Microflora solului joacă un rol semnificativ în structura biocenozelor terestre . Microorganismele contribuie la descompunerea materiei organice moarte în minerale, adică participă la proces, fără de care existența normală a biocenozelor ar fi imposibilă [1] .
Conform cercetărilor S.N. Vinogradsky (1952), microflora solului poate fi împărțită în organisme active metabolic (R-strategis), care asimilează substanțe organice anorganice, cu greutate moleculară mică și fermentează rapid compuși organici cu greutate moleculară mare - proteine , celuloză , pectină , chitină ("zimogenă" microflora), și organisme metabolic inactive (k-strategis) capabile să distrugă și să sinteze substanțe humice (microfloră „autohtonă”) [2] . S.P. Kostychev a sugerat că plantele servesc ca sursă de substraturi nutritive pentru microfloră, care este mediul biologic activ al plantei, furnizând resurse genetice pentru evoluția formelor specializate simbiotic [3] .
Există două grupe principale de microorganisme fixatoare de azot din atmosferă - cele care intră în simbioză cu plantele superioare (genurile bacteriene Rhizobium , Bradyrhizobium , Mezorhizobium , Sinorhizobium , Azorhizobium ) [4] și care trăiesc liber. A doua grupă include fixatorii asociativi de azot (genul de bacterii Azospirillum , Pseudomonas , Agrobacterium , Klebsiella , Bacillus , Enterobacter , Flavobacterium Arthrobacter etc. ) și microorganismele mai adaptate existenței libere în sol (genul de bacterii Azoitojerinckia etc. .; bacterii fototrofe fixatoare de azot, cianobacterii) [5] .
În cuvintele lui V. I. Vernadsky: „Pământul este saturat de viață”. Microorganismele viabile pot produce mai multe generații de felul lor pe zi. În 1 g de sol, numărul bacteriilor ajunge la un miliard [6] .
Un număr mare de microorganisme din biosferă este indicat de studiile lui D.I. Nikitin, conform calculelor lor, biomasa microbiană din sol depășește fitomasa sintetizată anual de plantele superioare [7] .
P.A. _ Cantitatea de biomasă microbiană a solurilor de pădure soddy-podzolic și gri, precum și cernoziom au arătat că ponderea masei microbiene pure reprezintă în medie aproximativ 0,1% din masa solului. El a luat în considerare mecanismele de reglare a numărului de microorganisme și abordările de gestionare a microflorei dezirabile sau nedorite din sol [8] .
Microflora solului descompune substanțele organice și dezvoltă forme valoroase de humus în straturile profunde ale pământului. Procesele de viață din sol joacă un rol cheie pentru structura, fertilitatea, creșterea și dezvoltarea plantelor. În solul de grădină cu o adâncime de suprafață de până la 0,2 m, numărul de microorganisme poate fi de 7%, ceea ce înseamnă 42 kg de materie organică la 100 de metri pătrați [9] .
Studiul microflorei solului a arătat că conceptul de microbiom, propus inițial de J. Lederberg și colab. pentru a caracteriza genomul total al microflorei intestinale umane, poate fi extins parțial la comunitățile microbiene ale plantelor. Principalele funcții ale comunităților endofitice sunt controlul agenților patogeni și dăunătorilor, precum și eliberarea plantelor din xenobioticele provenite din exterior și, eventual, din propriii metaboliți toxici. Unele bacterii nodulare sunt capabile de fixarea azotului. Astfel de bacterii intră în simbioză cu leguminoasele, pătrund în rădăcinile lor și provoacă formarea de „ noduli ” în care se înmulțesc. Aceste microorganisme sunt capabile să fixeze azotul, iar amoniacul rezultat este folosit de plantă pentru propria sa creștere [10] [11] .
Unele tipuri de comunități microbiene din sol pot îndeplini funcții precum: asimilarea surselor din sol de azot, fosfor și fier, precum și transformarea și redistribuirea metaboliților între părțile plantei, ceea ce compensează într-o anumită măsură lipsa organelor digestive din acesta. . O funcție importantă a endofitelor , mai ales în condiții de stres, poate fi reglarea dezvoltării plantelor prin activarea sintezei de hormoni, vitamine și alte substanțe biologic active [12] .
Două moduri de reducere a nitraților au fost găsite în diverși reprezentanți ai microflorei solului. Când se dezvoltă în habitatul lor natural, pseudomonadele denitrificatoare efectuează ambele procese în mod egal; în bacteriile purtătoare de spori, domină reducerea nitratului la azot de amoniu. Ca urmare a implementării proceselor de denitrificare la aceste microorganisme, s-au constatat pierderi semnificative de azot din mediu [13] .
Ciupercile microscopice se caracterizează prin cel mai activ și perfect metabolism energetic în comparație cu alte microorganisme din sol. Raportul lor de utilizare a substratului poate ajunge la 50 - 60%. În actinomicete și bacterii, această cifră este oarecum mai mică. Predominanța ciupercilor în comunitatea microbiană care descompune reziduurile vegetale se explică nu numai prin capacitatea mare de penetrare a filamentelor de miceliu fungic (hife), ci și prin caracteristicile biochimice. Odată cu descompunerea celulozei, amidonului și pectinei în sol, se formează o cantitate mare de acizi organici, ceea ce crește aciditatea solului, iar acest lucru afectează negativ așezarea acestuia cu bacterii. Majoritatea microorganismelor preferă un mediu neutru [14] .
Biomasa ciupercilor se poate dezvolta activ atât în straturile superioare ale solului, cât și în deficiența de oxigen, de exemplu, Fusarium (F. culmorum, F. oxysporum), Trichoderma viride și unele specii de Aspergillus și Penicillium cresc în straturile profunde ale sol. În comparație cu alte organisme din sol, ciupercile au un metabolism economic, deoarece folosesc o cantitate mare de carbon și azot din compușii pe care îi descompun pentru a-și construi propriul organism. Până la 60% din substanțele divizate de ciuperci trec în talii ciupercilor, adică fixează și azotul [15] .
Microorganismele din sol diferă semnificativ unele de altele în morfologie, dimensiunea celulei, raportul de oxigen, cerințele pentru factorii de creștere și capacitatea de a asimila diferite substraturi. În sol există peste 100.000 de tipuri de microorganisme, dar aproximativ 100 dintre ele sunt folosite în industrie [16] .
Una dintre sarcinile cele mai importante ale microbiologiei agricole este elucidarea rolului microorganismelor în agropeisaj, identificarea celor mai semnificative specii, studiul funcțiilor acestora, selecția și introducerea în mediu, ceea ce va permite ulterior reglarea țintită a solului. procesele microbiologice. Microbiologia agricolă a devenit un subiect fierbinte din cauza consecințelor neintenționate ale utilizării îngrășămintelor minerale, pesticidelor și regulatorilor de creștere a plantelor. În cele mai multe cazuri, acest lucru a dus la schimbări climatice imprevizibile și la pierderea atât a diversității biologice a plantelor și animalelor, cât și la o schimbare a microcosmosului stratului fertil de sol. Necesitatea utilizării capacităților biologice ale plantelor și microorganismelor pentru a înlocui parțial sau complet substanțele agrochimice poate rezolva cu succes problema furnizării de nutrienți și protejarea plantelor de boli și dăunători [17] .
Atunci când se determină productivitatea interacțiunii „plantă-microorganism”, este necesar să se evalueze compatibilitatea sistemelor metabolice, de exemplu, modalitățile de transport a azotului și carbonului, precum și absența reacțiilor de protecție active în plante ca răspuns la prezența sau pătrunderea microorganismelor. Bacteriile situate în rizosferă sau „noduli” pot sintetiza substanțe atât stimulatoare ( fitohormoni , vitamine ) cât și deprimante (rizobiotoxine) dezvoltării plantelor [18] .
În prezent sunt produse următoarele clase de produse:
Astfel, microflora solului se distinge atât prin specii, cât și prin diversitatea funcțională. Intensitatea cercetărilor în acest domeniu face posibil să fim optimişti cu privire la viitorul microbiologiei agricole. În funcție de obiective, microflora solului poate fi utilizată cu succes atât în creșterea plantelor și prelucrarea diferitelor substraturi, cât și în domenii conexe, rezolvând probleme urgente ale biotehnologiei.