БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ Живые

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ, ОРГАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ

Живые Организмы, участвующие в почвообразовании продуценты консументы редуценты Растений, водоросли, реже простейшие и бактерии Животные и простейшие Микроорганизмы, в т. ч. грибы и бактерии

Функции живых организмов в почве ПЛОДОРОДИЕ • поступление органического вещества в почву, • его синтез и разрушение, • избирательная концентрация биофильных элементов, • разрушение и новообразование минералов, • миграция и аккумуляция различных веществ

РАСТЕНИЯ • Функция растений – синтез органического вещества. • ФОТОСИНТЕЗ: 6 СО 2+Н 2 О + энергия света + Хлорофилл = С 6 Н 12 О 6 (ГЛЮКОЗА ИЛИ КРАХМАЛ) + 6 О 2. Ежегодно образуется около 5, 3*1010 т биомассы, которая содержит n*1019 к. Дж. Это равно 2, 38*1018 ккал. Этой энергии хватит для обеспечения всего человечества энергией на 1 млн. лет при современном уровне производства.

ПОЧЕМУ РАСТЕНИЯ ЗЕЛЕНЫЕ?

Растительные формации: • - деревянистые (лесные) – таежные леса, широколиственные леса, влажные субтропические и тропические леса;

Таежные леса Северная тайга – хвойных пород с включение мелколиственных (разреженный древостой). «Мертвый» покров из хвои и лишайников.

• Средняя тайга – более плотный древостой хвойных пород с заметным участием мелколиственных пород.

Южная тайга, Боле плотный древостой хвойных и мелколиственных пород (иногда примесь широколиственных пород)

• Смешанные леса (хвойные, мелко- и широколиственные породы, густой травяной покров)

Широколиственные леса (дубы, клены, буки, грабы, липы)

Тропические леса

деревянисто-травяниестые формации (лесолуговые) – ксерофитные леса, в т. ч. кустарники, саванны;

травянистые формации (лугово-степные) суходольные и заболоченные луга, прерии, степи умеренного пояса, субтропические кустарниковые степи;

• - пустынные формации;

• -лишайниково-моховые формации.

Для древесной растительности характерно: • - основная часть фитомассы отличается долголетием (от 100 до 500 лет) • - на долю корневой системы приходится 15 -35% от общей биомассы, при этом 60 -95%, которой сосредоточено в верхнем 30 -сантиметровом слое почвы; • - ежегодное отчуждение фитомассы в виде опада незначительно; • - древесная растительность надолго исключает из круговорота значительную часть азота, зольных элементов и аккумулирует их в многолетних органах; • - на поверхности почвы образуется лесная подстилка и разнообразные по составу водорастворимые органические, минеральные и минеральноорганические соединения.

Травянистая растительность имеет следующие особенности: • - укороченный жизненный цикл (1 -3 года); • - ежегодное отчуждение с опадом от 40 до 100% биомассы, богатой азотом и зольными элементами; • - в составе опада значительная доля (до 90%) корневых систем, распространяющихся на глубину до 2 -3 м.

Доля корней в общей фитомассе

Водоросли

Лишайники

Бактерии

Актиномицеты

Бактерии

Грибы

Почвенные животные

Мегафауна – животные размером более 80 мм (крабы, скорпионы, пауки, кроты, змеи крупные грызуны и др);

Макрофауна – животные размером (4 -80 мм) (черви, термиты, муравьи, моллюски);

Мезофауна – животные 0, 2 - 4 мм – тихоходки, клещи, ногохвостки, мельчайшие насекомые и др;

Микрофауна – менее 0, 2 мм – простейшие (нематоды, корненожки).

Зоомасса почвенных беспозвоночных, кг/га

Количество микроорганизмов, тыс. единиц /1 г почвы

Распределение микроорганизмов по ландшафтным зонам, тыс. единиц /1 г почвы

Биологический круговорот в различных природных зонах Тундра Показатели Биомасса, ц/га Лесная зона Степи Пустыни арктическая Кустарничковая ельники дубравы луговые сухие 50 280 3000 4000 250 100 Доля подземных органов, % 70 – 83 22 – 24 эфемеровополукустарничков ые ые 43 68 – 85 125 до 90 Опад, зеленые части, ц/га 2, 6 9 30 40 80 15 1 18 Подстилка, войлок, ц/га 35 835 300 150 120 15 - - Подстилочноопадочный коэффициент (ПОК) 14 92 10 4 1, 5 1 - -

Соотношение гумуса и опада в различных ландшафтных зонах

Растительность природных зон Элемент в кол-ве более 50% Элемент в кол-ве более 20% Тундровая N Ca, K Таежная - N, Ca, K Широколиственных лесов Ca N, K Степная Si N, Ca, K Полукустарничковых пустынь Ca N, Na, Cl Влажных тропических лесов Si Ca, N, Fe+Al, K+Mg

Объект Зольность Белки Углеводы Арены Липиды сахара Целлюлоза другие Танины и др. лигнин ХВОЯ 3 10 15 30 6 15 ЛИСТЬЯ 7 12 15 20 8 20 2 6 ЗЛАКИ 10 11 12 30 15 3 10 9 БОБОВЫЕ 8 25 25 20 8 3 6 5 Интенсивность разложения: хвоя < злаки < листья < бобовые

Трансформация органического вещества в почве • Минерализация – • Гумификация – распад органического совокупность физиковещества до конечных химических и продуктов (воды, биохимических диоксида углерода, процессов простых солей), при трансформации этом происходит продуктов разложения быстрый переход органических остатков различных элементов в гумусовые вещества. минеральную форму и их потребление организмами следующих поколений организмов.

Основные вещества живых организмов Неорганические (ЗОЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ) БЕЛКИ Органические УГЛЕВОДЫ АРЕНЫ ЛИПИДЫ

Органическое Вещество почвы живое мертвое Неспецифические вещества Органические остатки Специфические Вещества (ГУМУС) белки МОР углеводы МОДЕР Арены и липиды МЮЛЬ

Общие свойства гумусовых веществ: - наличие циклических и алифатических фрагментов; - большое разнообразие веществ по молекулярной массе; - общность элементного состава (С, O, N, H); - кислотные свойства, обусловленные карбоксильными группами (-СООН); - наличие негидролизуемого азота (25 -30% от общего азота гумуса) - высокая способность к соле- и комплексообразованию

Мюль = ГУМУС Фульвокислоты гуминовые кислоты черные гумин бурые

Элементный состав гуминовых и фульвокислот, % Соединения С H O N Гуминовые кислоты 46 -62 3 -5 32 -38 3 -6 Фульвокислоты 36 -44 3 -5 45 -50 3 -4

Компонеты гумусовых кислот

Строение гуминовой кислоты

Строение фульвокислоты

Структурные компоненты ГК Фрагменты молекулы Компоненты Доля к массе Ядро Ароматические кольца, азотсодержащие группы, группировки пуриновых и пиримединовых оснований и т. д. 30 – 50% Алифатические группы Аминокислотные группировки, углеводные группировки 25 -40% Функциональные группы -СOOH (карбоксильная), -OH (гидроксильные), -NH 2 (аминогруппы), =С=О (карбонильные) и др. 10 -25%

Состав гумуса различных почв ЕТР

Отношение ГК/ФК в различных почвах ЕТР

Тип гумуса: ГК/ФК Гуматный >2 Фульватно-гуматный 1 -2 Гуматно-фульватный 1 -0, 5 фульватный < 0, 5

Типология горизонтов, содержащих гумусовое вещество • АО (О) – опад, лесная подстилка, очёс – преобладает мертвые растительные остатки (листья, ветви) и водорастворимые специфические и неспецифические органические соединения. • А 1 – горизонт аккумуляции гумуса – состоит из минералов и гумусового вещества и обильных органических остатков

АО А 1

• Ад (Аd) – дерновый горизонт – на 50% и более состоит из живых корней растений (как правило злаков), т. е. Ад = корни (50%) + А 1 • Т – торфяной горизонт ( напочвенный слой торфа)

Ад Т

• Bh – гумусовоиллювиальный горизонт. • Горизонт, в который вмывается много подвижных гумусовых кислот. • Горизонт имеет выраженный коричневато-кофейный цвет. Вh Вh A 1 A 2