Jordens mikroflora spiller en væsentlig rolle i strukturen af terrestriske biocenoser . Mikroorganismer bidrager til nedbrydning af dødt organisk materiale til mineral, det vil sige, de deltager i processen, uden hvilken den normale eksistens af biocenoser ville være umulig [1] .
Ifølge forskning fra S.N. Vinogradsky (1952), kan jordens mikroflora opdeles i metabolisk aktive organismer (R-strateger), som assimilerer uorganiske organiske stoffer med lav molekylvægt og hurtigt fermenterer højmolekylære organiske forbindelser - proteiner , cellulose , pektin , kitin ("zymogent" mikroflora), og metabolisk inaktive organismer (k-strateger), der er i stand til at ødelægge og syntese af humusstoffer ("autokton" mikroflora) [2] . S.P. Kostychev antydede, at planter tjener som en kilde til næringssubstrater for mikrofloraen, som er plantens biologisk aktive miljø, der leverer genetiske ressourcer til udviklingen af symbiotisk specialiserede former [3] .
Der er to hovedgrupper af atmosfæriske nitrogenfikserende mikroorganismer - dem, der indgår i symbiose med højere planter (bakterieslægter Rhizobium , Bradyrhizobium , Mezorhizobium , Sinorhizobium , Azorhizobium ) [4] og fritlevende. Den anden gruppe omfatter associative nitrogenfiksere (slægten af bakterier Azospirillum , Pseudomonas , Agrobacterium , Klebsiella , Bacillus , Enterobacter , Flavobacterium Arthrobacter , etc. ) og mikroorganismer mere tilpasset til fri eksistens i jorden (slægten af bakterier , Azjerostridinium , etc. ) .; nitrogenfikserende fototrofiske bakterier, cyanobakterier) [5] .
Med V. I. Vernadskys ord: "Jorden er mættet med liv." Levedygtige mikroorganismer kan producere flere generationer af deres egen slags om dagen. I 1 g jord når antallet af bakterier op på en milliard [6] .
Et stort antal mikroorganismer i biosfæren er indikeret af studierne af D.I. Nikitin, ifølge deres beregninger, overstiger den mikrobielle biomasse i jorden den phytomasse, der syntetiseres årligt af højere planter [7] .
P.A. _ Mængden af mikrobiel biomasse af soddy-podzol og grå skovjord samt chernozem viste, at andelen af ren mikrobiel masse i gennemsnit udgør omkring 0,1 % af jordmassen. Han overvejede mekanismerne for regulering af antallet af mikroorganismer og tilgange til håndtering af ønskelig eller uønsket mikroflora i jorden [8] .
Jordens mikroflora nedbryder organiske stoffer og udvikler værdifulde former for humus i de dybe lag af jorden. Livsprocesser i jorden spiller en nøglerolle for dens struktur, frugtbarhed, vækst og udvikling af planter. I havejord med en muldjordsdybde på op til 0,2 m kan antallet af mikroorganismer være 7 %, hvilket vil sige 42 kg organisk stof pr. 100 kvadratmeter [9] .
Undersøgelsen af jordens mikroflora viste, at mikrobiom-konceptet, oprindeligt foreslået af J. Lederberg et al. at karakterisere det samlede genom af den menneskelige tarmmikroflora, kan delvist udvides til planters mikrobielle samfund. Endofytiske samfunds hovedfunktioner er bekæmpelse af patogener og skadedyr, samt frigivelse af planter fra fremmedlegemer, der kommer udefra, og muligvis fra deres egne giftige metabolitter. Nogle knudebakterier er i stand til nitrogenfiksering. Sådanne bakterier indgår i symbiose med bælgplanter, trænger ind i deres rødder og forårsager dannelsen af " knuder ", hvori de formerer sig. Disse mikroorganismer er i stand til at fiksere nitrogen, og den resulterende ammoniak bruges af planten til sin egen vækst [10] [11] .
Nogle typer af jordmikrobielle samfund kan udføre sådanne funktioner som: assimilering af jordkilder til nitrogen, fosfor og jern samt omdannelse og omfordeling af metabolitter mellem plantedele, hvilket til en vis grad kompenserer for manglen på fordøjelsesorganer i det . En vigtig funktion af endofytter , især under stressforhold, kan være reguleringen af planteudviklingen ved at aktivere syntesen af hormoner, vitaminer og andre biologisk aktive stoffer [12] .
To måder til dissimilering af nitratreduktion blev fundet i forskellige repræsentanter for jordmikroflora. Når de udvikler sig i deres naturlige habitat, udfører denitrificerende pseudomonader begge processer ligeligt; hos sporebærende bakterier dominerer reduktionen af nitrat til ammoniumnitrogen. Som et resultat af implementeringen af denitrifikationsprocesser i disse mikroorganismer blev der fundet betydelige tab af nitrogen fra miljøet [13] .
Mikroskopiske svampe er kendetegnet ved det mest aktive og perfekte energistofskifte i sammenligning med andre jordmikroorganismer. Deres substratudnyttelsesgrad kan nå op på 50 - 60%. Hos actinomycetes og bakterier er dette tal lidt lavere. Overvægten af svampe i det mikrobielle samfund, der nedbryder planterester, forklares ikke kun af svampemyceliets (hyfer) høje penetreringsevne, men også af biokemiske egenskaber. Ved nedbrydning af cellulose, stivelse og pektiner i jorden dannes en stor mængde organiske syrer, som øger jordens surhedsgrad, og det påvirker dens afregning med bakterier negativt. De fleste mikroorganismer foretrækker et neutralt miljø [14] .
Svampes biomasse kan aktivt udvikle sig både i de øverste lag af jorden og under iltmangel, f.eks. vokser Fusarium (F. culmorum, F. oxysporum), Trichoderma viride og nogle arter af Aspergillus og Penicillium i de dybe lag af jord. Sammenlignet med andre jordorganismer har svampe et økonomisk stofskifte, da de bruger en stor mængde kulstof og nitrogen fra de forbindelser, de nedbryder til at bygge deres egen krop. Op til 60 % af de stoffer, der spaltes af svampe, går over i svampenes thalli, det vil sige, at de også fikserer kvælstof [15] .
Jordens mikroorganismer adskiller sig væsentligt fra hinanden i morfologi, cellestørrelse, iltforhold, krav til vækstfaktorer og evne til at assimilere forskellige substrater. Der er over 100.000 typer mikroorganismer i jorden, men omkring 100 af dem bruges i industrien [16] .
En af landbrugsmikrobiologiens vigtigste opgaver er belysning af mikroorganismers rolle i agrolandskabet, identifikation af de mest betydningsfulde arter, undersøgelse af deres funktioner, udvælgelse og introduktion i miljøet, hvilket efterfølgende vil muliggøre målrettet regulering af jordbunden. mikrobiologiske processer. Landbrugsmikrobiologi er blevet et varmt emne på grund af de utilsigtede konsekvenser af brugen af mineralsk gødning, pesticider og plantevækstregulatorer. I de fleste tilfælde førte dette til uforudsigelige klimaændringer og tab af både den biologiske mangfoldighed af planter og dyr, og en ændring i mikrokosmos i det frugtbare jordlag. Behovet for at bruge planters og mikroorganismers biologiske egenskaber til delvist eller fuldstændigt at erstatte landbrugskemikalier kan med succes løse problemet med at tilføre næringsstoffer og beskytte planter mod sygdomme og skadedyr [17] .
Ved bestemmelse af produktiviteten af "plante-mikroorganisme"-interaktionen er det nødvendigt at vurdere foreneligheden af metaboliske systemer, for eksempel måder at transportere nitrogen og kulstof på, samt fraværet af aktive beskyttende reaktioner i planter som reaktion på tilstedeværelse eller indtrængning af mikroorganismer. Bakterier lokaliseret i rhizosfæren eller "knuder" kan syntetisere stoffer både stimulerende ( fytohormoner , vitaminer ) og deprimerende (rhizobiotoksiner) planteudvikling [18] .
Følgende produktklasser produceres i øjeblikket:
Jordens mikroflora er således kendetegnet ved både arter og funktionel mangfoldighed. Intensiteten af forskningen på dette område gør det muligt at være optimistisk med hensyn til fremtiden for landbrugsmikrobiologi. Afhængigt af målene kan jordmikroflora med succes bruges både til dyrkning af planter og behandling af forskellige substrater og i relaterede områder, der løser presserende problemer med bioteknologi.