Значення мікроорганізмів для здоров’я ґрунтів та оптимізації формування біоценозів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Значення мікроорганізмів для здоров'я ґрунтів та оптимізації формування біоценозів

В.В. Волкогон

Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України Чернігів

Наведено огляд літературних і власних даних з питань ролі ґрунтових мікроорганізмів у забезпеченні здоров'я ґрунтів агроценозів, продукційному процесі сільськогосподарських культур, формуванні й стійкості агроекосистем. Обґрунтовано значення мікробної ґрунтової біомаси в процесах розкладання рослинних залишків, відмерлих мікроорганізмів і ґрунтової органічної речовини, акумуляції потенційно доступних для рослин поживних речовин. Показники біомаси ґрунту та функціональної активності мікроорганізмів можуть бути використані для ранньої діагностики якості ґрунтів. Проаналізовано значення мікроорганізмів, що стимулюють ріст і розвиток рослин (PGPM -- plant growth-promoting rhizobacteria), та біопрепаратів, створених на їх основі, для покращення отримання рослинами поживних речовин, забезпечення фітогормонами, пригнічення шкідників і збудників захворювань рослин, змін у фізіології рослин та імунній системі, регулюванні впливу біотичного й абіотичного стресів. Показано можливість керованого компостування органічної речовини за створення умов домінування агрономічно цінних мікроорганізмів у компостованих субстратах, що забезпечує високі якісні показники кінцевого продукту. Визначено можливі напрями досліджень біологічних процесів, оптимізація яких здатна покращити стан ґрунтів агроценозів та продукційний процес сільськогосподарських культур. Аналіз ролі мікроорганізмів у стабілізації землеробства свідчить про широкий діапазон їх впливу на перебіг низки біологічних процесів, здатних оптимізувати живлення рослин, їхню стійкість до ураження шкідниками й збудниками захворювань. Значення біологічних добрив і біофунгіцидів у технологіях вирощування сільськогосподарських культур зростатиме як з погляду екологічної привабливості для прийняття окремих рішень, так і забезпечення людства якісними продуктами харчування. Використання показників змін мікробної ґрунтової біомаси та функціонального прояву мікроорганізмів у відповідь на дію сільськогосподарських технологічних чинників може використовуватись для ранньої діагностики якості ґрунтів.

Ключові слова: ґрунтова мікробна біомаса, агрономічно цінні мікроорганізми, PGPM, біодобрива, біофунгіциди, компостування.

THE SIGNIFICANCE OF MICROORGANISMS FOR SOIL HEALTH AND OPTIMIZATION OF THE FORMATION OF BIOCENOSES

V.V. Volkogon

Institute of Agricultural Microbiology and Agro-Industrial Manufacture, National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine Chernihiv

The literature and original data on the role of soil microorganisms in maintaining soil health in agroecosystems, the production process of agricultural crops, and the formation and sustainability of agroecosystems are reviewed. The importance of soil microbial biomass in the decomposition of plant litter, dead microorganisms, and soil organic matter, as well as the accumulation of potentially available nutrients for plants, is substantiated. Soil biomass indicators and the functional activity of microorganisms can be used for early diagnosis of soil quality. The significance of plant growth-promoting microorganisms (PGPM) and bio-preparations based on them is analyzed for improving nutrient uptake by plants, supplying with phytohormones, suppressing pests and plant pathogens, inducing changes in plant physiology and the immune system, and regulating the impact of biotic and abiotic stresses. The possibility of controlled composting of organic matter to create conditions for the dominance of agronomically valuable microorganisms in composted substrates, ensuring high- quality final products, is demonstrated. Possible directions for research on biological processes that can improve the condition of agroecosystem soils, and the production process of agricultural crops are identified. Analysis of the role of microorganisms in stabilizing agriculture indicates their wide-ranging impact on various biological processes, capable of optimizing plant nutrition and their resistance to pests and pathogens. The importance of biological fertilizers and biofungicides in the cultivation of agricultural crops will increase both for their ecological attractiveness in decision-making, and for ensuring the production of high-quality food products. The use of indicators of changes in soil microbial biomass, and the functional expression of microorganisms in response to the action of agricultural technological factors can be applied for early diagnosis of soil quality.

Key words: soil microbial biomass, agronomically valuable microorganisms, PGPM, biofertilizers, biofungicides, composting.

Зелена революція у XX ст. уможливила досягнення безпрецедентних успіхів у світовому виробництві харчових продуктів. Найважливіша роль у цих досягненнях, крім здобутків селекціонерів і генетиків, визнається за використанням мінеральних добрив та пестицидів. Однак екологічні й економічні ризики від застосування агрохімікатів у технологіях вирощування сільськогосподарських культур надзвичайно високі. Тривале використання мінеральних добрив і пестицидів призведе до деградації ґрунту, втрати біорізноманіття, забруднення води, індукції стійкості до пестицидів шкідників і збудників хвороб рослин та несприятливого впливу на здоров'я людини, серед багатьох інших негативних наслідків [1--3]. Ці загрози підсилюються кліматичними змінами на планеті. Очікується, що наслідки зміни клімату призведуть до зростання екологічного навантаження на сільськогосподарські угіддя в усьому світі [4]. Понад те, оскільки трансформації клімату прогресують упродовж XXI ст., значні площі високоякісних сільськогосподарських угідь, імовірно, будуть втрачені через підвищення рівня моря, ерозію, засолення та опустелювання. Це означає, що врожайність сільськогосподарських культур потрібно буде забезпечувати вирощуванням їх на меншій площі та у стресових умовах. Усвідомлення цих загроз сприяло виникненню значного попиту суспільств і регуляторних органів різних країн, особливо Європейського Союзу, на скорочення використання хімікатів у сільському господарстві та пошуку альтернативних шляхів стабілізації аграрного виробництва.

Щоб зберегти стійкість природних екосистем і навколишнього середовища, а також забезпечити підвищення врожайності сільськогосподарських культур для вирішення майбутніх продовольчих проблем, потрібні нові екологічно обґрунтовані заходи для сільськогосподарської практики [5, 6]. Все частіше озвучуються ідеї нової, «свіжої» зеленої революції (можливо, біологічної революції), яка повинна базуватися на меншій кількості інтенсивних витрат і меншому впливі на довкілля [7]. В такому разі є усвідомлення, що для підтримки функцій наземних екосистем вирішальне значення має оптимізація функціонування угруповань мікроорганізмів у ґрунтах через їхню провідну роль у кругообігу, утриманні та вивільненні основних поживних для рослин речовин [8].

Відома кожному ґрунтознавцю теза «ґрунт -- динамічний живий ресурс» сьогодні трансформується у концепцію «здоров'я ґрунту», яка визначає, що якість та здоров'я ґрунтів забезпечують стійкість сільського господарства, належний стан довкілля, здоров'я рослин, тварин і, як наслідок, здоров'я людини [9].

Серед реальних напрямів покращення здоров'я ґрунту і, відповідно, стану угруповань мікроорганізмів та перебігу мікробіологічних процесів у ґрунтах сучасних агроценозів сьогодні можна назвати декілька. Розглянемо основні з них. мікроорганізм ґрунт біоценоз

Роль мікробної біомаси (МБ) ґрунту в стабілізації агроекосистем. Ґрунтові мікроорганізми покращують родючість ґрунту, збагачують його азотом, розчиняють важкорозчинні сполуки фосфору, калію й інших біогенних елементів, продукують фізіологічно активні сполуки, необхідні як для підтримання гомеостазу в ґрунті, так і для регулювання росту і розвитку рослин. Саме мікроорганізми «відповідальні» за розкладання рослинних решток і синтез гумусових сполук, акумулюючи в складних високомолекулярних речовинах основну кількість поживних для рослин речовин [10]. Ґрунтова МБ бере участь у формуванні та стабілізації агрегатів, детоксикації забруднювальних речовин і є раннім індикатором якості ґрунту [11, 12].

Внаслідок розкладання рослинних решток, відмерлих мікроорганізмів і ґрунтової органічної речовини МБ утримує (іммобілізує) і вивільнює (мінералізує) поживні речовини. Без цієї життєво важливої діяльності відмерла рослинна маса або детрит накопичувалися б і обмежували доступні для рослин поживні речовини. Розкладання відмерлої маси є ключовим процесом, який підтримує численні функції екосистеми, серед яких: кругообіг вуглецю, формування й стабілізація структури ґрунту, надходження поживних речовин (особливо азоту, фосфору, калію, сірки), баланс парникових газів та якість атмосфери, деградація агрохімікатів, пригнічення хвороб і захист рослин, кругообіг води (в частині регулювання обсягів дренажу й стоку та якості води) [13].

Важливість МБ та її активності для функціонування ґрунту вдало визначена відомими словами Jenkinson [14]: «вушко голки, через яке має пройти вся органічна речовина, розщеплюючись до простих неорганічних компонентів, які рослини можуть використовувати знову». Концепція ролі МБ в ґрунті розглядає її як лабільний резервуар потенційно доступних для рослин поживних речовин [15]. І хоча у більшості ґрунтів вміст МБ не перевищує 5 % загального ґрунтового вуглецю і 1 % загального ґрунтового азоту [16], вона є важливим лабільним резервуаром основних поживних речовин для рослин. Наприклад, в орних ґрунтах Північної Європи МБ може містити близько 100 кг/га азоту, а в лучних або лісових ґрунтах і в 2-- 3 рази більше [15].

МБ ґрунту у циклах «відмирання--відновлення» змінюється не настільки швидко, як це можна уявити на прикладі лабораторних експериментів з мікроорганізмами. У відомому Бредбокському експерименті з пшеницею за використання 14C Jenkinson і Rayner [17] визначили час обороту вуглецю біомаси у 2,5 роки. Тривалість обороту для азоту (1,52 року) визначено для МБ в ґрунтах того ж експерименту за додавання до ґрунту 15^неорганічного азотного добрива [18]. Швидший час обороту N, порівняно з C, пояснюється тим, що азот знаходиться майже повністю всередині клітинних мембран і цитоплазмі мікроорганізмів, тоді як вуглець є також важливою складовою клітинної стінки. Оскільки клітинні стінки мікроорганізмів набагато стабільніші в ґрунті, ніж внутрішньоклітинні компоненти [19], виникає різниця в часі обороту С і N.

МБ ґрунту зростає або зменшується у відповідь на зміни в управлінні ґрунтом (наприклад, за збільшення надходження рослинних решток) набагато швидше, ніж органічна речовина ґрунту в цілому, де такі зміни можуть тривати багато років, перш ніж їх можна буде виявити за використання класичного хімічного аналізу [19--21]. Відповідно, ґрунтова біомаса може бути «раннім попередженням» про такі зміни [15, 22, 23]. Це підтверджується висновками Wardle [24], який показав сильну кореляцію між загальним вмістом органічного C у ґрунті та розміром МБ ґрунту в різних кліматичних умовах та екосистемах. Сьогодні показники біомаси ґрунту вже широко рекомендовано використовувати як індикатор якості ґрунту [25--27], є кілька програм моніторингу якості ґрунту, куди це включено [28--30].

Безперечно, показники змін МБ не слід трактувати як єдиний і універсальний індикатор якості ґрунту й продуктивності агроценозів. У той самий час їх з успіхом можна застосовувати як показник циклу енергія/C у ґрунтах [28] і, базуючись на цих даних, приймати оперативні рішення щодо доцільності тих чи інших агроприйомів.

Як доповнення до визначення вмісту МБ в ґрунтах при їх діагностиці запропоновано також дослідження функціональних особливостей мікроорганізмів. Зокрема, газохроматографічно визначене емісійне співвідношення N-N2O/C-CO2 за порівняння показників з даними «еталонного» ґрунту (переліг, цілинна ділянка тощо) дає змогу виявити спрямованість процесів мінералізації--синтезу органічної речовини (за порівняння з природним фітоценозом є можливість встановлення напрямів проходження біологічних процесів: або домінування мінералізації органічної речовини, або переважання первинних синтетичних процесів) за дії певних чинників [31, 32]. Аналіз отриманих даних дає змогу швидко реагувати на виявлені зміни і пропонувати заходи оптимізації стану ґрунту.

Використання мікроорганізмів, які сприяють росту рослин. Здоров'я ґрунту прямо пов'язане зі здоров'ям рослин, оскільки кількість мікроорганізмів, як і їхня біомаса, у ризосфері на кілька порядків вища за показники ґрунту без рослин. На їх важливість для життєдіяльності останніх почали звертати особливу увагу в другій половині XX ст. Наприкінці 70-х років XX ст. Kloepper et al. [33, 34] ввели термін «ризобактерії, що стимулюють ріст рослин (PGPR)», щоб описати ізольовані ризосферні псевдомонади, які після інокуляції насіння швидко колонізували корені рослин і збільшували врожайність. Пізніше концепція PGPR була поширена на будь-які інші бактерії (PGPB) або будь-які мікроорганізми (PGPM), що виявляють ознаки стимуляції росту рослин (PGP), такі як фіксація азоту, солюбілізація фосфатів і калію, продукування сидерофорів, індольних сполук і 1-аміноциклопропан-1-карбоксилат (ACC) дезамінази (яка полегшує ріст і розвиток рослин, знижує рівень етилену та пом'якшує стрес (солоність і посуха) у рослин), або які зменшують чи запобігають шкідливому впливу фітопатогенних організмів [35--37].

На основі PGPM створюються біологічні препарати, які все частіше розглядають як екологічно обґрунтоване доповнення (а інколи й альтернатива) агрохімікатам з потенціалом вирішення двох глобальних проблем -- продовольчої безпеки та екологічної стійкості [38--41]. Переваги, які PGPM надають для росту рослин, бувають прямими або непрямими. Прямі включають полегшення отримання основних поживних речовин, забезпечення фітогормонами та пригнічення шкідників і патогенів рослин. Непрямі переваги пов'язані зі змінами у фізіології та імунній системі рослин, що забезпечує пом'якшення впливу біотичного й абіотичного стресів [42--45]. Продукти, виготовлені на основі PGPM, зазвичай називаються біодобривами та біопестицидами [46].

Перспективи застосування біодобрив. PGPM діють як біодобрива, коли вони збільшують доступність для рослин основних поживних речовин, насамперед азоту і фосфору, через активізацію біологічної фіксації азоту і розчинення/мінералізацію фосфатів у кореневій зоні рослин. PGPM також безпосередньо сприяють росту рослин, забезпечуючи або змінюючи метаболізм фітогормонів, таких як ауксини, цитокініни, абсцизова кислота, гібереліни та етилен [47, 48]. Серед сучасних біодобрив більше відомі інокулянти на основі бульбочкових бактерій. Розширення посівів такої культури як соя, в тому числі в Україні, супроводжується зростанням попиту на мікробні препарати для цієї культури. Країни Південної Америки, такі як Бразилія та Аргентина, лідирують в інокуляції сої [49]. У Бразилії передпосівна бактеризація насіння сої препаратами на основі Bradyrhizobium sp. може повністю задовольнити потреби культури до азоту, усуваючи потребу в мінеральних азотних добривах. Це економить країні близько 13 млрд доларів США на рік у перерахунку на еквівалент N-добрив [50] і сприяє пом'якшенню наслідків зміни клімату шляхом значного зменшення викидів такого парникового газу як ^О. У сезон посівів 2019/2020 рр. у Бразилії було реалізовано 70 мільйонів доз інокулянтів для сої, що охоплює близько 78 % посівних площ (десь 36,5 млн га) [49]. Крім препаратів для сої в багатьох наукових центрах створено препарати для інших бобових культур. В Україні найбільша кількість мікробних препаратів реалізується також для передпосівної інокуляції насіння сої. Водночас створено високоефективні препарати для гороху, люпину, нуту, а також для бобових трав [38, 51].

Обговорюючи важливість симбіотичної фіксації молекулярного азоту для забезпечення цим елементом потреб бобових культур та необхідність використання мікробних препаратів при їх вирощуванні, слід диференціювати такі поняття як «надходження азоту в рослини» і «накопичення азоту в ґрунті». Ці поняття детально розглянуто нами раніше [52]. У межах цієї статті зауважимо, що накопичення біологічного азоту в ґрунті реальне лише за вирощування багаторічних бобових трав, після яких залишається значна кількість кореневих решток (за окремими даними, від 12 до 15, а інколи й до 20 т/га), збагачених азотом. За вирощування зернобобових культур баланс азоту в ґрунті є слабодефіцитним (виняток хіба що ситуація за культивування люпинів, коли баланс складається на користь незначного накопичення азоту). У той самий час, важливість біологічної азотфіксації в агроценозах із зернобобовими культурами не можна недооцінювати, оскільки активний перебіг процесу сприяє безпосередньому азотному забезпеченню рослин й істотно зменшує потреби культур в азотних добривах. Цьому сприяє передпосівна інокуляція насіння за використання біодобрив.

З відкриттям явища асоціативної азотфіксації [53, 54] зросла зацікавленість до використання інокулянтів на основі асоціативних азотфіксаторів. Найдослідженішими серед них є представники роду Azospirillum [55--60]. Спочатку азоспірили вивчали винятково як активні азотфіксатори, пізніше було показано здатність цих бактерій до синтезу низки фітогормонів та інших фізіологічно активних речовин. Фітогормони значно впливають на зміни в архітектурі кореневої системи, індукуючи розвиток бічних і додаткових коренів та кореневих волосків, що забезпечує покращення поглинання вологи та поживних речовин [47, 61--63]. У 1996 р. Аргентина була однією з перших країн, яка виготовила комерційний продукт під назвою Nodumax-L® на основі A. brasilense. У 2009 р. перший продукт на основі азоспірили Masterfix L Gramineas® комерціалізовано у Бразилії [64]. Через десять років бразильські фермери застосували близько 10,5 млн доз інокулянтів на основі Azospirillum sp. при вирощуванні кукурудзи, пшениці, рису й інших культур [65].

Крім азоспірил у різних наукових центрах показано перспективу використання й інших азотфіксувальних бактерій (представників родів Azoarcus, Azotobacter, Bacillus, Burkholderia, Gluconacetobacter, Herbaspirillum та ін.) [42]. Одночасно з цим істотно розширилися дослідження особливостей взаємовідносин рослин з функціонально іншими мікроорганізмами, наприклад фосфатмобілізувальними, рістстимуляторними та ін. (види, що належать до родів Acetobacter, Agrobacterium, Bacillus, Burkholderia, Flavobacterium, Enterobacter, Paenibacillus, Pseudomonas, Serratia, Rhodococcus, Streptomyces), що сприяло розробленню ефективних біопрепаратів на їх основі [38, 66--73].

Як відомо, ґрунти можуть містити значну кількість фосфору, але він мало доступний для засвоєння рослинами [74], оскільки як неорганічні, так і органічні сполуки фосфору є слаборозчинними. Більшість неорганічного фосфору, наявного в ґрунтах, зв'язана з Fe, Al та/або з Ca чи Mg. Це знижує його розчинність, що призводить до процесів осаджування та адсорбції [66, 75]. Вміст біологічно доступної для рослин форми фосфору зрідка перевищує 10 мг/100 г [74], і рослинний організм повинен мати спеціалізовані переносники і складну систему відтоку для забезпечення ефективного розподілу цього елемента між усіма частинами рослини [76]. Низька концентрація лабільного фосфору в ґрунтовому розчині спричинює істотне обмеження росту і розвитку рослин, тому потреби рослинництва в фосфорі високі.

Активні дослідження можливостей біологічної солюбілізації фосфору, після певних розчарувань у 1960--1970 роках, проводяться в останні 30 років. В цей час вивчаються можливості використання як бактерій, так і мікроміцетів [38, 51, 70, 75, 77--79]. Одним із механізмів фосфатсолюбілізації є мінералізація органофосфатів внаслідок продукування мікроорганізмами фосфатаз [80]. Проте основним шляхом забезпечення рослин фосфором є розчинення мінеральних його сполук за рахунок виділення мікробіотою органічних кислот [71], таких як ацетат, оксалат, сукцинат, цитрат і глюконат [81]. Органічні кислоти можуть десорбувати фосфор шляхом обміну лігандів і таким чином вивільняти P із Ca/Fe/Al-P мінералів [82].

Крім покращення засвоєння інокульованими рослинами азоту і фосфору, PGPM підсилюють надходження й інших елементів, необхідних для нормального метаболізму у рослинному організмі -- калію, сірки, заліза та ін. [83--85].

Механізми позитивного впливу ризосферних мікроорганізмів на ріст і розвиток рослин доповнюються новими даними. Крім впливу на збільшення доступності для рослин поживних речовин, PGPM також можуть сприяти оптимізації функціонування структур плазматичної мембрани, залучених до процесу живлення на рівні кореня. Показано, що інокуляція проростків пшениці A. brasilense Cd збільшила витік протонів із коренів [86]. Схожі результати отримано також і для інших штучно створених рослинно-бактеріальних асоціацій [87]. Оскільки рух H+ поєднується з транспортом поживних речовин (принаймні H2PO4-, HPO42- і NO3-) [88], посилена екструзія H+ за інокуляції PGpM здатна відігравати вирішальну роль у живленні рослин.

Важливою складовою механізму взаємодії «мікроорганізми-рослина» може також бути продукування гідролітичних ферментів, інтродукованими в агроценоз мікроорганізмами. Відомо, що в ризосфері рослин здатні посилюватися мінералізаційні процеси внаслідок фітостимуляційного ефекту PGPM, зростання при цьому інтенсивності фотосинтезу і збільшення надходження в зону коренів легкодо-ступного вуглецю, який сприяє інтенсивному розвитку й активності гетеротрофних мікроорганізмів [89, 90]. Продукування гідролітичних ферментів зумовлюється не лише розвитком інтродукованої в ризо-сферу мікрофлори, а й опосередкованим впливом інокуляції на роз-виток резидентної мікробіоти в ризосфері [91].

Чи діє на рослину весь комплекс зазначених властивостей PGPM, чи домінує якась певна ознака, стверджувати досить складно. Швидше за все, рослини використовують різні стратегії для стимулювання росту і розвитку на різних етапах органогенезу. Усі механізми мікробіологічної оптимізації продукційного процесу діють динамічно і, лише спостерігаючи за різними параметрами протягом усього вегетаційного періоду, можна приблизно оцінити роль кожного з чинників [46].

З урахуванням наведених особливостей взаємодії PGPM з росли-нами, можна дійти висновку про однозначний вплив біодобрив на актуальну (ефективну) родючість ґрунту. Чи може впливати перед-посівна інокуляція на зростання потенційної родючості ґрунту? Це питання логічно постає у зв'язку з інформацією про зростання ак-тивності гідролітичних ферментів у ризосфері рослин і прогнозова-ною можливістю зменшення в ґрунті органічної речовини. На наш погляд, вплив інокуляції може позитивно впливати на потенційну родючість, насамперед через зростання маси кореневих решток. Чис-ленні дослідження свідчать про інтенсифікацію ризогенезу при застосуванні PGPM [92-94]. Крім того, як свідчать лізиметричні дослідження [95], інокуляція сприяє істотному обмеженню вимивання по ґрунтовому профілю з нижнім стоком води не лише сполук азоту, фосфору і калію, а й водорозчинної органічної речовини. Без-перечно, зменшення вимивання органічних сполук може бути наслідком дії гідролітичних ферментів на мінералізацію органічної речовини в ризосфері рослин і підсиленим засвоєнням рослинами мінералізованих поживних речовин. Тобто лабільна органічна речовина не вимивається, а спрямовується для конструктивного метаболізму рослин, наслідком чого є збільшення їх біомаси і врешті - надходження до ґрунту кореневих і післязбиральних решток.

Лізиметричними дослідженнями [95] також переконливо доведено значне обмеження вимивання сполук кальцію (зменшення на 10-- 35 % порівняно з вирощуванням сільськогосподарських культур без інокуляції) і магнію при застосуванні біодобрив. Механізми цього ефекту ще потрібно дослідити, проте отримані результати можуть свідчити на користь позитивного впливу PGPM на формування не лише ефективної, а й потенційної родючості ґрунту, якщо взяти до уваги роль кальцію у ґрунтоутворенні.

Слід визнати, що біодобрива ще не сприймаються кожним аграрієм як важливий технологічний чинник, оскільки забезпечення відтворюваності їх позитивних ефектів потребує деяких специфічних знань. Мікроорганізми ефективні лише тоді, коли їм створені пра-вильні й оптимальні умови для розвитку і функціонування. Зокрема, вплив PGPМ на урожайність культур залежить від агрофону. Відносно невисокі дози мінеральних добрив, як демонструють результати численних досліджень, підвищують ефективність інокуляції. На нашу думку, такі дози туків будуть фізіологічно оптимальними як для розвитку рослин, так і мікроорганізмів [96, 97]. Саме за таких умов біологічний та мінеральний ресурси зможуть синергічно забезпечувати рослини поживними речовинами і біологічними функціями, які надають PGPМ. Методологічні й методичні аспекти визначення фізіологічно (екологічно) допустимих норм мінеральних добрив у технологіях вирощування сільськогосподарських культур, у тому числі й при застосуванні біодобрив, запропоновано нами раніше [98].

Високі дози мінеральних добрив при вирощуванні ячменю ярого, пшениці озимої, картоплі й жита озимого значною мірою зменшують позитивну дію інокуляції на формування урожайності культур, що безперечно свідчить про їх надлишковість для перебігу біологічних процесів у системі «ґрунт--рослина--мікроорганізми» [97]. Ці дані підтверджують Ozturk et al. [99], які проводили дослідження з пшеницею і ячменем. Подібна ситуація описана також і для інших штучно створених рослинно-бактеріальних асоціацій. Так, Shaharooma et al. [100] повідомили, що ефективність використання азоту у відповідь на інокуляцію Pseudomonas fluorescens збільшувалася за всіх рівнів удобрення пшениці, проте залежала від норм мінеральних добрив, що забезпечило збільшення урожайності на 115 %, 52, 26 і 27 % порівняно з неінокульованим контролем при нормах внесення азоту, фосфору і калію у кількості відповідно, 25 %, 5, 75 і 100 % до рекомендованих.

По-різному проявляється ефективність біодобрив на органічних агрофонах. За внесення підстилкового гною великої рогатої худоби, який містить величезну кількість мікроорганізмів, позитивний вплив інокуляції, як правило, нівелюється через створення у ґрунті висококонкурентного середовища, що перешкоджає встановленню тісних взаємозв'язків між рослиною та інтродукованими в агроценоз бактеріями. Вплив сидеральної біомаси, навпаки, підсилює ефективність біопрепаратів [101--103].

Результати наших досліджень підтверджують висновки, що вико-ристання ефективних інокулянтів може вважатися важливою стратегією сталого управління та зменшення екологічних проблем шляхом зменшення використання хімічних добрив [104--107]. В цьому разі, на відміну від робіт, які базуються на підходах заміщення (коли PGPM розглядаються як пряма заміна мінеральним добривам), ми в своїх оцінках перспектив біодобрив приєднуємося до поглядів щодо ефективного поєднання мінерального і біологічного чинників удоб-рення сільськогосподарських культур як рішення, за якого обидва ресурси можуть синергічно взаємодіяти для покращення живлення і забезпечення інших біологічних функцій, необхідних для гармоній-ного розвитку рослин.

Біопестициди на основі PGPM. Як відомо, урожайність сільсько-господарських культур, крім фізико-хімічних властивостей ґрунтів та забезпечення рослин необхідними поживними речовинами, лімітують різноманітні порушення гомеостазу в агроценозі. Цьому сприяє ви-користання низки сучасних агроприйомів. Наприклад, застосування пестицидів проти цільового ґрунтового патогена негативно впливає на понад 100 видів нецільових організмів [108, 109], що призводить до зменшення різноманітності мікробіоти і негативно позначається на здоров'ї ґрунту. Водночас слід відзначити існування природної стійкості фітоценозів до розвитку інфекційних захворювань рослин. При цьому кожен ґрунт характеризується певним рівнем стійкості [110]. Здатність ґрунту протистояти розвитку хвороб у сприйнятливих рослин-хазяїв, навіть за наявності значної кількості збудників захворювання, визначається як ґрунтова супресія [111]. Протилежна властивість називається сприйнятливістю ґрунту. Якість ґрунтів варіює в діапазоні від дуже сприйнятливих до дуже супресивних [110].

Хоча абіотичні чинники, такі як фізико-хімічні властивості ґрунту, можуть сприяти пригніченню деяких фітопатогенів, супресивність є по суті явищем, опосередкованим ґрунтовими мікроорганізмами [112--114]. Супресивність ґрунту можна пояснити кількома механізмами, включно з індукцією системної резистентності рослин і прямим пригніченням патогенів унаслідок прояву загальної або специфічної мікробної активності в ґрунті [115]. Загальна супресивність -- це географічно широко поширена, але обмежена здатність ґрунтів пригнічувати ріст або активність збудників хвороб, які знаходяться в ґрунті. Вона пов'язана із загальною мікробною біомасою та її активністю в ґрунті. Навпаки, специфічна супресивність пояснюється впливом окремих груп мікроорганізмів на певній стадії життєвого циклу патогену.

Специфічну супресивність можна визначити як антагоністичну дію певних мікроорганізмів проти збудника хвороби в ґрунті. Це ре-зультат реалізації певних механізмів, таких як продукування мікроорганізмами сидерофорів, антибіотиків, летких сполук і літичних ферментів. Її також називають переносною супресивністю, оскільки її можна забезпечити шляхом збагачення ґрунту іншим ґрунтом з високими показниками супресивності (наприклад, в умовах теплиці), внесенням компостів або застосуванням інокулянтів [116--118].

Специфічну супресивність можна також змінювати механічним обробітком ґрунту. Lisboa et al. [113] повідомили, що зразки ґрунту, відібрані з поля без механічної обробки, показали вищий фунгістазис до Fusarium graminearum порівняно зі звичайним обробітком. Різні системи вирощування культур також мали істотні відмінності у ґрунтовому фунгістазисі, який був вищим за дотримання сівозмін з бобовими культурами.

Застосування добрив може впливати на супресивність ґрунту, збільшуючи або зменшуючи тяжкість захворювання. Надмірне внесення добрив підвищує сприйнятливість рослин до хвороб. Наприклад, Crazier et al. [119] відзначили, що надлишок мінерального азоту призвів до більшої захворюваності на рак стебла (збудник Rhizoctonia) рослин картоплі. Chen et al. [120] показали, що після внесення органічних добрив ризосферне бактеріальне угруповання істотно пригнічувало ріст міцелію та проростання спор Fusarium spp., що сприяло отриманню значно більшої врожайності арахісу. Навпаки, потенційні мікроміцети-патогени домінували в грибному мікробіомі ризосфери рослин після хімічного удобрення. Автори дійшли вис-новку, що тривале органічне підживлення може бути використано для створення мікробного угруповання, здатного пригнічувати вторгнення грибних патогенів. Детальніше з питаннями супресивності ґрунтів можна ознайомитись у недавньому огляді Volpiano et al. [37].

Останнім часом для підсилення специфічної супресивності ґрунту та біологічного контролю патогенів набуває поширення застосування біопестицидів. Біологічний контроль є непрямим механізмом стимулювання росту рослин, оскільки він передбачає вивільнення біоактивних молекул за використання PGPM, які мінімізують або призупиняють шкідливий вплив фітопатогенів [121--123]. В цей час вторинні метаболіти продукуються локально, тобто у місці, де вони мають діяти. До позитивів застосування біопестицидів слід також віднести їх швидку біологічну деструкцію [124]. Біопестициди на основі PGPM можуть забезпечувати стійкість рослин до патогенів унаслідок конкуренції за поживні речовини та простір, використову-вати гіперпаразитизм або антибіоз проти збудників бактеріальних і грибних хвороб [125].

Найвдалішими прикладами мікроорганізмів, які використовуються як біопестициди, є ентомопатогенні Bacillus thuringiensis (Bt), Pseudomonas spp., бакуловіруси, Beauveria spp., Metarhizium spp. і мікопаразит Trichoderma spp. [126]. Сьогодні близько 75 % комерційних біологічних інсектицидів складаються з продуктів, отриманих на основі Bt [127]. Ці продукти були комерційно виготовлені у Франції в 1938 р. і США в 1956 р., але їх використання в усьому світі зросло в 1980-х роках, коли комахи набули значної стійкості до хімічних інсектицидів [128]. Продукти, отримані на основі Bt, нині викорис-товуються для боротьби з різними шкідниками рослин [129]. Більше того, гени токсинів з Bt були генетично вмонтовані в геном кількох культур, таких як бавовна, кукурудза та картопля [130] із значним комерційним успіхом. Це демонструє потенціал мікроорганізмів не лише для безпосереднього захисту рослин від хвороб і шкідників, а й як резервуар нових генів, що становить інтерес для генетичної модифікації сільськогосподарських культур з метою підвищення їх продуктивності [37].

Пошук альтернативних агрохімікатам технологій сприяв розробці не лише біоінсектицидів, а й біологічних фунгіцидів [131]. Біофунгіциди -- продукти, розроблені на основі біологічних агентів боротьби, які можуть діяти проти ґрунтових і стебло-листкових грибних інфекцій. Їх можна використовувати окремо або в комбінації з хімічними фунгіцидами [132]. Такі види обробок мають менші шанси вплинути на розвиток резистентності та можуть зменшити дози фунгіцидів, що застосовуються, порівняно з обробкою лише фун-гіцидами.

Найпоширенішими агентами біоконтролю, які використовуються як біофунгіциди, є представники Trichoderma sp. Вони становлять близько 60 % ефективних біофунгіцидів у всьому світі. У різних країнах доступно понад 250 продуктів на основі Trichoderma [133]. Близько 90 % азіатського ринку таких біопрепаратів займає Індія. У Південній і Центральній Америці найбільшим їх виробником є Бразилія [133, 134]. Крім представників роду Trichoderma, значну антагоністичну активність щодо фітопатогенів проявляють й інші ґрунтові мікроміцети, що належать до різних таксонів: Chaetomium [135, 136], Glio- cladium [137], Penicillium [138] та ін., а також бактерії, наприклад, представники родів Bacillus [139--141].

Слід очікувати, що розробка ефективних біофунгіцидів буде мати значний ринковий потенціал. Хімічні фунгіциди, які зараз вико-ристовуються, або неефективні, або лише частково ефективні проти окремих патогенних мікроорганізмів (наприклад, для боротьби з ви-дами Verticillium і Rhizoctonia), які щорічно спричиняють значні втрати врожаю [126]. До того ж, поява нових синтетичних фунгіцидів обмежена відомими діючими речовинами. Через зменшення кількості нових фунгіцидів, будь-який ефективний біофунгіцид матиме широкий доступ до ринку та буде використовуватися як органічним, так і традиційним сільським господарством.

Ринок продуктів на основі PGPM для оптимізації живлення та захисту рослин сьогодні помітно змінюється під тиском суспільства й регуляторних органів щодо зменшення залишків хімічних речовин у продуктах харчування і навколишньому середовищі, а також внаслідок зростаючих можливостей у секторі органічних харчових продуктів [131, 142]. Завдяки високому потенціалу ефективності мікробних препаратів зроблено великі інвестиції у цей напрям біотехнології. За оцінками, світова ринкова вартість продукції на основі агрономічно цінних мікроорганізмів сягне близько 12 млрд доларів США до 2027 р. [143]. Найбільші в аграрному бізнесі компанії вкладають значні кошти в біологічні рішення, роблячи ставку на мікроорганізми як інструмент майбутнього сільського господарства. BASF SE (Німеччина), EI DuPont de Nemours and Company (США), Bayer Crop Science (Німеччина) і Novozymes A/S (Данія), а також Verdesian Life Sciences, LLC (США) наразі входять до п'ятірки найбільших компаній, що займаються мікробними інокулянтами [144]. Незважаючи на те що галузь все ще знаходиться на початковому етапі свого розвитку, світовий ринок цих продуктів збільшується швидше, ніж агрохімікатів [126].

Сучасні зміни політики ведення сільського господарства стиму-люють розвиток ринку мікробних продуктів у всьому світі. Наприк-лад, нова Зелена угода Європейського Союзу має на меті скоротити використання азотних добрив щонайменше на 20 % і використання хімічних пестицидів на 50 % до 2030 р. [145], що сприяє активізації розвитку досліджень, спрямованих на створення ефективних біологічних препаратів.

Технології біологічного компостування. Компостування відходів сільськогосподарського виробництва (передусім гною та пташиного посліду) для отримання якісних органічних добрив має тисячолітню історію, проте сучасні технології пропонують істотні зміни для оптимізації процесів. Вони відрізняються характером ферментації ор-ганічної речовини, використанням додаткових компонентів, трива-лістю технологічних процесів, характеристиками вихідної продукції [146--150]. Якість та безпечність кінцевого продукту здебільшого визначає домінантна мікробіота, у зв'язку з чим останнім часом розглядається необхідність додавання спеціально селекціонованих агрономічно корисних мікроорганізмів на певних етапах компостування. Інтродуковані до компостованого субстрату мікроорганізми інтенсивно розвиваються та, проявляючи себе як активні деструктори, забезпечують покращення якісних показників компосту [151]. Внаслідок цього накопичуються цінні в агрономічному відношенні мікробні метаболіти -- фітогормони, антибіотичні речовини та ін. [152, 153].

Отримані таким чином біоорганічні добрива є по суті своєрідними мікробними препаратами, в яких накопичення PGPM відбувається у ході ферментації субстрату. Ці добрива, за їх застосування в технологіях вирощування сільськогосподарських культур, забезпечу-ють рослини як поживними речовинами (субстратні компоненти для конструктивного метаболізму рослин), так і фізіологічно активними сполуками (регуляторні компоненти). При цьому оптимізується продукційний процес культур [154, 155].

Технології біологічного компостування в Україні є особливо цін-ними для трансформації пташиного посліду. Поголів'я птиці в країні зросло з 123,3 млн у 1998 р. до 230,8 млн голів у 2014 р., і такий активний розвиток птахівництва призвів до значного накопичення відходів виробництва, зокрема посліду -- на рівні 1,5 млн т на рік. І хоча відомо, що пташиний послід є цінною сировиною для виготовлення органічних добрив, більшість підприємств накопичують відходи у кар'єрах або буртах. Це спричинює розвиток патогенної мікробіоти в субстраті (збудники сальмонельозу, колібактеріозу, туберкульозу та ін.), що з точки зору ветеринарії та гігієнічних норм є неприпустимим. За такого нераціонального зберігання відбуваються значні втрати азоту, забруднення довкілля, порушується сталість екосистем [156]. У зв'язку з цим не викликає сумніву доцільність створення новітніх технологій компостування пташиного посліду, які, з одного боку, передбачають унеможливлення розвитку патогенної мікробіоти, а з іншого -- сприяють накопиченню агрономічно цінних мікроорганізмів та фізіологічно активних сполук. Такі технології за використання штамів Trichoderma harzianum розроблено в Україні [157]. Низку подібних технологій створено також і в наукових центрах інших країн [158, 159].

Біокомпостування має зайняти свою нішу не лише в господарствах органічного виробництва сільськогосподарської продукції, а й в традиційних агроформуваннях, які мають значні обсяги відходів. Це сприятиме як поповненню ґрунтів поживними речовинами, так і оптимізації їх біогенності та стабілізації вмісту органічної речовини.

Ще один вектор інтенсивних наукових досліджень, який важко переоцінити -- біокомпостування міських відходів. Важливість цього напряму безумовна, оскільки внаслідок зростання урбанізаційних процесів стрімко збільшується кількість органічних відходів у містах. Проте для його успішної реалізації потрібні не лише наукові знання, а й зміни в соціальній свідомості, а також значні капіталовкладення для удосконалення сортування відходів, вирішення логістичних питань, створення відстійників для рідких стоків та ін.

Таким чином, аналіз ролі мікроорганізмів у стабілізації біоце-нозів свідчить про широкий діапазон їх впливу на перебіг низки біологічних процесів, здатних оптимізувати як стан ґрунтів агроценозів, так і продукційний процес сільськогосподарських культур. Проте потенціал мікробіоти не вичерпується лише описаним вище. Значення мікроорганізмів в аграрному виробництві зростатиме як з погляду екологічної привабливості для окремих рішень, так і з точки зору забезпечення людства якісними продуктами харчування. Науковцями можуть бути запропоновані нові цікаві ідеї і розробки. Наприклад, перспективним може бути створення комплексних функ-ціонально різноспрямованих мікробних препаратів. У такому разі слід відокремити від наукових пошуків спроби деяких науковців і практиків від створення т. з. «коктейлів», коли змішуються відомі мікробні препарати з надією оптимізувати азотне, фосфорне, калійне живлення і захистити рослини від ураження збудниками захворювань. Такий механістичний підхід рідко забезпечує успіх, через те, що в «коктейлі» чисельність кожного мікроорганізму зменшується нижче від порогового рівня, здатного забезпечити бажаний ефект на корені рослини [154]. Якщо ж збільшити кількість мікроорганізмів, па-ралельно зростатиме і фітогормональне навантаження, надлишок якого може призвести до пригнічення рослинного організму. Саме тому успішне створення багатокомпонентних біопрепаратів має передбачати складні дослідження взаємовідносин мікроорганізмів і рослин та буде залежати від того, наскільки доповнювальними та синергічними будуть штами-кандидати [160, 161].

Вже сьогодні проводяться дослідження можливостей маніпулювання угрупованнями мікроорганізмів певного виду рослин шляхом внесення органічних поправок до ґрунту, які діють як пребіотики (сполуки, які вибірково стимулюють розвиток або активність мікроорганізмів) [162, 163]. Наприклад, використання фітогормонів або їх синтетичних аналогів для оброблення насіння або листків впливає на формування угруповань азотфіксувальних бактерій у кореневих сферах рослин, що супроводжується зростанням активності асоціативної азотфіксації [164, 165]. Carvalhais et al. [166] продемонстрували, що такі рослинні гормони, як саліцилова кислота, метилжасмонат, етилен та абсцизова кислота можуть змінювати склад бактеріальних угруповань у ризосфері рослин, що може впливати на продуктивність сільськогосподарських культур. Показано, що зміна властивостей ґрунту попередником етилену 1-аміноциклопропан-1-карбоксилатом (ACC) може змінити структуру мікробіому в ґрунті, пом'якшуючи вплив засоленості на ґрунт і рослини [167]. Вважається, що із розвитком цього напряму досліджень будуть ідентифіковані нові сигнальні молекули для оптимізації взаємодії між рослинами і мікроорганізмами, а також розроблені нові пробіотики та пребіотики з підвищеною ефективністю. Це вселяє значні сподівання, оскільки культурабельні мікроорганізми (ті, що здатні рости на поживних середовищах) складають лише кілька відсотків загальної кількості представників ґрунтової мікробіоти [168]. Використання ж пребіотиків теоретично може ініціювати участь багатьох інших бактерій і мікроміцетів у процесах їх взаємодії з рослинами. На думку Batista і Singh [126], маніпуляція мікробіомом in situ має найбільший потенціал для стійкого підвищення продуктивності сільськогосподарських культур.

Перспективними можуть бути також технології просочування мінеральних добрив агрономічно корисними мікроорганізмами [169]. Ефективність використання збагачених PGPM добрив, з одного боку, може сприяти зростанню коефіцієнтів засвоєння рослинами діючої речовини з добрив, а з іншого -- подолати упереджене ставлення окремих аграріїв до використання інокулянтів через додаткову працю та витрати на їх застосування.

REFERENCES

1. Adesemoye, A.O. & Kloepper, J.W. (2009). Plant--microbes interactions in enhanced fertilizer-use efficiency. Microbiol. Biotechnol., 85, pp. 1-12. https://doi.org/10.1007/ s00253-009-2196-0

2. Yu, C., Huang, X., Chen, H., Godfray, H.C.J., Wright, J.S., Hall, J.W., Gong, P., Ni, S., Qiao, S., Huang, G., Xiao, Y., Zhang, J., Feng, Z., Ju, X., Ciais, P., Stenseth, N.C., Hessen, D.O., Sun, Z., Yu, L., Cai, W., Fu, H., Huang, X., Zhang, C., Liu, H. & Taylor, J. (2019). Managing nitrogen to restore water quality in China. Nature, 567, pp. 516-520. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1001-1

3. Sud, M. (2020). Managing the biodiversity impacts of fertiliser and pesticide use: Overview and insights from trends and policies across selected OECD countries. Paris: OECD Publishing. https://doi.org/10.1787/19970900

4. Pachauri, R.K. & Meyer, L.A. (Eds.). (2014). Climate change 2014. Synthesis report. Contribution of working groups I, II and III to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Geneva, Switzerland: IPCC.

5. Majeed, A., Muhammad, Z., Islam, S., Ullah, Z. & Ullah, R. (2017). Cyanobacterial application as biofertilizers in rice fields: role in growth promotion and crop productivity. PSM Microbiol., 2 (2), pp. 47-50.

6. Sa, J.C.M., Lal, R., Cerri, C.C., Lorenz, K., Hungria, M. & de Faccio Carvalho, P.C. (2017). Low-carbon agriculture in South America to mitigate global climate change and advance food security. Environ. Int., 98, pp. 102-112. https://doi.org/10.1016/ j.envint.2016.10.020

7. Arora, N.K., Fatima, T., Mishra, I. & Verma, S. (2020). Microbe-based inoculants: role in next green revolution. In: Shukla, V., Kumar, N. (eds). Environmental Concerns and Sustainable Development (pp. 191-246). Singapore: Springer. https://doi.org/10.1007/ 978-981-13-6358-0_9

8. McKenney, E.A., Koelle, K., Dunn, R.R. & Yoder, A.D. (2018). The ecosystem services of animal microbiomes. Mol. Ecol., 27, pp. 2164-2172. https://doi.org/ 10.1111/mec.14532

9. Doran, J.W., Sarrantonio, M. & Liebig, M.A. (1996). Soil health and sustainability. Advances in Agronomy, 56, pp. 1-54. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(08)60178-9

10. Singh, R., Rani, A., Kumar, P., Shukla, G. & Kumar, A. (2017). Cellulolytic activity in microorganisms. Bull. Pure Appl. Sci., 36 (1), pp. 28-37. https://doi.org/10.5958/ 2320-3196.2017.00004.0

11. Brookes, P.C., Powlson, D.S. & Jenkinson, D.S. (1982). Measurement of microbial biomass phosphorus in soil. Soil Biol. Biochem., 14, pp. 319-329. https://doi.org/10.1016/ 0038-0717(82)90001-3

12. Angers, D.A., Bissonnette, N., Legere, A. & Samson, N. (1993). Microbial and biochemical changes induced by rotation and tillage in a soil under barley production. Can.

J. Soil. Sci., 73, pp. 39-50. https://doi.org/10.4141/cjss93-004

13. Stockdale, E.A. & Murphy, D.V. (2017). Managing soil microbial biomass for sustainable agro-ecosystems. In Tate, K.R. Microbial biomass. A paradigm shift in terrestrial biogeochemistry (pp. 67-101). London: World Scientific. https://doi.org/10.1142/ 9781786341310_0003

14. Jenkinson, D.S. (1977). The soil microbial biomass. New Zealand Soil News, 25, pp. 213218.

15. Brookes, Р. (2001). The soil microbial biomass: concept, measurement and applications

in soil ecosystem research. Microbes Environ., 16 (3), pp. 131-140.

https://doi.org/10.1264/jsme2.2001.131

16. Smith, J.L. & Paul, E.A. (1990). The significance of soil microbial biomass estimations. In Bollag, J.M., Stotzky, G. (Eds.). Soil Biochemistry, Vol. 6 (pp. 357-396). New York: Marcel Dekker.

17. Jenkinson, D.S. & Rayner, J.H. (1977). The turnover of soil organic matter in some of the Rothamsted classical experiments. Soil Sci., 123, pp. 298-305.

18. Jenkinson, D.S. & Parry, L.C. (1989). The nitrogen cycle in the Broadbalk Wheat Experiment: a model for the turnover of nitro-gen through the soil microbial biomass. Soil Biol. Biochem., 21, pp. 535-541.

19. Jenkinson, D.S. & Ladd, J.N. (1981). Microbial biomass in soil: measurement and turnover. In Paul, E.A., Ladd, J.N. (Eds.). Soil Biochemistry, Vol. 5 (pp. 415-471). New York: Marcel Dekker.

20. Ayanaba, A., Tuchwell, S.B. & Jenkinson, D.S. (1976). The effect of clearing and cropping on the organic reserves and biomass of tropical forest soils. Soil Biol. Biochem., 8, pp. 519-525.

21. Adams, T.McM. & Laughlin, R.J. (1981). The effects of agronomy on the carbon and nitrogen contained in the soil bio-mass. J. Agric. Sci., 97, pp. 319-327. https://doi.org/ 10.1017/S0021859600040740

22. Powlson, D.S. & Jenkinson, D.S. (1976). The effects of biocidal treatments on metabolism in soil. II. Gamma irradiating autoclaving, air-drying and fumigation. Soil Biol. Biochem., 8, pp. 179-188.

23. Saffigna, P.G., Powlson, D.S., Brookes, P.C. & Thomass, G.A. (1989). Influence of tillage and sorghum residues on soil organic matter and soil microbial biomass in an Australian vertisol. Soil Biol. Biochem., 21, pp. 759-765. https://doi.org/10.1016/0038- 0717(89)90167-3

24. Wardle, D.A. (1992). A comparative assessment of factors which influence microbial biomass carbon and nitrogen levels in soil. Biol. Rev., 67, pp. 321-358. https://doi.org/ 10.1111/j.1469-185X.1992.tb00728.x

25. Insam, H. (2001). Developments in soil microbiology since the mid 1960s. Geoderma, 100, pp. 389-402.

26. Schloter, M., Dilly, O. & Munch, J.C. (2003). Indicators for evaluating soil quality.

Agric. Ecosyst. Environ., 98, pp. 255-262. https://doi.org/10.1016/S0167-

8809(03)00085-9

27. Bending, G.D., Turner, M.K., Rayns, F., Marx, M.-C. & Wood, M. (2004). Microbial and biochemical soil quality indicators and their potential for differentiating areas under contrasting agricultural management regimes. Soil Biol. Biochem., 36, pp. 1785-1792. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.04.035

28. Carter, M.R., Gregorich, E.G., Angers, D.A., Beare, M.H., Sparling, G.P., Wardle, D.A. & Voroney, R.P. (1999). Interpretation of microbial biomass measurements for soil qual-ity assessment in humid temperate regions. Can. J. Soil Sci., 79, pp. 507-520. https://doi.org/10.4141/S99-012

29. Nielsen, M.N. & Winding, A. (2002). Microorganisms as indicators of soil health. National Environmental Research Institute, Denmark. NERI Technical Report, No 388.

30. Winding, A., Hund-Rinke, K. & Rutgers, M. (2005). The use of microorganisms in ecological soil classification and assessment concepts. Ecotoxicol. Environ. Saf., 62, pp. 230248. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2005.03.026

31. Volkohon, V., Pyrig, O., Volkohon, K. & Dimova, S. (2019). Methodological aspects of determining the trend of organic matter mineralizationosynthesis processes in croplands. Agricult. Sci. Pract., 6 (1), pp. 3-8. https://doi.org/10.15407/agrisp6.01.003