Почвенные микроорганизмы и образование гумуса.

В почвообразовании участвуют зеленые растения, низшие, бесхлорофильные организмы (микроорганизмы и лишайники), животные. Роль каждой из этих групп организмов различна, но совместная их деятельность превращает горную породу в почву.

Почва представляет собой неоднородную полидисперсную систему. В состав почвы входят три группы соединений: минеральные, органические и органо-минеральные.

Гумусом, или перегноем, называют сложный комплекс органических веществ почвы, все составные части которого находятся в тесном взаимодействии друг с другом и с минеральными соединениями почвы. Гумус образуется из поступающих в почву после отмирания высших и низших растений или их остатков, микроорганизмов и почвообитающих животных.

Количество органических остатков и их качественный состав неодинаковы у различных групп живых организмов.

Так, общее количество сухого вещества лесной подстилки под хвойными и лиственными лесами достигает 10 – 20 т/га, а их ежегодный опад в зависимости от вида насаждения не превышает 3 – 6 т. Под травянистыми растениями сухих растительных остатков накапливается 9 – 32 т, а ежегодно поступает нередко 11 – 18 т/га. Большую часть попадающей в почву органической массы травянистых растений составляет корневая система, которая отмирает в почве.

Источником органического вещества служат и почвенные микроорганизмы. Количество их в 1 г почвы колеблется от 0,3 до 3,0 млрд. за вегетационный период с отмершими микробами в почву поступает 0,6 – 1,3 т/га сухого органического вещества.

Попадающие в почву органические остатки содержат 10 – 25% сухих веществ и 75 – 90% воды.

В органическом веществе большинства организмов, кроме бактерий, преобладают углеводы. Основную массу тела бактерий составляют белковые вещества.

Органические остатки, поступающие в почву, подвергаются сложным и разносторонним процессам превращения. Эти процессы, биохимические по природе, осуществляются под воздействием микроорганизмов, почвообитающих животных, воздуха и воды.

В результате сложные соединения исходной органической массы распадаются на более простые, так называемые промежуточные продукты разложения. Белки, например, расщепляются на пептиды и аминокислоты, жиры – на глицерин и жирные кислоты, углеводы – на моносахара и органические кислоты.

В дальнейшем часть промежуточных продуктов разложения полностью минерализуется автотрофными микроорганизмами. Большинство конечных продуктов минерализации в виде газообразных и растворимых в воде соединений ( СО₂ ,NH₃ , NO₂ , NO₃ , CaO, K₂O, H₂O и др.) снова может усваиваться растениями.

Другая часть промежуточных продуктов разложения используется гетеротрофными микроорганизмами для питания. В результате вновь образуются вторичные органические соединения в виде белков, углеводов, жиров и т.п. Этот процесс получил название микробного синтеза. После отмирания гетеротрофных организмов их тела вновь подвергаются разложению.

Третья часть промежуточных продуктов разложения включается в реакции окисления, поликонденсации и полимеризации, происходящие вне клеток микроорганизмов и при участии выделяемых ими ферментов. При этом образуются более сложные органические соединения, которые отсутствовали как в первичных органических остатках, так и в продуктах микробного синтеза. Эти соединения называют гумусовыми, или перегнойными, веществами, а процесс их образования – гумификация. Устойчивость гумусовых веществ к разложению микроорганизмами и обусловливает возможность их накопления в почве при благоприятных условиях.

Лекция 8