Физико-химическая характеристика почвы

Обычно в почвах для большинства культур микроэлементов достаточно. Из почвы растения извлекают азот, фосфор и калий, в меньших количествах серу, бор, магний и другие элементы. Содержание азота и фосфора зависит от количества в почве гумуса, а калия – от состава минеральной части почвы.

Растениям, в основном, доступны только вещества, которые растворимые в воде и слабых кислотах.

В почве меньше, чем в атмосфере кислорода (12 - 14 %), но больше углекислого газа (6 - 8 %). Она содержит метан, углеводороды, сероводород, жирные кислоты и продукты неполного окисления органических веществ.

Почва обладает радиоактивностью.

Ферменты почвы действуют в адсорбированной или иммобилизованной форме. Их активность мало исследована, т.к. она зависит от природы и свойств адсорбентов, условий среды, длительности контакта фермента и носителя и т.д.

Кислотность почвы – один из хорошо изученных показателей. В кислой почве мало доступных растениям фосфора, бора, алюминия, марганца и др. Кислый почвенный раствор разрушает структуру почвы, ее рыхлость, водовоздушный режим и др. На таких почвах плохо размножаются полезные микроорганизмы; у большинства растений плохо растут и ветвятся корни; увеличивается кислотность соков в растениях, т.е. нарушается обмен веществ.

Ведущий признак почвообразовательного процесса – образование перегноя (гумуса). Гумус составляет 85 - 90 % всей массы органического вещества почвы. В нем много азота, фосфора и других элементов. Гумус представляет собой группу высокомолекулярных соединений, химическая природа которых еще точно не установлена.

В нем выделяют четыре группы соединений:

Гуминовые кислоты составляют 15 - 40 % гумуса. Они образуются при разложении отмерших растений при участии микроорганизмов, влаги и кислорода атмосферы. По химической структуре гуминовые кислоты представляют собой конденсированные ароматические соединения, в которых обнаружены фенольные гидроксилы, карбоксильные, карбонильные и ацетогруппы. В кислотном гидролизате гуминовых кислот определяются аминокислоты, амиды, пуриновые и пиримидиновые основания. Молекулярная масса гуминовых кислот составляет 1300-1500.

Гумины составляют 20 - 30 % гумуса. К ним относят те соединения гумуса, которые не извлекаются из почвы щелочными растворами. Считают, что это производные гуминовых кислот, прочно связанные с минеральной частью почвы.

Гиматомелановые кислоты являются спирторастворимой фракцией гуминовых кислот.

Фульвокислоты составляют 35 - 50 % гумуса. По строению близки к гуминовым кислотам, но имеют менее конденсированное ароматическое кольцо, небольшую молекулярную массу, большее число разнообразных функциональных групп, обладают восстанавливающими свойствами, образуют комплексные растворимые соединения с железом, алюминием, кальцием и т.д.

Микрофлора почвы

Важную роль в образовании гумуса и его использовании играют почвенные микроорганизмы. Считают, что примерно 0,1 - 2,5 % почвенного органического вещества состоит из клеток разных микроорганизмов.

Они формируют структурные компоненты гумусовых веществ следующи образом: при разложении растительных остатков; выделяют структурные вещества в процессе жизнедеятельности; при отмирании поставляют в почву большое количество органической массы.

В почве обитают:

Бактерии – образуют три класса:

1. Eubacteriae. Среди них выделяют: сапрофиты-аутотрофы – они используют для питания различные минеральные соединения (СО₂, соли аммония, соли железа и др.); сапрофиты-метатрофы – они используют для питания различные относительно простые органические соединения; паратрофы – они используют для питания сложные высокомолекулярные органические соединения.

Некоторые представители этого класса бактерий выполняют разнообразные физиологические функции: нитрификацию, азотфиксацию, метанообразование, окисление сульфатов в серу, потребление фенола и т.д.

2. Actinomycetas. Большинство бактерий этого класса является аэробами и мезофилами. Принимают участие в синтезе органических и минеральных веществ.

3. Mycobacteriae разлагают клетчатку и хитин, выделяют большое количество слизи, которая может превращаться в гумусоподобное вещество.

Грибы участвуют в образовании перегноя, выделяют в почву минеральные соединения, т.к. разлагают остатки растений и других органических веществ.

Водоросли обильно населяют почву, если в ней содержится большое количество растворимых соединений азота; могут заселять субстраты, непригодные для других организмов.

Простейшие – ими богаты окультуренные почвы (от 500 до 500 тыс. в 1 г почвы).

Вирусы и бактериофаги – их роль изучена недостаточно.

Распределение бактерий в почве зависит от географического расположения; глубины; механического и агрегатного состояния почвы; времени года; водного и солевого режима; температуры; pH; экологического состояния; применения минеральных удобрений; наличия антибиотиков, фитонцидов, бактериофагов; типа растительности.

Большинство бактерий почвы развиваются при нейтральном pH, температуре 25 - 45 °С, при относительной влажности выше 95 %. На глубине 3 - 4 м почва почти стерильна.

Важное значение в повышении урожайности растений и улучшении плодородия почвы имеют микробы-антагонисты. Это бактерии, грибы, дрожжи и пр., которые вырабатывают антибиотические вещества. Они подавляют рост и развитие патогенной микрофлоры; оздоравливают почву; препятствуют болезням растений; способствуют усвоению растениями антибиотических веществ; усиливают иммунобиологические свойства растений и др.

В зависимости от микробиологических свойств почвы классифицируют следующим образом:

Болезнетворные почвы. В них 5 - 20 % составляют микроорганизмы типа Fusarium. После внесения органики с большим содержанием азота в них образуются продукты неполного окисления, которые токсичны для растений. В них большое количество энергии теряется на газообразование.

Почвы, подавляющие болезни. Их микрофлора (Trichoderma, Aspergillus и Streptomyces) продуцирует большое количество антибиотиков. Зерновые культуры, выращенные на этих почвах, редко повреждаются вредителями или болезнями. Такие почвы имеют высокую проницаемость для воздуха или воды.

Ферментативные почвы (зимогеники). В них легко осуществляются различные виды ферментации. Они имеют приятный аромат, благоприятные физические свойства, в ней содержится много БАВ и мало метана, аммиака и диоксида углерода.

Синтезирующие почвы содержат значительное число микроорганизмов, которые регулируют содержание атмосферного азота и углекислоты в почве. Они даже при небольших количествах органики, но при достаточной влажности способны поддерживать хорошее плодородие почвы.