Плодородие требует не слепой веры в "чудо-метаболиты", а понимания сложных процессов и создания оптимальных условий для работы почвенной биоты.

На сегодня очень много информации о ключевой роли органики и микроорганизмов в процессе плодородия почвы. Это подтверждается научными исследованиями и вряд ли кто то будет это оспаривать.

Классическое определение термина "плодородие": "Плодородие почвы — способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе, а также обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности".

Но в среде сторонников околоприродного (органическое, природное, регенеративное) земледелия иногда этот факт трансформируется в убеждение, что плодородие = органика + микроорганизмы, а все остальное не важно. Мол если есть органика и микроорганизмы, то высокий урожай и отсутствие болезней и вредителей обеспечено.

Некоторые пошли еще дальше и учат своих подписчиков, что почва для растений вообще не нужна. https://ok.ru/group/70000004924972/topic/158161909321004

Есть и такой "учитель", который считает что он первый в мире открыл секрет плодородия, о котором никто на планете до него не додумался. Он заявляет, что плодородие - это метаболиты микроорганизмов. Чем их больше и чем они разнообразней, тем лучше. Вредных метаболитов не бывает.

Об этом и поговорим.

Что такое метаболиты микроорганизмов?

Метаболиты микроорганизмов - это разнообразные органические соединения, которые продуцируются микробами (бактериями, грибами, актиномицетами и др.) в процессе их жизнедеятельности. Это могут быть продукты их обмена веществ, ферменты, гормоны, антибиотики, сидерофоры, экзополисахариды и многие другие молекулы. Эти вещества - результат сложнейших биохимических реакций, происходящих внутри или вокруг микробных клеток.

Метаболиты как основа плодородия

- Метаболиты микроорганизмов действительно составляют неотъемлемую и жизненно важную часть плодородия почвы. Они выполняют множество функций, которые напрямую влияют на рост и развитие растений:

- Микробные метаболиты, такие как органические кислоты, могут растворять недоступные для растений формы фосфора, калия и других элементов, делая их усвояемыми. Ферменты, продуцируемые микробами, участвуют в разложении сложной органики, и минеральной части почвы, высвобождая питательные вещества для растений.

- Многие почвенные микроорганизмы синтезируют фитогормоны (например, ауксины, гиббереллины, цитокинины), которые напрямую способствуют развитию корневой системы, побегов и плодов.

- Микробы производят антибиотики и другие антимикробные соединения, подавляющие развитие патогенных организмов в ризосфере. Сидерофоры помогают растениям конкурировать за железо. Экзополисахариды улучшают структуру почвы, водоудерживающую способность и устойчивость к эрозии.

- Некоторые метаболиты способствуют агрегации почвенных частиц, улучшая аэрацию и дренаж.

В целом, чем выше функциональное разнообразие микробного сообщества и чем активнее оно продуцирует полезные метаболиты, тем выше потенциал плодородия почвы и здоровья растений.

Не все метаболиты полезны

Однако не следует заблуждаться, считая, что все микробные метаболиты являются исключительно благом для растений. Существует целый ряд метаболитов, которые оказывают выраженное фитотоксическое (вредное для растений) действие. Эти вещества могут угнетать рост, нарушать физиологические процессы и даже вызывать гибель растений.

Множество ядовитых для растений метаболитов выделяют патогены. Думаю это всем понятно. И уже только это одно опровергает утверждение, что все метаболиты растений исключительно полезны.

Примеры вредных для растений метаболитов микроорганизмов:

- Микотоксины: Продуцируются некоторыми видами грибов (например, Aspergillus, Fusarium, Cochliobolus). Хотя они часто известны своей токсичностью для животных и человека, они также могут наносить прямой вред растениям, вызывая некрозы, хлорозы и снижая урожайность.

- Некоторые бактериальные токсины: Например, Nep1-подобные белки (NLPs), продуцируемые различными видами бактерий, грибов и оомицетов, могут вызывать некроз листьев и активировать иммунные реакции растений, часто приводя к повреждениям тканей.

- Летучие органические соединения (ЛОС): Некоторые почвенные микроорганизмы, например виды грибов рода Aspergillus, могут выделять фитотоксичные ЛОС, такие как 3-метил-1-бутанол (изоамиловый спирт), которые при определённых концентрациях угнетают прорастание семян, рост биомассы, вызывают стресс и некрозы.

- Аллелохимические соединения: Хотя многие аллелохимические соединения продуцируются самими растениями (например, фенольные кислоты при разложении люцерны), микроорганизмы могут их модифицировать или, в некоторых случаях, производить собственные аллелохимикаты, которые подавляют рост конкурирующих растений.

Влияние полезных микроорганизмов при неблагоприятных условиях

Даже микроорганизмы, которые в обычных условиях считаются полезными, могут выделять вредные метаболиты, если условия в почве становятся неблагоприятными. Ярким примером является анаэробное разложение органического вещества.

При дефиците кислорода (например, в переувлажнённых или уплотнённых почвах, в бродиловках) аэробные процессы замедляются, и в доминирующую роль вступают анаэробные микроорганизмы. Они расщепляют органику, но при этом могут выделять токсичные для растений соединения:

- Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК): Самые известные примеры - уксусная кислота, пропионовая кислота и масляная кислота. Эти кислоты, образующиеся в больших количествах при анаэробном разложении соломы, пожнивных остатков или свежего навоза, являются сильными фитотоксинами. Они нарушают рост корней, препятствуют поглощению воды и питательных веществ, вызывают повреждение клеточных мембран и могут приводить к гибели молодых растений.

- Сероводород (H2​S): Образуется при разложении органики сульфатредуцирующими бактериями в анаэробных условиях. Сероводород крайне токсичен для корней растений, нарушая дыхание и поглощение питательных веществ.

- Метан (CH4​): Хотя менее токсичен напрямую, его образование указывает на сильно восстановительные и анаэробные условия, которые сами по себе вредны для большинства культурных растений.

- Фенольные соединения: Могут накапливаться при анаэробном разложении, проявляя фитотоксические свойства.

- Уксус и сивуха: потенциальная опасность самодельных удобрений

Отдельно стоит рассмотреть влияние уксуса и сивухи на растения, особенно в контексте самодельных жидких органических удобрений, полученных путём брожения растительных остатков в воде (бродиловок).

На наличие этих веществ в бродиловке указывает появление сивушного и кислого запаха https://ok.ru/group/70000004924972/topic/158149834771756

Уксус (уксусная кислота, CH3​COOH): Даже в относительно низких концентрациях уксусная кислота резко угнетает рост корней и побегов, снижает содержание хлорофилла, вызывает окислительный стресс и повреждает клетки растений, что приводит к некрозам и гибели. Её часто используют как гербицид в органическом земледелии для борьбы с сорняками, что само по себе говорит о её фитотоксичности. При использовании бродиловки, если процесс брожения был анаэробным и привёл к значительному накоплению уксусной кислоты, такое "удобрение" может нанести серьёзный вред растениям.

Сивуха (сивушные масла, высшие спирты): Сивушные масла - это смесь высших спиртов (таких как изоамиловый спирт, изобутанол, н-пропанол), которые образуются в процессе спиртового брожения дрожжами. Хотя этиловый спирт (этанол) в низких концентрациях может выступать как сигнальная молекула или даже способствовать стрессоустойчивости растений, высшие спирты, составляющие сивуху - сильные фитотоксиканты. Например изоамиловый спирт (3-метил-1-бутанол) при определённых концентрациях угнетает прорастание семян и рост биомассы растений.

В целом, высшие спирты могут вызывать стресс, задержку роста, изменения в морфологии листьев, хлороз и некроз, особенно при попадании в корневую зону.

При приготовлении самодельных жидких органических удобрений путём анаэробного брожения растительных остатков, есть высокий риск образования значительных концентраций как уксусной кислоты, так и высших спиртов.

Я вовсе не хочу сказать, что бродиловка - это обязательно ядовитая жидкость. Но при неправильном приготовлении и/или недостаточном разбавлении она может серьезно навредить. Примеры такого воздействия есть в сети.

Вредные комбинации "органика + микроорганизмы" в почве

Запашка свежей органики (соломы или большого количества сидератов) в переувлажнённую/уплотнённую почву. В этих анаэробных условиях активизируются бродильные микроорганизмы, которые продуцируют большое количество короткоцепочечных жирных кислот (уксусную, пропионовую, масляную), сероводород и фенолы. Эти метаболиты подавляют развитие корневой системы, снижают поглощение питательных веществ и могут вызвать гибель растений.

Высокая влажность и свежая органика (особенно с высоким C/N соотношением) при низких температурах. В таких условиях аэробное разложение замедляется, и даже при наличии кислорода могут накапливаться промежуточные вещества разложения (например, органические кислоты) быстрее, чем они утилизируются, создавая временный фитотоксический эффект.

Внесение недозрелого компоста или бродиловки, полученных в анаэробных условиях. Как уже обсуждалось, такие материалы могут содержать высокие концентрации уксусной кислоты и высших спиртов (сивухи), которые угнетают рост растений.

Развитие специфических патогенных микроорганизмов в почве: Например, некоторые виды грибов Fusarium или Cochliobolus, размножаясь на остатках чувствительных культур, могут продуцировать микотоксины, которые остаются в почве и влияют на последующие культуры.

Кроме того, органика и микроорганизмы сами по себе могут создавать анаэробные зоны в почве и в слое органики. Поговорим об этом в одной из следующих статей.

Резюмирую: Для достижения высокого плодородия не достаточно просто добавить органики, микроорганизмов и ожидать чуда. Необходимо создавать благоприятные условия для развития полезного микробного сообщества. Поддерживать оптимальный водно-воздушный режим почвы. Избегать условий, которые способствуют накоплению фитотоксичных микробных метаболитов.