11. РОЛЬ МІКРООРГАНІЗМІВ У ФОРМУВАННІ РОДЮЧОСТІ ҐРУНТІВ ЗА РІЗНИХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕРОБСТВА
Родючість ґрунту - це його здатність задовольняти потреби рослин у елементах живлення, воді, фізико-хімічних факторах та біотичних компонентах. Розрізняють потенційну (природну), ефективну (актуа льну) й економічну родючості ґрунту.
Потенційна родючість фунту зумовлена природними проце сами ґрунтотворення, що склалися в певних природно-кліматичнх умо вах. Потенційна родючість залежить від потужності гумусового горизон ту, природних запасів поживних речовин, мінералогічного і грануломет ричного складу, фізико-хімічних властивостей, розвитку мікробіоти.
Ефективна родючість фунту формується на базі потенційної родючості завдяки агротехнічним заходам при використанні ґрунту у сільськогосподарському виробництві і залежить від системи землекори стування, застосування сівозмін, добрив, пестицидів, способу обробітку ґрунту, тощо. За умов науково обґрунтованого і екологічно збалансова ного землекористування ефективна родючість може бути вищою за по тенційну. При споживацькому використанні земель і незбалансоеаній системі господарювання ефективна родючість буде нижчою за потен ційну і веде до неминучого її зменшення.
Економічна родючість фунту - це вартісна оцінка врожаю, ви рощеного на одиниці площі ґрунту.
Родючість ґрунту залежить від фізичних, агрохімічних і біологічних, факторів:
-фізичні - гранулометричний склад, структура, ґрунтовий про філь, гідротермічний режим;
-агрохімічні - вміст поживних речовин, погликалькі і буферні властивості, рН І окисно-відновний потенціал;
-біологічні - ґрунтова біота, запаси органічної речовини, напря мок процесів трансформації гумусу, вміст біологічно активних сполук.
Серед біологічних факторів на родючість ґрунтів значною мірою впливають інтенсивність і напрямок мікробних процесів, таких як фікса ція азоту, деструкція і гуміфікація органічних решток, антимікробні влас тивості по відношенню до фгтопатогенів, деструкція пестицидів і органі чних забруднень, детоксикація важких металів. Ґрунтова біота виступає як фактор стабілізації і самоврегупьованості ґрунтотворних процесів.
209
Життєдіяльність фунтової мікробіоти в агроценозах значною мірою залежть від систем землеробства й агротехнічних* заходів, які застосо вуються при вирощуванні тієї чи іншої сільськогосподарської культури.
У 1840 році була видана праця Ю. Лібіха “Органическая химия в приложении к сельському хозяйству и физиопогии”, в якій було показа но значення поживних речовин для формування урожаю і родючості Грунтів. Зокрема, було визначено, що до складу усіх рослин входять 10 основних елементів: вуглець, кисень, водень, азот, фосфор, сірка, залі зо, кальцій, магній, калій. Атмосфера і вода постачають рослинам вуг лець, кисень і водень. Усі інші елементи рослини беруть із фунту. Тому для підтримання його родючості необхідно постійно вносити ці елемен ти у такій кількості, яка виноситься з урожаєм. Наприклад, підраховано, що з кожною тонною урожаю пшениці з полів виноситься у середньому (кг): азоту 37,0, фосфору - 13,0, калію - 23,0. Така ж кількість цих еле ментів повинна бути внесена для компенсації ґрунтових запасів. Отже, заслуга Ю. Лібіха полягає в ідеї необхідності балансових підрахунків для підтримання родючості фунту.
На жаль, ці ідеї були сприйняті занадто спрощено: у ф унт вносили необхідні поживні сполуки у формі мінеральних добрив на основі хіміч них солей: сірчанокислих, азотнокислих, фосфорнокислих солей натрію, калію, амонію та ін. Крім того, дози внесених добрив значно перевищу вали необхідні фізіологічні потреби рослин для формуваня урожаю. Як показав багаторічний досвід використання мінеральних добрив, поживні елементи необхідно вносити у формах, найбільш близьких до природ них, тобто у формі їх органічних сполук. Залежно від систем удобрення, обробітку фунту, систем захисту рослин від хвороб і шкідників сформу валися різні системи землеробства. У кожній із них мікроорганізми віді грають певну роль у формуванні родючості ґрунтів.
У сучасному сільському господарстві розрізняють декілька систем землеробства: екстенсивна, інтенсивна, біологічна І змішана.
Екстенсивна система базується на використанні тих запасів ро дючості, які історично сформувалися у фунтах певних типів. Класичним прикладом екстенсивної системи є освоєння цілинних земель і введен ня їх у землекористування. У перші роки на таких землях отримують високі врожаї, але якщо органічна речовина фунту ке буде поповнюва тись за рахунок органічних решток або органічних добрив, то запаси гумусу будуть швидко вичерпуватись, а родючість ґрунтів - знижувати меться. Мікробні угруповання цілинних земель мають розгалужену ста лу систему функціональних зв'язків, яка забезпечує рівновагу процесів синтезу і деструкції гумусу, а також збалансоване співвідношення між
210
групами мікроорганізмів, які входять до складу мікробного угруповання, тобто між автотрофними і гетеротрофними, зимогенними і автохтонни ми мікроорганізмами. За умов землекористування цілинних земель спо стерігається спалах життєдіяльності мікроорганізмів і зсув рівноваги у бік переважного розвитку мікроорганізмів, які беруть у часть у мінералізаційних процесах.
Інтенсивне землеробство базується на вирощуванні інтенсивних, високоврожайних сортів рослин, які виносять із фітомасою значну кіль кість поживних речовин. Відчуження разом Із урожаєм цієї фітомаси призводить до декомпенсації кругообігу поживних елементів - тобто винос превалює над надходженням. Для компенсації дефіциту пожив них речовин в Інтенсивному землеробстві у Ґрунт вносять високі дози мінеральних добрив. Але при цьому не враховується баланс поживних і енергетичних речовин. Під впливом високих доз мінеральних добрив, що містять азот, фосфор і калій (МРК), підвищується, в першу чергу, чисельність зимогенних мікроорганізмів, здатних утилізувати розчинні форми біогенних елементів. Енергетичний матеріал для своєї життєдія льності мікроорганізми беруть Із гумусу, що призводить до втрат депо нованої у ґрунті енергії і поживних речовин. Встановлено також, що ви сокі дози мінеральних добрив підкислюють фунтовий розчин, що сприяє зростанню кількості грибів. За умов інтенсивних агротехнологій потрібно враховувати проблему мікробної трансформації азоту у ґрунті. Вона повинна вирішуватися комплексно - з урахуванням особливостей рос лин, умов їх вирощування, а також фізіологічної активності мікроорга нізмів, які здійснюють такі процеси, як амоніфікація, нітрифікація, азот фіксація, денітрифікація. Недостатня увага до мікробіологічного факто ру трансформації азоту значною мірою призвела до низької ефектив ності використання мінеральних азотних добрив, що, в свою чергу, ста ло причиною надмірного накопичення нітратів в рослинній продукції та забруднення біосфери окисами азоту.
Поряд із високими дозами мінеральних добрив в інтенсивному зе млеробстві широко використовують засоби хімічного захисту рослин ВІД хвороб, шкідників і бур'янів, що негативно впливає на розвиток фунто вої мікробіоти, в першу чергу пригнічує азотфіксуючі мікроорганізми.
Біологічна землеробство враховує недоліки Інтенсивних агроте хнологій вирощування сільськогосподарських культур і базується на принципі бути нешкідливим для навколишнього середовища та забез печувати високі і сталі врожаї сільськогосподарської продукції, яка за своїми якісними показниками відповідає вимогам екологічної безпеки. Вимогою біологічного землеробства є повна відмова від застосування
211
мінеральних добрив і засобів хімічного захисту рослин від захворювань, шкідників і бур'янів, а також від хімічно синтезованих регуляторів росту рослин. Біологічне землеробство нині перетворилося на організований напрямок, який координується IFOAM (international Fédération of Organic Agriculture Movement).
У біологічному землеробстві вирощування високих врожаїв досяга ється за рахунок таких заходів, як застосування органічних добрив і си дератів, насичення сівозмін бобовими культурами, селекція нових сор тів рослин з урахуванням їх симбіотичних властивостей з азотфіксую чими бактеріями, використання екологічно безпечних бактеріальних до брив, біологічних засобів захисту рослин від хвороб та шкідників, при родних регуляторів росту рослин. Важливого значення у біологічному землеробстві набуває оптимізація мікробіологічних процесів у ґрунті.
К.І. Андреюк, Г.О. Іутинською зі співавт. було проведено порівняль не вивчення закономірностей формування І функціонування мікробних угруповань за інтенсивних і біологічних систем землеробства. Встанов лено, що агротехнології біологічного землеробства сприяють утворенню міцної структури трофічних зв'язків у мікробних угрупованнях, підвищу ють їх інтегрованість і стійкість до несприятливих факторів. На основі вивчення елементного складу, молекулярно-масових характеристик, 14слектрів, функціональних груп та неспецифічних компонентів гумусу бу ло показано, що за умов біологічного землеробства у ґрунті активізу ються процеси новоутворення гумінових кислот, їх молекулярні маси зростають за рахунок збагачення аліфатичних ланцюжків амінокисло тами і вуглеводами. Це підвищує реакційну здатність і біологічну актив ність гумусових сполук, сприяє депонуванню енергії та поживних речо вин.
Важливу роль у бІологізацГґ землеробства відіграють екологічно безпечні нетоксичні мікробні препарати, nid не забруднюють довкілля, проявляють високу селективну дію та післядію, зручні для виробництва.
212
12. АНТРОПОГЕННИЙ ВПЛИВ НА ҐРУНТОВІ МІКРООРГАНІЗМИ
Ґрунт є необхідною умовою отримання продукції для харчування населення і забезпечення Його життєвих потреб. Кількість населення на Землі постійно зростає, відповідно зростають і потреби у продуктах хар чування. Щоб задовольнити ці потреби постійно нарощується виробни цтво сільськогосподарської продукції. Враховуючи те, що вільних зе мель, які можна було б використати для цих цілей, майже не залиши лось, необхідно підвищувати врожайність сільськогосподарських куль тур на існуючих орних землях. Для вирішення цієї важливої задачі ви робники вдаються до різних агротехнічних заходів: внесення органічних і мінеральних добрив, різних систем обробітку ґрунту, застосування ре гуляторів росту рослин, хімічних І біологічних засобів захисту рослин від хвороб, шкідників і бур’янів, меліорація і зрошення земель та ін. Усі ці заходи відіграють важливу роль у формуванні і функціонуванні мікроб них угруповань ґрунту в сучасних агроценозах.
Значний антропогенний вплив на мікробні угруповання має техно генне забруднення ґрунтів іонами важких металів, радіонуклідами, наф тою І продуктами нафтопереробки, синтетичними органічними сполуками.
Для оптимізації життєдіяльності ґрунтових Мікроорганізмів у сучас них агроценозах необхідно проводити вивчення впливу антропогенних чинників на ґрунтову мікробіоту.
12.1.Вплив агротехнічних заходів на ґрунтову мікробіоту
12.1.1.Системи удобрення
Існує декілька систем удобрення сільськогосподарських культур:
мінеральна, органічна і змішана органо-мінеральна. Мінеральна систе ма передбачає внесення азотних, фосфорних і калійних добрив у ви гляді солей сильних кислот - фосфорної, сірчаної, азотної або амоній них солей. Дози внесених добрив виражають у перерахунку на діючу речовину, тобто на вміст у них азоту (ІЧ), фосфору (Р) і калію (К). На приклад, МюРбоКбо означає, що у ґрунт внесено по 60 кг/га діючої речо вини кожного Із зазначених елементів - азоту, фосфору, калію. Згідно з державними стандартами України мінеральні добрива повинні містити певну кількість діючої речовини: в аміачній селітрі азоту не менше 34,7%, у суперфосфаті фосфору - 19,5%, у калімагнезії калію 27%.
213