Регулювання біогенності ґрунтів

Вирішення цієї проблеми пов'язане з регулюванням режиму органічної речовини ґрунтів. Для планового здійснення цього за­вдання, тобто регулювання біологічним процесом, ще не опра­цьована нормативна база природокористування в агропромисло­вому комплексі, агроекологічні і технологічні нормативи адап­тивних систем землеробства. Проте є достатньо широка інформа ція по оцінці впливу різних систем землеробства, їх ланок і окре­мих елементів на біологічне населення ґрунтів і біологічні процеси.

Чисельність і активність різних груп ґрунтових організмів — бактерій, грибів, актиноміцетів, водоростей, лишайників, прості­ших безхребетних комах, хребетних — по-різному змінюються залежно від угідь, культури, інтенсивності способу механічно­го обробітку ґрунту, застосування органічних і мінеральних доб­рив, меліорантів, пестицидів, забруднення важкими металами та іншими токсикантами.

Прояв біологічної активності ґрунтів в першу чергу пов'я­заний з мікрофлорою завдяки її великій чисельності, загальній поверхні і активності. Кількість мікроорганізмів на усіх ґрунтах зростає після розорювання.

Інтенсивність грунтово-біологічних процесів залежить крім вмісту гумусу і, особливо, детриту, від якісного їх стану. В сте­повій зоні чітко простежується збільшення чисельності бактерій і актиноміцетів від глибоких до звичайних і південних чорноземів в міру підвищення дисперсності гумусу при зниженні загального його вмісту. Після розорювання ця закономірність зростає.

За умов дефіциту вологи, що обмежує урожай рослин в степо­вій зоні, а відповідно, використання елементів живлення, висока інтенсивність процесів мінералізації в карбонатних і солонцюва­тих ґрунтах призводить до непродуктивних витрат органічної ре­човини та втрат мінерального азоту. Упередження цих процесів досягається за рахунок біологічної акумуляції азоту за рахунок залишених рослинних соломистих решток та зниженні темпів мі­нералізації органічної речовини за умов мінімізації обробітку ґрунту. Така сучасна наукова концепція збереження органіки в ґрунті.

Раніше вже розглядалось питання про значення окремих куль­тур сівозмін, систем обробітку ґрунту на ґрунтову мікрофлору і біологічну активність ґрунту. Достатньо широка інформація з цього питання накопичена в усіх регіонах дозволяє використову­вати ці заходи для регулювання мікробіологічних процесів у ґрунті.

Істотний вплив на ці процеси мають мінеральні добрива. Зба­гачуючи ґрунт елементами мінерального живлення і стимулюю­чи розвиток рослин, вони сприяють підвищенню біологічної ак­тивності ґрунту, збільшують чисельність і активізують діяльність ґрунтових мікроорганізмів. Цим, зокрема, пояснюється мінералі­зація органічної речовини. Додатково використаний рослинами азот, вивільнений з ґрунтового гумусу під впливом азотних доб­рив, називають екстракт-азотом. Питання про кількісну сторону цього процесу до кінця ще не з'ясоване. Мають місце наукові свідчення про те, що під впливом азотних добрив посилюється мінералізація лише бідних на азот (С : N понад 40) рослинних ре­шток.

Важливою агрономічною і екологічною проблемою є регулю­вання процесу нітрифікації в ґрунтах. Це питання доводиться ви­рішувати як у напрямку інтенсифікації цього процесу, так і в протилежному, враховуючи втрати дорогих добрив і наслідки за­бруднення оточуючого середовища нітратами і проміжними про­дуктами нітрифікації.

Як відомо, нітрифікація в ґрунтах може проходити двома шляхами. Автотрофна нітрифікація відбувається специфічними нітрифікуючими бактеріями. Найбільш ефективно вона прохо­дить в ґрунтах при високій аерації, оптимальній для рослин воло­гості, нейтральній реакції середовища. Внаслідок таких умов утворюються нітрати і нітрити з можливим проміжним утворен­ням газоподібних сполук азоту.

Крім агротехнічних заходів регулювання нітрифікації, яким не завжди досягається вирішення цього завдання, особливо в інтен­сивних технологіях, застосовують інгібітори нітрифікації.

Застосування високих незбалансованих норм мінеральних до­брив, особливо азотних, приводить до появи цілого ряду негати­вних для ґрунтової біоти ефектів. У кислих ґрунтах відбувається розвиток грибів і зниження чисельності бактерій, підвищується частка видів, здатних виділяти токсичні речовини, які можуть не­гативно впливати не лише на рослини, а й на безхребетних.

Азотні добрива виявляють різний вплив на процеси фіксації атмосферного азоту в ґрунтах. У невеликих кількостях (до 60— 70 кг/га) вони сприяють підвищенню активності азотфіксації, а при значних — знижують як симбіотичну, так і не симбіотичну азотфіксацію.

Окремою і особливою проблемою є взаємодія ґрунтової біоти з пестицидами. Вона має два моменти: вплив пестицидів на біоту і розкладення їх під впливом ґрунтової біоти. І той, і інший бік проблеми далекі від вичерпної відповіді. Часто мають місце про­тиріччя, що пов'язані з великим різноманіттям пестицидів, умо­вами їх використання і перетворення, недостатньою інформацією.

Реакція мікробіоценозу вважається зворотною, якщо мікробі­ологічна діяльність (чисельний і видовий склад) відновлюється протягом 60 діб після впливу, і незворотною, якщо інгібірування окремих форм мікроорганізмів більше, ніж 50 %, зберігається до кінця вегетаційного періоду.

Порушення циклу розвитку окремих груп мікроорганізмів протягом 30 днів при кожній стресовій ситуації вважається нор­мальним, природним явищем.

З цієї точки зору впливу на ґрунтові мікробіоценози інтенсив­них технологій вирощування польових культур з довгим (5—8 років) і систематичним застосуванням сучасних пестицидів мож­на стверджувати, що зміни чисельності і активності основних груп мікроорганізмів знаходиться в межах гомеостазу, рідше — виходять в зону стресу. Проте існує й інша точка зору, згідно з якою наслідки застосування пестицидів характеризуються випа­данням чутливих видів.

Небезпечні порушення рівноваги мікробних ценозів виника­ють внаслідок використання самих концентрацій пестицидів. Найбільш чутливі до пестицидів мікроводорості, нітрифікатори, азотфіксатори, руйнівники целюлози. Ці організми розглядають в якості ідентифікаторів.

Здатність до трансформування і детоксикації пестицидів вста­новлена для багатьох форм мікроорганізмів. Найбільше значення в цьому відношенні належить бактеріям, потім актиноміцетам і грибам. З усіх груп пестицидів найбільш легко розкладаються ге­рбіциди, а з найменшою швидкістю — фунгіциди.

Для розкладу пестицидів в ґрунті потрібне поєднання певних екологічних умов — аерації, температури, реакції середовища, наявності органічних речовин і т. п. Інколи виникає потреба ак­тивного втручання людини в природні процеси очищення ґрунту. Це досягається в основному шляхом створення оптимальних умов для мікроорганізмів-деструкторів. В особливих умовах мо­жливе зараження ґрунту деякими їх видами.

Великий і різнобічний вплив на розвиток мікробіоценозів мо­жуть виявити важкі метали. Малі їх кількості часто активізують життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів і інтенсивність біоло­гічних процесів, а високі — гнітять. Під впливом забруднення важкими металами змінюється структура угрупувань мікроорга­нізмів і, зокрема збільшуються різні гриби, підвищується значен­ня видів з виявленою фітотоксичною дією на проростання насін­ня і розвиток рослин. Ці зміни найбільш помітні на малогумусних малобуферних ґрунтах.

З інших груп ґрунтових організмів, що впливають на форму­вання ґрунтової родючості, на особливу увагу заслуговують до­щові черв'яки. В умовах достатнього зволоження їх внесок до ґрунтоутворення прирівнюється до діяльності мікрофлори. У гу­мідних районах до Лісостепу включно 30-90 % зоомаси складають дощові черв'яки. Чисельність їх знаходиться в межах від де­кількох десятків до декількох сотень на 1 м². Вони, як відомо, живуть 3—5 років, а деякі види — до 10 років. При високій акти­вності вони мігрують глибше, ніж інші ґрунтові тварини, деякі види проникають на глибину 1,5—2 м. Дощові черв'яки перемі­шують шари ґрунту, прокладають багато ходів діаметром 3—7 мм, сприяють аерації ґрунту, проникненню вологи та коренів.

Пропускаючи через свій кишковий тракт великі кількості ґру­нту, що вимірюються сотнями тонн на 1 га, дощові черв'яки при­скорюють розклад органічної речовини, сприяють розмноженню мікроорганізмів, збільшенню кількості ферментів, рухомих по­живних речовин. Внаслідок значної роботи цих живих організмів істотно підвищується урожайність сільськогосподарських культур.

Інтенсивний обробіток ґрунту, повторне вирощування зерно­вих, внесення пестицидів збіднюють мезофауну ґрунту. Пору­шуються або повністю випадають ланки нормальних поживних ланцюгів і біохімічних циклів. Тому, наприклад, в ріллі біомаса дощових черв'яків знаходиться в межах 50—500 кг/га, в той час коли на луках вони складають 1—4 т/га.

Оптимізація сівозмін, мінімізація обробітку ґрунту, викорис­тання рослинної мульчі, органічних добрив, зрошення дозволя­ють значно збільшити чисельність і активність цих організмів. їх оптимальний стан у ґрунті певною мірою розцінюється як ознака екологічної безпеки.