Вызовы и задачи, стоящие перед учеными, все больше уходят от чисто теоретических вопросов в плоскость практического применения методик управления биологическими ресурсами планеты. Одним из таких практических направлений, способных дать быстрый и эффективный результат в решении вопроса обеспечения продовольствием человечества выступает микробиология почв. Изучение форм и видов живых организмов грунта, способность их обеспечить положительную динамику сельхозпроизводства, обеспечение процесса очистки и восстановления плодородия все эти вопросы становятся сегодня особенно важными и актуальными.
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.
По мнению академика В.Л. Омелянского микроорганизмы окружающие нас «сопровождают человека, вторгаясь в его жизнь, то, как друзья, то как враги». Микрофлора почвы, населенная многочисленными видами микробов, грибов, одноклеточных растений характеризуется способностью потреблять в пищу разнообразные формы продуктов, отличной приспособляемостью к внешним условиям – влажности, перепадам температуры и высокой способностью производить потомство.
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.
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.
Нюансы управления микробиотическими процессами в почве
Современные технологии управления биологическими ресурсами предусматривают несколько возможностей проведения мероприятий по повышению качества грунтов. Кроме традиционных методов повышения плодородия в виде внесения удобрений в почву наука предлагает другие методы интенсификации сельхозпроизводства.
Так, на сегодняшний день получила распространения технология управления микробиотическими процессами. В практическом плане сегодня эта технология реализуется в двух основных направлениях:
- Применение биологических средств для работ по рекультивации земель, восстановлению их пригодности для сельхозработ.
- Применение биопрепаратов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и защите их от вредителей и болезней.
Обе технологии основываются на использовании искусственно выращенной полезной микрофлоры для внесения в грунт. Первым этапом применения этой технологии выступает проведение комплексной оценки состояния почвенного покрова. В процессе исследования определяется наличие микроорганизмов в грунте, их жизнеспособность и возможность привлечения для решения поставленных задач. Отдельным пунктом этого исследования стоит вопрос выявления опасных для человека микроорганизмов.
Вторым этапом является процесс поиска наиболее эффективного типа микроорганизмов, способных в конкретных условиях решить поставленную задачу. Чаще всего исследование проводится по двум направлениям – поиск основного вида бактерий или других организмов и выявление конкурирующих групп, способных вступить в борьбу за жизненное пространство. Параллельно, исследуются положительные и отрицательные факторы местного физико-химического фона почвы, которые могут существенно повлиять на результат работ.
Во время практической фазы сначала проводится культивация в условиях инкубаторов необходимого количества биологического продукта для внесения в почву или обработку растений. Чаще всего биологически активные препараты применяются в виде водной дисперсии при поливе или мероприятиях по защите растений от вредителей.
В практическом плане показать эффективность технологии применения микробиологических препаратов можно на примере переработки отходов выращивания птицы и свиней. Крупные производители курятины и свинины постоянно сталкиваются с проблемой утилизации отходов. Специфика состоит в том, что даже на небольшой ферме спустя некоторое время некуда девать скопившийся навоз. А учитывая, что куриный помет обладает повышенной токсичностью, то эта проблема становится еще более острой. Единственно правильным выходом здесь выступает применение биопрепаратов, способных быстро провести переработку отходов и одновременно вернуть плодородие занимаемым землям. Биопрепараты обеспечивают быстрое разложение навоза и превращение его в компост. Более современные средства дают возможность использовать навоз в качестве основы для приготовления биогаза.
Внесенные же в грунт бактерии обеспечивают рекультивацию почвы и возвращение ей плодородных качеств в течение 2-4 лет.
Как вам статья?
