Рециркуляция питательных веществ в почве
Грунтовые микробы, органические вещества и рециркуляции питательных веществ
Почвенные микроорганизмы находятся в почве в больших количествах. Их количество напрямую зависит источника углерода для получения энергии. Вследствие их малых размеров, они имеют незначительную биомассу. Актиномицеты сходные по биомассе к бактериям. Популяции грибов доминируют в структурно ненарушенных почвах. Бактерии, актиномицеты и простейшие более выносливые, чем грибы, соответственно, могут выносить повреждения почвы; они доминируют в пропашных почвах. Грибы и нематоды, как правило, доминируют в No-Till почвах. Относительная численность и биомасса микроорганизмов в почве (0-15 см)
Микробное разложение органических веществ (ОВ) почвы
Разложения органического вещества обеспечивает энергию для роста микроорганизмов и поставляет углерод для образования новых клеток. Органическое вещество почвы состоит трех фракций: микроорганизмы, свежие остатки растительного или животного материала и гумуса.
Гумус — это долгосрочная фракция, которая в течение очень долгого времени устойчива к разложению. Также органическое вещество почвы можно разделить на две группы: активное ОВ (около 35%) и пассивное ОВ (около 65%).
Активное ОВ состоит из микроорганизмов и свежих остатков растительного или животного материала, который является пищей для бактерий и состоит из сахаров и белков.
Пассивное ОВ устойчиво к разложению микроорганизмами.
Активное ОВ
Микробам для выживания в почве нужны регулярные поставки активного ОВ. Долгосрочные No-Till почвы имеют более высокий уровень микробов, содержат больше активного углерода и более ОВ, чем обычные пропашные почвы. Большинство микробов в почве существуют в условиях голодания и, таким образом, они, как правило, находятся в состоянии покоя (особенно в пропашных почвах). Растительные остатки и питательные вещества для растений становятся также пищей и для микробов в почве.
Органическое вещество почвы — это все органические соединения, а также: растения, водоросли, микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, нематоды и т.д.) и свежие разлагаются остатки растений, животных и микроорганизмов. Все органическое вещество почвы можно разделить на составные части.
Так 100 грамм мертвого растительного материала может дать 60-80 углекислого газа, который выделяется в атмосферу. Остальные 20-40 г — это 3-8 г микроорганизмов, 3-8 г НЕ-гуминовых соединений и 10-30 г гумуса. Молекулярная структура ОВ — это в основном, углерод, кислород, водород, азот, и небольшие количества фосфора и серы.
Органическое вещество почвы также является побочным продуктом циклов углерода и азота.
Питательные вещества органического вещества (ОВ) почвы
ОВ является хранилищем многих питательных веществ для растений. ОВ состоит из углерода, кислорода, водовода, азота, серы, фосфора и калия. Биологически активные почвы содержат большое количество активного углерода и выпускают для роста растений больше питательных веществ, чем почвы, которые биологически неактивны и содержат меньше активного органического вещества. При обработке почвы большое количество питательных веществ может быть освобожден, так как ОВ потребляется бактериями и разрушается под их действием.
Влияние климата, температуры и РН на ОВ
ОВ также зависит от климата и температуры. Микробные популяции могут увеличиваться в два раза с изменением температуры на 50С. Можно сравнить тропики с холодными арктическими регионами: в тропиках верхний слой почвы содержит очень мало ОВ, поскольку высокая температура и повышенная влажность быстро раскладывают ОВ. Перемещение на север или на юг от экватора увеличивает значение ОВ.
Холодные регионы
Тундра недалеко от Полярного круга; в этом регионе почвы имеют высокое значение ОВ, так как холодные температуры замораживают и хранят ОВ. На разложение ОВ влияют: влага, значение рН, глубина почвы и размер частиц.
Горячие и влажные
Горячие и влажные регионы сохраняют меньше органического углерода в почве, чем сухие и холодные регионы (в связи с увеличением микробного разложения). Скорость разложения ОВ растет, когда почва подвергается циклам сушки и увлажнения.
Разложение в щелочных почвах
В нейтральных или слегка щелочных почвах разложения ОВ происходит быстрее, чем кислых почвах, поэтому известкование почвы усиливает разложение ОВ и выделение диоксида углерода. Больше разложения происходит вблизи поверхности почвы, где находится самая высокая концентрация растительных остатков.
Влияние больших глубин
На больших глубинах разложения ОВ происходит хуже, благодаря меньшему количеству растительных остатков. В лесных почвах большая часть ОВ распространяется в самых верхних нескольких сантиметрах.
Степные почвы
Степные почвы содержат высокое значение ОВ по всему профилю почвы. Эти почвы достаточно производительные, поскольку они имеют более высокий процент ОВ (особенно активно углерода), могут содержать больше питательных веществ, содержат больше микробов и имеют лучшую структуру почвы за счет роста грибкового населения.
Отношение углерода к азоту
Разрушение органических остатков микробами также зависит от соотношения углерода к азоту (C: N). Рассмотрим два примера, молодая люцерна и овес / пшеница.
Молодая люцерна содержит много сырого протеина, аминокислот и сахаров в стебле, которые легко усваиваются микробами. Также люцерна содержит много белкового азота (аминокислоты и белки с высоким содержанием азота и серы), поэтому она имеет низкое отношение углерода к азоту (меньше углерода, более азота).
Овес / пшеница содержат много лигнина (который устойчив к микробного разложения), немного сырого протеина и еще меньше сахаров в стебле, соответственно, выше отношение углерода к азоту (более углерода, меньше азота). Солома разлагается микробами, но это требует дополнительного времени и азота, чтобы разрушить этот источник углерода.
Низкое содержание азота и высокое отношение углерода к азоту связано с медленным распадом ОВ.
Молодые растения содержат более высокое содержание азота и низкое отношение углерода к азоту, и быстрый распад ОВ. Для хорошего компоста отношение углерода к азоту должно быть меньше 20 что позволяет органических материалов быстро разлагаться (от 4 до 8 недель).
Отношение углерода к азоту более 20 требует дополнительного азота и замедляет разложение. Так что, если мы добавляем в почву материал с высоким содержанием углерода и с низким содержанием азота, микробы будут связывать почвенный азот. Именно поэтому так важно отношение углерода к азоту менее 20.
Для большинства почв это соотношение составляет 10: 1, что указывает на доступный для растений азот. Отношение углерода к азоту для большинства растительных остатков имеет тенденцию к снижению с течением времени (<10). Это происходит в результате потери углерода в виде диоксида углерода (СО2). Таким образом, процент азота в остаточном ОВ растет по мере продвижения разложения.
Влияние бактерий на разложения
Бактерии — это первые микробы, которые могут переработать новые органические растительные и животные остатки в почве. Бактерии имеют высокое содержание азота в их клетках (от 3 до 10 атомов углерода на 1 атом азота). При благоприятных условиях (температура, влага и источники пищи) они могут размножаться очень быстро. Бактерии менее эффективны при преобразовании органического углерода в новых клетках. Аэробные бактерии усваивают примерно 5-10 процентов углерода, а анаэробные бактерии могут усвоить лишь 2-5 процентов.
Эффективность грибов
Грибы, как правило, освобождают меньше двуокиси углерода в атмосферу и поэтому являются более эффективными при преобразовании углерода с образованием новых клеток. Грибы обычно получают больше энергии от ОВ (40-55 процентов от общего углерода). Большинство грибов могут потреблять органические вещества в виде целлюлозы и лигнина, которые медленнее и труднее разложить.
Содержание лигнина в большинстве растительных остатков может иметь большее значение в прогнозировании скорости разложения. Грибы имеют большую площадь поверхности и помогают в транспортировке минеральных питательных веществ и воды в растения. Жизненный цикл грибов является более сложным и длинным чем у бактерий. Грибы не так выносливы, как бактерии, и требуют более постоянного источника пищи.
Популяции имеют тенденцию к снижению с применением традиционной обработки. Грибы имеют более высокое отношение углерода к азоту, чем бактерии (10 атомов углерода на 1 атом азота). Они более эффективны при преобразовании углерода в органическое вещество почвы.
Размножение простейших и их влияние на высвобождение азота
Простейшие могут размножаться за 6-8 часов, а нематоды от 3 дней до 3 лет (в среднем 30 дней). После того, как простые и нематоды потребляют бактерии или другие микробы (с высоким содержанием азота), они высвобождают лишний азот в виде катиона аммония. Растения поглощают аммоний, и грунтовые нитраты в пищу с помощью грибной микоризного сети.
Популяции микроорганизмов могут так быстро меняться в почве, как быстро продукты ОВ добавляются, потребляются и перерабатываются данным микроорганизмами. Количество, тип и доступность органического вещества будут определять популяцию микробов и ее развитие. Каждый индивидуальный организм (бактерии, грибы, простейшие) имеет свои определенные ферменты и химические реакции, которые помогают этим организмам усваивать углерод.
https://agrotest.com/wp-content/uploads/2018/05/18_item_file_maslov-130-132_str_12_14.pdf
Теги: агрохимическое исследование почвы
Популярные запросы
Напишите нам
и мы найдем возможность
для сотрудничества
