Почвенная биота. Влияние различных эдафических факторов на жизнь растений и почвенной биоты

Введение

1. Состояние изучаемого вопроса 11

2. Условия почвообразования на территории южной части Западной Сибири 38

2.1. Почвообразующие и подстилающие породы 38

2.2. Подзона подтайги 41

2.3. Подзона северной лесостепи 48

2.4. Растительность как фактор почвообразования 56

2.5. Методика исследований и схемы опытов 61

3. Населениие микроартропод агроландшафтов подтайги и северной лесостепи 70

3.1.Видовой состав панцирных клещей естественных биоценозов агроландшафтов 70

3.2.Население микроартропод агроценозов подзоны северной лесостепи 87

3.3. Сезонная динамика численности микроартропод агроценозов подзоны северной лесостепи 95

3.4. Структура населения микроартропод агроценозов подзоны подтайги 113

4. Биология доминирующих видов панцирных клещей агроценозов подтайги и северной лесостепи 132

4.1. Биология панцирного клеща Oppiella nova (Oudemans) 133

4.2. Биология панцирного клеща Tectocepheus velatus Mich 140

4.3. Биология панцирного клеща Scheloribates laevigatus (C.L.Koch.).. 148

4.4. Особенности питания Oppiella nova (Oudemans), Tectocepheus velatus Mich, и Scheloribates laevigatus (C.L.Koch.) 155

5. Биологические показатели в обеспечении формирования плодородия почвы 174

5.1. Влияние структуры населения и динамики численности микроартропод на разложение органических удобрений 182

5.2. Производство биогумуса и влияние его на структуру населения микроартропод 257

6. Влияние основных элементов системы земледелия на почвенных микроартропод и улучшение агрофизических показателей плодородия почв 294

Выводы 354

Литература 361

Приложение 407

Введение к работе

В эколого-экономической системе сельского хозяйства важнейшим компонентом является земля. Её качество, возможность повышения ее продуктивности и воспроизводство естественного плодородия прямо или косвенно влияют на развитие всей отрасли в целом.

Почвы представляют особую сложную биогенную оболочку земного шара, покрывающую сушу материков, это саморегулирующаяся система, включающая минеральные вещества, органику и многочисленных живых обитателей от микроорганизмов до червей и насекомых.

Истощение почв и насыщение их техногенными и антропогенными загрязнителями приводит к тому, что плодородный почвенный слой теряет один за другим те компоненты, которые и делают его уникальной системой, обеспечивающей сложные процессы минерализации и деминерализации веществ, преобразования энергии, самоочищения и самовоспроизведения. Дегумификация отчетливо проявилась в районах, где имеют место нарушения севооборотов, невыполнение технологий возделывания культур, необоснованная техногенная нагрузка на почву и несоблюдение закона возврата элементов питания в почву (Абрамов, 1995, 2003; Кирюшин, 2000). В земледелии сложился устойчивый отрицательный баланс питательных веществ, что стало одной из ведущих причин резкого снижения продуктивности пашни. Для решения этой проблемы необходима эффективная система организационных и агрономических мер, в том числе мер, позволяющих оптимизировать питание растений за счет повышения плодородия почв.

Установлено, что для поддержания оптимального уровня плодородия почв в России необходимо ежегодно вносить на поля не менее \6 млн. т д. в. минеральных и до 1 млрд. т органических удобрений (Милащенко, 1999).

Естественно-агрономическое обоснование воспроизводства плодородия почв базируется на экспериментально установленных и теоретически полностью объясненных положениях первичности и незаменимости плодородия в создании урожая, его материальности, энергетическом и экологическом значении. Концентрированным выражением сущности и значения плодородия почвы в земледелии является концепция единства растения и почвы, а также закон возврата - частное проявление всеобщего закона сохранения вещества и энергии.

Теоретической основой диагностики плодородия почв и разработки систем управления им является представление о плодородии как о сложной кибернетической системе, характеризующейся следующими признаками: многомерностью, большим числом взаимосвязанных параметров ключающих как количественные, так и качественные характеристики, различной природой параметров (физической, физико-химической, биологической и т.д.), их изменчивостью во времени и в пространстве, обусловленной как саморазвитием, так и управляющим воздействием геосистем, частью которых они являются (Апарин, 1979,1997).

Важным элементом в системе земледелия Западной Сибири является обработка почвы. Общепринятой системой основной обработки почвы для северной лесостепи и подтайги - отвальная, которая способствует минерализации органического вещества и без дополнительных мер восстановления плодородия почв не обеспечивает воспроизводство гумуса, особенно в последнее время, когда применение удобрений практически прекратилось. Контроль за состоянием плодородия почвы ухудшился.

Задача повышения и поддержания почвенного плодородия является одной из самых насущных задач практической деятельности человека и одной из самых сложных проблем, стоящих перед наукой.

Современные представления о почве основываются на положениях В. В. Докучаева и П.А. Костычева об исключительной роли живых организмов в образовании и жизни почвы.

Плодородие большинства почв зависит преимущественно от динамики живого и мертвого органического вещества, играющего решающую роль в процессах почвообразования, в создании оптимальных физико-химических особенностей почвы, снабжении растений элементами минерального питания и биологически активными веществами. Масштабы абиотических процессов в почве несоизмеримо малы по сравнению с процессами, определяемыми жизнедеятельностью высших растений, микроорганизмов и животных (Кононова, 1963; Тюрин, Кононова, 1963).

До недавнего времени в круговоротах веществ в биогеоценозах суши учитывали участие автотрофных и гетеротрофных организмов, куда включали преимущественно микроорганизмы, минерализующие растительные остатки и пополняющие запасы элементов минерального питания в почве. Роль животных рассматривали как консументов - потребителей органического вещества, создаваемого растениями. Исследованиями МС.Гилярова показано, что деление гетеротрофных организмов на консументов и редуцентов весьма условно, а деятельность беспозвоночных гораздо более значительна, чем считали ранее (Курчева, 1965, 1971).

Почвенные сапрофаги ускоряют микробиологический распад, размельчая растительные остатки и увеличивая их суммарную поверхность, доступную воздействию микрофлоры, расселению которой они способствуют. Сапрофаги перемешивают органическую часть почвы с минеральной, пропуская эту смесь через свои кишечники и участвуют таким образом в создании зернистой структуры почвы. При активном передвижении беспозвоночных улучшаются дренирование и аэрация глубоких горизонтов почвы, интенсифицируются в них микробиологические процессы. Такая деятельность почвенных беспозвоночных свидетельствует о том, что это один из мощных факторов круговорота веществ и почвообразовательных процессов (Гиляров,1971,Гиляров, Стриганова, 1978, Курчева, 1971).

В почве обитает огромное число беспозвоночных животных: простейшие, коловратки, тихоходки, нематоды, энхитреиды, дождевые черви, моллюски, мокрицы, многоножки, клещи и насекомые. Они составляют 25 -30% от общей биомассы организмов, населяющих почву; остальные 70 - 75% приходятся на долю бактерий, актиномицетов и грибов (Dunger, 1964). Живая масса почвенных беспозвоночных достигает 3,5 т/га (Edwards, 1966).

Большинство микроартропод селятся в основном в верхнем слое почвы глубиной до 30 см независимо от особенностей её хозяйственного использования.

Неосмотрительное антропогенное вмешательство может нарушить равновесие в агробиоценозе и привести к тяжелым последствиям, в частности к падению плодородия почвы. В связи с напряженной антропогенной нагрузкой особое значение приобретает оценка влияния окультуривания почвы на педофауну. Знание различных аспектов биологии почвенных микроартропод является необходимым при подготовке научных основ прогнозирования процессов, происходящих в агробиоценозах, с целью их оптимизации и охраны почв.

Цель исследований:

Изучение комплексов микроартропод агроландшафтов юга Западной Сибири и изыскание путей их формирования с целью повышения плодородия почвы и оптимизации сельскохозяйственной практики.

Задачи исследований:

Провести сравнительный эколого-фаунистический анализ видового состава панцирных клещей естественных биогеоценозов агроландшафтов Западной Сибири;

Изучить видовое разнообразие панцирных клещей и сезонную динамику численности микроартропод агробиоценозов на черноземных и серых лесных почвах агроландшафтов Западной Сибири;

Изучить биологию доминирующих видов панцирных клещей и биоценотические отношения между клещами и микрофлорой агробиоценозов;

Выявить закономерности формирования фаунистических комплексов микроартропод в агробиоценозах под влиянием агротехнологических мероприятий на чернозёме выщелоченном и серых лесных почвах;

Изучить специфику формирования структуры фаунистических комплексов микроартропод под влиянием агрофизических свойств почвы;

Выявить основные закономерности влияния структуры населения и динамики численности микроартропод на разложение органических удобрений и формирование плодородия почвы.

Научная новизна.

Впервые дана комплексная характеристика и сравнительный анализ населения панцирных клещей естественных и аграрных экосистем агроландшафтов Западной Сибири, а также выявлены особенности влияния хозяйственной деятельности человека на структуру фаунистических комплексов микроартропод.

Детально исследована динамика численности видового состава орибатид в колках и севооборотах на черноземах выщелоченных и серых лесных почвах Западной Сибири. Установлена роль колков и предшественников севооборота в формировании видового разнообразия агробиоценозов.

Изучена биология развития доминирующих видов орибатид агробиоценозов, влияние на них спектра температур, определены нижние пороги развития и суммы эффективных температур для определения числа генераций в течение вегетационного периода. Определены основные спектры питания доминирующих видов О. nova, Т. velatus, Sch. laevigatas.

Выявлено, что в условиях интенсивного сельскохозяйственного производства положительное влияние на динамику микроартропод оказывает дифференцированная, безотвальная и поверхностная обработки почвы. Установлены закономерности влияния плотности почвы и запасы продуктивной влаги на численность микроартропод.

Установлено активное участие микроартропод в процессе разложения растительных остатков сельскохозяйственных культур и определено влияние органических удобрений на формирование и структуру фаунистических комплексов, которые распределяются в зависимости от стадии разложения органических веществ. Динамические процессы в сообществе микроартропод подтверждаются теоретическим обоснованием использования в качестве органических удобрений комплексного применения соломы и сидератов в севообороте.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований служат вкладом в понимание путей и специфики формирования почвенной биоты агроландшафтов на юге Западной Сибири, теоретической основой для обоснования и разработки качественных и количественных показателей использования органических удобрений, систем обработки почвы, севооборотов.

Новые данные, полученные в результате исследований, вошли в курсы лекций по зоологии беспозвоночных, акарологии, сельскохозяйственной энтомологии, почвенной зоологии и экологии почв, читаемых в Тюменской государственной сельскохозяйственной академии и на биологическом факультете Тюменского госуниверситета.

Основное положение, выносимое на защиту.

Количественные и качественные параметры почвенной биоты являются отражением формирования почвенного плодородия в агроландшафтах юга Западной Сибири.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались и докладывались на Всесоюзных и Всероссийских совещаниях по почвенной зоологии (1987 - 2002), на съездах русского энтомологического общества (1998, 2002), на научных конференциях Тюменской сельхозакадемии (1997, 1999, 2000, 2001, 2002), Курганской сельхозакадемии (1994) и на Всероссийской научно-практической конференции (Курган, 1998), (Тюмень, 1999), на научно-технической конференции (Челябинск, 2002), на Региональной научно-практической конференции (Томск, 2003), на Международной научно-практической конференции по органическим удобрениям (Владимир, 2003), на Международном симпозиуме «Экология и биоиндикация панцирных клещей» (Германия, 1995).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 424 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложения. Экспериментальный материал приведен в 86 таблицах и 141 рисунке. Библиографический список состоит из 529 наименований, в том числе 96 иностранных.

Пользуясь случаем выразить свою искреннюю признательность коллективу кафедры почвоведения и агрохимии, где выполнялась данная работа. Выражаю сердечную благодарность за консультации доктору с-х. наук, профессору ТюмГСХА Н.В.Абрамову и доктору с-х. наук, профессору ТюмГСХА В.А.Федоткину. В трудоемких полевых работах автору помогали студенты Тюменской государственной сельскохозяйственной академии и Тюменского государственного университета, которые выполняли курсовые и дипломные работы. Глубокая благодарность моему первому учителю канд. биол. наук, доц. ТГУ [Л.Д.Голосовой за постоянную поддержку и консультации. Также автор благодарен и признателен доктору биол. наук, профессору ЛГУ В.Н.Белозерову, канд. биол. наук, доц. ЛГУ (Н.И.Горышину, канд. биол. наук, сне ИСиЭЖ РАН Л.Г.Гришиной, канд. биол. наук, сне ИПЭЭ РАН А.Я.Друку, канд. биол. наук, доц. ТюмГСХА С.И.Зарубину, доктору биол. наук, профессору ТюмГСХА уІ.Н.Каретинуі доктору биол. наук, профессору ТюмГСХА И.Д. Комисарову, доктору биол. наук, профессору МГУ, чл.-корр. ИПЭЭ РАН Д.А.Криволуцкому, канд. биол. наук, зав. лаб. БИНИИИ ЛГУ Л.И.Пшедецкой, канд. с.-х.. наук, доценту ТюмГСХА Е.П.Реневу, канд. биол. наук, доц. ТГУ А.В.Толстикову, доктору биол. наук, профессору ЛГУ [В.П.Тыщенко!, канд. биол. наук, доц. ГГПИ М.П.Чистякову, доктору биол. наук, профессору ГГПИ Е.С.Шалдыбиной за консультации по почвоведению,земледелию, фитоценологии, акарологии, микологии, за предоставленную возможность работать с обширной акарологической литературой и справочными коллекциями по орибатидам.

Условия почвообразования на территории южной части Западной Сибири

Современный литологический состав рыхлых поверхностных пород и развитие гидрографической сети на территории Западной Сибири в значительной мере определены геологическим прошлым. Западно-Сибирская низменность примерно до мезозоя существовала как складчатая страна. В мезозое территория Западной Сибири подверглась тектонической депрессии и в результате деятельности дислокационных процессов образовалась Западно-Сибирская низменность. Наступившее с севера мезозойское море заполнило образовавшуюся депрессию и вместе со следовавшим за ним палеогеновым морем сильно пенепленизировало поверхность. В эоцене море имело максимальную глубину, к концу этого периода - началу олигоцена стало мелеть. В неогене море отделилось от Северного океана и образовало замкнутый бассейн, который затем распался на ряд крупных озер, исчезнувших к концу этого времени. Таким образом, Западно-Сибирская плита имеет палеозойское основание покрытое чехлом мезозойских и кайнозойских отложений (Геология СССР, 1969).

Древние морские отложения представлены темно-серыми, серыми и светло-коричневыми аргелитами, опоковыми глинами, опоками и песчаниками. Они отлагались в эоцене, когда море имело максимальную глубину.

Эоценовое море и сменившие его в палеогене озерные бассейны заполнили западносибирскую депрессию мощным слоем рыхлых осадочных отложений, которые сохранились на поверхности до настоящего времени (Геология СССР, 1969) и оказали большое влияние на формирование почвенного покрова. Они представлены преимущественно сизовато-серыми глинами монтмориллонитовой группы, так как содержат более 2% щелочей, 3% щелочноземельных металлов и 7% железа.

Осадки неогеновой системы представлены зеленовато-серыми, грязно-зелеными или плотными не слоистыми голубовато-зелеными глинами аральской свиты (нижний-средний миоцен), которые содержат желваки, друзы, кристаллы, реже пластины гипса, и глинами жиландийской свиты с известными включениями в виде журавчиков. Осадки этой свиты, по всей видимости, образовались в засоленных озерах и с ними нередко связаны солончаково-солонцовые почвы.

В конце плиоцена формировалась гидрографическая сеть с хорошо разработанными долинами. Палеогеновые и неогеновые отложения подвергались интенсивному размыванию, в процессе которого формировалась четвертичная система.

Формирование современных форм рельефа и почвообразующих пород связано с перемещением базиса эрозии в период оледенений, с разрывом древнеаллювиальных отложений и активными делювиальными процессами во влажный послеледниковый период. Согласно геологическим исследованиям в третичное время на территории Западно-Сибирской низменности был субтропический климат, который к концу плиоцена сменился более суровым, а в начале четвертичного времени ледниковым периодом. К концу ледникового периода северная часть Западно-Сибирской низменности опускалась. В это время определилось направление рек Западной Сибири. После таяния ледника воды устремились в понижения, благодаря чему произошло размывание более высоких частей рельефа, образование грив и формирование современной гидрографической сети. Послеледниковое время характеризуется жарким и сухим климатом, при котором, как считают геологи, возможно образование лёссов. И, наконец, климат стал постепенно изменятся в сторону того, какой мы имеем в настоящее время (Архипов, Вдовин и др., 1970).

Окончательное формирование рельефа и поверхностных отложений произошло в четвертичную эпоху, которая характеризуется пятью ледниковыми периодами и четырьмя послеледниковыми.

Наиболее существенное влияние на формирование рельефа и поверхностных отложений юга области сыграло самаровское оледенение в среднечетвертичную эпоху. Это был период максимального оледенения, когда ледник продвинулся примерно до широты Сургута. Перед ледником сформировался огромный водный бассейн типа мелкоморья. На юге области воды поднимались до 80 - 100 м над ур.м., сбрасывались они по Тургайской впадине в Каспийское море. На территории покрытой приледниковым озером, шло осадконакопление (озерных, озерно-аллювиальных). На приподнятых местах юга области располагались водораздельные равнины, сложенные лёссовидными породами субазрального генезиса (Архипов, Вдовин и др., 1970).

В последующий период наступление ледников было менее значительным, как и трансгрессия моря. На равнинах юга области образовались террасы, окончательно формировались покровные отложения, которые и являются почвообразующими породами. Они представлены в основном четвертичными отложениями различных возрастов. Это аллювиальные, озерные и озерно-аллювиальными, а также субаэральные покровные отложения (Гаджиев, Овчинников, 1977). Четвертичные отложения низких террас озерно-аллювиального генезиса разных возрастов занимают зону южной тайги и частично подтайги. В лесостепной зоне они представлены современными аллювиальными отложениями различного гранулометрического и вещественного состава (Волкова, 1966, Архипов, 1971). Особого внимания заслуживают покровные отложения высоких террас подтайги и лесостепи, поскольку специфика почвенного покрова и почв области в значительной степени связана именно с этими породами. Эти отложения имеют озерное или озерно-аллювиальное происхождение, но занимают террасы с высотными отметками. В основном формирование пород до зарождения современного почвенного покрова проходило в аридных и субаридных условиях (Волков и др., 1969), что привело их к облёссовыванию. Вследствие этого появились карбонаты, легкорастворимые соли, увеличилось количество фракций пыли, особенно крупной.

Сезонная динамика численности микроартропод агроценозов подзоны северной лесостепи

В настоящее время установлено, что кривая динамики численности некоторых групп микроартропод за вегетационный период чаще всего имеет двувершинныи вид, с двумя пиками максимальной численности. Первый пик отмечается в начале вегетационного периода (май-июнь), второй - осенью (сентябрь-октябрь). Летом и зимой численность снижается. Такой тип сезонных изменений численности орибатид и коллембол обнаружен в естественных и сельскохозяйственных ценозах во многих областях европейской части России (Ситникова, 1961, Субботина, 1969, Чугунова, 1970, Чистяков, 1971 и др.), в Приморском крае (Голосова, 1970, 1975), о.Сахалин (Лящев, 1984, 1989) и других регионах. Большинство авторов связывает колебания численности микроартропод с изменениями экологических условий в течение года (Шалдыбина, 1957; Москачева, 1959; Гришина, 1968; Субботина, 1969, Чистяков, 1971, Голосова, 1975, и др.). В некоторых работах (Субботина, 1965, Гришина, 1970, Чугунова, 1970 и др.) сезонная динамика численности орибатид объясняется кроме того особенностями жизненных циклов орибатид. В.Б.Пивень (1972, 1973 г, 1973д) для агроценозов лесостепной зоны Новосибирского Приобъя установил, что сезонные колебания численности панцирных клещей на культурных землях имеют один ярко выраженный максимум в сентябре. Такой характер сезонной динамики он связывает с возделываемыми культурами, микростациальными условиями и изменением численности доминирующих видов.

В настоящей работе нами исследована динамика численности орибатид в зернопропашном севообороте на выщелоченных черноземах. При этом преследовалась основная цель наших исследований: выяснить общий характер динамики численности микроартропод в агроценозах и влияния обработок на характер изменения численности микроартропод в течение сезона под отдельными культурами.

Анализируя сезонную динамику микроартропод в зернопропашном севообороте (однолетние травы - пшеница - ячмень - кукуруза - пшеница -ячмень) на выщелоченном черноземе, было отмечено, что характер динамики численности различных групп микроартропод под культурами может очень сильно отличаться друг от друга. Следует заметить, что это в какой-то степени зависит от соотношения численности между группами, приема обработок почвы и сельскохозяйственной культуры.

Микроартроподы были представлены пятью группами: орибатидами с преимагинальными стадиями, акаридиевыми, тромбидиформными, мезостигматическими клещами и коллемболами.

Рассматривая сезонную динамику численности микроартропод под однолетними травами при отвальной обработке почвы, было отмечено, что численность их колеблется в течение сезона в пределах от 7900 до 14800 экз/м. Так, у взрослых орибатид мы наблюдаем ход динамики, который идет следующим образом. Весной (в мае) было отмечено 2453 экз/м2. После предпосевных обработок численность орибатид в июне начинает уменьшаться (2133 экз/м), а к июлю она падает до 1960 экз/м. В конце июля и августе после уборочных работ и зяблевой вспашки численность продолжает убывать (1473 экз/м), но в августе и сентябре идет постепенная стабилизация (1427 экз/м). Динамика численности преимагинальных стадий почти не отличается от динамики имаго орибатид, единственное, что в июне их численность немного повышается (2707 экз/м), а затем идет постепенно на убыль. Следует отметить, что численность преимагинальных стадий постоянно превышает имаго орибатид на 17 - 46% в течение сезона (приложение 2).

При рассмотрении других групп микроартропод было установлено, что акароидные, тромбидиформные, мезостигматические клещи и коллемболы отличаются сезонной динамикой численности от панцирных клещей тем, что у акароидных клещей численность в мае была в 3,4 раза ниже (720 экз/м), чем у орибатид (2453), а к середине июня увеличилась в 3,8 раза (2733) и к середине июля она еще увеличилась в 2 раза (5680). В августе и сентябре ход численности их меняется, кривая идет на понижение и к сентябрю падает в 3,6 раза. У тромбидиформных и мезостигматических клещей интенсивность подъема роста численности ниже, чем у акароидных. Так, численность тромбидиформных клещей с мая по середину июня увеличилась на 48%, с июня по середину июля она увеличивается на 82%, а в августе и сентябре происходят только не большие колебания численности в пределах 16 - 28%. Пик численности мезостигматических клещей отмечен к концу июля (1013 экз/м), но затем она вновь падает и в сентябре составляет 573 экз/м2. Ход численности коллембол в начале сезона колеблется равномерно и только во второй половине сезона начинает падать (640 экз/м) (рис. З.З.1., приложение 2).

Структура населения микроартропод агроценозов подзоны подтайги

Животный мир пахотных почв сильно трансформирован деятельностью человека. Мелкие почвенные членистоногие (микроартроподы) - одна из немногих групп животных - почвообразователен, сохраняющих в агроценозах достаточно высокую численность и видовое разнообразие. Их функциональная роль в почве, по исследованиям последних лет, заключается нестолько в непосредственной переработке органических веществ, сколько в регуляции микробиологической активности в связи с положением микроартропод в деструкционных трофических цепях (Стриганова, 1980). В связи с этим закономерности и особенности распределения различных групп мелких членистоногих в пахотной почве представляют интерес не только с зоологической точки зрения, но и для характеристики почвообразовательного процесса.

Материал собран на опытном поле стационара Тюменской государственной сельскохозяйственной академии в Юргинском районе Тюменской области. Почва опытного поля средне и слабогумусная, серая лесная. Неоднородность почвенных свойств определяется в основном естественным варьированием. Исследовали верхний слой пахотного горизонта до 15 см в полях зернового с занятым паром севооборота под культурами: однолетние травы, пшеница и овес. Рассматривали общие особенности варьирования плотности популяций в пахотном слое.

В результате проведенных исследований на полях зернового с занятым паром севооборота на серых лесных почвах нами было выявлено 32 вида панцирных клещей (табл.3.4.1.), из них под однолетними травами - 28 видов, под пшеницей - 24 вида и под овсом - 18 видов.

При изучении агроценозов с различными культурами нами было отмечено, что плотность панцирных клещей может колебаться в течение сезона в очень больших пределах. Так, например, под однолетними травами -от 1440 до 2880 экз/м, под пшеницей - от 1380 до 2530 экз/м, под овсом - от 1240 до 2220 экз/м2. Следует отметить, что численность орибатид здесь примерно в 2,1 - 4,3 раза ниже, чем в смешанных лесах агроландшафтов Западной Сибири. Фауна панцирных клещей представлена широко распространенными в Голарктике видами, среди которых большого разнообразия достигают виды верхнепочвенные, глубокопочвенные и неспециализированные.

По приуроченности к определенным культурам обнаруженные виды панцирных клещей отнесены к нескольким группам (табл.3.4.1.) 1. Виды, населяющие все обследованные поля (11 видов). Это следующие представители фауны агроценозов зернового севооборота: Epilohmannia cilindrica, Banksinoma lanciolata, Tectocepheus velatus, Oppiella nova, Microppia minus, Tectoribates ornatus, Libstadia similes, Punctoribates punctum, Peloptulus phaenotus, Eulohmannia ribagai, Birsteinius perlongus. 2. Виды, встреченные на нескольких полях, предпочитающие некоторые культуры. К ним относятся Oppia cylindrica, Conchogneta tragardhi, Oribatula tibialis, Scheloribates latipes, Scheloribates laevigatus, Ceratozetes sellnicki, Punctoribates hexagonus, Oribatella angulosa, Scutovertes pannonicus, Tegoribates latirostris и Artopacarus striculus. 3. Виды, обнаруженные на нескольких полях с примерно одинаковым распределением в них (Eulohmannia ribagai, Epilohmannia cilindrica, Birsteinius perlongus, Punctoribates hexagonus, Scheloribates laevigatus, Oribatula tibialis, Conchogneta tragardhi). 4. Виды, встреченные только на одном поле (Brachychthonius berlesei, Quadroppia quadricarinata, Peloribates pilosus, Trichoribates incisellus, Rhysotritia duplicate. Исследования показали, что в зерновом с занятым паром севообороте на всех трех полях под однолетними травами, пшеницей и овсом были отмечены по одному эудоминанту, но следует отметить, что Tectocepheus velatus является таковым только под однолетними травами и овсом, a Oppiella nova - под пшеницей. По два доминирующих вида отмечено под однолетними травами (Oppiella nova и Microppia minus), под пшеницей ectocepheus velatus и Punctoribates punctum, а под овсом отмечен только один вид (Microppia minus). Субдоминирующие виды на этих полях не одни и те же. Так, под однолетними травами доминируют Palaeacarus kamenskii, Banksinoma lanceolata, Liebstadia similis и Peloptulus phaenotus, под пшеницей субдоминируют Microppia minus, Oppia cylindrica, Tectoribates ornatus и Scutovertes pannonicus, а под овсом субдоминирует только один вид - Oppiella nova.

Производство биогумуса и влияние его на структуру населения микроартропод

Для решения экологических проблем, связанных с биологической утилизацией локально накопленных органических отходов, а также для восстановления и повышения плодородия сельскохозяйственных угодий, требуется тщательное соблюдение экологических законов, знание функционирования агроценозов и рационального их использования в интересах человека (Минеев и др., 1993)

В условиях интенсификации земледелия одной из важнейших задач является повышение плодородия пахотных почв путем увеличения содержания в них гумуса. Остро стоит вопрос о возможных источниках обогащения почвы свежим органическим веществом. Промышленность и сельское хозяйство поставляют в окружающую среду огромное количество органических отходов, поэтому одной из острейших проблем современной науки является разработка способов их утилизации и переработки. Уже существует много технологий утилизации органических отходов, большинство из которых самими не являются безотходными. Серьезной альтернативой им может быть биоконверсия с помощью вермикультуры -безотходная технология, дающая возможность получать экологически чистое удобрение - биогумус (вермикомпост) и биологическую массу вермикультуры (Покровская, 1990а,б; Мельник, 1991а, 19916; Попов, 1993; Ганжара, Борисов, Флоринский, 1995;Попов, 1995).

Оптимизируя функционирование агроценозов, необходимо восполнять утраченные биоценотические звенья. Один из путей решения -это искусственное восстановление отдельных звеньев агроэкосистемы без полного воссоздания видового разнообразия почвенной биоты. Это возможно при вермикультивировании, когда недостающее звено, гумифицированный органический материал, образуется в искусственных условиях.

Биогумус способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур на 20-30%, улучшает качество сельскохозяйственной продукции. Он используется для реанимации и рекультивации почв, подвергшихся негативным антропогенным воздействиям, для снижения содержания в них тяжелых металлов и радионуклидов (Алексеев, 1987).

Выращенные на биогумусе плоды и овощи, свободные от нитратов и тяжелых металлов, обладают прекрасными вкусовыми качествами, а цветы -исключительно тонким и нежным ароматом (Викторов, 1991; Мельник, 1991а).

Переработка органических отходов происходит с помощью искусственно воссозданного природного комплекса гетеротрофных организмов, включающих дождевых червей (Eisenia foetida) и сопутствующих им представителей почвенной микробиоты и сообществ микроорганизмов. Вермикультивирование позволяет решать проблему восстановления и поддержания плодородия почв.

Почва - это живой организм, комплекс микро- и макрофауны в сочетании с элементами неживого минерального и органического вещества, находящегося в тесном взаимообменном процессе. В числе многих гумификаторов главная роль отводится дождевым червям, как массовым животным, мощным землероям и структурообразователям почвы (Картамышев, 1996).

Дождевые черви, поглощая вместе с почвой значительное количество растительного детрита, микробов, грибов, водорослей и т.д., уничтожают и переваривают их, выделяя одновременно с копролитами большое количество собственной кишечной микрофлоры, ферментов, витаминов, которые обладают антибиотическими свойствами и препятствуют развитию патогенной флоры, обеззараживая почву. В процессе переваривания растительных веществ в кишечнике червей формируются гумусовые вещества. Они отличаются по химическому составу от гумуса, образующегося в почве при участии только микрофлоры тем, что в кишечнике червей развиваются процессы полимеризации низкомолекулярных продуктов распада органических веществ и формируются молекулы гуминовых кислот, имеющих нейтральную реакцию. Они образуют комплексные соединения с минеральными компонентами почвы и долго сохраняются в почве в виде стабильных агрегатов. Деятельность червей замедляет вымывание из почвы подвижных соединений и предотвращает возможность водной и ветровой эрозии ее (Карпец, Мельник, 1991; Перель, 1985). В капролитах червей естественных популяций содержание гумуса 11-19%. Черви обладают способностью образования, мелиорирования и структурообразования почвы. Эта их деятельность не дублируется никакими другими животными и не может быть компенсирована никакими мелиоративными приемами. Установлено, что за летний период популяция из 100 червей на один квадратный метр прокладывает в почве на этой площади несколько километров ходов и 3 метра капролитов. Но в почве капролитов остается еще больше (Вахрушев, 1991; Мельник, 19916; Попов, 1993). Выявлено, что каждый червь пропускает через свой пищеварительный канал за сутки количество почвы, равное весу своего тела. По подсчетам некоторых авторов, количество почвы, пропускаемой через пищеварительный канал дождевых червей на 1 га за год (имеется в виду теплый период), составляет 50 т. (Ганжара, Борисов, Флоринский, 1995; Перель, 1985).

Понятие о многообразии живого мира долгое время ограничивалось делением его на два царства: растительных и животных организмов, соответственно флору и фауну Земли. Это представление шло от Аристотеля и было «узаконено» в «Системе природы» К. Линнеем. Основные разграничительные признаки этих царств заключались в типе питания (гетеротрофном и голозойном - у животных, автотрофном и осмотрофном - у растений); наличии ригидной клеточной стенки (у растений) или ее отсутствии (у животных); подвижном или неподвижном образе жизни. И хотя эти признаки не всегда обнаруживались у организмов, относимых к этим двум царствам, все же основная масса их представителей соответствовала такой характеристике. Микроскопические организмы делили между этими двумя царствами следующим образом: водоросли, грибы и бактерии относили к растениям, простейшие - к животным. При более детальном изучении одноклеточных микроскопических организмов возникли затруднения при разделении их на животных и растений: у некоторых обнаружились
комбинации признаков, свойственных представителям как того, так и другого царства. Например, некоторые одноклеточные жгутиковые содержат хлорофилл и способны к фотосинтезу как растения, в то же время по характеру организации клетки они должны быть отнесены к простейшим; слизевики (миксомицеты) в стадии амеб - фаготрофы как и простейшие, а в стадии образования плодовых тел они сходны с грибами.
Чтобы избежать затруднений, возникающих при классификации таких объектов, было предложено создать третье царство живой природы - царство протистов (Э. Геккель), в которое были включены водоросли, простейшие, грибы и бактерии. Получилось смешанное царство, основной характеристикой которого была относительная простота биологической организации. С эволюционных позиций ясно, что члены этого царства - потомки тех организмов, которые существовали до разделения животных и растений на две крупные ветви развития жизни.
Поворотом в представлениях о многообразии и эволюции живого мира было установление различий в тонком строении всех клеток, открытие прокариотического и эукариотического типа клеточной организации. Обнаруженные первоначально с помощью электронного микроскопа цитологические различия, главным образом в ядерном аппарате, были подкреплены затем биохимическими данными о составе

клеточных стенок и механизмах работы компонентов клетки, обеспечивающих синтез информационных макромолекул. Разрыв между Procaryota (доядерными организмами) и Eucaryota (истинными ядер- ными) оказался значительно большим, чем различия между растениями и животными. При этом царство протистов оказалось разделенным: бактерии и синезеленые водоросли отошли к прокариотам, а простейшие, грибы и остальные водоросли - к эукариотам.
Если исходить из двух главных характеристик живого - типа питания и типа строения, - то их разные сочетания проявляются

Рис. 1. Царства живой природы

в существующих на Земле семи Группах организмов, из которых формируют четыре царства живой природы (рис. 1). Растения (Plantae) объединяют фотосинтезирующие организмы-эукариоты (от одноклеточных водорослей до сосудистых растений с тканевым строением тела). Первичные продуценты органических веществ. Животные (Animalia) объединяют эукариотические организмы с голозойным типом питания от одноклеточных простейших до сложных организмов с тканевым строением тела и наличием специализированных органов. Потребители органических веществ на разных трофических уровнях. Грибы (Mycota) - эукариотические организмы с осмотрофным типом питания, одноклеточные и мицелиальные, иногда образующие ложные ткани. Главные разлагатели органических веществ.
Прокариоты (Procaryotae) - доядерные микроскопические организмы, преимущественно одноклеточные и мицелиальные. По типу питания делятся на две группы: фототрофные и осмотрофные (иначе - автотрофы и гетеротрофы). Соответственно в экологических цепях выступают в роли либо продуцентов, либо редуцентов.
Четырехцарственная система сохраняется и в том случае, когда все одноклеточные эукариоты объединяют в одно царство протестов (Protista). В него попадают водоросли, грибы и простейшие. Между этими группами есть промежуточные формы, которые делают расплывчатыми границы между ними. Утеря пигментов у одноклеточных водорослей делает их неотличимыми от грибов; жгутиковые формы водо-" рослей и простейших трудно однозначно отнести к тем или другим; слизевики в вегетативной стадии амеб питаются голозойно, но образуют на стадии размножения спорангии со спорами, как и грибы.
В почве обитают представители всех царств живой природы, какое бы число этих царств мы ни выделяли. В почве развиваются корневые системы высших растений, низшие растения - водоросли - живут на поверхности почвы и в верхних слоях почвенной толщи. Животные различных размерных групп по-разному используют почву в качестве местообитания: одни живут в ней постоянно, заселяя ее поры, межагрегатные пространства и водные пленки; другие проделывают в почве ходы, норы и пещеры, сильно изменяя ее сложение; третьи только временно уходят в почву, используя ее как убежище или место, где проходит стадия зимнего покоя. Простейшие проявляют свою активность главным образом в водной фазе почвы. Микроскопические организмы - грибы, бактерии, актиномицеты -- прикрепляются к поверхности почвенных частиц и образуют на них более или менее сложные разрастания - колонии. Некоторые бактерии ведут подвижный образ жизни, активно передвигаясь в водных растворах, заполняющих капилляры.
Вся совокупность живых обитателей почвы получила название почвенной биоты. Этот термин не имеет таксономического значения и не несет какой-либо экологической нагрузки. Биота - это сборное понятие для всего комплекса живущих в почве организмов, называемых иногда эдафоном. Этот комплекс чрезвычайно разнообразен и различен в почвах разных типов.
Ниже мы рассмотрим почвенную биоту по таксономическим группам в порядке их экологического значения в биологическом круговороте веществ: от продуцентов до редуцентов.

Еще по теме Глава 1 ПОЧВЕННАЯ БИОТА:

1. Глава вторая УЧАСТИЕ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВВ ПРЕВРАЩЕНИИ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИВ БИОСФЕРЕ
2. Глава 2 УЧАСТИЕ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВВ ЦИКЛАХ ОСНОВНЫХ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВВ БИОСФЕРЕ И ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ

Трансгенные растения и почвенная биота

А.Г. Викторов, кандидат биологических наук, Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Первые устойчивые к вредителям растения, созданные с помощью методов генной инженерии, были введены в культуру в 90-х годах прошлого столетия. Эти генетически модифицированные растения (Bt-культуры) несут гены грамположительной аэробной спорообразующей бактерии Bacillus thuringiensis, которая синтезирует параспоральные (локализованные рядом со спорой) кристаллические образования, содержащие d-эндотоксины - Cry-белки, убивающие личинок насекомых разных отрядов. Замечу, препараты из смеси клеток, спор и параспоральных кристаллов применяются уже более полувека (первый промышленный инсектицид "Спореин" был создан во Франции в 1938 г.). С тех пор они считаются одними из наиболее экологически безопасных средств защиты растений, так как этот класс пестицидов токсичен для теплокровных животных лишь в концентрациях, в несколько тысяч раз превышающих дозы, используемые при однократной обработке полей.

В настоящее время в сельском хозяйстве используется уже около тридцати Bt-культур. Самые популярные из них - кукуруза, хлопок, картофель, гибрид рапса "канола" (от англ. canada oil low acid - канадское слабокислое масло), рис, брокколи, арахис, баклажан, табак. Большинство сортов трансгенной кукурузы несут ген белка Cry1Ab, защищающий от опасного вредителя - личинок кукурузного, или стеблевого, мотылька (Ostrinia nubilalis).

В 2001 г. генетически модифицированные растения занимали уже более 12 млн га в мире, причем около половины из них приходилось на долю трансгенной кукурузы. 99% всех Bt-культур выращивают в четырех странах: США, Аргентине, Канаде и Чили . В США площадь полей Bt-кукурузы в 2000 г. составляла более 8 млн га (около четверти плантаций), а Bt-хлопка - 2.4 млн га (около половины посевов). Экономическая польза таких растений очевидна: по оценке Агентства по защите окружающей среды США (U.S. Enviromental Protection Agency), использование в этой стране только Bt-зерновых культур приводит к ежегодному сокращению применения синтетических инсектицидов на площади примерно 3 млн га и позволяет сэкономить 2.7 млрд долл. США .

О возможном негативном влиянии трансгенных сельскохозяйственных культур на окружающую среду до недавнего времени лишь робко предупреждали экологи. Сторонники же генетической модификации растений, напротив, убеждали в их полной экологической безопасности, опираясь на результаты лабораторных тестов и опыт выращивания этих культур в естественных условиях. (Как впоследствии оказалось, применявшиеся в некоторых лабораторных экспериментах методики и объекты тестирования были не адекватны поставленным задачам, но об этом чуть позже.) Лишь сейчас, спустя десятилетие после начала промышленного выращивания трансгенных культур, становится более или менее очевидно, какого рода ущерб они могут наносить окружающей среде.

Появляется все больше свидетельств того, что использование Bt-растений может иметь долгосрочный негативный эффект, экономический ущерб которого пока даже трудно оценить. Во-первых, Bt-кукуруза производит в 1.5-2 тыс. раз больше эндотоксина, нежели вносится при однократной обработке полей химикатами, содержащими Bt-токсин. Во-вторых, культивирование Bt-кукурузы приводит к накоплению Bt-токсинов в почве в результате действия многих факторов: выделений корней, отложения пыльцы, разложения растительных остатков. В-третьих, разложение трансгенных растений происходит значительно медленнее, нежели обычных культур, а биологическая активность почв, занятых генетически модифицированными растениями, заметно ниже, чем на контрольных участках.

Bt-токсины в почве

После сбора урожая трансгенной кукурузы около десяти процентов Bt-токсинов остается на полях в растительных остатках. И только с их разложением происходит и деградация Cry-белков в естественных условиях. По данным швейцарских исследователей, концентрация токсина Cry1Ab в растительных остатках резко сокращается (до 20-38% от количества в живых растениях) через два месяца после уборки урожая и остается примерно на том же уровне в течение зимы . Лишь с наступлением весны начинается дальнейшая деградация Bt-токсина, однако и по истечении 200 дней 0.3% от исходного его количества остается на полях. Максимальный же срок, в течение которого сохраняются Cry-белки, оказавшиеся в почве в результате выделений корней и разложения растительных остатков, достигает 350 дней . Bt-токсины остаются биологически активными в течение столь длительного времени (фактически до года) благодаря тому, что находятся в связанном состоянии с поверхностно активными почвенными частицами (глины, гумуса и т.д.); это-то и защищает их от разложения микроорганизмами.

Эти результаты получены сравнительно недавно и принципиально отличаются от более ранних, проведенных в лабораторных условиях, когда было установлено, что 50% Bt-токсинов разлагаются через полтора дня после попадания в почву и 90% - в течение 15 дней. В случае если растительные остатки не контактировали с почвой, то 50%-й распад Cry-белков наблюдался в течение 25.6 дней, а 90% - 40.7 дней . Столь сильные различия в скорости разложения Bt-токсинов, очевидно, связаны с тем, что в лабораторных условиях эксперименты проводились при постоянной комнатной температуре, в то время как в природе кроме холодного зимнего периода, характерного для средней полосы, где и произрастает в основном трансгенная кукуруза, наблюдаются и суточные колебания температур. Кроме того, в лабораторных экспериментах листья кукурузы перемалывались, просеивались и лиофилизировались, что обеспечивало существенно большую площадь для колонизации микроорганизмами. Естественно, ничего подобного в природе не происходит, и понятно, что экстраполировать результаты лабораторных опытов с Bt-токсинами на естественные условия необходимо крайне осторожно.

Хотя поступление в почву Cry-белков с выделениями корней трансгенных растений не столь велико, как после разложения растительных остатков, оставшихся на полях после сбора урожая, но и этот фактор нельзя сбрасывать со счетов. Интересно отметить, что если корневые отростки канолы, табака и хлопка вообще не выделяют Bt-токсинов , то все 12 исследованных трансгенных сортов кукурузы, полученных с помощью трех независимых генно-инженерных операций (Bt11, MON810 и Bt176), продуцируют Cry-белки практически в одинаковых количествах . Кроме того, инсектицидная активность выделений кукурузы была самой большой - достоверно более высокой, нежели у риса и картофеля. Хотя некоторое количество Cry-белков может попасть в почву и в результате шелушения или механического повреждения корней, но именно с их выделениями поступает в почву основная часть Bt-токсинов. В подтверждение тому достаточно сказать, что у кукурузы, риса и картофеля, выращиваемых на гидропонике, никаких нарушений корневой поверхности не отмечалось, тем не менее Cry-белки в питательном растворе все же регистрировались.

Лигнин

Замечено, что растения с высоким содержанием Bt-токсинов не привлекательны даже для тех фитофагов, для которых эти токсины не ядовиты. Так, в экспериментах с погребной, или шероховатой, мокрицей (Porcellio scaber), которой предлагались в пищу восемь сортов кукурузы (две трансгенных и шесть изогенных им контрольных линий), выяснилось, что это животное явно предпочитает нетрансгенные растения . Кроме того известно, что растительные остатки трансгенных растений разлагаются значительно медленнее по сравнению с генетически немодифицированными изогенными линиями. Причины тому в настоящее время изучаются. Предполагается, что связано это с повышенным содержанием лигнина в трансгенных растениях. Возможно, этим же объясняется и их пищевая непривлекательность, однако, к сожалению, авторы не исследовали связь между этими сортами кукурузы и содержанием в них лигнина.

Лигнин - высокомолекулярное соединение ароматической природы - основной структурный компонент растений, заполняющий пространство между клетками и "склеивающий" их первичные оболочки. Именно лигнин обеспечивает прочность и жесткость растительных конструкций, а также их водонепроницаемость. С одной стороны, повышенное содержание лигнина затрудняет "работу" фитофагов, с другой стороны, замедляет процессы разложения растительных остатков в почве. При разложении лигнина в среду выделяются токсичные низкомолекулярные продукты распада (фенолы, метанол, карбоновые кислоты).

Содержание лигнина в стеблях Bt-сортов кукурузы на 33-97% выше, чем в изогенных им нетрансгенных линиях . Большой разброс данных связан с различным содержанием лигнина в трех основных линиях трансгенной кукурузы. Избыток лигнина проявлялся и на морфологическом уровне. Сосудистые пучки и окружающие их клетки склеренхимы, в состав которых входит лигнин, были у Bt-растений почти в два раза толще, нежели у изогенных нетрансгенных линий (21.5±0.84 мм и 12.4±1.14 мм соответственно). Повышенное накопление лигнина характерно лишь для стеблей Bt-кукурузы, в листьях же его количество примерно то же, что и у обычных растений .

Кроме того, выяснилось еще одно любопытное обстоятельство: лигнина оказалось больше в кукурузе, выращенной в естественных условиях, чем в лабораторных. Это лишний раз подтверждает, что в искусственной среде трансгенное растение развивается иначе, чем в природе.

В результате дальнейших исследований выяснилось, что избыток лигнина характерен не только для Bt-кукурузы, это общее свойство всех трансгенных растений. В различных генетически модифицированных культурах (рисе, табаке, хлопке и картофеле) лигнина на 10-66% больше, чем в соответствующих им генетически не модифицированных изогенных линиях .

Дождевые черви

Одни из главных утилизаторов растительного опада в средней полосе - дождевые черви, в основном из семейства люмбрицид (Lumbricidae). Встречаются они практически во всех естественных и антропогенных экосистемах умеренного пояса и доминируют в них по биомассе (особенно высока их численность в лесостепи, смешанных и широколиственных лесах - более 300 особей на 1 м2). Пронизывая почву ходами, дождевые черви рыхлят ее, способствуя аэрации и увлажнению на глубине, перемешивают почвенные слои, ускоряя разложение растительных остатков и повышая тем самым плодородие почвы. Объем переносимой этими животными почвы колеблется от 2 до 250 т/га в год. Вертикальное распределение дождевых червей вдоль почвенного профиля определяется, с одной стороны, их экологией, а с другой - комплексом абиотических факторов, таких как температура, влажность почвы, вертикальный градиент распределения органических веществ.

Токсины могут действовать на дождевых червей по-разному, в зависимости от вида люмбрицид и стадии их развития. Ювенильные особи, не способные уходить глубоко в почву, страдают от поллютантов сильнее, чем половозрелые. Но и один из самых крупных видов люмбрицид средней полосы - большой выползок (Lumbricus terrestris) - как ни странно, также находится в "группе риска". Дело в том, что особи этого вида, днем скрываясь в глубоких (до 3 м) норах, ночью выходят на поверхность почвы за пропитанием - растительным опадом (в России за такой образ жизни этот космополит получил народное название "большого выползка"). Справедливости ради отметим, что небольшую часть их диеты составляют и корни растений. Во время таких ночных путешествий некоторые особи могут преодолевать до 19 м. Примерно каждая третья трасса оканчивается норой, а у каждой четырнадцатой - норы есть и в начале пути. В разных экосистемах за несколько осенних месяцев эти дождевые черви способны унести в норы практически весь растительный опад. Это вовсе не означает, что люмбрициды сразу же все съедают, существенную часть пищи они запасают в норах и потребляют по мере частичного разложения растительных остатков. Именно эти особенности экологии большого выползка и определяют высокий уровень его контакта как с поллютантами, оседающими на полях, так и с трансгенными растениями.

Люмбрициды развиваются в толще почвы и, естественно, реагируют на изменения ее химического состава, в частности попадание загрязняющих веществ, которые способны проникать в их организм через покровы. Учитывая особенности питания, дождевые черви могут заглатывать с частицами почвы и содержащиеся в них токсины, а значит, могут подвергаться их воздействию как снаружи, так и изнутри.

Как ни странно, обстоятельных исследований токсичности Cry-белков для дождевых червей до сих пор не проводилось. Правда, около полувека назад при проверке токсичности для люмбрицид препарата Thuricide, содержащего B.thuringiensis var. kurstaki, установлено, что только очень высокие его концентрации (в 10 тыс. раз превышающие рекомендованные для обработки полей) в течение двух месяцев вызвали 100%-ю смертность лабораторных популяций L.terrestris . Казалось бы, эти данные имеют только косвенное отношение, но ведь оказавшиеся смертельными дозы лишь в пять-десять раз превышали концентрацию Bt-токсинов в живых трансгенных растениях. Гистологические исследования погибших люмбрицид показали, что бактерии проникли практически во все ткани червей, где произошла их споруляция и формирование кристаллов. Позднее столь необычная патология была объяснена тем, что в опытах использовалась диатомовая земля, которая, повреждая эпителий кишечника, способствовала проникновению бактерий в цело́м (пространство между стенкой тела и внутренними органами) дождевых червей.

В другой серии экспериментов изучалось действие пестицидов, содержащих Bt-токсин, на дождевого червя Dendrobaena octaedra: десятинедельное воздействие токсина в дозах, в тысячу раз превышавших полевые и примерно равные концентрации токсинов в живых растениях, приводило к существенному угнетению роста и размножения, а также более высокой смертности червей . К сожалению, в этих опытах использовался вид, который не имеет никакого отношения к полям (обычно он обитает в лесной подстилке) и в естественных условиях не может сталкиваться с трансгенными культурами.

Одним из первых экотоксикологических опытов по изучению влияния трансгенных растений на дождевых червей стал стандартный лабораторный тест с использованием искусственной почвы и навозного червя (Eisenia fetida). Оказалось, что экстракты листьев трансгенной кукурузы, содержащих Bt-токсин, никак не влияют на выживание и развитие этих люмбрицид - все они дожили до конца 14-дневного эксперимента и по массе тела не отличались от контрольных животных. По расчетам авторов, использованная в опыте концентрация Bt-токсина (0.35 мг CryIA(b)-белков на 1 кг почвы) была примерно в 785 раз выше той, которая могла бы сложиться в почве после уборки урожая . Эти результаты имели бы смысл, если бы выбор вида дождевого червя был адекватен поставленным целям. Авторы не учли, что E.fetida, как и D.octaedra, в естественных условиях не сталкивается с трансгенными культурами. Не говоря уж о том, что навозный червь в отличие от собственно почвенных видов не заглатывает почвенных частиц, а питается разлагающейся органикой, поэтому неясно, какое количество Bt-токсинов попало в его пищеварительную систему и попало ли вообще.

40-дневные наблюдения за лабораторными популяциями L.terrestris, живших в почве, в которой проращивались семена трансгенной кукурузы или добавлялись ее листья, не выявили значимых изменений ни в массе тела, ни в смертности больших выползков, хотя Bt-токсины и были обнаружены в их кишечниках и кастах (экскрементах). Когда черви переносились в чистую почву, в течение одного-двух дней их кишечники освобождались от токсина . К сожалению, авторы этой работы не оценивали влияние Bt-токсинов на размножение люмбрицид, а также на ювенильные, более чувствительные к токсинам, особи. Кроме этого, для такого крупного и живущего не один год дождевого червя-норника, как большой выползок, 40-дневный срок явно недостаточен для выявления сублетальных эффектов. В другом, проведенном несколько позднее, аналогичном эксперименте, но длившемся уже 200 дней, выяснилось, что масса тела L.terrestris, питавшихся трансгенными растительными остатками, снижалась в среднем на 18%, в то время как у контрольной группы она на 4% повышалась .

К сожалению, пока еще не исследовалась миграция Bt-токсинов в трофических цепях, в которых дождевые черви служат кормовой базой для многих хищных беспозвоночных, птиц и млекопитающих. К примеру, в Англии в рационе рыжих лис (Vulpes vulpes) большой выползок составляет в среднем 10-15%, а на участках, где этих дождевых червей особенно много, - до 60%. Не брезгует большими выползками и обыкновенная неясыть (Strix aluco), которая за час может поймать более 20 червей. Отмечена и особая любовь к L.terrestris и у европейского барсука (Meles meles); более 20 лет назад их даже сочли специализированными хищниками дождевых червей. Впоследствии гипотеза была отвергнута, но справедливости ради отметим, что в некотором роде специализация у этого хищника все же есть, - проявляется она в технике захвата пищи.

Для почвенных микроорганизмов (как чистых, так и смешанных культур) токсичность Cry-белков не выявлена; количество бактерий и грибов в почвах, содержащих биомассу генетически модифицированной и нетрансгенной кукурузы, статистически не различалось. Однако в экспериментах с почвенными микрокосмами, в которых отсутствовали почвенные беспозвоночные, показано, что и в этом случае биодеградация Bt-культур (кукурузы, риса, табака, хлопка и томатов) происходит значительно медленнее по сравнению с контролем. Об этом свидетельствовало значительно меньшее количество углерода, уходящего из экспериментальных почвенных микрокосмов в виде CO2, по сравнению с контролем .

Пониженная скорость разложения трансгенных растительных остатков требует дальнейшего и всестороннего исследования, поскольку потенциальный ущерб от этого имманентного свойства Bt-культур может иметь отдаленные экологические последствия. Еще более пристального внимания требуют особенности миграции Cry-белков по пищевым цепям. И, наконец, появляется все больше данных о том, что популяции вредителей сельского хозяйства начинают вырабатывать устойчивость к Bt-токсинам и начинают питаться трансгенными растениями.

Обнаружение Bt-токсинов в корневых выделениях кукурузы, риса и хлопка и их длительное сохранение в почве говорит и о том, что особые меры предосторожности должны быть приняты перед тем, как растения и животные, генетически модифицированные с целью производства лекарственных (антибиотиков, вакцин, гормонов, ферментов) и прочих биологически активных веществ, будут покидать стены лабораторий и оказываться в менее контролируемых условиях промышленного производства. В отличие от Bt-растений, мишени этих соединений - не насекомые, а млекопитающие, в том числе и люди. Практически все эти вещества - ксенобиотики, но их способность сохраняться в окружающей среде исследована недостаточно. Ясно поэтому, что потенциальный ущерб выращивания в окружающей среде синтезирующих их трансгенных растений даже приблизительно оценить невозможно.

Список литературы

1. Saxena D., Stotzky G. Release of Larvicidal Cry Proteins in Root Exudates of Transgenic Bt Plants. ISB News Report. 2005. February. P.1-3.

2. Zwahlen C., Hilbeck A., Gugerli P. et al. // Mol. Ecology. 2003. V.12. №3. P.765-775.

3. Saxena D., Flores S., Stotzky G. // Soil Biol. and Biochemistry. 2002. V.34. P.133-137.

4. Sims S.R., Holden L.R. // Environmental Entomology. 1996. V.25. P.659-664.

5. Wandeler H., Bahylova J., Nentwig W. // Basic and Applied Ecology. 2002. V.3. №4. P.357-365.

6. Saxena D., Stotzky G. // Amer. J. of Botany. 2001, V.88. №9. P.1704-1706.

7. Poerschmann J., Gathmann A., Augustin J. et al. // J. Environ. Qual. 2005. V.34. №5. P.1508-1518.

8. Flores S., Saxena D., Stotzky G. // Soil Biol. and Biochem. 2005. V.37. №6. P.1073-1082.

9. Smirnoff W.A., Heimpel A.M. // J. of Insect Pathology. 1961. V.3. №403-408.

10. Addison J.A., Holmes S.B. // Canad. J. of Forest Res. 1996. V.26. P.1594-1601.

11. Ahl Goy P., Warren G., White J. et al. Interaction of an insect tolerant maize with organisms in the ecosystem // Proceedings of the Key Biosafety Aspects of Genetically Modified Organisms. 10-11 April 1995. V.309. P.50-53. Mitteilungen aus der Biologischen Bundesanstalt fьr Land- und Forstwirtschaft, Berlin-Dahlem, Blackwell, Berlin, 1995.

12. Saxena D., Stotzky G. // Soil Biol. and Biochem. 2001b. V.33. P.1225-1230.

13. Zwahlen C., Hilbeck A., Howald R. et al. // Mol. Ecology. 2003b. V.12. №4. P.1077-1086.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://vivovoco.rsl.ru

Меня спрашивают, почему спустя столько лет я решил прибегнуть к выращиванию полезной микрофлоры. Это не означает, что однажды утром я проснулся и подумал: "На протяжении последних тридцати пяти лет я шел неверным путем, а выращивание полезной микрофлоры биологии почвы - это ответ всем моим бедам!"

Все началось с осознания того, что очень скудный операционный бюджет, который имелся в моем распоряжении, означал невозможность осуществления каких-либо улучшений на ежегодной основе без необходимости уменьшения затрат на обслуживание за счет других позиций.

Я ничем не отличаюсь от любого другого менеджера. Я всегда был движим грядущими результатами и испытывал потребность видеть совершенствования регулярно. В отсутствии положительных результатов я лишаюсь даже видимости мотивации. А без мотивации, знаете ли, сложно по утрам вставать с постели. Прежде я не сталкивался с подобной проблемой.

Поэтому, столкнувшись с дилеммой нехватки средств, я принялся пересматривать свои ежегодные расходы на текущее обслуживание, и мое внимание задержалось на одной из расходных статей - использовании пестицидов. Я осуществлял в среднем восемь внесений фунгицидов в год и был ошеломлен тем, сколько средств ушло на покупку пестицидов. Тогда я понял, что можно было бы порядочно сэкономить, если бы удалось снизить уровень заболеваемости.

Прежде, чем я продолжу свой рассказ в этом русле, мне следует в общих чертах рассказать вам о моем стиле управления полем, а также об истории Staverton Park - 35-летнем поле для гольфа лесопаркового типа с гринами, созданными по стандартам USGA.

Я принял в распоряжение это поле в 2005 году и обнаружил грины, пораженные несколькими видами болезней, включая фузариоз, антракноз и ризоктониоз, в то время как на поверхности проступали типичные признаки наличия слоя черни. Необходимость и попытки разобраться с имеющейся ситуацией были первостепенными. Очевидно, это послужило причиной тому, что большое количество денег ушло на пестициды.

Первые три года я интенсивно реализовывал программы бороздования с помощью достаточно примитивного оборудования, что сводилось либо к использованию инструмента для резки, либо зубчатого барабанного аэратора. Той первой осенью я арендовал Sisis Javelin Aer-Aid, который зарекомендовал себя достойным инструментом и явился эффективным средством борьбы со слоем черни. Каждый последующий год я арендовал Verti-Drain как весной, так и летом. Позже, в 2010 году, мне удалось приобрести Toro Pro-core 648, который, на мой взгляд, является лучшим аэратором на рынке.

Сейчас мои грины в своем большинстве аэрируются с использованием Pro-core, как с 9 мм, так и с 15 мм зубьями. Также время от времени применяется арендуемый Verti-Drain. Необходимости в холлоу-коринге нет, поскольку я никогда не сталкивался с проблемой накопления войлока.

В те далекие дни корневая зона на моем поле была инертна, преимущественно анаэробна, со слабой корневой системой, и, чтобы вдохнуть жизнь в питательную среду, нужен был толчок. Недостаточность ресурса заставила меня оглянуться назад на более ранние годы, когда я был управляющим поля, расположенного в поросшей вереском местности в Восточном Суссексе. Тогда я последовал совету известного Джима Артура (Jim Arthur) и внедрил программу регулярной аэрации push-up-гринов с продуманными системами подпитки и орошения.

Спустя четыре года на моих гринах перестал преобладать мятлик однолетний, естественным образом появилась полевица. Естественным, потому что вопрос подсева никогда не стоял. В тот период я применял собственноручно приготовленную смесь преимущественно органических удобрений - весной и осенью. Используя такую смесь, фунгицид в профилактических целях требовалось внести лишь единожды - осенью. Тогда всё было намного проще!

Даже спустя тридцать пять лет работы с газонами буду честным и признаюсь, что мне никогда не приходило в голову, насколько важна биология почвы и насколько тесна её связь с растениями. Да, я читал об этом, когда самообразовывался, будучи уже взрослым, и тогда мне казалось, что эта тема освещена меньше, чем стоило бы.

Кроме этого, в моду входило следование спецификациям USGA в части строительства гринов, в противоположность тому, чему меня учили в колледже. Нас окружает несметное количество предложений из различной литературы и коммерческие призывы, рассказывающие о неорганических удобрениях и других волшебных зельях, виды и обещанные действия которых бесконечны. Возможно, если бы мы больше обращали внимание на то, сколь ничтожен эффект, оказываемый некоторыми подобными продуктами на здоровье растения (в отдельных случаях он равен менее 2%), мы бы осознали, что большинство из них не стоит потраченных на них денег.

Неорганические и органические удобрения

В большинстве случаев неорганические удобрения производятся с целью получения растением питания, часто с быстрым, но не долгосрочным действием. Его фактическое действие соответствует описанию на упаковке, то есть оно питает травяной покров, но этим всё и ограничивается! Органические удобрения идут дальше питания одной лишь дернины, поскольку они также питают биологию.

Биология почвы (микроорганизмы) неимоверно важны для разложения органики, что является критичным в вопросе контроля формирования войлока. Если этот вопрос оставить неразрешенным, он может привести к появлению мха и/или сухих пятен. Также микроорганизмы оказывают помощь в подавлении вредителей и болезней, равно как и в разложении химикатов и других токсических веществ.

Подобные симбиотические отношения формировались в ходе миллионов лет. Если вы рассмотрите, как создаются экосистемы, увидите следующее: всё начинается с однолетних сорняков и трав, требующих минимальной поддержки со стороны биологии почвы. Они, по сути, растут в безмикробной среде, и в целом их жизнеобеспечение ограничивается поддержкой бактериями. Это означает, что вся энергия такого однолетнего растения направлена лишь на выживание путем воспроизведения семян.

Однако многолетние растения цветут год за годом и не зависят от одной лишь необходимости оставить после себя семя для размножения. Именно поэтому около 50% энергии, вырабатываемой многолетними травами, направлено на питание биологии почвы, что включает в себя бактерии, грибы, простейшие организмы, нематоды и высшие формы жизни почвы: артроподы и червей. Формирование разнообразной экосистемы заняло миллионы лет, и затем приходит человек и противодействует этим процессам, не думая о последствиях!

Я абсолютно уверен в своих словах, когда заявляю, что большинство людей не осознают важности здорового состояния биологии почвы, также известной как почвенная пищевая сеть.

Как у большинства, мои знания поверхностны, но ясно одно - биология почвы является неотъемлемой частью обеспечения растений питательными веществами различными способами: предотвращая вымывание питательных веществ грунтовыми водами, стабилизируя уровень атмосферного азота, производя аммоний, трансформируемый в селитру. Другие её роли включают усиленную инфильтрацию путем совершенствования процесса оструктурирования почвы и её проницаемости. Связь биологии почвы с жизнью растения стала сейчас слишком очевидной.

Вскоре после знакомства с неорганическими удобрениями мы начали наблюдать усиление гидрофобного состояния и, как следствие, усиленное использование увлажняющих агентов. Последние созданы для того, чтобы регидратировать гидрофобную почву.

Считается, что гидрофобность почвы происходит из-за наложения длинноцепочечных гидрофобных органических молекул на отдельные почвенные частицы. Эти субстанции могут появляться из разлагающихся органических веществ, почвенной фауны и микроорганизмов. Нам следовало бы спросить самих себя: не привели ли эти продукты к снижению биологического разнообразия, которое в иной ситуации свободно бы перенесло подобные условия? Не выхолащивают ли увлажняющие агенты полезную секрецию почвенной биоты?

Все вопросы гипотетичны, но почему подобные продукты используются сейчас с завидной регулярностью в качестве наших ежегодных программ по обслуживанию полей? С полной уверенностью скажу, что сам я не использовал их тридцать лет назад и не испытывал нужды в этом!

Успехи, которых удалось достичь в Суссексе много лет назад, заставили меня думать и искать пути создания здоровой окружающей среды для роста и жизнедеятельности трав.

Мне в руки попала исследовательская работа доктора Илейн Инэм (Dr Elaine Ingham), на протяжении многих лет изучавшей почвенную пищевую сеть. И уже совсем скоро я начал читать об использовании компостного чая, о биологии почвы, её разнообразии и о важной роли, которую она играет в здоровье растения. Чем больше я вникал в этот вопрос, тем больше сознавал, что это может быть тем выходом, который я долго искал!

Основной принцип поддержания биологии почвы в здоровом состоянии довольно прост, хотя многие из нас игнорируют этот факт и прибегают к использованию неорганических удобрений для подпитки растений или к внесению увлажняющих агентов либо пестицидов при первых признаках сухих пятен и каких-либо болезней при том, что каждое из перечисленных средств либо не влияет вообще, либо вредит биологии почвы. Применение таких средств приводит к упадку здоровья растения и его жизненной силы.

Биология почвы и её значение

Как все живые организмы, биология почвы нуждается в базовых вещах: воздухе, воде, температуре и источнике питания. Микроорганизмы, которые мы обычно ассоциируем с травами, это: бактерии, простейшие организмы, нематоды и полезные грибы. Каждый из названных микроорганизмов исчисляется тысячами видов, все из них занимают свою нишу в этом необычайном мире под нашими ногами.

Размер и структура таких микробиальных популяций определяется применяемыми методами обслуживания поля, оказывающими влияние на почвенную среду. Например, агротехнические приемы по разуплотнению почвы или аэрации, которые создают аэробные условия; или же недостаточное количество подобных операций либо применение средств, приводящих к уплотнению грунта, что имеет своим результатом создание анаэробных условий.

Однако, зная это, и обладая определенными знаниями, полученными за последние годы, могу сказать, что главная причина преобладания мятлика однолетнего на наших газонах заключается в возросшем движении. Я имею в виду не только движение, связанное с перемещениями в ходе игры, но и то, которое сопряжено с обслуживающими операциями. К сожалению, во многих случаях дополнительное движение создается случайными гольфистами, привлеченными на поле сниженными тарифами на грин-фи, которые запросто могут вальяжно расхаживать по гольф-полю без надобности, и которым чужды базовые понятия гольф-этикета!

На данном этапе популяции мятлик на моем поле находится в состоянии упадка, в то время как рост многолетних трав, овсяницы и полевицы, усилился. Как это могло случиться? Я всегда провожу аэрацию регулярно, мои программы по обслуживанию изменились совсем незначительно, и, тем не менее, увеличение количества популяции многолетних трав заметно.

Ранее я упоминал, что однолетние травы мало зависят от биологии почвы и обычно взаимосвязаны с почвами с преобладающими бактериальными популяциями. Если мы обеспечим мятлик питанием и водой, он будет процветать. Также признан тот факт, что популяции бактерий, несмотря на свое незначительное количество, выживут/восстановятся в относительно токсичной среде. Под токсичной я имею в виду использование пестицидов и, в определенной степени, неорганических удобрений.

Искусственные удобрения с высоким показателем солевого ожога растений пагубно действуют на всю биологию почвы. Хотя бактерии могут восстанавливаться после таких внесений, все же оказанное негативное влияние сказывается в виде немногочисленных популяций. Вот почему менеджеры, реализующие высокопитательные программы, которые не затрагивают биологию, получат большее количество войлока на своих полях. Поскольку мы своими действиями спровоцировали ослабление процесса микробиального распада и, таким образом, снизили эффективность средств разложения самой матушки-природы, это привело к чрезмерному накоплению войлока. А это, в свою очередь, создало еще одну цепочку необходимых к выполнению работ, таких, как устранение войлока путем холлоу-коринга и/или дополнительными сеансами пескования для разрежения его. И то, и другое плохо отображается на игре.

Таким образом, мы обнаруживаем, что в большей степени занимаемся все тем же мятликом, используя больше питательных веществ, больше пестицидов, продуцируя поверхностные корневые системы и внося больше увлажняющих агентов для контроля гидрофобности войлока.

Годами я отказывался от подсева гринов, поскольку считал конкуренцию со стороны зрелых трав слишком высокой. Но сейчас я понимаю, что всходы многолетних трав не могли выжить в среде с преобладающими бактериями, более благоприятной для однолетних трав.

Важно помнить, что многолетние травы не могут выжить без разнообразной биологии, содержащей полезные грибы. Равное соотношение бактерий и грибов поможет многолетним травам быть конкурентными в отношении однолетних. А при условии регулярной аэрации корневой зоны и надлежащих источников питания будет размножаться надлежащая биология.

В здоровой почве около 95% видов растений находятся в симбиотическом отношении с почвенными грибами. Некоторые грибы пускают гифы (корни) на много метров, в то время как другие полезные грибы живут в непосредственной близости к корням. Их функционирование тесно связано с растениями, от которых они получают влагу и питательные вещества, переваривают органику и даже защищают растения от болезней, вырабатывая антибиотики в обмен на сахар и углеводы.

К сожалению, полезные грибы более чувствительны, и им легко нанести вред пестицидами. Именно поэтому мы наблюдаем рост количества почв с преобладанием бактерий и, как следствие, преобладанием мятлика. Недавно я подсеял грины и вижу, как всходы вызревают, а в травяном покрове начинают постепенно преобладать многолетние растения.

Некоторые менеджеры, должно быть, считают выращивание полезной микрофлоры слишком дорогостоящим. Я не отрицаю, в этом есть доля правды. Но я считаю, что цена во многих случаях нагоняется некоторыми поставщиками, предлагающими ненужные добавки. Некоторые думают, что этот процесс слишком времязатратен и сложен. Опять-таки, может быть, отчасти это и правда. Но правда также и то, что в этом методе есть множество вариантов, одни из которых я использую, а к некоторым бы никогда не прибегнул.

Методы выращивания полезной микрофлоры

Стандартное описание процесса выращивания полезной микрофлоры компостного чая звучит, как экстракция микробиологии и питательных веществ из компоста, которые подвергаются аэрации в надлежащей емкости с использованием специального аэратора и очищенной воды (без хлорки) в течение определенного периода времени. Результат может отличаться в зависимости от времени брожения, используемого компоста, показателя степени кислотности среды, источника питания, воды и температуры, так как все эти показатели влияют на конечный результат биоты.

Меня постоянно спрашивают, почему так мало пишут о компостных чаях. Я полагаю, так происходит отчасти оттого, что каждый микроорганизм при исследовании должен быть отделен и идентифицирован, затем научно исследован на предмет эффективности в роли вселенца и конкурента, поскольку каждая группа будет разной и будет содержать разнообразие микроорганизмов в разных концентрациях.

Затем следует определить, как эти микроорганизмы взаимодействуют между собой. Оказывают ли различные комбинации одинаковый, лучший или худший эффект в сравнении с единичными микроорганизмами. Возможные полученные результаты будут обширными. А большое количество возможных вариаций, естественно, приведет к недоказательному заключению.

Некоторые поставщики производят свой продукт в условиях строгого контроля всех процессов и гарантируют соответствие содержимого ожиданиям покупателя. Некоторые используют в производстве то, что именуется низкопробным компостом, то есть то, что может быть собрано на вашем собственном участке. Каждый вид такого продукта перед использованием следует тестировать, так как нет никаких гарантий относительно его содержимого.

Можно использовать компост, приготовленный в домашних условиях, но в таком случае следует строго следить за тем, чтобы не было использовано ни пищи, ни экскрементов животных, которые могут вызвать патогены брожения (например, кишечную палочку). Опять-таки подобный продукт необходимо тестировать, а сам компост должен быть в основном древесного происхождения.

Удивительно, но некоторые вовсе не используют компост. Вместо него - бактерии и грибы, выращенные в лабораторных условиях с использованием подобных методов, но без компоста.

За пять лет, в течение которых я занимаюсь выращиванием полезной микрофлоры, я использовал либо сделанный собственноручно, либо приготовленный по спецзаказу компост. Сейчас я его не использую вовсе.

Что бы я ни предпринял, я всегда анализирую, просматриваю полученные результаты и упрощаю процесс, при этом придерживаясь своей первоначальной задачи. Я применил такой подход к работе и в случае с выращиванием полезной микрофлоры. Мой поставщик убедил меня в том, что я могу это делать без компоста, и процесс этот будет безопаснее, быстрее, с приятным бонусом в виде легкого мытья емкости по окончании процесса. Я убедился в этом сам, исследовав все свои результаты выращивания полезной микрофлоры перед применением под микроскопом.

Положительные и отрицательные стороны использования компоста

Положительные:

Разнообразие

Содержит бактерии, полезные грибы, простейшие организмы и нематоды

Отрицательные:

Компост необходимо тестировать на предмет присутствия патогенов

Его необходимо содержать в большой фильтруемой емкости или в чайном пакете

Компостные чаи необходимо отстаивать или фильтровать в резервуаре опрыскивателя

После выращивания полезной микрофлоры мытье емкостей несколько затруднительно

Рекомендации относительно подходящего типа емкости выглядят так: “Выберите емкость для выращивания полезной микрофлоры без внутренних трубочек, глухих труднодоступных уголков и других деталей, в которые могут попасть частицы продукта и усложнить процесс чистки контейнера”. Ведь вы никогда не можете быть уверены в том, что на самом деле находится внутри компоста, независимо от того, тестировался ли он!

Попадание патогенов может быть ограничено, хотя и нет гарантии полного их отсутствия. Чтобы исключить такую возможность, необходимо, чтобы производство происходило в лабораторных условиях, в стерильном помещении, в ходе которого желаемая биология будет внесена в продукт.

Поскольку я не использую компост в процессе выращивания полезной микрофлоры - лишь чистую биологию, выращенную в лабораторных условиях, я исключаю возможность наличия патогенов.

Я использую специально разработанный аэратор, который может быть расположен либо в крупнообъемном контейнере, либо, как в моем случае, непосредственно в 750-литровом распылителе. Таким образом, я могу добавлять источник питания и выращивания полезной микрофлоры в течение определенного времени. Для того чтобы процесс брожения начался быстро, в контейнер рекомендуется добавить органические источники питания/биостимулянты.

Затем продукт применяется с минимальными усилиями. Если у меня нет времени на его приготовление, это можно сделать непосредственно в резервуаре распылителя, добавив требуемые источники питания. Единственный недостаток такого «облегченного» варианта выращивания полезной микрофлоры состоит в том, что вы не получите максимум за потраченные вами деньги! Естественно, вопрос гигиены является важной частью моей программы, в связи с чем после использования всё оборудование тщательно моется.

Почему я предпочитаю готовить основу для выращивания полезной микрофлоры не на основе компоста?

Она безопаснее для биологии и проще в применении

Такой продукт дешевле в сравнении с другими подобными

Целевое внесение с помощью распылителя исключает возможность блокировки распылительных головок

Почему применение чая является неотъемлемой частью моих программ обслуживания поля?

Использование этого средства снизило мой бюджет на закупку пестицидов на 80%

Оно также снизило бюджет на закупку удобрений на 50%

Внесения увлажняющих агентов сократились на 70%

Снизился преобладающий рост мятлика

Усилился рост овсяницы и полевицы.

Ключевые используемые продукты, каждый со своей определенной областью действия:

Комбинация более двадцати видов полезных бактерий и грибов

Комбинация бактерий, фиксирующих уровень азота, и сопутствующих бактерий, способных фиксировать уровень атмосферного азота

Комбинация грибов, действие которых направлено на расщепление кустарников, сложно поддающихся этому делу

Каждый продукт направлен на решение определенных задач, либо является частью более широкой стратегии.

Примечание: Каждый продукт требует добавления в контейнер небольшого количества еды на начальном этапе, примерно 200 mls на 200 л воды.

В дополнение, для усиления действия этих продуктов, применяется следующее:

Жидкий кислород (добавка к программе аэрации, не заменяет культурных практик)

Фульвовая кислота (качественная фульвовая кислота должна выглядеть как слабо заваренный чай и добывается из гумусовой кислоты)

Органические морские водоросли (некоторые экстракты морских водорослей могут быть достаточно агрессивными, в зависимости от метода экстракции).

"Какой бы метод вы не выбрали, есть убедительное доказательство того, что выращивание благоприятной биологии в среде с контролируемыми условиями положительно скажется на здоровье и жизненной силе вашего газона".

Желанные долголетние травы получат шанс произрастать на вашем газоне и обретут сопротивляемость стрессам, которыми, как ни крути, сопровождается любое обслуживание поля.

Постепенно законодательно будут ограничены доступность и выбор пестицидов. Это неизбежно. Производится всё большее количество органических пестицидов, которые менее пагубны для окружающей среды, но являются дорогостоящими альтернативами. Преимущества выращивания полезной микрофлоры очевидны в европейских странах, таких, как, например, Швеция, где пестициды запрещены. Так почему не начать путь к изменениям уже сейчас, пока не стало слишком поздно?

Обратитесь за советом или консультацией на предмет выращивания полезной микрофлоры,

Почва - сложнейшая система, одним из основных функциональных компонентов которой являются населяющие ее живые организмы. От деятельности этих организмов зависят характер и интенсивность биологического круговорота веществ, масштабность и интенсивность фиксации основного биогенного элемента - атмосферного азота, способность почвы к самоочищению и пр.

В последнее время значение почвенной биоты существенно возросло не только в связи с незаменимой ролью ее в формировании почвенного плодородия. При техногенном загрязнении компонентов биосферы, в том числе и почв, почвенная биота выполняет еще одну важную функцию - детоксикации различных соединений, присутствующих в почве и влияющих на состояние окружающей среды и качество сельскохозяйственной продукции.

Почвенный покров представляет собой самостоятельную земную оболочку - педосферу. Почва - продукт совместного воздействия климата, растительности, животных и микроорганизмов на поверхностные слои горных пород. В этой сложнейшей системе непрерывно происходят синтез и разрушение органического вещества, круговорот элементов зольного и азотного питания растений, детоксикация различных загрязняющих веществ, поступающих в почву, и т.д.

Данные процессы осуществляются благодаря уникальному строению почвы, которое представляет собой систему взаимосвязанных твердой, жидкой, газообразной и живой составляющих. Например, воздушный режим почвы тесно связан с ее влажностью. Оптимальное сочетание этих факторов способствует лучшему развитию высших растений. Последние, продуцируя большую биомассу, поставляют больше пищевого и энергетического материала для населяющих почву живых организмов, что улучшает их жизнедеятельность и способствует обогащению почвы питательными веществами и биологически активными соединениями.

Твердая фаза почвы, в которой в основном сосредоточены источники питательных и энергетических веществ - гумус, органо-минеральные коллоиды, катионы Са 2+ , Mg 2+ на поверхности почвенных частиц, взаимосвязана с почвенно-биотическим комплексом (ПБК).

Почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, благодаря обширной суммарной поверхности обладают поглотительной способностью. Эта способность имеет большое экологическое значение, так как позволяет почве сорбировать различные соединения, в том числе токсичные, и тем самым препятствовать поступлению токсикантов в пищевые цепи. В процессе превращения веществ и формирования потоков энергии огромную роль играют населяющие почву живые организмы, составляющие ПБК, без которого нет и не может быть почвы. ПБК представлен весомой (по массе) и разнообразной группой организмов.

В 1 г почвы содержится 3-90 млн бактерий, 0,1-35 млн актиномицетов, 8-10 ООО тыс. микроскопических грибов, 100 тыс. водорослей, 1,5-6 млн простейших.

Принято считать, что верхний слой почвы в целом состоит из минеральной субстанции (93 %) и органического вещества (7 %). В свою очередь, органическое вещество включает мертвое органическое вещество (85 %), корни растений (10 %) и эдафон (5 %). В структуру эдафона входят бактерии и актино- мицеты (40 %), грибы и водоросли (40 %), дождевые черви (12 %), прочая микрофауна (5 %) и мезофауна (3 %).

Масса бактерий составляет примерно 10 т/га; такую же массу имеют микроскопические грибы; масса простейших достигает порядка 370 кг/га и т.д.

На 1 га пашни приходится 250 тыс. дождевых червей (50- 140 кг/га), на 1 га пастбища - 500-1575 тыс. (1150-1680 кг/га), на 1 га сенокосных угодий - 2-5,6 млн (более 2 т/га).

Среди животных организмов биосферы обитатели почвы характеризуются наибольшей биомассой. Исходя из предположения, что в среднем биомасса почвенной фауны составляет 300 кг/га, на площади 80 млн км 2 почвенного покрова Земли (без пустынь) суммарная биомасса почвенных животных всего земного шара - 2,5 млрд т. Деятельность почвенной фауны, или педофауны, состоит в разложении опада на комплексные органические производные (первоначальная функция дождевых червей); данные соединения затем переходят к бактериям, ктиномицетам, почвенным грибам, высвобождающим из органических остатков исходные минеральные компоненты, которые опять ассимилируются продуцентами.

Все эти организмы находятся в постоянном взаимодействии; они очень динамичны в пространстве и во времени; некоторые из них обладают необычайно мощным ферментативным аппаратом и способностью выделять в окружающую среду различные токсины.

От деятельности почвенной биоты зависит плодородие почвы, ее «здоровье», качество сельскохозяйственной продукции, состояние окружающей среды. Знание особенностей функционирования ПБК в различных экологических условиях принципиально важно для создания продуктивных и устойчивых агроэкосистем, производства экологически безопасной сельскохозяйственной продукции и минимизации загрязнения биосферы.