APPROACHES TO IDENTIFYING LINGUISTIC GIFTED STUDENTS AT ENGLISH

SOIL TILLAGE IMPACT ON BACTERIAL AND FUNGAL ENERGY CHANNELS

Ekaterina Magda

postgraduate student, Russian State Agrarian University-Moscow Timiryazev Agricultural Academy,

Russia, Moscow

ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОГО И ГРИБНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КАНАЛОВ

Магда Екатерина Викторовна

аспирант, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева»,

РФ, г. Москва

АННОТАЦИЯ

В статье представлено описание микробиологических процессов сельскохозяйственных почв с позиции энергетических каналов. Агрономические практики, прежде всего механическая обработка почвы, оказывают непосредственное влияние на данные процессы. Интенсивная механическая обработка приводит к доминированию бактериального канала, тогда как в природе существенную роль играет грибной канал, позволяющие аккумулировать в почве существенно большее количество нутриентов.

Ключевые слова: биологическое здоровье почвы, микробиологические процессы.

В классическом земледелии микроорганизмы почвы рассматриваются скорее как источник болезней, нежели как ключевой участник в поддержании плодородия почвы. Но в последние десятилетия отношение активно меняется. Уже давно наблюдается возрастающий интерес к исследованиям практик рационального использования почв и разработки устойчивых систем земледелия [6]. Также с увеличением объемов потребления возрастает озабоченность вопросами загрязнения окружающей среды, в том числе из сельскохозяйственных источников, и истощения почвы. Если раньше акцент исследований делался на довольно грубые методы поддержки плодородия, такие как оптимальное сочетание удобрений, систем обработки почв и т. п., то сейчас не менее важно разобраться в тонкостях биохимических процессов, происходящих в почве. Значительную часть данных процессов обеспечивают микроорганизмы почвы. Грамм почвы содержит 10⁵-10⁸ бактерий, 10⁶-10⁷ актиномицетов, 10⁵-10⁶ грибов, 10⁴ водорослей [11]. Только 5% от видов почвенных бактерий идентифицированы и классифицированы.

Из таблицы ниже видно, что объемы нутриентов, поставляемые микроорганизмами почвы сопоставимы с объемами, которые вносятся с удобрениями. Соответственно, эффективное управление почвенными процессами не менее важно для обеспечения плодородия почвы, чем внесение удобрений.

Таблица 1.

Объемы поступления основных нутриентов [2], [10]

Хотя доля органического вещества, образующего микробную биомассу небольшая, микробная биомасса в значительной степени определяет объем высвобождения нутриентов. В соответствии с работой Анжерс [1] микробная биомасса включает в себя 1,2-1,4% от всего органического углерода в почве при классической обработке почвы и 3,5-5,1% - при отсутствии механической обработки почвы. Микрофлора является как источником, так и хранилищем доступных для растений нутриентов, и, следовательно, ее состояние отвечает за объем и качество органического вещества в почве. Микробная биомасса отвечает за трансформацию почвенного органического вещества и является резервуаром многих нутриентов (таких как органический углерод, соединения азота, растворимые соединения фосфора и серы). Грибы аккумулируют в своей биомассе 30-70% потребляемого органического вещества (в терминах углеродного эквивалента), тогда как бактерии аккумулируют 20-40% от потребляемого вещества [7]. Беар в своей работе 1990 года [3] указывал, что на ранних стадиях разложения нового органического вещества больше биомасса и выше активность грибов, чем бактерий. Хотя запас азота в микробной биомассе мал, из-за его быстрого оборота он вносит существенный вклад в минерализацию. Микробная биомасса выступает посредником при трансформации значительной части соединений углерода и азота, а также ответственна за аммонификацию, нитрификацию и денитрификацию в почве. Хорошо структурированная текстура почвы создает множество ниш для колоний микроорганизмов, защищающих микроорганизмы от высушивания и хищников.

Мур, Хант и их последователи [9] при моделировании экосистемы почвы выделяют два энергетических канала: бактериальный (bacterial-based) и грибной (fungal-based). Бактериальный канал характеризуется быстрым оборотом органических веществ (R-selected organisms), тогда как грибной канал формирует более стабильные процессы, происходящие с органическим веществом в почве и нутриентами (K-selected organisms). Как указывают Мур и Хант [9] значительную роль в построении энергетического канала играют беспозвоночные животные. Для бактериального канала характерны одноклеточные животные и нематоды. Их роль очень важна для плодородия почвы. Активность нематод и одноклеточных животных снижает потери почвой нутриентов, так как питание микрофауны синхронизирует минерализацию азота с потребностями растений.

Вне ризосферы в природных почвах в микробной биомассе доминируют грибы, так как грибы более способны создавать колонии, позволяющие перемещать ресурсы между отдельными грибами и колониями. В большинстве случаев грибы могут перераспределять нутриенты, возникающие при разложении органических остатков, но наблюдаются более сложные организации, когда минеральные вещества транспортируются из минерального горизонта почвы к поверхности, где сосредоточена основная популяция [5]. Чистая деминерализация азота рядом с поверхностью почвы в основном объясняется действием грибов. Грибной энергетический канал характеризуется низкой скоростью оборота доступных ресурсов, что приводит накоплению азота в тканях грибов и делает азотосодержащие соединения из органических остатков у поверхности недоступными для растений. Избыток азота в тканях грибов может перераспределяться, если где-то возникает дефицит азотосодержащих соединений, например, в условиях, если поступающее органическое вещество обладает высоким отношением C/N.

В работе Беар 1997 года [4] показана важность анализа трофической сети для предсказания эффекта от различных агрономических практик. Основными потребителями микроорганизмов в грибном энергетическом канале являются микроскопические членистоногие, способные питаться мицелием грибов и спорами. Воздействуя на популяцию микроскопических членистоногих можно оказать изменить структуру популяции грибов, и, как следствие, повлиять на динамику разложения органических остатков растений.

Наиболее сильное воздействие на почвенные процессы оказывает механическая обработка почвы. Грибной энергетический канал обычно доминирует при отсутствии существенной механической обработки почвы. Для данной экосистемы характерно, что больший объем нутриентов сохраняется в микробной биомассе (в основном, в почвенных грибах), чем при доминировании бактериального канала. Рост интенсивности механической обработки почвы увеличивает скорость разложения растительных остатков [12]. Смешивание растительных остатков и почвы при механической обработке создает более благоприятные условия для роста бактерий в почве, чем для роста грибов, а также меняет пути разложения остатков и сеть хищных микроорганизмов.

Все виды вспашки существенно снижают объем микробной биомассы в долгосрочном периоде. После снижения интенсивности механической обработки почвы, микробная популяция начинает восстанавливаться [8]. При ограниченной обработке земли микроорганизмы и связанные с ними процессы концентрируются в верхних слоях почвы, а доля органического углерода почвы, сосредоточенная в микробной биомассе, выше, чем аналогичный показатель для пашни с сопоставимым уровнем микробной биомассы. Минимальная обработка почвы приводит к тому, что площадь соприкосновения растительных остатков и почвенных микроорганизмов снижается, что в свою очередь снижает скорость разложения остатков и создает более предпочтительные условия для колоний грибов [8].

При переходе к бережным системам земледелия, предполагающих снижение интенсивности механической обработки почвы, и большим объемам возвращения органических веществ в почву, возрастет роль грибного энергетического канала. Это в свою очередь способствует накоплению в почве нутриентов и создания стабильной почвенной системы, требующей внесения меньшего количества удобрений.

Список литературы:

1. Angers D. A., N'dayegamiye A., Cote D. Tillage-induced differences in organic matter of particle-size fractions and microbial biomass //Soil Science Society of America Journal. – 1993. – Т. 57. – №2. – С. 512-516.
2. Anon. Fertiliser Recommendations for Agricultural and Horticultural Crops // UK Ministry of Agriculture Fisheries and Food Reference Book //Stationery Office. London. - 2000. С. - 177.
3. Beare M. H. et al. A substrate-induced respiration (SIR) method for measurement of fungal and bacterial biomass on plant residues //Soil Biology and Biochemistry. – 1990. – Т. 22. – №5. – С. 585-594.
4. Beare M. H. Fungal and bacterial pathways of organic matter decomposition and nitrogen mineralization in arable soils //Soil ecology in sustainable agricultural systems. – CRC Press, 1997. – C. 41-74.
5. Connolly J. H., Shortle W. C., Jellison J. Translocation and incorporation of strontium carbonate derived strontium into calcium oxalate crystals by the wood decay fungus Resinicium bicolor //Canadian Journal of Botany. – 1999. – Т. 77. – №1. – С. 179-187
6. Dick R. P. A review: long-term effects of agricultural systems on soil biochemical and microbial parameters //Agriculture, Ecosystems & Environment. – 1992. – Т. 40. – №1-4. – С. 25-36.
7. Holland E. A., Coleman D. C. Litter placement effects on microbial and organic matter dynamics in an agroecosystem //Ecology. – 1987. – Т. 68. – №2. – С. 425-433.
8. Martens D. A. Nitrogen cycling under different soil management systems. – 2001.
9. Moore J. C., Hunt H. W. Resource compartmentation and the stability of real ecosystems //Nature. – 1988. – Т. 333. – №6170. – С. 261.
10. Murphy D. V. et al. Impact of microorganisms on chemical transformations in soil //Soil Biological Fertility. – Springer, Dordrecht, 2007. – C. 37-59.
11. Torsvik V. L. Use of DNA analysis to determine the diversity of microbial communities //Beyond the biomass: compositional and functional analysis of soil microbial communities. – 1994. – C. 39-48.
12. Watts C. W., Eich S., Dexter A. R. Effects of mechanical energy inputs on soil respiration at the aggregate and field scales //Soil and Tillage Research. – 2000. – Т. 53. – №3-4. – С. 231-243.