Азот микробной биомассы центральное звено азотного цикла в почве

Биомасса почвенных микроорганизмов может играть большую роль в потоках почвенного азота. В ней часто содержится небольшое количество азота, однако оборот этой фракции может обеспечить большую часть минерализованного азота, включенного затем в новую растительную и микробную биомассу. Нужно отметить, что при моделировании процессов круговорота азота в почве особую важность представляет не общее количество азота, содержащегося в биомассе микроорганизмов, а скорее количество азота, проходящего через этот азотный почвенный пул. Можно допустить, что в стационарных условиях величина пула микробной биомассы должна быть достаточно постоянной, однако при общей лабильности биомассы микроорганизмов (по сравнению с устойчивостью более гумифицированных компонентов органического вещества почвы) большое количество азота может проходить через эту фракцию органического вещества.

Поскольку на уровне микросистем стационарные условия в действительности никогда не достигаются, теоретически возможно значительное варьирование величины биомассы почвенных микроорганизмов. Например, приток питательных веществ для микробов может происходить благодаря развитию корней на участке или протеканию через почвенный профиль вод, содержащих питательные вещества, и это вызывает увеличение микробной биомассы. Когда заканчивается приток питательных веществ извне, численности популяций микроорганизмов уменьшаются и могут приблизиться к уровням, существовавшим до поступления питательных веществ.

Основная роль в закреплении как аммиачного, так и нитратного азота в большей части почв принадлежит биологической иммобилизации — превращению его в органическую форму. Биологическое закрепление аммиачного и нитратного азота связано с потреблением его почвенными микроорганизмами и использованием для синтеза белковых веществ и тел, а после отмирания микроорганизмов в процессе разложения и гумификации микробного белка часть связанного в нем азота включается в состав новообразующихся гумусовых веществ.

Размер биологического закрепления азота зависит прежде всего от количества легкодоступных микроорганизмам органических веществ в почве и от их состава, особенно от содержания в них азота и отношения C: N.

Известно, что для удовлетворения потребности микроорганизмов в органических материалах, разлагающихся под их воздействием, содержание азота должно быть не меньше 1,7- 2% а отношение C: N=20−25. В этом случае весь минерализовавшийся при разложении вещества азот потребляется микроорганизмами, превращается в микробный блок. Если отношение C: N ниже 20, а содержание азота выше 2%, то часть при его разложении органического материала освобождается в минеральной форме. И, наоборот, при разложении органических веществ, бедных азотом (меньше 1.7−2%), с более широким отношением C: N (выше 20−25), микроорганизмы используют не только весь содержащий в них азот, но и минеральные соединения азота почвы и внесенных удобрений и тем резче будет дефицит усвояемого азота для растений.

При отмирании микроорганизмов микробный белок довольно легко и быстро разлагается и часть, содержащая в нем азота, снова освобождается в аммиачной форме. Однако при внесении в почву большого количества органических веществ, богатых клетчаткой и бедных азотом, происходит интенсивное размножение микроорганизмов, наряду с отмиранием одних появляются все новые и новые их генерации, и тогда значительное количество азота переходит из поколения в поколение живой микрофлоры и не освобождается в минеральной форме в течении вегетации.

До сих пор не выработано унифицированных методов определения микробной биомассы в почве. Применение метода хлороформной фумигации-инкубации упростило анализ этого важного компонента органического вещества почвы. Этот метод широко используется, хотя по данным последних исследований применение его для почв, содержащих значительное количество легко разлагаемого органического вещества, а также для кислых почв сопряжено с определенными трудностями. Проблемы возникают главным образом потому, что невозможно получить надежную контрольную величину, чтобы отличить диоксид углерода, образовавшийся при общем дыхании почвенных микроорганизмов, от того, который выделяется при разложении клеток микроорганизмов. К. Р. Тэйт и др. описали метод прямой экстракции, при котором можно избежать трудностей, связанных с методом хлороформной фумигации-инкубации. По этому методу образованный после фумигации хлороформом углерод экстрагируется непосредственно после этапа фумигации, благодаря чему можно избежать проблем, связанных с доступностью органического вещества и различиями между деградирующими клетками микроорганизмов в контроле и в образцах, обработанных хлороформом при инкубации.

Еще одна трудность в применении метода фумигации-инкубации встречается при исследовании влажных почв. Высокая влажность почвы ограничивает воздействие паров хлороформа на популяции микроорганизмов. Росс установил, что частичная сушка почвенных образцов перед фумигацией на воздухе практически не влияет на полученные величины биомассы.