x

Главные биологические факторы, определяющие плодородие почвы

Микроорганизмы играют одну из главных ролей в плодородии почв, кроме того, их существование и развитие неразрывно связано с этим процессом. В почве имеются все условия для существования бактерий, сапрофитов, грибков, которые повышают качество и структуру земли, регулируют микробиологические процессы в почве. Ценные для грунта микроорганизмы сегодня широко используются в сельском хозяйстве. Современные технологии позволяют выращивать их искусственным путем. Многие бактерии, подселенные в почву, успешно заменяют удобрения, уничтожают вредителей растений и помогают избежать множество болезней огородных культур.

Влияние сапрофитов на улучшение плодородия почв

Настоящая пища для корней – продукты переваривания органики, поставляемые «кухней» сапрофитов. Наглядное доказательство – влажные тропические леса. Здесь грибы и микробы активнее на порядок, органика разлагается круглый год, и гумус просто не накапливается – не успевает.

Способ питания сапрофитов – это и есть обеспечение плодородия почвы, поскольку все сапрофиты всасывают питательные органические растворы. Животные, в том числе человек, – поверхностью кишечников, а микробы и грибы – всей поверхностью клеток и грибниц. Но чтобы всосать, надо сначала приготовить «усвояемую пищу». Для этого существуют ферменты.

Ферменты – самые сильные в природе катализаторы и ускорители биохимических реакций. Под их руководством распадаются полимеры, рвутся разные молекулы – или наоборот, соединяются. Пищу расщепляют пищеварительные ферменты. Их сотни, у всех свои. Микробы с грибами выделяют их прямо наружу, буквально напитывают ими все вокруг себя. Почвенная живность не отстает: выдает с пометом и ферменты, и новых микробов.

Растения получают свою долю питательных и биоактивных веществ. Специально для этого созданы поверхностные, питающие корни – половина, а у деревьев, злаков и прочих мочковато-корневых – 3/4 корневой системы. Эти корни распластаны под мульчей, простираясь далеко за пределы крон. Их задача – быстро всосать пищеварительный микробный «бульон», ухватив каждую росинку, любой дождик. В это же время глубинные, или водяные корни достают из подпочвы воду и толику минералов – их растворила и сохранила в гумусе опять-таки поедаемая органическая мульча.

Что обеспечивает плодородие почвы в природе

Роль сапрофитов в повышении плодородия почвы очень весома: они расщепляют и поедают то, что дали им растения. Мульча – «откормочный цех» почвы, а в целом – система возврата. Микробов и грибов тут плодится тьма тьмущая. В лесу их больше, чем червей: до 400 г на кв. метре, а в степи еще вдвое больше. Выделяя свои продукты и углекислый газ органики, сменяя друг друга и сами становясь пищей, они постепенно отдают растениям все, что от них получили. И лишь крохотные остатки этой органики переходят в состояние стабильного гумуса.


Куда девается мертвый микроб-сапрофит? Известный в нашей стране агроном Ю. И. Слащинин пишет, что они массово гибнут, а их трупы – «перегной» – достаются растениям. Другие пишут, что микробы массово поедают друг друга.

На самом деле в природе нет ни массовой гибели микробов, ни массового взаимопожирания. Не могут микробы просто умереть. В природной почве такое немыслимо. Здесь при любом ухудшении условий микробы уходят в анабиоз: превращаются в споры, собираются в микроколонии, окукливаются в цисты. В таком виде они переносят десятилетия засухи или бескормицы.

Съев весь корм, колония сначала растворяет своих же (аутолиз) и на их продуктах откармливает элитную зондеркоманду – продолжателей рода. Те наелись – и опять же в цисты, в споры. Кстати, именно так многие микробы-симбионты помогают корням: отработав, частично аутолизируются. полыхнул.

Конечно, микробы-антагонисты часто травят друг друга ядами, но это скорее предупредительный контакт: корм отбить, территорию охранить. Массовая гибель тут – большая редкость. В основном микробы одного типа питания сотрудничают, создавая дружественные ассоциации. Есть в микромире и направленный паразитизм: одни могут поедать других, чтобы впитать их сахара или белки. Однако и этого в почве совсем немного: сапрофиты умеют отлично защищаться, а сами друг друга не едят.

Растения, как уже упомянуто, «есть микробов» не могут: у них ферментов для этого нет. Есть, правда, хищные растения – те и насекомых переваривают, и даже лягушек. Но в садах они не водятся.

Больше всего живых микробов поедает почвенная фауна – вместе с кормом. В компостной куче или под мульчей почти весь объем органики могут переработать черви, и большинство микробов пройдет через их кишечник. Часть усвоится. Именно микробы – главный азотный, то есть белковый корм червей, основа почвенного белкового обмена. Однако большинство выйдет наружу мало что живыми – еще и в компании новых сотоварищей.

В общем, в почве все время пульсирует, целенаправленно множится постоянное сообщество микробов, их спор и цист. Численность активных кадров и активность их ферментов зависит от корма, влаги и тепла на данный момент. Это и есть главные условия пищеварения. Они же – условия возврата азота и углерода. Эти же условия определяют в биологическом смысле скорость общей гумификации, иными словами – активность динамического естественного плодородия почвы.

Особенности естественного повышения плодородия почвы

Ответ на вопрос о том, что делает почву плодородной, может быть довольно обширным и неоднозначным, ведь особенность микробной экосистемы очень сложна, поскольку она многоуровневая, многослойная, постоянно меняющаяся. Но главное, что она активна. Для активности микробиоценоза мало просто пищи – нужны еще стимулы активно плодиться. Главный такой стимул – простейшие организмы: инфузории, амебы, жгутиковые. Они держат их в тонусе и заставляют плодиться. Если почву не трогать лопатой, простейших в ней сколько надо, и микробный распад органики всегда активен. Простейших, в свою очередь, активизируют микроживотные типа коловраток и нематод, тех – более крупная фауна, и так до самых крупных хищников – жуков, личинок насекомых.

Секрет плодородия почвы в том, что это активное почвенное пищеварение, поедание и переваривание: почва ест – растения питаются и процветают. Кончилась еда – плодородие исчезает. И корни вынуждены довольствоваться старыми запасами, в которых почти нечего есть, гумусом. Выживание и какую-то урожайность он обеспечит. Но ведь огороднику нужна высочайшая продуктивность. Поэтому данные сведения стоит обязательно учитывать при содержании огорода или садового участка.

Грибы и бактерии для обеспечения плодородия почвы

Микроорганизмы и плодородие почв – два неотделимых друг от друга понятия, но 80–95 % всей природной органики разлагают грибы. Это самые древние, многочисленные и удивительные существа планеты. До сих пор изучено лишь около 5 % их видового разнообразия. Самый мощный ферментный аппарат – у них. Самые приспособляемые и изменчивые, самые устойчивые к холоду и жаре – они. Питаться могут чем угодно, живут везде, где есть хоть какая-то влага. Там, где освоился гриб, микробам достанутся только «объедки». Разные грибы пронизывают почву и древесину, создают симбиозы и паразитируют, развивают многотонные грибницы. Но как раз те, что нужны растениям, живут только в естественной среде – плугов и удобрений не выносят.

От чего зависят плодородные почвы, так это от бактерий, хотя они и проигрывают в мощности, зато берут числом и уменьем. У них больше разных способов питания: окисляют и органику, и минералы, могут и фотосинтезировать. Больше разных сред обитания: многие живут без воздуха. Чуть не половина сапрофитных бактерий получает корм и от растений, напрямую сотрудничая с корнями.

В это же время в почве поедаются миллионы отмерших корней. У них двойная роль: и пища, и структура. Именно их каналы – первые квартиры и дороги для почвенной фауны, быстрые пути для новых корней, дрены для воды и «трахеи» для газов. Эта сеть вкупе с ходами червей во многом влияет на плодородие почвы, это истинная, функциональная, многолетняя почвенная структура, которую невозможно создать с помощью машин.

Разлагая органику, сапрофиты не просто сменяют друг друга, но и располагаются послойно: чем глубже слой, тем труднее переваривать его остатки. Едоки строго распределили зоны кормежки, и каждый знает свою часть работы. А корни знают структуру едоков. Вот откуда столько неувязок, когда органику закапывают или запахивают. И так мало пользы, когда ее компостируют в кучах.

Грибы — восстановители плодородия почвы

Итак, одним из факторов определяющих плодородие почв является работа ризосферы, но она одна вряд ли помогла бы растительному царству завоевать все уголки планеты. Крохотным бактериям и микрогрибкам, хоть их и триллионы, не доступен большой окружающий объем.

В добывании почвенных растворов и воды грибам нет равных. Всасывающая поверхность грибниц в сотни раз больше, чем у корней. Некоторые грибницы расползаются на сотни метров и весят по нескольку тонн. И если растения могут усваивать только «юный», подвижный гумус, то сапрофитные грибы с их ферментным аппаратом – почти все: и фосфориты, и прочные гуматы, и клетчатку с лигнином, и органику.

По разным данным, до 95 % всех наземных растений могут создавать микоризу с дружественными грибами. Их совместная эволюция закреплена генетически: у растений давно найдены «микоризные» гены, а у грибов – «растительные». Фактически правильнее говорить о микоризе, как о самостоятельной, особой форме питания растений.

Для природных почв микориза – не исключение, а основное правило. А вот в пахотных почвах эти грибы жить не могут: не выдерживают разрушительного землепользования. Немногие опыты показывают: микориза может значительно увеличивать урожайность. Судя по всему, культурные растения без нее страдают.

От чего зависят плодородные почвы — микроза

В отличие от микробного симбиоза микориза – очень плотный контакт, почти срастание. Грибница может оплетать корни, присасываясь, а может врастать своими выростами прямо в клетки корневых тканей. Здесь тот же взаимовыгодный обмен: растения грибам – сахара, а грибы растениям – воду и свои растворы, как минеральные, так и органические. Причем, судя по всему, в огромных количествах: подключившись к грибу, многие растения даже перестают выращивать корневые волоски. Фактически образуется единый организм: грибо-растение.

Корни сами ищут подходящую грибницу, и особенно усердно, когда чего-то не хватает в питании. Почти все растительные семейства – микоризники. Некоторые вообще без грибов жить не могут: вересковые, брусничные, облепиха, орхидеи, лещина – без своего гриба даже не прорастают. Из грибов же симбиотируют далеко не все, а лишь те, кто привык питаться растительной глюкозой. Они тоже сами ищут в почве своего партнера – стремительно растут в сторону учуянного сахара. Даже споры этих грибов не прорастают без корневых выделений своего партнера. Как именно сотрудничать, партнеры «догадываются» по сигнальным веществам.

Микориза, как один из факторов лимитирующих плодородия почв, обмен продуктами и питание увеличивает многократно, и, прежде всего – снабжение водой. Главная беда всех культурных растений – дефицит влаги. В среднем на сухой килограмм урожая растения испаряют 500–900 литров воды. Почти вся она улетает через листья, обеспечивая упругость, прохладу и поступление питания. При любой нехватке воды растения тут же замирают, снижая испарение. Для них это способ выжить, а для огородника – потеря урожая. Дачник поливает огород, но вода, вылитая на голую поверхность, почти вся испаряется, не дойдя до корней. Такой полив лишь охлаждает и засоляет почву.

Микориза – настоящий насос. В природе она фактически исключает водный дефицит, усиливая подачу воды часто на порядок. И вода это не простая – растворы минералов, витаминов и других важных биоактивных веществ.

Особо важна поставка калия (К) и фосфора (Р), без которых нет нормального развития и плодоношения. Их запасы в почве огромны, но калий быстро вымывается, а фосфор, наоборот, очень трудно растворить. Фактически частый дефицит Р и К – результат отсутствия микоризных грибов. Только они дают эти элементы строго по потребности, моментно и сбалансировано. Никакой агроном не в состоянии соблюсти такой режим.

Однако прямой дефицит Р и К – только часть проблемы. Это – простой «стройматериал». А есть еще и сами «строители»: гормоны развития. Закладкой плодовых органов руководят именно они. И тут открывается еще одна, возможно, главная роль микоризы.

Оказывается, сам гриб может стимулировать свои растения, поставляя корням определенные гормоны. Например, гиббереллины, растительные гормоны роста. Их найдено уже около 100. Но грибу не обязательно синтезировать их: грибницы могут их просто передавать, создавая «коммуникационные сети». Опыты с использованием «меченых атомов» показали: гриб подключается не к одному, а сразу ко многим растениям, связывая их в единую систему. И питательные вещества, и гормоны, и биоактивные вещества циркулируют через грибницу, поддерживая жизнь всей популяции. Фактически с помощью микоризы растения и кормят, и стимулируют друг друга. Сверхорганизм биоценоза – не метафора, а буквальность. Он имеет даже «кровеносную систему».

Очевидно, микориза – энергоинформационная система связи через корни. Известно, что если повредить одно растение – тут же реагируют и его соседи. Не микориза ли виновна в столь быстрой реакции? Молдавский академик С. Н. Маслоброд установил: живые клетки и части растений активно общаются с помощью мгновенных кодированных электромагнитных сигналов. Почему грибница должна быть исключением?

Нельзя забывать и об информационной памяти самой воды. Вода – система молекулярных кластеров, жидкий кристалл, буквально считывающий информацию со всего, с чем соприкасается. Вероятнее всего, симбионты общаются и через воду. Природная вода, проходя через грибницу, несет растению отчет о потребностях гриба. Раствор, поступающий от растения, несет грибу данные о нуждах растения.

Гриб интенсивно забирает «лишнюю» глюкозу, давая растению все для ее нового синтеза. Фактически микориза стимулирует усиление фотосинтеза.

Итак, микориза – это полноценные «еда и питье», передача гормонов и информации. А в целом – качественная связь растений, устойчивость и цельность биоценозов. А если учесть и прямой обмен генами, то ясно: с корнями сотрудничает цельная, неразрывная система «грибы-бактерии-фауна».

Итак, вырисовывается ясная картина растительного питания.

Основное питание – динамическое, за счет почвенного пищеварения. Дополнительное, запасное – гумусное. Как первое, так и второе в норме – симбиотическое, и лишь при невозможности симбиоза – автономное. Видимо, каждое растение находится в какой-точке от такой импровизированной диаграммы.

Что делает почву плодородной или живность на участке

Главные животные, что обеспечивают плодородие почвы – это черви, затем насекомые, моллюски, многоножки, мокрицы, клещи, ногохвостки, коловратки и прочие микроорганизмы, вплоть до инфузорий. Работают они так же последовательно и живут так же послойно. Их кишечники – свернутая внутрь наружная среда: здесь также работают микробы-сапрофиты, но во многом свои. Свои у них и ферменты, и свой конечный продукт.

Миллиарды подвижных существ постоянно пропускают через себя свою «внешнюю среду» – почву с органикой, обогащая ее микробами, ферментами и биоактивными веществами, а заодно перемешивая, растаскивая и распределяя по своим норам. Это и есть огромная и ни с чем несравнимая по своей эффективности работа по увеличению плодородия почвы. Без этой «механики» почва не смогла бы ни дышать, ни накапливать подземную росу, ни поддерживать и питать юные корни.

Жуя прелые листики, черви поедают и размножают в себе массу микробов: это их белковый корм.

Наевшись, почвенная живность ползает и роет километры ходов. И все выполняют одну главную задачу: 3/4 съеденного выдают в виде помета, обогащенного микробами. То есть поддерживают белковый обмен почвы. Особенно преуспели в этом черви. Фактически они рассеивают микробов и по-своему гумифицируют органику. Помогают им и мокрицы, и разные личинки. После них образуется «сладкий гумус» – «мулль». Он намного питательнее и биологически активнее, чем мор. Тут еще много энергии и питания для микробов и грибов – а значит, и для корней, и для улучшения плодородия почвы. Поэтому его и называют «биогумусом».

Итого. Плодородие – сам процесс гумусообразования.

Секрет плодородия почвы — симбионты-снабженцы

В рассказе о том, от каких условий зависит плодородие почвы, уже были выделены сапрофиты и черви, которые нужны чтобы произвести питательные вещества и гумус. А чтобы накормить растения, необходимы симбионты-снабженцы.

Проснувшись по весне, корни начнут высасывать растворенную мульчу, добывать воду и пищу для ростового взрыва. Их возьмут на попечение симбионты: прикорневые микробы и микоризные грибы. Это уже не накопители – наоборот, это добытчики. Их задача – отдать накопленные запасы обратно растениям.

Снабженцы: ризосфера (ризосфера – буквально: «корнесфера». Поверхность всех юных активных корешков, густонаселенная микробами-симбионтами. Все корешки «очехлены», одеты слоями ризосферных микробов.) И микориза (микориза – буквально: «грибокорень». Симбиоз растений с грибами. Многие грибы присасываются или даже врастают в клетки корешков, плотно обмениваясь с ними разными продуктами. У некоторых растений, например у орхидных, грибы прямо живут в корнях, как клубеньковые бактерии у бобовых.)

Факты, наблюдаемые уже лет 100, показывают: полноценное питание растений в природе опосредовано. Его обеспечивают две группы «снабженцев». Первая – прикорневые, или ризосферные микробы. Вторая – грибы, образующие микоризу.

Гумус для увеличения плодородия почв

В самом нижнем слое подстилки – самые несъедобные «объедки». Да и кислорода тут меньше. Грубые остатки органики, сама грибница, продукты микробов, их ферменты – все «выпадает в осадок», уплотняется, полимеризуется и темнеет. Это – первичный гумус микробно-грибного происхождения, или «кислый гумус», «мор», необходимый для плодородия почв. Он связывается с минералами, создавая тот самый «обменный», или «поглощающий почвенный комплекс», что описан в агрохимии, как основа плодородия.

Реальный гумус – огромное вольное разнообразие полимеров. Гуминовые кислоты, фульвокислоты, гуматы, фульваты – их выделяют весьма условно. Для практики это совершенно не важно. Важнее вот что: количество и качество гумуса зависит не от состава микробов, а от климата, исходного «корма» и минеральной части почвы. Гумус — восстановитель плодородия почвы накапливается только в умеренном и холодном климате: здесь сапрофиты и растения не успевают усвоить всю органику – зимой спят. В сухих степях ее оседает больше всего: там еще и в засуху органика почти не усваивается. В дождливых лесах Нечерноземья гумуса меньше: изрядная его часть вымывается водой.

В почве гумус, оказывающий влияние на плодородие почв, живет тысячелетиями – если, конечно, землю не перелопачивать. Разлагать его прочные соединения могут только «специалисты» с особо мощными ферментами – грибы (шампиньоны, зонтики, навозники, говорушки, дождевики) и некоторые бактерии. Но энергии тут уже почти нет, есть почти нечего, и охотников крайне мало.

Фактически гумус – не источник пищи, а ее осадок. Не причина, а следствие, свидетель плодородия. Гумусный слой – признак того, что здесь долго разлагалась органика растений. Он показывает, насколько нестабильно почвенное пищеварение.

Основные факторы, лимитирующие плодородие почв

Активно стремясь выжить, растения реагируют, «думают» не столько кроной, сколько корнями. Точнее, их юными растущими кончиками и корневыми волосками. Именно волоски – активная зона обмена. Корни постоянно выделяют разные биоактивные вещества, сахара и даже аминокислоты. В почву уходит до 40 % всех продуктов фотосинтеза. Для чего? Так растения целенаправленно привлекают и разводят нужных микробов и грибы.

Природа не расходует зря ни одной молекулы. В обмен растения имеют полное и всестороннее почвенное обслуживание, от питания и ферментов до гормонов и антибиотиков. Отдавая то, что имеют, растения получают то, чего сами взять не могут. Это основной и истинный симбиоз – тут все заботятся друг о друге. Без него у растений не было бы шансов выжить.

Одним из биологических факторов плодородия почвы является главная работа ризосферы – поставка азота в обмен на сахара. И многие идеализируют азотофиксацию, считая ее чуть ли не единственным источником азота. На деле ее возможности ограничены: плата азотофиксаторам очень недешева. Поэтому в природе используется более простое и малозатратное азотное питание: прямое всасывание органических растворов. Высокий белковый обмен почвы может давать на порядок больше, чем все азотофиксаторы. Чем больше в почве грибов и бактерий, тем активней белковый обмен, и тем проще получать азотистые вещества. В том числе и органические, типа аминов и аминокислот. Как же их не заметили? Да просто: их азот агрохимическим анализом не определяется.

Продукты повышения плодородия почвы и улучшения земель

Кроме микроорганизмов, существуют проверенные временем продукты – то, от чего зависит плодородие почвы на садовом участке.

Гумус – конечный продукт ферментативного распада органики, естественный предел ее минерализации.

Компост (в переводе – «смесь, смешанный») – продукт естественного, ферментативного, микробно-черве-грибного процесса гумификации. При правильном компостировании получается аэробный продукт – органика разлагается в присутствии воздуха. Углерод органики биологически окисляется. Отсюда химический и микробный состав дерна и подстилки, комфортность для корней, и главное – санитарная чистота, отсутствие патогенной микрофлоры. Кислород – главное условие нормального почвенного пищеварения.

Навозы и пометы – незаменимые продукты, создающие хорошие условия для плодородия почвы в огороде. Перегной, то есть навоз, перегнивший в куче – в основном продукт анаэробного процесса: гниения или брожения. В анаэробной среде совершенно иной состав микробов. Сначала куча разогревается до 60–70С: работают термофильные бактерии, которым, как и многим плесеням, жар не страшен. Многие патогены гибнут, но далеко не все – большинство спор остается. Зато аэробные сапрофиты вымирают массово. Гибнут и кишечные бактерии – защитники организма от патогенов. Остаются плесени и гнилостные бактерии – поедатели белков навоза. При этом выделяются токсичные и зловонные продукты бескислородного полураспада органики: сероводород, метан, индол, скатол и прочие.

Когда куча уже перестает издавать специфический запах, она начинает постепенно дышать, и в нее прорастают сапрофитные грибы – с поверхности начинается аэробный процесс. Но гнилостные микробы никуда не делись. А среди них тьма всяких бацилл и кокков – возбудителей раневых инфекций, гангрен. Буквально – создателей «ГНОЯ». И возбудители грибных болезней – плесени и гнили – тоже сохранились, потому что не было сапрофитов с их антибиотиками.

В природе такое бывает лишь редко и недолго – в трупах, в ямах с водой, в болоте. Но для почвообразования гниение не характерно. И «перегноя» там нет и быть не может. Почва пахнет почвой.

Обычно «перегноем» называют уже полностью выветренный навоз, отлежавший минимум года два. Видимо, главное тут не «гной», а «пере», в смысле «уже давно, с избытком перегнил». Но и такой перегной мало полезен. Есть один способ природного внесения навоза для повышения плодородия почвы и улучшения земель: в виде мульчи, тонким слоем, как это делают все животные.

Органика – это все органическое: и мертвое, и живое. Все, в чем есть не окислённый углерод. В земледелии «органикой» называют неживую часть органического вещества.

Больше информации о том, что в природе оказывает влияние на плодородии почвы можно узнать на видео, представленном ниже:




Статья прочитана 920 раз(a).
 
Еще из этой рубрики: