ГРУНТОУТВОРЕННЯ І МІКРОБІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ СІВОЗМІН

Грунт – невід'ємний компонент біосфери і нарівні з могутнім лісом є осередком найбільшої концентрації живої речовини. Він як шкіра грубизною від декількох дециметрів (у посушливому гірському Донбасі чи на Перекопському перешийку) до 2 м (північна смуга Лісостепу) окутує земну поверхню республіки. У Наддністрянщині процес ґрунтоутворення поширюється до глибини 4–4,5 м. Грунт відтворює особливості місцевої біосфери, перш за все рослинного світу, характер клімату, геологічні й геоморфологічні (рельєф) властивості Землі.

Грунт, за визначенням В. І. Вернадського,– біокосне тіло, тобто таке, що включає як неживу природу (грунтоутворюючу геологічну породу, повітря, воду), так і живі організми (коріння рослин, тварини, мікроорганізми). Невід'ємний компонент грунту – гумус – специфічна стійка органічна колоїдна речовина, яка надає йому характерного забарвлення.

В. В. Докучаєв першим знайшов у грунті ознаки природно-історичного тіла, якому властиві свої особливості, історія, закони розвитку. Так, він має характерну будову – профіль, складений генетичними горизонтами, свої морфологічні властивості, тобто свою форму. Система генетичних горизонтів (стратиграфія), фізичні, фізико-хімічні й біологічні властивості грунту визначаються комплексом природних умов. Оскільки останні дуже різноманітні, ґрунтовий покрив характеризується надзвичайною строкатістю. У подібних природних умовах утворюються схожі грунти, що є одним із наріжних каменів вчення про ґрунтоутворення.

На території Київської Русі, де населення в основному проживало в лісовій зоні, в якій переважали бідні опідзолені грунти, сильні князівства зростали на плямах родючих, чорноземноводних і темно-сірих лісових грунтів (Опілля), що, як намисто, простягались від древніх Галича і Львова через всю Україну до центру Росії – в смузі, що охоплює території поблизу Житомира, Києва, Чернігова і далі на північний схід до далекого Володимира. Крім згаданих древніх слов'янських міст, відомі опільні столиці, що також мають майже тисячолітню історію: Новгород-Сіверський, Брянськ, Смоленськ, Трубчевськ, Мещівськ, Подільсько-Коломенське, Суздаль. Північно-східні опілля, як основні хліборобські райони, відіграли важливу роль у формуванні Російської держави).

Найдавніші сліди обробітку грунту на Україні знаходять в Подністров'ї на відтинку Могилів-Подільський – Галич. Тут залягають найродючіші грунти України, їх обробляла людина ще в доісторичний час. У цьому краї, поряд з Румунією і Волощиною сформувалась одна з оригінальних гілок української культури, споруджена знаменита Хотинська фортеця.

Якість грунтів, їх бонітет (господарська оцінка за природною родючістю) відіграють велику роль в розвитку народів і тепер. Але сьогодні людство має в своєму розпорядженні різноманітні методи і засоби перетворення бідних грунтів у високопродуктивні. Необхідною умовою при цьому Є знання генетичної природи грунту і шляхів його окультурення. Одне з головних завдань – вивчення біології грунту, його життя.

Основна частина профілю грунту – гумусовий горизонт – і родючість утворилися завдяки життєдіяльності рослин, розкладу мікроорганізмами рослинних решток, трупів тварин і комах. Основою життя в грунті є, безумовно, рослинність – головний постачальник енергетичного матеріалу. За визначенням відомого ґрунтознавця, одного з основоположників ґрунтової мікробіології П.А. Костичева, грунт є шаром землі до тієї глибини, до якої поширюється більша частина маси коріння.

Мікробіологічні процеси – це перш за все життя грунту сьогодні. Вони відображають динаміку грунту і створюють його властивості в даний момент (вміст поживних і фізіологічно активних речовин, органічна мобільна речовина грунту, газовий склад, окисно-відновні процеси, кислотність). Велика кількість реліктових (успадкованих) ознак в грунтах, які називають ще «пам'яттю» грунту, також є результатом життєдіяльності мікроорганізмів, лише відбулося це у далекому минулому. Це, наприклад, реліктові гумусові горизонти, марганцево-залізисті конкреції (бобовини), білясті потяжини і розводи, що мармурують перехідні до породи горизонти грунту (у Передкарпатті й Закарпатті та ін.). У «пам'яті» грунтів закладені як події всього голоцену (останнього післяльодовикового періоду, близько 14 тис. років), так і окультурюючий вплив людини в минулому, наприклад, вплив поселень і городищ періоду Київської Русі. Місця стародавніх поселень в лісовій зоні чітко виділяються темно-сірими плямами на фоні сірувато-палевого або світло-бурого забарвлення дерново-підзолистих або сірих лісових грунтів.

Кожна сільськогосподарська культура завдяки індивідуальним особливостям складу органічних сполук, що входять до організму рослин, а також своєрідних кореневих виділень створює в грунтах індивідуальне живильне середовище і характерне для неї мікробне угруповання. На формування останнього впливають також особливості агротехніки конкретної сільськогосподарської культури, властиві їй хвороби. Важливо сформувати в грунтах мікробний ценоз, найбільш сприятливий для рослин, який містить мінімум шкідливих і максимум корисних мікроорганізмів, включає різноманітні види бактерій, характеризується високою біологічною активністю. За станом мікробного ценозу, сформованого сівозмінами, можна діагностувати родючість грунту. З цією метою використовують такі тести: щільність мікробного ценозу (кількість клітин, гіф, колоній в полі зору), різноманітність видів, організація і рівень розвитку бактеріальних колоній, типи асоціацій, співвідношення активних і латентних (з прихованою, пониженою життєдіяльністю) форм мікроорганізмів, чисельність шкідливих представників біоти.

Негативний вплив монокультур і посівів однорідних культур на родючість грунту та позитивний – плодозміни (останній включає культури з різних родин) давно привернув увагу хлібороба. На основі цих явищ сформувались такі поняття, як грунтовтома, токсичність грунту, фітосанітарні умови. Прагнення до створення оптимальних грунтово-мікробіологічних чи фітосанітарних умов, а також необхідність раціонально використовувати вологу, поживні речовини і т. п. примусило людину працювати над створенням і впровадженням у виробництво агротехнічно обгрунтованих сівозмін.

Розглянемо поняття про грунтовтому. Під нею розуміють властивість грунту, яка виникає під впливом беззмінних або частих повторних посівів деяких сільськогосподарських культур і негативно відображається на їх врожайності. Вона обумовлюється погіршенням фітосанітарних властивостей грунту, нагромадженням патогенних і фітотоксичних мікроорганізмів, деяких токсичних кореневих виділень (наприклад, фенольних), зниженням інтенсивності мінералізаційних процесів та вмісту доступних поживних речовин, розмноженням бур'янів і шкідників.

Грунтовтома, яка обумовлена біологічними факторами, найбільше проявляється в умовах повторних посівів озимої пшениці, цукрових буряків, люпину жовтого, конюшини, ячменю. Урожай озимої пшениці зменшується вже при першому повторному посіві, конюшина зріджується на другому році використання, зниження врожаю цукрових буряків помітне при насиченні сівозміни цією культурою понад 25 %. У зв'язку з частими посівами люпину жовтого і кормового в грунтах нагромаджується стільки фузаріозної інфекції і рослини так сильно уражуються гниллю коріння, що надалі неможливо одержувати задовільний врожай старих, традиційних сортів цієї культури (протягом 7–10 років і довше).

Деякі рослини зумовлюють нагромадження в грунтах мікроорганізмів, які створюють несприятливі фізико-хімічні умови. Так, цукрові буряки у зв'язку із значною кількістю цукру, що надходить в грунт з кореневими виділеннями і збирально-кореневими рештками, а також ущільненням грунту навколо коренеплодів, стимулюють розвиток анаеробного кислото-утворюючого мікроорганізму – Клостридіум бутирикум. Чисельність його в грунті зростає в декілька разів. У результаті реакція вилугуваних і опідзолених грунтів сильно підкислюється. Останньому сприяє також винос кальцію рослинами, відчуження його з урожаєм коренеплодів гички. Урожай внаслідок підкислення грунту зменшується на 30–35 %.

У грунтах, насичених обмінним кальцієм і магнієм, кислоти нейтралізуються і даний фактор ґрунтовтоми не проявляється протягом ряду років. Отже, при вирощуванні цукрових буряків обов'язковим заходом повинно бути попереджувальне вапнування вилугуваних, кислих і опідзолених грунтів, тим більше, що цукрові буряки – кальцієлюби, і здавна рекомендується для них вапнувати кислі грунти. Вапнування підвищує сахаристість на 1 %. На 1 крб. витрат одержують до 5 крб. прибутку.

Для запобігання зниженню врожаю цукрових буряків доля їх у структурі сучасних сівозмін повинна становити 10–20 %. У зв'язку з цим бурякові плантації іноді розміщують на значних схилах, що призводить до ерозії. Вапнування грунтів дасть можливість зняти посіви цієї культури з ерозійно небезпечних схилів, сконцентрувати їх в необхідних місцях і районах, сприятиме впровадженню контурної системи землеробства.

Вапнування обмежує також захворювання проростків цукрових буряків коренеїдом, пригнічує розмноження мікроскопічних нематод, у тому числі патогенних – фітогельмінтів. Отже, цей захід, як і агрономічно обгрунтована сівозміна, є радикальним засобом боротьби з ґрунтовтомою. Як оздоровчий захід вапнування широко застосовують також при вирощуванні капусти.

У повторних посівах озимої і ярої пшениці, ячменю, при розміщенні пшениці після ячменю і ячменю після пшениці (чергування однорідних культур), а також частих посівах люпину кормового основною причиною зниження врожаїв цих культур є захворювання коренів. Головним фактором, який визначає ступінь поширення кореневої гнилі озимої пшениці, є попередник.

Ячмінь, який має спільні з пшеницею хвороби, посилює ураження озимої пшениці. Так само озима пшениця є гіршим попередником для ячменю. Кукурудза, а також багаторічні трави (конюшина, люцерна, еспарцет, злаково-бобові сумішки), люпин, горох, картопля, гречка, чорний пар переривають розвиток інфекції. Небезпечні також зріджені багаторічні трави. На злакових бур'янах, які знаходять тут умови для розвитку, скупчуються збудники кореневої гнилі пшениці. Не кращий попередник під озиму пшеницю і овес.

Широке застосування хімічних засобів боротьби з хворобами і шкідниками, характерне для сучасного виробництва, турбує людство у зв'язку з негативним впливом отрутохімікатів на природне середовище. Застосування їх необхідно пильно нормувати.

Деградація пестицидів здійснюється як під впливом абіотичних факторів – сонячних променів, фізико-хімічних процесів на поверхні часток грунту та ін., так і під дією мікрофлори, а в органах рослин – шляхом реакції з фізіологічно активними сполуками цитоплазми.

Мікроорганізми знешкоджують отрутохімікати здебільшого за допомогою різноманітних біохімічних сполук, які виділяють в процесі життєдіяльності, а також руйнують під час окислення речовин. Часом мікроорганізми використовують пестициди і як джерело живлення, наприклад, добуваючи фосфор з фосфорорганічних препаратів.

Детоксикація і руйнування отрутохімікатів знаходяться в прямій залежності від біохімічної (мікробіологічної) активності грунтів. Ці процеси інтенсивніше відбуваються в грунтах з великою кількістю гумусу, при внесенні органічних добрив. Сучасні препарати знешкоджуються не більше як за 2–3 тижні. Лише хлорорганічні препарати і ті, які містять ртуть, нагромаджуються в грунтах. Застосування їх допускається у виняткових випадках.

Багато хімікатів токсичні для мікроорганізмів грунту, але у дозах, які рекомендуються для виробництва, значної шкоди не завдають. Якщо і спостерігається депресія у розвитку деяких мікроорганізмів, особливо на супіщаних грунтах, то вона короткочасна. Необхідно строго дотримуватись рекомендацій при застосуванні мікробних препаратів по фону отрутохімікатів (протруєному насінні, внесених гербіцидах).

Тепер велику увагу надають біологічним методам захисту рослин, які дають можливість обійтись без застосування пестицидів. Значна роль у вирішенні цієї проблеми належить селекціонерам. Вони мають вивести стійкі проти хвороб сорти сільськогосподарських культур. Важливе завдання стоїть і перед мікробіологами по створенню антибіотичних препаратів. У світі є приклади позитивного вирішення цього питання. В нашій країні, наприклад, відомим ефективним препаратом є біологічний препарат триходермін.

Що стосується бур'янів, тут, за невеликим винятком, завжди можна обходитись без гербіцидів. Адже розроблені ефективні засоби механічного їх винищення – своєчасне, старанне лущення стерні з перевертанням скиби грунту, досходові й післясходові боронування кукурудзи, картоплі, присипання бур'янів у рядках при міжрядному обробітку, раннє скошування бур'янів на чистих посівах багаторічних трав та ін. Важливе значення має термічний спосіб зберігання гною.

Отже, грунт – продукт різноманітних процесів життя на Землі й невід'ємна складова біосфери суші. Він є основою повноцінного росту і розвитку рослинності, сільськогосподарської діяльності людини.

Складний і оригінальний, могутній мікроскопічний живий світ грунту, вивчення його озброює людину методами і засобами управління родючістю.

Ґрунтовий покрив Землі включає безліч всіляких тіл грунтів, які відображають конкретні кліматичні умови і ландшафти, геохімічні процеси. Він є «пам'яттю» життя на Землі як у різноманітні геологічні епохи, насамперед в антропогенний період, так і у період історії культурної діяльності людини.

Грунт – найбільше багатство країни, то ж бережімо первісну його силу, «здоров'я», чистоту, збільшуємо його родючість.

Література:

1. Атлас почв Украинской ССР / Под ред. Н.К. Крупского и Н.И. Полупана. – К.: Урожай, 1979.

2. Бондарчук В.Г. Геологія України. – К.: Вид-во АН УРСР, 1959.

3. Канівець В.І. Невидимі помічники хлібороба. – К.: Урожай,1986.

4. Махов Г.Г. Грунти України. – Х.: Вид-во «Рад. селянин», 1930.