Půdní mikroflóra hraje významnou roli ve struktuře terestrických biocenóz . Mikroorganismy přispívají k rozkladu mrtvé organické hmoty na minerální, to znamená, že se účastní procesu, bez kterého by normální existence biocenóz nebyla možná [1] .
Podle výzkumu S.N. Vinogradsky (1952), půdní mikroflóru lze rozdělit na metabolicky aktivní organismy (R-stratégové), které asimilují anorganické, nízkomolekulární organické látky a rychle fermentují vysokomolekulární organické sloučeniny - proteiny , celulózu , pektin , chitin ("zymogenní" mikroflóra) a metabolicky neaktivní organismy (k-stratégové) schopné destrukce a syntézy huminových látek („autochtonní“ mikroflóra) [2] . S.P. Kostychev implikoval, že rostliny slouží jako zdroj živinových substrátů pro mikroflóru, která je biologicky aktivním prostředím rostliny a dodává genetické zdroje pro evoluci symbioticky specializovaných forem [3] .
Existují dvě hlavní skupiny atmosférických mikroorganismů fixujících dusík – ty vstupující do symbiózy s vyššími rostlinami (bakteriální rody Rhizobium , Bradyrhizobium , Mezorhizobium , Sinorhizobium , Azorhizobium ) [4] a volně žijící. Do druhé skupiny patří asociativní fixátory dusíku (rod bakterií Azospirillum , Pseudomonas , Agrobacterium , Klebsiella , Bacillus , Enterobacter , Flavobacterium Arthrobacter aj.) a mikroorganismy více přizpůsobené volné existenci v půdě (rod bakterií Clostridium , Azotobacter atd . fototrofní bakterie fixující dusík, sinice) [5] .
Slovy V. I. Vernadského: "Půda je nasycena životem." Životaschopné mikroorganismy mohou produkovat několik generací svého druhu za den. V 1 g půdy dosahuje počet bakterií miliardy [6] .
Velký počet mikroorganismů v biosféře naznačují studie D.I. Nikitin podle jejich výpočtů mikrobiální biomasa v půdě převyšuje fytomasu syntetizovanou ročně vyššími rostlinami [7] .
P.A. _ Množství mikrobiální biomasy sodno-podzolových a šedých lesních půd i černozemě ukázalo, že podíl čisté mikrobiální hmoty v průměru tvoří cca 0,1 % půdní hmoty. Zabýval se mechanismy regulace počtu mikroorganismů a přístupy k managementu žádoucí či nežádoucí mikroflóry v půdě [8] .
Půdní mikroflóra rozkládá organické látky a vytváří cenné formy humusu v hlubokých vrstvách země. Životní procesy v půdě hrají klíčovou roli pro její strukturu, úrodnost, růst a vývoj rostlin. V zahradní půdě s hloubkou ornice do 0,2 m může být počet mikroorganismů 7 %, což znamená 42 kg organické hmoty na 100 metrů čtverečních [9] .
Studium půdní mikroflóry ukázalo, že koncept mikrobiomu, původně navržený J. Lederbergem a kol. k charakterizaci celkového genomu lidské střevní mikroflóry, lze částečně rozšířit na mikrobiální společenstva rostlin. Hlavními funkcemi endofytických společenstev je kontrola patogenů a škůdců, stejně jako uvolňování rostlin z xenobiotik přicházejících zvenčí a případně jejich vlastních toxických metabolitů. Některé nodulové bakterie jsou schopné fixace dusíku. Takové bakterie vstupují do symbiózy s luštěninami, pronikají do jejich kořenů a způsobují tvorbu „ uzlů “, ve kterých se množí. Tyto mikroorganismy dokážou vázat dusík a vzniklý amoniak rostlina využívá k vlastnímu růstu [10] [11] .
Některé typy půdních mikrobiálních společenstev mohou plnit takové funkce jako: asimilace půdních zdrojů dusíku, fosforu a železa, stejně jako přeměna a redistribuce metabolitů mezi rostlinnými částmi, což do určité míry kompenzuje nedostatek trávicích orgánů v ní . Důležitou funkcí endofytů , zejména ve stresových podmínkách, může být regulace vývoje rostlin aktivací syntézy hormonů, vitamínů a dalších biologicky aktivních látek [12] .
U různých zástupců půdní mikroflóry byly nalezeny dva způsoby disimilační redukce dusičnanů. Když se denitrifikační pseudomonády vyvíjejí ve svém přirozeném prostředí, provádějí oba procesy stejně, u bakterií nesoucích spory dominuje redukce dusičnanů na amonný dusík. V důsledku implementace denitrifikačních procesů u těchto mikroorganismů byly zjištěny významné ztráty dusíku z prostředí [13] .
Mikroskopické houby se ve srovnání s ostatními půdními mikroorganismy vyznačují nejaktivnějším a nejdokonalejším energetickým metabolismem. Jejich poměr využití substrátu může dosáhnout 50 - 60 %. U aktinomycet a bakterií je toto číslo poněkud nižší. Převaha hub v mikrobiálním společenstvu, které rozkládá rostlinné zbytky, se vysvětluje nejen vysokou penetrační schopností vláken houbového mycelia (hyf), ale také biochemickými znaky. Při rozkladu celulózy, škrobu a pektinů v půdě vzniká velké množství organických kyselin, které zvyšují kyselost půdy, a to nepříznivě ovlivňuje její osídlení bakteriemi. Většina mikroorganismů preferuje neutrální prostředí [14] .
Biomasa hub se může aktivně rozvíjet jak ve svrchních vrstvách půdy, tak při nedostatku kyslíku, např. Fusarium (F. culmorum, F. oxysporum), Trichoderma viride a některé druhy Aspergillus a Penicillium rostou v hlubokých vrstvách půdy. půda. Ve srovnání s jinými půdními organismy mají houby ekonomický metabolismus, protože ke stavbě vlastního těla využívají velké množství uhlíku a dusíku ze sloučenin, které rozkládají. Až 60 % látek štěpených houbami přechází do stélky hub, to znamená, že také fixují dusík [15] .
Půdní mikroorganismy se od sebe výrazně liší morfologií, velikostí buněk, poměrem kyslíku, požadavky na růstové faktory a schopností asimilovat různé substráty. V půdě se vyskytuje přes 100 000 druhů mikroorganismů, ale asi 100 z nich se využívá v průmyslu [16] .
Jedním z nejdůležitějších úkolů zemědělské mikrobiologie je objasnění úlohy mikroorganismů v agrokrajině, identifikace nejvýznamnějších druhů, studium jejich funkcí, selekce a introdukce do prostředí, která následně umožní cílenou regulaci půdy mikrobiologické procesy. Zemědělská mikrobiologie se stala horkým tématem kvůli nezamýšleným důsledkům používání minerálních hnojiv, pesticidů a regulátorů růstu rostlin. Ve většině případů to vedlo k nepředvídatelným klimatickým změnám a ztrátě jak biologické rozmanitosti rostlin a živočichů, tak i změně mikrokosmu úrodné půdní vrstvy. Potřeba využití biologických schopností rostlin a mikroorganismů k částečné nebo úplné náhradě agrochemikálií může úspěšně vyřešit problém poskytování živin a ochrany rostlin před chorobami a škůdci [17] .
Při určování produktivity interakce „rostlina-mikroorganismus“ je nutné posoudit kompatibilitu metabolických systémů, například způsoby transportu dusíku a uhlíku, jakož i nepřítomnost aktivních ochranných reakcí v rostlinách v reakci na přítomnost nebo pronikání mikroorganismů. Bakterie umístěné v rhizosféře nebo „uzlinách“ dokážou syntetizovat látky jak stimulující ( fytohormony , vitamíny ), tak tlumící (rhizobiotoxiny) vývoj rostlin [18] .
V současné době se vyrábí tyto třídy produktů:
Půdní mikroflóra se tedy vyznačuje druhovou i funkční rozmanitostí. Intenzita výzkumu v této oblasti umožňuje být optimistický ohledně budoucnosti zemědělské mikrobiologie. V závislosti na cílech může být půdní mikroflóra úspěšně využívána jak při pěstování rostlin a zpracování různých substrátů, tak v souvisejících oblastech při řešení naléhavých problémů biotechnologií.