Роль детритно-гумусового та біотичного комплексів ґрунту в колообігах вуглецю і кисню

Фотосинтез.

Фотосинтез - це процес утворення зеленими рослинами органічної речовини з СО₂ і Н₂О за участю енергії сонячного світла. Як побічний продукт виділяється кисень, що є основним джерелом первинного синтезу органічних речовин і головним чинником біологічних колообігів у біосфері.

Продуктивність фотосинтезу залежить від чинників навколишнього середовища: інтенсивності та якісного складу світла, концентрації СО₂ й кисню, температури, водного режиму тканин листків і мінерального живлення рослин. Світло і концентрація СО₂ можуть обмежувати процес фотосинтезу.

За концентрації СО₂ в атмосфері 0,03 % інтенсивність фотосинтезу становить близько 50 % максимальної, яка досягається за 0,3 - 1,0 % СО₂. Цей факт засвідчує, що для підвищення врожайності рослин у закритому ґрунті їх доцільно підживлювати вуглекислим газом.

Вуглекислий газ важчий за повітря, тому найбільша його кількість зосереджується у нижньому шарі атмосфери та в ґрунті. У близьких до ґрунту шарах повітря концентрація СО₂ підвищена за рахунок дихання ґрунтових бактерій. Збільшенню вмісту СО₂ в повітрі сприяють органічні добрива. В результаті збагачення атмосфери СО₂ зростає інтенсивність фотосинтезу і як наслідок - загальна і господарська продуктивність рослин.

Первинні фотофізичні процеси фотосинтезу мало залежать від температури, але від неї значною мірою залежить комплекс реакцій, пов'язаних із відновленням вуглекислого газу. З підвищенням температури на 10 °С швидкість цих реакцій зростає в 2 - 3 рази.

Фотосинтез зазвичай відбувається в аеробних умовах за вмісту кисню в повітрі близько 21 %. Така концентрація кисню дещо більша за оптимальну. Зниження концентрації кисню на 3 % не позначається на інтенсивності фотосинтезу, а в рослин з активним фотодиханням (боби та інші С₃-рослини) навіть підвищує її. Дуже низький вміст кисню іноді може гальмувати фотосинтез, так само як і висока інтенсивність світла, оскільки порушується відновлення вуглецю.

Процес фотосинтезу тісно пов'язаний з кореневим живленням рослин. Для нормального функціонування фотосинтетичного апарату рослини мають бути забезпеченні комплексом макроелементів (азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірка) і мікроелементів (манган, бор, молібден, цинк, мідь, залізо, кобальт, йод та ін.).

Відмерлі рослинні і тваринні організми неминуче зазнають розкладання, кінцевою стадією якого є повна мінералізація. Вони мінералізуються не відразу, а піддаються низці тривалих і складних перетворень. Одночасно з мінералізацією органічних речовин у ґрунті відбувається й процес гуміфікації - утворення гумусу або перегною. Ґрунтовий гумус на відміну від інших продуктів розкладання і перетворення органічних речовин характеризується значною стійкістю до розкладання і подальших змін, внаслідок чого він здатний накопичуватись у ґрунті.

Під гумусом розуміють високомолекулярну органічну речовину темного кольору, яка утворюється внаслідок розкладання рослинних і тваринних решток та продуктів життєдіяльності організмів. До його складу входять гумінові і фульвокислоти, гуміни, ароматичні сполуки, ліпіди, амінокислоти та інші органічні речовини

Детрит є компонентом органічної частини ґрунту, він представлений напіврозкладеними органічними рештками. Має важливе значення в колообігу органічної речовини, є невід'ємною частиною загальної маси гумусу ґрунту.

Під органічною речовиною ґрунту слід розуміти дуже складний комплекс різних сполук, який містить:

1) нерозкладені і слабко розкладені рослинні і тваринні рештки;

2) білок тіл живих і мертвих мікроорганізмів;

3) ґрунтовий перегній (гумус);

4) різні проміжні продукти розкладання органічних решток;

5) компоненти рослин, які важко розкладаються, наприклад дубильні речовини (смоли, лігніт та ін.);

6) речовини, що утворилися внаслідок хімічної взаємодії між продуктами розкладання органічної речовини і мінераль­ними сполуками ґрунту.

Органічні речовини залежно від умов середовища розкладаються по-різному: в аеробних умовах цей процес іде швидко, в анаеробних - повільно. Різняться й кінцеві продукти розкладання. Так, за аеробного процесу завжди утворюються повністю окиснені продукти, наприклад вуглекислий газ, вода, азотна, фосфорна, сірчана та інші кислоти, які реагують з основами й утворюють різні солі, що йдуть на живлення рослин. За анаеробного ж розкладання (без доступу повітря) утворюються різні неокиснені сполуки - СН₄, Н₂S, NH₃, РН₃, FeO та інші, більшість з яких є отруйними для коренів культурних рослин/

Однак слід підкреслити, що жоден із цих процесів окремо сам по собі неспроможний створити у ґрунті сприятливі умови, необхідні для доброго росту і розвитку рослин. Так, аеробний процес хоча й постачає розчинні в ґрунті форми азоту і зольних сполук, придатні для живлення культурних рослин, але відбувається дуже енергійно. Органічна речовина при цьому швидко згоряє, й елементи, що містяться в ній, переходять у форму окиснених мінеральних солей і вилужуються з гумусового шару ґрунту в нижчі шари.

Анаеробний процес зовсім непридатний для мобілізації азоту і зольних елементів органічної речовини, оскільки не тільки сприяє збереженню її в ґрунті, а й може спричинювати відновлення деяких мінеральних сполук і переведення їх у незасвоювані рослинами форми.

Сприятливі для рослин умови створюються в ґрунті лише в разі одночасного розвитку і поєднання аеробного й анаеробного процесів. Тому постійно слід дбати про структуру грунту, достатню його розпушеність, забезпеченість органічними речовинами, киснем, що досягається диференційованим обробітком ґрунту, внесенням добрив, проведенням меліоративних робіт тощо.

Дата добавления: 2014-01-06