A talaj mikroflórája jelentős szerepet játszik a szárazföldi biocenózisok felépítésében . A mikroorganizmusok hozzájárulnak az elhalt szerves anyagok ásványi anyagokká bomlásához, vagyis részt vesznek abban a folyamatban, amely nélkül a biocenózisok normális léte lehetetlen lenne [1] .
Az S.N. kutatása szerint. Vinogradsky (1952) szerint a talaj mikroflórája metabolikusan aktív szervezetekre (R-stratégák) osztható, amelyek szervetlen, kis molekulatömegű szerves anyagokat asszimilálnak, és gyorsan fermentálják a nagy molekulatömegű szerves vegyületeket - fehérjéket , cellulózt , pektint , kitint ("zimogén"). mikroflóra), valamint a humuszanyagok elpusztítására és szintézisére képes metabolikusan inaktív szervezetek (k-stratégák) („autochton” mikroflóra) [2] . S.P. Kostychev arra utalt, hogy a növények tápanyagforrásként szolgálnak a mikroflóra számára, amely a növény biológiailag aktív környezete, genetikai erőforrásokat biztosítva a szimbiotikusan specializálódott formák fejlődéséhez [3] .
A légköri nitrogénmegkötő mikroorganizmusoknak két fő csoportja van: a magasabb rendű növényekkel szimbiózisba lépők ( Rhizobium , Bradyrhizobium , Mezorhizobium , Sinorhizobium , Azorhizobium baktériumnemzetségek ) [4] és a szabadon élők. A második csoportba tartoznak az asszociatív nitrogénfixálók ( Azospirillum , Pseudomonas , Agrobacterium , Klebsiella , Bacillus , Enterobacter , Flavobacterium Arthrobacter stb. baktériumok), valamint a talajban való szabad létezéshez jobban alkalmazkodó mikroorganizmusok ( Clostridium , Be, Azotobacrinck , Be , stb . baktériumok nemzetsége). nitrogénmegkötő fototróf baktériumok, cianobaktériumok) [5] .
V. I. Vernadsky szavaival élve: "A talaj élettel telített." Az életképes mikroorganizmusok naponta több nemzedéket is termelhetnek saját fajtájukból. 1 g talajban a baktériumok száma eléri a milliárdot [6] .
A bioszférában található mikroorganizmusok nagy számát jelzik D.I. Nikitin számításaik szerint a talajban lévő mikrobiális biomassza meghaladja a magasabb rendű növények által évente szintetizált fitomaszát [7] .
P.A. _ A szikes-podzolos és szürke erdőtalajok, valamint a csernozjom mikrobiális biomassza mennyisége azt mutatta, hogy a tiszta mikrobiális tömeg aránya átlagosan a talajtömeg mintegy 0,1%-át teszi ki. Megvizsgálta a mikroorganizmusok számának szabályozásának mechanizmusait és a talaj kívánatos vagy nemkívánatos mikroflórájának kezelésének módjait [8] .
A talaj mikroflórája lebontja a szerves anyagokat és értékes humuszformákat fejleszt ki a föld mélyrétegeiben. A talajban zajló életfolyamatok kulcsszerepet játszanak a talaj szerkezetében, termékenységében, növekedésében és a növények fejlődésében. A legfeljebb 0,2 m termőtalajmélységű kerti talajban a mikroorganizmusok száma 7% is lehet, ami 100 négyzetméterenként 42 kg szerves anyagot jelent [9] .
A talaj mikroflórájának vizsgálata kimutatta, hogy az eredetileg J. Lederberg és munkatársai által javasolt mikrobióm-koncepció. Az emberi bélmikroflóra teljes genomjának jellemzésére részben kiterjeszthető a növények mikrobaközösségeire is. Az endofita közösségek fő funkciója a kórokozók és kártevők elleni védekezés, valamint a növények felszabadítása a kívülről érkező xenobiotikumokból, esetleg saját mérgező anyagcseretermékeikből. Egyes gócbaktériumok képesek nitrogénmegkötésre. Az ilyen baktériumok szimbiózisba lépnek a hüvelyesekkel, behatolnak a gyökereikbe, és „ csomók ” kialakulását idézik elő, amelyekben szaporodnak. Ezek a mikroorganizmusok képesek megkötni a nitrogént, és a keletkező ammóniát a növény saját növekedéséhez használja fel [10] [11] .
A talaj mikrobiális közösségeinek bizonyos típusai olyan funkciókat látnak el, mint: a talaj nitrogén-, foszfor- és vasforrásainak asszimilációja, valamint a metabolitok átalakulása és újraelosztása a növényi részek között, ami bizonyos mértékig kompenzálja az emésztőszervek hiányát. . Az endofiták fontos funkciója , különösen stresszes körülmények között, a növények fejlődésének szabályozása lehet a hormonok, vitaminok és más biológiailag aktív anyagok szintézisének aktiválásával [12] .
A nitrátredukció disszimilációjának két módszerét találtuk a talaj mikroflóra különböző képviselőinél. A denitrifikáló pszeudomonádok természetes élőhelyükön fejlődve egyformán hajtják végre mindkét folyamatot, a spórás baktériumokban a nitrát ammónium-nitrogénné redukálása dominál. A denitrifikációs folyamatok végrehajtása következtében ezekben a mikroorganizmusokban jelentős nitrogénveszteséget találtak a környezetből [13] .
A mikroszkopikus gombákat a talaj többi mikroorganizmusához képest a legaktívabb és legtökéletesebb energia-anyagcsere jellemzi. Aljzatfelhasználási arányuk elérheti az 50-60%-ot. Actinomycetesben és baktériumokban ez a szám valamivel alacsonyabb. A növényi maradványokat lebontó mikrobaközösségben a gombák túlsúlya nemcsak a gomba micéliumfonalainak (hifák) magas áthatolóképességével magyarázható, hanem a biokémiai adottságokkal is. A talajban lévő cellulóz, keményítő és pektinek lebontásával nagy mennyiségű szerves sav képződik, ami növeli a talaj savasságát, és ez kedvezőtlenül befolyásolja annak baktériumokkal való megtelepedését. A legtöbb mikroorganizmus a semleges környezetet részesíti előnyben [14] .
A gombák biomasszája aktívan fejlődhet mind a talaj felső rétegeiben, mind oxigénhiány esetén, például a Fusarium (F. culmorum, F. oxysporum), a Trichoderma viride és néhány Aspergillus és Penicillium faj a talaj mélyrétegeiben nő. talaj. A gombák anyagcseréje a többi talajszervezethez képest gazdaságos, mivel a lebomló vegyületekből nagy mennyiségű szenet és nitrogént használnak fel saját testük felépítéséhez. A gombák által hasított anyagok akár 60%-a átjut a gombák talijába, azaz megköti a nitrogént is [15] .
A talaj mikroorganizmusai jelentősen eltérnek egymástól morfológiájukban, sejtméretükben, oxigénarányban, növekedési faktorokkal szembeni igényükben és különféle szubsztrátok asszimilációs képességében. A talajban több mint 100 000 féle mikroorganizmus található, de ezek közül körülbelül 100-at az iparban használnak [16] .
A mezőgazdasági mikrobiológia egyik legfontosabb feladata a mikroorganizmusok mezőgazdasági tájban betöltött szerepének feltárása, a legjelentősebb fajok azonosítása, funkcióik tanulmányozása, szelekciója és a környezetbe való bejuttatása, amely a későbbiekben lehetővé teszi a talaj célzott szabályozását. mikrobiológiai folyamatok. A mezőgazdasági mikrobiológia az ásványi műtrágyák, növényvédő szerek és növényi növekedést szabályozó szerek használatának nem kívánt következményei miatt vált felkapott témává. Ez a legtöbb esetben előre nem látható éghajlati változásokhoz és a növények és állatok biológiai sokféleségének elvesztéséhez, valamint a termékeny talajréteg mikrokozmoszának megváltozásához vezetett. A növények és mikroorganizmusok biológiai képességeinek felhasználása a mezőgazdasági vegyszerek részleges vagy teljes helyettesítésére sikeresen megoldhatja a tápanyagellátás, valamint a növények betegségektől és kártevőktől való megvédésének problémáját [17] .
A „növény-mikroorganizmus” kölcsönhatás termelékenységének meghatározásakor fel kell mérni az anyagcsere-rendszerek kompatibilitását, például a nitrogén és a szén szállításának módjait, valamint azt, hogy a növényekben nem lépnek fel aktív védőreakciók válaszként mikroorganizmusok jelenléte vagy behatolása. A rizoszférában vagy „csomókban” elhelyezkedő baktériumok egyaránt képesek olyan anyagokat szintetizálni, amelyek serkentik ( fitohormonok , vitaminok ) és elnyomják (rizobiotoxinok) a növények fejlődését [18] .
Jelenleg a következő termékosztályokat gyártják:
Így a talaj mikroflóráját a fajok és a funkcionális sokféleség egyaránt megkülönbözteti. Az ezen a területen végzett kutatások intenzitása lehetővé teszi, hogy optimistán tekintsünk a mezőgazdasági mikrobiológia jövőjére. A talaj mikroflórája a céloktól függően mind a növények termesztésében, mind a különféle szubsztrátumok feldolgozásában, valamint a kapcsolódó területeken sikeresen alkalmazható a biotechnológia sürgető problémáinak megoldásában.