VI группа. Зольные вещества

Зольные вещества – это вещества, которые входят в состав золы растений, причем зольные вещества могут содержать разное количество натрия, железа и других элементов в количестве примерно 0,4% от веса всего остатка.

Таблица 1

Количественный состав различных групп веществ (в % от сухого вещества)

№ п/п	Группы органических веществ	Количественное содержание органических остатков
1	Водорастворимые вещества: сахара, органические кислоты	14,1 – 17,2
2	Жиры, смолы, дубильные вещества (растворимые в эфире)	1,8 – 2,7
3	Гемицеллюлозы	18,5 – 21,1
4	Целлюлоза (клетчатка)	13,8 – 38,6
5	Лигнин	10,8 – 30,3
6	Протеины	0,8 – 8,1
7	Зольные вещества: калий, фосфор, кальций и пр.	4,2 – 10,3

Таким образом, из 5-8 тонн сухого органического вещества, поступающего за один год на один гектар почвы, по отдельным группам веществ приходятся следующие количества.

Таблица 2

Поступление различных групп органических веществ за один год (в кг на 1 га почвы)

№ п/п	Органические вещества	Количество веществ в почве
1	Водорастворимые вещества: сахара, органические кислоты	310 – 1400
2	Жиры, смолы, дубильные вещества (растворимые в эфире)	135 – 300
3	Гемицеллюлозы	420 – 1700
4	Целлюлоза (клетчатка)	700 – 3000
5	Лигнин	540 – 2400
6	Протеины	40 – 650
7	Зольные вещества: калий, фосфор, кальций и пр.	200 – 800

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называется почвой?

2. От каких факторов зависят химические и химико-биологические процессы, происходящие в почве?

3. Какие условия влияют на изменения природных биохимических циклов?

4. Охарактеризуйте проблемы процессов, происходящих в почве в результате хозяйственной деятельности человека.

5. Что является актуальной задачей в настоящее время в связи с широкомасштабной хозяйственной деятельностью человека?

6. Каково соотношение масс элементов, находящихся в составе примесей в почвах в настоящее время?

7. Каков химический состав органических веществ, поступающих в почву?

8. Сколько существует групп органических веществ, поступающих в почву?

9. Каково содержания остатков (в %-ах от сухого вещества) в разных группах органического вещества?

10. Каковы источники поступления масс органических веществ в почву?

3. 2. Условия разложения органических веществ

Поступающие на поверхность почвы или в ее толщу органические вещества подвергаются разнообразным превращениям. Эти превращения совершаются в двух направлениях:

1. в направлении распада, разложения органических веществ на простые, большей частью минеральные соединения, такие как углекислота, вода, простые соли и пр.;

2. в направлении образования, синтеза новых органических соединений, например, плазмы микроорганизмов или особых органических соединений, так называемых «гуминовых веществ».

Оба этих процесса в почвенных условиях протекают не изолированно, а одновременно и сопряженно друг с другом. При этом необходимо отметить, что очень значительную роль в процессе разложения органических остатков играют микроорганизмы: грибы, актиномицеты, бактерии и т.д. Каждая группа микроорганизмов представлена в почве большим числом видов, различающаяся своим строением, химическим составом и т.д. По характеру вызываемых ими биохимических реакций микроорганизмы являются строго специфическими. Одни микроорганизмы питаются простыми веществами неорганического происхождения, другие сложными веществами органической природы; некоторые развиваются при свободном доступе кислорода (аэробы), другие в отсутствие кислорода (анаэробы). В условиях, благоприятных для развития, количество микроорганизмов достигает 1 млрд. в 1 т почвы, или 5-8 т живой массы на 1 га.

Для размножения почвенных микроорганизмов необходимо соблюдение определенных условий: во-первых, наличие в почве влаги; во-вторых, питательных веществ; в-третьих, наличие определенных температурных режимов. Необходимым условием развития микроорганизмов в почве является наличие в них определенных щелочно-кислотных и окислительно-восстановительных сред.

Неблагоприятные воздействия оказывают на развитие микроорганизмов различные отравляющие вещества: соли некоторых тяжелых металлов, таких например, как медь, ртуть и др., различные антисептики, а также продукты жизнедеятельности микроорганизмов, накапливающиеся в почве в больших количествах.

Например, дрожжи, вызывающие спиртовое брожение, погибают при содержании спирта, выделяемого продуктами их жизнедеятельности в количестве 15-20%.

Биохимическое воздействие микроорганизмы осуществляют через особо выделяемые вещества сложного химического состава. Эти вещества, выполняющие роль катализаторов, получили название энзимы или ферменты.

Во многих случаях каталитическое действие ферментов проявляется обратимо, т.е. фермент ускоряет прямую реакцию разложения и обратную реакцию синтеза первоначального вещества из продуктов разложения (например, ферменты гидролиза).

В качестве примера можно привести гидролиз (разложение) клетчатки и крахмала, который происходит при участии гидролитических ферментов. Под действием подобных ферментов молекулы крахмала и клетчатки присоединяют воду и распадаются на более простые молекулы сахара.

(С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂О → nС₆Н₁₂О₆

Бродильные ферменты вызывают реакции спиртового, молочнокислого и маслянокислого брожения.

Как уже было сказано выше, на характер разложения остатков оказывают большое влияние окислительно-восстановительные и щелочно-кислотные условия среды. На основании этого условия, академиком Вильямсом предложено различать три процесса разложения органических веществ в почве:

1. анаэробный,

2. аэробный (бактериальный),

3. грибной.

Эти три процесса разложения органической массы (отходов), происходящие с участием различных микроорганизмов приводят к различным продуктам разложения, в условиях доступа кислорода (аэробный процесс), в условиях недостатка кислорода (анаэробный процесс) или при участии почвенных микроорганизмов - бактерий (грибной процесс) в условиях более кислой реакции среды.

Вопросы для самоконтроля:

1. Сколько существует направлений по образованию органических веществ в почве?

2. Как можно охарактеризовать процессы превращения органических веществ в почве?

3. Какие микроорганизмы играют значительную роль в процессе разложения органических остатков?

4. Какие микроорганизмы относятся к аэробным?

5. Какие микроорганизмы относятся к анаэробам?

6. Какие условия должны соблюдаться при размножении почвенных организмов?

7. Какие вещества оказывают подавляющее (угнетающее) воздействие на развитие микроорганизмов?

8. Какие условия среды должны соблюдаться при разложении органических остатков?

9. Как называются процессы разложении органических веществ в почве и по каким признакам эти процессы различаются?