 |
38. Почвенные ферменты и их роль в почвообразование.
|
|
|
|
38. Почвенные ферменты и их роль в почвообразование.
Из многочисленных показателей биологической активности почвы большое значение имеют почвенные ферменты. Их разнообразие и богатство делают возможным осуществление последовательных биохимических превращений, поступающих в почву органических остатков.
Под действием фермента ослабляются внутримолекулярные связи в субстрате вследствие некоторой деформации его молекулы, происходящей при образовании промежуточного комплекса фермент-субстрата.
Ферментативную реакцию можно выразить общим уравнением: сE+S -> ES -> Е+Р,
Таким образом, роль ферментов заключается в том, что они значительно ускоряют биохимические реакции и делают их возможными при обычной нормальной температуре.
Ферменты, в отличие от неорганических катализаторов, обладают избирательностью действия. Специфичность действия ферментов выражается в том, что каждый фермент действует лишь на определенное вещество, или же на определенный тип химической связи в молекуле. По своей биохимической природе все ферменты - высокомолекулярные белковые вещества.
Представляют особый класс белковых макромолекул (n•104-n•106 а. е. ), осуществляющих катализ. Ферменты (около 40 видов) в миллионы раз ускоряют ход реакций. Столь высокий каталитический эффект обусловлен узкой специализацией ферментов:
• на конкретных реакциях (оксидаза, гидролаза),
• на отдельных веществах (липаза, протеаза).
Ферментативная активность почв обусловлена всем комплексом ферментов, источником которых являются все почвенные организмы. С глубиной она резко уменьшается.
Ферментная активность почвы – это элементарная почвенная характеристика. Ферментативная активность почвы складывается в результате совокупности процессов поступления, иммобилизации и действия ферментов в почве. Источником почвенных ферментов служит все живое вещество почв растения, микроорганизмы, животные, грибы, водоросли. Накапливаясь в почве. Ферменты становятся неотъемлемым реактивным компонентом экосистемы. Почва является самой богатой системой по ферментному разнообразию и ферментному пулу, разнообразие и богатство ферментов в почве позволяет осуществляться последовательным биохимических превращениям различных поступающих в нее органических остатков.
|
|
|
Значительную роль почвенные ферменты играют в процессах гумусообразования. Превращение растительных и животных остатков в гумусовые вещества является сложным биохимических процессом с участием различных групп микроорганизмов, а так же иммобилизованных почвой внеклеточных ферментов.
39. Гумусообразование. Зависимость скорости и направленности этого процесса от условий почвообразования.
Гумусообразования Характер и скорость гумусообразования неодинаковы в различных природных условиях и зависят от ряда взаимосвязанных факторов почвообразования. Важнейшими из них являются водно - воздушный и тепловой режимы почв, состав и характер поступления в почву растительных остатков, видовой состав и интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов, механический состав и физико - химические свойства почвы.
В зависимости от водно - воздушного режима почвы гумусооб- разование протекает в аэробных и анаэробных условиях.
В аэробных условиях при достаточном количестве влаги (60 - 80 % полной влагоемкости) и благоприятной температуре (25 - 30°С) органические остатки разлагаются интенсивно. В почве накапливается мало гумуса, но много элементов зольного и азотного питания растений (почвы субтропиков). В условиях засушливого климата в почве накапливается мало растительных остатков, процессы разложения и гумификации замедляются и гумуса так же образуется мало.
|
|
|
В анаэробных условиях при постоянном избытке влаги и низких температурах процесс гумусообразования замедляется. Возникающие промежуточные продукты разложения: органические кислоты, метан и водород угнетают жизнедеятельность микроорганизмов. Вследствие этого гумификация идет слабо, и органические остатки превращаются в торф.
Оптимальный гидротермический и водно - воздушный режим для накопления гумуса существует в черноземной зоне. Здесь происходит постепенное разложение органических остатков, достаточно интенсивная их гумификация и прочное закрепление образующихся гумусовых веществ минеральной частью почвы.
На скорость гумусообразования влияет химический состав разлагающихся остатков, а также их количество и сроки поступления в почву.
Наряду с процессами распада органических остатков в почве протекает процесс синтеза гумусовых веществ, образующихся из обломков биологических макромолекул.
Решающий вклад в изучение состава, свойств и путей образования органического вещества внесла советская школа исследователей во главе с академиком В. И. Тюриным, который рассматривал гумусообразование как сочетание ряда противоречивых процессов:
1)растительные и животные остатки разлагаются под влиянием почвенных животных, микроорганизмов и абиотических факторов;
2)продукты разложения в результате окисления и полимеризации с участием катализаторов дают устойчивые специфические гумусовые соединения.
Значительный вклад в изучение процессов гумификации внесла и Л. Н. Александрова со своими учениками. Ею была разработана схема гумусообразования, включающая процессы:
1)распада органических остатков, микробный синтез, гумификацию, взаимодействие с минеральной частью почвы;
2)процесс минерализации и вовлечение минеральных компонентов в биологический круговорот.
Гумификация – это сложный биофизико-химический процесс трансформации промежуточных высокомолекулярных продуктов разложения органических остатков в особый класс органических соединений– гумусовые кислоты.
Скорость и характер гумификации зависит от ряда факторов, среди которых следует назвать количество и характер поступления растительных остатков; их химический состав; режим влажности, температуры и аэрации; реакцию среды; интенсивность микробиологической деятельности и групповой состав микроорганизмов; а также гранулометрический, минералогической и химический состав минеральной части почвы.
|
|
|
