МИНИСТЕРСТВО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

И ЗАНЯТОСТИ НАСЕЛЕНИЯ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

ФИЛИАЛ КРАЕВОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

«УССУРИЙСКИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»

В ХАНКАЙСКОМ РАЙОНЕ

Краевой конкурс методических разработок

«Секреты педагогического мастерства в СПО»

Тема: Почвенные микроорганизмы и их роль в формировании урожая

Вострикова Ольга Георгиевна

Преподаватель профдисциплин

С.Камень -Рыболов

2026

Кейс -задания разработаны по теме «Почвенные микроорганизмы и их роль в формировании

урожая» ,

профессиональной дисциплины «Основы микробиологии, санитарии и гигиены»

в

соответствии с рабочей программой разработанной на основе Федерального государственного

образовательного стандарта среднего профессионального образования для студентов обучающихся

по профессии 35.01.27 «Мастер сельскохозяйственного производства».

Цель:сформировать у студентов готовность применить усвоенные знания, для решения

практических задач.

Образовательная задача

Сформировать у студентов понимание неразрывной связи между жизнедеятельностью

почвенных микроорганизмов, влияющих на плодородие и урожайностью.

Развивающая задача

Развить навыки агрономического мышления: способность оценивать последствия

механического воздействия на почву (переуплотнение, глубина обработки, применение химии) с

точки зрения сохранения полезной микробиоты.

Воспитательная задача

Воспитать ответственное отношение к почве как к живому ресурсу

Оснащение урока: Проектор, ПК, раздаточный материал -карточки кейсы.

Методические рекомендации по проведению урока.

Каждый кейс состоит из следующих элементов:

1. Ситуация — описание проблемы

2. Исходные данные — результаты анализов, наблюдения

3. Задания для группы — вопросы для обсуждения

4. Методические подсказки — направления для анализа

5. Ожидаемые решения — что должны предложить студенты

При работе с кейсами преподаватель может выбрать следующие форматы проведения :

1. Групповой :Каждая группа получает один кейс ,выделяется время на анализ , затем идёт

презентация решений и дискуссия по решениям.

2. Конвейерный метод: Когда группы работают над разными кейсами , а затем меняются кейсами,

дополняя/критикуя решения предыдущей группы

3. Ролевая игра: Можно применить в кейсах №2, №5 участники могут выступать в ролях (фермер,

эколог, агроном, представитель компании)

Критерии оценки решений.

Научная обоснованность -использование корректных микробиологических понятий и механизмов;

Аналитическая глубина -выявление причинно-следственных связей;

Практическая реализуемость -учёт реальных ограничений (экономических, технологических);

Креативность -нестандартные, но обоснованные решения;

Презентация -чёткость , структурированность, убедительность.

Дополнительные вопросы для углублённого обсуждения

1. Этические аспекты: В кейсе №2 — имеет ли право компания А предлагать «вывоз на полигон» как

решение, если это просто перенос проблемы в другое место?

2. Экономика: В кейсе №3 — рассчитайте экономическую эффективность применения

биопрепаратов (стоимость прибавка урожая) при условии, что 1 кг препарата стоит 500 руб., норма

внесения — 2 л/га.

3. Масштабирование: В кейсе №5 — предложите дизайн эксперимента для проверки эффективности

биопрепарата на конкретном хозяйстве (контроль, повторности, учётные показатели).

4. Политика: В кейсе №6 — как согласовать интересы фермера (максимальная урожайность) и

экологические требования (сохранение лесополос)? Какие компенсационные механизмы возможны?

Кейс задания по теме «Почвенные микроорганизмы и их роль в формировании урожая »

Кейс №1: «Утомление почвы в фермерском хозяйстве»

Ситуация

Фермер Иван Петрович уже 10 лет выращивает картофель на одном и том же поле площадью 50 га.

Последние три года он замечает:

- Снижение урожайности с 35 т/га до 22 т/га

- Увеличение поражения клубней паршой и фитофторозом

- Появление участков с «голой» землёй, где картофель почти не растёт

Фермер ежегодно вносит:

- Минеральные удобрения (N:P:K = 90:60:90 кг/га)

- Пестициды против колорадского жука (3–4 обработки за сезон)

- Гербициды (2 обработки)

Известкование не проводилось последние 5 лет. Органические удобрения не вносятся, так как «это

дорого и хлопотно».

Исходные данные (результаты микробиологического анализа

Показатель

Проблемное поле

Эталонное поле

ОМЧ (КОЕ/г)

2,3 × 10

⁵

4,5 × 10

⁷

Доля

грибов

в

микробной

биомассе

68%

12%

Численность

азотобактера

(КОЕ/г)

0

8.2*10

4

Целлюлозолитическая

активность

Отсутствует

(бумага

не

разрушилась за 14 дней

Высокая

(разрушение

за

6

дней) |

pH почвы

5.1

6.8

Содержание гумуса

1.8

4.2

Задания для группы

1.Диагностика: Охарактеризуйте состояние микробного сообщества проблемного поля. Какие

процессы нарушены?

2. Причинно-следственные связи: Объясните, как агротехнические практики фермера привели к

наблюдаемым изменениям.

3. Прогноз: Какие последствия для урожайности и здоровья растений можно ожидать в ближайшие

3–5 лет, если ничего не менять?

4. Разработка рекомендаций: Предложите комплекс мер по восстановлению здоровья почвы.

Учитывайте экономическую целесообразность.

5. Обоснование: Для каждой рекомендации объясните микробиологический механизм её действия.

Методические подсказки

- Обратите внимание на связь между монокультурой, pH и доминированием грибов

- Вспомните, какие группы микроорганизмов чувствительны к закислению

- Подумайте о роли органического вещества в формировании микробного сообщества

- Рассмотрите концепцию «утомления почвы» как результат накопления патогенов

Ожидаемые решения

1. Диагностика:

- Почва находится в состоянии деградации (низкое ОМЧ)

- Сдвиг в сторону грибного сообщества (68%) указывает на закисление и накопление токсинов

- Отсутствие азотобактера — индикатор низкой азотфиксирующей способности

- Нет целлюлозоразрушителей — нарушен углеродный цикл

2. Рекомендации:

- Известкование: Для повышения pH до 6,0–6,5, что подавит грибные патогены и создаст условия

для бактерий

- Введение севооборота: Включение бобовых (люпин, вика) для обогащения азотом и разрыва

цикла картофельных патогенов

- Внесение органики: Солома, сидераты, компост для стимуляции сапрофитной микрофлоры и

восстановления гумуса

- Снижение пестицидной нагрузки: Переход на интегрированную защиту, использование

биопрепаратов

- Биологическая ремедиация: Внесение микробиологических препаратов (триходермин, бактофит)

для подавления патогенов

Кейс №2: «Нефтяное загрязнение: чья технология эффективнее?»

Ситуация

В результате аварии на нефтепроводе произошёл разлив нефти на площади 2 га. Нефтесодержащий

слой пропитал почву на глубину 20–30 см. Для ликвидации последствий приглашены две компании.

Компания А предлагает:

- Механическое удаление загрязнённого слоя почвы с вывозом на полигон

- Завоз чистого грунта

- Стоимость: 2,5 млн рублей

Компания Б предлагает:

- Биоремедиацию на месте

- Рыхление, внесение азотно-фосфорных удобрений

- Внесение микробного консорциума углеводородокисляющих бактерий

- Агротехнический уход в течение 6 месяцев

- Стоимость: 800 тыс. рублей

Исходные данные

Показатель

Исходные данные

Через 3 месяца (компания Б,

предварительные данные)

Содержание нефтепродуктов

12500мкг

4200мг/кг

ОМЧ (КОЕ/г)

1,2 × 10³

4,5 × 10

⁶

Численность

углеводородокисляющих

1,3 × 10²

3,8 × 10

⁷

Дыхательная

активность

(мг

CO /г/сут

₂

)

0.03

0.28

Фитотоксичность

(всхожесть

тест-культуры)

0%

65%

Норматив допустимого содержания нефтепродуктов для земель сельхозназначения: 1000 мг/кг.

Задания для группы

1. Сравнительный анализ: Оцените преимущества и недостатки каждого подхода с экологической,

экономической и временной точек зрения.

2. Микробиологическое обоснование: Объясните, почему биоремедиация сработала. Какие условия

способствовали активации углеводородокисляющих бактерий?

3. Факторы лимитирования:Что может замедлить процесс биоремедиации? Какие факторы нужно

контролировать?

4. Прогноз: Сможет ли биоремедиация достичь нормативных показателей за 6 месяцев? Если нет, что

можно добавить?

5. Рекомендация: Какую компанию вы порекомендуете заказчику? Аргументируйте.

Методические подсказки

- Вспомните, какие факторы лимитируют разложение нефти в почве

- Подумайте о роли азота и фосфора в биоремедиации

- Учитывайте, что «чистая» замена грунта не решает проблему полностью

- Обратите внимание на восстановление почвенной микробиоты как индикатор успеха

Ожидаемые решения

1. Сравнение:

- Компания А: быстро (недели), но дорого, не экологично (отходы на полигон), разрушает

почвенный профиль

- Компания Б: медленнее (месяцы), дешевле, сохраняет почву, восстанавливает микробное

сообщество

2. Обоснование биоремедиации:

- Углеводородокисляющие бактерии используют нефть как источник углерода и энергии

- Внесение азотно-фосфорных удобрений скорректировало соотношение C:N:P (оптимум 100:10:1

для разложения)

- Рыхление обеспечило аэрацию (нефтеокисление — аэробный процесс)

3.Факторы контроля:

- Температура (оптимум 20–30°C)

- Влажность (60–80% от ППВ)

- pH (нейтральный)

- Токсичность высоких концентраций нефти (на старте)

4. Прогноз: При сохранении темпа снижения (8 300 мг/кг за 3 месяца) потребуется ещё 4–5 месяцев

для достижения норматива. Рекомендуется повторное внесение биопрепарата и удобрений.

Кейс №3: «Секрет успешного тепличного хозяйства»

Ситуация

Два тепличных хозяйства выращивают огурцы в одинаковых условиях (температура, освещение,

полив, сорта). Однако результаты кардинально отличаются:

Показатель

Хозяйство А

Хозяйство Б

Урожайность (кг/м

2)

28

43

Поражение корневыми гнилями

35%

8%

Расход минеральных удобрений

кг/м

2

4.2

2.1

Расход фунгицидов ( обработок

за сезон)

12

4

Агроном хозяйства Б объясняет успех применением микробиологических препаратов и субстрата с

«живой» микрофлорой.

Исходные данные (микробиологический анализ субстрата после сезона)

Показатель

Хозяйство А

Хозяйство Б

ОМЧ (КОЕ/г)

2,1 × 10

⁵

3,4 × 10

⁸

Численность Fusarium .(КОЕ/г)

1,8 × 10

⁴

2,3 × 10²

Численность

Pseudomonas

fluorescens (КОЕ/г)

3,2 × 10³

8,7 × 10

⁶

Численность

Trichoderma

.

(КОЕ/г)

0

1,2 × 10

⁵

Активность хитиназы (усл. ед.)

0,05

0,42

Индекс супрессивности почвы

(0–100%)

18%

79%

Примечание :

Pseudomonas fluorescens - бактерии способствующие росту растений

Fusarium -грибы ,возбудители заболеваний растений

Trichoderma -грибы, выполняют функциюи защиты растений, улучшают плодородие почвы и

разлогают органические вещества

Супрессивность почвы -свойство здоровой почвы подавлять фитопатогены и другие вредные

организмы, обусловленное совокупным действием её биологических, физико-химических и

агрохимических характеристик.

PGPR-эффект - это положительное влияние ризобактерий (Plant Growth-Promoting

Rhizobacteria — PGPR) на рост, развитие и устойчивость растений. Эти бактерии колонизируют

корни растений и обитают в ризосфере — области вокруг корней

Задание:

1. Анализ данных: Сравните микробиологические показатели двух хозяйств. Какие различия

ключевые?

2. Механизмы: Объясните, как микробиота хозяйства Б подавляет развитие корневых гнилей. Какие

механизмы антагонизма здесь задействованы?

3. PGPR-эффект: Как наличие Pseudomonas fluorescen может объяснить снижение потребности в

минеральных удобрениях?

4. Воспроизводимость: Какие элементы технологии хозяйства Б можно перенести в хозяйство А? С

чего начать?

5. Мониторинг: Какие показатели нужно контролировать, чтобы поддерживать супрессивность

субстрата?

Методические подсказки

- Вспомните понятие супрессивной почвы

- Рассмотрите механизмы биоконтроля: антибиоз, конкуренция, хитинолитическая активность

- Подумайте о PGPR-эффектах: фиксация азота, мобилизация фосфора, продукция фитогормонов

- Обратите внимание на роль Trichoderma как агента биоконтроля

Ожидаемые решения

1. Ключевые различия:

- В хозяйстве Б значительно выше общая численность микроорганизмов

- В хозяйстве Б низкая численность патогенного Fusarium при высокой численности антагонистов

(Pseudomonas, Trichoderma)

- Высокая хитиназная активность указывает на способность разрушать клеточные стенки грибов

2. Механизмы супрессивности:

-Антибиоз: Pseudomonas продуцируют антибиотики (феназины, пиолютеорин)

- Микопаразитизм: Trichoderma обвивает гифы патогенов и выделяет гидролитические ферменты

- Конкуренция: За железо (сидерофоры), за нишу на корне

3. PGPR-эффект:

- Pseudomonas fluorescensспособна фиксировать азот и мобилизовать фосфор

- Продукция ауксинов стимулирует развитие корневой системы → лучшее усвоение удобрений

4. Рекомендации:

- Внедрение биопрепаратов на основе Trichoderma и Pseudomonas на этапе подготовки субстрата

- Сокращение химических фунгицидов (они подавляют полезную микрофлору)

- Внесение органических компонентов в субстрат (торф, компост) как носителей микроорганизмов

Кейс №4: «Загадка солонцового пятна»

Ситуация

В засушливом регионе на поле площадью 15 га образовалось солонцовое пятно, на котором

урожайность пшеницы упала с 3,2 т/га до 0,5 т/га. Растения угнетены, на поверхности почвы видны

белые солевые выцветы.

Агроном провёл анализ и получил:

Показатель

Фоновая почва

Солонцовое пятно

pH водный

7,2

8,6

Обменный натрий (% от ЕКО)

3%

27%

Электропроводность (dS/m)

0,8

4,2

ОМЧ (КОЕ/г)

3,2 × 10

⁷

2,1 × 10

⁵

Численность

галофильных

бактерий (КОЕ/г)

1,2 × 10³

4,5 × 10

⁶

Численность

нитрификаторов

(КОЕ/г)

2,8 × 10

⁵

1,2 × 10³

Ферментативная

активность

(дегидрогеназа, мкг ТФФ/г/ч) |

28

6

Задания для группы

1. Диагностика: Охарактеризуйте тип деградации почвы. Какие процессы привели к формированию

пятна?

2. Микробиологические последствия: Как засоление и осолонцевание повлияли на структуру

микробного сообщества? Какие функции нарушены?

3. Экосистемные риски: Какие процессы в почве блокированы? Как это отражается на растениях?

4.Мелиорация: Предложите план восстановления почвы. Какие мелиоративные приёмы необходимы

в первую очередь?

5. Биологическая индикация: Какие микробиологические показатели вы будете использовать для

оценки успеха мелиорации?

Методические подсказки

- Различайте засоление (высокая концентрация солей) и осолонцевание (высокая доля обменного

натрия)

- Вспомните влияние натрия на структуру почвы (пептизация коллоидов)

- Подумайте о чувствительности разных групп микроорганизмов к засолению

- Рассмотрите гипсование как основной приём мелиорации солонцов

Ожидаемые решения

1. Диагностика:

- Сочетание высокой pH (>8,5), высокой доли обменного натрия (>15%) и повышенной

электропроводности → солонец (осолонцевание с элементами засоления)

- Причина: подъём минерализованных грунтовых вод, нарушение водного баланса

2. Микробиологические последствия:

- Общее снижение численности (в 150 раз)

- Подавление нитрификаторов (чувствительны к высокому осмотическому давлению)

- Доминирование галофильных форм (приспособлены к высоким концентрациям солей)

- Низкая ферментативная активность → замедление циклов азота и углерода

3. Экосистемные риски:

- Блокирован азотный цикл (аммоний не окисляется до нитратов)

- Нарушена структура почвы (натрий вызывает слипание коллоидов)

- Корневое питание растений нарушено (осмотический шок, дефицит калия)

4. План мелиорации:

- Гипсование: Внесение CaSO (гипс) для замещения натрия на кальций (химическая мелиорация)

₄

- Промывка: Орошение для удаления натрия в глубокие горизонты

- Внесение органики: Навоз, солома для улучшения структуры и стимуляции микроорганизмов

- Биомелиорация: Посев солеустойчивых культур-фитомелиорантов (сорго, люцерна)

5. Биоиндикация:

- Рост ОМЧ

- Восстановление численности нитрификаторов

- Снижение доли галофильных форм

- Повышение ферментативной активности

Кейс №5: «Спор о биопрепаратах»

Ситуация

На агрономической конференции разгорелась дискуссия о применении микробиологических

препаратов (биоудобрений). Участники высказали противоположные мнения:

Мнение 1 (агроном Петров): «Биопрепараты — это будущее. Они заменят химию, повысят

урожайность и восстановят плодородие. Нужно массово их внедрять».

Мнение 2 (агроном Сидорова): «Это маркетинговый обман. Эффекта от них нет, а деньги выкинуты

на ветер. У меня сосед вносил азотобактерин — никакой прибавки».

Мнение 3 (фермер Кузнецов): «Я пробовал несколько препаратов. На одном поле прибавка была

18%, на другом — 0%. Не могу понять, почему».

Исходные данные (исследования фермера Кузнецова)

Поле

Предшественник

рН

Органика %

Внесённый

препарат

Прибавка

урожая

Поле1

пар

6.2

3.8

Rhizobium(под

+22%

сою)

Поле2

пшеница

5.1

1.2

Azotobacter

(под пшеницу)

+2%

Поле3

кукуруза

7.3

4.2

PGPR-

консорциум

+18%

Поле4

картофель

4.8

1.5

Trichoderma

-3

%

(снижение)

Задания для группы

1. Анализ противоречий:Почему эффективность биопрепаратов варьируется от случая к случаю?

Какие факторы определяют успех?

2. Оценка данных: Проанализируйте результаты фермера Кузнецова. Для каждого поля объясните

полученный результат.

3. Условия эффективности: Составьте чек-лист условий, при которых биопрепараты будут работать.

4. Критика: В каких случаях биопрепараты действительно бесполезны или даже вредны?

5. Рекомендации: Какую стратегию внедрения биопрепаратов вы предложите агрономам и

фермерам?

Методические подсказки

- Вспомните, какие факторы влияют на выживаемость интродуцированных микроорганизмов

- Подумайте о конкуренции с аборигенной микрофлорой

- Рассмотрите влияние pH, содержания органики, предшественника

- Обратите внимание на специфичность взаимодействия (например, Rhizobium — бобовые)

Ожидаемые решения

1.

Причины вариабельности:

- Абиотические факторы: pH, влажность, температура, содержание органики

- Биотические факторы: Конкуренция с местной микрофлорой, наличие специфического растения-

хозяина

- Технологические: Качество препарата, сроки и способы внесения

2. Анализ полей

- Поле 1: Успех закономерен — специфичный симбионт на фоне благоприятных условий (pH

нейтральный, достаточная органика)

- Поле 2: Неудача — Azotobacter чувствителен к кислой среде (pH 5,1), низкое содержание

органики (1,2%)

- Поле 3:Успех — PGPR-консорциум (многофункциональный) на фоне хороших условий

- Поле 4: Неудача/вред — Trichoderma на кислой почве (4,8) может проявить фитопатогенные

свойства, также возможно подавление полезной микоризы

3. Чек-лист эффективности:

- pH в оптимальном диапазоне для препарата (обычно 6,0–7,5 для бактерий)

- Достаточное содержание органического вещества (>2%)

- Отсутствие избытка минерального азота (иначе азотфиксация подавляется)

- Температура почвы не ниже 12–15°C

- Препарат подобран под конкретную культуру

- Соблюдена технология внесения (прилипатели, инокуляция семян)

4. Стратегия внедрения:

- Начинать с пилотных участков

- Проводить почвенную диагностику (pH, органика) перед применением

- Использовать консорциумы, а не монопрепараты (более устойчивы)

- Сочетать с внесением органики (компост, сидераты)

- Не ждать мгновенного эффекта — микробиота восстанавливается постепенно

Кейс №6: «Дилемма лесополосы»

Ситуация

В степной зоне вдоль поля была высажена лесополоса (дуб, ясень, клён) 20 лет назад. Фермер,

арендующий поле, обратил внимание, что на прилегающей к лесополосе полосе шириной 30–50 м

урожайность пшеницы на 25–30% выше, чем на остальной части поля. Фермер предполагает, что

лесополоса «забирает» влагу и питание, и хочет её вырубить.

Исходные данные (сравнение почвы на разном расстоянии от лесополосы)

Показатель

0–30 м (вблизи

50–100 м

>200 м (фон)

Содержание

гумуса (%)

4,5

3,2

3,2

ОМЧ (КОЕ/г) |

8,5 × 10

⁷

4,2 × 10

⁷

2,8 × 10

⁷

Численность

микоризных

грибов

Высокая

Средняя

Низкая

Азотфиксация

(кг/га/год)

28

18

12

Влажность почвы

(%)

18,5

16,2

14,0

pH

6,5

6,8 |

7,2

Задания для группы

1. Анализ эффекта: Объясните, почему урожайность выше вблизи лесополосы. Какие факторы

(микробиологические и физико-химические) играют роль?

2. Микробиологические механизмы: Как лесополоса влияет на микробное сообщество прилегающего

поля? Какие процессы активируются?

3. Оценка рисков:Права ли опасения фермера о конкуренции за воду и питание?

4. Решение: Вырубать лесополосу или нет? Аргументируйте с экологической и агрономической

точек зрения.

5. Оптимизация: Если лесополосу оставить, как можно усилить её положительное влияние на поле?

Методические подсказки

- Вспомните роль лесополос в агроландшафтах

- Рассмотрите явление краевого эффекта

- Подумайте о роли микоризных сетей в обмене ресурсами между деревьями и травянистыми

растениями

- Обратите внимание на подщелачивание почвы вдали от лесополосы

Ожидаемые решения

1. Анализ эффекта:

- Лесополоса создаёт микроклимат (снижение ветровой эрозии, снегозадержание, дополнительное

увлажнение)

- Накопление органического вещества (опад листьев) обогащает почву

- Микробиологические показатели лучше: выше биогенность, активнее азотфиксация

- pH более благоприятный (ближе к нейтральному)

2. Микробиологические механизмы:

- Микоризные грибы из лесополосы колонизируют корни пшеницы, улучшая фосфорное питание

- Поступление органического вещества (листовой опад) стимулирует сапрофитную микрофлору

- Формируется супрессивный фон, подавляющий корневые патогены

3. Оценка рисков:

- Данные показывают, что влажность вблизи лесополосы выше (за счёт снегозадержания)

- Конкуренция за воду минимальна, так как корни деревьев уходят в глубокие горизонты

- Опасения фермера не подтверждаются данными

4. Решение:

- Лесополосу сохранить, так как она выполняет ключевые экосистемные функции:

- Защита от ветровой эрозии

- Повышение биогенности почвы

- Формирование благоприятного микроклимата

- Среда обитания для энтомофагов (естественных врагов вредителей)

- Вырубка приведёт к деградации почвы, снижению урожайности и росту эрозии

5. Оптимизация:

- Использовать лесополосу для накопления органики (заделка листового опада в прилегающую

полосу)

- Вносить микробиологические препараты, совместимые с микоризой

- Расширить буферную зону, исключив обработку пестицидами вблизи лесополосы для сохранения

полезной энтомофауны