СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОЧВ

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Книги Докучаева

Прянишников

 Костычев 

Полынов

Биогеоценология

Геология

Геолог Ферсман

Ковда. Биогеохимия почвы

Глазовская. Почвоведение и география почв

Жизнь в почве 

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Фитоценология

Химия почвы

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Происхождение растений

Биология

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Общая биология

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Химическая природа источников органического вещества почв

Из изложенного ранее известно, что основной источник органического вещества почв — опад и отпад растительности,— включает ряд различных химических соединений.

В состав органических веществ растительной массы входят следующие основные классы соединений: 1) углеводы; 2) лигнин; 3) азотистые соединения (в основном протеины); 4) жиры, воска, смолы, дубильные вещества. Остановимся на их химической природе.

Углеводы — органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода.

Лигнин представляет собой органическое соединение, химическая природа которого еще недостаточно выяснена. Он отличается от углеводов значительно большим содержанием углерода и более низким — кислорода.

Протеины, или белки, представляют очень сложные органические соединения, в состав которых входят пять элементов: углерод, водород, азот, кислород, сера. Некоторые белки содержат также фосфор, железо и другие элементы.

Жиры являются сложными эфирами спирта. Воск состоит из сложных эфиров жирных кислот и высокомолекулярных одноатомных спиртов. Смолы и терпены — высокомолекулярные соединения, близкие к непредельным углеводородам^ типа CioHie.

Смоляные кислоты имеют состав С20Н30О2. Дубильные вещества представляют многочисленную группу соединений, которые по преимуществу являются производными многоатомных фенолов. Таким образом, химическая природа органического вещества, поступающего в почву, сложна и многообразна.

При рассмотрении элементарного состава растительной массы особое внимание привлекают зольные элементы, так как они связаны с биологическим круговоротом веществ в системе почва — растение и играют большую роль в почвообразовании.

Зола, содержащаяся в растительных остатках, имеет разное количество и качество; это зависит от вида растений, их возраста, свойств почвы и т. д. Содержание золы в различных видах растительности (в процентах к сухому веществу) приведено ниже.

Водоросли .... 20—30

Лишайники   2—6

Мхи    3—5

Папоротникообразные . 6—7 Многолетние травы . . 5—10

Древесина хвойных 0,1—1

Хвоя   2 —5

Древесина лиственных        0,1—1

Пистья           3 —8

Основную массу золы составляют: кальций, магний, калий, натрий, кремний, фосфор, железо, алюминий, марганец. Кроме того, в золе содержатся и микроэлементы: цинк, бор, фтор и целый ряд других.

Разложение отпада организмов

Отмершие организмы и их отпад, поступающие как на поверхность почвы, так и непосредственно в почву, подвергаются процессам разложения. При этом наблюдаются следующие процессы:

1.         Изменение органических веществ под воздействием химических и физических процессов.

2.         Изменение органических веществ под влиянием деятельности животных.

3.         Изменение органических веществ под влиянием микроорганизмов.

Ряд изменений продуктов отпада организмов связан с химическими и физическими процессами, к которым относятся:

1.         Деструктивные изменения органических остатков при действии осадков, ветра, обработки почвы.

2.         Изменение химической природы органического отпада под действием воды, света, воздуха, реакции среды (например, окисление смол и жиров на свету, гидролиз некоторых соединений при избытке влаги).

3. Изменения, происходящие под влиянием ферментов живых тканей. Примером таких процессов является окисление дубильных веществ, растворимых полифенолов, ароматических аминокислот.

Изменения отпада организмов обычно связаны с деятельностью различных представителей животного мира — простейших, червей, насекомых, позвоночных животных. Этот вопрос был уже рассмотрен ранее. Однако все эти изменения количественно выражены не так существенно, чтобы обеспечить быстрое разложение отпада с образованием перегноя почвы.

При разложении органического вещества главную роль играют биохимические процессы, возникающие под действием микрофлоры и микрофауны почвы.

 В процессах разложения наблюдается и синтез органических веществ, в результате которого образуется новое высокомолекулярное соединение, называемое перегноем, или гумусом. На этой стадии изменения продуктов отпада, помимо микроорганизмов, имеют значение реакции конденсации, которые являются следствием физико-химических процессов.

При образовании гумуса большую роль играют также биокатализаторы, т. е. ферменты микроорганизмов и растительных тканей.

В этих сложных процессах наибольшего внимания заслуживает вопрос о роли микроорганизмов в явлениях изменения продуктов отпада. Различают две стадии:

1.         Разложение растительных и животных тканей с образованием более простых химических соединений, чем исходные.

2.         Синтез органических соединений с образованием гумуса.

Эти процессы .могут происходить как в аэробных условиях,

т. е. при доступе воздуха, так и в анаэробных условиях, т. е. при отсутствии воздуха.

В рыхлых, хорошо проветриваемых почвах всегда преобладает аэробный процесс: в уплотненных или заболоченных почвах— анаэробный.

При хорошем доступе кислорода в почву разложение органических веществ идет энергично. О плохом разложении отпада растительности в анаэробных условиях свидетельствуют обширные болота, накапливающие большие массы плохо разложившихся торфов.

При аэробном разложении получаются такие окисленные соединения, как угольная, азотная, фосфорная, серная и органические кислоты, а при анаэробном образуются различные неокисленные соединения: сероводород, метан, аммиак, фосфористый водород и т. д. Многие из неокисленных соединений вредны для растительности. С другой стороны, сильное развитие аэробных процессов может приводить к такому энергичному окислению, что органическое вещество почвы почти полностью будет сгорать.

Некоторые примеры разложения органического вещества почвы под влиянием микроорганизмов. Деятельность микроорганизмов, разлагающих органическое вещество почвы, можно иллюстрировать рядом примеров.

Целлюлоза и крахмал под влиянием энзимов, выделяемых бактериями и грибами, переходят в глюкозу по следующему уравнению:

(С6Н10О5) п+п Н20 = п Сб Н1206.

Образующаяся глюкоза «подвергается дальнейшему разложению, которое протекает в аэробных и анаэробных условиях.

Примером аэробного разложения глюкозы является щавелевокислое брожение: C6HI206+9 0 = 3 С2Н204 + 3 Н20. При удалении кислых продуктов разложения такое брожение может идти до конца: C6HI206 + 12 0 = 6 С02 + 6Н20, т. е. происходит сгорание органического вещества.

Примером анаэробного разложения глюкозы является маслянокислое брожение: C6Hi206 = C4H802 + 2С02 + 4Н.

Один из основных компонентов тканей, содержащих азот—протеин, также может разлагаться в аэробных и анаэробных условиях. Эти процессы можно представить так:

R-CH (NH2)COOH + 20-/?-C00H+C02+NH3

и

R СН (NH2) СООН + Н20 = R. СН (ОН) СООН + NH3.

Первым этапом разложения белков (аминокислот) будет образование аммиака. При дальнейших процессах под влиянием бактерий аммиак переходит в азотистую, а затем в азотную кислоту:

2NH3+50 = 2HN02 + H20 И 2HN02 + 2 0==2HN03.

Освобождающаяся при этом энергия используется бактериями для построения живой ткани, так как эти бактерии являются прототрофными: они синтезируют органическое вещество из углекислоты и воды.

К содержанию книги: ЗАЙЦЕВ. Курс почвоведения