (25-20% ). Протеїн осаду містить амінокислоти, ві­ таміни групи В, мікроелементи - В, V, Бе, Мп, Си, мінеральні елементи

182

живлення - азот, фосфор, калій, а також певну кількість важких металів. Вміст азоту в осадах складає 1,7-6,5% від сухої маси.

Осад стічних вод може містити йони важких металів (мг/кг сухої ре­ човини): В' (до 15), Со2* (2-144), Мп2*(6-175), Си2* (55-3200), Мог*(0 ,5 - 11), 2п2* (40-5000). Припустиме внесення шкідливих домішок разом з осадом розраховують за формулою:

п ^ г д к - ф і/ зооо,

де Пш - припустиме внесення в грунт шкідливих домішок, г/га; ГДК - гранично допустима концентрація забруднення, г/кг; Ф - фоновий вміст визначеної речовини, г/кг; 3000 - маса орного шару фунту, т/га.

Осад первинних відстійників значною мірою насичений мікрооргані­ змами, у тому числі І патогенними, містить яйця гельмінтів. Тому необ­ хідно проводити їх знезараження для отримання продукту, який відпові­ дає санітарним вимогам. Для цього використовують різні способи, такі як бродіння в метантанку або обезвожування І термічне висушування.

Застосування осаду стічних вод як органічного добрива підвищує врожай сільськогосподарських культур і позитивно впливає на агрохімі­ чні властивості ґрунту: підвищується вміст гумусу, азоту і фосфору, зро­

стає ступінь насичення основами та ємність поглинання, зменшується кислотність. Використання осадів стічних вод як органічних добрив по­

зитивно впливає на мікробні процеси.

Збагачення фунту катіонами кальцію має важливе значення для закріплення новоутворених гумусових сполук у формі гуматів кальцію, що перешкоджає їх швидкій мінералізації. Деякі органічні сполуки при взаємодії з катіонами кальцію переходять у нерозчинний стан і таким чином закріплюються у фунті. Крім того, кальцій є біогенним елементом, який необхідний для нормального функціонування мікроорганізмів.

Залежно від кислотності ґрунту кальцій вносять у вигляді вапна (СаС03) або гіпсу (С ав04). Вапнування застосовується для нейтраліза­ ції кислих фунтів, а гіпсування практично не змінює рН фунтового роз­ чину і проводиться за умов нейтрального та слаболужного рН фунту. Слід зазначити, що трансформація свіжого органічного матеріалу су­ проводжується утворенням кислих продуктів, тому збагачення фунту катіонами кальцію, які нейтралізують надмірну кислотність, позитивно впливає на гуміфікацію.

Обробка фунту суттєво впливає на режим Його аерації і на хід процесів трансформації рослинних решток. В Україні М.К. Шикулою бу­ ли проведені багаторічні стаціонарні досліди, в яких проводили порівня­ льне вивчення впливу глибокої оранки на 30-50 см з обертанням скиби,

183