Влияние минеральных удобрений на почвенную микробиоту. Исследования in vitro

Микроорганизмы являются одним из важнейших элементов почвенной экосистемы. На протяжении нескольких лет наблюдается тенденция заселения почвы микроорганизмами, для которых она не является естественной средой обитания, например, консорциумом молочнокислых бактерий. Такой прием направлен на стимуляцию метаболической автохтонной активности почвенной микробиоты (прим. ред. микроорганизмы, разлагающие почвенный перегной), а также на получение ценных компонентов, являющихся следствием таких биопроцессов, как биотрансформация или биоаккумуляция.

На численность, физиологическое и метаболическое состояние микроорганизмов могут влиять ряд факторов, прежде всего, содержание органического вещества, соединений азота, макро- и микроэлементов, воды, кислорода, рН, температура, наличие патогенных микроорганизмов.

На кафедре агрономии Университета Естествознания в Польше были проведены лабораторные исследования с целью определения воздействия трех видов минеральных удобрений: мочевины, калийной соли (60% K₂O) и фосфата аммония в четырех концентрациях (1%, 5%, 10% и 20%) на отдельные группы микроорганизмов, обитающих (или потенциально обитающих) в почвенной среде: Fusarium sp., Aspergillus niger, Rhizopus sp., Penicillium sp., Alternaria sp., Trichoderma viride, Torula herbanum и бактерии Escherichia coli, Clostridium butyricum, Bacillus subtillis, Azotobacter sp., Lactobacillus fermentum, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus bulgaricus.

Об ингибирующем действии удобрений на микроорганизмы свидетельствовала зона угнетения роста, проявляющаяся просветлением вокруг места нанесения удобрения определенной концентрации (рис.). Наибольшую антимикробную активность продемонстрировало удобрение NP 18-46, концентрация которого составляла 20%. При этом зона угнетения роста B. subtillis составила 32 мм. Калийная соль больше всего угнетала (29 мм) бактерии родов Rhizopus sp., L. plantarum и E. coli. Наиболее щадящее действие в отношении роста микроорганизмов проявило удобрение 46% N. При этом наибольшая зона ингибирования проявилась у L. bulgaricus (22 мм) и E. coli (21 мм).

Ингибирующее действие изучаемых удобрений на микроорганизмы, наблюдаемое в ходе исследований, подтверждает сделанный многими авторами вывод о том, что внесение удобрений в почву действительно улучшает ее качество и позволяет повысить урожайность. Однако высокая концентрация химических соединений, вносимых в почву эндогенно, может нарушать качественный и количественный состав его микробиоты. Также стоит указать, что примерно в 80-90% всех почвенных процессов участвуют микроорганизмы, поэтому необходимо знать влияние факторов, определяющих их численность и активность.

Кроме того, стоит отметить, что в ходе процессов, происходящих в такой сложной экосистеме, как почва, могут образовываться токсичные соединения: гидроксиламины и их производные, нитриты, нитраты или нитрозамины, которые являются продуктами разложения более сложных соединений. Эти вещества могут оказывать мутагенное, канцерогенное действие на почвенную микробиоту и ингибировать активность ферментов, в основном дегидрогеназ. Способ и ширина сева различных культур также влияет на микробиологическое состояние почвы (большинство микроорганизмов скапливается вблизи корневых систем).

*НВ – нет влияния.

Проведенные исследования показали угнетающее действие удобрений на тест-индикаторные микроорганизмы. Но в природной среде такой ситуации может и не возникнуть, так как опыты in vitro не отражают в полной мере сложную почвенную экосистему. Однако результаты модельных исследований показывают существенные взаимосвязи, например, состава и дозы удобрения с ингибированием роста микроорганизмов, которые могут входить в состав почвенной экосистемы.

Подготовлено по материалам журнала «Наше сельское хозяйство», 2022 год, № 19.