Биотические вещества почвы

25.06.2014

Из приведенного материала видно, что для улучшения роста растений требуются очень малые дозы органических веществ из перегноя компостов и навоза.
Возникает вопрос, какие же из этих органических веществ являются активаторами роста растений.
Выше сообщалось, что органическая часть почвы состоит из очень сложных и разнообразных соединений, со специфическими и неспецифическими свойствами. Большая часть этих веществ, как указано выше, относится к гуминовым кислотам.
Кроме гуминовых кислот, в органической части почвы обнаружены многие другие соединения, в том числе вещества, обладающие свойствами биокатализаторов. Сюда относятся ферменты, витамины, ауксины, некоторые аминокислоты и другие биотические вещества.
Боттомлей, Моккеридж, Волькер, Кларк, Седжер и другие в свое время высказывали предположение, что активирующее действие гумусированных землеудобрительных препаратов навоза и различных компостов — бактеризованных и небактеризованных обусловлено особыми веществами — «ауксимонами».
Ауксимоны действуют подобно биосу дрожжей. Анализ бактеризованного торфа выявлял в нем пуриновые основания. Последние обнаруживались и у азотобактера. Это дало основание Моккеридж заключить, что как в компостах, так и у азотобактера активирующими веществами оказываются одни и те же соединения.
В дальнейших исследованиях было показано, что действие перегноя обусловлено особыми веществами, вырабатываемыми микробами.
Энстид предложил назвать эти вещества фитаминами. По его мнению, фитамины образуются только микроорганизмами. Поступая в растения, они превращаются в витамины. Последние, попадая с пищей в тело животного и человека, претерпевают некоторые изменения и превращаются в гормоны. Гормоны и витамины удаляются из животного организма с мочой или экскрементами наружу, попадают в почву или в навоз, становятся достоянием микробов и превращаются снова в фитамины.
Таким образом, по мнению Энстида, фитамины, витамины и гормоны представляют собой видоизменения одной и той же субстанции.
Аналогичные взгляды высказывал Дайнеко. Он утверждал, что между гормонами животных и витаминами нет различия, что они связаны между собой.
Связь между растительными и животными биокатализаторами отмечается многими исследователями. Однако говорить о круговороте их в природе нет оснований.
Локхед и Чэз пытались выявить природу активирующего вещества перегноя. Они получали вытяжки из перегнойной почвы и подвергали их различной обработке — экстракции органическими растворителями, адсорбции углем и другими адсорбентами и последующей элюции. Опыты показали, что зола перегноя и компостов не оказывала никакого действия на рост растений и микроорганизмов. Из 63 культур микробов только одна развивалась в присутствии золы компостов. Экстракты же компостов и почвенного перегноя действовали положительно. Наибольшая эффективность получалась от ацетонового экстракта. В присутствии его 26 культур развивались хорошо, 26 удовлетворительно и только 11 культур не росли. Спиртовая и эфирная вытяжки давали хорошие показатели. Фильтраты и элюаты с угля каждый в отдельности давали слабый эффект, а в смеси — действовали на рост микробов значительно сильнее.
Элисон и Гувер отмечали положительное действие гуминовых кислот на рост и активность клубеньковых бактерий. Они установили в гумине наличие особого вещества, которое назвали фактором «R», или коэнзимом.
Робинсон и Эндингтон обнаружили в почвах биотическое вещество флюорин. Это вещество, по их наблюдению, поглощается растениями в заметных количествах.
Паркер-Родс обнаружил в почве ауксины. Количество их бывает различным в зависимости от свойств почв. В удобренных навозом почвах количество ауксинов было 0,200 μг/кг, а в бедных, неудобренных почвах — всего 0,06 μг/кг. В почвах с минеральным удобрением этих веществ меньше (0,09—0,106 μг/кг). В процессе компостирования почва обогащается ауксинами. Простерилизованная почва содержала 0,042 μг/кг ауксинов, а после 6 суток инкубации в вегетационном домике в благоприятных условиях влажности и температуры количество их увеличилось до 0,146 μг/кг.
Вильямс, Стюарт, Кейес и Андерсон находили в почвах ауксины в больших дозах, чем Паркер-Родс. По их данным, в горизонте А плодородных почв содержится до 175 μг/кг, а в неплодородных — 40—60 μг/кг. В горизонте В ауксины не были обнаружены.
Хаменс при помощи более совершенных методов анализа обнаруживал в почвах в 100 раз большее количество ауксинов, чем его предшественники. По его данным, в почвах находится от 160 до 450 μг/кг ауксинов.
Стюарт и Андерсон установили, что в плодородных почвах ауксинов вполне достаточно для стимуляции роста растений. Хаменс нашел в разных почвах 0,16—0,045 μг эквивалентов β-индолилуксусной кислоты в 1 г сухого вещества почвы. Содержание ауксинов увеличивается после внесения органического удобрения, затем через некоторое время оно падает ниже обычного уровня, а несколько позже снова повышается до нормального для данной почвы уровня. По наблюдению автора, химически чистые препараты ауксинов недолго сохраняются в почве.
По Мацкову химические препараты 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты сохраняются в почве в течение всей зимы (5—6 месяцев). Другой стимулятор роста — гетероауксин (β-индолилуксусная кислота) не сохраняется в течение указанного срока.
Ауксины обнаруживали в почвах также Робертс И. и Робертс Е. и некоторые другие исследователи.
Кроме ауксинов, почвы содержат также многие другие биотические вещества — витамины, биотин, никотиновую, пантотеновую, фолевую кислоты, аминокислоты, различные факторы роста — R, Z, X и др. Эти вещества находили в почвах в следующих количествах:

Кроме целых молекул витаминов, в природе встречаются отдельные частицы, или осколки их, оказывающие на ряд организмов такое же действие, как и целые молекулы, например пиримидин, тиазол и др.
Мы находили витамины в разных почвах; как правило, их больше там, где интенсивней протекают микробиологические процессы. Так, в черноземах их больше, чем в подзолах (табл. 37).
Окультуренные почвы содержат витаминов больше, чем почвы целинные.

Содержание витаминов в почве обусловлено не только степенью окультуренности, но и характером растительного покрова. Растения, способствующие более обильному развитию микроорганизмов, как правило, накапливают в почве больше биотических веществ. В сероземах Средней Азии наибольшее количество биотических веществ мы обнаружили под 2—3-летней люцерной, меньше — под хлопчатником и совсем мало — на целине — богаре (табл. 38).

По данным Шавловского в почве под картофелем содержится 0,5 μг/кг биотина, а под клевером — 1,3 цг/кг. Во Львовской обл. в серолесных почвах и оподзоленном черноземе при анализе автором получены следующие данные (табл. 39).

В почве, примыкающей к корневой системе, биотических веществ больше, чем вне ризосферы. В 1 кг почвы удобренных полей опытной станции Долгопрудное (Московской обл.) мы находили в ризосфере пшеницы: тиамина — 10 μг, рибофлавина — 150 μг, биотина — 35 μг; вне ризосферы: тиамина 1,2 μг, рибофлавина — 25 μг, биотина — 3 μг; в ризосфере табака тиамина найдено 10—15 μг, а вне зоны корней — 1,5—4 μг на 100 г почвы.
По данным Шавловского, в ризосфере гречихи содержится в 2 раза больше витаминов, чем вне корневой зоны. На двадцатые сутки роста было обнаружено:

Повышенные концентрации витаминов в ризосфере отмечает Руле. В верхнем горизонте почвы биотические вещества находятся в более высоких концентрациях, чем в нижележащих слоях. Наибольшая концентрация их обнаруживается в верхнем слое (0—20 см) (табл. 40).

В некоторых почвах на глубине 60—70 см отмечается небольшое повышение содержания биотических веществ.
Пониженные концентрации витаминов в глубоких слоях почвы отмечают некоторые другие исследователи. Руле и Шопфер приводят следующие данные о распределении витаминов по горизонтам (на 100 г почвы):

Названные авторы находили витамины — тиамин и биотин даже на глубине 2,0—8,5 м.
Лилли и Лиониан нашли в почве значительные количества тиамина и биотина, а также витамин B1 и его компоненты — тиазол и пиримидин, которые концентрируются в поверхностном слое почвы. На глубине 60 см они не были обнаружены. Уест и Вильсон нашли тиамин и биотин в прикорневой почве табака и льна.
По исследованиям Шмидта и Старки в почвах обнаруживается рибофлавин, содержание которого может быть различным в зависимости от плодородия почв, от растительного покрова и т. п. В почвах под лесом авторы обнаружили 500 μг указанного витамина, а в пахотных, мало плодородных почвах около 10 μг на 100 г.
При внесении в почву органических удобрений в виде соломы, травы или сахара количество рибофлавина повышается. Чем больше внесено органических веществ, тем выше концентрации витамина в почве. Например, при внесении травы в почву в количестве, составляющем 15% от веса последней, найдено около 200 μг рибофлавина, при внесении 10% — около 120 μг, а при 5 % — не более 60 μг на 100 г почвы (рис. 62).

К концу вегетации, в августе — октябре в почве появляется значительно больше витаминов, чем в весенние месяцы. Если весной рибофлавин обнаруживался в количестве 80—300 μг, то осенью его было 600—980 μг на 100 г.
Руле нашел, что в поверхностном слое почвы ботанического сада количество биотина увеличивается осенью и уменьшается зимой и весной.
Почвы болотные и лесные, по наблюдению того Же автора, содержат больше витаминов, чем даже огородные луговые почвы.
Количество биотических веществ в почвах постоянно меняется, в зависимости от внешних условий: температуры, влажности, времени года и пр.
Витамины сохраняются в почвах различное время, что также зависит от почвенных и климатических условий. По наблюдению Стюарта и Андерсона, ростовые вещества могут пребывать в сухой почве в течение трех-четырех лет. По данным Шмидта и Старки, в свежей почве на третьи сутки сохраняется 50% рибофлавина; пантотеновая кислота полностью разрушается через сутки.
К факторам роста высших и низших растительных организмов могут быть отнесены некоторые аминокислоты. Растения синтезируют эти аминокислоты так же, как они синтезируют витамины, но тем не менее наблюдается положительная реакция на добавление в субстрат малых доз аминокислот.
Нильсен и Гартелиус испытали 34 амино-соединения. 6 из них — β-аланин, аспарагин, аспарагиновая кислота, глютаминовая кислота, лизин, аргинин — заметно ускоряют рост низших организмов. Наиболее сильное влияние оказывает β-аланин. Достаточно 5 μг β-аланина в 50 мл среды, чтобы ускорить развитие и повысить урожай сухой массы на 66%. Максимальная стимуляция обнаружена при концентрациях 1:100 000. Аргинин действует активирующе при разбавлении 1:20 000; а лизин — 1:4 000. Глютамин оказывает положительное действие на рост организмов в дозе 1:1000. Вещества в таких дозах могут рассматриваться уже как источники питания. Остальные аминокислоты — аспарагин и др. действуют в еще более высоких концентрациях и являются уже не факторами роста, а источниками прямого питания.
Количество аминокислот в почвах различно, оно зависит от свойств последних и климатических условий. Чем плодородней почва, тем больше в ней этих соединений. Концентрация аминокислот определяется интенсивностью их поступления и длительностью сохранения.
Приведенный перечень не включает всех биотических веществ почвы. В ней, как и в других природных субстратах, надо полагать, имеются многие другие, неизвестные нам соединения, которые действуют на организмы как биокатализаторы, повышая их жизнедеятельность.
Локхед и Текстон обнаружили в почве активирующие вещества неизвестной природы, которые не могут быть заменены обычными веществами роста.