Важные темы агропрома

Николай ЛАТЫШЕВБЛОГ РЕДАКТОРА
ЗРИ В КОРЕНЬ!

непричесанные мысли о сельском хозяйстве

Баннер 3 Немецкая биржа
Fiton
Agrocompetenzii
Вы здесь: Главная » Аграрные технологии » Микробиология и фитосанитария почв в условиях современных агротехнологий

Микробиология и фитосанитария почв в условиях современных агротехнологий

Состояние почв все чаще вызывает тревогу у земледельцев. Урожаи не растут, не взирая на все увеличивающиеся затраты на гектар пашни, а качество зерна падает… Снижение плодородия почвы, которое произошло за последние 50 лет, не иначе, как катастрофическим не назовешь – по разным оценкам казахстанские черноземы и каштановые почвы потеряли от 15 до 30% гумуса. Похожая ситуация не только в Казахстане, но и в соседней России и других странах СНГ.

Фермеры, которые дорожат своей землей, и кто хочет оставить ее для потомков плодородной, находятся в поисках такой системы земледелия, которая позволяла бы если не увеличить (а это было бы очень хорошо), то, по крайней мере, остановить падение плодородия почв. Вопрос – как это сделать? Как сделать почву здоровой? Как ее защитить? Поиску ответов на эти вопросы мы решили посвятить ряд публикаций в нашем журнале. Мнения ученых и производственников, судя по первым поступившим материалам, будут самыми различными. Зачастую прямо противоположными. Но мы готовы их публиковать. И призываем наших читателей включиться в эту дискуссию. Важно, чтобы присылаемые материалы были аргументированными, основанными на реальной производственной практике, полевых опытах или наблюдениях. По большому счету главное богатство на Земле – это почва. И от ее здоровья в прямом смысле зависит здоровье всех нас.

Открываем обсуждение этого вопроса статьей, подготовленной доктором сельскохозяйственных наук, профессором Курганского государственного университета, ведущим региональным специалистом в области микробиологии почв, экологии микроорганизмов и защиты растений Вадимом Евсеевым.

 

Роль микроорганизмов в структурно-функциональном устройстве экосистем настолько велика, что изменение вектора развития микробных сообществ может кардинально изменить судьбу современных экосистем. Именно поэтому изучение функциональной роли микробных популяций и сообществ в развитии биогеоценозов (в том числе и в агрофитоценозах – прим. ред.) сегодня является важнейшим направлением развития в изучении экологии микроорганизмов. Но здесь до сих пор остается слишком много «белых пятен». Одно из них – проблема реактивности экосистем, в частности микробного компонента на антропогенные воздействия. Между тем, незнание специфики реактивности макро- и микробиоты агроэкосистем на внешние воздействия чревато серьезными последствиями. Примером этого может служить масштабная многолетняя фитосанитарная дестабилизация современных агроландшафтов России. Она выражается в интенсивном накоплении сорняков, возбудителей болезней и фитофагов в агроценозах на фоне упрощения систем землепользования, все возрастающего пестицидного прессинга, изменения нормального соотношения между различными группами микроорганизмов в филлосфере и ризосфере растений (Павлюшин и др., 2013).

Одним из регионов с высокой экологической напряженностью является Курганская область, где были проведены исследования микробиологии почв и фитосанитарной обстановки в агроландшафтах. Рекомендованные здесь системы земледелия только формально считались «зональными» и фактически не учитывали многообразие форм хозяйства и разнообразия природных условий. Вопросы повышения продуктивности пашни решались путем частичной интенсификации земледелия, без внесения надлежащего количества удобрений и в условиях низкой культуры земледелия. Все это приводило к еще большему истощению почв, загрязнение окружающей среды пестицидами и биогенными элементами. В настоящее время влияние хозяйственной деятельности на сельскохозяйственные ландшафты достигло такого уровня, что дальнейшее использование традиционных подходов в земледелии стало практически невозможным (Кузнецов, Егоров, 2001). В этой связи Курганская область и была выбрана нами в качестве модельного полигона для изучения реактивности биоты почв и отработки концепции экологически безопасного управления фитосанитарной ситуацией на территории Южного Зауралья. Очевидно, что подобная ситуация в той или иной степени наблюдается и в других соседних регионах России и Казахстана.

Как же реагируют микробные сообщества почвы на изменение систем ведения сельского хозяйства? Оценка биологического состояния выщелоченных черноземов северной и южной лесостепи Зауралья, выполненная автором еще в 90-х годах 20 века, показала, что суммарная численность микроорганизмов чернозема достигала в тот период времени 50,0 – 70,0млн жизнеспособных клеток в 1 г почвы (Евсеев, 2007). В залежных и целинных черноземных почвах Южного Зауралья с ненарушенными биокомплексами численность одних только бактерий-аммонификаторов в верхнем слое (0 – 20 см) находилась в пределах 20 – 22 млн. жизнеспособных клеток на 1 грамм почвы (табл. 1).

ТАБЛИЦА 1

Биологическое состояние чернозема, выщелоченного в условиях различных агротехнологий (Курганская область, 2000 – 2001 гг.)

 

Варианты

Численность

аммонификаторов,

млн. клеток/г почвы

Численность

олиготрофных бактерий,

млн. клеток/г почвы

июнь

июль

сентябрь

июнь

июль

сентябрь

Пашня хозяйства

5,0 / 2,5

5,4 / 2,8

15,3 / 6,3

9,2 / 2,9

14,0 / 2,8

11,8 / 3,1

Пашня ГСУ

3,6 / 3,0

5,6 / 2,1

6,0 / 2,9

3,9 / 1,2

12,3 / 2,1

10,5 / 1,3

Целина

9,5 / 1,2

22,2 / 1,8

20,8 / 3,1

7,6 / 1,2

27,8 / 1,1

20,3 / 0,6

 Примечание. Цифры в числителе – данные за 2000 г., в знаменателе – за 2001 г.

В таблице 1 отражена численность агрономически ценных групп почвенных бактерий – аммонификаторов. Они принимают самое непосредственное участие в формировании плодородия почвы за счет минерализации сложных азотсодержащих органических соединений и накопления аммиака, прекрасно усваивающегося корневой системой растений. Приводится также численность олиготрофов – истинных почвенных бактерий, участвующих в процессах гумификации растительных остатков и проявляющих ярко выраженные антагонистические свойства по отношению к фитопатогенным микроорганизмам. Высокая численность этих двух групп почвенных бактерий – залог хорошего фитосанитарного состояния почвы и ее плодородия.

Как видим, значительной биологической активностью отличались и пахотные почвы хозяйств области и госсортоучастков (ГСУ), где численность тех же аммонификаторов была не ниже 2 – 3 млн. клеток / г почвы. И это нормально для плодородной черноземной почвы. Впоследствии, в ходе ежегодных мониторинговых наблюдений за состоянием биоты как залежных и целинных почв (контрольные мониторинговые участки), так и почв, активно используемых в сельхозпроизводстве, был выявлен ряд негативных тенденций. И прежде всего, в биодинамике основных эколого-трофических групп почвенных микроорганизмов. В итоге биодинамика популяций приобретала либо нетипичный характер (особенно на почвах, где применялась ежегодная отвальная обработка, и которые со временем приобрели черты выпаханности), либо биогенность почв катастрофически снижалась (там, где была внедрена нулевая обработка почвы).

Наблюдения проводились за бактериями-аммонификаторами, азотфиксаторами, актиномицетами и олиготрофной группировкой почвенных микроорганизмов. Группа аммонификаторов участвует в минерализации белоксодержащих субстратов, которые под воздействием ферментов расщепляются на составляющие их мономеры. Последние могут вовлекаться в гумификационные процессы или распадаться до конечных продуктов с образованием аммиака. Активными аммонификаторами являются почвенные бациллы.

Группировка азотфиксаторов и олигонитрофилов обладает уникальной способностью связывать молекулярный азот атмосферы. Такой способностью не обладают ни растения, ни животные. Поэтому азотфиксирующие бактерии представляют особую ценность для почвы. К этой группе относятся наиболее активные бактерии родов Azotobacter, Clostridium и Rhizobium, фотосинтезирующие цианобактерии Nostoc, Anabaena, Microcystis. К сожалению, именно фотосинтезирующие азотфиксирующие микроорганизмы массово погибают после применения на полях гербицидов.

Еще одна группа микроорганизмов в почве – это бактерии и актиномицеты, усваивающие минеральные формы азота (нитратную и аммонийную). Ведущую роль в этой группе бактерий играют актиномицеты, нокардии и нитрификаторы. Думаю, что агрономам, хотя бы немного разбирающимся в биологии почв, не надо объяснять, насколько важна эта группа микроорганизмов. Ведь актиномицеты – это не только мощные деструкторы растительных остатков, но и организмы, продуцирующие широкий спектр антибиотиков, следовательно, способные выступать в роли серьезных антагонистов по отношению к фитопатогенам.

Многочисленной группой почвенного микронаселения являются бактерии-олиготрофы. Их роль, как это было отмечено выше, заключается в том, что они принимают активное участие в процессах трансформации почвенного органического вещества, гумификации растительных остатков.

Первые анализы микробиологической активности почв в хозяйствах, где применялась технология No-Till и химические пары, стали для автора поистине шоковыми – никогда раньше такой низкой биологической активности региональных черноземных почв регистрировать не приходилось. Обилие ключевых группировок микроорганизмов снижалось до 100 – 200 тысяч (!) клеток/г почвы (табл. 2).

ТАБЛИЦА 2

Численность эколого-трофических групп микроорганизмов в поле севооборота после химпара (юго-запад Курганской области, 2005 - 2007)

Вариант

Число клеток микроорганизмов, тыс./г почвы

МПА

Эшби

КАА

ГА

Поле после химпара

240

190

150

110

 Прим.: МПА – аммонификаторы; Эшби – олигонитрофилы и азотфиксаторы; КАА –актиномицеты и бактерии, утилизирующие неорганические формы азота; ГА – олиготрофы.

Впрочем, такой результат был вполне прогнозируемым. Многие исследователи отмечают, что применение гербицидов приводит к заметному снижению в почве общего количества бактерий (Круглов, 1991). Показано, например, что хорошо известный практикам гербицид 2,4-Д в рекомендованных дозах вызывает существенное уменьшение общей численности микроорганизмов в первые дни после внесения. После этого численность микроорганизмов быстро увеличивается и затем постепенно уменьшается до уровня контроля. Все эти изменения происходят в течение 10 – 15 дней (Безуглов, 1988). Однако систематическое применение гербицидов, особенно общеистребительного действия, которые могут подавлять деятельность микрофлоры на протяжении 1 – 2 месяцев, приводит к гораздо более тяжелым последствиям.

Нередко от руководителей хозяйств и агрономов, практикующих прямой посев, приходится слышать: «Вот тут у нас в прошлом году был химпар, а в этом году здесь получили урожай пшеницы 30 – 40 ц/га». За счет чего же получена такая урожайность? Микробиологические исследования почв показывают, что в химических парах, под воздействием гербицидов происходит лизис полезной микрофлоры. Это процесс, при котором из мертвого микробного белка, постепенно разлагающегося в результате минерализации, высвобождается колоссальное количество ионов аммония и нитрат-ионов – легко усваиваемая азотная пища для растений. Это и приводит в первое время к резкому повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Но какой же ценой создается такой урожай?

Ответ очевиден –ценой постепенной биодеградации почв, ценой подавления агрономически ценной микрофлоры. Причем, под действием химобработок погибают в первую очередь микробы-антагонисты, основная роль которых в агроэкосистемах заключается в сдерживании развития фитопатогенных видов – возбудителей болезней растений. В итоге мы имеем на таких полях существенное обострение фитосанитарной обстановки.

(Полную версию статьи и вопросы редакции к автору читайте в журнале «Аграрный сектор» (№2(32) за июнь 2017 г.)

 

 

 


Автор: В. Евсеев

Просмотров: 173

На печать: На печать

Опубликован: 22.10.2017 | 04:17

Метки: Микробиология и фитосанитария почв, плодородие, гумус, современные агротехнологии.

Категории Аграрные технологии

Kupit knigi
Петкус
грин хауз
Юг Агро

Поиск по новостям