Самоочищающая способность почвы

Самоочищающая способность почвы обусловлена механическими, физико-химическими, биохимическими и биологическими процессами, протекающими в почве. Процесс обезвреживания органических веществ очень сложен и осуществляется главным образом естественной почвенной микрофлорой, представленной в основном сапрофитными микроорганизмами. Поскольку микроорганизмы не имеют специальных органов пищеварения, все необходимые для жизни вещества попадают в клетку путем осмотического всасывания через мельчайшие поры оболочки. Эти поры так малы, что сложные молекулы (белки, жиры, углеводы) через них не проникают. В процессе эволюции у микроорганизмов выработалась способность выделять в окружающую среду гидролитические ферменты, которые подготавливают содержащиеся в ней сложные вещества к усвоению микробной клеткой. Все ферменты микроорганизмов по характеру действия делятся на две группы: экзоферменты, действующие вне клетки, и эндоферменты, действующие внутри клетки. Экзоферменты участвуют в подготовке питательных веществ для усвоения их клеткой. Эндоферменты способствуют усвоению пищи.

Процесс самоочищения протекает в двух направлениях:

1. минерализация.

Минерализация может происходить в аэробных условиях при достаточном доступе кислорода и анаэробных условиях.

В аэробных условиях происходит разложение органического субстрата до углекислоты, воды, нитратов, фосфатов. Полисахариды, попавшие в почву, превращаются в моносахариды, которые затем частично идут для синтеза гликогена различных микробных клеток, а большая часть расщепляется до углекислоты. Жиры расщепляются до жирных кислот с выделением энергии. Расщепление белков происходит до аминокислот. Большая часть аминокислот используется как пластический материал для биосинтеза микроорганизмами. Другая часть подвергается дезаминированию с образованием аммиака, воды и углекислого газа. Азотсодержащие органические вещества попадают в почву не только в виде белка, но и аминокислот и продуктов белкового обмена (мочевина). Они подвергаются процессу нитрификации – мочевина под влиянием уробактерий и их фермента уреазы гидролизуется и образует также карбонат аммония, который затем превращается в азотистые соединения (нитриты) бактериями из рода Bac. Nitrosomonos, а затем в азотные соединения (нитраты) бактериями Bac. Nitrobakter. Нитраты – это конечный продукт распада белковых веществ и в таком виде они служат для питания растений. Таким же путем окисления превращается сероводород в серную кислоту и сернокислые соли (сульфаты), углекислота в углекислые соли (карбонаты), фосфор в фосфорную кислоту (фосфаты).

В анаэробных условиях разложение углеводов и жиров происходит до водорода, углекислоты, метана и других газов.

2. гумификация – это сложный биохимический анаэробный процесс трансформации мертвого органического субстрата в сложный органический комплекс, имеющий большое агротехническое и гигиеническое значение.

С агротехнической точки зрения гумус определяет плодородие почвы. Гумус получается в результате жизнедеятельности микроорганизмов и представляет собой богатую органическим веществом массу сложного химического состава (гумин, лигнин, углеводы, жиры, протеины). Гумификация происходит в естественных условиях в почве и при обезвреживании отбросов в компостах. На определенной стадии распада органического вещества гумус становится устойчивым, медленно разлагается, постепенно отдавая растениям питательные вещества. Хотя в гумусе много органики, он не способен загнивать, не издает запаха, не привлекает мух. В процессе гумификации погибают многие патогенные микроорганизмы, хотя возбудители некоторых инфекционных заболеваний (споры бацилл сибирской язвы) сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени.