Здоров’я ґрунту – практичний приклад функцій природи

Енергія, яку всі живі істоти (в тому числі і рослини) використовують для своєї життєдіяльності, отримується від сонця та засвоюється за допомогою фотосинтезу. Таким чином, кількість засвоєної та накопиченої енергії безпосередньо пов’язана з потенційною життєдіяльністю ґрунту, оскільки частина цієї енергії виділяється у вигляді високоенергетичних цукрів, які підтримують мікробіологію ґрунту активною для виконання своїх функцій. Природна енергія, отримана в результаті фотосинтезу, стимулює регенеративну систему у рослин; отже, наша задача – отримати якомога більше цієї енергії.

Відомо, що вуглець потрапляє у ґрунт з атмосфери у вигляді вуглекислого газу (СО₂) та засвоюється в результаті фотосинтезу; азот надходить у вигляді газоподібного азоту (N₂). Верхні 20 см ґрунту можуть містити від 5,0 т/га до 7,5 т/га газоподібного азоту, який може бути доступним для рослин за допомогою азотфіксуючих бактерій (як пов’язаних з бобовими, так і вільноживучих). Всі інші недоступні мінеральні поживні речовини також можуть бути доступними для рослин завдяки мікробній дії. Вода проникає у ґрунт завдяки інфільтрації та зберігається в макропорах, що забезпечується завдяки стабільності агрегатів.

Оскільки фотосинтез настільки важливий, постає просте питання: чи можна цей процес якось виміряти? Існує думка, що це один з найбільш недооцінених процесів у сільському господарстві (з тих, що можна виміряти), оскільки він може надати безліч інформації, зокрема вказувати на здоров’я та стан рослин. Загалом, швидкість фотосинтезу можна виміряти за допомогою простого рефрактометра (прилад, який вимірює показник заломлення світла в середовищі); як матеріал для аналізу використовується видавлений сік з листя сільськогосподарських культур.

Якщо розглядати основні хімічні елементи, що знаходяться у ґрунті, найчастіше мова йдеться про азот. Важливо розуміти, що основна маса азоту в природі знаходиться в органічній формі. Якщо ваш ґрунт містить 4,0 % органічної речовини, це означає, що також ви маєте близько 2,1 % органічного вуглецю (бо в середньому органічний вуглець ґрунту становить приблизно 52 % від загальної органічної речовини ґрунту). Так зване “співвідношення природи” (вперше розроблене доктором Коулом Альбрехтом) говорить про наступне: співвідношення для вуглецю до азоту і до фосфору становить 100:10:1. Тобто для нашого прикладу це буде: 2,1 % вуглецю, 0,21 % азоту та 0,021 % фосфору. Подальший розклад азоту у доступні форми з недоступних форм відбувається завдяки мікроорганізмам та їх життєдіяльності шляхом розкладання білків, пептидів та амінокислот.

Доступними для рослин формами азоту є водорозчинні форми; в першу чергу – це нітрати та амоній, та деякі амінокислоти. Можуть бути й інші форми, але саме ці мають найважливіше значення. Загалом існує близько 54 різних амінокислот та сполук амінокислотного типу, які ідентифікуються як доступні для рослин.

Для визначення азоту у ґрунті існує безліч методів. Один з найвідоміших – це метод спалювання. Цей метод надає інформацію про загальний азот (органічний + неорганічний) та загальний вуглець. Також відомим є метод з екстракцією розчином хлориду калію, який дасть вам загальну кількість неорганічного азоту (нітрати + амоній). Розуміючи значення загального азоту (органічний + неорганічний), ви можете відняти від нього значення по неорганічного азоту (нітрати + амоній); таким чином ви отримаєте значення по органічному азоту.

У контексті принципів “Здоров’я ґрунту” наразі аналізується азот, який екстрагується чистою водою (водна витяжка). Після екстракції з водної витяжки аналізуються органічний азот, нітратний та амонійний; вважається, що всі ці форми азоту є доступними для рослин, оскільки вони екстрагуються водою (розчиняються у воді). У природному стабільному середовищі домінантною формою органічного азоту у ґрунті є амінокислоти, тому з точки зору “Здоров’я ґрунту” аналіз водорозчинного органічного азоту є вдалим та інформативним методом.

Якщо не враховувати внесення азотних добрив, то для надходження азоту у ґрунт є два основних джерела: 1. як продукт життєдіяльності ґрунтової біомаси; 2. з органічної речовини. Весь цей азот також можна брати до уваги при розгляданні питання потреби в добривах. Вважається, що від одного до трьох відсотків азоту потрапляє у ґрунт при мінералізації з органічної речовини.

Для стандартного агрохімічного аналізу ґрунту використовується безліч різноманітних розчинів (наприклад, ацетат амонію, DTPA, Mehlich III та інші), які вимірюють доступні для рослин поживні речовини, а також загальну кількість засвоюваних рослинами мінералів. Для аналізу загальної кількості поживних речовин (у більшій частині – недоступні форми, які можна розглядати як мінеральний резерв) використовують процедуру розкладання зразків (дайджест); тож давайте не плутати ці два різні хімічні методи. Але як рослинам отримати ці недоступні форми поживних елементів? Відповідь: лише завдяки мікроорганізмам і мікоризному зв’язку. Всі необхідні мінеральні поживні речовини, які є критично важливими для здоров’я рослин, але знаходяться у недоступній формі, рослини можуть отримати лише через зв’язок з мікоризою. Природа надає нам безкоштовно всі ці поживні речовини, але найголовніше, що нам потрібно зрозуміти як ці речовини вивільняються (стають доступними для рослин).

Виміряти відсоток бактеріальної колонізації можна завдяки мікроскопії та мікроскопічних методів, які є дуже точними, але трудомісткими та дорогими. Для ідентифікації цього відсотку бактеріальної колонізації використовуються коріння рослин (як робочий матеріал), бо саме там відбувається обмін поживними речовинами.

Однак наразі існує два нових та дуже чутливих методи: “Дихання ґрунту” та PLFA-тест (Phospholipid Fatty Acids Test – аналіз фосфоліпідних жирних кислот).

“Дихання ґрунту” надає інформацію щодо загальної кількості мікробної спільноти на основі того, скільки вуглекислого газу виділяється з ґрунту. Зразок ґрунту поміщується до невеликої скляної банки, змочується невеликою кількістю води, зачиняється кришкою та витримується в інкубаторі протягом 24 годин у теплому середовищі. Після 24 годин вимірюється кількість вуглекислого газу, що виділяється з цього ґрунту.

PLFA-тест (Phospholipid Fatty Acids Test – аналіз фосфоліпідних жирних кислот) – це аналіз який націлений на виявлення загальної мікробної біомаси завдяки спеціальним біомаркерам, які є специфічними для певних мікробних груп. Ці біомаркери визначаються кількісно за допомогою газового хроматографа та надають інформацію щодо наступних ґрунтових спільнот: бактерій (грам позитивних та грам негативних), грибів, мікоризи, актиноміцетів, азотфіксуючих бактерій та найпростіших.

Також хотілося б сказати дещо про стабільність ґрунтового агрегату. Стабільність ґрунтового агрегату – це властивість ґрунту утримуватися цільною структурою (завдяки мікробним та рослинним виділенням) разом з мінералами, органічною речовиною, грибами, корінням рослин та всім, що присутнє у ґрунті. Також це показник того, наскільки ймовірно, що ґрунт може розпастися на складові у воді чи під дією води. Стабільні агрегати є кінцевим продуктом здорового та продуктивного ґрунту, який здатен утримувати воду. Відомо, що лісові ґрунти мають більшу частку стабільних агрегатів у порівнянні з обробленим ґрунтом, бо вони практично непорушені. Фізичне руйнування ґрунту розбиває ці стабільні агрегати та порушує все мікробне співтовариство, їх життєдіяльність та роботу. Ґрунти з високим вмістом глини повинні мати більш високу стабільну фракцію порівняно з піщаними ґрунтами. Стабільність агрегатів також є складовим параметром у загальній оцінці стану “здоров’я ґрунту”.

Дана стаття основана на інформації люб’язно наданій лабораторією Ward Laboratories, Inc.