فهرست مطالب
نقش میکروارگانیسمها در خاک
خاکها در اکوسیستمهای مختلف دارای تنوع وسیعی از میکروارگانیسمها هستند که شامل باکتریها، قارچها، آرکئاها و پروتوزوآ میباشند. هر نوع خاک دارای جامعه میکروبی منحصر به فرد با ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاص خود است.
20 سانتیمتر بالایی خاک بهخصوص برای فعالیت میکروبی به این دلایل اهمیت فراوانی دارد:
- دسترسی به اکسیژن: این لایه معمولاً دارای تهویه بهتری است که برای میکروارگانیسمهای هوازی ضروری است.
- تجمع ماده آلی: سطح خاک دارای غلظتهای زیادی از ماده آلی میباشد که منبع انرژی و مواد مغذی برای حیات میکروبی است.
- نزدیکی به ریشهها: اکثر ریشههای گیاهان در خاک سطحی متمرکز شدهاند که تعاملات بین گیاهان و میکروارگانیسمها را تسهیل میکند.
میکروبها در خاک به طور مستقیم به چرخه مواد مغذی، به ویژه کربن، نیتروژن، فسفر و گوگرد وابستهاند.
باکتریها بخش اصلی از میکروارگانیسمها می باشند که خاکها را سالم و پویا نگه میدارند.
ویژگیهای باکتریها
باکتریها موجودات تکسلولی بسیار کوچکی هستند که به طور کلی 1 میکرومتر عرض دارند. یک قاشق چایخوری خاک معمولاً بین ۱۰۰ میلیون تا ۱ میلیارد باکتری دارد. یک تن باکتری میکروسکوپی در هر هکتار خاک ممکن است فعال باشد. در حالی که باکتریها کوچک هستند، اما بیشترین تعداد و زیستتوده (وزن) خاک را تشکیل میدهند.
باکتریها از نظر اندازه مشابه ذرات خاک رس ( < ۰.۲ میکرومتر) و ذرات خاک سیلتی (۲-۵۰ میکرومتر) هستند. باکتریها در لایههای نازک آب اطراف ذرات خاک و نزدیک ریشهها در ناحیهای به نام ریزوسفر، رشد و زندگی میکنند. اندازه کوچک باکتریها به آنها این امکان را میدهد که سریعتر به شرایط محیطی متغیر نسبت به میکروارگانیسمهای بزرگتر و پیچیدهتر مانند قارچها سازگاری پیدا کنند.
بیشتر خاکها یک قبرستان برای سلولهای مرده باکتریها هستند. از آنجا که باکتریها تحت استرس آبی زندگی میکنند، زمانی که شرایط بهینه آب، غذا و محیط فراهم شود، سریعاً تولید مثل میکنند و جمعیت باکتریها ممکن است به راحتی در ۱۵-۳۰ دقیقه دو برابر شود.
طبقهبندی باکتریها
باکتریها به یکی از چهار روش زیر طبقهبندی میشوند:
شکل باکتری
باکتریها به طور کلی سه شکل عمده دارند: میلهای، کروی یا مارپیچی. طبقهبندی باکتریها بر اساس شکل پیچیده است زیرا بسیاری از باکتریها اشکال و ترتیبهای متفاوتی دارند.
هوازی و بیهوازی بودن باکتریها
بیشتر میکروبها به طور کلی غیرفعال هستند و ممکن است تنها دچار فعالیت کوتاهی در خاک شوند. سطوح اکسیژن خاک اغلب تعیینکننده فعالیت باکتریهای خاک هستند . بیشتر باکتریهای خاک، خاکهای دارای اکسیژن را ترجیح میدهند و به آنها باکتریهای هوازی میگویند که از اکسیژن برای تجزیه بیشتر ترکیبات کربنی استفاده میکنند. نمونههایی از باکتریهای هوازی خاک شامل جنس Aerobacter است.
باکتریهای بیهوازی یک محیط بدون اکسیژن را ترجیح میدهند. باکتریهای بیهوازی معمولاً در خاکهای فشرده، در عمق ذرات خاک و خاکهای غرقاب که در آنها اکسیژن محدود است، یافت میشوند. بسیاری از باکتریهای بیماریزا شرایط خاک بیهوازی را ترجیح میدهند و دیده شده که با باکتریهای هوازی در خاک رقابت میکنند یا آنها را از بین میبرند. بسیاری از باکتریهای بیهوازی در رودههای حیوانات یافت میشوند و با فضولات و بوی بد مرتبط هستند.
باکتریهای گرم منفی و گرم مثبت
زمانی که در آزمایشگاه از یک عامل رنگآمیزی استفاده میشود، باکتریها میتوانند به عنوان «گرم منفی» یا «گرم مثبت» طبقهبندی شوند. عامل رنگآمیزی به دیوارههای سلولی باکتریها متصل میشود. باکتریهای “گرم منفی” به طور کلی از جمله کوچکترین باکتریها هستند و به خشکی و استرس آبی حساسند. باکتریهای “گرم مثبت” به طور قابل توجهی بزرگتر هستند، دیوارههای سلولی ضخیمتری دارند، بارهای منفی بر روی سطح بیرونی دیواره سلولی دارند و معمولاً به استرس آبی مقاومند.
سایر طبقهبندیهای باکتریها
یک راه دیگر برای طبقهبندی باکتریها بر اساس رشد و تولید مثل آنهاست. باکتریهای خودتغذیه (که به آنها اتوتروف نیز گفته میشود) دیاکسید کربن را احیا میکنند تا کربن خود را به دست آورند. برخی از باکتریهای خودتغذیه بهطور مستقیم از نور خورشید و دیاکسید کربن برای تولید قند استفاده میکنند، در حالی که دیگران به واکنشهای شیمیایی دیگری برای به دست آوردن انرژی وابسته هستند. جلبکها و سیانوباکتریها از جمله نمونههای باکتریهای خودتغذیه هستند.
باکتریهای هتروتروف قندها و کربوهیدراتها را از محیط یا ارگانیسم یا سلولی که در آن زندگی میکنند، به دست میآورند. نمونههایی شامل باکتریهای آرتروباکتر هستند که در نیتریفیکاسیون نیتروژن شرکت دارند.
میکروبهای خاک روی پتری دیش
گروههای فعالیتی باکتریها
باکتریها فعالیتهای اکوسیستمی مهمی را در خاک انجام میدهند که شامل بهبود ساختار خاک و تجمع خاک، بازیافت مواد مغذی خاک و بازیافت آب است. باکتریهای خاک با اتصال ذرات خاک با ترشحات خود، میکروساختمانها را در خاک تشکیل میدهند. این میکروساختمانها مانند بلوکهای ساختمانی برای بهبود ساختار خاک هستند. بهبود ساختار خاک، نفوذپذیری آب را افزایش داده و ظرفیت نگهداری آب خاک را افزایش میدهد.
باکتریها فعالیتهای مهمی در خاک انجام میدهند و بقایای آلی را از آنزیمهای آزاد شده به خاک، تجزیه میکنند.
نقش میکروبها در باروری خاک
گیاهان بخشی از انرژی خود را صرف «تغذیه» میکروبهای مفید خاک میکنند، در عوض، این میکروبها نقش مهمی در عملکرد گیاهان ایفا میکنند و با بهبود تغذیه معدنی و مقاومت در برابر بیماریها، به گیاهان کمک میکنند.
اهمیت میکروبهای خاک
خاک تنها یک منبع مواد مغذی برای گیاهان نیست؛ بلکه یک اکوسیستم پیچیده از موجودات خاکزی است. گیاهان با این میکروبها و سایر موجودات زنده تعاملات متنوعی دارند و در نتیجه، تغذیه و سلامت گیاهان را بهبود میبخشند و کیفیت خاک را افزایش میدهند. این فعالیت مهم در ریزوسفر اتفاق میافتد.
ریزوسفر چیست؟
ریزوسفر ناحیهای فعال در خاک است. در این ناحیه ریشهای اطراف گیاهان، ریشههای گیاه به میکروبهای خاک نزدیک شده و از آن تغذیه میکنند و در عوض مواد مغذی گیاه را دریافت میکنند. بدین ترتیب، ریزوسفر «پلی» است که در آن مواد معدنی غیرقابل دسترس، به مواد مغذی گیاهی تبدیل میشوند.
تأثیر مثبت میکروبهای خاک در ریزوسفر
قندهای گیاهی از ریشهها به میکروبهای خاک تغذیه میرسانند؛ باکتریها و سایر موجودات زنده در ریزوسفر، مواد مغذی را در اختیار گیاهان قرار میدهند و همچنین یک لایه محافظتی در برابر آفات و بیماریها ایجاد میکنند.
میکروبهای خاک چگونه تحت تأثیر کشتهای تجاری و کودها قرار میگیرند؟
ما معمولاً استفاده از کودهای کشاورزی را با بهبود رشد گیاهان مرتبط میدانیم. با این حال، مهم است که به یاد داشته باشیم که مواد مغذی کود نه تنها در دسترس گیاه، بلکه برای تمام موجودات و میکروبهای خاک درون سیستم خاک نیز مفید است. میکروبهای خاک نقش مهمی در جذب مواد مغذی و بهبود باروری خاک ایفا میکنند، که این عوامل برای سلامت کلی گیاه ضروری هستند. به همین دلیل باید به تأثیر کوددهی شدید بر تعداد و فعالیتهای میکروبهای بومی در خاک توجه کنیم.
محتوای شایع این است که استفاده از کودها تأثیر منفی بر میکروبهای خاک دارد. کودها، بهویژه کودهای غیرآلی، معمولاً با برهم زدن تعادل میکروبی و در نتیجه سلامت خاک مرتبط هستند. اگرچه این ممکن است در برخی موارد (بهویژه در مورد استفاده بیش از حد محصولاتی مانند کلرید پتاسیم و نیتراتها) درست باشد، اما کودها هنوز هم جزء اساسی کشاورزی پایدار هستند، از جمله میکروبهایی که نقش مهمی در تسهیل جذب بیشتر مواد مغذی مورد نیاز گیاهان دارند.
