Влияние почвенных организмов на уменьшение риска дефицита фосфора

Существует множество факторов, вызывающих дефицит фосфора, среди которых можно отметить низкие температуры воздуха, воздействующие на способность растений усваивать питательные вещества, а также снижение уровня легкодоступного фосфора в почве. В данном обзоре мы рассмотрим методы повышения содержания доступного фосфора и предложим способы увеличения площади корней и микоризных ассоциаций.

Фосфор является химическим элементом, создающим условия для нормального протекания наиболее важных процессов в клетке. Учёные считают, что рост и развитие живых организмов зависит от отношения азота к фосфору, но очень часто можно столкнуться с тем, что содержание азота в значительной степени превышает содержание фосфора.

Фосфаты, которые встречаются в почве, бывают следующих видов:

• легкорастворимые: считаются наиболее доступными для различных растений;

• нерастворимые: являются наименее доступными. При этом данная разновидность фосфатов может составлять больше 95% от количества содержащегося фосфора в почве. Стоит отметить, что нерастворимые фосфаты могут быть представлены в виде органических и неорганических соединений.

Такие элементы, как железо, алюминий и фосфор, напрямую связаны с нерастворимыми наорганическими соединениями. При этом, стоит понимать, что железо и алюминий наиболее часто встречаются в кислых почвах, а кальций в нейтральных или слабощелочных.

Считается, что наибольшее количество нерастворимых органических соединений фосфора содержится в почвах с низким уровнем pH, а в нейтральных или щелочных данных соединений намного меньше.

Стоит понимать, что почвенная микрофлора создаёт необходимые условия для обеспечения равновесия между легкорастворимыми и нерастворимыми солями фосфорной кислоты в почве. Именно благодаря деятельности почвенной микрофлоры происходит растворение минеральных фосфатов, а также повышение поглотительной способности растений.

Как микроорганизмы участвуют в поглощении фосфора корнями растения?

Как известно, корни растений контактируют с достаточно небольшим объёмом почвы, из-за чего в процессе постоянного поглощения растением фосфатов, содержание данных химических элементов у поверхности корней уменьшается. Поскольку корни не отличаются высокой подвижностью, возникает ситуация, в условиях которой поглощение фосфатов происходит намного быстрее, чем пополнение их запасов в почве. Это приводит к значительному уменьшению концентрации фосфора у корней растения, что негативно сказывается на его росте и развитии.

Как известно, обитающие в почве микробы нужны для того, чтобы корни растения смогли получить фосфор. Но наиболее значимую роль в этом процессе играют микоризные грибы, которые находятся в корнях. За счёт грибных гиф создаются условия для увеличения зоны контакта корней с почвой. Более того, подобные грибы выделяют ауксины, которые увеличивают темп роста корней, что положительно сказывается на размерах их поглощающей площади. Также учёные установили, что растения, в корнях которых произрастают микоризные грибы, способны поглощать даже те формы фосфора, которые недоступны некоторым растениям.

Как происходит растворение минеральных фосфатов?

Определённые микроорганизмы способны растворят даже нерастворимые минеральные фосфаты, которые могут содержаться в почве.

Стоит понимать, что растворение фосфатов происходит непосредственно в зоне ризосферы, поскольку уровень активности микроорганизмов напрямую зависит от клеток отслоившихся клеток корней.

Растворение подобных фосфатов одноклеточными организмами происходит благодаря выделению ими различных кислот, среди которых, например, молочная или лимонная. При этом некоторые микроорганизмы также могут выделять серную и азотную кислоту. Стоит отметить, что благодаря углекислому газу, выделяемому микроорганизмами при дыхании, происходит выработка углекислоты, играющей важную роль в растворении фосфатов.

Как происходит минерализация органического фосфора?

Некоторые микроорганизмы, например, род Proteus и Streptomyces, могут осуществлять минерализацию фосфатов, содержащихся в почве.

Процесс растворения органических фосфатов может происходить за счёт бактериальных органических кислот или через ферментальный гидролиз фосфолипидов и нуклеиновых кислот.

Конечно, минерализация фосфора при помощи микроорганизмов используется достаточно часто, но, стоит понимать, что данный способ позволяет совсем немого увеличить количество поступающего в растение фосфора.

Иммобилизация фосфора

Разумеется, живущие в почве микроорганизмы, можно сказать, соревнуются с корнями растений с целью получить наибольшее количество фосфора. По некоторым подсчётам, в обработанной почве бактерии могут поглощать до 10 килограмм фосфора на гектар, а если при этом учесть количество фосфора, которое ежедневно поглощается грибами, то можно прийти к выводу, что микроорганизмы поглощают такое количество фосфора, которое необходимо практически всем возможным полевым культурам. Но, стоит отметить, что фосфор, который скапливается в клетках микробов высвобождается после их отмирания. Кроме того, ученые установили, что наибольшее количество фосфора поглощают именно бактерии, а не грибы или зелёные растения.