Почвенная биота. Почва - сложнейшая система, одним из основных функциональных компонентов которой являются населяющие ее живые организмы. От деятельности этих организмов зависят характер и интенсивность биологического круговорота веществ, масштабность и интенсивность фиксации основного биогенного элемента - атмосферного азота, способность почвы к самоочищению и пр. Многие ученые обращали внимание на преобладающую роль биохимических процессов в почве, связывали урожайность сельскохозяйственных культур с активным функционированием микроскопических почвенных существ.

Особое значение имеют взгляды на почвенную биоту В. Р. Вильямса, который связывал ее с формированием малого биологического круговорота веществ на Земле, с обогащением почвы азотом в результате фиксации атмосферного азота.В последнее время значение почвенной биоты существенно возросло, и не только в связи с незаменимой ролью ее в формировании почвенного плодородия. При техногенном загрязнении компонентов биосферы, в том числе и почв, почвенная биота выполняет еще одну важную функцию - детоксикации различных соединений, присутствующих в почве и влияющих на состояние окружающей среды и качество сельскохозяйственной продукции.Почвенный покров представляет собой самостоятельную земную оболочку - педосферу. Почва - продукт совместного воздействия климата, растительности, животных и микроорганизмов на поверхностные слои горных пород. В этой сложнейшей системе непрерывно происходят синтез и разрушение органического вещества, круговорот элементов зольного и азотного питания растений, детоксикация различных загрязняющих веществ, поступающих в почву, и т. д.Эти процессы осуществляются благодаря уникальному строению почвы, которое представляет собой систему взаимосвязанных твердой, жидкой, газообразной и живой составляющих. Например, воздушный режим почвы тесно связан с ее влажностью. Оптимальное сочетание этих факторов способствует лучшему развитию высших растений. Последние, продуцируя большую биомассу, поставляют больше пищевого и энергетического материала для населяющих почву живых организмов, что улучшает их жизнедеятельность и способствует обогащению почвы питательными веществами и биологически активными соединениями. Твердая фаза почвы, в которой в основном сосредоточены источники питательных и энергетических веществ - гумус, органо-минеральные коллоиды, катионы Са г +, Мg 2 на поверхности почвенных частиц, взаимосвязана с почвенно-биотическим комплексом (ПБК).Почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, благодаря большой суммарной поверхности обладают поглотительной способностью. Эта способность имеет большое экологическое значение, так как позволяет почве сорбировать различные соединения, в том числе токсичные, и тем самым препятствовать поступлению токсикантов в пищевые цепи.

Состав ПБК . Принято считать, что верхний слой почвы в целом состоит из минеральной субстанции (93 %) и органического вещества (7 %). В свою очередь, органическое вещество включает мертвое органическое вещество (85 %), корни растений (1 %) и эдафон (5 %). В структуру эдафона входят бактерии и актиноми-цеты (40 %), грибы и водоросли (40 %), дождевые черви (12%), прочая микрофауна (5 %) и мезофауна (3 %).

Масса бактерий составляет примерно 10т/га; такую же массу имеют микроскопические грибы; масса простейших достигает порядка 370 кг/га и т. д. На 1 га пашни приходится 250 тыс. дождевых червей (50... 140 кг/га), на 1 га пастбища-500... 1575 тыс. (1150...1680 кг/га), на 1 га сенокосных угодий - 2...5,6 млн (более 2 т/га). Среди животных организмов биосферы обитатели почвы характеризуются наибольшей биомассой. Исходя из предположения, что в среднем биомасса почвенной фауны составляет 300 кг/га, на площади 80 млн км 2 почвенного покрова Земли (без пустынь) суммарная биомасса почвенных животных всего земного шара составляет 2.5 млрд тДеятельность почвенной фауны, или педофауны, состоит в разложении опада на комплексные органические производные (первоначальная функция дождевых червей); эти соединения затем переходят к бактериям, актиномицетам, почвенным грибам, высвобождающим из органических остатков исходные минеральные компоненты, которые опять ассимилируются продуцентами. От деятельности почвенной биоты зависит плодородие почвы, ее «здоровье», качество сельскохозяйственной продукции, состояние окружающей среды. Знание особенностей функционирования ПБК в различных экологических условиях принципиально важно для создания продуктивных и устойчивых агроэкосистем производства экологически безопасной сельскохозяйственной продукции и минимизации загрязнения биосферы.

Структурно-функциональная организация ПБК в различных экологических условиях. Почва - часть биосферы, где действуют различные экологические факторы; поэтому в природе существует множество почвенных типов и их разновидностей с различным проявлением биологических процессов. Например, южные почвы, сформированные в условиях оптимального сочетания экологических факторов (достаточные количества тепла, влаги, питания), отличаются более высокой биологической активностью. Северные почвы в условиях лимитирующего температурного фактора, промывного типа водного режима, особенностей почвообразующих пород и пр. характеризуются низкой биологической активностью и своеобразным ПБК. Другими словами, разные экосистемы функционируют при участии различных почвенных организмов, что обусловливает уровень почвенного плодородия и устойчивость экосистемы к неблагоприятным факторам среды. Так черноземные почвы характеризуются высокой урожайностью и высокой устойчивостью по отношению к токсикантам. Почвы северного ряда - подзолистые и дерново-подзолистые - обладают менее выраженным плодородием, а также низкой устойчивостью к антропогенному загрязнению. В зависимости от типа почвы и ее культурного состояния эти различия проявляются в значительных колебаниях численности и структуры почвенной биоты вообще и микроорганизмов в частности. Наибольшее количество почвенных микроорганизмов содержится в черноземах и отдельных подтипах каштановых почв. Высокой численностью микроорганизмов характеризуются также сероземные почвы (приорошении). К северу и югу региона распространения этих почв численность микробного населения сокращается. Микробиота активно функционирует в основном в верхнем гумусовом слое, где сосредоточен наибольший запас питательных элементов, т. с. плодородие почв и почвенная биота взаимосвязаны.

Структурные изменения в функционировании экосистем в различных почвенно-экологических условиях определяются участием различных групп почвенного бионаселения в биохимических процессах. Например, в северных экосистемах в биологическом круговороте активное участие принимает грибное население; к югу в структуре микробного ценоза преобладают бактерии и актиномицеты. Выявлены и видовые особенности микроорганизмов в функционировании различных экосистем. В экосистемах со слабым течением минерализационных процессов (дерново-подзолистые и особенно подзолистые почвы) доминантами выступают виды, участвующие в распаде органического вещества на ранних этапах (Бас. cereus , Вас. virgulus , Вас. agglomcratus ). Более глубокая трансформация органического вещества протекает при участииВас. iciosus , Вас. mescntericus , Вас. sublilis . В экосистемах с хорошим азотным режимом почвы присутствуют зародышиВас. megatherium . Индикатором засоленныхпочв является Вас. ga . si / icans . В условиях чрезвычайной засушливости экосистем (регионы сухостепной зоны) в структуре бациллярного населения доминантом выступает Вас. mesentericus niger . Таким образом, по структуре микробного ценоза, и особенно по видовому составу микроорганизмов, можно судить о течении почвообразовательного процесса и состоянии экосистем.

10. Глобальные функции почв. Экологические функции почвы и их ограниченность. Понятие о почвоутомлении. Антропогенное загрязнение почв (тяжелые металлы, диоксины, микотоксины). Нормирование загрязнений. Сохранение и воспроизводство плодородия почв.

Функции почвы. Обеспечение жизни на Земле - глав ная функция почвы . Реализация этой функции зависит от концентрации в почве в доступных формах химических соединений биогенных элементов, необходимых организмам. Почва - своеобразное депо, удерживающее важнейшие биогены (углерод, азот, фосфор, серу, кальций, калий и др.) от быстрого смыва их в Мировой океан.

Почва аккумулирует влагу, обеспечивая в период вегетации потребность в ней автотрофного звена биогеоценозов.

Она служит сферой обитания растений, животных, микроорганизмов и т. д.

Почва упорядочивает все потоки веществ в биосфере, выступая в качестве связующего звена и регулирующего механизма в процессах биологической и геологической циркуляции элементов: по существу, она «замыкает» все биогеохимические циклы.

Почва регулирует состав атмосферы и гидросферы.

В результате постоянного газообмена между почвой и атмосферой в воздушный бассейн трансформируются различные газы(в том числе и «парниковые»), микрогазы. Например,разложении мертвых растительных остатков в среднем на 1 га суши продуцируется 84 кг диоксида углерода в сутки. Остановлено, что 40...70 % этого газа, используемого в процессе фотосинтеза,(обеспечивается «дыханием почвы». Остальное количество привносится путем горизонтального и турбулентного перемещения воздушных масс. В свою очередь, почва одновременно поглощает атмосферный кислород. Обогащая (избирательно) поверхностные и подземные воды химическими веществами, почва влияет на гидрохимическое состояние вод суши и прибрежных акваторий морей и океанов.Важнейшая глобальная функция почвы - накопление в поверхностной части коры выветривания, в почвенных органогенных горизонтах специфического органического вещества - гумуса исвязанной с ним химической энергии.Процессы биогенного накопления, трансформации и перераспределения энергии, поступающей от Солнца на землю, протекают в почве непрерывно.Почва выполняет своеобразную космическую функцию.) Запасы этой энергии являются источником жизненно важных процессов. Сосредоточена потенциальная биогенная энергия в почвенном покрове главным образом в виде корней растений, биомассы микроорганизмов игумуса.

Почва защищает литосферу от влияния экзогенных факторов и регулирует интенсивность геологической денудации.

Почва выступает как регулятор распространения живых организмов, выполняя функцию генерирования и сохранения биологического разнообразия. Будучи средой обитания множества, организмов, она ограничивает деятельность одних и способствует активности других. Чрезвычайное разнообразие почвенных разностей предопределяет весьма различные условия жизнедеятельности организмов. От этого, в частности, зависят плодородие почв и устойчивость агроэкосистем. Например, черноземные почвы, характеризующиеся высокой численностью микробного населения, обладают высоким плодородием и лучшей устойчивостью к неблагоприятным факторам среды. Дерново-подзолистые, а особенно подзолистые почвы отличаются более низкой обсемененностью почвенными микроорганизмами, невысокимплодородием и слабой устойчивостью к различным токсикантам. Следовательно, северные ценозы отличаются большей ранимостью, чем южные, и это необходимо учитывать в процессе производственной деятельности.

Значение почвы в агроэкосистемах. Почва - главное средство сельскохозяйственного производства и основа агроэкосистем. Человечество получает изпочвы около 95 % всех продуктов питания. Забота о сохранении почвенного плодородия, «здоровья» почвы должна быть приоритетной в сельскохозяйственном производстве.

Почва представляет собой жизненное пространство, обеспечивающее обитание живых организмов.

Почва является механической опорой произрастающей на ней растительности.

Незаменима роль почвы как хранителя семян. Способность почвы хранить семена в течение нескольких лет без потери всхожести объясняется наличием веществ, ингибирующих прорастаниесемян. Тем самым в природе поддерживаются биоразнообразие и способность к обновлению растительных популяций.

Почва аккумулирует необходимые для жизнедеятельности населяющих ее организмов, в том числе первичных продуцентов, воду, питательные и энергетические вещества, что в значительной степени определяет ее плодородие. Почва - своеобразный склад фер ментов. В ней находятся все известные в живых организмах ферменты, в том числе определяющие почвенное плодородие и ее «здоровье» - пероксидазы, нитрогеназы, нитратредуктазы, каталаза и др. Работа этих ферментов определяет азотный режим почвы, доступность элементов питания, а также способность почвы к детоксикации различных поллютантов.

Почва регулирует гидротермический режим, что позволяет населяющим ее организмам сохранять свою жизнедеятельность при определенных значениях температуры и влажности.

Почва выполняет санитарную функцию. Высокая самоочищающая способность почвы за счет обитающей в ней биоты обеспечивает обезвреживание многих патогенов и токсикантов, что положительно влияет на качество сельскохозяйственной продукции, состояние окружающей природной среды.

Почве присуща информационная функция. Известно, например, что переход весной температуры почвы через +5 °С стимулирует активизацию (увеличение подвижности) азота, фосфора, калия, т. е. указанный предел температуры служит «сигналом» к началу потребления питательных элементов в связи с наступлением вегетационного периода. От особенностей почвенного покрова зависят «поспевание почвы», продолжительность вегетационного периода в различных экологических условиях.

Почва выступает в качестве биохимического барьера. Способность поглощать различные соединения, в том числе токсичные, позволяет ей выполнять роль химического санитара окружающей среды и тем самым предотвращать поступление загрязнений в сельскохозяйственную продукцию.

Почвоутомление. Рассматривая функциональную роль почвы в эко- и агроэкосистемах, нельзя упускать из виду, определенную ограниченность ее. Эти функции небезграничны и вследствие производственной деятельности мог нарушаться. Один из примеров такнарушений - так называемая «утомляемость почв». Внешнее проявление почвенного утомления выражается в резком снижении урожайности с/х культур, что наблюдается при бессменном возделывании (или частомвозвращении на прежнее поле севооборота) растений одного и того же рода. Наиболее часто это отмечается при повторных посевах льна, подсолнечника сахарной свеклы, хлопчатника и некоторых других культур.Основные причины почвоутомления - накопление в почве токсичных веществ, выделяемых корнями растений и микроорганизмами, специфическими вредителей, возбудителей болезней и сорняков. Из-за возможности продуцирования микотоксинов при почвоутомлении сложившихся экологических условиях способствующих проявлению этого процесса, становится реальной опасность заражения почв, что представляет серьезную угрозу.Предотвратить почвенное утомление достаточно просто. Необходимо соблюдать севообороты, оздоравливать почвы путем внесения органических удобрений, сидератов, выращивать устойчивые сорта и т. д.

Среди перечисленных загрязнений тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу токсикантов, во многом определяющую антропогенное воздействие на экологическую структуру окружающей среды и на самого человека. Учитывая все возрастающие масштабы производства и применения тяжелых металлов, высокую токсичность, способность накапливаться в организме человека, оказывать вредное влияние даже в сравнительно низких концентрациях, или дозах, эти химические загрязнители должны быть отнесены к числу приоритетных. С экологических и токсиколого-гигиенических позиций не все тяжелые металлы могут быть восприняты однозначно. Прежде всего, представляют интерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используют в производственной деятельности человека и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.Тяжелые металлы играют важную роль в обменных процессах, но в высоких концентрациях вызывают загрязнение почв, вредно воздействуют на системы. Токсичное действие тяжелых металлов может быть прямым и косвенным. В первом случае блокируется реакции с участием фермента, что водит к уменьшению либо к прекращению его каталитического действия. Косвенное воздействие проявляется в переводе питательных веществ в недоступное состояние и создании «голодной» среды.Опасность, вызываемая загрязнением тяжелыми металлами, усугубляется еще и слабым выведением их из почвы., период полуудаления в условиях венных лизиметров варьирует в зависимости от вида металлов следующим азом: дляZn- 70...510 лет,Cd-13...1100, Си-310...1500, РЬ-740... 5900лет.Тяжелые металлы претерпевают в почве химические превращения, в ходе которых их токсичность изменяется в очень широких пределах. Наибольшую опасность представляют подвижные формы тяжелых металлов, т. е. наиболее доступные для живых организмов. Подвижность же существенно зависит от почвенно-экологических факторов, основные среди которых - содержание органического вещества, кислотность почвы, окислительно-восстановительные условия, плотность почвы и др.

Для получения продукции растениеводства, свободной от тяжелых металлов, на почвах с повышенным их содержанием необходимо:

провести агрохимическое обследование пашни, определить содержание тяжелых металлов в почве

сопоставить содержание ТМ с содержанием калия и кальция

произвестковать кислые почвы

исключить применение минеральных удобрений, содержащих тяжелые металлы

подобрать культуры, минимально потребляющие эти элементы; на сильно загрязненных полях можно выращивать культуры для технической переработки

периодически проводить контроль продукции на содержание тяжелых металлов

Кроме того, снизить воздействие тяжелых металлов на здоровье населения можно путем решения следующих задач:

организация точного и оперативного контроля выбросов ТМ в атмосферу и воду;

прослеживание цепей миграции ТМ от источников до человека;

налаживание широкого и действенного контроля (на различных уровнях, вплоть до бытового) содержания ТМ в продуктах питания, воде и напитках.

проведение выборочных, а затем и массовых обследований населения на содержание ТМ в организме.

Сложности решения указанных задач состоят в том, что: 1) миграция и токсичность элементов зависят от физико-физических форм, поэтому методы анализа должны давать возможность определять связанные и лабильные формы вещества, степень окисления элементов; 2) средства контроля должны обладать низким порогом обнаружения, высокой селективностью и низкой стоимостью.

Загрязнение диоксинами. Среди токсикантов антропогенного происхождения, загрязняющих экосистемы (в том числе и почвы), огромную опасность представляют диоксины. Диоксины характеризуются необычайно высокой устойчивостью в почве. При попадании на почву они переходят в ее органическую фазу, мигрируют (главным образом в вертикальном направлении) в виде комплексов с органическим веществом, поступая в водоемы и включаясь в пищевые цепи. В связи с огромной экологической опасностью, связанной с загрязнением окружающей среды диоксинами, введены ограничения на пригодность почв, зараженных данными токсикантами, для различного использования. Непригодными для проживания считаются почвы с концентрацией диоксинов 1 нг/кг; пригодны для использования под промышленное строительство - с концентрацией более 0,25 нг/кг, для использования в сельском хозяйстве - более 0,01 нг/кг.

Обеззараживать почвы от диоксинов исключительно трудно. Пока что можно говорить лишь о снижении опасности, которую они представляют. В первую очередь необходимо совершенствовать технологии на производствах, являющихся источником токсиканта, жестко соблюдать нормы содержания его в различных объектах (воде, почве), разрабатывать технологии, разрушающие препарат. Возможные меры по снижению токсичности уже загрязненных территорий - удаление и разложение диоксинов путем термической обработки с помощью инфракрасного нагрева, методом электрического пиролиза, ультрафиолетового фотолиза и др. Загрязнение микотоксинами. Серьезная угроза для экосистем - загрязнение почв микотоксинами - ядами, продуцируемыми микроскопическими грибами. Микотоксины могут поражать кормовые растения, корма, а также животных и человека. Из известных многочисленных видов грибов (160... 300) способность к продуцированию ядов обнаружена примерно у 50 % (грибы родов Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Mucor, Rhizopus, Helmintosporium, Clado-sporium, Alternaria и др.).

Способность к продуцированию токсинов отмечена не только у грибов, она присуща бактериям и актиномицетам, Эта способность усиливается при ухудшении экологической обстановки. При изучении влияния повышенных доз свинца и пестицида купрозана (исключен из применения) было установлено снижение энергии прорастания овса, уменьшение развития корневой системы, что указывает на наличие токсичных веществ в почве. При этом в составе микробного населения доминантами становились актиномицеты группы Niger и их стерильные формы, сокращалось видовое разнообразие бацилл. Для снижения и предотвращения опасности загрязнения микробными токсинами необходимо использовать естественные биологические механизмы защиты почв, включая структуру микробного ценоза и его биоразнообразие. В результате антропогенного воздействия в почвах сильно снизилась активность действия естественных природных механизмов, определяющих устойчивость и продуктивность экосистем, а также качество окружающей среды. Основные причины нарушения этих процессов: дегумификация, увеличение кислотности, нарушение гидрологического режима, переуплотнение почв и др. Для обеспечения в пахотном слое почв оптимального содержания питательных элементов и гумуса необходимо ежегодно вносить в целом по России не менее 16,5 млн т минеральных удобрений, 50 млн т мелиорантов и 600 млн т органических удобрений. Фактически в 1993 г. внесли 4,8 млн т минеральных удобрений и 231 млн т органических, в 1996 г. - соответственно 1,6 и 88,1 млн т. Ухудшение состояния почвенного покрова создает условия для продуцирования микроорганизмами микотоксинов, что в перспективе может привести к непредсказуемым экологическим последствиям. Следовательно, необходимо решать задачи, направленные на сохранение гумуса в почве, оптимизацию кислотности почвенного раствора, предотвращение переуплотнения, регулирование окислительно-восстановительного потенциала.

Агроэкологический мониторинг - представляет собой общегосударственную систему наблюдений и контроля за состоянием и уровнем загрязнения агроэкосистем (и сопредельных с ним сред) в процессе интенсивной сельскохозяйственной деятельности. Основная цель - создание высокоэффективных, экологически сбалансированных агроценозов на основе расширенного воспроизводства почвенного покрова, максимального использования природных ресурсов, рационального применения средств химизации.Задачи агроэкологического мониторинга:

организация наблюдений за состоянием агроэкосистем;

получение объективной, систематической и оперативной информации по регламентированному набору обязательных показателей, характеризующих состояние ифункционирование основных компонентов агроэкосистем;

оценка получаемой информации;

прогноз возможного изменения состояния данного агроценоза или системы их вближайшей и отдаленной перспективе;

предупреждение возникновения экстремальных ситуаций и обоснование путей выхода из них;

направленное управление эффективностью агроэкосистем.

Основными принципами агроэкологического мониторинга являются:

Комплексность, то есть одновременный контроль за тремя группам показателей,отражающих наиболее существенные особенности вариабельности агроэкосистем (показатели ранней диагностики изменений; показатели, характеризующие сезонные или краткосрочные изменения; показатели долгосрочных изменений).

Непрерывность контроля за агроэкосистемой, предусматривающая строгую периодичность наблюдений по каждому показателю с учетом возможных темпов и интенсивности его изменений.

Единство целей и задач исследований, проводимых разными специалистами (агрометеорологами, агрохимиками, гидрологами, микробиологами, почвоведами ит.д.) по согласованным программам под единым научно-методическим руководством.

Системность исследований, то есть одновременное исследование блока компонентов агроэкосистемы: атмосфера-вода-растение-животное-человек.

Достоверность исследований, предусматривающая, что точность их должна перекрывать пространственное варьирование, сопровождаться оценкой достоверности различий.

Одновременность (совмещение, сопряженность)наблюдений по системе объектов, расположенных в различных природных зонах.

Одним из методических приемов изучения природной среды является, как известно, разделение ее на определенные подсистемы (блоки) в зависимости от целей эксперимента. В качестве изучаемых вариантов, например, целесообразно использовать принятые системы земледелия, обеспечивающие различные уровни продуктивности агроэкосистемы. В системе устойчивого развития агроэкосистем агроэкологический мониторинг занимает ведущее место. Важным условием повышения устойчивости экосистем (и особенно агроэкосистем) служит разработка, совершенствование и строгое соблюдение экологических нормативов, стандартов, правил и других регламентов, регулирующих хозяйственную деятельность по использованию ландшафтов.

Величины предельно допустимых концентраций поллютантов, устанавливаемые по степенивредности веществ или рефлекторной реакции организма на них, являются наиболеераспространенными показателями состояния загрязненности природной среды.Одна из распространенных в настоящее время точек зрения заключается в том, чтоконечной целью экологического нормирования является стремление сохранить естественное течение сукцессионных процессов на основании определения норм состояния объекта посредством анализа параметров агроэкосистемы и интервалов их естественных колебаний, а также установления соответствующих пороговых и критическихпределов. Этот этап называют экологической регламентацией. Следующий этап - это собственно экологическое нормирование. Заключается он в определении экологических нормативов на основе экологических регламентов.Использование системы наиболее общих и симптоматичных интегральных параметров агроэкосистем позволяет оценивать отклонения от некоторого состояния, условно принимаемого за норму. Основными блок-компонентами агроэкосистем являются: атмосфера, вода, почва,растения. Проведение мониторинга по каждому из этих объектов имеет определенныеособенности. Почвенный экологический мониторинг состоит из трех последовательных взаимосвязанных частей:

Контроль (наблюдение) за состоянием почв и почвенного покрова и оценка их пространственно-временных изменений.

Прогноз вероятных изменений состояния почв и почвенного покрова.

Усиление негативных антропогенных воздействий, обусловливающих нарушение почв и снижение их плодородия, объективно диктует необходимость включать в программы почвенно-экологического мониторинга комплекс задач. Ориентировочный перечень их можно представить так:

определение потерь почвы (в том числе скорости потерь) в связи с развитием водной эрозии и дефляции;

контроль за изменением кислотности и щелочности почв (прежде всего, в районах сповышенными дозами внесения минеральных удобрений при осушении и орошении, а также при использовании мелиорантов и промышленных отходов, в окрестностях крупных промышленных центров, которые характеризуются высокой кислотностью атмосферных осадков);

контроль за изменением водно-солевого режима и водно-солевых балансов мелиорируемых, удобряемых или каким-либо другим способом изменяемых почв;

выявление регионов с нарушенным балансом основных элементов питания растений; обнаружение и оценка скорости потерь почвами гумуса, доступных форм азота и фосфора; контроль за загрязнением почв тяжелыми металлами, выпадающими с атмосферными осадками, и за локальным загрязнением их тяжелыми металлами в зонах влияния промышленных предприятий и транспортных магистралей;

контроль за загрязнением почв химическими средствами защиты растений в районах их постоянного использования (например, на рисовых полях);

контроль за загрязнением почв детергентами и бытовыми отходами, особенно натерриториях с высокой плотностью населения;

сезонный и долгосрочный контроль за структурой почв и содержанием в них элементов питания растений, за водно-физическими свойствами и уровнем грунтовых вод;

экспертная оценка вероятности изменения свойств почв при сооружении гидромелиоративных систем, внедрении новых систем земледелия и технологий, строительстве крупных промышленных предприятий и других объектов.

Для достижения репрезентативности наблюдений и объективности оценок состояния и изменений почвенно-агрохимических свойств почвенные обследования целесообразно проводить с периодичностью в 10-15 лет, а агрохимические - через 5 лет. Повторные работы такого рода (в инструктивных документах называемые корректировкой материалов ранее проведенных крупномасштабных почвенных обследований),с одной стороны, позволяют устранять недостатки и восполнять пробелы прежних наблюдений, а с другой - (что наиболее существенно) выявлять и фиксировать происшедшие изменения свойств почв и почвенного покрова вследствие антропогенных воздействий, развития процессов эрозии и т.д. Структура агроэкологического мониторинга включает универсальные параметры, характеризующие каждый компонент агроэкосистемы. Важнейшая задача - получение высококачественной продукции - требует всестороннего и разноуровневого контроля.Токсические вещества, поступающие в результате деятельности человека в агроэкосистемы, через атмосферу, гидросферу и почву, включаясь в биогеохимические круговороты, транспортируются по цепочке:Растения-корма-продукты питания - организм животных - организм человека.

Будучи одним из обязательных условий формирования системы целенаправленного управления производством экологически безопасной сельскохозяйственной продукции, агроэкологический мониторинг должен основываться и на знании процессовбиогеохимического круговорота веществ. При этом важна «емкость» мониторинга. В перечень показателей, подлежащих контролю, обязательно входят элементы, влияющие опосредственно или прямо на организм человека и животных. Возможное наличиебиогенных элементов, тяжелых металлов и других ингредиентов следует контролировать в поливной и питьевой воде, растительной и животной продукции, лекарственном сырье; должен также осуществляться контроль за качеством продукции в процессе переработки и т.д.По сути дела подконтрольной должна быть вся трофическая цепь. Для объективного учета биогеохимических особенностей территорий при проведении мониторинга целесообразно основываться на многолетних сведениях, в том числе:

исторических (характер землепользования за период в 50 лет и более, начало эксплуатации земельного фонда, динамика уровней химизации и т.п.);

агрохимических(сравнение с ранее взятыми почвенными монолитами анализов современных почв,особенно по содержанию микроэлементов, тяжелых металлов и др.);

на климатических условиях, развитии процессов химического загрязнения воздуха и водных источников; на наличии естественных биогеохимических провинций.

Понятие о многообразии живого мира долгое время ограничивалось делением его на два царства: растительных и животных организмов, соответственно флору и фауну Земли. Это представление шло от Аристотеля и было «узаконено» в «Системе природы» К. Линнеем. Основные разграничительные признаки этих царств заключались в типе питания (гетеротрофном и голозойном - у животных, автотрофном и осмотрофном - у растений); наличии ригидной клеточной стенки (у растений) или ее отсутствии (у животных); подвижном или неподвижном образе жизни. И хотя эти признаки не всегда обнаруживались у организмов, относимых к этим двум царствам, все же основная масса их представителей соответствовала такой характеристике. Микроскопические организмы делили между этими двумя царствами следующим образом: водоросли, грибы и бактерии относили к растениям, простейшие - к животным. При более детальном изучении одноклеточных микроскопических организмов возникли затруднения при разделении их на животных и растений: у некоторых обнаружились
комбинации признаков, свойственных представителям как того, так и другого царства. Например, некоторые одноклеточные жгутиковые содержат хлорофилл и способны к фотосинтезу как растения, в то же время по характеру организации клетки они должны быть отнесены к простейшим; слизевики (миксомицеты) в стадии амеб - фаготрофы как и простейшие, а в стадии образования плодовых тел они сходны с грибами.
Чтобы избежать затруднений, возникающих при классификации таких объектов, было предложено создать третье царство живой природы - царство протистов (Э. Геккель), в которое были включены водоросли, простейшие, грибы и бактерии. Получилось смешанное царство, основной характеристикой которого была относительная простота биологической организации. С эволюционных позиций ясно, что члены этого царства - потомки тех организмов, которые существовали до разделения животных и растений на две крупные ветви развития жизни.
Поворотом в представлениях о многообразии и эволюции живого мира было установление различий в тонком строении всех клеток, открытие прокариотического и эукариотического типа клеточной организации. Обнаруженные первоначально с помощью электронного микроскопа цитологические различия, главным образом в ядерном аппарате, были подкреплены затем биохимическими данными о составе

клеточных стенок и механизмах работы компонентов клетки, обеспечивающих синтез информационных макромолекул. Разрыв между Procaryota (доядерными организмами) и Eucaryota (истинными ядер- ными) оказался значительно большим, чем различия между растениями и животными. При этом царство протистов оказалось разделенным: бактерии и синезеленые водоросли отошли к прокариотам, а простейшие, грибы и остальные водоросли - к эукариотам.
Если исходить из двух главных характеристик живого - типа питания и типа строения, - то их разные сочетания проявляются

Рис. 1. Царства живой природы

в существующих на Земле семи Группах организмов, из которых формируют четыре царства живой природы (рис. 1). Растения (Plantae) объединяют фотосинтезирующие организмы-эукариоты (от одноклеточных водорослей до сосудистых растений с тканевым строением тела). Первичные продуценты органических веществ. Животные (Animalia) объединяют эукариотические организмы с голозойным типом питания от одноклеточных простейших до сложных организмов с тканевым строением тела и наличием специализированных органов. Потребители органических веществ на разных трофических уровнях. Грибы (Mycota) - эукариотические организмы с осмотрофным типом питания, одноклеточные и мицелиальные, иногда образующие ложные ткани. Главные разлагатели органических веществ.
Прокариоты (Procaryotae) - доядерные микроскопические организмы, преимущественно одноклеточные и мицелиальные. По типу питания делятся на две группы: фототрофные и осмотрофные (иначе - автотрофы и гетеротрофы). Соответственно в экологических цепях выступают в роли либо продуцентов, либо редуцентов.
Четырехцарственная система сохраняется и в том случае, когда все одноклеточные эукариоты объединяют в одно царство протестов (Protista). В него попадают водоросли, грибы и простейшие. Между этими группами есть промежуточные формы, которые делают расплывчатыми границы между ними. Утеря пигментов у одноклеточных водорослей делает их неотличимыми от грибов; жгутиковые формы водо-" рослей и простейших трудно однозначно отнести к тем или другим; слизевики в вегетативной стадии амеб питаются голозойно, но образуют на стадии размножения спорангии со спорами, как и грибы.
В почве обитают представители всех царств живой природы, какое бы число этих царств мы ни выделяли. В почве развиваются корневые системы высших растений, низшие растения - водоросли - живут на поверхности почвы и в верхних слоях почвенной толщи. Животные различных размерных групп по-разному используют почву в качестве местообитания: одни живут в ней постоянно, заселяя ее поры, межагрегатные пространства и водные пленки; другие проделывают в почве ходы, норы и пещеры, сильно изменяя ее сложение; третьи только временно уходят в почву, используя ее как убежище или место, где проходит стадия зимнего покоя. Простейшие проявляют свою активность главным образом в водной фазе почвы. Микроскопические организмы - грибы, бактерии, актиномицеты -- прикрепляются к поверхности почвенных частиц и образуют на них более или менее сложные разрастания - колонии. Некоторые бактерии ведут подвижный образ жизни, активно передвигаясь в водных растворах, заполняющих капилляры.
Вся совокупность живых обитателей почвы получила название почвенной биоты. Этот термин не имеет таксономического значения и не несет какой-либо экологической нагрузки. Биота - это сборное понятие для всего комплекса живущих в почве организмов, называемых иногда эдафоном. Этот комплекс чрезвычайно разнообразен и различен в почвах разных типов.
Ниже мы рассмотрим почвенную биоту по таксономическим группам в порядке их экологического значения в биологическом круговороте веществ: от продуцентов до редуцентов.

Еще по теме Глава 1 ПОЧВЕННАЯ БИОТА:

Глава вторая УЧАСТИЕ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВВ ПРЕВРАЩЕНИИ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИВ БИОСФЕРЕ
Глава 2 УЧАСТИЕ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВВ ЦИКЛАХ ОСНОВНЫХ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВВ БИОСФЕРЕ И ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ

Меня спрашивают, почему спустя столько лет я решил прибегнуть к выращиванию полезной микрофлоры. Это не означает, что однажды утром я проснулся и подумал: "На протяжении последних тридцати пяти лет я шел неверным путем, а выращивание полезной микрофлоры биологии почвы - это ответ всем моим бедам!"

Все началось с осознания того, что очень скудный операционный бюджет, который имелся в моем распоряжении, означал невозможность осуществления каких-либо улучшений на ежегодной основе без необходимости уменьшения затрат на обслуживание за счет других позиций.

Я ничем не отличаюсь от любого другого менеджера. Я всегда был движим грядущими результатами и испытывал потребность видеть совершенствования регулярно. В отсутствии положительных результатов я лишаюсь даже видимости мотивации. А без мотивации, знаете ли, сложно по утрам вставать с постели. Прежде я не сталкивался с подобной проблемой.

Поэтому, столкнувшись с дилеммой нехватки средств, я принялся пересматривать свои ежегодные расходы на текущее обслуживание, и мое внимание задержалось на одной из расходных статей - использовании пестицидов. Я осуществлял в среднем восемь внесений фунгицидов в год и был ошеломлен тем, сколько средств ушло на покупку пестицидов. Тогда я понял, что можно было бы порядочно сэкономить, если бы удалось снизить уровень заболеваемости.

Прежде, чем я продолжу свой рассказ в этом русле, мне следует в общих чертах рассказать вам о моем стиле управления полем, а также об истории Staverton Park - 35-летнем поле для гольфа лесопаркового типа с гринами, созданными по стандартам USGA.

Я принял в распоряжение это поле в 2005 году и обнаружил грины, пораженные несколькими видами болезней, включая фузариоз, антракноз и ризоктониоз, в то время как на поверхности проступали типичные признаки наличия слоя черни. Необходимость и попытки разобраться с имеющейся ситуацией были первостепенными. Очевидно, это послужило причиной тому, что большое количество денег ушло на пестициды.

Первые три года я интенсивно реализовывал программы бороздования с помощью достаточно примитивного оборудования, что сводилось либо к использованию инструмента для резки, либо зубчатого барабанного аэратора. Той первой осенью я арендовал Sisis Javelin Aer-Aid, который зарекомендовал себя достойным инструментом и явился эффективным средством борьбы со слоем черни. Каждый последующий год я арендовал Verti-Drain как весной, так и летом. Позже, в 2010 году, мне удалось приобрести Toro Pro-core 648, который, на мой взгляд, является лучшим аэратором на рынке.

Сейчас мои грины в своем большинстве аэрируются с использованием Pro-core, как с 9 мм, так и с 15 мм зубьями. Также время от времени применяется арендуемый Verti-Drain. Необходимости в холлоу-коринге нет, поскольку я никогда не сталкивался с проблемой накопления войлока.

В те далекие дни корневая зона на моем поле была инертна, преимущественно анаэробна, со слабой корневой системой, и, чтобы вдохнуть жизнь в питательную среду, нужен был толчок. Недостаточность ресурса заставила меня оглянуться назад на более ранние годы, когда я был управляющим поля, расположенного в поросшей вереском местности в Восточном Суссексе. Тогда я последовал совету известного Джима Артура (Jim Arthur) и внедрил программу регулярной аэрации push-up-гринов с продуманными системами подпитки и орошения.

Спустя четыре года на моих гринах перестал преобладать мятлик однолетний, естественным образом появилась полевица. Естественным, потому что вопрос подсева никогда не стоял. В тот период я применял собственноручно приготовленную смесь преимущественно органических удобрений - весной и осенью. Используя такую смесь, фунгицид в профилактических целях требовалось внести лишь единожды - осенью. Тогда всё было намного проще!

Даже спустя тридцать пять лет работы с газонами буду честным и признаюсь, что мне никогда не приходило в голову, насколько важна биология почвы и насколько тесна её связь с растениями. Да, я читал об этом, когда самообразовывался, будучи уже взрослым, и тогда мне казалось, что эта тема освещена меньше, чем стоило бы.

Кроме этого, в моду входило следование спецификациям USGA в части строительства гринов, в противоположность тому, чему меня учили в колледже. Нас окружает несметное количество предложений из различной литературы и коммерческие призывы, рассказывающие о неорганических удобрениях и других волшебных зельях, виды и обещанные действия которых бесконечны. Возможно, если бы мы больше обращали внимание на то, сколь ничтожен эффект, оказываемый некоторыми подобными продуктами на здоровье растения (в отдельных случаях он равен менее 2%), мы бы осознали, что большинство из них не стоит потраченных на них денег.

Неорганические и органические удобрения

В большинстве случаев неорганические удобрения производятся с целью получения растением питания, часто с быстрым, но не долгосрочным действием. Его фактическое действие соответствует описанию на упаковке, то есть оно питает травяной покров, но этим всё и ограничивается! Органические удобрения идут дальше питания одной лишь дернины, поскольку они также питают биологию.

Биология почвы (микроорганизмы) неимоверно важны для разложения органики, что является критичным в вопросе контроля формирования войлока. Если этот вопрос оставить неразрешенным, он может привести к появлению мха и/или сухих пятен. Также микроорганизмы оказывают помощь в подавлении вредителей и болезней, равно как и в разложении химикатов и других токсических веществ.

Подобные симбиотические отношения формировались в ходе миллионов лет. Если вы рассмотрите, как создаются экосистемы, увидите следующее: всё начинается с однолетних сорняков и трав, требующих минимальной поддержки со стороны биологии почвы. Они, по сути, растут в безмикробной среде, и в целом их жизнеобеспечение ограничивается поддержкой бактериями. Это означает, что вся энергия такого однолетнего растения направлена лишь на выживание путем воспроизведения семян.

Однако многолетние растения цветут год за годом и не зависят от одной лишь необходимости оставить после себя семя для размножения. Именно поэтому около 50% энергии, вырабатываемой многолетними травами, направлено на питание биологии почвы, что включает в себя бактерии, грибы, простейшие организмы, нематоды и высшие формы жизни почвы: артроподы и червей. Формирование разнообразной экосистемы заняло миллионы лет, и затем приходит человек и противодействует этим процессам, не думая о последствиях!

Я абсолютно уверен в своих словах, когда заявляю, что большинство людей не осознают важности здорового состояния биологии почвы, также известной как почвенная пищевая сеть.

Как у большинства, мои знания поверхностны, но ясно одно - биология почвы является неотъемлемой частью обеспечения растений питательными веществами различными способами: предотвращая вымывание питательных веществ грунтовыми водами, стабилизируя уровень атмосферного азота, производя аммоний, трансформируемый в селитру. Другие её роли включают усиленную инфильтрацию путем совершенствования процесса оструктурирования почвы и её проницаемости. Связь биологии почвы с жизнью растения стала сейчас слишком очевидной.

Вскоре после знакомства с неорганическими удобрениями мы начали наблюдать усиление гидрофобного состояния и, как следствие, усиленное использование увлажняющих агентов. Последние созданы для того, чтобы регидратировать гидрофобную почву.

Считается, что гидрофобность почвы происходит из-за наложения длинноцепочечных гидрофобных органических молекул на отдельные почвенные частицы. Эти субстанции могут появляться из разлагающихся органических веществ, почвенной фауны и микроорганизмов. Нам следовало бы спросить самих себя: не привели ли эти продукты к снижению биологического разнообразия, которое в иной ситуации свободно бы перенесло подобные условия? Не выхолащивают ли увлажняющие агенты полезную секрецию почвенной биоты?

Все вопросы гипотетичны, но почему подобные продукты используются сейчас с завидной регулярностью в качестве наших ежегодных программ по обслуживанию полей? С полной уверенностью скажу, что сам я не использовал их тридцать лет назад и не испытывал нужды в этом!

Успехи, которых удалось достичь в Суссексе много лет назад, заставили меня думать и искать пути создания здоровой окружающей среды для роста и жизнедеятельности трав.

Мне в руки попала исследовательская работа доктора Илейн Инэм (Dr Elaine Ingham), на протяжении многих лет изучавшей почвенную пищевую сеть. И уже совсем скоро я начал читать об использовании компостного чая, о биологии почвы, её разнообразии и о важной роли, которую она играет в здоровье растения. Чем больше я вникал в этот вопрос, тем больше сознавал, что это может быть тем выходом, который я долго искал!

Основной принцип поддержания биологии почвы в здоровом состоянии довольно прост, хотя многие из нас игнорируют этот факт и прибегают к использованию неорганических удобрений для подпитки растений или к внесению увлажняющих агентов либо пестицидов при первых признаках сухих пятен и каких-либо болезней при том, что каждое из перечисленных средств либо не влияет вообще, либо вредит биологии почвы. Применение таких средств приводит к упадку здоровья растения и его жизненной силы.

Биология почвы и её значение

Как все живые организмы, биология почвы нуждается в базовых вещах: воздухе, воде, температуре и источнике питания. Микроорганизмы, которые мы обычно ассоциируем с травами, это: бактерии, простейшие организмы, нематоды и полезные грибы. Каждый из названных микроорганизмов исчисляется тысячами видов, все из них занимают свою нишу в этом необычайном мире под нашими ногами.

Размер и структура таких микробиальных популяций определяется применяемыми методами обслуживания поля, оказывающими влияние на почвенную среду. Например, агротехнические приемы по разуплотнению почвы или аэрации, которые создают аэробные условия; или же недостаточное количество подобных операций либо применение средств, приводящих к уплотнению грунта, что имеет своим результатом создание анаэробных условий.

Однако, зная это, и обладая определенными знаниями, полученными за последние годы, могу сказать, что главная причина преобладания мятлика однолетнего на наших газонах заключается в возросшем движении. Я имею в виду не только движение, связанное с перемещениями в ходе игры, но и то, которое сопряжено с обслуживающими операциями. К сожалению, во многих случаях дополнительное движение создается случайными гольфистами, привлеченными на поле сниженными тарифами на грин-фи, которые запросто могут вальяжно расхаживать по гольф-полю без надобности, и которым чужды базовые понятия гольф-этикета!

На данном этапе популяции мятлик на моем поле находится в состоянии упадка, в то время как рост многолетних трав, овсяницы и полевицы, усилился. Как это могло случиться? Я всегда провожу аэрацию регулярно, мои программы по обслуживанию изменились совсем незначительно, и, тем не менее, увеличение количества популяции многолетних трав заметно.

Ранее я упоминал, что однолетние травы мало зависят от биологии почвы и обычно взаимосвязаны с почвами с преобладающими бактериальными популяциями. Если мы обеспечим мятлик питанием и водой, он будет процветать. Также признан тот факт, что популяции бактерий, несмотря на свое незначительное количество, выживут/восстановятся в относительно токсичной среде. Под токсичной я имею в виду использование пестицидов и, в определенной степени, неорганических удобрений.

Искусственные удобрения с высоким показателем солевого ожога растений пагубно действуют на всю биологию почвы. Хотя бактерии могут восстанавливаться после таких внесений, все же оказанное негативное влияние сказывается в виде немногочисленных популяций. Вот почему менеджеры, реализующие высокопитательные программы, которые не затрагивают биологию, получат большее количество войлока на своих полях. Поскольку мы своими действиями спровоцировали ослабление процесса микробиального распада и, таким образом, снизили эффективность средств разложения самой матушки-природы, это привело к чрезмерному накоплению войлока. А это, в свою очередь, создало еще одну цепочку необходимых к выполнению работ, таких, как устранение войлока путем холлоу-коринга и/или дополнительными сеансами пескования для разрежения его. И то, и другое плохо отображается на игре.

Таким образом, мы обнаруживаем, что в большей степени занимаемся все тем же мятликом, используя больше питательных веществ, больше пестицидов, продуцируя поверхностные корневые системы и внося больше увлажняющих агентов для контроля гидрофобности войлока.

Годами я отказывался от подсева гринов, поскольку считал конкуренцию со стороны зрелых трав слишком высокой. Но сейчас я понимаю, что всходы многолетних трав не могли выжить в среде с преобладающими бактериями, более благоприятной для однолетних трав.

Важно помнить, что многолетние травы не могут выжить без разнообразной биологии, содержащей полезные грибы. Равное соотношение бактерий и грибов поможет многолетним травам быть конкурентными в отношении однолетних. А при условии регулярной аэрации корневой зоны и надлежащих источников питания будет размножаться надлежащая биология.

В здоровой почве около 95% видов растений находятся в симбиотическом отношении с почвенными грибами. Некоторые грибы пускают гифы (корни) на много метров, в то время как другие полезные грибы живут в непосредственной близости к корням. Их функционирование тесно связано с растениями, от которых они получают влагу и питательные вещества, переваривают органику и даже защищают растения от болезней, вырабатывая антибиотики в обмен на сахар и углеводы.

К сожалению, полезные грибы более чувствительны, и им легко нанести вред пестицидами. Именно поэтому мы наблюдаем рост количества почв с преобладанием бактерий и, как следствие, преобладанием мятлика. Недавно я подсеял грины и вижу, как всходы вызревают, а в травяном покрове начинают постепенно преобладать многолетние растения.

Некоторые менеджеры, должно быть, считают выращивание полезной микрофлоры слишком дорогостоящим. Я не отрицаю, в этом есть доля правды. Но я считаю, что цена во многих случаях нагоняется некоторыми поставщиками, предлагающими ненужные добавки. Некоторые думают, что этот процесс слишком времязатратен и сложен. Опять-таки, может быть, отчасти это и правда. Но правда также и то, что в этом методе есть множество вариантов, одни из которых я использую, а к некоторым бы никогда не прибегнул.

Методы выращивания полезной микрофлоры

Стандартное описание процесса выращивания полезной микрофлоры компостного чая звучит, как экстракция микробиологии и питательных веществ из компоста, которые подвергаются аэрации в надлежащей емкости с использованием специального аэратора и очищенной воды (без хлорки) в течение определенного периода времени. Результат может отличаться в зависимости от времени брожения, используемого компоста, показателя степени кислотности среды, источника питания, воды и температуры, так как все эти показатели влияют на конечный результат биоты.

Меня постоянно спрашивают, почему так мало пишут о компостных чаях. Я полагаю, так происходит отчасти оттого, что каждый микроорганизм при исследовании должен быть отделен и идентифицирован, затем научно исследован на предмет эффективности в роли вселенца и конкурента, поскольку каждая группа будет разной и будет содержать разнообразие микроорганизмов в разных концентрациях.

Затем следует определить, как эти микроорганизмы взаимодействуют между собой. Оказывают ли различные комбинации одинаковый, лучший или худший эффект в сравнении с единичными микроорганизмами. Возможные полученные результаты будут обширными. А большое количество возможных вариаций, естественно, приведет к недоказательному заключению.

Некоторые поставщики производят свой продукт в условиях строгого контроля всех процессов и гарантируют соответствие содержимого ожиданиям покупателя. Некоторые используют в производстве то, что именуется низкопробным компостом, то есть то, что может быть собрано на вашем собственном участке. Каждый вид такого продукта перед использованием следует тестировать, так как нет никаких гарантий относительно его содержимого.

Можно использовать компост, приготовленный в домашних условиях, но в таком случае следует строго следить за тем, чтобы не было использовано ни пищи, ни экскрементов животных, которые могут вызвать патогены брожения (например, кишечную палочку). Опять-таки подобный продукт необходимо тестировать, а сам компост должен быть в основном древесного происхождения.

Удивительно, но некоторые вовсе не используют компост. Вместо него - бактерии и грибы, выращенные в лабораторных условиях с использованием подобных методов, но без компоста.

За пять лет, в течение которых я занимаюсь выращиванием полезной микрофлоры, я использовал либо сделанный собственноручно, либо приготовленный по спецзаказу компост. Сейчас я его не использую вовсе.

Что бы я ни предпринял, я всегда анализирую, просматриваю полученные результаты и упрощаю процесс, при этом придерживаясь своей первоначальной задачи. Я применил такой подход к работе и в случае с выращиванием полезной микрофлоры. Мой поставщик убедил меня в том, что я могу это делать без компоста, и процесс этот будет безопаснее, быстрее, с приятным бонусом в виде легкого мытья емкости по окончании процесса. Я убедился в этом сам, исследовав все свои результаты выращивания полезной микрофлоры перед применением под микроскопом.

Положительные и отрицательные стороны использования компоста

Положительные:

Разнообразие

Содержит бактерии, полезные грибы, простейшие организмы и нематоды

Отрицательные:

Компост необходимо тестировать на предмет присутствия патогенов

Его необходимо содержать в большой фильтруемой емкости или в чайном пакете

Компостные чаи необходимо отстаивать или фильтровать в резервуаре опрыскивателя

После выращивания полезной микрофлоры мытье емкостей несколько затруднительно

Рекомендации относительно подходящего типа емкости выглядят так: “Выберите емкость для выращивания полезной микрофлоры без внутренних трубочек, глухих труднодоступных уголков и других деталей, в которые могут попасть частицы продукта и усложнить процесс чистки контейнера”. Ведь вы никогда не можете быть уверены в том, что на самом деле находится внутри компоста, независимо от того, тестировался ли он!

Попадание патогенов может быть ограничено, хотя и нет гарантии полного их отсутствия. Чтобы исключить такую возможность, необходимо, чтобы производство происходило в лабораторных условиях, в стерильном помещении, в ходе которого желаемая биология будет внесена в продукт.

Поскольку я не использую компост в процессе выращивания полезной микрофлоры - лишь чистую биологию, выращенную в лабораторных условиях, я исключаю возможность наличия патогенов.

Я использую специально разработанный аэратор, который может быть расположен либо в крупнообъемном контейнере, либо, как в моем случае, непосредственно в 750-литровом распылителе. Таким образом, я могу добавлять источник питания и выращивания полезной микрофлоры в течение определенного времени. Для того чтобы процесс брожения начался быстро, в контейнер рекомендуется добавить органические источники питания/биостимулянты.

Затем продукт применяется с минимальными усилиями. Если у меня нет времени на его приготовление, это можно сделать непосредственно в резервуаре распылителя, добавив требуемые источники питания. Единственный недостаток такого «облегченного» варианта выращивания полезной микрофлоры состоит в том, что вы не получите максимум за потраченные вами деньги! Естественно, вопрос гигиены является важной частью моей программы, в связи с чем после использования всё оборудование тщательно моется.

Почему я предпочитаю готовить основу для выращивания полезной микрофлоры не на основе компоста?

Она безопаснее для биологии и проще в применении

Такой продукт дешевле в сравнении с другими подобными

Целевое внесение с помощью распылителя исключает возможность блокировки распылительных головок

Почему применение чая является неотъемлемой частью моих программ обслуживания поля?

Использование этого средства снизило мой бюджет на закупку пестицидов на 80%

Оно также снизило бюджет на закупку удобрений на 50%

Внесения увлажняющих агентов сократились на 70%

Снизился преобладающий рост мятлика

Усилился рост овсяницы и полевицы.

Ключевые используемые продукты, каждый со своей определенной областью действия:

Комбинация более двадцати видов полезных бактерий и грибов

Комбинация бактерий, фиксирующих уровень азота, и сопутствующих бактерий, способных фиксировать уровень атмосферного азота

Комбинация грибов, действие которых направлено на расщепление кустарников, сложно поддающихся этому делу

Каждый продукт направлен на решение определенных задач, либо является частью более широкой стратегии.

Примечание: Каждый продукт требует добавления в контейнер небольшого количества еды на начальном этапе, примерно 200 mls на 200 л воды.

В дополнение, для усиления действия этих продуктов, применяется следующее:

Жидкий кислород (добавка к программе аэрации, не заменяет культурных практик)

Фульвовая кислота (качественная фульвовая кислота должна выглядеть как слабо заваренный чай и добывается из гумусовой кислоты)

Органические морские водоросли (некоторые экстракты морских водорослей могут быть достаточно агрессивными, в зависимости от метода экстракции).

"Какой бы метод вы не выбрали, есть убедительное доказательство того, что выращивание благоприятной биологии в среде с контролируемыми условиями положительно скажется на здоровье и жизненной силе вашего газона".

Желанные долголетние травы получат шанс произрастать на вашем газоне и обретут сопротивляемость стрессам, которыми, как ни крути, сопровождается любое обслуживание поля.

Постепенно законодательно будут ограничены доступность и выбор пестицидов. Это неизбежно. Производится всё большее количество органических пестицидов, которые менее пагубны для окружающей среды, но являются дорогостоящими альтернативами. Преимущества выращивания полезной микрофлоры очевидны в европейских странах, таких, как, например, Швеция, где пестициды запрещены. Так почему не начать путь к изменениям уже сейчас, пока не стало слишком поздно?

Обратитесь за советом или консультацией на предмет выращивания полезной микрофлоры,

Почвенная биота - биологический мир почвы

Что такое почвенная биота? Кто самый важный?

Если спросить садовода, какие из живых существ почвы наиболее полезны для растений? Что делает почву плодородной? Кто из живых существ максимально увеличивает плодородие? Большинство ответят, конечно, дождевые черви. Так ли это? Кто ещё работает на наш урожай?

Я в предыдущих статьях, с разных сторон осветил роль невидимых нашему взгляду микроорганизмов. Не просто сапрофитов, разлагающих органику и минералы почвы, а именно азотофиксаторов, которые живут в ризосфере, и которых растение привлекает своими подкормками и которые дают ей дефицитный азот из воздуха. А также грибов - симбионтов, которые делают доступным для растений дефицитный фосфор.

Покинем ризосферу. Поговорим обо всём другом. Представим, что на почву упала листва, или прошла корова на лугу и оставила «лепёшку». Трансформация органического материала в почве осуществляется последовательно сменяющими друг друга живыми организмами. Вначале, буквально за считанные дни сахарная микрофлора потребит сахара, затем с небольшим отставанием аминокислотная микрофлора усвоит энергию белка. Затем им на смену придут сотни видов живых существ разрушающих целлюлозу, этот процесс достигает пика за месяц, и стихает к концу года. А микроорганизмы, разрушающие лигнин, будут работать несколько лет. И, в конце концов, в почве произойдет накопление гумуса, улучшится структура и плодородие почвы, если садовод не будет этому сильно мешать.

Итак, численность бактерий в почве достигает колоссальных размеров (от 1 до 10 млрд. клеток в 1 г почвы, а в зоне корня, в ризосфере ещё в 100 раз больше). Она никогда не остается постоянной в течение вегетационного периода, так как зависит от поступления органического вещества, от свойств почвы, её влажности и температуры. Поэтому даже в течение одного месяца в почве может быть зарегистрировано от 6 до 10 пиков максимума численности, за которыми следует 3-кратное уменьшение. Основная масса бактерий, сосредотачивается в верхних богатых органикой слоях. Общая биомасса бактерий в почве составляет примерно от 1 до 5-7 т/га. Бактерии гибнут, нарождаются, сменяются виды, и все это сотни раз за сезон, и это «лучшая пища» для наших растений.

Второе место по значимости надо отдать грибам. Именно они первыми начинают разрушать недоступную для растений грубую органику, высокомолекулярные углеводы. В 1 г почвы разных типов обнаруживается от 10 до 300 тыс. грибов. Предпочитаемое ими место обитания ограничено поверхностным слоем почвы. Суммарная длина грибного мицелия в почвах холодного и умеренного климата измеряется от нескольких сотен до тысяч метров на 1 г почвы. Максимальная биомасса грибов (мицелии + споры) отмечена в дерново-подзолистых почвах и составляет более 200 г/м2. В некоторых почвах биомасса грибов оценивается в 100-1000 кг/га. Это примерно в 5 раз меньше чем бактерий, но намного больше, например, биомассы дождевых червей.

Мало кто знает, что после грибов, по влиянию на плодородие почв, ненамного отстают водоросли. Если бактерии и грибы разрушают органику, то водоросли, как и высшие растения, являются продуцентами органического вещества. В настоящее время известно около 2000 видов водорослей, встречающихся в разных типах почв. Наибольшее количество водорослей сосредоточено в верхнем горизонте почвы, ограниченном глубиной проникновения солнечного света. Обычно в 1 г почвы содержится от 5 тыс. до 1,5 млн. клеток. Но в благоприятных условиях численность водорослей на 1 см2 поверхности почвы может достигать 40 млн., а биомасса 1,5 и даже 2 т/га. Во время массового размножения колонии водорослей становятся хорошо заметными, так как придают почве зелёный оттенок или образуют на ней зелёную корочку в несколько миллиметров толщиной. Растения активно привлекают водоросли и в свою ризосферу, так как они и азот из воздуха аккумулируют и почву подщелачивают, понижая кислотность. А главное, склеивают частицы почвы своей слизью и нитями, быстро улучшая её структуру.

Кратко, о животных почвы. Самые маленькие и многочисленные - это микроскопические одноклеточные: жгутиконосцы, корненожки, амёбы и инфузории. Все они обитают в почвенных порах и капиллярах, заполненных водой, но в отличие от организмов, живущих в водоёмах, почвенные животные способны длительное время сохранять жизнеспособность при недостатке воды и низких температурах. В почвах России обнаружено около 600 видов простейших. В пахотных угодьях Московской области найдено 38 видов жгутиконосцев, 27 видов голых амеб, 54 вида раковинных амеб и 26 видов инфузорий. В одном грамме почвы может быть до 15 тыс. раковинных корненожек и до 200 тыс. жгутиконосцев, живая масса жгутиконосцев составила 50, а инфузорий - более 200 кг/га. Общая же биомасса простейших достигает 300-400 кг/га.

К микрофауне относят и мелкие многоклеточные (коловратки, тихоходки, нематоды, клещи и ногохвостки). Эти организмы обитают в плёнках воды или в почвенных порах, заполненных влажным воздухом. Наиболее многочисленными и превосходящими остальных по биомассе являются нематоды. В почве их насчитывается от 1 до 2,5 млн. особей на 1 м2. Суммарная биомасса ногохвосток и клещей невелика и составляет 10-20 кг/га. Нематод в пять - десять раз больше.

Самыми многочисленными организмами в почве являются энхитреиды. Это мелкие кольчатые черви длиной 5-30 мм. Их численность на 1 м2 составляет от 2 до 10, а в луговых почвах - до 120 тыс. особей. Биомасса энхитреидов в благоприятных для размножения условиях может достигать 500 кг/га. Энхитреиды ведут подвижный образ жизни. Они передвигаются по проделываемым ходам или по естественным почвенным порам, что позволяет им проникать на относительно большую глубину. Питаются энхитреиды отмершими частями растений, но встречаются среди них и хищные виды, поедающие картофельных нематод.

Многоножки являются представителями класса членистоногих. Их размеры колеблются от 1,5 до 2 мм у мелких видов и от 10 до 15 см у самых крупных. Общая численность многоножек в слое луговой почвы 15-20 см - 4873 экз./м2. В южных тёплых почвах преобладают не многоножки, а мокрицы. По характеру питания многоножки и мокрицы сапрофаги и хищники. И все они выделяют в почву свои экскременты, по качеству не хуже, чем дождевые черви и делают такие же ходы, чем улучшают проницаемость почвы для воздуха и воды на глубину до 1 метра.

Макрофауна. В эту группу почвенных животных включаются земляные черви, насекомоядные, грызуны и землерои. Наиболее изученными организмами, с точки зрения их роли в почвообразовании, являются земляные черви. В почвах нашей страны встречается около 100 видов дождевых червей, но широкое распространение имеют только 16 видов. Продолжительность жизни дождевых червей в естественных условиях составляет 2-3 года. Основное место сосредоточения - гумусовый слой почвы. Очень часто они углубляются и в нижние горизонты. Считается, что в культурных почвах численность дождевых червей должна быть не менее 1,0 млн. особей, а масса 0,5-0,6 т/га. Всем понятно, что число их зависит от вносимой органики, от нагрузки пестицидами и минеральными удобрениями и от минимума обработки почвы.

Основным источником питания для дождевых червей служат растительные остатки и заглатываемая почва, содержащая органические вещества и различного рода микроорганизмы. За 24 часа дождевыми червями перерабатывается такое количество почвы, которое сравнимо с массой их тела. Остатки пищи и заглатываемый грунт после прохождения через кишечник выбрасываются на поверхность почвы или в подземных ходах в виде копролитов - округлых комочков почвы диаметром 1-5 мм. На полях и лугах дождевыми червями ежегодно откладывается от 20 до 80 т/га копролитов. Полагают, что весь гумусовый горизонт почвы, где обитают дождевые черви, полностью перемешивается за 100 лет. Эффект перемешивания почвы особое значение имеет при минимальных поверхностных обработках почвы. Мы способствуем более быстрому накоплению органического вещества в верхних горизонтах, а дождевые черви перемещают его в нижние, что, естественно, положительно влияет на рост растений. Хотя большее значение имеет аэрация почвы ходами червей и то, что они переносят эффективные микроорганизмы в новые слои почвы.

Я перечислил основных представителей флоры и фауны почвы и их количественную роль в накоплении плодородия почвы. Но ведь важнее понять другое. Живые организмы, населяющие почву, существуют не сами по себе, а входят в состав биологических ассоциаций, точнее экосистем. Почвенные экосистемы по своим законам и функционированию почти не отличаются от обычных наземных и водных, привычных для нас. В них имеются все основные структурные компоненты, связанные между собой прямыми и обратными вещественными и энергетическими связями.

Приведу маленький пример из жизни невидимого нам микромира. Так, водоросли положительно влияют на жизнедеятельность бактерий и простейших. Обогащение цианобактериями почвы способствует росту численности и биомассы простейших в 1,5-2 раза, а таких их видов, как инфузории, в 4-8 раз. Водоросли стимулируют рост и большинства грибов. Грибы, в свою очередь, усиливают азотфиксирующую активность бактерий и водорослей находясь в тесном симбиозе с ними.

Жизнедеятельность простейших в большой степени зависит от присутствия микроорганизмов, которые являются для них основным источником питания.

А теперь представьте. Мы внесли гербициды, чтобы уничтожить всего лишь сорняки и незаметно для наших глаз уничтожили почвенные водоросли. И вся цепочка важнейших связей обрушилась от начала до конца. Резко уменьшились в численности по цепочке бактерии, простейшие, грибы, и дождевые черви и все другие помощники для наших растений. И эту нишу заняли вредители и болезни.

Ещё пример. Отдельные виды микроорганизмов, и в частности водоросли, поедаемые почвенными животными, не перевариваются в их организме и выбрасываются с экскрементами. Находясь в этой среде, они используют легко доступные питательные вещества, содержащиеся в ней, и поэтому очень быстро развиваются. Так происходит селекция и размножение отселектированных особей.

Закончу цитатой из одной умной книги:

«… Выделительная функция у корней зависит от многих факторов окружающей среды. Но самое примечательное то, что её могут стимулировать микроорганизмы ризосферы. Это наталкивает на мысль о существовании очень тесной связи между растениями и микроорганизмами, выходящей за рамки простого взаимодействия. Их можно рассматривать как единую систему, состоящую из двух блоков, между которыми имеется постоянно действующая двусторонняя связь, позволяющая каждому из них в той или иной мере регулировать функции другого. Иначе говоря, выделительную функцию корневой системы растений и клеток микроорганизмов, посредством которой осуществляется обмен информацией, следует рассматривать как одно из эволюционных приобретений, позволяющее им в меньшей степени зависеть от условий окружающей среды…»

(Иванов В. П. Растительные выделения и их значение в жизни фитоценозов)

Живые организмы - обязательный компонент почвы. Количество их в хорошо окультуренной почве может достигать нескольких миллиардов в 1 г почвы, а общая масса - до 10 т/га. Основная их часть - микроорганизмы. Доминирующее значение принадлежит растительным микроорганизмам (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты).

Структурность почвы. Богатая микроорганизмами почва склеивается минеральными и органическими коллоидными частицами в мелкие комочки, которые неплотно прилегают друг к другу, что позволяет воздуху проникать вглубь почвы, а воде не задерживаться на поверхности и смачивать почву. Богатая гумусом глина рассыпается на мелкие комочки.

Структурность почвы - важнейшее условие синтеза гумуса, наращивания плодородия почвы, ее здоровья.

Ходы микроскопических и дождевых червей, полости отмерших корней растений также улучшают аэрацию и проницаемость почвы. Внесение извести в тяжелую глинистую кислую почву тоже улучшает ее проницаемость и структуру.

Задача садовода-огородника - не разрушить структурность почвы при ее обработке, и дополнительно использовать агротехнические приемы улучшающие структурность почвы.

Животные организмы представлены простейшими (жгутиковые, корненожки,инфузории), а также червями. Довольно широко распространены в почве моллюски и членистоногие (паукообразные, насекомые).

Почвенные организмы разрушают отмершие остатки растений и животных,поступающие в почву. Одна часть органического вещества минерализуется полностью, а продукты минерализации усваиваются растениями, другая же переходит в форму гумусовых веществ и живых тел почвенных организмов.

Некоторые микроорганизмы (клубеньковые и свободно живущие азотфиксирующие бактерии) усваивают азот атмосферы и обогащают им почву.

Почвенные организмы (особенно фауна) способствуют перемещению веществ по профилю почвы, тщательному перемешиванию органической и минеральной части почвы.

Важнейшая функция почвенных организмов - создание прочной комковатой структуры почвы пахотного слоя. Последнее в решающей степени определяет водно-воздушный режим почвы, создает условия высокого плодородия почвы.

Наконец, почвенные организмы выделяют в процессе жизнедеятельности различные физиологически активные соединения, способствуют переводу одних элементов в подвижную форму и, наоборот, закреплению других в недоступную для растений форму.

В обрабатываемой почве функции почвенных организмов сводятся к поддержанию оптимального питательного режима (частичное закрепление минеральных удобрений с последующим освобождением по мере роста и развития растений), оструктуриванию почвы, устранению неблагоприятных экологических условий в почве.

В интенсивном земледелии экологические условия могут иногда в решающей степени определять эффективное плодородие почвы. В ней существуют тесные многообразные связи между всеми почвенными организмами. Причем вся эта система находится в состоянии непрерывно изменяющегося равновесия. Одни группы микроорганизмов предъявляют простые требования к пище, другие -сложные. Между одними группами существуют симбиотические (взаимно полезные)связи, между другими - антибиотические. Микроорганизмы в последнем случае выделяют в почву вещества, подавляющие развитие других микроорганизмов.

Практическое значение имеет способность некоторых микроорганизмов оказывать губительное действие на представителей фитопатогенной микрофлоры.

Усилить активность желательных микроорганизмов можно путем внесения в почву органического вещества. В этом случае отмечается вспышка в развитии почвенных сапрофитов, которые, в свою очередь, стимулируют развитие микроорганизмов, угнетающих фитопатогенные виды. Для нормального функционирования почвенных организмов необходимы прежде всего энергия и питательные вещества. Для подавляющего большинства микроорганизмов такой источник энергии - органическое вещество почвы. Поэтому активность почвенной микрофлоры главным образом зависит от поступления или наличия в почве органического вещества.

Для оценки деятельности почвенной биоты используют показатель «биологическая активность почвы». Под биологической активностью понимают, в одних случаях общую биогенность почвы, определяемую, как правило, подсчетом общего количества,почвенных микроорганизмов. Если иметь в виду несовершенство методик, применяемых в этом случае, и малую кратность определений во времени, то результаты анализа дают примерную картину биологической активности почвы.

Другая точка зрения относительно методов определения биологической активности почвы заключается в учете результатов деятельности почвенных организмов. Особенно важен такой подход в агрономии. Однако привести к общему знаменателю исключительно многообразную деятельность почвенной флоры и фауны методически непросто.

Наиболее универсальный показатель деятельности почвенных организмов -продуцирование ими углекислого газа. Поэтому учет выделяемого почвой углекислого газа - первостепенный из других биохимических способов определения биологической активности почвы.

Структура почвы - важный показатель физического состояния плодородной почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее водные, физико-механические и технологические свойства и водно-гидрологические константы. Частицы твердой фазы почвы, как правило,склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегатыразличной величины называют структурностью. В почвоведении структура почвы - важный морфологический признак: по размеру агрегатов судят о генетических особенностях как всей почвы, так и ее отдельных горизонтов. По классификации С. А. Захарова, различают следующие типы структуры: глыбистую, комковатую, ореховатую, зернистую, столбчатую, призматическую,плитчатую, пластинчатую, листоватую, чешуйчатую.

Черноземы, например, в естественном состоянии характеризуются отчетливо выраженной зернистой структурой, серые лесные почвы - ореховатой. Хорошо окультуренные дерново-подзолистые почвы приобретают комковатую структуру,тогда как неокультуренные подзолы отличаются плитчатой и листоватой.
В земледелии принята следующая классификация структурных агрегатов: глыбистая структура - комки более 10 мм, макроструктура - от 0,25 до 10 мм,микроструктура - менее 0,25 мм. Благоприятные размеры макро и микроагрегатов для пахотной почвы в большей мере условны. В более влажных условиях оптимальные размеры структурных агрегатов увеличиваются, а в засушливых - уменьшаются. Однако в условиях эрозионной опасности особое агрономическое значение и в засушливых районах приобретает увеличение размеров агрегатов до 1-2 мм в диаметре.

Образование структурных агрегатов в почве, по Н. А. Качинскому, происходит вследствие следующих процессов: взаимного осаждения (коагуляции) коллоидов,коагуляции коллоидов под влиянием электролитов. Эти процессы, однако,проявляются на фоне более общих физико-механических, физико-химических и биологических факторов структурообразования.

Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на комки (агрегаты), которое в природных условиях происходит под воздействием корневых систем растений, жизнедеятельности биоты почвы, под влиянием периодических промораживания - оттаивания, увлажнения и высушивания почвы,а в обрабатываемых почвах и воздействия почво-обрабатывающих орудий.

Состояние структуры почвы непосредственно определяет параметры строения пахотного слоя. Для образования прочной структуры почвы необходимы следующие условия: достаточное количество минеральных и органических коллоидов; достаточное содержание в почве щелочноземельных оснований; благоприятные гидротермические условия в почве; воздействие на почвенную массу корней растений; воздействие на почву почвенной фауны (дождевых червей, насекомых, землероев и др.).

Структурное состояние - наиболее достоверный, интегральный показатель плодородия почвы (его агрофизических факторов).

Удобрение почвы определяет взаимодействие внесенных веществ с почвой и воздействие почвенных микроорганизмов, определяющих различные превращения, влияющие на способность удобрения к передвижению в почве, растворимость содержащихся в нем элементов пищи и их доступность растениям. Эти превращения зависят от свойств почвы и удобрений. Например, на песчаных почвах скорость разложения поступивших органических удобрений при равенстве остальных факторов выше, чем на суглинистых и глинистых.