7 років тому
Немає коментарів

Рослинні організми містять різні хімічні сполуки (табл.11).

T_011

Всі ці органічні сполуки залежно від умов розкладаються аеробними чи анаеробними мікроорганізмами.

Повністю органічні рештки мінералізуються у грунті протягом 1,5—2 років. Швидкість розкладу їх залежить від кліматичних умов, типу грунту, його механічного складу, характеру рослинності, погодних умов тощо. Більш інтенсивно розкладаються органічні рештки у верхніх горизонтах навесні і влітку, а в глибших — влітку.

Рослини містять до 90% і більше води та до 10% сухої речовини. Суха речовина трав’яних рослин складається в основному з вуглецю (45%), кисню (42%), водню (6,5%), азоту (1,5%) та золи (до 0,5%).

Органічна речовина рослинних решток, які потрапляють у грунт, за хімічним складом належить до вуглеводних і азотних сполук.

Вуглеводи. До них належать моносахариди (глюкоза, фруктоза), дисахариди (сахароза), полісахариди (крохмаль, клітковина, геміцелюлоза). До полісахаридів належать також пектини і лігнін. Активну участь у процесах утворення гумусу беруть полісахариди, особливо клітковина, або целюлоза, та геміцелюлоза.

В аеробних умовах мікроорганізми розкладають геміцелюлозу до вуглекислоти і води легше і швидше, ніж клітковину. В анаеробних умовах при розкладанні геміцелюлози утворюються різні органічні кислоти — оцтова, мурашина, масляна та ін.

Лігнін — це група високомолекулярних сполук, які від клітковини відрізняються більш високим вмістом вуглецю і меншою кількістю кисню. В аеробних умовах лігнін розкладається відносно швидко, особливо актиноміцетами і грибками. В анаеробних — він мінералізується досить повільно, а при низькій температурі майже зовсім не мінералізується. Значна частина лігніну перетворюється на гумінові сполуки, внаслідок чого в грунті нагромаджуються гумінові кислоти.

Жири. До складу жирів входять переважно гліцериди жирних кислот. Рештки хвойних дерев містять смоли, що за своїм складом подібні до терпенів, та воски, до складу яких входять складні ефіри жирних кислот і високомолекулярні одноатомні спирти.

Жири рослинних решток у грунті розкладаються бактеріями і грибами з утворенням гліцерину і жирних кислот. Якщо розклад відбувається в аеробних умовах, то всі сполуки окислюються до вуглекислого газу і води, а в анаеробних кислоти мінералізуються частково з утворенням високомолекулярних органічних сполук.

Воски і смоли в анаеробних умовах розкладаються відносно легко і швидко, але значно повільніше порівняно з вуглеводами. В аеробних умовах воски майже не розкладаються, а смоли полімеризуються і ущільнюються. Воски і смоли дають початок утворенню бітумів, що особливо характерно для торфоутворення.

Смолисті речовини різні за складом виділяються з поранених дерев хвойних порід і є розчином смол в ефірних маслах.

Дубильні речовини. Рослинні рештки містять багато дубильних речовин, особливо кора деяких дерев і чагарників. Ця група сполук є похідними багатоатомних фенолів. Вони добре розчиняються у воді і легко окислюються, а з білками утворюють нерозчинні і стійкі проти бактеріального розкладу сполуки. Після відмирання клітин дубильні речовини окислюються і буріють.

Білки. В рослинних рештках білки представлені протеїнами (прості білки) і протеїдами (складні білки). Розкладаються вони за допомогою бактерій, грибів і актиноміцетів.

У грунті білкові речовини розкладаються досить енергійно. Першим продуктом цього розкладу (після гідролізу речовини) є вільні амінокислоти, частину яких мікроорганізми використовують для побудови своїх тіл; решта амінокислот за допомогою мікроорганізмів перетворюється на оксикислоти з виділенням аміаку, який, взаємодіючи з кислотами, утворює солі.

Такі продукти розкладу білкових речовин, як ароматичні амінокислоти, після окислення і полімеризації гуміфікуються і дають початок утворенню перегнійних речовин темного кольору.

Зольні речовини. В рослинних рештках є багато речовин, які після спалювання решток залишаються в золі. Такі речовини називають зольними. Залежно від ботанічного складу рослин і умов вирощування кількість зольних речовин у різних видів рослин неоднакова. Так, за даними Н. І. Базилевича, хвойні деревні породи містять 0,5—3,5%, широколистяні — 1—8, рослинність лучних степів — 8— 10, галофітні рослини — 20—50% зольних речовин.

Саме тому різні групи рослин забезпечують грунт неоднаковою кількістю зольних речовин.

Зола рослин містить хімічні елементи: К, Na, Ca, Mg, Ті, Si, P, C, Fe, В, Р, Сl, Ba, Ni, Co та ін. Завдяки вбирній здатності рослин деякі елементи нагромаджуються в них у значних кількостях. Так, наприклад, вміст калію в золі трав’яних рослин досягає 20—30, фосфору— 2—10% ваги золи. Кремнію трав’яні рослини використовують небагато, проте зола таких рослин, як хвощ, містить близько 70% кремнію.

Зола, соломи, озимої пшениці, гороху, кукурудзи містить калію від 0,50 до 1,64%, кальцію — від 0,28 до 1,82, магнію — від 0,11 до 0,27 і фосфору — від 0,20 до 0,35%.

Фосфор і сірка після мінералізації білків використовуються мікроорганізмами або окислюються відповідно до ортофосфорної та сірчаної кислот, які утворюють відповідні солі.

Кремній, який утворюється у процесі мінералізації решток рослин, входить до складу аніонів кремнієвої кислоти, а певна частина його поповнює колоїди грунту.

Після відмирання рослин під впливом різних факторів рослинні рештки починають розкладатися і перетворюватися на перегнійні гумусові речовини. При цьому вони можуть повністю мінералізуватися до вуглекислоти, води і зольних речовин або утворювати інші сполуки. На руйнування і перетворення рослинних решток впливають кліматичні фактори, тварини, які живуть у грунті (найпростіші, безхребетні), і мікроорганізми.

Під впливом атмосферних вод з рослинних решток вимиваються кальцій, магній та інші елементи і потрапляють у ґрунтовий розчин.

З клітинного соку рослин під час вегетації їх також виділяються цукри, водорозчинні амінокислоти, інші органічні кислоти та їх солі, значну частину яких використовують різні групи мікроорганізмів. У цьому процесі певна роль належить і ферментам, які входять до складу рослинних клітин і зберігають на деякий період свою активність навіть після відмирання клітин. Внаслідок окислення рослинних решток під впливом ферментів на першій стадії розкладу органічна маса буріє. Після окислення та інших процесів, що відбуваються в грунті одночасно, з рослинних решток утворюються досить стійкі темнозабарвлені органічні речовини, які потім вже значно важче піддаються мікробіологічному розкладу.

Отже, під час руйнування та перетворення рослинних решток у грунті відбуваються такі процеси:

1. Мінералізація органічних решток рослин до повного руйнування їх з утворенням найпростіших сполук (вода, вуглекислий газ) та вилученням зольних речовин у вигляді мінеральних солей і азоту.

2. Неповний розклад рослинних решток і нагромадження їх у грунті.

3. Гуміфікація, під час якої не тільки розкладаються рослинні рештки, а й утворюються новосинтезовані гумусні сполуки.