Статья в журнале Зерно. Здоровье почвы

От авторов
Что такое здоровье
почвы
Микробы присутствуют в
почве в большом количе‑
стве. Они хорошо адаптиру‑
ются к окружающей среде,
умеют приспосабливаться к
температуре, уровню влаж‑
ности, структуре почвы и к
различному содержанию
питательных веществ в ней.
Можно с уверенностью ска‑
Примеры результатов здоровья почвы
(Ward Laboratories, Inc., Ag Testing – Consulting)
Водная
вытяжка
Тип анализа
Специальный экстрагент (Н3А)
ведущий специалист по анализу
почв аналитической лаборатории
«Агротест»
зать, что почвенные микро‑
бы – надежный индикатор
здоровья почвы.
Большинство из них
потреб­ляют кислород и
выделяют CO2, соответ‑
ственно, микробная актив‑
ность является прямым
индикатором качества
почвы.
Анализ на здоровье почвы –
это комплексное тестирова‑
ние с использованием
химических и биологиче‑
ских данных, имитирующее
природную доступность
питательных веществ в
почве. При этом применя‑
ются биологические и
химические методы, анало‑
гичные природным. Анализ
почвы проводят для изме‑
рения почвенной микроб‑
ной активности, используя
для экстракции воду (как
естественный природный
растворитель) и специаль‑
ный экстрагент (назовем
его Н3А), имитирующий
органические кислоты,
подобные тем, которые
вырабатывают корни расте‑
ний (для изменения значе‑
Вычисления
Олег Маслов,
Здоровье почвы
Здоровье
почвы
Завершаем цикл статей, посвя‑
щенных теме здоровья почвы.
С предыдущими публикациями
(о роли почвенных микробов,
бактерий, грибов, простейших
микроорганизмов и нематод)
можно ознакомиться в №№1‑3
нашего журнала за 2015 г.
В заключительной статье цикла
мы на примерах раскрываем
суть взаимодействия микроор‑
ганизмов и их влияние на
доступность питательных эле‑
ментов в почве.
Исследования, которые легли в
основу публикаций, успешно
проводятся на протяжении
последних лет на территории
США, а также непосредственно
в Вард лаборатории (Ward
Laboratories, Inc., Ag Testing –
Consulting, Kearney,
Nebraska, USA)
Образец 1
Образец 2
рН почвы (1:1)
6,6
6,2
Образец 3
6,2
Растворимые соли (кондуктометрия)
0,15
0,3
0,28
Органическое вещество (%)
1,2
2,5
1,6
Микробная активность (CO2), ppm C
33,1
71,6
94,1
Общий азот, ppm N
26,7
31,9
21,8
Органический азот, ppm N
13,2
9,9
9,4
Общий органический углерод, ppm С
181
157,1
238
Нитрат, ppm NO3-N
7,1
14,8
4,8
Аммоний, ppm NH4-N
5,8
3,7
9,2
Неорганический азот, ppm N
12,9
18,5
14
Неорганический фосфор, ppm Р
37,8
16
14,5
Общий фосфор, ppm Р
45,5
19,9
24,9
Органический фосфор, ppm Р
7,7
3,9
10,4
Калий, ppm K
95
162
145
Кальций, ppm Ca
250
434
445
523
Алюминий, ppm Al
224
210,5
Железо, ppm Fe
98
70
241
Отношение углерода к азоту (C:N)
13,7
15,9
25,3
Минерализация азота, ppm N
3,6
4,7
<0,1
Выпуск органического азота, ppm N
6
9,4
3,7
Резерв органического азота, ppm N
7,2
0,5
5,7
Минерализация фосфора, ppm Р
2,5
2,4
<0,1
Резерв органического фосфора, ppm Р
5,2
1,6
10,4
Процент фосфорного насыщения (Al/Fe)
14,1
7,1
3,3
Процент фосфорного насыщения (Ca)
18,2
4,6
5,6
Здоровье почвы (вычисления)
5,5
7,1
7
70% – бобовые,
30% – травы
70% – бобовые,
30% – травы
70% – бобовые,
30% – травы
Рекомендации по покровным культурам
ЗЕРНО | 139
Пример результатов биологической
активности почвы (образец 2264)
(анализ почвы на наличие функциональных
групп биомассы и их разнообразие)
Общее количество живой микробной биомассы, фосфолипидов и жирных кислот (нг/г) – 621,9
Индекс разнообразия функциональных групп – 1,08
Кол-во биомассы
Индекс разнообразия
Оценка
<500
<1
501-1000
1,01-1,1
Очень плохо
1001-1500
1,11-1,2
Ниже среднего
1501-2500
1,21-1,3
Средний уровень
2501-3000
1,31-1,4
Выше среднего
Плохо
3001-3500
1,41-1,5
Хорошо
3501-4000
1,51-1,6
Очень хорошо
>4000
>1,6
Прекрасно
Состав биомассы по функциональным
группам в процентном отношении
Функциональная
группа
Биомасса,
нг/г
% от общего
кол-ва биомассы
Всего бактерий
344,4
55,39
44,79
Грам (+)
278,5
Актиномицеты
80,8
13
Грам (-)
65,9
10,6
Ризобии
0
0
10,9
1,74
Всего грибов
Эндомикоризные грибы
Сапрофиты
Простейшие
Недифференцированные
0
0
10,9
1,74
0
0
266,6
42,87
Состав сообществ и их отношения:
Отношение грибы : бактерии = 0,0315
<0,05
Очень плохо
0,051-0,1
Плохо
0,11-0,15
Ниже среднего
0,151-0,2
Средний уровень
0,21-0,25
Выше среднего
0,251-0,3
Хорошо
0,31-0,35
Очень хорошо
>0,35
Прекрасно
Отношение хищники : добыча = вся добыча
<0,002
Очень плохо
0,0021-0,005
Плохо
0,0051-0,008
Ниже среднего
0,0081-0,01
Средний уровень
0,011-0,013
Выше среднего
0,0131-0,16
Хорошо
0,0161-0,02
Очень хорошо
>0,02
Прекрасно
Отношения грам (+) : грам (-) = 4,23
<0,5
Доминируют грам (-) бактерии
0,51-1
Незначительное доминирование грам (-) бактерий
1,01-2
Баланс грам (+) и грам (-) бактерий
2,01-3
Незначительное доминирование грам (+) бактерий
3,01-4
Доминируют грам (+) бактерии
>4
140
Значительное доминирование грам (+) бактерий
ния рН и для увеличения питательной
доступности элементов). Эти органи‑
ческие кислоты являются хорошим
источником углерода, возвращающим
рН почвы к первоначальному есте‑
ственному уровню.
Определения, используемые
в результатах
1. рН почвы (1:1): рН почвы (соотно‑
шение почвы и воды 1:1).
2. Растворимые соли (кондуктоме‑
трия): показа­тель электрической
проводимости почвы в расчете на
количество растворимых солей,
выраженный в единицах электро‑
проводности mmho / cm (соотноше‑
ние почвы и воды 1:1).
3. Органическое вещество (%): общее
органическое вещество почвы.
4. Микробная активность: количество
углекислого газа (CO2), выпущенно‑
го из сухой почвы в течение 24
часов под действием почвенных
микробов. Это значение является
мерой активности микробов в
почве и напрямую связано с плодо‑
родием почвы.
5. Общий азот: общее количество экс‑
трагируемого и водорастворимого
азота (органический и неорганиче‑
ский азот), выражается в ppm.
6. Органический азот: разница между
общим азотом и неорганическим
азотом (нитраты и катионы аммо‑
ния). Эта форма азота представляет
собой сумму потенциально мине‑
рализуемого азота в почве.
Органический азот может попол‑
няться за счет свежих раститель‑
ных остатков, навоза, компоста и
почвенных микробов.
7. Неорганический азот: сумма доступ‑
ных для растений форм азота
(нитраты и катионы аммония),
выражается в ppm. Нитраты могут
быть легко потеряны из почвы
путем выщелачивания, эрозии и при
определенных условиях они могут
восстанавливаться в газообразные
формы азота – потери в виде лету‑
чих оксидов. Катион аммония обыч‑
но быстро преобразовывается в
нитрат с помощью почвенных
микроорганизмов, он менее подвер‑
жен выщелачиванию. В большин‑
стве неорганических почв азот нахо‑
дится в виде нитратов.
Растения и вещества
8. Неорганический фосфор: количе‑
ство экстрагируемого в почве фос‑
фора в виде ортофосфатов (PО4),
выражается в ppm.
9. Общий фосфор: общее количество
элементарного фосфора в почве,
выражается в ppm.
10. Органический фосфор: разница
между общим фосфором и неорга‑
ническим. Органический фосфор
является недоступным для растений,
но может стать доступным путем
микробной активности.
11. Отношение углерода к азоту (C:N):
отношение органического углерода к
органическому азоту в почве
(водная экстракция). Соотно­шение
является критически важным ком‑
понентом цикла питательных
веществ. Используется в сочетании
со значением микробной активно‑
сти для оценки потенциальной азот‑
ной и фосфорной минерализации.
Также значение используется при
расчете здоровья почвы: оно являет‑
ся чувствительным индикатором
здоровья почвы и оказывает значи‑
тельное влияние на активность
почвенных микробов – для почв с
хорошей микробной активностью –
не выше, чем 20:1; в идеале – от 8:1 и
до 15:1. Отношение, равное 20:1, ука‑
зывает на то, что минерализация
фосфора и азота незначительна, то
есть азот и фосфор будут недоступ‑
ными, пока это соотношение не упа‑
дет ниже 20. По мере уменьшения
этого соотношения количество
доступных для растений форм фос‑
фора и азота в почвенном растворе
будет увеличиваться.
12. Минерализация азота: количество
азота, освобожденного путем мине‑
рализации. Минимальное количе‑
ство (Nmin) оценивает, какое количе‑
ство азота станет максимально
быстро доступным для растений
путем микробной активности и
отношения C:N. Когда это отноше‑
ние превышает 20, азот остается свя‑
занным с бактериальной биомассой.
13. Высвобождение органического
азота: общее количество высвобож‑
денного азота путем микробной
активности. Это сумма общего орга‑
нического и минерализованного
азота.
14. Резерв органического азота: количе‑
ство азота, оставшегося после
Пример результатов биологической
активности почвы (образец 1255)
(анализ почвы на наличие функциональных
групп биомассы и их разнообразие)
высвобождения органического азота
под действием микробной активно‑
сти. Это значение может увеличи‑
ваться за счет свежих растительных
остатков, навоза, компоста и почвен‑
ных микробов.
15. Минерализация фосфора: количе‑
ство фосфора, которое может быть
выпущено путем минерализации
органического фосфора почвенны‑
ми микробами в зависимости от их
активности и отношения C:N.
16. Процент фосфорного насыщения
(в зависимости от содержания
железа и алюминия): количество
фосфора, деленное на количество
железа и алюминия. Значение ниже
5 может указывать на необходи‑
мость внесения фосфорного удо‑
брения.
17. Здоровье почвы: это значение,
которое рассчитывается и показы‑
вает общее состояние здоровья
почвы. В расчетах участвуют дан‑
ные о микробной активности и
отношение C:N. Значе­ние является
мерой активности микроорганиз‑
мов в почве и напрямую связано с
ее плодородием. Оно представляет
собой общее состояние здоровья
почвенной системы и сочетает 5
независимых биологических пере‑
менных свойств почвы. Расчет рас‑
сматривает баланс почвенного
углерода и азота и их отношение к
микробной активности. Это значе‑
ние может варьироваться от 0 до 50.
В большинстве случаев, чем выше
число, тем более плодородная почва
(для почв с хорошей микробной
активностью – не ниже 7).
18. Рекомендации по покровным
культурам: рекомендации по
посадке различных смесей покров‑
ных культур на основе данных
почвенных тестов, оценки здоро‑
вья почвы и отношения
C:N. Рекомендации по смешива‑
нию покровных культур предна‑
значены для улучшения C:N соот‑
ношения и здоровья почвы.
19. Доступные формы NPK: эти значе‑
ния представляют собой сумму N,
P2O5 и K2O. Данные включают неор‑
ганические формы азота (NH4 и
NO3) и фосфора в виде ортофосфа‑
тов, а также количество азота и
фосфора, основанные на микроб‑
ной активности и отношении C:N.
Интерпретация отношения
грибы: бактерии
Бактерии, как правило, доминируют в
системах с незначительным количе‑
ством органических материалов или
остатков, с более низким отношением
углерода к азоту (C:N). Кроме того, бак‑
терии могут преобладать ранней весной
или поздней осенью, когда температура
почвы обычно холоднее и раститель‑
ность чаще всего отсутствует. В то же
время грибы следует рассматривать и
как показатель здоровья почвы, несмо‑
тря на важность бактерий в почвенной
экосистеме. Более широкое использова‑
ние покровных культур и / или других
органических материалов с меньшими
нарушениями почвы должно способ‑
ствовать увеличению в почве количе‑
ства грибов. Корректировка рН также
может быть рекомендована в некоторых
более экстремальных условиях.
Интерпретация отношения
хищники: добыча
Выражается отношением простейших
к бактериям. Простейшие питаются
бактериями, которые способствуют
выделению питательных веществ, осо‑
бенно азота. Более высокий коэффици‑
ент указывает на активное сообщество,
где питательные вещества находятся на
достаточном базовом уровне для под‑
держания хищников. Тем не менее этот
показатель, как правило, будет относи‑
тельно небольшим, потому что добы‑
чи, скорее всего, всегда будет суще‑
ственно больше, чем хищников.
Общее количество живой микробной биомассы, фосфолипидов и жирных кислот (нг/г) – 1353,5
Индекс разнообразия функциональных групп – 1,4
Кол-во биомассы
Грамположительные бактерии обычно
доминируют в начале вегетации. Они
лучше выживают при стрессовых усло‑
виях окружающей среды, таких как
засуха или экстремальные температу‑
ры, из‑за их способности образовывать
споры. Это отношение приближается к
более сбалансированному значению
при благоприятных почвенных услови‑
ях в течение всего вегетационного
периода. Грамотрицатель­ные бактерии
доминируют в почвах с анаэробными
условиями или при других стрессовых
ситуациях, таких как применение
пестицидов или загрязнение тяжелыми
металлами.
Оценка
<500
<1,0
501-1000
1,01-1,1
Плохо
1001-1500
1,11-1,2
Ниже среднего
1501-2500
1,21-1,3
Средний уровень
2501-3000
1,31-1,4
Выше среднего
3001-3500
1,41-1,5
Хорошо
3501-4000
1,51-1,6
>4000
>1,6
Очень плохо
Очень хорошо
Прекрасно
Состав биомассы по функциональным
группам в процентном отношении
Функциональная
группа
Биомасса,
нг/г
% от общего
кол-ва биомассы
Всего бактерий
683,8
50,52
Грам (+)
415,5
30,7
Актиномицеты
126,8
9,37
Грам (-)
268,3
19,82
Ризобии
0
0
Всего грибов
132,6
9,8
Эндомикоризные грибы
27,9
2,06
Сапрофиты
104,7
7,74
Простейшие
Недифференцированные
0
0
537,1
39,68
Состав сообществ и их отношения
Отношение грибы: бактерии = 0,194
<0,05
Очень плохо
0,051-0,1
Плохо
0,11-0,15
Ниже среднего
0,151-0,2
Средний уровень
0,21-0,25
Выше среднего
0,251-0,3
Хорошо
0,31-0,35
Очень хорошо
>0,35
Интерпретация отношения
грам (+): грам (-)
Индекс разнообразия
Прекрасно
Отношение хищники: добыча = вся добыча
<0,002
Очень плохо
0,0021-0,005
Плохо
0,0051-0,008
Ниже среднего
0,0081-0,01
Средний уровень
0,011-0,013
Выше среднего
0,0131-0,16
Хорошо
0,0161-0,02
Очень хорошо
>0,02
Прекрасно
Отношение грам (+): грам (-) = 1,55
<0,5
Доминируют грам (-) бактерии
0,51-1
Незначительное доминирование грам (-) бактерий
1,01-2
Баланс грам (+) и грам (-) бактерий
2,01-3
Незначительное доминирование грам (+) бактерий
3,01-4
Доминируют грам (+) бактерии
>4
Значительное доминирование грам (+) бактерий
ЗЕРНО | 141