На таких фермах растительные остатки первоначально разлагаются с помощью грибов, которые накапливают азот в гифах. В дальнейшем начинают расширяться популяции клещей, питающихся грибами. Клещи используют азот, которого в теле грибов больше, чем в теле клещей, поэтому лишний азот выделяют в почву, из которой его поглощают растения и другие организмы…».
Вспомните, что о подобном я писал в предыдущей главе, когда указывал на роль простейших в передаче азота от бактерий к корням.
Теперь продолжим теоретические изыскания на тему грибов в почве. Миллионы лет назад началась совместная эволюция растений и почвенных грибов. К настоящему времени самым распространенным типом микоризы является эндомикориза (арбускулярная микориза).
Корни большинства сельскохозяйственных растений колонизированы одновременно несколькими видами эндомикоризных грибов, как доказала Ф. Гельцер, передающихся с семенем.
Существует мало доказательств строгой специфичности грибов, хотя некоторые растения чаще колонизированы определенными видами. Содержание различных эндомикоризных грибов в корнях зависит от почвенных условий, развития корневой системы и характеристик грибов и степени пестицидной нагрузки.
Грибы (эндомикоризные) являются «биотрофными», они не в состоянии завершить свой жизненный цикл без растения. Грибы на высушенных или замороженных корнях растений могут выживать в почве в течение длительного времени в виде спор или гиф. Они часто содержат особые бактерии, которые способствуют прорастанию грибов в благоприятных условиях.
Для культурных растений роль эндомикоризных грибов не стоит преувеличивать. Да, в дикой природе они снабжают молодые проростки растений дефицитным фосфором, медью и цинком, в первую очередь таких, как клевер, который имеет грубую корневую систему.
Эти элементы связаны с почвой прочнее, не передвигаются с почвенной влагой, как нитраты. Поэтому растение и вступает в симбиоз с грибами. А вот роль живых грибов в снабжении корней нитратами минимальна.
Травянистые растения имеют волокнистые корни и способны лучше исследовать почву в поисках фосфора. И легко выживают без грибов, особенно если в почве есть влага и доступный фосфор.
Для взрослых растений, растущих на наших грядках, необходимость присутствия грибов не доказана. Наоборот, есть много данных, что при некоторых условиях эндомикоризные грибы угнетают рост растений, возможно, потому что они перехватывают сахара, предназначенные для бактерий в ризосфере.
Да и растения при наличии фосфора в почве перестают синтезировать вещества для роста грибов, и их число резко уменьшается. Правда, тут же на их место растения своими выделениями привлекают других необходимых для питания симбионтов с новыми ферментными системами. Дефицит питания бывает всегда, чем лучше мы кормим растения одним, тем больше потребность в другом.
Но в любом случае роль микоризных грибов велика, хотя бы потому, что в почве эндомикоризные грибы образуют обширные сети гиф, которые соединяют корни многих видов растений в единую систему. Это обеспечивает пути обмена питательных веществ между различными видами растений.
Молодые растения, прорастая из почвы, содержащей сеть эндомикоризных гиф, могут сразу получить доступ к питательным веществам от взрослых растений и лучше расти. Это увеличивает их шансы на выживание.
Не забудем о второй огромной группе грибов. Эктомикоризные грибы доминируют в лесных экосистемах, вступают в симбиоз с крупными деревьями, кустарниками и многолетними травами.
Гифы эктомикоризных грибов, как правило, четко видны на поверхности корней. Они усиливают корневое ветвление и ограничивают рост корней вширь.
Число таких грибов огромно, мы видим лишь некоторые из них в лесах и других ненарушенных экосистемах по их плодовым телам. Животные по запаху находят и подземные тела грибов типа трюфелей.
Надо понимать, что наличие или отсутствие плодовых тел никак не связано с объемом грибницы под землей. То есть если в наших садах нет грибов, это не значит, что мало грибницы и надо ее приносить из леса.
Эктомикоризные грибы живут долго, так как сожительствуют с деревьями, живущими иногда сотни лет. Споры играют не главную роль в распространении этих грибов, молодые растения в основном колонизируются гифами, имеющимися в почве.
При этом на молекулярно-генетическом уровне корень распознает совместимый с ним гриб, а гриб распознает нужный ему корень, это все происходит очень строго и видоспецифично.
Опять же доказана очень важная роль эктомикоризных грибов для роста молодых растений, а вот влияние этих грибов на взрослые растения не доказано. Поэтому и садоводу высаживать грибы во взрослом саду не имеет смысла.
А вот молодой сад эти грибы обеспечивают дополнительной влагой, фосфором, микроэлементами и защищают от болезней. Чем обширнее белковая масса грибов, чем больше этой массы съедят почвенные клещи, тем лучше выделения этих животных накормят растения. Поэтому не перекапывать молодой сад надо, а держать под многолетними травами, мульчировать грубой углеродистой органикой и увлажнять! Споры прилетят, грибы сами вырастут.
Если вы не устали от микоризных, поговорим о других почвенных грибах – деструкторах древесины.
Ученые изучали, какие грибы разрушают опад из веточек в лиственном лесу. Каждую неделю в течение теплого сезона они брали верхний слой почвы и делали посев на грибы.
Оказалось, что вырастало очень много разных видов грибов-деструкторов, и каждый раз, от недели к неделе, эти виды менялись, появлялись все новые и новые пищевые цепочки. Но ведь вместе с грибами менялись и виды бактерий, и виды хищников, от простейших до клещей.
Поэтому никогда не применяйте коммерческие препараты со спорами микрогрибов, эффект от них длится не более недели. Просто создавайте условия для их процветания, и грибы защитят ваши растения и насытят почву гумусом.
Актиномицеты
Кроме грибов, наиболее важными членами почвенной микробиоты являются актиномицеты. И те, и другие обладают мицелиальной организацией, характеризуются сложным жизненным циклом развития, способны к интенсивному синтезу самых разнообразных биологически активных веществ.
Экологические ниши этих двух групп организмов частично перекрываются, что и определяет их важное влияние на структуру и функционирование всего микробного почвенного сообщества. Поэтому без подробного рассказа об актиномицетах эта глава будет неполной.
Актиномицеты – это микроорганизмы, которые раньше относили к грибам, а теперь – к бактериям. Это объясняется тем, что их строение и жизнедеятельность больше напоминает бактерии, нежели грибы. Хотя сами актиномицеты, подобно грибам, выстраивают мицелий, но он существенно отличается от гифов грибов.
Актиномицеты, в отличие от множества бактерий и грибов иных видов, работают на последних стадиях разложения органики и превращения ее в гумус. Их время наступает, когда в органике не остается доступного азота и легкоусвояемых сахаров, и бактерии из-за больших затрат энергии перестают ее перабатывать.
Актиномицеты эволюционно выработали более богатый ферментативный аппарат, позволяющий минерализовать труднорастворимые органические вещества, таким путем нашли свою нишу в почве. В то же время из-за медленного роста актиномицеты не способны конкурировать с немицелиальными бактериями за легкодоступные вещества.
Почвенные актиномицеты могут существовать в почвах с различным составом, так как некоторые их виды являются аэробами, а некоторые – анаэробами. К тому же развитые формы актиномицетальной колонии могут включать в себя сразу оба вида микроорганизмов, так как в микрогранулах почвы есть всегда и аэробные, и анаэробные микрозоны.
Все без исключения актиномицеты обладают высоким уровнем приспособляемости. Благодаря этому колонии данных микроорганизмов могут выживать в экстремальных условиях низких температур, на скальных породах в горах, в условиях недостаточного количества питательных веществ.
Важное свойство этих живых существ в том, что актиномицеты вырабатывают несколько разновидностей антибиотических веществ, такие, как стрептомицин, тетрациклины, нистатин, левомицетин, олеандомицин, эритромицин, неомицины, мономицин.
Высшие растения и водоросли постоянно налаживают с ними симбиотические отношения, что делает их особенно интересными для садовода.
Актиномицеты (рода Streptomyces, Streptosporangium, Micromonospora, Actinomadura) являются постоянными обитателями кишечника дождевых червей, термитов и многих других беспозвоночных.
Разрушая целлюлозу и другие биополимеры, они являются их симбионтами. Представители рода Frankia способны к азотофиксации и образованию клубеньков у небобовых растений (облепиха, ольха и др.).
Разрушая целлюлозу и другие биополимеры, они являются их симбионтами. Представители рода Frankia способны к азотофиксации и образованию клубеньков у небобовых растений (облепиха, ольха и др.).
Меня спрашивают, как определить, по каким анализам, хорошая почва в саду или плохая? Я отвечаю: не надо анализов, определяется все посредством кожи стоп и носа. Летом, в июле, после теплого дождика походите босыми ногами по своей почве. Если ногам приятно, почва теплая, податливая, не липкая, влага быстро впитывается, а от почвы исходит запах свежих грибов – это значит, все в порядке, органика дошла до последних стадий образования гумуса, заработали актиномицеты. Именно они определяют особый запах хорошей спелой земли.
От этого аромата щемит сердце у садовода и в теплые апрельские дни, и после первых майских гроз, и иногда в период тихого сентябрьского бабьего лета. Поэтому мы, садоводы-труженики, так любим свою Живую Землю и работу на ней.
О базидиомицетах и мульче из сладких веточек
Я решил по-новому взглянуть на интересующую многих садоводов тему о накоплении и роли гумуса в почве, обсудить новый мировой опыт по этой проблеме.
Гумус – это не питание для корней, утверждают теперь многие приверженцы органического земледелия! Гумус для меня – не только накопленная в почве энергия стабильного углерода, но и важнейший почвообразователь. Он в огромной степени определяет стабильность почвенных агрегатов.
Эволюционно без агрегатов не могут жить грибы, простейшие, бактерии, водоросли, вирусы. А без микроорганизмов нет почвообразования, не растут растения и не производят органику, не бывает опада.
Поэтому на вопрос, что делать практически, я отвечаю: внося органику, нужно, чтобы она не только сгорала до CO2, но и оставляла после внесения много стабильного гумуса. По-простому, чтобы накапливался чернозем.
Процесс компостирования приводит к потере органических материалов, это плохо. Но ферментативное сгорание способствует разрушению полифенолов (их много в опилках) и патогенных организмов, это хорошо. Поэтому органику в некоторых случаях компостируют.
Нельзя забывать, что для капризных овощных растений хороший компост с высоким содержанием доступных и сбалансированных NPK – лучший способ подкормки, когда корни берут питание непосредственно из компоста, минуя микробные пищевые цепочки.
Последнее время я использую АКЧ. Для его производства беру компост не из компостной ямы, а из мусорной кучи, где главное богатство – сложившиеся системы хищник – жертва. Позднее я подробно пишу, как на практике делать такой компост. Таким образом, компост бывает разный по биоразнообразию, и гумус бывает разный по стабильности, и цели у садовода разные, краткосрочные и долгосрочные.
Идею о важности динамического поступления органики из мульчи я разделяю и применяю на практике, но чуть иначе. Когда я вношу сильно перепревшую органику, я понимаю, что «динамическое плодородие» страдает.
Микробные цепочки в питании корней участвуют слабо, они уже поработали с органикой вне зоны корней, энергия углерода частично потеряна. Поэтому при любой возможности я стараюсь мульчировать грядки органикой слабой степени разложения, где энергии углерода побольше, но не в ущерб нежным культурным растениям.
В моем компосте из подстилочного навоза всегда достаточно органики, постепенно включающейся в пищевые цепочки. Суть «динамического плодородия» я объясняю проще.
Мульча из слабо разложившейся органики, точнее энергия углерода углеводных цепочек, в аэробных и влажных условиях включается в трофические цепочки без потерь. Без потерь и трофические цепочки – для меня ключевые понятия, а энзимы сапрофитов – второстепенные.
Естественно, органика хорошо работает в оптимальное для растений теплое время года, в нее прорастают корни и через многочисленные и сложные симбиотические механизмы (один из главнейших – простейшие) мульча кормит растение в динамике. Снабжает растение не только NPK, но и гормонами, и витаминами.
Нельзя забывать, мульча и компостная куча – разные вещи. В реальной почве при мульчировании грубой органикой за питательные элементы идет жесточайшая борьба. Поэтому растение «покупает у микроорганизмов нужные вещества, платя им сахарами и гормонами», как более развитое существо – растение управляет процессом разложения органики в динамике.
Улучшение структуры почвы
Если в предыдущих главах я делал акцент на процессах в ризосфере, сейчас несколько слов стоит сказать о практике накопления гумуса в почве и улучшении ее структуры.
И наши предки, и современный лесник знают, что на месте хвойного леса получается «короткое» поле. Два – три года даст бедный урожай пшеничка – и все.
На месте широколиственных лесов гумуса побольше, он стабильней, дольше противостоит пахоте.
А вот на месте дубовых лесов всегда были самые стабильные сельскохозяйственные земли.
Еще южнее, в тропических вечнозеленых лесах при сверхвысоком опаде почвы не образуются. Микроорганизмы перерабатывают органику очень быстро, до ее падения на почву. Основной обмен энергией углерода протекает не в почве, а в кронах деревьев.
Ученые открыли, что дело не только в температуре и осадках (скорости минерализации и вымывания), но в строении лигнина и, естественно, в структуре конечного гумуса, который из него образуется.
Личное наблюдение. Мои козы едят ветки сосны только в самое голодное время. А ветки дуба едят всегда, предпочитая их свежей траве. Так же, как и веточки клена, липы. Чем они тоньше, тем в них больше растворимых углеводов и короткоцепочечного лигнина. Это нравятся микроорганизмам желудка коз (так же, как и биоте почвы). Из них получается самый реакционноспособный гумус и строятся самые удобные для проживания микроорганизмов агрегаты почвы.
Бросьте такие веточки в большую компостную кучу. Термофильные бактерии сожгут всю целлюлозу и весь лигнин. Углекислый газ, вода и часть азота уйдут в атмосферу. Полученный компост очень нестойкий, корни съедят все, что успеют, остальное вымоется дождями и минерализуется при первой перекопке.
Но учебники нас по-прежнему убеждают, что главное – это быстрая минерализация органики. Чем быстрее сапрофиты превратят органику в минералы, тем скорее и лучше мы накормим растения. Для редиса и салата – это хорошо, для почвы и растущих на ней многолетних культур в долгосрочной перспективе – очень плохо.
Я предлагаю задуматься о том, как, внося органику, насытить почву именно стабильным гумусом.
Ученые-почвоведы доказали, что почвы, сформированные из лугов, из травянистых растений, имеют гумус с быстрой степенью минерализации, то же касается и грядок, куда мы кладем навоз с соломой. А почвы широколиственных лесов содержат более долговечный гумус, то же происходит в саду и на грядках, куда вносят опад лиственного леса, а еще лучше – щепу из тонких сладких лиственных веточек.
Главное открытие ученых, которое я взял на вооружение, – это то, что хвойный опад, лиственный опад и траву перерабатывают разные пищевые цепочки почвенных организмов, дающие разный по качеству гумус.
Например, опад лиственного леса перерабатывают базидиомицеты, «белая плесень», именно ее ферментные системы производят из лигнина фульвокислоты и гуматы, оптимальные для создания стойких агрегатов почвы, стабильного гумуса.
А траву, как и навоз жвачных животных, перерабатывают в основном бактерии, минерализация идет более быстрая, полная и глубокая, стойких гуматов остается мало.
И еще открытие. Хвойные леса не любят конкурентов. Им не нужен подлесок. Все питание из почвы они оставляют в стволе и хвое. Почва под ними, насыщенная смолами и кислотами, мало пригодна для жизни. Это относится и к хвойным опилкам. Я хвойные опилки в подстилку животным или в мульчу на грядки добавляю не более 20 %.
Стратегия эволюции и выживания лиственных лесов – это повышение биоразнообразия. Хвойные леса, пройдя цикл накопления питания из почвы, подвержены нападению короедов и пожарам.
Наоборот, лиственный подлесок из кустарников и трав усиливает стабильность экосистемы, создавая почву из опада, он накапливает NPK из воздуха и глубоких маточных пород, продуцирует почву.
Хвойный опад, перегнивая, отдает СО2 в воздух, а лиственный – переводит в гумус.
То же и на грядках: мелкая щепа из лиственных веточек, положенная как мульча в саду и прикрытая почвой или соломой, если ее инфицировать «белой гнилью» (базидиомицетами), т. е. пролить АКЧ или добавить почву из лиственного леса, быстро пронизывается гифами плесени, и они без потерь вещество мертвого дерева переводят в живое тело гриба.