БАКТЕРИИ УДОБРЯЮТ ПОЧВУ

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 

В накоплении азотных богатств почвы ре­шающую роль играют микроорганизмы. Поэто­му процессы превращений наиболее важного для жизни растений элемента — азота и его соединений — издавна привлекали внимание уче­ных-микробиологов.

Особую роль в этих процессах играет груп­па микробов, обладающих замечательным свой­ством поглощать азот из воздуха и закреплять (фиксировать) его в своем теле в виде различ­ных органических соединений. Все культурные растения земного шара за год потребляют око­ло 100 млн. т азота, а почвенные микроорга­низмы ежегодно возвращают в почву большую его часть. Возможность управлять азотфиксирующей деятельностью почвенных микробов открывает перед земледелием колоссальные перспективы.

Что же представляют собой азотфиксирующие микробы, эти незримые союзники человека в борьбе за урожай, и каким образом они вы­полняют свои функции?

Клубеньковые бактерии были первой группой азотфиксирующих микробов, о которых узнало человечество (см. т. 4 ДЭ, ст. «Микробы»).

Первые исследователи клубеньковых бакте­рий предполагали, что эти микробы могут поселиться на корнях у большинства видов бобовых культур. Но затем было установлено, что у бактерий есть свои особенности: та или иная раса клубеньковых бактерий может вступать в симбиоз1 с бобовыми растениями только опре­деленного вида. Например, клубеньковые бак­терии клевера поселяются только на корнях клевера. Лишь клубеньковые бактерии гороха менее разборчивы в выборе «хозяина».

«Работоспособность» клубеньковых бактерий, связывающих азот, называют их эффективностью.

Среди рас клубеньковых бактерий в почве есть эффективные, неэффективные и переходные между этими двумя группами. Эффективная ра­са активно фиксирует азот, неэффективная — вызывает образование клубеньков, но фикса­ции азота в них не происходит, следовательно, растение напрасно расходует строительный ма­териал, даром кормит своих «постояльцев».

Какое же количество азота может быть на­коплено в почве при культивировании тех или иных бобовых растений? Эффективные расы клубеньковых бактерий могут связывать от 50 до 200 кг азота на гектар посева.

Корневые остатки однолетних и многолет­них бобовых растений в неодинаковых условиях возделывания и на разных почвах содержат раз­личное количество азота. В среднем люцерна ежегодно оставляет в почве около 100 кг азота на гектар, клевер и люпин — около 80 кг, однолетние бобовые — до 10 — 20 кг. Подсчита­но, что в СССР бобовые культуры возвращают полям нашей страны ежегодно около 3,5 млн. т азота.

Способностью связывать атмосферный азот обладают не только микроорганизмы, живущие в симбиозе с растением, но и некоторые другие виды почвенных микробов. Первый такой азот-фиксатор — клостридий Пастера — был выделен из почвы в 1895 г. знаменитым рус­ским микробиологом С. Н. Виноградским.

Клубеньки на корнях бобовых: слева — эффективные, справа — неэффективные.

Клетки анаэробного азотфиксиэующего микроорганизма клостридий Пастера (увеличение в 2150 раз).

Клостридий Пастера имеет интересную физио­логическую особенность: он не переносит кис­лорода, это так называемый анаэроб. В при­сутствии кислорода воздуха клостридий может развиваться только тогда, когда по соседству имеются аэробные бактерии, поглощающие кис­лород и создающие бескислородную атмосферу. Он малочувствителен к реакции среды и может развиваться как в кислых почвах, так и при щелочной реакции почв.

Второй свободноживущий микроб, фикси­рующий азот атмосферы, был открыт голланд­ским микробиологом А. Бейеринком в 1901 г. Он получил название азотобактера. В отличие от клостридия азотобактер чувствите­лен к кислотности среды и встречается лишь в очень слабокислых и нейтральных почвах. Азо­тобактер — аэроб: он может развиваться толь­ко в присутствии кислорода воздуха. Для него достаточно очень небольшого количества кис­лорода в почвенном воздухе. Это значит, что азотобактер может участвовать и в накоплении азота в почвах с плохим кислородным режимом, например в почвах рисовых полей.

В последние годы установлено, что азото­бактер, кроме фиксации азота, создает и выде­ляет в почву различные витамины и ростовые вещества.

Недавно открыта еще одна бактерия, при­надлежащая к свободноживущим почвенным азотфиксаторам. Этой бактерии в честь одного из пионеров изучения азотфиксаторов дано на­звание бейеринкия.

Свободноживущие микроорганизмы создают несколько меньшее накопление азота в почве, чем клубеньковые, но и они играют очень важ­ную роль в земледелии.

Таковы основные известные нам микро­скопические собиратели азота.

Процессы фиксации атмосферного азота в почве очень сложны и зависят от множества условий. Установить на опыте, сколько азота накапливают в почве свободноживущие микро­бы, помогло применение изотопа азота (N15). 5—10 кг азота на каждый гектар за вегетацион­ный период — таков был вывод ученых.

В начале XX в. были сделаны первые попыт­ки вносить клубеньковые бактерии в те почвы, где таких бактерий нет совсем или же их местные расы малоэффективны, и тем самым улуч­шить условия для развития бобовых растений.

Слева — клетки азотобактера в различные стадии своего развития; справа — темноокрашенные колонии азотобактера на питательной среде (под микроскопом).

Теперь этот способ повышения урожайности бобовых распространен широко. Разработаны специальные методы заражения семян нужными расами клубеньковых бактерий, а промышлен­ность выпускает стандартный препарат — нитрагин. При изготовлении нитрагина обычно используют только эффективные расы клубеньковых бактерий, приспособленные к каждой бобовой культуре.

Семена бобовых культур в день посева об­рабатывают нитрагином, разбавленным водой. Зараженные семена нельзя держать на солнце (солнечный свет убивает бактерии) и хранить более суток, так как эффективность нитрагина при длительном хранении снижается. Обычно нитрагином обрабатывают семена, но иногда и проросшие бобовые растения, обильно оп­рыскивая их бактериальной суспензией. Нельзя заражать нитрагином семена, обработанные де­зинфицирующими веществами, так как боль­шинство этих веществ ядовито для бактерий. Обработка бобовых культур нитрагином при соблюдении всех необходимых правил прино­сит большую пользу. Она повышает урожай и улучшает его качество: количество белков в зеленой массе и зерне увеличивается иногда в 1,5—2 раза.

Хороший эффект дает нитрагин на средне-плодородных и малоплодородных почвах. Це­лесообразно применять этот препарат и на высокоплодородных почвах. В этом случае не только увеличивается урожай бобовых расте­ний, но и сохраняются запасы азота в почве для последующих культур.

Увеличение урожая и накопление азота в почве, абсолютная безвредность нитрагина, простота его приго­товления и применения привели к тому, что это бактериальное удобрение получило широкое распространение в нашей стране и за рубежом. Созданы специ­альные институты, которые вы­водят активные расы клубень­ковых бактерий.

Кроме нитрагина, у нас используется и другое бакте­риальное удобрение — азото­бактерин. Этот препарат представляет собой чистую куль­туру азотобактера в сочетании с торфом и углекислым каль­цием.

Стадии развития клубеньковых бактерий: первая — подвиж­ные палочки, вторая — неподвижные палочки, третья — опо­ясанные палочки, или бактероиды, четвертая — кокки.

Азотобактерин значительно повышает уро­жай сельскохозяйственных культур (полевых культур, например, на 10 —13%). А на бога­тых органическим веществом почвах урожай­ность повышается на 25% и более.

Азотобактер фиксирует атмосферный азот, который поступает в распоряжение растений, препятствует развитию грибов, чем оздоров­ляет почву вокруг корня и улучшает рост растений, выделяет витамины и ростовые веще­ства, оказывающие на растения стимулирую­щее действие. Целесообразнее использовать этот препарат на высокоплодородных почвах, так как он не только повышает урожай, но и уско­ряет развитие растений, что позволяет полу­чать урожай в более ранние сроки.

Бактериальное удобрение фосфоробактерин улучшает фосфорное питание расте­ний. В последние годы ученые установили, что фосфорные бактерии образуют целый ряд ростовых веществ. Наиболее эффективно это бактериальное удобрение на хорошо удобрен­ных, богатых органическим веществом почвах.

Чтобы увеличить плодородие почвы, приме­няют также комплексное бактериальное удоб­рение АМБ, которое содержит различные мик­роорганизмы.

Для повышения азотфиксирующей актив­ности почвы известно несколько практических путей. Первый путь — это внесение в почву бактериальных удобрений, содержащих азотфиксирующие микроорганизмы. Второй путь — повышение жизнедеятельности микробов в поч­ве путем создания благоприятных условий для них. Наконец, третий путь — внесение азотфиксирующих микроорганизмов в почву в смеси с органическими удобрениями и компостами.

Клетки клубеньковых бактерий кормовых бобов (под микроскопом).

Чтобы в совершенстве управлять микробио­логическими процессами в почве, предстоит еще многое сделать. На повестке дня — разгадка механизма азотфиксации, создание новых эф­фективных бактериальных удобрений, разработ­ка новых агротехнических приемов, позволяю­щих регулировать работу почвенных микробов, и многое другое.

Бактерии и виноград

Бактериальные удобрения — азото­бактерин, фосфоробактерин и препа­рат силикатных бактерий — способ­ствуют усилению микробиологических процессов в почве, улучшают питание растений азотом, фосфором и калием и повышают урожайность многих сельскохозяйственных культур.

Например, обработка бактериальными удобрениями виноградных че­ренков перед посадкой увеличивает их приживаемость на 10—12%.

Есть два способа предпосадочной бактеризации. В одном случае черенки или саженцы вымачивают в растворе бактериальных удобрений не менее двух часов. Бочки, чаны, в которых проводится вымачивание, прикрывают

матами или мешковиной: от прямого попадания солнечных лучей микроор­ганизмы гибнут.

В другом случае, при посадке рас­тений под гидробур, порцию бактери­альных удобрений растворяют в 3—5 л воды. Затем раствор заливают в бак гидробура — бактерии попадают в почву одновременно с водой.