Органическая часть почвы

Процесс нитрификации открыт С. В. Виноградским. За год в результате процесса нитрификации может накопиться до 0,3 т/га азотной кислоты. При большом количестве органических веществ и воды, т. е. при анаэробных условиях, происходит процесс денитрификации под влиянием Вас. Denitrificans. Бактерии используют кислород азотных или азотистых соединений для окисления углерода безазотистых органических веществ по уравнению. В результате этого процесса газообразный азот улетучивается в воздух, а почва обедняется азотом.
В почвах существуют группы бактерий, использующие для своей жизнедеятельности атмосферный азот. Наибольшее значение имеют клубеньковые бактерии Вас. radicicola, живущие на корнях бобовых растений: клевера, люцерны, люпина, акации белой. Аэробный, свободно живущий микроб Azotobacter наиболее распространен в пахотных почвах, а анаэробный азо-тофиксатор Clostridium Pasterianum — в необрабатываемых почвах. Свободно живущие бактерии фиксируют от 20 до 70 кг/га азота, клубеньковые— 160— 180 кг/га за вегетационный период. В настоящее время выращивают культуры азотофиксаторов и изготавливают бактериальные удобрения: азотобактерин и нитрагин.
Фосфор освобождается из органического вещества в процессах разложения в виде фосфорной кислоты, которая образует водорастворимые соли. Исследованиями установлено, что легкорастворимого фосфора больше в аэробных условиях, чем в анаэробных. Часть труднорастворимых соединений переходит в доступные при воздействии на органические вещества, например, Вас. mycoides, которые, вызывая аммонификацию с выделением большого количества углекислоты, способствуют растворению фосфатов по уравнению. В настоящее время в качестве удобрений применяют фосфоро бактерии, благодаря которому фосфорные соединения становятся доступными для растений.
Сера освобождается одновременно с разложением белков и других органических веществ в форме сероводорода — ядовитого для растений газа. Это соединение переходит в два этапа в серную кислоту под воздействием бактерий рода Sulfomonas, Tiobacterium. Сначала сероводород окисляется и образуется свободная сера, затем в присутствии кислорода и воды образуется серная кислота, которая способствует растворению оснований. Количество серной кислоты, образующееся за вегетационный период Может составлять 200—250 кг/га. В анаэробных условиях соли серной кислоты вновь восстанавливаются до сероводорода.
Под влиянием бактерий происходит постепенное разложение органических веществ до минеральных соединений, освобождение элементов питания и энергии для построения тел новых микроорганизмов и для возвращения их в биологический круговорот. Существенной чертой превращения органических веществ является образование в качестве промежуточных продуктов значительного количества органических кислот, вступающих в реакцию с основаниями и минеральной частью почвы.
Особую группу превращения органических веществ в почве представляют высокомолекулярные, преимущественно циклического строения промежуточные продукты окисления, гидролиза и брожения белков, дубильных веществ, лигнина, частично смол и восков, способных к реакциям полимеризации, конденсации и в целом к синтезу новых органических веществ, более устойчивых к разложению, чем исходные.
Процесс биохимических реакций синтеза называется гумусо-образованием; устойчивость к разложению способствует накоплению гумуса в почве. Возраст гумусовых веществ в черноземе исчисляется сотнями и даже тысячами лет (1700 лет). Гумус почвы содержит 10—20% негумусовых веществ. Процессы гу-мусообразования протекают, например, при окислении белков, дубильных веществ, лигнина, циклических аминокислот, при реакциях между моносахаридами и аминокислотами. Гумусооб-разные вещества возникают при взаимном осаждении белков и дубильных веществ, взаимодействии белков и лигнина, также подвергающихся окислению.
При окислительных и окислительно-восстановительных реакциях увеличивается количество карбоксильных (СООН) и фе-нолгидроксильных групп (ОН~), что способствует синтезу органических веществ, обладающих свойствами кислот.
Таким образом, гумусообразование — медленное биохимическое (ферментативное) окисление высокомолекулярных, преимущественно циклического строения органических веществ с образованием высокомолекулярных гумусовых кислот.
Перегнойные, или гумусовые, кислоты и их свойства. При участии микроорганизмов образуются (синтезируются) совершенно новые, отличающиеся от исходных, органические — гумусовые, или перегнойные, кислоты и их соли, часто содержащие азот. Если в растениях в среднем содержится 1,5% азота, то в новых гумусовых кислотах н их солях — до 3—6%. Перегной минеральной части почвы содержит 10—15% неразложивше-гося первоначального органического вещества и 80—90% разложившихся частиц и новых органических соединений гумусовых (перегнойных) кислот и их солей, синтезированных в почве.