Wpływ nawozów węglowo-humusowych na dynamikę mikroflory glebowej pod uprawami pszenicy

Rozwój mikroflory glebowej

Obserwacje dynamiki rozwoju mikroflory na polach jasnoszarej gleby leśnej zajmowanej przez uprawy pszenicy pokazują, że pod wpływem nawozów węglowo-humusowych ogólna liczebność mikroorganizmów w poziomach ornych nawożonych powierzchni znacznie wzrasta (tab. 1).

Rozwój mikroflory glebowej w glebie różnie nawożonej zajmowanej przez pszenicę

Gleba nienawożona charakteryzuje się niską biogenicznością. Najszybsze tempo wzrostu i rozwoju mikroorganizmów rosnących na pożywce zaobserwowano w obszarach nawożonych wodą amoniakalną. Całkowita liczba mikroorganizmów na tle różnych dawek nawozów węglowo-humusowych była praktycznie taka sama, ale dość wysoka w porównaniu z kontrolą.

Później całkowita liczba mikroorganizmów w glebie lasu szarego nieco spada; Jednakże ujawniająca się zależność ich liczby od rodzaju i dawki badanych nawozów utrzymuje się aż do końca sezonu wegetacyjnego.

Wpływ na różne grupy mikroorganizmów

Wzrost ogólnej liczebności mikroflory glebowej w początkowym okresie oddziaływania wody amoniakalnej z glebą następuje dzięki amonifikatorom zarodnikowym, które są najbardziej odporne na antyseptyczne działanie amoniaku. Mikroorganizmy rozwijające się na MPA dobrze rozwijały się w glebie nawożonej wodą amoniakalną, przeprowadzając następnie energetyczną mineralizację materii organicznej gleby i masy mikroorganizmów zabitych przez amoniak.

Nawozy węglowo-humusowe, mimo że węgiel traktowano amoniakiem aż do całkowitego nasycenia, nie mają aż tak antyseptycznego wpływu na mikroflorę glebową. Dlatego na tle nawozów węglowo-humusowych intensywnie rozwijają się grzyby i bakterie nitryfikacyjne, które są szczególnie wrażliwe na antyseptyczne działanie amoniaku.

Przy większej dawce nawozów węglowo-humusowych całkowita liczebność flory grzybowej ulega zwiększeniu, a jej różnorodność gatunkowa ulega pewnej zmianie.

Rozwój patogenów fermentacji kwasu masłowego był równie aktywny w przypadku wszystkich badanych typów nawozów. Pod wpływem badanych nawozów zachodzą zatem istotne zmiany w rozwoju mikroorganizmów, które mają duże znaczenie w realizacji procesów zagospodarowania resztek roślinnych i powstawania substancji próchnicznych.

Przyjmuje się powszechnie, że bakterie nitryfikacyjne są jedyną przyczyną powstawania azotanów. Dlatego też uwzględnienie rozwoju nitryfikatorów ma duże znaczenie dla scharakteryzowania działania badanych nawozów.

W warunkach naszych doświadczeń stwierdzono, że liczba bakterii nitryfikacyjnych (na agarze wypłukanym solą amonowo-magnezową kwasu fosforowego) wzrasta na tle większej dawki nawozów węglowo-humusowych.

Ich rozwój na tle wody amoniakalnej, zwłaszcza w pierwszej połowie sezonu wegetacyjnego, był słaby. Jednakże, w porównaniu do wskaźników w glebie nienawożonej, woda amoniakalna w pewnym stopniu aktywizowała procesy mobilizacji azotu w glebie.

Słaby rozwój procesów nitryfikacji w glebie nienawożonej i ich aktywacja pod wpływem badanych nawozów wskazują na brak materiału energetycznego do nitryfikacji w jasnoszarej glebie leśnej.

Zawartość azotu mineralnego w powierzchniach nawożonych większą dawką nawozów węglowo-humusowych wzrosła do 4% w stosunku do azotu ogólnego w pierwszym okresie badań i do 3,5% w drugim okresie, natomiast w powierzchniach nawożonych wodą amoniakalną zawartość azotu mineralnego była nieznacznie niższa na początku i prawie dwukrotnie niższa pod koniec badań. W rezultacie wpływ nawozów węglowo-humusowych na procesy mobilizacji mobilnego azotu w glebie jest skuteczniejszy niż wpływ wody amoniakalnej (tab. 2).

Mobilizacja azotu w glebie

Zastosowanie nowego rodzaju nawozu organicznego wpłynęło na dynamikę rozwoju promieniowców rejestrowaną w środowisku skrobiowo-amoniakowym. Tak więc wzrost ich kolonii na szalkach kontrolnych był ledwo zauważalny, natomiast na tle wody amoniakalnej ich kolonie osiągnęły znaczące rozmiary i wykazywały większą różnorodność gatunków. W próbkach gleby nawożonych różnymi dawkami nawozów węglowo-humusowych nie stwierdzono różnic w intensywności rozwoju promieniowców.

Określając jednak wpływ badanych nawozów na liczebność przedstawicieli dwóch głównych zbiorowisk mikroflory glebowej, nie stwierdzono szczególnych różnic pomiędzy rodzajami badanych nawozów. Jednak intensywność procesów amonifikacji przy zastosowaniu nawozów węglowo-humusowych nie osiąga intensywności tych procesów w glebie nawożonej wodą amoniakalną.

Wysoka aktywność amonifikacyjna gleby nawożonej wodą amoniakalną świadczy o aktywacji procesów rozkładu materii organicznej, zachodzących pod wpływem amoniaku. Wniosek ten potwierdza wzmożony rozwój promieniowców i bakterii celulozowych w glebie, która pod koniec sezonu wegetacyjnego otrzymała wodę amoniakalną jako nawóz. Ponadto badania dynamiki przemian substancji próchnicznych wykazały istotny wzrost w tym czasie zawartości próchnicy rozpuszczalnej w wodzie w glebie nawożonej wodą amoniakalną.

Bazując na danych z badania asocjacji mikrobiologicznej niszczącej celulozę, można ocenić stymulujący wpływ nawozów węglowo-humusowych na rozwój mikroorganizmów tworzących tę asocjację (Tabela 3).

Zatem w nienawożonej glebie, grzyby i bakterie brały udział w niszczeniu włókna w fazie krzewienia pszenicy. W nawożonej glebie w tym okresie badań grzyby w ogóle się nie pojawiły.

W drugiej połowie sezonu wegetacyjnego, wraz ze wzrostem zawartości trudno mineralizowanych form materii organicznej, np. związków próchnicznych, pojawiają się grzyby, wzrasta liczebność bakterii celulozowych i promieniowców. W tym czasie związki próchnicze wprowadzane do gleby wraz z nawozami węglowo-próchnicznymi ulegają istotnym zmianom (Tabela 4).

W próbkach gleby nawożonej nawozami węglowo-humusowymi wzrasta zawartość wolnych kwasów huminowych oraz frakcji ich form mobilnych. Jednocześnie następuje wzrost zawartości związków próchnicznych rozpuszczalnych w wodzie, wzrastający od niższej dawki nawozów do wyższej, których gromadzenie się świadczy o wzroście procesów mineralizacji materii organicznej samej gleby.

Bezpośredni wpływ amoniaku na skład kompleksu bioorganiczno-mineralnego gleby przy zastosowaniu wody amoniakalnej znacznie zwiększa intensywność mineralizacji próchnicy. Obserwowany rozpad materii organicznej gleby następuje na skutek działania frakcji reprezentowanych przez związki mobilne kwasów huminowych.

Przy stosowaniu nawozów węglowo-humusowych obserwuje się natomiast akumulację kwasów huminowych (tab. 5).

Mikroorganizmy niszczące włókno

Dynamika związków próchniczych

Dzięki temu materia organiczna gleby nawożonej wodą amoniakalną staje się bardziej dostępna dla mikroflory glebowej, a jej mineralizacja zachodzi szybciej.

Wyobrażenie o intensywności i kierunku przemian związków próchnicznych dają również dane określające biogeniczność gleby oraz zagęszczenie jej mikroskopijnej populacji na jednostkę materii organicznej i azotu (tab. 5).

Całkowita liczba mikroorganizmów

Jak wynika z obliczeń zamieszczonych w tabeli 5, pokrycie gleby przez organizmy żywe osiąga największe rozmiary w próbkach gleby nawożonej wodą amoniakalną. Przy stosowaniu różnych dawek nawozów węglowo-humusowych nie obserwuje się istotnych różnic w zawartości mikroorganizmów w 1 g suchej gleby. Jednakże w porównaniu do gleby nienawożonej, nawozy węglowo-próchniczne aktywują aktywność mikrobiologiczną. Całkowita liczba mikroorganizmów wzrasta kilkadziesiąt razy przy stosowaniu nawozów węglowo-humusowych.

Liczba mikroorganizmów przypadająca na jednostkę materii organicznej i na jednostkę azotu glebowego w nawożonej glebie świadczy o dużej intensywności procesów mikrobiologicznych i decyduje o tempie włączania próchnicy i związków zawierających azot do nowych cyklów biologicznych.

Różnice w zagęszczeniu mikroorganizmów na jednostkę próchnicy i azotu w glebach nawożonych w różny sposób determinują także różną długość okresu intensywnej aktywności biologicznej. W glebie nawożonej nawozami węglowo-próchniczymi procesy mikrobiologiczne zachodzą bardziej równomiernie przez cały okres wegetacji.

Działanie wody amoniakalnej charakteryzuje się nierównomiernym przebiegiem poszczególnych procesów mikrobiologicznych, co najwidoczniej wynika z faktu, że amoniak w początkowym okresie oddziaływania na glebę częściowo ją sterylizuje i zmienia stan materii organicznej, powodując zwiększoną ruchliwość próchnicy i przegrupowanie się wśród mikroorganizmów glebowych.

W tabeli 6 przedstawiono dane charakteryzujące wpływ badanych nawozów na aktywność procesów nitryfikacji, uwzględnionych w glebie nawożonej różnie przed eksperymentem (gleba kontrolna w każdym wariancie eksperymentu) oraz po utrzymaniu jej w optymalnych warunkach wilgotności i temperatury przez miesiąc (tab. 6).

W próbkach nawożonych humatami węglowymi, gdy gleba jest utrzymywana w warunkach sprzyjających rozwojowi nitryfikatorów, stwierdza się dużą akumulację azotanów. Wzrost aktywności nitryfikacyjnej gleb leśnych w warunkach stosowania nawozów węglowo-humusowych następuje w wyniku działania huminianów amonowych zawartych w nawozach jako materiału energetycznego, co powoduje równoczesny wzrost ogólnej aktywności mikrobiologicznej.

W glebie nawożonej wodą amoniakalną procesy nitryfikacji we wczesnych etapach badań zostały zahamowane przez antyseptyczne działanie amoniaku. W rezultacie w glebie, która otrzymała amoniak jako materiał energetyczny do procesu i była utrzymywana w optymalnych warunkach temperatury i wilgotności, ilość azotanów w początkowej fazie rozwoju pszenicy nie przekraczała ich ilości w glebie kontrolnej tego wariantu doświadczalnego.

Jednocześnie rośliny żyjące w środowisku wodnym amoniaku wykazywały najbardziej charakterystyczne różnice w kolorze i mocy właśnie w tym okresie. Oczywistym jest, że w tym okresie rozwoju pszenicy główną formą odżywiania roślin azotem była forma amoniakowa. W kolejnych okresach badań zauważono wpływ wody amoniakalnej na akumulację azotanów, jednak bez przewagi nad opcjami nawozów węglowo-humusowych.

Aktywność procesów mikrobiologicznych

Wzrost energii zdolności nitryfikacyjnych gleby przy stosowaniu nawozów węglowo-próchnicznych w warunkach niskich rocznych opadów i suchych wiosen jest czynnikiem, który charakteryzuje nowy typ nawozu organicznego jako nawóz o wysokiej skuteczności.

Kluczowe ustalenia

Badania wykazały, że nawozy węglowo-humusowe:

• Zwiększa całkowitą liczbę mikroorganizmów glebowych o 10-15 razy w porównaniu do gleby nienawożonej
• Wspomaga rozwój bakterii nitryfikacyjnych, zwiększając zawartość NO3 _w glebie
• Zwiększa zawartość kwasów huminowych w glebie o 30-50%
• Zapewnienie bardziej równomiernego przepływu procesów mikrobiologicznych w okresie wegetacji
• Zwiększa dostępność azotu dla roślin, szczególnie w postaci azotanów
• Pobudza rozwój promieniowców i bakterii niszczących celulozę
• Mniej agresywne oddziaływanie na mikroflorę glebową w porównaniu z wodą amoniakalną