La microflora del suelo juega un papel significativo en la estructura de las biocenosis terrestres . Los microorganismos contribuyen a la descomposición de la materia orgánica muerta en mineral, es decir, participan en el proceso, sin el cual sería imposible la normal existencia de las biocenosis [1] .
Según la investigación de S.N. Vinogradsky (1952), la microflora del suelo se puede dividir en organismos metabólicamente activos (estrategas R), que asimilan sustancias orgánicas inorgánicas de bajo peso molecular y fermentan rápidamente compuestos orgánicos de alto peso molecular: proteínas , celulosa , pectina , quitina ("zimógenos" microflora), y organismos metabólicamente inactivos (estrategas k) capaces de destruir y sintetizar sustancias húmicas (microflora “autóctona”) [2] . SP Kostychev insinuó que las plantas sirven como fuente de sustratos de nutrientes para la microflora, que es el entorno biológicamente activo de la planta, que proporciona recursos genéticos para la evolución de formas simbióticamente especializadas [3] .
Hay dos grupos principales de microorganismos fijadores de nitrógeno atmosférico: los que entran en simbiosis con plantas superiores (géneros bacterianos Rhizobium , Bradyrhizobium , Mezorhizobium , Sinorhizobium , Azorhizobium ) [4] y los de vida libre. El segundo grupo incluye fijadores de nitrógeno asociativos (géneros de bacterias Azospirillum , Pseudomonas , Agrobacterium , Klebsiella , Bacillus , Enterobacter , Flavobacterium Arthrobacter , etc.) y microorganismos más adaptados a la libre existencia en el suelo (géneros de bacterias Clostridium , Azotobacter , Beijerinckia , etc. .; bacterias fototróficas fijadoras de nitrógeno, cianobacterias) [5] .
En palabras de V. I. Vernadsky: "El suelo está saturado de vida". Los microorganismos viables pueden producir varias generaciones de su propio tipo por día. En 1 g de suelo, el número de bacterias alcanza los mil millones [6] .
Los estudios de D.I. Nikitin, según sus cálculos, la biomasa microbiana del suelo supera a la fitomasa sintetizada anualmente por las plantas superiores [7] .
PA _ La cantidad de biomasa microbiana de los suelos de los bosques soddy-podzólicos y grises, así como del chernozem, mostró que la proporción de masa microbiana pura en promedio representa alrededor del 0,1% de la masa del suelo. Consideró los mecanismos de regulación del número de microorganismos y enfoques para el manejo de la microflora deseable o indeseable en el suelo [8] .
La microflora del suelo descompone sustancias orgánicas y desarrolla valiosas formas de humus en las capas profundas de la tierra. Los procesos de vida en el suelo juegan un papel clave para su estructura, fertilidad, crecimiento y desarrollo de las plantas. En suelo de jardín con una capa superficial de suelo de hasta 0,2 m, la cantidad de microorganismos puede ser del 7%, lo que significa 42 kg de materia orgánica por cada 100 metros cuadrados [9] .
El estudio de la microflora del suelo mostró que el concepto de microbioma, propuesto originalmente por J. Lederberg et al. para caracterizar el genoma total de la microflora intestinal humana, puede extenderse en parte a las comunidades microbianas de las plantas. Las principales funciones de las comunidades endófitas son el control de patógenos y plagas, así como la liberación de las plantas de xenobióticos provenientes del exterior, y posiblemente de sus propios metabolitos tóxicos. Algunas bacterias de nódulos son capaces de fijar nitrógeno. Tales bacterias entran en simbiosis con las leguminosas, penetran en sus raíces y provocan la formación de " nódulos " en los que se multiplican. Estos microorganismos son capaces de fijar nitrógeno y el amoníaco resultante es utilizado por la planta para su propio crecimiento [10] [11] .
Algunos tipos de comunidades microbianas del suelo pueden realizar funciones tales como: la asimilación de las fuentes del suelo de nitrógeno, fósforo y hierro, así como la transformación y redistribución de metabolitos entre las partes de la planta, lo que en cierta medida compensa la falta de órganos digestivos en ella . Una función importante de los endófitos , especialmente en condiciones de estrés, puede ser la regulación del desarrollo de las plantas mediante la activación de la síntesis de hormonas, vitaminas y otras sustancias biológicamente activas [12] .
Se encontraron dos formas de disimilación de reducción de nitrato en varios representantes de la microflora del suelo. Cuando se desarrollan en su hábitat natural, las pseudomonas desnitrificantes llevan a cabo ambos procesos por igual; en las bacterias portadoras de esporas, domina la reducción de nitrato a nitrógeno amónico. Como resultado de la implementación de procesos de desnitrificación en estos microorganismos, se encontraron pérdidas significativas de nitrógeno del ambiente [13] .
Los hongos microscópicos se caracterizan por el metabolismo energético más activo y perfecto en comparación con otros microorganismos del suelo. Su tasa de utilización de sustrato puede alcanzar el 50 - 60%. En actinomicetos y bacterias, esta cifra es ligeramente inferior. El predominio de los hongos en la comunidad microbiana que descompone los residuos vegetales se explica no solo por la alta capacidad de penetración de los filamentos del micelio fúngico (hifas), sino también por características bioquímicas. Con la descomposición de la celulosa, el almidón y las pectinas en el suelo, se forma una gran cantidad de ácidos orgánicos, lo que aumenta la acidez del suelo y esto afecta negativamente su asentamiento con bacterias. La mayoría de los microorganismos prefieren un ambiente neutral [14] .
La biomasa de hongos puede desarrollarse activamente tanto en las capas superiores del suelo como bajo deficiencia de oxígeno, por ejemplo, Fusarium (F. culmorum, F. oxysporum), Trichoderma viride y algunas especies de Aspergillus y Penicillium crecen en las capas profundas del suelo. suelo. En comparación con otros organismos del suelo, los hongos tienen un metabolismo económico, ya que utilizan una gran cantidad de carbono y nitrógeno de los compuestos que descomponen para construir su propio cuerpo. Hasta el 60% de las sustancias desdobladas por los hongos pasan al talo de los hongos, es decir, también fijan nitrógeno [15] .
Los microorganismos del suelo difieren significativamente entre sí en cuanto a morfología, tamaño celular, proporción de oxígeno, requisitos de factores de crecimiento y capacidad para asimilar diversos sustratos. Hay más de 100.000 tipos de microorganismos en el suelo, pero alrededor de 100 de ellos se utilizan en la industria [16] .
Una de las tareas más importantes de la microbiología agrícola es la elucidación del papel de los microorganismos en el agropaisaje, la identificación de las especies más significativas, el estudio de sus funciones, selección e introducción en el medio, que permitirán posteriormente la regulación dirigida del suelo. procesos microbiológicos. La microbiología agrícola se ha convertido en un tema candente debido a las consecuencias no deseadas del uso de fertilizantes minerales, pesticidas y reguladores del crecimiento de las plantas. En la mayoría de los casos, esto condujo a cambios climáticos impredecibles y a la pérdida tanto de la diversidad biológica de plantas y animales, como a un cambio en el microcosmos de la capa de suelo fértil. La necesidad de utilizar las capacidades biológicas de las plantas y los microorganismos para reemplazar parcial o totalmente los agroquímicos puede resolver con éxito el problema de proporcionar nutrientes y proteger las plantas de enfermedades y plagas [17] .
Al determinar la productividad de la interacción “planta-microorganismo”, es necesario evaluar la compatibilidad de los sistemas metabólicos, por ejemplo, las formas de transporte de nitrógeno y carbono, así como la ausencia de reacciones protectoras activas en las plantas en respuesta a la presencia o penetración de microorganismos. Las bacterias ubicadas en la rizósfera o "nódulos" pueden sintetizar sustancias tanto estimulantes ( fitohormonas , vitaminas ) como depresoras (rizobiotoxinas) del desarrollo vegetal [18] .
Actualmente se fabrican las siguientes clases de productos:
Así, la microflora del suelo se distingue tanto por especies como por diversidad funcional. La intensidad de la investigación en esta área permite ser optimista sobre el futuro de la microbiología agrícola. Dependiendo de los objetivos, la microflora del suelo se puede utilizar con éxito tanto en el cultivo de plantas y el procesamiento de diversos sustratos, como en áreas relacionadas, resolviendo problemas urgentes de biotecnología.