Количественный и видовой состав микроорганизмов почвы
Тесная связь между всеми формами жизни на земле делает человечество зависимым даже от таких форм жизни как микроорганизмы. Примером такой зависимости может быть факт, что 80% кислорода на планете производится при непосредственном участии зеленых водорослей в мировом океане. Известные формы жизни на планете играют одну из ведущих ролей в процессе образования повышения плодородия и других почвообразовательных процессах. Микрофлора почвы поражает своим многообразием. Многие виды живых организмов имеют уникальную структуру и такие же уникальные свойства.
Большинство видов микроорганизмов представляют собой одноклеточные организмы, но довольно часто встречаются и многоклеточные и даже такие, которые можно отнести к доклеточным формам жизни. Многие виды можно отнести к растительности, а многие к животному миру. Распространение микрофлоры в почвенном покрове неоднородно, это и является одним из важнейших свойств почвы – и полезные и имеющие патогенный характер микроорганизмы присутствуют в отдельных местах земного покрова, образуя колонии. Так или иначе все виды грибов, бактерий и вирусов взаимодействуют с растениями, животными и человеком внося свои коррективы в ход жизни.
Почва, как и вода и воздух, является естественной средой обитания не только животных и растений, но и микроорганизмов. Как и другие обитатели этой планеты, мир микрофлора распределяется в почве неоднородно. Здесь большую роль играют:
- Физико-химические качества покрова;
- Наличие питательных веществ для существования;
- Наличие необходимой для жизни влаги;
- Защита от прямых солнечных лучей;
- Степень аэрации почвенного покрова.
Обилие видов и форм живых организмов существенно зависит и от климатических особенностей региона. Чем тяжелей и жестче климат, тем меньше видов микроорганизмов населяющих почву.
Неоднородно и расположение зон обитания видов микрофлоры. Менее всего насыщена верхняя часть грунта, здесь на глубине 5-7 мм от поверхности располагаются только самые выносливые виды, которым критически необходимым условием существования выступает наличие солнечного света.
Слой почвы, находящийся ниже, наоборот, населен максимально – здесь наблюдается наивысшая концентрация жизни – всего 5-10 см от поверхности включает в себя около 80% живых организмов. Далее, по мере углубления в слой почвы количество живых организмов сокращается, уже на глубине около 30 см общее количество микроорганизмов в 25-30 раз меньше чем на поверхности.
Основными видами обитателей почвенного покрова выступают:
- Бактерии;
- Актиномицеты;
- Грибы;
- Водоросли;
- Простейшие животные.
Среди постоянно обитающих в почве микроорганизмов также нужно отнести:
- Гнилостные бактерии;
- Спороносные виды;
- Аэробные бактерии;
- Анаэробные бактерии;
- Бактерии, разлагающие клетчатку;
- Нитрифицирующие и денитрифицирующие виды бактерий;
- Азотофиксирующие микроорганизмы;
- Бактерии поглощающие серу и железо.
Вместе с этими видами живых организмов в почве встречаются и живые организмы являющиеся возбудителями опасных болезней. Для этих представителей патогенных бактерий относятся:
- Возбудитель дизентерии;
- Бактерии столбняка;
- Возбудители сибирской язвы;
- Возбудители различных форм чумы.
- Кишечной палочки.
Каждый и видов бактерий выполняет важную, строго определенную природой роль. Образуемые различными видами бактерий и микробов сообщества и ассоциации взаимодействуют между собой в рамках выполнения своих биологических функций. Сформированные, таким образом связи и взаимоотношения обеспечивают биологическое равновесие между различными формами жизни на планете.
Как поддержать присутствие полезных бактерий в почве?
Микробы нуждаются в регулярных запасах активного органического вещества, чтобы выжить в почве. Почвы, которые не обрабатывали длительное время, имеют значительно более высокий уровень микроорганизмов, больше активного углерода и органического вещества, чем регулярно обрабатываемые почвы. Большинство микробов в почве существует в условиях голодания и поэтому склонны находиться в состоянии покоя (особенно в распаханных почвах). Отмершие растительные остатки и питательные вещества для растений становятся пищей для микробов в почве.
Для оптимального роста корни растений и микробы нуждаются в доступе некоторого количества воздуха и воды. К счастью, почва полна микросред, различающихся по количеству доступного воздуха, воды и питательных веществ. Уплотнение почвы и ее нарушение вследствие обработки могут разрушить эту важную микросреду, затрудняя проникновение корней растений в почву, поглощение воды и питательных веществ и взаимодействие с полезными микробами. Чтобы свести к минимуму уплотнение и обеспечить оптимальную среду для выращивания, четко распределите области для посадки и передвижения по участку, например, соорудите приподнятые грядки, разделенные дорожками. Также рассмотрите возможность использования ручных инструментов, чтобы свести к минимуму обработку почвы, когда это возможно.
Более крупных вредителей соберите вручную или сбейте с растений струей из садового шлангаДля защиты ценного верхнего слоя почвы от эрозии можно использовать мульчуЧтобы свести к минимуму уплотнение и обеспечить оптимальную среду, соорудите приподнятые грядки, разделенные дорожками
Верхние несколько сантиметров почвы содержат обилие микроорганизмов, органических и питательных веществ. Для защиты ценного верхнего слоя почвы от эрозии можно использовать мульчу или почвопокровные культуры, а также добавления органического вещества по мере его разложения.
Пестициды убивают вредителей, но они также могут убивать полезные почвенные микробы и насекомых. Вместо того чтобы искать химический препарат, постарайтесь сначала рассмотреть биологические альтернативы пестицидам. Выбирайте устойчивые к болезням сорта растений и культуры, которые смогут хорошо расти на вашем участке. Более крупных вредителей соберите вручную или сбейте с растений струей из садового шланга и бросьте в мыльную воду.
Кроме этого, существуют специальные препараты на основе полезных для растений грибков и штаммов бактерий, которые просто можно внести в почву.
Принципы исследования почвенной микрофлоры
К методам исследования почвенной микрофлоры относятся методы количественного и качественного изучения состава экосистемы. Среди принципов исследований,одинаковыми для обоих методов выступают:
- Научность исследования;
- Достоверность полученных данных;
- Использование при исследовании стандартизованных методов исследования;
- Объективность проведения эксперимента.
Для методов количественного и качественного анализа допускается проведение полного или краткого анализа почвы. Полный, качественный анализ почвы проводится в нескольких случаях:
- При определении полной характеристики санитарного состояния почвы;
- Для определения безопасного, пригодного состояния участка для строительства жилья, возведения промышленных и гражданских объектов;
- При проведении эпидемиологических исследований.
Среди методов исследования почвы, в котором исследуются количественные показатели микрофлоры почвы одним из самых распространенных выступает метод прямого микроскопирования. Суть метода заключается в прямом исследовании общего числа микроорганизмов в 1 грамме грунта.
При исследовании используются обычные микроскопы. Из заготовленного образца исследования готовится раствор суспензии на предметном стекле. При проведении изучения с помощью обычного оптического микроскопа в поле зрения исследователя могут быть выявлены:
- Палочковидные бактерии;
- Кокки различных видов;
- Мицелий грибов разных форм;
- Актиномицеты;
- Другие формы микроорганизмов определяемые при помощи микроскопа.
В процессе исследования определяется количественный состав микрофлоры.
Другим методом проведения качественного анализа выступает использование капиллярной камеры, в которой происходит подсчет микрофлоры. Проведя подсчет бактерий в капилляре, без труда можно определить приблизительное количество микроорганизмов в 1 грамме почвы.
Применение более современных электронных микроскопов дает возможность определить большее количество форм живых организмов, которые при наблюдении из обычного микроскопа невидимы. Данный метод хорош еще и тем, что для исследователя есть возможность оставить провести наблюдение не только в формате реального времени, а и продолжить его при помощи компьютерных методик исследования.
Применение количественных методов дает возможность определить общее количество микроорганизмов в определенном объеме. При проведении комплексного исследования этого результата недостаточно
Куда более важно определить динамику роста колоний, их функции и возможности, взаимодействие с другими видами микроорганизмов
В ходе таких исследований, когда основным предметом выступают качественные показатели проводятся опыты в ходе которых образцы бактерий переносятся на специальные питательные среды, чтобы определить их качественные показатели. Косвенно этот метод позволяет определить и порядок взаимодействия разных групп в экосистеме.
Другим направлением исследования качественного состояния микрофлоры выступает возможность определить массу микроорганизмов в почве и спрогнозировать возможности этих колоний для получения урожая.
Качественный анализ почв позволяет определить и отдельные группы микроорганизмов, наличие которых существенно влияет на эпидемиологический характер участка. Это исследование проводится методом титра. В ходе опыта делается избирательное помещение образцов в разные питательные среды. После этого проводится наблюдение за образцами, и выделяются искомые представители микрофлоры интересные для исследования. Этот метод чаще всего применяется для определения экологической безопасности участка.
Как бактерии стимулируют рост растений?
Почва — это гораздо больше, чем просто грязь, она живая. В чайной ложке почвы содержится больше микробов, чем людей на земле. Один гектар плодородной почвы может содержать в среднем 8-15 тонн бактерий, грибов, простейших, нематод, дождевых червей и членистоногих.
Мудрая природа позаботилась о растениях. Почвенные микробы образуют симбиотические (взаимовыгодные) отношения с растениями, усиливая защиту от патогенов и стимулируя их рост в обмен на источники пищи. Такие микробы представляют собой особый класс бактерий, которые занимают ризосферу (корневую зону) и обладают способностью улучшать развитие и повышать защитные силы растений.
Как мы знаем, растения получают пищу из почвы, в которой они растут. Однако эта пища доступна им только благодаря большому разнообразию микробов (особенно бактерий и грибков), которые могут химически и механически преобразовывать материалы в почве в питательные вещества. Таким образом, эти бактерии напрямую влияют на рост растений, облегчая доступ к таким питательным веществам, как азот, фосфор, железо и другие.
Хотя азот, фосфор и железо могут быть в изобилии в почве, они часто находятся в форме, которую растение не может использовать. Бактерии, стимулирующие рост растений, преобразуют эти питательные вещества в форму, которую растение может легко использовать для питания.
Эти бактерии также могут продуцировать растительные гормоны, такие как ауксины, гиббереллины и цитокинины. Эти гормоны стимулируют рост корней и побегов в обмен на источники питания, получаемые ими из растения.
Кроме того, бактерии, стимулирующие рост растений, обладают способностью защищать растения от патогенов. В борьбе за питательные вещества они вытесняют патогены и производят антибиотики и противогрибковые метаболиты.
Подобные бактерии могут помочь растению защитить себя от патогенов совершенно удивительным образом. Они способствуют тому, что в растении запускается сигнал, который активирует защитную систему. Это включает в себя укрепление клеточных стенок растений, производство антимикробных веществ и синтез белков, связанных с патогенами.
Почвенные микробы образуют симбиотические (взаимовыгодные) отношения с растениями, усиливая защиту от патогенов и стимулируя их рост в обмен на источники пищи