Здоровий верхній шар ґрунту - це особлива система (екосистема), яка здатна забезпечувати рослини природним шляхом, за власним замовленням, своїми законами, своєю життєвою силою. З іншого боку, в процесі інтенсивного землеробства, звертаючи увагу на врожайність і врожайність, живлення рослин, очікувану родючість, а також захист рослин можна досягти зовні, за допомогою добрив, інших хімічних засобів захисту рослин, штучним способом. Через можливі негативні екологічні наслідки поширюються підсилювачі сільськогосподарських культур, біо- або бактеріальні добрива та біостимулятори, які також містять живі мікроорганізми або їх речовини, ферменти та екстракти. У життєствердній обробці ґрунту на біологічній основі роль людини полягає у втручанні в порядок природи екологічно чистим та стійким біоефективним способом з точки зору самої системи, як частини екосистеми.

Мікробна різноманітність і живий грунт під нашими ногами

Розмір ріллі на душу населення у світі зменшився з 0,4 га в 1960-х до 0,2 га сьогодні. Основними причинами цього є міжнародні звіти, які вказують на приріст населення, таким чином, втрата орних земель через міську інфраструктуру та транспорт та негативні наслідки для людини (антропогенні). У той же час стало ясно, що наявність та функціональність корисних мікроорганізмів у ґрунті є настільки важливим ґрунтовим, сільськогосподарським та екологічним інтересом, що з ним не можна обійтися. Без організмів харчової павутини ґрунт не міг би відігравати роль постачальника поживних речовин та буфера проти шкоди довкіллю, що є першочерговим для стійкості, для оптимального управління енергією ґрунту. Тому існує необхідність регулярного моніторингу чисельності, видового різноманіття (різноманітності) та функціонування (функціонування) ґрунтових організмів, зокрема мікроорганізмів, при оцінці стану навколишнього середовища.

Формування та руйнування грунту

Дані літератури коливаються від 200 до 1000 років протягом періоду, необхідного для формування нового верхнього шару ґрунту товщиною 2,5 см в природних умовах (за даними ФАО). Однак приблизно за 200 років інтенсивної індустріалізації в Європі забруднилося 0,5 мільйона територій. Крім того, 12% (115 млн. Га) ріллі загрожує водною ерозією та 6% (42 млн. Га) вітровою ерозією. 42% європейських ґрунтів мають вміст органічної речовини менше 2%, що створює загрозу для родючості ґрунтів в умовах глобальних кліматичних змін, особливо в Південній Європі. Для регіонів Середземномор’я - EIP AGRI Європейського Союзу Програма FOCUS також створила спеціальну робочу програму збереження органічної речовини під назвою `` Органічна речовина ґрунту в середземноморських регіонах '', де фахівці та фермери розробили ефективні рішення (https://ec.europa.eu/eip/agriculture/en/content/eip-agri-фокус-група-ґрунт-органічна-речовина-вміст-середземноморські регіони-фінальний звіт).

Виснаження запасів вуглецю в ґрунті також спричинене підвищенням біологічної активності внаслідок зміни клімату. Прогнозоване підвищення температури на 2,0-6,3 o C ще більше збільшить потребу у воді в сільському господарстві через меншу кількість опадів та посилену посуху. Для кращого використання мікробіологічної здатності ґрунтів потрібні нові сільськогосподарські культури з надзвичайною здатністю використовувати воду та поживні речовини. Мікроорганізми також можуть бути використані для зменшення або виключення використання добрив та пестицидів і, таким чином, посилення уваги екосистем до природних, біологічних процесів.

У таблиці наведено фактори зовнішнього середовища, що загрожують біологічній активності ґрунту.

Фактори навколишнього середовища, що загрожують життю ґрунту та біологічній активності ґрунту та їх визнання шляхом вивчення властивостей ґрунту

підсилювачі

Якість ґрунту та біорізноманіття

Недостатньо характеризувати життя ґрунту лише кількісними показниками. Поповнення органічної речовини стає зрозумілим вже тоді, коли ми розглядаємо умовну відновлювану здатність ґрунту. Органічний гумус у будь-якій формі може збільшити кількість організмів, що розкладаються, і, отже, вимоги до родючості ґрунту з точки зору кількості, але тому, як якісно змінюється склад, зазвичай приділяється мало уваги. Окрім кількості, слід також знати, які мікробіологічні зміни відбуваються із введеними речовинами. Які види, які поживні речовини вони можуть використовувати, чи мають вони розкладаються або інші життєво важливі метаболічні ферменти, чи можуть вони опосередковуватися іншими умовами навколишнього середовища ... тощо? Біологічна функціональність - важлива властивість, з якою буферна здатність ґрунтів, яка захищає або відновлює фактори зовнішнього середовища (стресу), або т.зв. також може бути виявлений стан здоров'я поза патогенними мікробами ґрунтового походження.

За відсутності гною ми також можемо покладатися на використання інших (так званих «альтернативних») органічних речовин. Такими грунтовими добавками можуть бути композити, що використовують сільськогосподарські відходи, ферменти, що виробляються анаеробно або з виробництва біогазу. Розміщення їх на сільськогосподарських землях, але т.зв. процедури вприскування у ґрунти житлових (комунальних) мулів стічних вод з урахуванням міркувань якості та безпеки харчових продуктів або обмежень важких металів. Основними перевагами такого альтернативного осадження органічних речовин є поліпшення доступу поживних речовин та води до ґрунтів, що побічно має позитивний ефект, тобто покращує біологічну активність ґрунту.

Однак, крім короткотермінових вигод, існують і інші наслідки для тривалого використання. Які це?

  1. Під час тривалого використання елементи, які в оптимальних дозах називаються мікроелементами, можуть стати небезпечними, оскільки вони потрібні лише в мікроелементах. Однак, збагатившись, вони вже діють як важкі метали і можуть викликати токсичні симптоми в харчовому ланцюзі ґрунт-рослина-тварина-людина (55 із приблизно 90 елементів у Періодичній системі елементів).
  1. В результаті збільшення кількості «легкої їжі», тобто кількості поживних речовин, які можуть бути засвоєні, рослини також вибирають більш просте рішення. Відбувається чітке і в багатьох випадках незворотне (незворотне) зменшення частки корисних симбіозів. Це також можна виявити у мікоризних грибів, що сприяють засвоєнню фосфору (Р), та у біологічних азотних (N) -зв’язуючих бактерій. Ступінь корисного симбіозу зменшився завдяки внесенню органічних або неорганічних (добриво) добрив, оскільки рослина вже отримала зовні макроелементи (N, P, K), які є його основною їжею.
  1. Ми виявляємо тенденцію, протилежну корисним мікроорганізмам-симбіонам у потенційних збудниках, напр. так звані Також може збільшуватися “титр колі” або збільшуватися кількість інших кишкових (кишкових) бактерій, особливо життєздатних спор. Частота та ризик розвитку потенційних збудників зростає на підкислених грунтах завдяки інтенсивному внесенню добрив.

Розвиток расового різноманіття можна досліджувати на основі кількісних та якісних аспектів. Як тривале споживання поживних речовин, так і поступове збагачення важких металів зменшують кількість біологічно N2-зв'язуючих бактерій-різобій, а також погіршують їх життєздатність. Після певного періоду дії, безперервного та тривалого використання, ми можемо досягти точки, коли ці корисні мікроорганізми або вимерли з ґрунту, або, якщо вони залишаються, їх функціональність (наприклад, симбіоз, розпізнавання господаря або здатність до зв'язування N) припиняється. .

У сільськогосподарських ґрунтах із деградованою структурою та поганими поживними умовами додавання шламів стічних вод з високим вмістом органічних речовин є сприятливим протягом певного періоду часу, до 200 мгкг -1 Zn. Водночас спостерігається поступове зменшення різноманітності та мікробної активності в лісових грунтах. Якщо кількість важкого металу цинку (Zn) досягла межі 300 мг/кг у ґрунті, то повна втрата бактеріального, природного біологічного зв’язку азоту відбулася у всіх досліджуваних ґрунтах.

Це проілюстровано на наступному графіку.

Зменшення чисельності (видового різноманіття) бактерій Rhizobium, здатних до біологічної фіксації азоту завдяки 16-річному знешкодженню стічних вод та збагаченню важким металом Zn (У проекті EU-Kp4-STEP)

Необхідність мікробіологічних обробок та щеплення ґрунту

Кількість та якість органічних речовин у ґрунтах, як одна з найважливіших умов, необхідно постійно контролювати. Без органічних речовин природну функціональність та родючість ґрунту неможливо підтримувати, і це може бути забезпечено лише безперервним заміщенням поживних речовин штучними та штучними засобами.

Ця природна біологічна активність часто порушується під час стресових факторів навколишнього середовища. Оманливим є той факт, що початковий сприятливий вплив альтернативних органічних речовин на певні мікроорганізми може бути несприятливим навіть при негайному застосуванні, але це ще більш виражено у випадку тривалої та безперервної обробки грунту.

За допомогою регулярного моніторингу ґрунтів можна встановити сприятливий, тимчасово сприятливий та при деяких обробках постійно погіршуючий вплив. Бактерії-симбіонти та гриби, які є корисними та забезпечують рослину поживними речовинами та кращою толерантністю до стресових умов навколишнього середовища, виявились особливо чутливими до умов ґрунту. Таким чином, корисна активність (кількість мікроорганізмів) також може бути значно зменшена. Наприклад, деякі гербіциди, що використовуються в інтенсивних сільськогосподарських умовах, також значно зменшують загальну кількість мікробів, які можна культивувати в грунті, і кількість вільних азотфіксуючих бактерій. Стічні води, що містять велику кількість поживних речовин, можуть в десять разів збільшити загальну кількість мікробів, але якщо паралельно додавати ту саму кількість гербіцидів, не буде збільшення кількості мікробних клітин, а кількість контрольних мікробів зменшиться до однієї п’ятої порівняно з безхімічним грунтом.

Однак гриби та спороутворюючі бактерії відносно менш чутливі до цих обробок ґрунту. Звідси випливає, що чутливість кожної групи мікроорганізмів різна. Однак результати показують, які мікроорганізми потрібно доповнювати в певному ґрунті під час мікробного посіву.

Оскільки кількість бактерій, здатних до біологічного зв’язування азоту, є найбільш мінливою властивістю ґрунту, не випадково більшість вітчизняних комерційних вакцин містять певний тип азотзв’язуючих бактерій. Несимбіонтні, вільноживучі види Azotobacter трапляються здебільшого у т. Зв “Бактеріальні добрива” та представники роду Azospirillum, що співіснують з однодольними злаками, здатними до асоціативного симбіозу. Ці бактерії завжди потрібні або можуть знадобитися в ґрунтах, оскільки нестача азоту є однією з найбільших перешкод для прояву родючості ґрунту. У міру поліпшення значення співвідношення вуглець-азот (C: N), тобто при значенні близько C: N = 12, розкладання органічної речовини, а разом з нею мікробна активність та здатність до зростання зростають. Азотзв’язуючі бактерії є частиною віталізації деградованих ґрунтів та покращують регенерацію ґрунту та відновлювану здатність.

Окрім поглиначів азоту, мікроорганізми, що покращують засвоєння фосфору, також забезпечують ще один важливий компонент вакцин. Бактерії та гриби також можуть покращити розчинність фосфору, який сильно зв'язується з глинистими мінералами і тому важко засвоюється. Однак кількість спороутворюючих бактерій також може зменшитися в результаті обробки гербіцидами. З цієї причини вакцини можуть також містити споророзчинні Р-солюбілізуючі мікроби.

Зміни кількості культивованих мікробів деяких мікробних груп внаслідок використання хлорсульфуронового гербіциду для боротьби з високими органічними речовинами стічних вод та злакових бур'янів у ґрунті

Таким чином, можна побачити, що попередні дослідження та своєрідний моніторинг ґрунту необхідні для того, щоб судити про якість ґрунту, його здатність забезпечувати поживними речовинами та кількість та функціональність мікроорганізмів, що беруть участь у ньому. Це особливо виправдано на ґрунтах, бідних органічними речовинами, деградованих або забруднених, де відновлення належних функцій ґрунту можливо лише за допомогою відповідних фізико-хімічних та/або біологічних обробок.