Микробы играют ключевую роль в круговороте азота в почве
Почва представляет собой среду с богатой микробной активностью. Подобно людям, микробы обладают разным метаболизмом и пищевыми предпочтениями, играя важнейшую роль в обеспечении растений питательными веществами.
Обзорная статья команды Ксинды Лу из Массачусетского технологического института посвящена роли различных почвенных микробов в круговороте азота.
Как отмечает Лу: «Почвенные микробы катализируют большинство превращений почвенного азота в формы, доступные для растений. Разные микробы используют разные процессы, иногда работая вместе. Знание этого разнообразия и связи конкретных микробов с процессами — важное знание для фермеров».
Современные азотные удобрения вносятся в форме аммония. В процессе нитрификации почвенные микробы преобразуют аммоний в нитраты, которые могут усваиваться растениями. Для эффективности этого процесса микробам необходим кислород. Изучение нитрификации важно, так как она связана с образованием парниковых газов и потерями удобрений.
Хотя микробиологи изучают азотный цикл более века, не все его этапы были хорошо понятны. Недавно были идентифицированы новые микроорганизмы. В нитрификации также участвует тип прокариот (одноклеточных организмов) — археи.
Археи структурно отличаются от бактерий. В некоторых почвах их может быть больше, чем бактерий и других микробов. Учет роли архей расширил понимание ученых.
Исследователи проанализировали различные работы по почвенной нитрификации, включая обилие микробов в зависимости от факторов среды:
- pH почвы, температура и соотношение C:N (углерод:азот) сравнивались с количеством микробов в образцах.
- На обилие также влияют глубина почвы и другие факторы.
Например, предыдущие исследования показали, что нитрифицирующие археи более многочисленны, чем бактерии, при более высоких температурах, тогда как другие микробы процветают при низких температурах.
pH почвы также влияет на активность микробов в нитрификации. Почвенные бактерии Nitrospira были более доминирующими в кислых почвах, включая леса и сельскохозяйственные поля.
Исследователи также изучают, как микробы «общаются» друг с другом для поддержания процесса нитрификации. Предложены различные механизмы, включая клеточную сигнализацию. Присутствие оксида азота (NO) в почвах может усиливать взаимодействия между микробами.
Почвоведы уверены, что обнаружили не всех микробов, участвующих в процессах в почве. С развитием инструментов, подобно астрономам, открывающим новые звезды, почвенные микробиологи будут находить новых микробов, возможно, вовлеченных в нитрификацию.
Сбор и каталогизация типа, обилия и локализации почвенных микробов продолжат углублять наши знания о круговороте азота в почве.
Обзор был недавно опубликован в журнале Soil Science Society of America Journal.