ДЕСТРУКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ: ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

ДЕСТРУКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ: ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

Анатолий Таракановский
604

Растительные остатки являются основным источником энергии и питательных веществ для использования почвенными микроорганизмами в агроэкосистемах. Рост микробной биомассы на растительных остатках увеличивает круговорот органического вещества почвы за счет одновременных процессов иммобилизации, минерализации и стабилизации. Эти процессы важны для долгосрочного сохранения органического вещества почвы за счёт депонирования прекурсоров гуминовых веществ.

Процесс деструкции в оптимальных условиях состоит из двух этапов:

  • начальная быстрая минерализация внесённой органики и отмерших микробных клеток;
  • последующая медленная минерализация стабилизированных микробных продуктов и трудноразлагаемой органики.

Скорость быстрой минерализации первого этапа сильно варьирует в зависимости от влажности и температуры: чем длительнее в сезоне отмечаются периоды морозов и засухи, тем ниже скорость трансформации растительных остатков.

В начале быстро (в течение двух недель) микроорганизмами почвы утилизируется водорастворимая фракция (зелёные части растений), включающая сахара, крахмал, органические кислоты и белки, за ними наступает очередь жиров, восков и смол. Гемицеллюлоза и целлюлоза разлагаются медленнее, за ними следуют лигнин и другие фенольные соединения. Минерализация считается эффективной, если через год большинство компонентов растительных остатков разлагаются и будут присутствовать в виде живых микроорганизмов и стабилизированных микробных продуктов, хотя лигнин целиком разлагается только на четвёртый-пятый год.

Даже такие грибы, как фузарии, которых в почве огромное количество, являются полезными деструкторами соломы, но при неблагоприятных для растений условиях проявляют патогенные свойства, также (с точки зрения гриба) утилизируя органику, ещё живую, но уже неспособную сопротивляться инвазии.

Часть продуктов разложения, отмерших микробных клеток и внеклеточных метаболитов микроорганизмов может подвергаться реакциям окисления, приводящим к образованию гуминовых веществ, а лигнин и другие ароматические соединения полимеризуются с гуминовыми компонентами: таким образом, процессы минерализации и создания органического вещества проходят параллельно и зависят от активности микробиологического пула почвы.

Растительные остатки в основном состоят из целлюлозы (40…50%), гемицеллюлозы (15…25%), лигнина (20…30%), белков, сахаров и др. Целлюлоза представляет собой биополимер, состоящий из мономера глюкозы. Она представлена в виде параллельно выровненных цепочек микрофибрилл в клеточной стенке растения, соединенных водородными связями. Гемицеллюлоза имеет более сложный состав, куда входят ксиланы, ксилоглюканы, арабиноксиланы и глюкоманнаны; лигнин – фенольный полимер. В клеточных стенках целлюлоза окружена монослоем гемицеллюлозы и встроена в сложную матрицу из лигнина.

Растительные остатки пшеницы наполовину состоят из углерода и содержат азот (7 кг/т), фосфор (0,8 кг/т), серу (1, 3 кг/т), калий (14 кг/т) и микроэлементы. Скорость высвобождения питательных веществ связана с соотношением C:N, температурой, влажностью и рН почвы.

Соотношение C:N больше, чем 25:1 приводит к быстрой иммобилизации неорганического азота из почвы, в то время как более низкое соотношение C:N приводит к его минерализации (оцените сами: например, для пшеницы это соотношение составляет 60, кукурузы – 50, для люцерны – 20).

В результате деструкции растительных остатков в почву выделяются простые сахара, витамины, аминокислоты, фенолы, полисахариды, ферменты и др. Все они могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на культуру в поле. Среди них фенольные кислоты являются наиболее изученными и признаны аллелопатическими: они ингибируют прорастание семян и рост проростков во время разложения растительных остатков. Именно так себя ведут фенольные соединения, образующиеся в результате разложения большой массы неравномерно заделанной в почву соломы пшеницы: на таких участках всегда наблюдается угнетение всходов повторной пшеницы. Для пшеницы, например, растительные остатки предшественника ранжируются по мере возрастания аллелопатической фитотоксичности следующим образом: чистый пар – горчица – рапс – горох – сорго – пшеница.

Распространено мнение, что внесение минерального азота (например, селитры) ускоряет разложение растительных остатков. При этом, когда солома пшеницы попадает в почву или остаётся на её поверхности, для минерализации всё же используется почвенный минеральный азот, и его, как правило, нет необходимости вносить, если условия температуры и влажности благоприятны для активности микроорганизмов почвы (оптимум 25…35°C при 60% влажности от ППВ, хотя эти процессы могут продолжаться в разной степени интенсивности при температурах от 0 до 40°C и резко падают при влажности почвы ниже 30% и выше 150% от ППВ).

Так же необходимо помнить, что деструкция и минерализация растительных остатков происходят медленнее в анаэробных условиях (без доступа кислорода), чем в аэробных, поэтому глубокая заделка соломы часто является лишь способом её длительной консервации.

Сжигание же растительных остатков благоприятно для развития бактерий почвы, но не грибов и приводит к постепенному снижению количества почвенной биоты, поэтому не может рассматриваться как эффективный приём минерализации элементов питания.

Ультрафиолет – ещё один враг почвенных грибов и бактерий, поэтому поверхностное их нанесение на растительные остатки без заделки во влажный слой почвы практически не приносит ожидаемого результата.

Опубликовано: 11 сентября, 2022 в 15:36  •  
Тэги:

Нет комментариев

Похожие посты
Выращивание твердой пшеницы
Усвоение азота из КАС-32
Лучшие сорта озимой пшеницы для условий Кубани
Широкорядный посев озимой пшеницы
«@ТУТ ДОЛЖНО БЫТЬ МЕГА-НАУЧНОЕ НАЗВАНИЕ ПОСТА@»