Микрофлора почвы микробиология кратко

Видовой и количественный состав

В грунте живет достаточно много разновидностей бактерий, которые делятся по выполняемым функциям, месту обитания, особенностям питания и другим параметрам. В земле встречаются бактерии гниения, паразиты, симбионты. При этом отношения между разными видами микроорганизмов существенно отличаются.

Одноклеточные организмы, которые формируют споры, насчитывают 12 разновидностей. Они делятся по критерию предпочтений к среде. К примеру, термофилам подходят только высокие температурные параметры. Под воздействием одноклеточных многие вещества трансформируются в элементы, которые характерны для развития растений.

К появлению патогенной флоры приводит загрязнение грунта фекалиями. Эти микроорганизмы могут проникать в грунт из растений или кишечника животных. Это провоцирует развитие процессов гниения. Основными представителями патогенных бактерий считаются колиформные прокариоты. Эти одноклеточные микроорганизмы могут долгое время жить в грунте при условии его хорошего нагревания и отсутствия воздействия прямых солнечных лучей.

По форме клеточных стенок

Деление микроорганизмов в зависимости от формы стенок клеток базируется на результатах геномных исследований. Этот принцип позволяет выделить несколько видов одноклеточных:

• кокки – обладают клетками в виде сфер;
• бациллы – их клетки отличаются формой стержня;
• спириллы – эти микроорганизмы обладают формой спирали.

Также существуют грунтовые организмы, которые отличаются сложной структурой. В эту группу входят актиномицеты, которые имеют множество разветвлений.

По отношению к кислороду

В зависимости от способов использования кислорода для осуществления жизнедеятельности выделяют такие разновидности бактерий:

• аэробные – им для существования требуется кислород;
• анаэробные – гибнут, если в каком-то слое почвы присутствует кислород.

По способности окрашиваться методом Грама

Сущность этого метода заключается в присутствии наружной оболочки, которая отличается защитными функциями. Она способна пропускать или, наоборот, мешать попаданию антибактериального компонента и красящего вещества в структуру бактерии.

В большинстве случаев в грунте встречаются такие грамотрицательные организмы:

• псевдомонады – это мелкие одиночные бактерии, которые не вызывают образования спор;
• почкующиеся бактерии – в эту группу входят нитрифицирующие организмы;
• клубеньковые одноклеточные;
• энтеробактерии – бывают подвижными и неподвижными и считаются патогенными для растений;
• азотобактерии – являются крупными подвижными свободноживущими палочками;
• миксобактерии и цитофаги – эти микроорганизмы вырабатывают слизь и тяжи с плотной структурой.

Грамположительные бактерии включают такие разновидности:

• спорообразующие;
• бациллы – к ним относятся палочковидные бактерии, которые живут колониями и отличаются высокой степенью подвижности;
• крупные анаэробные организмы, которые принимают участие в процессах гниения, сбраживания пектина, углеводов, крахмала;
• коринеподобные бактерии – живут в подстилках, грунте, растительном субстрате.

По типу питания

В зависимости от типа питания бактериальные микроорганизмы, которые живут в грунте, бывают автотрофными и гетеротрофными. Первая группа добывает органические вещества для осуществления жизнедеятельности самостоятельно, вторая – использует готовую органику.

По функциям

Организмы, которые имеются в почве, требуются для деструкции органики. Во время осуществления жизнедеятельности одноклеточные насыщают грунт важными элементами. Клубеньковые бактерии отвечают за фиксацию азота около корней. Нитрифицирующие микроорганизмы требуются для повышения плодородности грунта.

Также, в зависимости от функций, существуют такие категории одноклеточных:

1. Деструкторы – усваивают углеводы и разные вещества, представленные в форме живой или отмершей органики.
2. Мутуалисты – такие бактерии сожительствуют на выгодных условиях. В качестве примера стоит привести клубеньковые бактерии.
3. Хемоавтотрофы – получают энергию из неорганических элементов без содержания углерода.

Нюансы управления микробиотическими процессами в почве

Современные технологии управления биологическими ресурсами предусматривают несколько возможностей проведения мероприятий по повышению качества грунтов. Кроме традиционных методов повышения плодородия в виде внесения удобрений в почву наука предлагает другие методы интенсификации сельхозпроизводства.

Так, на сегодняшний день получила распространения технология управления микробиотическими процессами. В практическом плане сегодня эта технология реализуется в двух основных направлениях:

• Применение биологических средств для работ по рекультивации земель, восстановлению их пригодности для сельхозработ.
• Применение биопрепаратов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и защите их от вредителей и болезней.

Применение биопрепаратов для повышения урожайности почвы

Обе технологии основываются на использовании искусственно выращенной полезной микрофлоры для внесения в грунт. Первым этапом применения этой технологии выступает проведение комплексной оценки состояния почвенного покрова. В процессе исследования определяется наличие микроорганизмов в грунте, их жизнеспособность и возможность привлечения для решения поставленных задач. Отдельным пунктом этого исследования стоит вопрос выявления опасных для человека микроорганизмов.

Вторым этапом является процесс поиска наиболее эффективного типа микроорганизмов, способных в конкретных условиях решить поставленную задачу. Чаще всего исследование проводится по двум направлениям – поиск основного вида бактерий или других организмов и выявление конкурирующих групп, способных вступить в борьбу за жизненное пространство. Параллельно, исследуются положительные и отрицательные факторы местного физико-химического фона почвы, которые могут существенно повлиять на результат работ.

Во время практической фазы сначала проводится культивация в условиях инкубаторов необходимого количества биологического продукта для внесения в почву или обработку растений. Чаще всего биологически активные препараты применяются в виде водной дисперсии при поливе или мероприятиях по защите растений от вредителей.

Буквально сразу после применения проводится краткий анализ состояния почвы. В дальнейшем на основании результатов мониторинга делаются выводы по успешности применения средств, и исходя из этого проводится коррекция технологии.

В практическом плане показать эффективность технологии применения микробиологических препаратов можно на примере переработки отходов выращивания птицы и свиней. Крупные производители курятины и свинины постоянно сталкиваются с проблемой утилизации отходов. Специфика состоит в том, что даже на небольшой ферме спустя некоторое время некуда девать скопившийся навоз. А учитывая, что куриный помет обладает повышенной токсичностью, то эта проблема становится еще более острой. Единственно правильным выходом здесь выступает применение биопрепаратов, способных быстро провести переработку отходов и одновременно вернуть плодородие занимаемым землям. Биопрепараты обеспечивают быстрое разложение навоза и превращение его в компост. Более современные средства дают возможность использовать навоз в качестве основы для приготовления биогаза.

Внесенные же в грунт бактерии обеспечивают рекультивацию почвы и возвращение ей плодородных качеств в течение 2-4 лет.

Как вам статья?

Мне нравитсяНе нравится

Как исследовать почвенную микрофлору

Грунт исследуют посредством полного или краткого анализа. Полный контроль проводится в таких ситуациях:

• детальная и глубокая характеристика санитарного состояния грунта;
• оценка пригодности почвы для размещения различных строений;
• эпидемиологические исследования.

Краткое исследование требуется для проведения текущего санитарного контроля. Оно помогает определять общее число сапрофитных и термофильных бактерий, клостридий и других организмов.

Полный санитарно-бактериологический анализ дополнительно включает оценку количества грибков, актиномицетов, шигелл, сальмонелл. Помимо этого, он помогает выявлять и определять количество возбудителей ботулизма, столбняка, бруцеллеза, сибирской язвы.

Особенности управления

Чтобы обезвредить грунт, который обсеменен вредными микроорганизмами, проводят механическую обработку и сажают различные растения. Использование химикатов провоцирует снижение плодородности грунта.

Чтобы нормализовать почвенную микрофлору, допустимо использовать различные биологические удобрения. С их помощью удается насыщать грунт ценными веществами, снижать активность патогенных бактерий, делать субстрат более плодородным.

Благодаря этому вещества существенно повышают параметры урожайности культурных растений и помогают справляться с влиянием неблагоприятных факторов. К тому же они существенно снижают число нитратов и тяжелых элементов в структуре грунта.

Почвенная микрофлора представляет собой важный показатель, который часто применяется в сельском хозяйстве. В составе грунта присутствует много патогенных и полезных микроорганизмов, которые влияют на развитие культурных растений.

ГЛАВА 10. ЭКОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Экология (от греч. oicos — дом, местообитание) микроорганизмов изучает развитие и функционирование отдельных видов микробов и их сообществ (микробиоценозов) в природной среде. Микроорганизмы присутствуют во всех экосистемах биосферы: почве, воде, воздухе. Они обитают на растениях, в организме человека, животных, птиц, насекомых.

10.1. МИКРОФЛОРА ПОЧВЫ

Почва обильно заселена микроорганизмами. В ней встречаются все формы микроорганизмов, которые существуют на Земле: бактерии, вирусы, актиномицеты, дрожжи, грибы, простейшие. Микроорганизмы почвы принимают участие в процессах почвообразования и ее самоочищения, круговорота в природе азота, углерода и других элементов. Почва как среда обитания микроорганизмов очень гетерогенна. Видовой состав микрофлоры почвы зависит от ее типа и состояния, химического состава и соотношения определенных компонентов, температуры, влажности и т. д. В разных слоях почвы количество микроорганизмов неодинаково. Общее количество микроорганизмов в 1 г почвы составляет 109—1010 КОЕ. В самом верхнем слое (0,5 см) микроорганизмов очень мало, так как на них губительно действуют УФ-лучи, высушивание и другие неблагоприятные факторы. На глубине от 1—5 см до 30—40 см число микроорганизмов больше всего — в среднем 10—50 млн в 1 г. Глубже 30—40 см число микроорганизмов снижается, и в более глубоких слоях их опять мало.

В почве живут азотфиксирующие (Azotobacter; Azomonas), нитрифицирующие (Nitrobacter, Nitrosomonas), денитрифицирующие, маслянокислые бактерии. Среди гнилостных бактерий чаще всего обнаруживаются аэробные бациллы видов Bacillus subtilis, В. mycoides, В. megatherium, анаэробные клостридии Clostridium sporogenes, С. perfringens, С. putrificum, неспорообразующие палочки родов Pseu-domonas, Proteus.

В почве постоянно находятся акгиномицеты и многочисленные представители грибов, хотя численность последних невелика (около 1 % всей микрофлоры).

Почва содержит также микроорганизмы, поступающие из воды, воздуха, от животных, растений. Со сточными водами в почву попадают патогенные и условно-патогенные микроорганизмы. Сроки выживаемости патогенных микроорганизмов в почве определяются видом микроорганизма, условиями их местонахождения и интенсивностью процессов самоочищения.

Через почву могут передаваться возбудители многих инфекционных заболеваний (сибирской язвы, газовой гангрены, столбняка и др.). При загрязнении почвы фекалиями людей, больных кишечными инфекциями, продукты растительного происхождения могут быть контаминированы возбудителями дизентерии, холеры, брюшного тифа, сальмонеллеза, энтеровирусами. Установлена прямая зависимость между уровнем заболеваемости человека и животных кишечными инфекциями и неудовлетворительным санитарным состоянием почвы.

При санитарно-микробиологическом анализе почвы определяют общее микробное число и наличие санитарно-показательных микроорганизмов (СПМ): бактерий группы кишечной палочки, Clostridium perfringens, Enterococcus faecalis. Микробное число характеризует загрязненность почвы органическими веществами. Присутствие в почве СПМ свидетельствует о ее фекальном загрязнении.

ПредыдущаяСледующая

Принципы исследования почвенной микрофлоры

К методам исследования почвенной микрофлоры относятся методы количественного и качественного изучения состава экосистемы. Среди принципов исследований,одинаковыми для обоих методов выступают:

• Научность исследования;
• Достоверность полученных данных;
• Использование при исследовании стандартизованных методов исследования;
• Объективность проведения эксперимента.

Для методов количественного и качественного анализа допускается проведение полного или краткого анализа почвы. Полный, качественный анализ почвы проводится в нескольких случаях:

• При определении полной характеристики санитарного состояния почвы;
• Для определения безопасного, пригодного состояния участка для строительства жилья, возведения промышленных и гражданских объектов;
• При проведении эпидемиологических исследований.

Среди методов исследования почвы, в котором исследуются количественные показатели микрофлоры почвы одним из самых распространенных выступает метод прямого микроскопирования. Суть метода заключается в прямом исследовании общего числа микроорганизмов в 1 грамме грунта.

При исследовании используются обычные микроскопы. Из заготовленного образца исследования готовится раствор суспензии на предметном стекле. При проведении изучения с помощью обычного оптического микроскопа в поле зрения исследователя могут быть выявлены:

• Палочковидные бактерии;
• Кокки различных видов;
• Мицелий грибов разных форм;
• Актиномицеты;
• Другие формы микроорганизмов определяемые при помощи микроскопа.

При исследовании почвы могут быть выявлены палочковидные бактерии

В процессе исследования определяется количественный состав микрофлоры.

Другим методом проведения качественного анализа выступает использование капиллярной камеры, в которой происходит подсчет микрофлоры. Проведя подсчет бактерий в капилляре, без труда можно определить приблизительное количество микроорганизмов в 1 грамме почвы.

Применение более современных электронных микроскопов дает возможность определить большее количество форм живых организмов, которые при наблюдении из обычного микроскопа невидимы. Данный метод хорош еще и тем, что для исследователя есть возможность оставить провести наблюдение не только в формате реального времени, а и продолжить его при помощи компьютерных методик исследования.

Применение количественных методов дает возможность определить общее количество микроорганизмов в определенном объеме. При проведении комплексного исследования этого результата недостаточно

Куда более важно определить динамику роста колоний, их функции и возможности, взаимодействие с другими видами микроорганизмов

В ходе таких исследований, когда основным предметом выступают качественные показатели проводятся опыты в ходе которых образцы бактерий переносятся на специальные питательные среды, чтобы определить их качественные показатели. Косвенно этот метод позволяет определить и порядок взаимодействия разных групп в экосистеме.

Другим направлением исследования качественного состояния микрофлоры выступает возможность определить массу микроорганизмов в почве и спрогнозировать возможности этих колоний для получения урожая.

Качественный анализ почв позволяет определить и отдельные группы микроорганизмов, наличие которых существенно влияет на эпидемиологический характер участка. Это исследование проводится методом титра. В ходе опыта делается избирательное помещение образцов в разные питательные среды. После этого проводится наблюдение за образцами, и выделяются искомые представители микрофлоры интересные для исследования. Этот метод чаще всего применяется для определения экологической безопасности участка.

Как поддержать присутствие полезных бактерий в почве?

Микробы нуждаются в регулярных запасах активного органического вещества, чтобы выжить в почве. Почвы, которые не обрабатывали длительное время, имеют значительно более высокий уровень микроорганизмов, больше активного углерода и органического вещества, чем регулярно обрабатываемые почвы. Большинство микробов в почве существует в условиях голодания и поэтому склонны находиться в состоянии покоя (особенно в распаханных почвах). Отмершие растительные остатки и питательные вещества для растений становятся пищей для микробов в почве.

Для оптимального роста корни растений и микробы нуждаются в доступе некоторого количества воздуха и воды. К счастью, почва полна микросред, различающихся по количеству доступного воздуха, воды и питательных веществ. Уплотнение почвы и ее нарушение вследствие обработки могут разрушить эту важную микросреду, затрудняя проникновение корней растений в почву, поглощение воды и питательных веществ и взаимодействие с полезными микробами. Чтобы свести к минимуму уплотнение и обеспечить оптимальную среду для выращивания, четко распределите области для посадки и передвижения по участку, например, соорудите приподнятые грядки, разделенные дорожками. Также рассмотрите возможность использования ручных инструментов, чтобы свести к минимуму обработку почвы, когда это возможно.

Более крупных вредителей соберите вручную или сбейте с растений струей из садового шлангаДля защиты ценного верхнего слоя почвы от эрозии можно использовать мульчуЧтобы свести к минимуму уплотнение и обеспечить оптимальную среду, соорудите приподнятые грядки, разделенные дорожками

Верхние несколько сантиметров почвы содержат обилие микроорганизмов, органических и питательных веществ. Для защиты ценного верхнего слоя почвы от эрозии можно использовать мульчу или почвопокровные культуры, а также добавления органического вещества по мере его разложения.

Пестициды убивают вредителей, но они также могут убивать полезные почвенные микробы и насекомых. Вместо того чтобы искать химический препарат, постарайтесь сначала рассмотреть биологические альтернативы пестицидам. Выбирайте устойчивые к болезням сорта растений и культуры, которые смогут хорошо расти на вашем участке. Более крупных вредителей соберите вручную или сбейте с растений струей из садового шланга и бросьте в мыльную воду.

Кроме этого, существуют специальные препараты на основе полезных для растений грибков и штаммов бактерий, которые просто можно внести в почву.

Количественный и видовой состав микроорганизмов почвы

Тесная связь между всеми формами жизни на земле делает человечество зависимым даже от таких форм жизни как микроорганизмы. Примером такой зависимости может быть факт, что 80% кислорода на планете производится при непосредственном участии зеленых водорослей в мировом океане. Известные формы жизни на планете играют одну из ведущих ролей в процессе образования повышения плодородия и других почвообразовательных процессах. Микрофлора почвы поражает своим многообразием. Многие виды живых организмов имеют уникальную структуру и такие же уникальные свойства.

По  мнению академика В.Л. Омелянского микроорганизмы окружающие нас «сопровождают человека, вторгаясь в его жизнь, то, как друзья, то как враги». Микрофлора почвы, населенная многочисленными видами микробов, грибов, одноклеточных растений характеризуется способностью потреблять в пищу разнообразные формы продуктов, отличной приспособляемостью к внешним условиям – влажности, перепадам температуры и высокой способностью производить потомство.

Большинство видов микроорганизмов представляют собой одноклеточные организмы, но довольно часто встречаются и многоклеточные и даже такие, которые можно отнести к доклеточным формам жизни. Многие виды можно отнести к растительности, а многие к животному миру. Распространение микрофлоры в почвенном покрове неоднородно, это и является одним из важнейших свойств почвы – и полезные и имеющие патогенный характер микроорганизмы присутствуют в отдельных местах земного покрова, образуя колонии. Так или иначе все виды грибов, бактерий и вирусов взаимодействуют с растениями, животными и человеком внося свои коррективы в ход жизни.

Почва, как и вода и воздух, является естественной средой обитания не только животных и растений, но и микроорганизмов. Как и другие обитатели этой планеты, мир микрофлора распределяется в почве неоднородно. Здесь большую роль играют:

• Физико-химические качества покрова;
• Наличие питательных веществ для существования;
• Наличие необходимой для жизни влаги;
• Защита от прямых солнечных лучей;
• Степень аэрации почвенного покрова.

Микрофлора почвы содержит бактерии, грибы, водоросли.

Обилие видов и форм живых организмов существенно зависит и от климатических особенностей региона. Чем тяжелей и жестче климат, тем меньше видов микроорганизмов населяющих почву.

Неоднородно и расположение зон обитания видов микрофлоры. Менее всего насыщена верхняя часть грунта, здесь на глубине 5-7 мм от поверхности располагаются только самые выносливые виды, которым критически необходимым условием существования выступает наличие солнечного света.

Слой почвы, находящийся ниже, наоборот, населен максимально – здесь наблюдается наивысшая концентрация жизни – всего 5-10 см от поверхности включает в себя около 80%  живых организмов. Далее, по мере углубления в слой почвы количество живых организмов сокращается, уже на глубине около 30 см общее количество микроорганизмов в 25-30 раз меньше чем на поверхности.

Основными видами обитателей почвенного покрова выступают:

• Бактерии;
• Актиномицеты;
• Грибы;
• Водоросли;
• Простейшие животные.

Среди постоянно обитающих в почве микроорганизмов также нужно отнести:

• Гнилостные бактерии;
• Спороносные виды;
• Аэробные бактерии;
• Анаэробные бактерии;
• Бактерии, разлагающие клетчатку;
• Нитрифицирующие и денитрифицирующие виды бактерий;
• Азотофиксирующие микроорганизмы;
• Бактерии поглощающие серу и железо.

Вместе с этими видами живых организмов в почве встречаются и живые организмы являющиеся возбудителями опасных болезней. Для этих представителей патогенных бактерий относятся:

• Возбудитель дизентерии;
• Бактерии столбняка;
• Возбудители сибирской язвы;
• Возбудители различных форм чумы.
• Кишечной палочки.

Каждый и видов бактерий выполняет важную, строго определенную природой роль. Образуемые различными видами бактерий и микробов сообщества и ассоциации взаимодействуют между собой в рамках выполнения своих биологических функций. Сформированные, таким образом связи и взаимоотношения обеспечивают биологическое равновесие между различными формами жизни на планете.

Как бактерии стимулируют рост растений?

Почва — это гораздо больше, чем просто грязь, она живая. В чайной ложке почвы содержится больше микробов, чем людей на земле. Один гектар плодородной почвы может содержать в среднем 8-15 тонн бактерий, грибов, простейших, нематод, дождевых червей и членистоногих.

Мудрая природа позаботилась о растениях. Почвенные микробы образуют симбиотические (взаимовыгодные) отношения с растениями, усиливая защиту от патогенов и стимулируя их рост в обмен на источники пищи. Такие микробы представляют собой особый класс бактерий, которые занимают ризосферу (корневую зону) и обладают способностью улучшать развитие и повышать защитные силы растений.

Как мы знаем, растения получают пищу из почвы, в которой они растут. Однако эта пища доступна им только благодаря большому разнообразию микробов (особенно бактерий и грибков), которые могут химически и механически преобразовывать материалы в почве в питательные вещества. Таким образом, эти бактерии напрямую влияют на рост растений, облегчая доступ к таким питательным веществам, как азот, фосфор, железо и другие.

Хотя азот, фосфор и железо могут быть в изобилии в почве, они часто находятся в форме, которую растение не может использовать. Бактерии, стимулирующие рост растений, преобразуют эти питательные вещества в форму, которую растение может легко использовать для питания.

Эти бактерии также могут продуцировать растительные гормоны, такие как ауксины, гиббереллины и цитокинины. Эти гормоны стимулируют рост корней и побегов в обмен на источники питания, получаемые ими из растения.

Кроме того, бактерии, стимулирующие рост растений, обладают способностью защищать растения от патогенов. В борьбе за питательные вещества они вытесняют патогены и производят антибиотики и противогрибковые метаболиты.

Подобные бактерии могут помочь растению защитить себя от патогенов совершенно удивительным образом. Они способствуют тому, что в растении запускается сигнал, который активирует защитную систему. Это включает в себя укрепление клеточных стенок растений, производство антимикробных веществ и синтез белков, связанных с патогенами.

Почвенные микробы образуют симбиотические (взаимовыгодные) отношения с растениями, усиливая защиту от патогенов и стимулируя их рост в обмен на источники пищи