• Главная
• Новости
• Биологические удобрения: мифологизация или реальность?

Микроорганизмы различных видов играют главную роль в бесконечном круговоротевеществ в биоценозах, замыкая биологические циклы экосистем через минерализациюорганических остатков.

Про микробиологические и бактериальные удобрениянам рассказал Бирин Александр, начальник отдела мониторингаи страховой экпертизы АО СК «РСХБ-Страхование».

Биологические удобрения: мифологизация или реальность?

В почве параллельно с разложением органических остатков идут процессы гумификации, в которыхвелика роль почвенной биоты – микроорганизмов.

Разновидности мёртвого органического вещества,подвергаясь в почве биологическому разложению и окислению – гумификации, преобразуютсяв единую, стабильную химическую субстанцию почвенного субстрата, называемого гумусовыми веществами.

Гумус накапливается из-за длительноговзаимодействия, а также взаимовлияния живущих впочве организмов и высших растений.

Почвенноеплодородие, имеющее в основе гумусовые вещества, во многом зависит от структуры и активностипочвенной микробиоты.

Биоценоз определяется как участок земнойповерхности, где он и отвечающие ему части атмосферы, литосферы, гидросферы и педосферыоднородны, образуя единый внутренне взаимообусловленный комплекс.

Свободноживущие и симбиотическиеазотфиксирующие микроорганизмыРезультатом связывания азота симбиотическимиазотфиксирующими бактериями почва ежегоднообогащается азотом в количестве 100-300 кг на1 га.

Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы вносят в почву от 1-3 кг до 30-40 кгазота на 1 га в год.

Существуют две группы азотфиксирующих микроорганизмов:1.

Клубеньковые бактерии.2.

Микроорганизмы, обитающие в почве независимо от растений: азотобактер, клостридиум,бейеринкия и другие свободноживущие микроорганизмы.

Симбиотическиеазотфиксирующие микроорганизмыКлубеньковые (симбиотические) бактерии, наиболее значимые в процессе обогащения азотом почвы, относятся к родам Rhizobium, Bradyrhizobium.

Всештаммы ризобий и брадиризобий близки определённомукругу хозяев, а видовое название обычно соответствуеттого растения (лат.), из клубеньков которого выделеныбактерии: Rhizobium trifolii – растение-хозяин клевер,Rhizobium lupini – клубеньковые бактерии люпина и т. д.

"акторы, определяющие симбиотические взаимоотношения клубеньковых бактерий с бобовымирастениями:– влажность 60-70% (от полной влагоёмкости почвы);– оптимальная аэрация;– температура 20-25°;– рН среды ближе к щелочной;– углеводное питание;– минеральные элементы: К, Ca, Mg, S, Fe, Mo, Co, Cu, B;– отсутствие вредителей и паразитов.

К симбиотическим азотфиксаторам относятся такжеактиномицеты рода Frankia, азотфиксирующие бактериирода Chromatium, цианобактерии (и др.).

Более 200 видов покрытосеменных и голосеменных растений, в томчисле древесные, являются хозяевами для этих симбионтов.

Симбиоз с бактериями даёт клубеньки, которыеобразуются на корнях либо на листьях.

Свободноживущиеазотфиксирующие микроорганизмыСпособностью фиксировать азот обладают бактерии рода Clostridium, Azotobacter, Beijerinckia, а такжебольшинство аноксигенных фототрофных бактерий,многие цианобактерии, некоторые виды псевдомонад,спорообразующие бактерии, такие, как Bacillus polymyxa,Bacillus megaterium, хемолитоавтотрофные бактерии,метилотрофные, сульфатредуцирующие, метанобразующие бактерии.

Особенно эффективно связывают азотвиды Azotobacter: Azotobacter chroococcum, Az. beijerinckii,Az. vinelandii, Az. agilis, Az. nigricans, Az. galophilum.

Практическое использованиеазотфиксирующих микроорганизмов"же более 100 лет в сельском хозяйстве используются препараты микробной культуры – биоудобрения,которые производятся в промышленных масштабах дляобработки семян или для внесения в почву.

Это известные препараты: нитрагин, азотобактерин, ризоторфин,сапронин, состав которых зависит от штаммов бактерий,используемых при их производстве.

Действие бактериальных удобрений на растениемногогранно: они улучшают азотное питание, усиливаютобмен витаминов, продуцируют биологически активныевещества, способствует развитию растений, снижаютвозможность заражения растений грибковыми и бактериальными инфекциями.

Биологические фосфатомобилизаторы" производителей биологических препаратов длярастениеводства в последние годы появился широкийспектр биологических препаратов для мобилизациифосфора.

Стоит отметить, что инокулянты для бобовых, сограниченными видами используемых микроорганизмов(значение имеет лишь используемый производителемштамм), не так эффективны, как биоудобрения с широким спектром микроорганизмов для улучшения фосфорного питания растений, представленные огромнымколичеством родов.

Как же в данном случае правильновыбрать препарат?

Азот (N) и фосфор (Р) являются ключевыми элементами в питании растений.

Они играют важную роль во всех основных метаболических процессах растений,включая фотосинтез и дыхание, передачу и консервирование энергии, молекулярный биосинтез итрансдукцию сигналов.

Несмотря на то, что фосфорсодержится в почвах в неорганических и органических формах в достаточном количестве, он ограничивает рост растений, находясь в недоступной формедля поглощения корнями растений.

Неорганическийфосфат находится в почве в нерастворимых минеральных комплексах, которые активно образуютсяпри частом применении химических удобрений.

Органическое вещество также является важнымрезервуаром иммобилизованного фосфора, имея от20 до 80% фосфора почвы. 0,1% от общего количества фосфора растворим в доступной форме дляпоглощения растениями.

"осфор в развитии растенийДостаточное количество фосфора на раннихэтапах развития растений имеет важное значениедля закладывания репродуктивных частей культуры.

Он играет важнейшую роль в развитии корневойсистемы, придавая растениям жизнеспособность,а также устойчивость к болезням, что помогает вформировании полноценных семян и раннем созревании агрокультур.

Недоступность и дефицитфосфора уменьшают рост растений.

"осфор составляет 0,2 – 0,8% от сухого веса растения.

Недоступность для растений"осфаты превращаются в недоступную для растений форму двумя путями:1.

Через сорбцию фосфатов на поверхностиминералов почвы.2.

Осаждением фосфатов свободными ионамиCa2+, Al3+ и Fe3+ в почвенном растворе.

По этой причине почвенный фосфор становится недоступным,а необходимые для развития растений его уровнина большинстве почв восполняются химическимиудобрениями.

Добыча фосфатных минералов и внесение фосфорных удобрений не является экологически чистыми экономически оправданным.

Это порождает рядпроблем:– выделение фтора – летучего и ядовитого газа,– удаление гипса.– накопление Cd и других тяжелых металловв почве при частом использовании фосфорныхудобрений.

Эффективность применяемых фосфорных удобрений в химической форме редко превышает 30%из-за его связывания в форме фосфатов железа/алюминия в кислых почвах или в виде фосфатакальция в нейтральных и щелочных почвах.

Этоспособствует крупным издержкам сельхозпроизводства и оказывает неблагоприятное экологическоевоздействие.

Частые применения химических фосфорных удобрений приводят к потере плодородияпочв из-за нарушения микробного разнообразия иснижению урожайности сельхозкультур.

Общее содержание фосфора в верхнем (30 см)слое почв составляет от 400 до 4000 кг/га, а завегетационный период растениями используетсялишь около 1% (10-30 кг/га) для формированиябиомассы, что говорит о его низкой доступности.

Для повышения доступности фосфора в различных почвах применяют различные технологии, но всеони дорогостоящи и сложны.

Нужно учитывать, чтофосфор – это не возобновляемый ресурс.

Подсчитано, что при текущем уровне использования фосфора, запасы высококачественной фосфоросодержащей породы могут быть исчерпаны втекущем столетии, а производство фосфорных удобрений потребует переработки более низкосортныхпород, что в разы увеличит их стоимость.

Все этипроблемы, связанные с применением фосфорныхудобрений, вместе с огромными затратами на ихпроизводство, уже привели к поиску экологичных иэкономически выгодных альтернативных стратегийдля развития растениеводства.

Биоразнообразие фосфатомобилизаторовБольшое количество микроорганизмов растворяют фосфор.

Это бактерии, грибы, актиномицеты,водоросли.

Перечисленные микроорганизмы способны развиваться в самых разных условиях, но онисущественно различаются по способности к растворению минерального фосфата, которая зависит оттипа почвы, её физико-химического состава, а такжепроизрастающей культуры.

На фосфатмобилизирующие потенциалы этих микроорганизмов значительно влияют концентрация железа, температураи источники углерода и азота.

Грибы продуцируютбольше кислот, чем бактерии, следовательно, имеютбольшую фосфатмобилизирующую активность.

Ониспособны проникать намного дальше в почвах, чембактерии, а также имеют белее выраженный потенциал для растворения фосфора в почвах.

Среди филаментозных грибов, которые растворяют фосфат, наиболее известными являются родыAspergillus, Penicillium, Trichoderma и Rhizoctonia.

В почве бактерии – фосфатмобилизаторы составляютдо 50% от общей численности микробной популяции, а грибы лишь 0,1–0,5%.

Среди бактерий чащевсего используются виды Pseudomonas и Bacillus,а среди грибов преобладают виды Aspergillus иPenicillium.

Но растения по-разному реагируют наинокуляцию фосфатмобилизаторами.

Это зависитот факторов:– температура и pH почвы,– влажность,– засоленность,– источник нерастворимого фосфора,– метод инокуляции,– источник углерода,– штамм микроорганизма.

Около 99% почвенных микроорганизмов – фосфатмобилизаторов так и не нашли применения вкачестве биологической основы биоудобрений.

Повышение доступности фосфораОсновные механизмы, используемые почвенными микроорганизмами для превращения фосфорав доступные формы:1.

Высвобождение комплексообразующих илиминералрастворяющих соединений, например: анионы органических кислот, сидерофоры, протоны,гидроксильные ионы.2.

Высвобождение внеклеточных ферментов(биохимическая фосфатминерализация).3.

Высвобождение фосфора во время деградациисубстрата (биологическая фосфатминерализация).

Микроорганизмы играют важнейшую роль во всехтрёх основных компонентах фосфорного цикла почвы:растворение-осаждение, сорбция-десорбция и минерализация-иммобилизация.

Эти микроорганизмы в присутствии лабильного углерода служат накопителямифосфора, быстро иммобилизуя его даже при малых егообъёмах в почвах.

"осфатмобилизирующие микроорганизмы становятся источником фосфора для растенийпосле его высво

Источник: ИКАР. Институт Конъюнктуры Аграрного Рынка