7 років тому
Немає коментарів

Рослинні рештки у грунті розкладаються бактеріями, водоростями, грибами і найпростішими.

У кожному грамі грунту залежно від його типу буває від кількох сотень тисяч до кількох мільярдів бактерій. Наприклад, один грам грунту орного шару чорноземів містить близько 5 млрд., дерново-підзолистих грунтів — 1 млрд. бактерій.

Вага мікроорганізмів в орному шарі підзолистих грунтів становить 0,6 т/га, дерново-підзолистих неокультурених — 3,5 т/га.

Білкова плазма мікроорганізмів містить багато поживних речовин. Так, наприклад, в мікроорганізмах окультуреного орного горизонту грунту є до 200—230 кг/га азоту, 70—80 кг/га фосфору і до 40—50 кг/га калію (О. Т. Калачиков).

Кількість мікроорганізмів в грунті змінюється залежно від умов (генезис грунту, рослинний покрив, клімат, окультуреність грунту тощо) (табл. 12). Вміст мікроорганізмів значною мірою залежить від кількості гумусу в грунті (табл. 13).

T_012

T_013

Бактерії. Серед усіх мікроорганізмів у грунті найбільше бактерій. Це — одноклітинні організми, розміри яких вимірюють мікронами. Кількість їх залежить від типу грунту, забезпечення його органічною речовиною, температури, реакції ґрунтового середовища, погодних умов, обробітку, внесення добрив, ступеня зволоження, характеру рослинності і фази розвитку рослин тощо.

Бактерії дуже швидко розмножуються — за добу можуть дати кілька десятків поколінь. Найбільше бактерій у прикореневій зоні грунту.

Більша активність мікрофлори у прикореневій зоні пояснюється тим, що рослини виділяють різні речовини, які використовують мікроорганізми у процесі життєдіяльності.

Мікрофлора, що розвивається на поверхні і всередині коріння, забезпечує рослину передусім біологічно активними і зольними речовинами, а часто і азотом (наприклад, бобові), засвоєним з повітря.

Кожен вид грунту містить найбільше мікроорганізмів у верхньому гумусовому горизонті, а із збільшенням глибини кількість їх поступово або навіть різко зменшується. Однак в деяких грунтах і породах, наприклад у лісах Середньої Азії, мікроорганізми були знайдені навіть на глибині 13 м. Найактивніше розвиваються бактерії при нейтральній або слабколужній реакції грунту.

Залежно, від типу живлення розрізняють прототрофні (засвоюють вуглець із повітря) та гетеротрофні (засвоюють вуглець з органічних речовин) бактерії. Є бактерії, які мають проміжний тип живлення.

За типом дихання бактерії поділяють на дві групи — аеробні і анаеробні.

Аеробні мікроорганізми розвиваються в разі доступу в грунт молекулярного кисню з повітря. До них належать бактерії, які створюють родючість грунту (нітрифікатори, окислювачі пектинових речовин, жирів, вуглеводів).

Під час аеробних процесів рештки рослинних організмів швидко мінералізуються. При цьому вуглець окислюється до вуглекислоти, водень —д о води, амоній — до азотистої і азотної кислот, сірка — до сірчаної кислоти. Внаслідок аеробних процесів утворюються кислоти, які взаємодіють з іншими сполуками і утворюють різні солі. Внаслідок цих перетворень утворюються розчинні у воді сполуки та зольні речовини, доступні для живлення рослин.

Анаеробні мікроорганізми розвиваються без доступу кисню повітря і засвоюють кисень, який виділяється при розкладанні ними різних хімічних сполук. У зв’язку з цим в процесі анаеробного розкладу в грунті утворюються без-кисневі сполуки, які рослина безпосередньо не може споживати (водень, метан, молекулярний азот, фосфористий водень, сірководень та ін.).

Під впливом анаеробних процесів деякі окисні сполуки переходять у закисні, тобто відбувається процес відновлення, наприклад окисні сполуки заліза (Fe2O3) переходять у закисні (FeO). Якщо анаеробний процес розвивається інтенсивно, то в грунті нагромаджуються шкідливі для самих мікроорганізмів сполуки, внаслідок чого інтенсивність біохімічних процесів уповільнюється. В таких грунтах рослинні рештки мінералізуються неповністю і внаслідок цього нагромаджується торф.

В процесі розкладу клітковини в анаеробних умовах утворюються такі кислоти, як масляна, оцтова, а також вилучаються метан і водень.

Серед бактерій є факультативні організми, які можуть розвиватися як в разі доступу кисню, так і без нього, і облігатні анаеробні бактерії, що розвиваються тільки в безкисневому середовищі.

Азотофіксуючі мікроорганізми. Азотофіксуючі бактерії засвоюють молекулярний азот повітря, і завдяки цьому він стає доступним для рослин та інших мікроорганізмів. Серед них виділяють вільноживучі аеробні (Azotobacter Chroococcum), анаеробні (Clostridium Pasterianum) та бульбочкові бактерії (Bacterium rodicicola).

Бактерії Clostridium — анаеробні, але можуть жити і в разі доступу в середовище кисню. Найкраще вони розвиваються в нейтральному середовищі при температурі 28—30°.

Азотобактер — аеробний мікроорганізм, дуже чутливий до кислотності і температури грунту.

Бульбочкові бактерії були виявлені на коренях бобових рослин російським вченим Вороніним ще у 1865 р. Протягом вегетаційного періоду вони нагромаджують у грунті до 250—300 кг/га азоту.

Серед бактерій, що беруть участь в утворенні поживних речовин у грунті, є прототрофні нітрифікуючі, сірко- і залізобактерії.

Процес окислення аміаку до нітратів називають нітрифікацією. Нітрифікуючі бактерії (Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosospira) окислюють аміак до азотистої кислоти за схемою:

2NH3 + 3О2 = 2HNO3 + 2Н2О + 158 ккал. Окислення азотистої кислоти до азотної здійснюють бактерії роду Nitrobacter

2HNO2 + O2 = 2HNO3 + 42 ккал.

Найінтенсивніше відбуваються процеси нітрифікації при температурі 25—32°, рН середовища 6,2—9.

Сірко- і залізобактерії (Thiobacillus ihiooxydans, Leptoihrix ochraceae) поширені в кислому середовищі, a Thiobacillus thioparus — в лужному. Сіркобактерії окислюють сірководень до сірчаної кислоти за схемою:

2Н2 +О2 = 2Н2О + S2 + 126 кал;

S2 + 3О2 + 2Н2О = 2H2SO4 + 294 кал.

Утворена сірчана кислота з катіонами калію, магнію утворює солі (сульфати), які можуть використовувати рослини. Роль сіркобактерій у грунті дуже велика, бо основна маса сірки надходить у грунт у вигляді недоступних для рослин білкових сполук. Залізобактерії окислюють закисні сполуки заліза в гідрати окислів.

Всі прототрофні бактерії мають великий вплив на руйнування мінералів і є першими організмами, які створюють сприятливе середовище для розвитку вищих рослин — основних ґрунтоутворювачів.

Якщо в грунті мало повітря і слабка аерація, то нітратний азот відновлюється до молекулярного, який рослинам недоступний. Процес денітрифікації (відновлення) здійснюють бактерії-денітрифікатори. Так само за допомогою певної групи мікроорганізмів перетворюються в грунті сульфати (десульфофікація).

Гриби. Активну участь у ґрунтотворних процесах і підвищенні родючості грунту беруть гриби, кількість і видовий склад яких залежать від умов процесу.

Всі гриби — ґетеротрофи і за допомогою своїх ферментів розкладають жири, вуглеводи, лігнін, білки та інші сполуки, які є в грунтах.

У лісових грунтах найбільш поширені плісеневі гриби із родів Репісіlliит, Aspergillus, Trichoderma та інші, які енергійно розкладають свіжу лісову підстилку. З класу недосконалих грибів поширені такі види, як Fusarium cladosporum. Характерною ознакою недосконалих грибів є те, що вони утворюють на кінцях коріння деревних порід (сосна, ялина, дуб та ін.) грибницю, з гіфів гриба — мікоризу (рис. 15). Мікоризою (грибокорінь) називають симбіоз вищих рослин з грибами. Якщо гіфи утворюють на корені чохлик, який покриває його зовні, то таку мікоризу називають ектотрофною, а коли гіфи проникають усередину клітин кореня і чохлика не утворюють — ендотрофною.

Мікориза гірської сосни

Мікориза гірської сосни

Внаслідок того, що гриби засвоюють поживні речовини безпосередньо з органічної речовини, вони певною мірою забезпечують ними і водою рослину, а міцелій гриба в свою чергу використовує вуглеводи, органічні кислоти тощо, які надходять з листя в корені рослин.

Мікориза сприяє кращому розвитку багатьох деревних порід. Більшість деревних лісових рослин має мікоризу, а деякі, наприклад вересові, взагалі не розвиваються без мікоризи.

Актиноміцети. Крім бактерій і грибів, у грунті поширені актиноміцети, або променисті грибки (рис. 16). Ці мікроорганізми аеробні і займають проміжне місце між бактеріями та грибами. Актиноміцети характеризуються тим, що утворюють одноклітинний міцелій і виділяють у грунт леткі речовини, які надають йому специфічного запаху. Вони здебільшого аероби, активно мінералізують органічну речовину, особливо перегнійні сполуки.

Актиноміцети

Актиноміцети

Кожна група мікроорганізмів синтезує властиві тільки їй речовини, в тому числі ензими, або ферменти, що мають білкову природу і є біологічними каталізаторами, які прискорюють реакції в грунті.

Водорості. Ці рослинні організми мають властивість за допомогою сонячної енергії утворювати органічну речовину і нагромаджувати її в грунті. Окремі водорості, наприклад зелені, синьо-зелені і діамантові, добре розвиваються і на гірських породах.

Кількість водоростей у грунті залежить передусім від його типу, вологості і температури. Часто можна спостерігати, як при значному зволоженні грунт зверху вкривається суцільним нальотом водоростей (в 1 г грунту їх буває до 60—100 тисяч). Водорості належать до автотрофних мікроорганізмів, які синтезують органічні речовини. У лісових грунтах переважають . зелені, в дерново-під-золистих — діатомові, а в степових — синьо-зелені водорості.

Водорості розвиваються на поверхні грунту і у верхніх його шарах. Роль водоростей ще не досить вивчена, проте відомо, що вони швидко розмножуються, збагачуючи грунт органічною речовиною. Так, у такирах синьо-зелені водорості є майже єдиним джерелом органічної речовини — вони нагромаджують її до 500—600 кг/га.

На пустинних грунтах Арізони водорості дають до 15 ц/га органічної речовини.

На скальних породах і змитих грунтах водорості є першими ґрунтоутворювачами. Водорості — гетеротрофні організми. Вони беруть участь у процесах біологічного вивітрювання, зокрема діатомові водорості руйнують каолініт і розчиняють вапняки.

Деякі грунтові водорості нагромаджують азот у грунті та сприяють життєдіяльності азотфіксуючих бактерій.

Лишайники. Лишайники — це складні симбіотичні організми, які складаються з грибів і водоростей. Гриб забезпечує водорості водою і мінеральними речовинами, а водорость гриб — вуглеводами, синтезуючи їх.

Лишайники різних видів часто оселяються на гірських породах. У процесі свого життя лишайники виділяють специфічну лишайникову кислоту, яка руйнує мінерали гірських порід. Із зруйнованих гірських порід вилучаються доступні для рослин фосфор, сірка, калій, залізо, магній, кальцій та інші зольні елементи.

Спостереження показали, що лишайники найшвидше руйнують ті мінерали, які найменше містять SiO2. Першою руйнується слюда (SiO2 — 35%), потім — рогова обманка (SiO2 — 40—50%), а далі — польовий шпат (SiO2 — до 60%). Найстійкіший проти руйнування лишайниками в природі кварц.

Лишайники досить енергійно руйнують граніт з утворенням пухкої жовто-землистої маси, на якій добре розвиваються вищі рослини.

Отже, після біохімічного і механічного руйнування мінералів і порід лишайниками на поверхні породи утворюється пухка маса, збагачена поживними речовинами. Життєдіяльність лишайників фактично дає початок процесу грунтотворення.