Свободноживущие микроорганизмы почвы

21-03-2014, 05:59
Микробное население почвы представлено бактериями, грибами, водорослями и одноклеточными животными. Среди них гетеротрофными организмами являются все грибы, одноклеточные животные и большинство видов бактерий. Автотрофные микроорганизмы почвы — это водоросли и некоторые виды бактерий.
Бактерии — это наиболее многочисленная группа обитателей почвы. Общее число бактерий в I г почвы составляет в среднем:
Свободноживущие микроорганизмы почвы

По мере перехода от более холодного северного климата к южному бактериальное население почв все более возрастает. Это объясняется, с одной стороны, теплолюбивостью большинства видов бактерий, а с другой стороны, увеличением содержания в почве органических веществ, которые являются для этих микроорганизмов пищей. Кроме того, северные подзолистые и болотные почвы отличаются повышенной кислотностью, тогда как бактерии предпочитают нейтральную реакцию почвенного раствора.
В течение года численность бактерий в почве сильно колеблется. Наиболее высока она весной, что связано с обогащением почв отмершей за осенне-зимний период растительностью и достаточной увлажненностью почвы в этот период. В зимний период большинство бактерий погибает и их численность в почве становится минимальной.
Наибольшее экологическое значение имеет деятельность гетеротрофных бактерий, осуществляющих деструкцию (разложение) органических остатков растений и животных, поступающих в почву. Промежуточные продукты этой деструкции формируют гумус почвы, а полная минерализация органических веществ обеспечивает биологический круговорот важнейших химических элементов в биосфере.
Деятельность бактерий по разложению органических веществ лежит в основе использования органических удобрений (перегноя, торфа, навоза, компостов). Действительно, ведь для того чтобы растения смогли усвоить биогенные химические элементы, находящиеся в этих удобрениях, должна произойти их микробиологическая минерализация. В результате минерализации питательные вещества переходят в почвенный раствор, после чего растения с помощью корневой системы поглощают необходимые им химические элементы.
Среди органических соединений, подвергаемых бактериальному распаду, значительную часть составляют азотсодержащие вещества — белки, аминокислоты, азотистые основания, нуклеиновые кислоты, хитин и др. Минерализация этих соединений микроорганизмами почвы получила особое название — аммонификация. Такое название дано по одному из конечных продуктов разложения — аммиаку. В результате аммонификации азот из «царства» органических соединений переходит в «царство» минеральных.
В процессе разрушения органических соединений образуется значительное количество и другого минерального соединения углекислого газа (CO2). Из почвы CO, диффундирует в надпочвенный слой воздуха, обогащая таким образом среду обитания растений необходимым «сырьем» для фотосинтеза.
Другая важная сторона жизнедеятельности почвенных бактерий — это их способность усваивать газообразный азот воздуха (N,) и восстанавливать его до органических соединений азота ( > NH; -NH2). Такой способностью среди всех живущих на Земле организмов обладают только некоторые бактерии. Они получили название азотфиксирующих бактерий, а сам процесс — биологической фиксации азота.
Впервые свободноживущих бактерий, способных фиксировать молекулярный азот, обнаружил основоположник почвенной микробиологии Сергей Николаевич Виноградский в 1893 г. Ими оказались спорообразующие бактерии рода клостридиум (Clostridium). Позднее оказалось, что способностью к азотфиксации обладают несколько десятков видов почвообитающих бактерий. Одна из них — азотобактер (Azotobacter chroococcum) стала продуцентом микробиологического препарата азотобактерина, используемого в растениеводстве.
Значение бактерий для почвенного плодородия состоит также в способности многих видов растворять нерастворимые соединения фосфорной кислоты (апатиты, оксиапатиты, фосфориты). В результате фосфор становится доступным для растений и плодородие почвы повышается.
Сравнительно небольшую по числу видов группу образуют автотрофные бактерии. Среди них выделяют фотосинтезирующих (фототрофных) бактерий, которые широко представлены при дерновом почвообразовательном процессе. Наиболее многочисленные фотосинтезирующие бактерии — это цианобактерии, которых ранее ошибочно называли сине-зелеными водорослями.
Цианобактерии наряду со способностью синтезировать на свету органические соединения «умеют» фиксировать азот. Поэтому они обогащают почву органическими соединениями, участвуют в формировании гумуса и наряду с другими бактериями служат ценной пищей для мелких почвообитающих животных, в первую очередь одноклеточных. Среди цианобактерий встречаются колониальные формы, тело которых построено из нитей (трихом), покрытых слизистыми чехлами. Такие нити оплетают и склеивают комочки почвы, придавая ей прочную структуру (рис. 35).
Свободноживущие микроорганизмы почвы

Другие автотрофные бактерии не способны к фотосинтезу, но обладают уникальной способностью использовать энергию окисления неорганических соединений для ассимиляции CO, и синтеза органических соединений. Это явление, открытое С. Н. Виноградским, получило название хемосинтеза.
В почвах из числа хемоавтотрофных организмов наиболее широко представлены нитрифицирующие бактерии. Энергию, необходимую для синтетических процессов, эти бактерии получают в результате последовательного окисления неорганических соединений азота:
Свободноживущие микроорганизмы почвы

Этот процесс получил название нитрификации, он протекает только в аэробных условиях и в целом имеет отрицательное значение для почвенного плодородия. Дело в том, что нитриты и нитраты, образующиеся в результате окисления аммонийного азота, не адсорбируются почвенными частицами и остаются в почвенном растворе. Поэтому они легко вымываются из корнеобитаемого слоя почвы, в результате чего происходит потеря ценного для растений питательного элемента.
Грибы наряду с бактериями являются постоянными обитателями почвы. Особенно заметно их участие в разложении органических остатков растительного происхождения. Например, в лесной подстилке от 80 до 95 % биомассы всех микроорганизмов составляют именно грибы. Длина грибницы в 1 г минерального горизонта почвы колеблется от 400 до 2000 м, а в перегное достигает 10000 м и более.
Преобладание грибов в микробном сообществе, осуществляющем разложение растительных остатков, ученые объясняют не только высокой проникающей способностью нитей грибного мицелия (гиф), но и биохимическими особенностями разрушения этих соединений. Большое количество органических кислот, образующихся при распаде безазотистых соединений растений (в первую очередь полисахаридов — целлюлозы, крахмала, пектиновых веществ) существенно повышает кислотность разлагаемого субстрата, а это затрудняет его заселение большинством бактерий.
По этой же причине численность грибного населения (микобиоты) кислых болотных и подзолистых почв выше, чем дерновых почв, имеющих нейтральную или слабокислую реакцию. А по мере окультуривания почвы ее кислотность снижается и численность грибов уменьшается (табл. 27).
Свободноживущие микроорганизмы почвы

Таким образом, численность грибов в почвах всех типов значительно ниже, чем бактерий. Между тем грибная биомасса в верхних слоях почвы больше бактериальной. По подсчетам ученых, в тундре на 1 г почвы приходится 4 мг грибницы, в лиственных лесах — до 1 мг, а в черноземах — 0,5 мг.
Грибное население почвы представлено как мицелиальными, так и дрожжевыми формами. Среди мицелиальных видов доминируют мукоровые, сумчатые, базидиальные и несовершенные грибы. Среди дрожжей преобладают представители класса базидиальных грибов. Дрожжевые грибы преимущественно распространены на растительных остатках, торфе и поверхности почвы. В более глубоких почвенных горизонтах встречаются в основном мицелиальные формы грибов.
Экологическое значение почвенных грибов, как и бактерий, в первую очередь определяет их деятельность по минерализации растительных остатков. Наряду с этой ролью велико значение грибов и для процессов формирования гумуса и почвенной структуры. Разлагая растительные остатки, они переплетают грибницей комочки гумуса и тем самым придают почве комковатую структуру.
Между грибами и бактериями нередко возникают антагонистические отношения, что обусловлено конкуренцией за пищу. В этих условиях у некоторых почвообитающих грибов возникла способность синтезировать антибиотические вещества, подавляющие развитие бактерий. Один из таких грибов — «знаменитый» пеницилл (Penicillium), продуцент антибиотика пенициллина (рис. 36).
Свободноживущие микроорганизмы почвы

Способность почвообитающих грибов и бактерий продуцировать антибиотики обуславливает важное свойство почвы, получившее название супрессивности (от англ. suppression — подавление). Благодаря супрессивности почвы в ней довольно быстро погибают многие патогенные микроорганизмы-возбудители опасных болезней животных и человека. В этом проявляется санитарная роль почвенной микробиоты.
Водоросли. Некоторые водоросли (около 1000 видов) приспособились к жизни на поверхности и в верхнем слое почвы. Здесь доминируют представители зеленых водорослей (около 500 видов), а также желто-зеленые (около 200 видов) и диатомовые водоросли (более 300 видов). Среди одноклеточных зеленых водорослей, живущих в почве, мы встречаем, например, хорошо известных читателю хлореллу (Chlorella Sp.), хлорококка (Chlorococcum sp.) и хламидомонаду (Chlamydomonas Sp.). Обилие водорослей в почве сравнимо с численностью почвообитающих грибов, а биомасса этих микроскопических растений достигает здесь 500-700 кг/га.
Экологическое значение водорослей близко к значению обитающих в почве фотосинтезирующих бактерий (цианобактерий). Подобно этим бактериям, водоросли в процессе фотосинтеза обогащают почву органическим веществом, участвуют в формировании гумуса и комковатой почвенной структуры. Водоросли служат пищей бактериям, грибам и животным (как одноклеточным, так и мелким многоклеточным — нематодам, кольчатым червям, клещам, насекомым и др.) и таким образом дают начало пищевым цепям, характерным для биогеоценозов почвы.
На окультуренных землях, до появления всходов растений и после уборки урожая, водоросли нередко обильно размножаются на поверхности почвы, вызывая ее позеленение («цветение«). Этому способствует теплая погода и наличие в почве влаги и минеральных веществ. В процессе фотосинтеза водоросли интенсивно поглощают из почвенного раствора минеральные соединения биогенных химических элементов (азота, фосфора, калия и др.). Тем самым водоросли предотвращают вымывание из корнеобитаемого слоя ценных питательных веществ или их переход в нерастворимую форму.
С появлением травостоя культурных растений освещенность поверхности почвы резко снижается и водоросли в массе погибают. При этом в почву возвращаются питательные вещества, накопленные клетками этих микроорганизмов — происходит своеобразное удобрение растений. Неслучайно, согласно народной примете, «цветение» почвы — к богатому урожаю.
Одноклеточные животные (или простейшие — Protozoa) — одни из самых многочисленных животных, населяющих почву. Здесь обитают главным образом представители корненожек (Rhizopoda), жгутиконосцев (Mastigophoro) и ресничных инфузорий (Ciliophora).
Число видов почвообитающих простейших превышает 500, а их численность достигает нескольких миллионов в 1 г сухой почвы. Биомасса этих животных уступает биомассе бактерий и грибов и колеблется (в пересчете на 1 га) от нескольких килограммов (в лесных подзолистых почвах) до нескольких сотен килограммов (на орошаемых почвах).
Простейшие обычно заселяют верхний слой почвы (до 15 см). Обязательным условием для активного существования этих животных является наличие в почве воды. В засушливые периоды и зимой простейшие образуют покоящиеся стадии своего цикла — цисты, устойчивые к неблагоприятным условиям.
Большинство простейших — это хищные формы, питающиеся преимущественно бактериями, а также водорослями и грибами, но есть среди них и сапрофаги. Поэтому экологическое значение почвенных простейших прежде всего в том, что они выступают фактором, регулирующем численность почвенной микрофлоры. Ho и сами простейшие служат пищей для более крупных почвенных животных.
Вместе с тем в процессе жизнедеятельности и после своей гибели простейшие обогащают почву органическим веществом, участвуют в деструкции сложных органических соединений растительного и животного происхождения. Тем самым они ускоряют последующую минерализацию этих веществ бактериями и грибами.

  • Нормальная микробиота животных
  • Симбиотические азотфиксирующие бактерии
  • Элементы минерального питания растений
  • Поглотительная способность почвы
  • Органическое вещество почвы
  • Почвенный воздух
  • Почвенный раствор
  • Химический состав почвы
  • Фазовый состав почвы
  • Питательный режим и микробиологические процессы в почвах

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования