Раскрытие потенциала урожая: объяснение роли органического вещества в почве

Живая экосистема всех успешных садов основана на органическом веществе почвы (ОВП). Что такое органическое вещество почвы? Это совокупность всех отмерших остатков живого: растительных материалов, останков животных и микробной биомассы, которые со временем разлагаются, образуя под вашими ногами целостную жизненную сеть. В отличие от компоста или мульчи — поверхностных добавок, применяемых для кратковременного поддержания уровня влажности и предотвращения прорастания сорняков в глубину почвенного профиля — ОВП интегрируется глубоко в почвенный профиль и может сохраняться там в течение месяцев или даже столетий.

Процентное содержание органического вещества в почве различается в зависимости от её типа: на лёгких почвах с низкой водопроницаемостью оптимальным считается 2–4% ОВ, на суглинистых — 4–8%, а на глинистых — 5–10%. Эти показатели напрямую связаны с плодородием, способностью удерживать влагу и подавлять болезни. Повышение содержания ОВ увеличивает доступность питательных элементов (вплоть до 20–50%), действует как губка — поглощает воду в объёме, превышающем его собственную массу, примерно в 20 раз — и содержит микроорганизмы, вытесняющие патогены. Словом, органическое вещество в почве — это «секретное оружие», которое следует использовать в вашем саду в условиях засухи, при появлении вредителей и при низких урожаях.

Три типа органического вещества почвы: свежее, переходное и гумус в почве

Уплотнения почвы разлагаются на три различных типа, которые выполняют различные функции в плодородии почвы. Свежее органическое вещество включает свежескошенную траву или зелень покровной культуры, которая только что была добавлена. Бациллы и псевдомоны — это бактерии, которые очень быстро колонизируют почву в течение нескольких часов или дней, обеспечивая быстрое улучшение структуры почвы. Тем не менее, в них содержится много азота; это может временно сделать почву инертной, так что доступный для растений N остаётся иммобилизованным в течение нескольких недель.

Переходное органическое вещество будет накапливаться в течение 1–6 месяцев, при этом преемниками станут грибные сети триходермы, аспергилл и пенициллиума. Эти грибы весьма эффективно разлагают сложные полисахариды целлюлозы и гемицеллюлозы, что запускает процесс агрегации почв в стабильные комочки, улучшая её аэрацию.

Гумус (почва) — это стабилизированный конечный продукт: сложные полимеры, образующиеся в результате 6–24-месячной переработки в компосте или 5–20 и более лет пребывания в естественных почвах. Удивительно прочный: 1 грамм гумуса содержит 1 грамм воды, обладает катионообменной емкостью (КЕ) 200–300 смоль(э)/кг и минерализуется всего на 1–3 процента в год. Именно поэтому накопление органического вещества для улучшения почвы — гумус — является долгосрочным двигателем, способствующим повышению содержания органического вещества и плодородия почвы.

Микробная алхимия: как почвенные микроорганизмы преобразуют органическое вещество

Идеальная алхимия осуществляется почвенными микроорганизмами, которые превращают сырьё в «растительное золото» с помощью своего арсенала ферментов: целлюлазы и гемицеллюлазы расщепляют растительные волокна, протеазы — растительный белок, а фосфатазы — высвобождают свободный фосфор.

Первичное (в течение часов–суток) доминирование принадлежит бактериям рода Bacillus и Pseudomonas, которые расщепляют сахара и белки с образованием аммиака и CO₂. Затем, в течение 2–12 недель, преобладают грибы-деградаторы навоза — Trichoderma и Aspergillus, — которые разрушают труднорасщепляемые компоненты — целлюлозу и лигнин.

Эти микроорганизмы выделяют экзополисахариды, которые действуют как цемент, формируя водостойкие агрегаты и трёхмерные жизненно важные поровые пространства, позволяющие проникать корням и воздуху. Они также секретируют органические кислоты, благодаря чему рH ризосферы снижается на 0,5–2 единицы, что способствует растворению минеральных фосфатов. Подобное преобразование почвы и других форм азота в почве этим микроорганизмом является наглядным свидетельством ценности природы, которая повышает урожайность садов.

Цикл азота в почве: процесс превращения азота из атмосферы в формы, доступные для растений

Растения зависят от органического вещества, которое позволяет циклу азота в почве превращать инертный азот (N 2 ) в атмосфере в формы, необходимые растениям. Этот процесс инициируется фиксацией с помощью фермента нитрогеназы симбиотическими бактериями в бобовых: они ферментируют 100–300 кг N/га/год, 1–50 кг фиксируется свободноживущими бактериями и инновационными эндофитами, такими как METILO, который обеспечивает 30–60 кг N/га за счёт внекорневых опрыскиваний из расчёта 0,75–1 мл/литр каждые две недели.

Metilo — это превосходный продукт азотофиксации который разработан на основе полезных бактерий — метилобактерий, способных оптимизировать биологическую фиксацию азота. Метилобактерии повышают плодородие почвы; способствуют устойчивому росту сельскохозяйственных культур и помогают снизить зависимость от химических удобрений, таких как азотные.

Затем наступает минерализация, в ходе которой 1–3% белков почвы разлагаются под действием протеаз. При высоких соотношениях C:N солома, опилки и другие органические остатки временно «иммобилизуют» азот (на срок от 4 до 16 недель), чтобы обеспечить баланс азотных потребностей микробных организмов-потребителей.

Нитрификация — это процесс расщепления аммония до нитрита (Nitrosomonas) и затем до нитрата (Nitrobacter) в течение от 6 до 16 недель. Однако денитрификация в залитых водой почвах также приводит к потере 0,5–2 кг N на гектар в день в виде N2O — парникового газа, в 310 раз более мощного, чем CO2. Роль органического вещества в плодородии почвы, помимо микробной трансформации азота в почве (в периоды наличия органического вещества и плодородия почвы), обеспечивает постоянное поступление и предотвращает потери органического вещества, что способствует поддержанию плодородия почвы.

Цикл фосфора: раскрытие закрытых питательных веществ с помощью «пиратства» микроорганизмов

Цикл фосфора в почве представляет собой парадокс: общее содержание P в почве составляет 500–1000 мг/кг, тогда как доступный P часто ниже 10 мг/кг и находится в нерастворимых формах, таких как Ca3(PO4)2, FePO4 и AlPO4; эти нерастворимые соли удерживают 50–80 процентов фосфора. Органический P разлагается под действием ферментов фосфатазы, и ежегодно высвобождается 1–5 процентов. Этот процесс усиливается фосфат-растворяющими бактериями (PSB), такими как Bacillus subtilis, licheniformis и megaterium, которые выделяют органические кислоты, снижающие pH ризосферы до 0,5–2.

Есть такие продукты, как Novobac. SOIL VIGOR что усиливает такие эффекты, как внесение 2–3 кг/акр в виде полива почвы при посадке и с регулярным интервалом 4–8 недель, что повышает доступный фосфор на 20–40%. Микориза способствует развитию корневой системы, что приводит к увеличению её объёма в 10–100 раз. Секвестрация органического вещества для улучшения почвы хорошо сочетается с этими процессами.

Пять основных преимуществ органических веществ для улучшения почвы, которыми должен воспользоваться каждый садовод

Увеличение содержания органического вещества в почве открывает трансформационные преимущества, поэтому органическое вещество, улучшающее свойства почвы, является крайне необходимым.

Во‑первых, удержание воды: 1 грамм гумуса удерживает 1 грамм воды; следовательно, повышение содержания гумуса с 2,5 до 5 процентов увеличивает водоудерживающую способность на 25–30 процентов и повышает засухоустойчивость на 2–3 недели.

Во-вторых, резервуар питательных веществ: ОПВ высвобождает 25–40% в течение первого года, 10–20% — в течение второго–третьего года и менее 5% — в последующие годы, что полностью согласуется с потребностями растений и с важностью органического вещества в почве.

В-третьих, улучшение ПСК: 150–300 смоль(к)/кг (в 20–30 раз больше, чем в глине), добавление 1% ОВ повышает ПСК почвы на 20–40%, снижая вымывание питательных веществ на 50–80% и восстанавливая роль органического вещества в плодородии почвы.

В-четвёртых, подавление болезней: при содержании СОМ 1% в нём насчитывается 10–100 млрд микробов на грамм, которые вытесняют Pythium, Rhizoctonia, Fusarium и Verticillium; сам по себе Trichoderma снижает поражённость фузариозом на 30–50%. Это связано с динамикой органического вещества и плодородием почвы.

В-пятых, структура почвы: микрополисахаридные микроагрегаты почвы формируют водостойкие агрегаты, что повышает скорость инфильтрации в 100–1000 раз (с 1–5 до 50–200 мм/ч), улучшая аэрацию и развитие корневой системы.

Практические стратегии почвенной культуры на ферме: преодоление разрыва между теорией и практикой

Вот факторы, влияющие на содержание органического вещества в почве. Управление органическим веществом почвы — это проект, требующий продуманной стратегии. Начните с разнообразных внесений, чтобы достичь соотношения углерода к азоту 25:1–35:1; при посадке вносите 2–4 тонны на акр, а затем ежегодно добавляйте 1–2 тонны смеси из бобовых (соотношение C:N 15:1), компоста (20:1) и соломы (80:1).

Добавьте микробы: SOIL VIGOR (Bacillus + Trichoderma) — это микроорганизм, который повышает разложение почвы на 25–50% и питательных веществ на 20–40% при дозировке 2–3 кг/акр и используется вместе с METILO для внекорневой подкормки.

Безпахотное земледелие позволяет снизить уровень потерь (с 5–15% в год до 2–5% в год), обеспечивает накопление углерода на уровне 0,2–0,5 т/га·год и ускоряет инфильтрацию в 2–5 раз — переход к такой системе возможен за 2–3 года.

Поддерживайте водоудерживающую способность на уровне 40–60%; при превышении 60% в почве активизируется азотный цикл, включая денитрификацию. Проводите контрольные замеры базовых показателей раз в год, ожидая улучшения на 0,5–1,5 процентных пункта: для бедных почв — до 5–6,5, для средних — до 6–8,5, для овощных культур — до 8–10.

В прохладном климате накапливается 30–50% более быстрого pH в диапазоне 6,5–7,5; песчаные почвы требуют большего внесения органики, тогда как глинистые почвы лучше её удерживают. Обнаружьте белый мицелий на отдельных участках, более 50 дождевых червей на квадратный фут, земляной запах и инфильтрацию воды со скоростью свыше 50 мм в час при содержании органического вещества в почве более 4%. Для улучшения почвы и повышения её плодородия используйте органические удобрения и органическое вещество — это позволит добиться долгосрочных результатов.

Ссылка:

• Перейра, С. М., А. де Л. Авилла и Э. Оречча. «Биофумигация и метам-натрий как альтернативы использованию бромистого метила: влияние на борьбу с сорняками и химические характеристики почвы». Агрисиенсия 25.2 (2008): 75–80.
• Гонсалес, И. Метаболизм мио-инозитола‑14С, фитиновой кислоты‑14С и феррифитата‑14С под действием микроорганизмов в андосольной почве. № INIS-mf–4239. Автономный университет штата Мексика, Толука. Факультет химических наук, 1977 г.