Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Роль організмів у ґрунтових процесах

Бактерії – розкладають всі органічні сполуки. Вони активно використовують білок, прості цукри, крохмаль, органічні кислоти, спирти, альдегіди, розкладають клітковину, мають перевагу в розкладанні вуглеводів. Бактерії мають вузький спектр ферментів, ніби спеціалізуються в області вузького процесу й руйнування проводять з великою швидкістю.

Актиноміцети, як і бактерії - в основному ґрунтові організми, що активно беруть участь у розкладанні органічної речовини. Вони використовують будь-які вуглеводи, розкладають гумус. Це дуже численна група мікроорганізмів, але менш конкурентноздатна, ніж бактерії і гриби.

Гриби мають великий спектр ферментів, здатні здійснювати багато процесів трансформації органічної речовини, але як правило, з меншою швидкістю, ніж бактерії. Гриби розкладають ароматичні сполуки, лігнін, гумус.

Ґрунтоутворюючі водорості автотрофні - беруть участь у створенні органічної речовини ґрунтів. Вони знаходяться, в основному, у верхньому шарі, на глибині 10-20 см. Їхній вміст незначний. Клітини водоростей поїдаються амебами, інфузоріями, нематодами, прижиттєві виділення їжа грибів і бактерій. Вони виділяють біологічно активні речовини.

Ґрунтові безхребетні тварини виконують серію складних функцій у розкладанні органічної речовини, здійснюючи фізичне (механічне) роздроблення і здрібнювання рослинних залишків.

Живі організми, що населяють ґрунт, є джерелом ґрунтових ферментів. Ґрунтові ферменти активно беруть участь у процесах трансформації органічних залишків як у процесі життя, так і після відмирання.

Акумулятор органічної речовини і зв'язаної з ним енергії, що сприяють стійкості біосфери. В.А. Ковда підкреслював загальнопланетарну роль ґрунтів і пропонує вважати гумусовий шар ґрунту планети особливою енергетичною оболонкою – гумосферою.

Гуміфікація ( … процес вторинного синтезу, що протікає під впливом хімічних, фізичних і біохімічних факторів) - відбувається при чергуванні анаеробних і аеробних умов ґрунту, тобто періодичній зміні діяльності цих двох груп бактерій. У результаті гуміфікації утворюються нові речовини кислотної природи, яких не було в рослинних залишках. Гуміфікація – складніший процес, він пов'язаний з утворенням нової речовини – гумусу ґрунту. На процес гуміфікації впливає мінералогічний та гранулометричний склад породи, на якій утворився ґрунт. Найінтенсивніше відбувається цей процес на ґрунтах суглинного гранулометричного складу і при нейтральній реакції середовища. Найсприятливіший комплекс умов для гуміфікації сформувався в лісостеповій і степовій зонах.

Таким чином, перетворення органічних залишків у гумус є сукупністю процесів розкладання вихідних органічних залишків, синтезу вторинних форм мікробної плазми і їхньої гуміфікації.

Слід зазначити, що органічна речовина ґрунту складається з:

- гумусових речовин (специфічна частина органіки);

- сполук мікробного синтезу, що входять до складу живих, а також мертвих, але що ще не розклалися, мікроорганізмів;

- рослинних і тваринних залишків, що не розклалися (багато в лісових підстилках, торфах);

- проміжних продуктів розкладання.

3. Склад гумусу

Гумусом (гумус в перекладі – земля) називається складний динамічний комплекс високомолекулярних специфічних органічних сполук, що утворюються в процесі мінералізації та гуміфікації органічних залишків у ґрунті.

Ґрунтовий гумус складається з двох груп кислот:

1. Гумінові:

- власне гумінові;

- бурі чи ульмінові.

2. Фульвокислоти:

- кренові;

- апокренові.

- Гумін і ульмін – гумусове вугілля.

- Кренати й апокренати – солі фульвокислот.

Усі гумусові речовини є високомолекулярними сполуками, містять азот і мають кислотну природу.

Найактивнішою частиною гумусу є гумінові кислоти. Це дуже складні органічні кислоти, що поступаються за складністю лише молекулам білка. Вони складаються з вуглецю (52-58%), водню (3,3-4,8%), кисню (34-39%), азоту (3,6-4,1%). При взаємодії з катіонами амонію, лужних і лужноземельних металів утворюють солі гумати.

Бурі гумінові кислоти перебувають у вільному стані в ґрунті й називаються ульміновими.

Кислоти, які розчинні в спирті, називаються гіматомеланові.

Іноді, як виключення, зустрічаються зольні елементи (P, S, Al, Fe, Si). Ці елементи не є обов'язковою частиною молекули та приєднуються до неї в результаті хімічних реакцій.

Постійним компонентом гумінових кислот є азот. Для властивостей ґрунту дуже важлива форма азоту в амінокислотах, тому що він є джерелом їжі для майбутніх поколінь рослин.

Доступним для рослин є азот периферійної частини молекул гумінових кислот, що неміцно зв'язаний з ядром. Азот, що знаходиться в ядрі молекули, практично недоступний для рослин. Вміст амінокислот у загальній масі гумусу складає понад 50% і збільшується з півночі на південь. Гумінові кислоти практично не розчиняються у воді та мінеральних кислотах. Препарати гумінових кислот, що виділені з ґрунту, забарвлені в коричневий чи чорний колір і визначають колір ґрунтів. Вони взаємодіють тільки з найактивнішими елементами мінеральної частини ґрунту - Na, K, Ca, Mg.

Фульвокислоти є хімічно агресивнішими кислотами і містять: вуглецю - 45,3%, водню - 5%, кисню - 47,3%, азоту - 2,4%. Отже вміст вуглецю й азоту значно нижчий, ніж у гумінових кислотах, тому вони менш цінні для родючості ґрунту. Вони розчинні у воді, кислотах, лугах. Водні розчини фульвокислот мають різко кислу реакцію (pH=2,6-2,8), тому руйнують мінеральну частину ґрунту.

Фульвокислоти поділяють на кренові й апокренові кислоти за розчинністю у воді барієвих солей. Перша група - розчинна, друга – нерозчинна (з катіонами амонію, лужних і лужноземельних металів фульвокислоти утворять солі – фульвати). Кількість фульвокислот зменшується при просуванні з півночі на південь.

Однак, родючість ґрунту залежить не лише від загальної кількості гумусу, але й від співвідношення гумінових і фульвокислот. Найвища якість гумусу, якщо це співвідношення перевищує 1. Другим показником є співвідношення C/N:

- у лісовій зоні сильнопідзолисті ґрунти - 0,56%

- дерново-підзолисті - 0,79%

- сірі лісові - 1,11%

- чорнозем звичайний - 1,6%

- темно-каштанові - 1,7%

- сірозем - 0,7%

- червонозем - 0,8%

Гумін і ульмін – це особливі утворення, що іноді сприймають за солі гумінової та ульмінової кислот. Це найінертніша частина гумусу, тому що вони міцно зв'язані з мінеральною частиною ґрунту, особливо з частками глинистих мінералів. Азот, що входить у їхній склад є малодоступним для рослин.

Кренати й апокренати – це солі фульвокислот з Ca, Mg, R₂O₃, Al, Fe.

Органо-мінеральні сполуки утворилися під дією природних факторів (температури, води й повітря) з мінеральної та органічної частин ґрунту. Органічні речовини такої форми досить довго знаходяться в найбільш законсервованому стані.

Отже утворення гумусу - це біологічний процес розпаду вихідних органічних сполук і процеси синтезу нових високомолекулярних гумусових сполук.

4. Вміст гумусу в різних типах ґрунтів

Уміст гумусу в ґрунтах визначається умовами і характером ґрунтоутворюючого процесу. Найвищий вміст гумусу в чорноземах (12-15%), а у Воронезьких, Полтавських - до 18%; найнижчий вміст - у піщаних підзолистих ґрунтах і ґрунтах пустель і напівпустель (1 – 2 %). Основна маса гумусу зосереджена в орному чи верхньому шарі ґрунту і зменшується з глибиною. Це необхідно враховувати при проведенні меліоративного та будівельного планування. Припустима глибина зрізів не повинна перевищувати 1/3 потужності гумусового шару.

5. Значення гумусу для властивостей і родючості ґрунтів

Гумус є джерелом поживних речовин, і в першу чергу - азоту, а також фосфору, калію і мікроелементів. Він входить у найактивніші частини ґрунтів. Він створює умови для мікробіологічної діяльності, він має поглинальну здатність.

Ґрунти, що містять велику кількість гумусу – це структурні ґрунти, а від структури залежать водні та фізичні властивості, вологоємність, водопроникність.

Підвищений вміст гумусу покращує температурний режим, добові коливання температури менше і вони краще прогріваються, більше акумулюють тепла.

На вміст гумусу в ґрунті впливають агромеліоративні заходи. На зрошувальних системах при вирощуванні культур суцільного посіву в ґрунті залишається багато кореневих залишків, що перетворюються в гумус.

На ґрунтах з незначним вмістом гумусу найчастіше вирощують рослини на зелене добриво (сидерати). Це проводиться на піщаних ґрунтах напівпустель і лісотайгової зони.

Пересушування ґрунтів призводить до «згоряння» перегною і втрати поживних речовин, що містяться в ньому.

Надлишкове зволоження призводить до нагромадження в ґрунті сполук, що не розклалися.

Основними заходами, що сприяють нагромадженню гумусу, є:

- внесення органічних добрив;

- внесення мінеральних добрив, що містять кальцій;

- правильне чергування культур на полях;

- регулювання водно-повітряного режиму.

Проводити ці заходи необхідно з урахуванням конкретних природно-кліматичних і грунтово-гідрогеологічних умов кожного району, області, зони.

Рослинні залишки	Мінеральна частина ґрунту
Білки	Вуглеводи	Лігнін, дубильні речовини	Ліпіди