Здоровье почвы – практический пример функций природы

Энергия, которую все живые существа (в том числе растения) используют для своей жизнедеятельности, получается от солнца и усваивается с помощью фотосинтеза. Таким образом, количество усвоенной и накопленной энергии напрямую связано с потенциальной жизнедеятельностью почвы, поскольку часть этой энергии выделяется в виде высокоэнергетических сахаров, поддерживающих микробиологию почвы активной для выполнения своих функций. Естественная энергия, полученная в результате фотосинтеза, стимулирует регенеративную систему у растений; следовательно, наша задача – получить как можно больше этой энергии.

Известно, что углерод попадает в почву из атмосферы в виде углекислого газа (СО₂) и усваивается в результате фотосинтеза; азот поступает в виде газообразного азота (N₂). Верхние 20 см почвы могут содержать от 5,0 т/га до 7,5 т/га газообразного азота, который может быть доступен для растений с помощью азотфиксирующих бактерий (как связанных с бобовыми, так и свободноживущими). Все другие недоступные минеральные питательные вещества могут быть доступны для растений благодаря микробному действию. Вода проникает в грунт благодаря инфильтрации и хранится в макропорах, что обеспечивается стабильностью агрегатов.

Поскольку фотосинтез настолько важен, возникает простой вопрос: можно ли этот процесс как-то измерить? Существует мнение, что это один из наиболее недооцененных процессов в сельском хозяйстве (из тех, что можно измерить), поскольку он может предоставить множество информации, в частности указывать на здоровье и состояние растений. В общем, скорость фотосинтеза можно измерить с помощью простого рефрактометра (прибор, измеряющий показатель преломления света в среде); в качестве материала для анализа используется выдавленный сок из листьев сельскохозяйственных культур.

Если рассматривать основные находящиеся в почве химические элементы, чаще всего речь идет об азоте. Важно понимать, что основная масса азота в природе находится в органической форме. Если ваша почва содержит 4,0% органического вещества, это означает, что также имеется около 2,1% органического углерода (ибо в среднем органический углерод почвы составляет примерно 52% от общего органического вещества почвы). Так называемое «соотношение природы» (впервые разработанное доктором Коулом Альбрехтом) говорит о следующем: соотношение для углерода к азоту и фосфору составляет 100:10:1. То есть, для нашего примера это будет: 2,1% углерода, 0,21% азота и 0,021% фосфора. Дальнейшее разложение азота в доступные формы из недоступных форм происходит благодаря микроорганизмам и их жизнедеятельности путем разложения белков, пептидов и аминокислот.

Доступными для растений формами азота водорастворимые формы; в первую очередь – это нитраты и аммоний и некоторые аминокислоты. Возможны и другие формы, но именно эти имеют важнейшее значение. В общей сложности существует около 54 различных аминокислот и соединений аминокислотного типа, которые идентифицируются как доступные для растений.

Для определения азота в почве существует множество методов. Один из самых известных – это метод сжигания. Этот метод предоставляет информацию об общем азоте (органическом + неорганическом) и общем углероде. Также известен метод с экстракцией раствором хлорида калия, который даст вам общее количество неорганического азота (нитраты + аммоний). Понимая значение общего азота (органический + неорганический), вы можете отнять от него значение по неорганическому азоту (нитраты + аммоний); таким образом вы получите значение по органическому азоту.

В контексте принципов «Здоровье почвы» анализируется азот, который экстрагируется чистой водой (водная вытяжка). После экстракции из водной вытяжки анализируются органический азот, нитратный и аммонийный; считается, что все эти формы азота доступны для растений, поскольку они экстрагируются водой (растворяются в воде). В природной стабильной среде доминантной формой органического азота в почве являются аминокислоты, поэтому с точки зрения «Здоровье почвы» анализ водорастворимого органического азота является удачным и информативным методом.

Если не учитывать внесение азотных удобрений, то для поступления азота в почву есть два основных источника: 1. как продукт жизнедеятельности почвенной биомассы; 2. из органического вещества. Весь этот азот также можно учитывать при рассмотрении вопроса потребности в удобрениях. Считается, что от одного до трех процентов азота попадает в почву при минерализации из органического вещества.

Для стандартного агрохимического анализа почвы используется множество разнообразных растворов (например, ацетат аммония, DTPA, Mehlich III и другие), которые измеряют доступные для растений питательные вещества, а также общее количество усвояемых минералов. Для анализа общего количества питательных веществ (в большей части – недоступные формы, которые можно рассматривать как минеральный резерв) используют процедуру разложения образцов (дайджест); поэтому давайте не путать эти два разных химических метода. Но как растениям получить эти недоступные формы питательных частей? Ответ: только благодаря микроорганизмам и микоризной связи. Все необходимые минеральные питательные вещества, которые критически важны для здоровья растений, но находятся в недоступной форме, растения могут получить только через связь с микоризой. Природа предоставляет нам бесплатно все эти питательные вещества, но самое главное, что нам нужно понять, как эти вещества высвобождаются (становятся доступными для растений).

Измерить процент бактериальной колонизации можно благодаря микроскопии и микроскопическим методам, очень точным, но трудоемким и дорогим. Для идентификации этого процента бактериальной колонизации используются корни растений (как рабочий материал), потому что именно там происходит обмен питательными веществами.

Однако существует два новых и очень чувствительных метода: “Дыхание почвы” и PLFA-тест (Phospholipid Fatty Acids Test – анализ фосфолипидных жирных кислот).

«Дыхание почвы» предоставляет информацию об общем количестве микробного сообщества на основе того, сколько углекислого газа выделяется из почвы. Образец грунта помещается в небольшую стеклянную банку, смачивается небольшим количеством воды, закрывается крышкой и выдерживается в инкубаторе в течение 24 часов в теплой среде. После 24 часов измеряется количество углекислого газа, выделяемого из этого грунта.

PLFA-тест (Phospholipid Fatty Acids Test – анализ фосфолипидных жирных кислот) – это анализ, нацеленный на выявление общей микробной биомассы благодаря специальным биомаркерам, которые являются специфическими для определенных микробных групп. Эти биомаркеры определяются количественно с помощью газового хроматографа и предоставляют информацию относительно следующих почвенных сообществ: бактерий (грамм положительных и грамотрицательных), грибов, микоризы, актиномицетов, азотфиксирующих бактерий и простейших.

Также хотелось бы сказать кое-что о стабильности грунтового агрегата. Стабильность грунтового агрегата – это свойство почвы содержаться цельной структурой (благодаря микробным и растительным выделениям) вместе с минералами, органическим веществом, грибами, корнями растений и всем, что присутствует в почве. Также это показатель того, насколько вероятно, что почва может распастись на составляющие воды или под действием воды. Стабильные агрегаты являются конечным продуктом здорового и продуктивного грунта, способного удерживать воду. Известно, что лесные почвы имеют большую долю стабильных агрегатов по сравнению с обработанной почвой, потому что они практически ненарушены. Физическое разрушение почвы разбивает эти стабильные агрегаты и нарушает все микробное сообщество, их жизнедеятельность и работу. Почвы с высоким содержанием глины должны иметь более высокую стабильную фракцию по сравнению с песчаными почвами. Стабильность агрегатов также является составным параметром в общей оценке состояния здоровья почвы.

Данная статья основана на информации любезно предоставленной лабораторией Ward Laboratories, Inc.