Бактерии удобряют почву

Бактерии удобряют почву

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.

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.

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.

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.

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.

¹ Симбиозом называется сожительство двух орга­низмов, при котором они взаимно извлекают друг от друга пользу.