Методи оцінки та показники біологічної активності ґрунту в агрохімії

Біологічна активність ґрунту — це сукупність біохімічних реакцій, що відбуваються в ґрунті, які призводять до відновлення запасу використаних або розкладених складних речовин, завдяки чому він володіє своєрідним гомеостазом. Біологічна активність ґрунту залежить від чисельності та видового складу живих мікроорганізмів, що мешкають у ньому, типу ґрунту, пори року, клімату та культури землеробства. Тому, говорячи про біологічну активність ґрунту, потрібно враховувати всю сукупність умов і факторів, у яких даний ґрунт сформувався.

Показниками біологічної активності слугують: виділення вуглекислоти, тобто дихання ґрунту; здатність ґрунту до амоніфікації та накопичення нітратів; швидкість розкладання клітковини; активність ферментів азотного та фосфорного обміну, а також ферментів, що каталізують окислювальні процеси; абсолютна кількість мікроорганізмів, особливо азотобактеру, епіфітних бактерій та неспорових ґрунтових бактерій. Показники біологічної активності ґрунту необхідні для його характеристики як біологічної системи та оцінки ступеня зміни під впливом антропогенного впливу, особливо від пошкодження токсикантами та техногенними перевантаженнями.

Жоден із показників біологічної активності окремо не відображає складності біологічних та біохімічних змін, що відбуваються в ґрунті. Для порівняльної оцінки біологічної активності ґрунту за сукупністю запропоновано шкалу показників (табл. 32; Кірюшин В.І., 1996).

Таблиця 32 – Шкала порівняльної оцінки біологічної активності ґрунту Активність Показник дуже дуже слабка слабка середня висока висока

 Виділення СО2, СО2/10 г на добу   <5       5–10      10–15       15–25      >25
 Каталаза, О2, см3/г/хв           <1        1–3       3–10       10–30      >30
 Дегідрогеназа за відновленням
 ТТХ*, мкл Н2 г/добу              <3       3–7           7–15    15–22      >22
 Фосфатаза, мг Р2О2/10 г/год      <5      0,5–1,5    1,5–5,0      5–15      >15
 Протеаза, мг альбум/10 г/год     <0,5      0,5–1       1–2         2–3       >3
 Інвертаза, мг глюкози/г/добу     <5       5–15       15–20      50–150     >150

Примітка. ТТХ – 2,3,5–трифенілтетразолій хлористий.

Найбільший вплив на біологічну активність ґрунту справляють органічні добрива і особливо гній. З гноєм у ґрунт надходить велика кількість поживних речовин для ґрунтової мікрофлори та маса мікроорганізмів, для яких, однак, у ґрунті немає умов для розвитку. Наприклад, Escherichia coli, чисельність якої в 1 г гною досягає 10000 клітин, у ґрунті через короткий час виявляється в кількості до 100 клітин на 1 г. Лише частина бактерій гною зберігається в ґрунті та включається до його метаболізму. Це мікроорганізми, що розкладають целюлозу та пектин, а також амоніфікатори. Такий же позитивний вплив на біологічну активність ґрунту справляють зелені добрива та компости, оскільки з ними мікроорганізми отримують засвоювані сполуки вуглецю та азоту.

Дія мінеральних добрив на біологічну активність ґрунту залежить від виду, форми, строку, способу та норми їх застосування. Тут доречно нагадати, що мікроорганізми не тільки використовують внесені в ґрунт добрива як джерело того чи іншого елемента живлення, а й активно беруть участь у їх переведенні у форми, доступні для рослин.

Наприклад, сечовина в ґрунті піддається гідролізу до аміаку під впливом уреази — ферменту, що виділяється мікрофлорою. Сама по собі сечовина практично не поглинається рослинами, але іони амонію — чудове джерело азоту для них. Ферментативний гідроліз сечовини здійснюється за наступною схемою:

CO(NH 2) 2  H 2 O   CO2  2NH3

Аміак взаємодіє в ґрунті з мінеральними кислотами, утворюючи солі, що дисоціюють у водному середовищі на іони.

Деякі добрива згубно діють на ґрунтові мікроорганізми. Прикладом може слугувати ціанамід кальцію, який після внесення в ґрунт стерилізує його. Однак вже через короткий час ця сполука під дією низки бактерій та грибів розкладається і перетворюється на водорозчинний нетоксичний карбонат амонію, що використовується мікроорганізмами та рослинами як джерело азоту.

Підвищують біологічну активність ґрунту калійні, кальцієві, магнієві, сірчані та залізні добрива. Такою самою є дія і мікроелементів. Загалом можна сказати, що застосовувані в сільському господарстві мінеральні та органічні добрива підвищують біологічну активність ґрунту, тобто сприяють:

• збільшенню чисельності та групового складу мікроорганізмів;
• посиленню дихання ґрунту;
• підвищенню його ферментативної активності.

Однак застосування високих норм мінеральних добрив викликає порушення природного кругообігу основних органогенних елементів у природі, що негативно позначається на життєдіяльності ґрунтових мікроорганізмів. Депресивний вплив високих норм мінеральних добрив на розвиток активної мікрофлори пов'язаний з:

• підвищенням концентрації ґрунтового розчину;
• наявністю в ньому великих кількостей рухомих форм азоту, особливо N-NO3;
• зміною рН ґрунту;
• накопиченням нітратів, що мають інгібуючі властивості щодо рослин та мікроорганізмів.

Основні запаси елементів ґрунту зосереджені в його твердій частині. Водна фаза утримує лише незначну частку навіть обмінних форм іонів. Особливо яскраво це проявляється на ґрунтах з розвиненим ґрунтовим поглинальним комплексом.

Склад і властивості твердої фази ґрунту

Тверда фаза формує органо-мінеральний каркас ґрунту, який успадковує склад і властивості материнської породи. Ця основа найбільш стійка в часі і за своїм обсягом. За складом тверда фаза поділяється на мінеральну та органічну частини.

У мінеральній частині ґрунту зосереджені всі зольні елементи. Азот, вуглець, кисень, фосфор і сірка розподілені між мінеральною та органічною частинами. Розуміння цього балансу допомагає точніше планувати систему живлення рослин.

Тверда фаза безпосередньо впливає на фізичний стан ріллі та водний режим. Для практичної оцінки поля важливий комплекс її фізико-хімічних характеристик. До них належать такі параметри:

• гранулометричний, мінералогічний та хімічний склад;
• будова та структура;
• пористість.