Что образует в почве благодаря растениям и животным: Что образуется в почве благодаря растениям и животным?

Что образуется в почве благодаря растениям и животным? — 4 info

Что образуется в почве благодаря растениям и животным?

• Благодаря растениям и животным (их останкам и экскрементам, а также жизнедеятельности микрорганизмов) в почве образуется перегной.

  Перегной (еще одно название — гумус) — важная часть почвы, именно он влияет на плодородие земли. Сейчас перегной можно даже купить в мешках на рынках для улучшения плодородия почвы на своем участке. Многие садоводы и огородники самостоятельно изготавливают перегной из конского навоза.

• благодаря растениям и животным в почве образуются органические вещества. Микроорганизмы грибы и водоросли перерабатывают почву, формируя ее, и создавая минеральные элименты. А животные ( черви, ногоножки симфилы, нематоды), пропускают через себя почву и перегнившие растения, образуя удобрение — биогумус.

• При разложении тканей животных и растений образуется гной, который после переработки бактериями, червями постепенно превращается в почву. Вообще почва состоит в основном из этих же отходов (листья, фикалии, остатки растений) в различной фазе перегнивания. Основным элементом, который появляется при разложении тканей — азот. Он дает подпитку для следующих растений, которые будут расти на этом месте. Интересным для изучения является чернозем. Он по составу как обычный грунт, но благодаря торфу, который находится в составе почвы, этот земельный грунт становится на порядок полезнее и эффективнее для роста других растений.

• Натуральное природное удобрение почвы при помощи перегноя или гумуса — образуется при разложении в почве останков наскомых и других микроорганизмов, а также перепревшим растениям. Садоводы специально делают молочные ямы, куда складывают сорняки и ботву. Которые перепревают и переливают, разлагаясь перерабатываются микроорганизмами. Потом все это добавляется на грядки и перекатывается, чем удобряет почву.

• Растительные остатки: листья, трава, корни отживших растений, хвоинки, упавшие плоды, сучья деревьев, останки животных и насекомых, попадая в почву, превращаются в перегной или гумус. Почвенные животные, прежде всего дождевые черви и кроты, измельчают остатки, а почвенные бактерии перерабатывают их.

  Гумус — самый плодородный слой почвы. Огородники специально готовят перегной в компостных ямах, создавая условия для его быстрого образования.

• Благодаря растениям и животным, а точнее их останкам, которые перегневают в почве, образуется — перегной или гумус.

  Чем лучше перегной, тем лучше, плодороднее почва, то есть является более плодородной.

• Почва природное образование. Слой имеет толщину от 2 сантиметров до 2 метров. В почве, благодаря растениям и животным, образуется перегной (гумус). Чем больше гумуса тем лучше пова. Он необходим для плодородия, составляет 85 90% органического вещества почвы.

Структурный состав почвы

Капиллярность — Капиллярная вода – это вода, способная подняться в верхние слои почвы по мелким порам путем связывания молекул воды в порах (адгезии), но также и путем сближения молекул воды (когезия). Илистые почвы обладают высокой капиллярностью, сочетая в себе большую глубину подъема и высокую скорость капиллярного движения

Катионы — Положительно заряженные ионы в почве, такие как: калий, кальций, магний

Коллоид — Коллоиды являются лучшими структурными единицами почвы, со средним диаметром менее 0,0002 мм. Коллоиды включают в себя некоторые органические вещества и настоящую глину

Минеральные частицы — Почвенные минеральные частицы представляют мельчайшие неорганические включения, которые были сформированы в месте разрушения климатическими факторами различных минерально-песчаных пород или были туда занесены, к примеру, ледниками. Свойства почвы сильно зависят от размера частиц, составляющих ее, в соответствии с Таблицей «Соотношение частиц по распространенности»

Поры — Почвенные поры – это пустоты, ходы и трещины в почве, которые заполняются либо водой, либо воздухом в зависимости от текущего содержания влаги в земле.

Почвенная фауна — Земляные черви, мокрицы, ногохвостки, многоножки, клещи – животные, открывающие путь бактериям и грибам, путем деления на части и измельчения растений в их ротовой полости, желудке и кишечнике

Удельная площадь — Общая площадь поверхности частиц, выражаемая в квадратных метрах на 1 грамм сухой почвы. Это понятие является важной характеристикой, показывающей среднее количество питательных веществ, которое почва может отдать при выветривании и, наоборот, связать со своей поверхностью

Структура  Почвенная структура определяется соотношением классов с разным диаметром, в частности относительные пропорции песка, ила и глины, в соответствии с Таблицей «Соотношение частиц по распространенности»

5 причин, почему почва имеет ключевое значение для устойчивого будущего планеты  | Цели в области устойчивого развития | Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций

02/02/2015

Возможно, ее роль не кажется настолько очевидной, как роль зеленого леса, или настолько жизненно важной, как роль свежей воды, но с виду неприглядная почва является природным ресурсом, значение которого не менее важно для поддержания жизни на Земле.

Почва обеспечивает растения и деревья питательными веществами, водой и минеральными веществами, хранит запасы углерода, а также является домом для миллиардов насекомых, мелких животных, бактерий и многих других микроорганизмов.

Однако количество плодородной почвы на планете уменьшается с тревожной скоростью, ставя под угрозу возможности фермеров выращивать продукты питания, с целью обеспечения ими населения планеты, численность которого, по прогнозам, достигнет девяти миллиардов к 2050 году.

Почвы, как одна из 14 целей устойчивого развития (http://www.fao.org/post-2015-mdg/14-themes/land-and-soils/en/), определенных Продовольственной и сельскохозяйственной организацией (ФАО), стала одной из приоритетных тем, которые обсуждались в штаб-квартире ООН в Нью-Йорке, где в настоящее время проходят межправительственные переговоры по повестке дня в области развития на период  после 2015 года.

Подчеркивая важность 2015 года, в котором мировое сообщество согласует новую рамочную программу глобального развития для достижения Целей развития тысячелетия (ЦРТ), Организация Объединенных Наций объявила его Международным годом почв (http://www.fao.org/soils-2015/en/).

Ниже приведены пять причин, по которым стоит дорожить нашими, так часто упускаемыми из виду, природными ресурсами.

1.       Здоровые почвы кормят весь мир

С почвы начинается создание продуктов питания. Состоящая из минералов, воды, воздуха и органических веществ, почва обеспечивает первичный круговорот питательных веществ для растений и животных, и является основой для корма, топлива, волокна и изделий медицинского назначения, а также для многих важных природных ресурсов.

«Качество нашей пищи очень сильно зависит от качества наших почв», — говорит Рональд Варгас, специалист по вопросам управления почвами и земельными ресурсами в ФАО (http://www.fao.org/soils-portal/en/). «Деградация почв – процесс бесшумный, но имеющий огромные последствия для человечества. Исследования показывают, что порядка трети всех почв планеты подвергаются умеренной или сильной деградации. Являясь Международным годом почв, 2015 год также является особенно важным годом для устойчивого будущего планеты, так как в нем будет объявлен набор новых глобальных целей. Внимание и стремление к поддержанию здоровья почв являются ключевыми союзниками в обеспечении продовольственной безопасности и питания для всех».   

2.       Почва, подобно нефти и природному газу, является конечным ресурсом

Почва является не возобновляемым ресурсом – ее потери не возмещаются в течение человеческой жизни. Формирование слоя почвы толщиной в 1 см из материнской породы может занять сотни и тысячи лет, однако этот сантиметровый слой почвы может быть утерян по причине эрозии в течение всего лишь одного года.

Использование неэффективных методов ведения сельского хозяйства, таких как: экстенсивная вспашка, извлечение органических веществ, чрезмерное орошение с использованием воды низкого качества, а также чрезмерное использование гербицидов и пестицидов, — истощают питательные вещества, имеющиеся в почве быстрее, чем они способны восстанавливаться, что приводит к потере плодородия почв и их деградации. Некоторые эксперты утверждают, что прогнозируемое количество лет, на которые хватит верхнего почвенного слоя планеты, сопоставимо с расчетами запасов нефти и природного газа. Как минимум 16% земель в Африке деградированы (http://www.fao.org/globalsoilpartnership/world-soil-day/campaign-material/infographic/en/).  По данным Глобального почвенного партнерства* (http://www.fao.org/globalsoilpartnership/en/), 50 000 квадратных километров почвы, площадь размером с Коста-Рику, утрачиваются во всем мире ежегодно.

3.       Почвы могут смягчить последствия изменения климата

Почвы содержат самые большие запасы земного органического углерода, более чем в два раза превышающие количество, содержащееся в растительности. Помимо восполнения запасов чистой воды, борьбы с опустыниванием и обеспечения устойчивости к наводнениям и засухам, почва смягчает последствия изменений климата, благодаря секвестрации углерода и снижению выбросов парниковых газов.

«Почвы мира должны являться важной частью любой повестки дня, направленной на борьбу с последствиями изменения климата, а также на обеспечение продовольственной и водной безопасности», — говорит Раттан Лал, директор Центра по сокращению выбросов и секвестрации углекислого газа Университета Огайо (http://e360.yale.edu/feature/soil_as_carbon_storehouse_new_weapon_in_climate_fight/2744/). «Я думаю, что в настоящее время существует всеобщее понимание значения почвенного углерода — понимание, что почва является не только средой для роста растений». 

4.       Почва жива и полна жизни 

Четвертая часть биологического разнообразия планеты существует в почве. В почве существуют, в буквальном смысле, миллиарды микроорганизмов, таких как бактерии, грибки и простейшие, а также тысячи насекомых, клещей и червей. В одной столовой ложке здоровой почвы содержится больше организмов, чем людей на всей планете.

«Мы совсем недавно начали думать о биоразнообразии почвы, как о ресурсе, о котором мы должны что-то знать»,  — говорит Диана Уолл, научный председатель Глобальной инициативы в области почвенного биоразнообразия (http://www.globalsoilbiodiversity.org/). «Без почв и их биоразнообразия нет человеческой жизни».

5.      

Инвестирование в устойчивое управление почвенными ресурсами является целесообразным с точки зрения экономики и экологии 

Управление устойчивостью почв обходится дешевле, чем восстановление почв, а также восстановление их функций. Проект ФАО разработал подсечно-мульчирующий способ систем агролесоводства в Кесингуале, в регионе Гондураса Лемпира Сур, которая имела своей целью прийти на смену устаревшему подсечно-огневому методу земледелия, использование которого привело к снижению влажности и плодородия. Результатом нововведений также стало  повышение производительности труда и доходов фермеров региона. Другой проект ФАО, посвященный земельным, водным и биологическим ресурсам, направленный на то, чтобы обратить вспять процесс деградации земель в бассейне реки Кагера между Бурунди, Руандой, Угандой и Танзанией, имел своим результатом улучшение экономического положения населения, а также повышение продовольственной безопасности фермеров в районе озера Виктория (http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/GSP/docs/report/Soil_information_Report.pdf).

«Нагрузка, оказываемая людьми на почвы во всем мире близка к достижению критической отметки», — добавляет Варгас, — «В соответствии с принципами, изложенными во Всемирной хартии почв (http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/GSP/docs/WSCharter/World_Soil_Charter.pdf) и поддерживаемыми ФАО, надлежащее управление почвенными ресурсами требует действий на всех уровнях, начиная с правительств и заканчивая физическими лицами, которые будут направлены на содействие устойчивому управлению почвами».

«Фокусирование внимания на проблемах почв в Повестке дня в области развития на период после 2015 года принесет богатые плоды».

*В целях обеспечения устойчивого управления почвенными ресурсами, члены ФАО учредили Глобальное почвенное партнерство.

Часто задаваемые вопросы | 2015 International Year of Soils

Связь между здоровьем почв и здоровьем человека самая прямая: 95% того, что мы едим,  производится на почвах.  Нехватка питательных  веществ в рационе питания людей является одним из основных факторов, влияющих на здоровье и благополучие людей во всем мире, особенно в развивающихся странах. От  нехватки питательных веществ в рационе питания, в том числе витамина А, йода, железа и цинка,  страдают свыше двух миллиардов человек. Продовольственные системы сейчас все чаще сталкиваются с проблемой обеспечения всех людей достаточным количеством безопасных, разнообразных и богатых питательными веществами пищевых продуктов, необходимых для здорового питания.

Пищевые продукты, выращенные на бедных питательными веществами почвах, способствуют развитию белково-энергетической недостаточности из-за отсутствия в рационе необходимых человеку микроэлементов —  например, железа, лития, магния, цинка, меди и йода. Здоровье почв и их плодородие оказывают непосредственное влияние на содержание питательных веществ в продовольственных культурах. Уровни содержания  микроэлементов в почвах являются одним из главных факторов для определения содержания микроэлементов в сельскохозяйственных культурах. Если необходимые микроэлементы в почве отсутствуют, то это оказывает непосредственное влияние на продовольственную систему, поскольку  в этом случае она не в состоянии обеспечить достаточное количество микроэлементов для удовлетворения потребностей человека. Особенно это касается микроэлементов, необходимость которых для человека установлена, а для роста растений – нет: к их числу относятся, например,  селен и йод. Существуют доказательства связи между дефицитом цинка, селена и йода в организме человека и дефицитом этих веществ в почвах.

С другой стороны, растения поглощают из почв не только питательные вещества и воду, но также и вредные вещества, присутствующие в почвенном растворе в доступной для растений форме: например, тяжелые металлы и загрязняющие вещества, которые могут нанести вред здоровью людей и животных и накапливаться в пищевой цепи.

Горные растения

На значительной высоте в горах расстилаются альпийские луга с ярким, пестрым ковром цветов, приковывающих взор красотой своих форм, окрасок и оттенков. Почему альпийские цветы такие яркие? Во-первых, пигменты защищают от сильного ультрафиолетового излучения, во-вторых, яркая окраска и необычно сильный запах цветков – это своеобразная «реклама» для опылителей. Как известно, высоко в горах, в зависимости от погодных условий, не такое большое разнообразие насекомых, поэтому альпийские цветы своим цветом и запахом пытаются их привлечь.

Растения, произрастающие на пастбищах, очень хорошо приспособлены к подобным условиям жизни. Так, например, большинство из них имеют жесткие, колючие стебли и листья. Как известно, подобные травы скот не ест, поэтому у этих растений появляется больше шансов на размножение.

А вот нежные и сочные виды растений, такие как «орхидеи», селятся только на труднодоступных горных выступах, где они ограждены от внимания пасущихся животных, таких как серны или альпийские козлы, которые при своей исключительной проворности не могут добраться до растений, расположенных на отвесной поверхности.

Морены (территория, оставленная ледником после его таяния) представляют собой перемятый и перемешанный материал из песка, галечника, глины и мелкозема. Несмотря на скудность почвы, некоторые виды альпийских растений очень хорошо адоптировались к таким условиям. На первых порах морены заселяются немногочисленными морозоустойчивыми мхами и лишайниками, которые могут существовать при минимуме питательных веществ. Отмирая, они создают тонкий слой гумуса, который постепенно заселяется другими растениями.

Самая большая проблема для т.н. растений-пионеров – нестабильность почвы. Ввиду этого они обладают мощной разветвленной корневой системой, служащей им якорем и одновременно укрепляющей верхний почвенный слой. Если в результате оползней растение полностью оказывается засыпанным, то со временем, сквозь толщу песка и галечника, пробиваются новые ростки, образующие на поверхности листья и цветки.

В высокогорьях растет «карликовая ива» – самое маленькое в мире дерево. Тонкий ствол ивы, то прижимающийся к земле, то стелющийся под землей, густо покрыт маленькими, лишь на несколько сантиметров выступающими веточками. Корни дерева располагаются в самом поверхностном, наиболее теплом слое почвы. Благодаря своей низкорослой форме им не страшны сильные холодные ветра.

Растения, растущие на горных выступах и каменистых склонах, также очень хорошо приспособлены к подобным условиям. Плотная подушечка листьев и стебли, покрытые пушистыми волосками, отражают часть солнечных лучей. Кроме того, между волосками образуется своеобразная воздушная прослойка, помогающая сохранять влагу. Одни виды растений имею сочные мясистые листья, способные сохранять влагу на долгое время (н-р, «молодило горное» – в России известно как «каменная роза» или «заячья капуста»). Листья других растения, наоборот, сухие, покрытые воскообразным налетом, либо свернутые в трубочку, либо в форме колючек, также защищают растения от излишнего испарения влаги.

Кавказский государственный природный биосферный заповедник имени Х.Г.Шапошникова

В строении почвенного покрова на территории Кавказского заповедника отчетливо прослеживается вертикальная зональность, в целом соответствующая высотной поясности.

Почвы лесного пояса представлены бурыми лесными почвами, которые занимают более половины территории заповедника (161724,58 га). Распространены они и на сотнях тысяч гектаров прилегающих районов. Выделены следующие их подтипы: 1) кислые; 2) слабоненасыщенные; 3) типичные; 4) остаточно-карбонатные выщелоченные; 5) глееватые.

В горной лесной части Кавказского заповедника наиболее широко распространены горно-лесные бурые типичные или слабоненасыщенные почвы. Они характеризуются малой мощностью перегнойно-аккумулятивного горизонта, от серо-коричневых до черно-бурых тонов, преимущественно с мелкозернисто-порошистой структурой, рыхлым слоем, хорошо выраженным переходом в иллювиальный горизонт. Последний — бурой окраски, мелкозернисто-комковатой структуры, слабоуплотненного сложения. Рассматриваемым почвам свойственна щебнистость, увеличивающаяся сверху вниз по почвенному профилю. Наиболее распространенной почвообразующей породой является шиферный сланец с фрагментами песчаника. По мере подъема вверх по склону мощность почв становится меньше, что наряду с условиями увлажнения и температурным режимом является ограничивающим фактором лесорастительных условий.

В отрицательных формах рельефа, на нижних частях склонов, речных террасах за счет подтока вод с вышерасположенных склонов, грунтовых вод и атмосферных осадков создаются полугидроморфные условия, т.е. периодически избыточного переувлажнения. Здесь формируются горно-лесные бурые глееватые почвы. В отличие от слабоненасыщенных почв, они характеризуются более тяжелым гранулометрическим составом, сизоватыми и бурыми пятнами в иллювиальном горизонте, указывающими на почвообразование в анаэробных условиях (процесс глееобразования). Рассматриваемые почвы характеризуются среднесуглинистым и тяжелосуглинистым, в местах с избыточным увлажнением глинистым гранулометрическим составом. В них преобладают песчаная и пылеватая фракции. С глубиной количество физической глины и ила возрастает.

В соответствии с общепринятыми градациями (Гришина, Орлов, 1978), характерной чертой рассматриваемых горно-лесных бурых почв является очень высокое количество гумуса с резко убывающим его содержанием при переходе из верхней в нижнюю часть перегнойно-аккумулятивного горизонта. Такая же тенденция наблюдается и в отношении поглощенного кальция. Количество поглощенных оснований в почвах с глубиной убывает. Наибольшая гидролитическая кислотность чаще приурочена к средней части полуметрового слоя почв. Степень насыщенности поглощенными основаниями сокращается сверху вниз по почвенному профилю. В том же направлении возрастает величина активной кислотности. Обменная кислотность почв в основном обусловлена обменным алюминием. Ее величина сверху вниз по профилю согласуется с активной кислотностью. Более высокое значение гидролитической, активной кислотности, содержания органического вещества свойственны почвам букняков, чем пихтарников. Следовательно, каждая из основных реликтовых древесных пород (бук и пихта) оказывает определенное воздействие на ряд свойств почв и в конечном счете направление почвообразования.

Наибольшей гидролитической кислотностью и наименьшей величиной поглощенных оснований, степени насыщенности ими поглощающего комплекса характеризуются полугидроморфные почвы. Здесь помимо влияния конкретной древесной породы, накладывается и влияние условий увлажнения.

Почвы верхней границы леса, которая в Кавказском заповеднике проходит в пределах 1800-2200 м над уровнем моря и представлена преимущественно березовым и буковым криволесьем, кленовым редколесьем, рододендроном с обильным травяным покровом представлены переходными типами между горно-луговыми субальпийскими и горно-лесными бурыми, их площадь в Кавказском заповеднике составляет 4964,87 га. На их генезис и свойства существенное влияния оказывает как травянистая, так и древесно-кустарниковая растительность. Поэтому такие почвы большинство исследователей относит к лугово-лесным.

В разреженных буковых криволесьях лесная подстилка небольшой мощности (1-2 см), довольно быстро разлагается и сплошного покрова не образует. Почвы большей частью маломощны: глубина А1+В составляет в среднем 32 см, у среднемощных вариантов – 47 см. Гумусовый горизонт А1 хорошо выражен, темноокрашенный (темно-серый с коричневым оттенком), мелкозернистый, имеет ясный переход в иллювиальный горизонт бурого цвета, комковато-зернистой структуры. Далее профиль слабо дифференцирован.

В большинстве случаев горно-лугово-лесные почвы криволесий суглинистого гранулометрического состава. В них преобладает песчанистая фракция, в тяжелосуглинистых — пылеватая, а в глинистых — пылеватая и иловая.

Для этих почв характерно высокое содержание органического вещества, особенно в горизонте А1. Это объясняется обогащением поверхности почвы большим количеством органического вещества, поступающего с растительным опадом. Высокая гумусированность сохраняется до самых нижних горизонтов (1.48-5,42%). При переходе из перегнойно-аккумулятивного в иллювиальный горизонт происходит резкое уменьшение содержания гумуса и азота. Такое же явление наблюдается и в отношении фосфора и калия. Самая низкая величина валового гумуса, отношения С:N, подвижного фосфора и наибольшая – азота свойственны почвам кленовников. Отличительная особенность рассматриваемых почв – очень низкая обогащенность органического вещества азотом, о чем свидетельствует довольно широкое отношение С:N, наименьшая величина гумуса и наибольшая насыщенность им азота у почв кленовников. Горно-лугово-лесные почвы, по сравнению с горно-луговыми, более обеспечены подвижными фосфором и калием. Это обусловлено тем, что у горно-лугово-лесных почв выше величина массы растительности и ее метаболитов, активнее идет круговорот веществ и почвообразование.

Почвы криволесий характеризуются невысоким содержанием поглощенных оснований. Под березняками и кленовниками большая часть их приходится на кальций, а под букняками — на магний (за исключением горизонта АоА1). При переходе из верхней части перегнойно-аккумулятивного горизонта в нижнюю и в иллювиальный слой происходит резкое падение содержания поглощенных оснований (наименьший скачок в почвах кленовников). Рассматриваемым почвам свойственна высокая гидролитическая кислотность. С глубиной ее величина обычно понижается. Перегнойно-аккумулятивный горизонт этих почв характеризуется сравнительно невысоким количеством обменного алюминия и значительным увеличением его при переходе в иллювиальный горизонт, где на его долю приходится более 95% обменной кислотности (в кленовнике 64-81%). Реакция среди этих почв от слабокислой до кислой. Лесная подстилка обычно имеет менее кислую среду благодаря выщелачиванию из нее «кислых» продуктов.

Почвы высокогорных лугов на территории заповедника расположены в альпийском (2200-3000 м н.у.м.) и субальпийском (1800-2200 м н.у.м.) поясах. Эти почвы получили преимущественное развитие в центральной и восточной части заповедника. Меньше всего они встречаются в западном районе. Здесь они приурочены в основном к Армянскому хребту, горной цепи с вершинами Чихашка, Кут, Малая Чура и Большая Чура. В центральной части заповедника горно-луговые почвы сформированы по хребтам Тыбга, Джемарук, Пшекиш, Ассара, Аспидный, Дзитаку, Ацетука. В восточной части эти почвы расположены в районе хребтов Скирда, Магишо, Ачипста, Юха. Площадь высокогорных почв Кавказского заповедника составляет 70384,34 га.

Горно-луговые субальпийские почвы формируются между альпийским и лесным поясами (1800-2200 м н.у.м.). Они разделены на следующие подтипы: типичные (дерновые), торфянисто–глееватые, остаточно-карбонатные выщелоченные.

Остаточно-карбонатным выщелоченным субальпийским почвам в отличие от дерновых свойственны большая насыщенность поглощенными основаниями и меньшая активная кислотность, особенно в нижней части иллювиального горизонта, так как они формируются на кристаллических известняках (для остальных подтипов почвообразующей породой являются сланцы), характеризуются большей насыщенностью поглощенными основаниями и меньшей активной кислотностью, особенно в нижней части иллювиального горизонта, так как они формируются на кристаллических известняках (для остальных подтипов почвообразующей породой являются сланцы, песчаники, кристаллические породы). В морфологическом отношении они очень схожи с дерновыми почвами, особенно в районе массива Фишт-Оштен. В районе Трю-Ятыргварта, где почвообразующей породой являются кристаллические известняки розового цвета, почвенный профиль таких почв приобретает красноватый оттенок.

Торфянисто-глееватые почвы гидроморфные, приурочены к отрицательным формам рельефа с избыточным увлажнением. Слой торфа у этих почв может достигать 50-60 см.

Остаточно-карбонатные почвы субальпийского пояса сформированных на кристаллических известняках, в отличие от горно-луговых субальпийских почв на силикатных почвообразующих породах (аспидный сланец), имеют несколько большую мощность профиля. Эти почвы приурочены в западной части заповедника: горный массив Фишт-Оштен с прилегающим к нему плато Лагонаки и в восточном отделе заповедника: плато Скирда. Небольшими фрагментами они встречаются на выходах мрамора в верховье реки Холодной.

По гранулометрическому составу исследуемые почвы относятся к легко- и среднесуглинистым, встречаются так же тяжелосуглинистые разновидности. Преобладающими фракциями являются песчаная (0,25-0,05 мм) и крупнопылеватая (0,05-0,01 мм), причем увеличение по профилю фракции крупного песка полностью повторяет закономерности распространения степени щебнистости. При переходе из перегнойно-аккумулятивного горизонта в иллювиальный слой ясно прослеживается накопление физической глины и ила, что может быть объяснено внутрипочвенным выветриванием и переносом этих частиц промывными водами. В гранулометрическом составе субальпийских горно-луговых почв, прежде всего, отмечается высокая обогащенность толщи илистыми дисперсными частицами.

Все рассматриваемые почвы характеризуются хорошей структурностью. Плотность и плотность твердой фазы почвы зависят, прежде всего, от минералогического, гранулометрического состава и количества органического вещества. В перегнойно-аккумулятивном горизонте исследуемых почв наблюдается наименьшая величина их, которая колеблется в значительных пределах. Это обусловлено в основном наличием большого количества корней растений и органического вещества в мелкоземе.

Горно-луговые почвы характеризуются высоким содержанием органического вещества. Наибольшее количество гумуса характерно для верхнего горизонта (18,3-23,4%). По данным запасов гумуса по всему профилю содержится 289,7-390,9 т/га, из них 110,0-161,1 т/га сосредоточены в толще гумусового горизонта. Для этих почв характерно так же довольно резкое уменьшение гумуса, начиная с горизонта В1 и достаточно глубокое распространение гумуса в нижние горизонты (2-3%).

Аналогичным образом изменяется содержание и распределение азота, однако оно изменяется более плавно по профилю почв. У всех почв наблюдается общая тенденция уменьшения отношения C:N с глубиной.

В верхних горизонтах горно-луговых субальпийских почв тип гумуса гуматно-фульватный. Вниз по профилю отношение Сгк:Сфк сужается, в горизонте ВС тип гумуса фульватный. Вниз по профилю доля гуминовых кислот уменьшается, доля фульвокислот увеличивается.

Содержание поглощенных катионов Ca2+ и Mg2+ в субальпийских дерновых почвах высокое, особенно в верхних гумусовых горизонтах. В почвах на аспидных сланцах оно достигает 10-11 м-экв., а в почвах на элювии карбонатных пород – до 25-30 м-экв. на 100 г почвы и более. Книзу по профилю почв содержание поглощенных катионов уменьшается. В почвах на элювии карбонатных пород это уменьшение происходит постепенно и на некоторой глубине сменяется увеличением. Высокое содержание поглощенных оснований в верхней части гумусового горизонта объясняется, главным образом тем, что с глубиной интенсивность биологической аккумуляции и емкость поглощения уменьшается.

Типичные субальпийские дерновые почвы на некарбонатных породах, имея небольшое количество поглощенных оснований и большую величину гидролитической кислотности, обусловливают ненасыщенность почв основанием. Этим почвам свойственна кислая реакция среды (рН 4,4-4,8), что типично для горно-луговых почв, развивающихся на силикатных почвообразующих породах.

У почв на элювии карбонатных пород с высокой обменной способностью и сравнительно незначительной гидролитической кислотностью, степень насыщенности основаниями достигает 80-90%. В составе поглощенного комплекса нет или же содержится в весьма малых количествах водород и алюминий, что является одним из отличительных свойств почв на карбонатных породах. Реакция водной суспензии слабокислая (рН 5,8-6,0). Величина рН мало изменяется по профилю почв.

Валовой химический состав изученных почв тесно связан с почвообразующими породами. Почвы на известняках отличаются от почв на аспидных сланцах меньшим содержанием SiO2 и более высоким содержанием CaO (силикатов) и MgO. Анализируя распределение содержания окислов по профилю в пределах минеральной толщи исследуемых почв, следует отметить следующие закономерности. Все они содержат SiO2 в верхних горизонтах больше, чем в нижележащих. В перегнойно-аккумулятивном горизонте наблюдается биогенное накопление кальция и частично фосфора. Молекулярные отношения SiO2/R2O3 в верхних горизонтах шире, чем в нижних. Судя по более резким колебаниям по профилю SiO2/Fe2O3 по сравнению с SiO2/AI2O3 дифференциация происходит за счет частичной миграции железа по профилю.

Под альпийскими лугами формируются своеобразные бурые горно-луговые альпийские почвы. Нижняя граница этих почв проходит на высоте около 2200 м н.у.м. Однако, эта отметка не может являться абсолютной, так как наблюдаются значительные отклонения от этой высоты. По северным склонам нижняя граница распространения этих почв опускается, а по склонам южных экспозиций наблюдается ее повышение. Здесь выделяются следующие подтипы: неполноразвитые (недоразвитые, примитивные), типичные (дерновые), остаточно-карбонатные выщелоченные.

Неполноразвитые или примитивные почвы приурочены к гребням, осыпям, скалистым местам и формируются на элювии осадочных (сланцы, песчаники) или магматических (кристаллические и метаморфические) пород. Перегнойно-аккумулятивный горизонт сформирован непосредственно на почвообразующей породе, и почвенный профиль имеет строениеА1 – Д.

Мощность профиля горно-луговых альпийских почв четко отражает условия формирования этих почв в экстремальных климатических условиях высокогорья и склоновых процессов. Маломощные варианты имеют мощность почвенной толщи в среднем 27 см, а среднемощные – 35 см.

В своем развитии эти почвы взаимосвязаны с альпийской растительностью. Почвы характеризуются очень слабой степенью минерализации растительных остатков, что ведет к образованию на поверхности почв сухоторфянистого горизонта мощностью 1-2 см, который хорошо предохраняет почву от эрозии. В местах, где травянистый покров не сплошной, на поверхности почвы наблюдается выходы подстилающей породы.

Горно-луговые альпийские дерново-карбонатные выщелоченные почвы приурочены к выходам на дневную поверхность известняков, главным образом, в районе пастбища Лагонаки, Ачешбока и хребта Скирда. В отличие от остальных горно-луговых альпийских почв этот почвенный вариант имеет более темную окраску гумусового горизонта, охристо-буроватый оттенок горизонта В и наиболее темный, красновато-бурый оттенок горизонта ВС.

В гранулометрическом составе данных почв наблюдается преобладание легкосуглинистых и суглинистых разновидностей. Встречаются так же супесчаные разности. При этом суглинистые почвы приурочены к кристаллическим известнякам, тогда как супесчаные и песчаные к песчаникам и сланцам. У почв на аспидных сланцах отмечается увеличение частиц меньше 0,001 мм в горизонте Аd. Это увеличение, вероятно, происходит за счет интенсивного выветривания сланцев в верхнем горизонте и за счет приноса илистой фракции стекающими водами по склону.

Горно-луговые альпийские почвы характеризуются наименьшими величинами плотности твердой фазы и плотности почв, которые, как правило, с глубиной увеличиваются. По сравнению с субальпийскими почвами в альпийском поясе при переходе в иллювиальный горизонт резко возрастает плотность почвы и сокращается общая порозность.

Рассматриваемые почвы относятся к высокогумусным. Содержание гумуса в горизонте Аd около 20-25%. Данный гумус имеет грубодисперсный характер, то есть в верхних горизонтах основную его часть составляют полуразложенные растительные остатки наземной и корневой растительной массы. В соответствии с содержанием гумуса находится и количество азота. Общий запас органического вещества по всему профилю составляет 232,9-260,9 т/га, из них 43,5-76,0 т/га сосредоточены в толще дернового горизонта.

Поглощенные основания представлены исключительно катионами кальция и магния. При этом первые составляют более 70-75% от суммы. Наиболее насыщенными поглощенным кальцием являются дерново-карбонатные выщелоченные альпийские почвы. В гумусовом горизонте его количество составляет 18,0-23,6 м-экв/100 г почвы. При этом вниз по профилю их количество падает, а при подходе к материнской породе возрастает. Для остальных почв уменьшение поглощенных оснований по профилю отчетливо отражает общий характер распределения гумуса по вертикали.

У этих почв высокая гидролитическая кислотность, достигающая 21,0 м-экв/100 г почвы. Она обусловлена в основном обменным алюминием. Гидролитическая кислотность обычно с глубиной падает, увеличиваясь иногда в иллювиальном горизонте.

В соответствии с распределением кальция и гидролитической кислотности находится степень насыщенности поглощенными основаниями. У дерново-карбонатных выщелоченных почв, в связи с высокой обменной способностью и сравнительно незначительной гидролитической кислотностью, степень насыщенности основаниями достигает 60-70%. Тогда как почвы на аспидных сланцах, как правило, ненасыщенны ими.

Почвы альпийского пояса имеют кислую, слабокислую и близкую к нейтральной активную кислотность. На ее величину оказывает заметное влияние почвообразующая порода, растительность, промывной тип водного режима.

При рассмотрении валового состава отмечается четкий сиалитный характер почв. По профилю почв отмечается равномерное распределение кремнекислоты и полуторных окислов с некоторым накоплением их в иллювиальном горизонте. В связи с этим наблюдается сравнительно равномерное распределение молекулярных отношений SiO2:R2O3 по профилям.

Таким образом, горно-луговые почвы, сформированные под альпийскими лугами, характеризуются хорошо развитой дерниной, малой мощностью, большим содержанием гумуса в верхнем горизонте и резким его уменьшением с глубиной. В сильно увлажненных местах отмечается оторфование горизонта Аd.

пути образования, виды, польза, охрана

Что такое болото?

Болото – это участок ландшафта, который характеризуется избыточным увлажнением поверхности, влаголюбивым растительным покровом и наличием торфа. Формально разделяют болота и заболоченные земли, причем различие это определяется толщиной торфяного покрова: если толщина торфа больше 30 см, это считается болотом, если меньше – заболоченными землями. Впрочем, это деление очень условно, и большинство людей называют любой заболоченный участок болотом.

Как образуются болота?

Болота могут образовываться двумя путями. Первый – это зарастание озер. Почти любое озеро (за исключением разве что Байкала) рано или поздно превратится в болото – это естественный процесс. Все растения и животные, обитающие в озере, после своей гибели опускаются на дно, где подвергаются воздействию микроорганизмов и превращаются в сапропель – донный ил. Постепенно толщина сапропелевых отложений увеличивается, снижая глубину озера, что влечет его лучшее прогревание, активизацию развития растений и животных, и в результате –увеличение толщины отложений. Этот процесс ведет к тому, что поверхность озера с краев начинают захватывать камыши и тростники, которые добавляют биомассу в сапропелевые отложения. И так, в течение столетий и тысячелетий, водная гладь озера превращается в болото.

Второй путь – это когда болото образуется на суше, в понижениях рельефа, где есть плотная почва, плохо проницаемая для воды. В этих условиях деревья и другая растительность постепенно угнетаются, испытывая недостаток минеральных веществ, зато активно развиваются мхи, которые менее требовательны к условиям обитания. Накапливая в себе воду, мхи перекрывают доступ кислорода в почву и окончательно «убивают» деревья, которые при жизни работают насосом, перекачивающим воду из почвы в воздух. В итоге начинается активное заболачивание территории, которое, в итоге, и приводит к формированию полноценного болота.

Какие бывают болота?

По типу ландшафта болота подразделяются на верховые, низовые и переходные. Да, болота – это далеко не всегда низины, заполненные водой, хотя все они начинаются именно так. Но постепенно откладывающиеся остатки растений начинают поднимать уровень болотной растительности. Формируется «купол» верхового болота, на вершине которого, в центре болота, выживают лишь растения, которые терпимы к малому содержанию минеральных веществ в воде и повышенной кислотности, возникающей в результате неполного гниения остатков растительности. Вышина такого купола относительно нижней части болота, может достигать 6-8 метров.

А на Дальнем Востоке существует совершенно особенный тип болот – мари. Это заболоченные пространства, образовавшиеся на вечной мерзлоте, которая задерживает воду на поверхности. Обычно здесь формируются кочкарники – особая форма осок, сочетающаяся со сфагновым мхом, участками угнетенной лиственницы, карликовой березы и ольхи, зарослями голубики, багульника и рододендрона.

Чем важны болота?

Болота – это естественный аккумулятор воды. Во время дождей или таяния снега болота накапливают в себе огромное количество воды, не давая ей быстро скатиться в реки, тем самым, предотвращая возникновение паводков или значительно снижая их уровень. В засушливый период эта накопленная вода попадает в реки постепенно, поддерживая их уровень и не давая им пересохнуть.

Болото – это фильтр. Находящиеся в болотах неперегнившие остатки растительности (торф) эффективно абсорбируют загрязняющие вещества, включая тяжелые металлы. Поэтому болота очищают всю воду от примесей и загрязняющих веществ, делая ее пригодной даже для питья. А еще болота притягивают и осаждают в себе всю пыль с окружающих территорий. Так что они очищают не только воду, но и воздух.

Болота – это «легкие планеты». Да-да, эти невзрачные экосистемы в 7-15 раз более эффективно вырабатывают кислород и поглощают углекислый газ, чем леса. Один гектар болот может поглотить за год до 1800 кг углекислого газа и выработать до 700 кг кислорода. Причем углекислый газ, поглощенный болотной растительностью, на тысячелетия консервируется в виде торфа и выпадает из глобального оборота углерода.

Болота – это дом для животных и растений. Находясь на стыке двух сред – воды и суши, обладая крайне высокой устойчивостью к колебаниям климата и высокой продуктивностью биомассы, они являются экосистемами с высочайшим уровнем биоразнообразия, превосходящим таковые у лесов бореального пояса или степей и конкурирующим с тропическими лесами и морями. Здесь обитают не только «водно-болотные» виды, такие, как водоплавающие и околоводные птицы, земноводные или рыбы. Болота в летний период привлекают копытных животных, которые находят здесь обильную пищу и хорошую защиту от хищников. Именно поэтому копытные часто выбирают болота в качестве мест, где они рожают и выкармливают детенышей. А, например, лось прямо приспособлен к обитанию в заболоченных местах – у него широкие копыта, способные как бы «раскрываться», увеличивая свою площадь, что позволяет ему легко передвигаться по заболоченной местности. Лось также приспособился глубоко нырять, добывая в пищу донные растения. Обитают на болотах и хищники – лисицы, барсуки, енотовидные собаки, которые находят здесь пищу – мелких грызунов, рыбу, земноводных, яйца и птенцов птиц. В конце лета и осенью на болота в поисках ягоды на «жировку» выходит медведь.

Зачем нужны болота человеку?

Помимо указанных выше так называемых экосистемных функций, то есть обеспечения нормального функционирования привычной человеку среды обитания, болота приносят человеку массу даров, ощутимых на бытовом уровне. Здесь растут ягоды – голубика, брусника, клюква, морошка. Разнообразие животных делает болота ценными охотничьими угодьями, где можно добыть пропитание. Торф служит топливом и ценным сырьем для химической промышленности.

Многие растения, живущие на болоте, используются в фармацевтической промышленности. В

древности болота служили для человека первыми источниками железа, т.к. в них, благодаря

деятельности железобактерий, формируются залежи болотной руды. А для археологов болота – это настоящая сокровищница, в которой из-за высокой кислотности среды хорошо сохраняются древние артефакты. Рукописные березовые свитки Древнего Новгорода, щиты и мечи германцев, корабли викингов, да и почти все археологические находки древней Северной Европы были извлечены из болот, законсервировавших эти артефакты на тысячелетия.

Что угрожает болотам?

Человек до сих пор считает болота если не врагом, то бесполезной частью территории, которую можно было бы эксплуатировать с «большей пользой». Поэтому главной проблемой для сохранения болот является их осушение для дальнейшего использования в сельском хозяйстве или добывания торфа. В результате этого происходит утрата мест обитания животных, резкое изменение гидрологического режима ручьев и рек, увеличивается количество пожаров. Торф в осушенных болотах способен гореть годами, отравляя воздух на прилегающих территориях и регулярно прорываясь поверхностными лесными пожарами, что показали пожары в Подмосковье в 2010 году.

Как охраняются болота?

Существуют разные механизмы защиты болот от негативного воздействия, например, создание заповедников и других ООПТ, включающих в себя участки болот. Так, к примеру, на Дальнем Востоке, в Амурской области, создан Норский заповедник, почти вся территория которого является марью. Водно-болотные угодья сохраняются в Хинганском, Ханкайском, Болоньском заповедниках.

Пожалуй, главным международным механизмом сохранения болот является Рамсарская Конвенция о водно-болотных угодьях, имеющих международное значение в качестве мест обитания водоплавающих птиц. Конвенция несколько расширяет понятие болот, включая в них мелководные озера и морские побережья, которые используются водоплавающими и околоводными птицами на разных этапах их жизненного цикла.

Присоединяясь к Конвенции, каждая страна берет на себя обязательства по сохранению конкретных водно-болотных угодий перед международным сообществом. В России сейчас существует 35 водно-болотных угодий международного значения на площади 10 323 767 га. На российской стороне бассейна Амура действуют 6 водно-болотных угодий международного значения на площади 825 500 га – Торейские озера в Забайкальском крае, Зейско-Буреинская равнина и Хингано-Архаринская низменность в Амурской области, Озеро Болонь и Озеро Удыль в Хабаровском крае, Озеро Ханка в Приморском крае.

Почвенный организм | биология | Britannica

Почвенный организм , любой организм, населяющий почву в течение части или всей ее жизни. Почвенные организмы, размер которых варьируется от микроскопических клеток, переваривающих разлагающийся органический материал, до мелких млекопитающих, которые живут в основном на других почвенных организмах, играют важную роль в поддержании плодородия, структуры, дренажа и аэрации почвы. Они также разрушают ткани растений и животных, высвобождая накопленные питательные вещества и превращая их в формы, пригодные для растений.Некоторые почвенные организмы являются вредителями. Среди почвенных организмов — вредителей сельскохозяйственных культур — нематоды, слизни и улитки, симфилиды, личинки жуков, личинки мух, гусеницы и корневые тли. Некоторые почвенные организмы вызывают гниение, некоторые выделяют вещества, препятствующие росту растений, а другие являются хозяевами организмов, вызывающих болезни животных.

Поскольку большинство функций почвенных организмов являются полезными, земля с большим количеством организмов на ней имеет тенденцию быть плодородной; на одном квадратном метре плодородной почвы может находиться до 1 000 000 000 организмов.

Подробнее по этой теме

почва: Организмы

На развитие почв может существенно повлиять растительность, животные и человеческое население. Любой массив смежных …

Почвенные организмы обычно делятся на пять произвольных групп в зависимости от размера, наименьшей из которых являются простейшие, включая бактерии, актиномицеты и водоросли.Далее идет микрофауна, длина которой менее 100 микрон, которая, как правило, питается другими микроорганизмами. Микрофауна включает одноклеточных простейших, некоторых более мелких плоских червей, нематод, коловраток и тихоходок (восьминогих беспозвоночных). Мезофауна несколько крупнее и неоднородна, включая существ, питающихся микроорганизмами, разлагающимся веществом и живыми растениями. В эту категорию входят нематоды, клещи, коллемболы (бескрылые насекомые, названные так из-за подпрыгивающего органа, позволяющего им прыгать), насекомоподобных протуранов, которые питаются грибами, и пауропод.

Четвертая группа, макрофауна, также весьма разнообразна. Наиболее распространенным примером является горшечный червь, белый сегментированный червь, который питается грибами, бактериями и разлагающимся растительным материалом. В эту группу также входят слизни, улитки и многоножки, которые питаются растениями, и многоножки, жуки и их личинки, а также личинки мух, которые питаются другими организмами или разлагающимся веществом.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Мегафауна составляют крупнейшие почвенные организмы и включают крупнейших дождевых червей, возможно, самых важных существ, обитающих в верхнем слое почвы.Дождевые черви пропускают через кишечник и почву, и органическое вещество, аэрируя почву, разрушая подстилку органического материала на ее поверхности и перемещая материал вертикально с поверхности в подпочву. Это чрезвычайно важно для плодородия почвы и развивает структуру почвы как матрицу для растений и других организмов. Было подсчитано, что дождевые черви полностью переворачивают эквивалент всей почвы на планете на глубину один дюйм (2,5 см) каждые 10 лет.Некоторые позвоночные также относятся к категории мегафауны; к ним относятся всевозможные роющие животные, такие как змеи, ящерицы, суслики, барсуки, кролики, зайцы, мыши и кроты.

Одна из важнейших ролей почвенных организмов — расщепление сложных веществ в разлагающихся растениях и животных, чтобы они снова могли использоваться живыми растениями. Сюда входят почвенные организмы в качестве катализаторов ряда природных циклов, среди которых наиболее заметны циклы углерода, азота и серы.

Углеродный цикл начинается в растениях, которые объединяют углекислый газ из атмосферы с водой для образования тканей растений, таких как листья, стебли и плоды. Животные поедают растения и превращают ткани в ткани животных. Цикл завершается, когда животные умирают и их разлагающиеся ткани съедаются почвенными организмами, в результате чего выделяется углекислый газ.

Белки являются основным веществом органических тканей, а азот — важным элементом всех белков. Наличие азота в формах, которые могут использовать растения, является основным фактором, определяющим плодородие почв; поэтому роль почвенных организмов в облегчении круговорота азота имеет большое значение.Когда растение или животное умирают, почвенные организмы расщепляют сложные белки, полипептиды и нуклеиновые кислоты в своем организме и производят аммоний, ионы, нитраты и нитриты, которые затем растения используют для построения тканей своего тела.

Как бактерии, так и сине-зеленые водоросли могут связывать азот непосредственно из атмосферы, но это менее важно для развития растений, чем симбиотические отношения между бактериями рода Rhizobium и бобовыми, а также некоторыми деревьями и кустарниками. В обмен на выделения от хозяина, которые стимулируют их рост и размножение, Rhizobia фиксируют азот в клубеньках корней растения-хозяина, обеспечивая азот в форме, пригодной для использования растением.

Почвенные организмы также участвуют в круговороте серы, главным образом за счет расщепления естественных соединений серы в почве, чтобы этот жизненно важный элемент стал доступным для растений. Запах тухлых яиц, столь распространенный на болотах и ​​болотах, связан с сероводородом, вырабатываемым этими микроорганизмами.

Хотя почвенные организмы стали менее важными в сельском хозяйстве из-за разработки синтетических удобрений, они играют жизненно важную роль в лесных массивах, особенно в создании гумуса, тонко разделенного комплекса органических материалов, состоящих из гниющих листьев и других растительных веществ.

Когда лист падает, большинство животных не может его съесть. После вымывания водорастворимых компонентов листа грибки и другая микрофлора атакуют его структуру, делая ее мягкой и податливой. Теперь подстилка нравится широкому кругу беспозвоночных, которые фрагментируют ее и превращают в мульчу. Многоножки, мокрицы, личинки мух, коллембол и дождевые черви оставляют подстилку в относительно неизменном виде, но они создают подходящий субстрат для роста первичных деструкторов, которые расщепляют ее на более простые химические соединения.Существует также группа, называемая вторичными разложителями (некоторые существа, например, коллемболы, входят в обе группы), которые еще больше разлагают ее.

Таким образом, органическое вещество листьев постоянно переваривается и переваривается волнами все более мелких организмов. В конечном итоге количество гуминового вещества, которое останется, может составить всего лишь четверть исходного органического вещества подстилки. Постепенно этот перегной вносится в почву роющими животными (такими как кроты, кролики и т. Д.) И под действием дождевых червей.

Хотя некоторые почвенные организмы могут стать вредителями — особенно когда одна культура многократно выращивается на одном и том же поле, что способствует размножению организмов, питающихся их корнями, — в целом они являются важными элементами в процессе жизни, смерти и распад, омолаживающий окружающую среду.

Почва: факты (Science Trek: Общественное телевидение Айдахо)

См. 10 основных вопросов

Почва, на первый взгляд, может быть не вашей любимой темой.Но, может быть, так и должно быть. Почва — это важнейший природный ресурс, который во многих отношениях обеспечивает нашу окружающую среду. Почва — это отдельная полноценная экосистема. Почва — пища для одних существ и дом для многих других. Почва помогает очищать воду, перерабатывать питательные вещества, дает место для роста растений и обеспечивает газами нашу атмосферу. Почва влияет на нашу погоду и дает материалы для промышленности и строительства. Итак, что такое почва и тире; точно? Давайте копаться и узнаем…

Что такое почва?

Почва находится на внешнем слое земли или «корке».«Это сложное сочетание разлагающихся растений и животных, горных пород, глины, песка, минералов, воды, кислорода, углерода и микроорганизмов. Этот рецепт приготовления почвы зависит от местоположения и доступных ингредиентов. Влага, погода и температура также влияют на продуктивность почвы.

Слои почвы

Фактически можно нанести на карту почву по разным характеристикам и качеству. Только в Соединенных Штатах существует более 25 000 почв с различными названиями. Несмотря на то, что у каждой почвы есть определенные условия, которые дают ей разные названия, у почвы есть некоторые постоянные свойства.Почва формируется слоями, и каждый слой содержит определенные ингредиенты. Слои не имеют определенных границ, но могут иметь градиентный характер из-за силы тяжести и потока воды. Отличить один слой от другого может быть очень сложно & dash; в некоторых случаях может быть идентифицировано только экспертами. Вот общий взгляд на обычные слои почвы.

Гумус — Гумус является самым верхним слоем. Это темный, богатый питательными веществами слой, который может быть очень толстым в некоторых геологических областях и от тонкого до отсутствующего в других.Этот слой состоит из разложившихся растений и животных, а также микроорганизмов. Микроорганизмы разлагают мертвые растения и животных на почву. Это вопрос вторичной переработки. В ходе этого разложения умирающие растения и животные выделяют углерод, который также является частью гумусового слоя.

(Не путайте перегной с хумусом и тире; перегной — это почва, хумус — это измельченные бобы гарбанзо, которые вы едите.)

Верхний слой почвы — Верхний слой почвы содержит гумус и может иметь толщину около 6 дюймов.Он также может содержать дождевых червей, насекомых и других мелких существ, воду, мусор, части растений, кислород, химические вещества из нашей окружающей среды и даже может быть покрыт живыми растениями. В этом слое живут животные.

Подземный слой — Чуть ниже верхнего слоя почвы находится подпочвенный слой, содержащий минералы и глину, выветрившиеся из горных пород. Они смешаны с небольшим количеством разложившегося вещества. Вода и ветер измельчают камни на мелкие и мелкие кусочки.Дождь и гравитация могут помочь мелким частицам породы осесть в подпочвенном слое. Корни растений могут достигать подпочвенного слоя, поскольку они растут в поисках воды. Корни поглощают железо, кальций, магний и другие известные полезные минералы.

Основной материал — Этот слой находится чуть ниже подпочвенного слоя и известен как основной материал, но на самом деле это просто порода. Он состоит из мелких выветрившихся частиц, песка, глины, солей и минералов без какого-либо живого вещества.

Bedrock & dash; Ниже основного материала находится коренная порода. Коренная порода — это твердая порода. Он будет оставаться твердым до тех пор, пока некая сила природы не подвергнет его воздействию элементов, в которых он будет выветриваться, и процесс создания почвы не начнется снова

Слои различаются по глубине в зависимости от геологической области, в которой они существуют. Погода и температура также могут влиять на состав и толщину слоев.Вот еще одна иллюстрация слоев почвы.

Что делает почва

Почва для растений — Растения нуждаются в почве, чтобы обеспечить их минералами и другими питательными веществами. Почва также удерживает воду до тех пор, пока она не понадобится растению. Корни растения также используют почву, чтобы придать растению основу и черту; они хватают почву и используют ее, чтобы держать себя в вертикальном положении и сильными. Растения также возвращают почву, добавляя питательные вещества, когда они умирают. Их корни также могут предотвратить эрозию и помочь почве удерживать воду, защищая ее от солнца.

Почва для животных — Многие живые существа строят свои дома в почве. Насекомые, бактерии, дождевые черви, улитки, грибы и другие помогают создавать почву из отходов, которые они создают, поедая мертвые растения и животных. Они также роют и прокладывают туннели в почве, создавая воздушные карманы и разрыхляя почву для воды и корней. Более крупные животные тоже живут в почве. Барсуки, кроты, суслики, змеи, черепахи и другие роющие существа могут рыть огромные системы туннелей под землей.

Почвенные фильтры для нашей воды — Вода может просачиваться сквозь слои почвы, песка и глины из-за своей способности помещаться между частицами. Почва имеет отрицательный заряд, в то время как загрязняющие вещества, как правило, заряжены положительно. Когда вода движется вниз, почва действует как магнит, притягивая загрязнения и удерживая их. Вода продолжает двигаться сквозь слои почвы, оставляя за собой примеси. Чистая вода попадает в грунтовые воды.Для получения дополнительной информации о грунтовых водах посетите водный сайт Science Trek.

Система переработки — Мусор, листья, мертвые растения, мертвые животные и другие отходы перерабатываются микроорганизмами, дождевыми червями и другими существами, которые фактически питаются этими предметами и превращают их в почву. Питательные вещества из мертвой жизни возвращаются червю, насекомому, улитке или, возможно, дубу, который забирает их из почвы. Взгляните на эту почвенную пищевую сеть.Это действительно отличная система. Без него мы были бы по колено в мертвых вещах повсюду, и у нас не было бы возможности избавиться от них. У нас вообще не было бы почвы и не было бы дома для жизни растений и мелких существ. Одно помогает другому.

Почва и погода — Почва нагревается, когда на нее светит солнце, создавая температуру, которая может влиять на испарение воды в почве и в близлежащих растениях, озерах или реках. Как часть круговорота воды, это испарение приводит к попаданию воды в атмосферу, которая позже становится дождем, снегом, мокрым снегом или градом.В районах с большим количеством нагреваемой почвы, таких как пустыня или пляж, температура почвы может создавать области с теплым воздухом. В этих областях теплого воздуха есть то, что называется низким давлением и стремительностью; Это означает, что воздух прижимается к земле с меньшей силой, чем над более прохладной областью. Когда прохладнее воздух и тире; который имеет высокое давление & тире; перемещается в эту теплую местность суши, создается ветер. Таким образом, температура почвы влияет на ветер. В экстремальных ситуациях эти теплые и прохладные области с давлением воздуха также могут создавать торнадо.Во время урагана почва может подняться в воздух, вызвав пыльную бурю. Эта пыль также может повлиять на погоду.

Почва также выделяет в нашу атмосферу ряд газов. Двуокись углерода, метан и другие газы изменяют температуру атмосферы и ее способность удерживать кислород. Это тоже влияет на нашу погоду в течение более длительных периодов времени.

Почва и строительство & dash; Люди использовали землю в качестве строительного материала на протяжении тысячелетий.Кирпич, бетон, цемент, камень, мрамор и даже древесина зависят от почвы и слоев под ней, чтобы обеспечить эти строительные материалы. Даже стекло вылеплено из кремнезема, который является разновидностью песка. Посмотрите, как здесь делают стекло. Итак, хотя мы думаем, что почва является домом для маленьких существ, таких как дождевые черви и муравьи, мы видим, что почва также помогает людям жить в доме.

Эрозия и выветривание

Почва не стоит на одном месте. Ветер разносит почву, вода смывает почву с одного места на другое, люди кладут землю в заднюю часть своего пикапа и уносят ее в другое место, или они постоянно ездят на мотоциклах по тропе.Это лишь некоторые из способов движения почвы. Когда почва вытесняется природой или человеком, это называется эрозией. Иногда эрозия бывает полезной. Когда богатая питательными веществами почва со дна реки выходит на землю после наводнения, она обеспечивает хорошую пищу для выращивания растений. Этот тип эрозии можно считать хорошим. Если только вы не построили дом прямо у этой реки. Тогда вы можете почувствовать то же самое.

Но эрозию можно считать плохой, если она переносит гумус и верхний слой почвы вниз по склону после сильного ливня и оставляет растения и животных без своих преимуществ.В этом случае растения могут вырваться с корнем, а животные лишатся крова. На склоне горы образуются борозды, и земля становится неустойчивой. Камни могут сползать с горы и стать опасными.

Выветривание происходит, когда камни разбиваются на более мелкие части. Повторяющиеся движения ветра или воды могут расколоть скалу и растворить ее на более мелкие камни или песок. Все мы видели каменные арки вдоль пляжа или в скальных каньонах. Это результат выветривания. Неоднократные удары ветра и камней по некогда сильной скальной структуре сказываются и постепенно удаляют части, пока все, что остается, — это арка.После того, как скала была уменьшена на более мелкие части, может возникнуть эрозия и переместить части
в новые места.

Химические вещества также могут способствовать выветриванию. Когда вода вступает в химическую реакцию с минералом или соединением и многократно капает на каменистую поверхность, она может растворять породу. Это происходит, например, в пещерах, где эта постоянная капля может растворить камень и вызвать его преобразование на дне пола пещеры. В результате получается сталагмит. Или, если он реформируется по мере того, как капает, он может цепляться за крышу пещеры и образовывать сталактит.

К другим формам выветривания относятся: растения, растущие в ямах или трещинах скал, вода, многократно замерзающая и тающая в скалах, животные, вулканы, землетрясения и даже люди. Сохранилось множество свидетельств перехода, совершенного первопроходцами по равнинам. Канавки иногда делались колесами их многочисленных повозок, которые неоднократно катились по камням. Камень выветрился и стал частью почвы. Результатом стал обветренный шрам, который все еще можно увидеть в некоторых местах сегодня.

Канавки, образованные колесами тележки в скале вдоль Орегонской тропы

Агрономия

Агроном изучает почвы и работает над улучшением посевов и технологий выращивания. Возможно, вы когда-нибудь подумаете о том, чтобы стать агрономом. Чтобы узнать больше о том, чем занимается агроном, щелкните здесь.

Как формируются почвы | Окружающая среда, земля и вода

Распечатать

Почва — это тонкий слой материала, покрывающий поверхность земли, образующийся в результате выветривания горных пород.Он состоит в основном из минеральных частиц, органических материалов, воздуха, воды и живых организмов — все они взаимодействуют медленно, но постоянно.

Большинство растений получают питательные вещества из почвы и являются основным источником пищи для людей, животных и птиц. Следовательно, существование большинства живых существ на суше зависит от почвы.

Почва — ценный ресурс, с которым нужно осторожно обращаться, поскольку она легко повреждается, смывается или уносится ветром. Если мы понимаем почву и правильно с ней обращаемся, мы избежим разрушения одного из важнейших строительных блоков нашей окружающей среды и нашей продовольственной безопасности.

Профиль почвы, показывающий различные слои или горизонты.

Профиль почвы

По мере развития почвы со временем слои (или горизонты) образуют профиль почвы.

Большинство почвенных профилей покрывают землю в виде двух основных слоев — верхнего слоя почвы и подпочвы.

Почвенные горизонты — это слои почвы при движении вниз по профилю почвы. Почвенный профиль может иметь почвенные горизонты, которые легко или трудно различить.

Большинство почв имеют 3 основных горизонта:

• Горизонт — богатый гумусом верхний слой почвы, где наиболее высоки питательные вещества, органические вещества и биологическая активность (т.е. активны большинство корней растений, дождевых червей, насекомых и микроорганизмов). Горизонт А обычно темнее других горизонтов из-за органических материалов.
• горизонт Б —глинистые недра. Этот горизонт часто менее плодороден, чем верхний слой почвы, но содержит больше влаги. Обычно он имеет более светлый цвет и меньшую биологическую активность, чем горизонт А. Текстура тоже может быть тяжелее горизонта А.
• Горизонт С — нижележащая выветренная порода (из которой формируются горизонты А и В).

Некоторые почвы также имеют горизонт O , в основном состоящий из растительного опада, скопившегося на поверхности почвы.

Свойства горизонтов используются для различения почв и определения потенциала землепользования.

Факторы, влияющие на почвообразование

Почва формируется непрерывно, но медленно, в результате постепенного разрушения горных пород в результате выветривания. Выветривание может быть физическим, химическим или биологическим процессом:

• физическое выветривание — разрушение горных пород в результате механического воздействия.Изменения температуры, истирание (когда камни сталкиваются друг с другом) или мороз могут вызвать разрушение камней.
• химическое выветривание — разрушение горных пород в результате изменения их химического состава. Это может произойти, когда минералы в горных породах вступают в реакцию с водой, воздухом или другими химическими веществами.
• биологическое выветривание — разрушение горных пород живыми существами. Роющие животные помогают воде и воздуху проникать в скалу, а корни растений могут врастать в трещины в скале, вызывая ее раскол.

Накопление материала под действием воды, ветра и силы тяжести также способствует почвообразованию.Эти процессы могут быть очень медленными и занимать многие десятки тысяч лет. Пять основных взаимодействующих факторов влияют на формирование почвы:

• исходный материал — минералы, составляющие основу почвы
• живые организмы — влияющие на почвообразование
• климат — влияющие на скорость выветривания и разложения органических веществ
• топография — степень влияния на склон осушение, эрозия и осаждение
• время, влияющее на свойства почвы.

Взаимодействие между этими факторами приводит к возникновению бесконечного разнообразия почв на поверхности земли.

Основные материалы

Минералы почвы составляют основу почвы. Они образуются из горных пород (материнского материала) в результате процессов выветривания и естественной эрозии. Вода, ветер, изменение температуры, сила тяжести, химическое взаимодействие, живые организмы и перепады давления — все это помогает разрушить исходный материал.

Типы основных материалов и условия их разрушения будут влиять на свойства образующейся почвы. Например, почвы, образованные из гранита, часто бывают песчаными и неплодородными, тогда как базальт во влажных условиях разрушается, образуя плодородные глинистые почвы.

Организмы

На формирование почвы влияют организмы (например, растения), микроорганизмы (например, бактерии или грибы), роющие насекомые, животные и люди.

По мере формирования почвы в ней начинают расти растения. Растения созревают, умирают, и их место занимают новые. Их листья и корни добавляются в почву. Животные едят растения и их отходы, и в конечном итоге их тела добавляются в почву.

Это начинает изменять почву. Бактерии, грибки, черви и другие носители разлагают растительный мусор, отходы и остатки животных, превращаясь в конечном итоге в органическое вещество.Это может быть торф, перегной или древесный уголь.

Климат

Температура влияет на скорость выветривания и разложения органических веществ. В более холодном и сухом климате эти процессы могут быть медленными, но при высокой температуре и влажности они относительно быстры.

Осадки растворяют одни материалы почвы и удерживают другие во взвешенном состоянии. Вода переносит или вымывает эти материалы через почву. Со временем этот процесс может изменить почву, сделав ее менее плодородной.

Топография

Форма, длина и уклон откоса влияют на дренаж.Форма склона определяет тип растительности и указывает количество выпавших осадков. Эти факторы меняют способ формирования почвы.

Почвенные материалы постепенно перемещаются в пределах естественного ландшафта под действием воды, силы тяжести и ветра (например, сильные дожди вымывают почвы с холмов на более низкие участки, образуя глубокие почвы). Почвы, оставленные на крутых склонах, обычно более мелкие. Переносимые почвы включают:

• аллювиальные (переносимые водой)
• коллювиальные (переносимые самотеком)
• эоловые (переносимые ветром) почвы.

Подробнее об эрозии почв.

Время

Свойства почвы могут варьироваться в зависимости от того, как долго она была выветрена.

Минералы горных пород подвергаются дальнейшему выветриванию с образованием таких материалов, как глины и оксиды железа и алюминия.

Квинсленд (и Австралия) — очень старый, выветрившийся ландшафт с множеством древних почв.

Почва и окружающая среда | Почвы 4 Учителя

Почвы играют большую роль в поддержании здоровья функций экосистем в мире.

ЭКОСИСТЕМНЫЕ УСЛУГИ

Почва является связующим звеном между воздухом, водой, камнями и организмами и отвечает за множество различных функций в мире природы, которые мы называем экосистемными услугами. Эти функции почвы включают: качество и состав воздуха, регулирование температуры, круговорот углерода и питательных веществ, круговорот и качество воды, обработку и переработку природных «отходов» (разложение), а также среду обитания для большинства живых существ и их пищи. Мы не смогли бы выжить без этих почвенных функций.

Среда обитания

Почвы — это среда, в которой растут семена. Они обеспечивают тепло, питательные вещества и воду, которые можно использовать для выращивания растений до зрелости. Эти растения образуются вместе с другими растениями и организмами, чтобы создать экосистемы. Экосистемы зависят от почвы, и почвы могут помочь определить, где расположены экосистемы (дополнительные примеры см. На странице «Вокруг света»). Эти растения затем обеспечивают ценную среду обитания и источники пищи для животных, бактерий и других вещей.

Качество и состав воздуха

Хорошо засыпанная почва предотвращает эрозию. Во времена, подобные Великой Пылевой чаше, ветер дует через почву и подвешивает ее в воздухе. Они легко вдыхаются и накапливаются в тканях легких, вызывая серьезные респираторные проблемы. Эти частицы могут содержать грибки и бактерии, которые могут вызывать инфекции и болезни. Они также важны в военных действиях.

Пыль может скрыть целые армии и танки в больших облаках. Подойти к противнику намного проще, когда целые армии скрыты в пыли, но все следующие машины, как правило, ослеплены пылью.В засушливых регионах пыль также может предупредить о приближающемся противнике. В очень засушливых регионах каждый раз при стрельбе из оружия выбрасывается облако пыли, и трудно увидеть, поражена ли цель. Ресурс танковых двигателей сократился в среднем с 7500 километров до 3500 километров в пустыне; большая часть этого связана с ущербом, который наносит взвешенный осадок. Во время боевых действий в пустыне взлетные формирования портятся из-за высокой концентрации пыли.

Регулирование температуры

Температура почвы играет важную роль во многих процессах, происходящих в почве, таких как химические реакции и биологические взаимодействия.Сюда входят такие важные процессы, как прорастание семян, насекомые и микробы, обитающие в окружающей среде, и скорость разрушения растений и животных. В более холодных почвах протекает меньше биологических и химических реакций по сравнению с более теплыми, поэтому в почвах может храниться больше углерода.

Круговорот углерода и питательных веществ

Почва содержит большое количество накопленного углерода, почти в 5 раз больше, чем растения, которые в ней растут. Все природные процессы цикличны. На глобальном уровне общий углеродный цикл более сложен и включает углерод, хранящийся в ископаемом топливе, почвах, океанах и горных породах.Физические, биологические и химические процессы в почве влияют на баланс органических углеродных соединений, и если они выбрасываются в атмосферу в виде CO ₂ или хранятся в почве. Тот же процесс происходит с азотом, фосфором и всеми другими материалами.

Фильтрация воды

Без почвы и частиц почвы вода текла бы по голым камням! Когда идет дождь, почва действует как губка, впитывая воду в землю. После этого с водой может произойти несколько вещей.Воду могут поглощать растения, микробы и другие живые существа, или вода перемещается в подземные водоносные горизонты и озера и стекает в ручьи, прежде чем в конечном итоге попадает в океан. Если осадки содержат вредные загрязнители, почва действует как фильтр; Загрязняющие вещества улавливаются частицами почвы, и вода выходит из водоносных горизонтов и рек более чистой.

Почва фильтрует воду, когда она перемещается с поверхности земли в грунтовые воды. Это происходит в результате физических, химических и биологических процессов.Например, септические системы полагаются на эти процессы для защиты качества грунтовых вод, а также для поддержания количества нашей воды. Когда почвы не защищены, почвы и питательные вещества могут загрязнять воду, смываясь ручьями и океанами.

Круговорот воды и качество

Внесение излишков удобрений, особенно азота и фосфора, может привести к стокам в ручьи и реки или загрязнению грунтовых вод. В большинстве пресноводных систем фосфор является основным питательным веществом, ограничивающим рост фотосинтезирующих организмов (например,g., растения, водоросли и некоторые микроорганизмы, такие как фитопланктон). Если в озеро или пруд поступает избыток фосфатов, это может стимулировать эти организмы, особенно если вместе с ними присутствуют нитраты. Эти организмы блокируют свет и потребляют кислород в воде в ущерб другим организмам (например, другим растениям и рыбам). Другие симптомы включают мутную воду, обычно зеленого или желтого цвета. Мертвые растения и рыба, а также мутная зеленая вода делают эти водоемы непривлекательными для отдыха.

Разложение «Отходы»

Почва — это желудок, который превращает эти «отходы» в более новые, лучшие вещи, которые могут быть повторно использованы другими существами. Все живое ест, и из-за этого все должно выводить продукты жизнедеятельности из своего тела. Люди и другие организмы используют почву для разложения этих отходов на новые материалы. Эти новые материалы используются другими живыми существами. Когда живое существо умирает, оно попадает в почву, и биологические и химические процессы превращают эти мертвые материалы в новые материалы и пищу для живых существ.Это природный способ переработки.

Формы азота в почве | Почвы — Часть 5: Азот как питательное вещество

Унос аммиака (NH ₃ ) в атмосферу называется аммиак улетучивание . Технически улетучивание аммиака отличается от газообразной потери внесенного безводного аммиака, который не сохраняется в почве. Вместо этого улетучивание аммиака происходит, когда аммоний в почве из-за pH превращается в аммиак, который теряется в виде газа.В Небраске улетучивание аммиака обычно является проблемой только для удобрений, содержащих мочевину, таких как мочевина или раствор аммиачной селитры (КАС). Мочевина ферментативно разлагается или гидролизуется в почве до аммония.

CO (NH ₂ ) ₂ + H ⁺ + 2H ₂ 0 -> 2NH ₄ + HCO ₃ ^—

Мочевина + водород + вода ——> Аммиак + карбонат

NH ₄ ⁺ + OH- -> NH ₄ OH + NH ₃ ^_ + H ₂ O

Потери аммиака могут быть значительными, если производитель вносит удобрения, содержащие мочевину, на поверхность, а не внедряет их.Это особенно верно, если присутствует значительное количество остатков, а условия теплые и влажные. Сумма общих потерь азота из удобрений, содержащих мочевину, из-за улетучивания аммиака может значительно варьироваться, от отсутствия потерь до 50 или более процентов внесенного азота. Типичные потери от внесения мочевины в илистый суглинок весной, без дождя в течение по крайней мере недели после внесения, могут составлять от 10 до 20 процентов внесенного азота. На возможность улетучивания аммиака влияют влажность почвы, температура, pH почвы, буферная способность почвы, активность уреазы, растительный покров, осадки, ветер и другие факторы.Теплая, влажная почва с обильными пожнивными остатками и разбросанной по поверхности мочевиной — идеальные условия для потери аммиака. Осаждения или орошения на 1/2 дюйма или более достаточно, чтобы продвинуть мочевину достаточно глубоко в почву, чтобы минимизировать потери при испарении. Обработка почвы также будет перемещать мочевину в почву, чтобы свести к минимуму или предотвратить улетучивание азота.

Основы фосфора: понимание форм фосфора и их круговорота в почве

Фосфор (P) необходим для всех форм жизни на этой планете.Это важное питательное вещество, необходимое для роста и развития растений и животных, от которых зависит наше питание.

Фосфор составляет около 0,2 процента от сухой массы растения, в основном это компонент тканевых молекул, таких как нуклеиновые кислоты, фосфолипиды и аденозинтрифосфат (АТФ). После азота (N) фосфор (P) является вторым наиболее ограничивающим питательным веществом. Это может замедлить рост и развитие растений и потенциально ограничить урожайность сельскохозяйственных культур. Однако избыток фосфора в почве может быть вредным для окружающей среды, поскольку он может попадать в пресноводные водоемы через поверхностный сток и вызывать цветение водорослей, снижая качество воды.Улучшение управления фосфором может создать прибыльные системы растениеводства при одновременном снижении негативного воздействия на окружающую среду. Цель этого документа — понять формы, трансформацию и круговорот фосфора в почве. Цикл фосфора уникален и отличается от цикла азота, потому что фосфор не существует в газообразной форме. Этот документ предоставляет основную информацию о различных формах фосфора, присутствующих в почве, и процессах, которые влияют на доступность фосфора для растениеводства.

Почвенный фосфор встречается в двух формах: органической и неорганической (рис. 1). Эти две формы вместе составляют общий фосфор почвы. Хотя общий уровень фосфора в почве, как правило, высок, с концентрациями от 200 до 6000 фунтов на акр, 80 процентов этого фосфора неподвижны и не доступны для усвоения растениями.

Приблизительно от 30 до 65 процентов общего фосфора почвы находится в органических формах, которые недоступны для растений, в то время как оставшиеся 35-70 процентов находятся в неорганических формах.Органические формы фосфора включают остатки мертвых растений / животных и почвенные микроорганизмы. Почвенные микроорганизмы играют ключевую роль в переработке и преобразовании этих органических форм фосфора в доступные для растений формы. Формы неорганического фосфора можно разделить на три группы:

• Фосфор, доступный для растений (почвенный раствор): Этот бассейн состоит из неорганического фосфора, растворенного в растворе вода / почва, который легко усваивается растениями.
• Сорбированный фосфор: Этот резервуар фосфора состоит из неорганического фосфора, прикрепленного к глиняным поверхностям, оксидов железа (Fe), алюминия (Al) и кальция (Ca) в почве. Фосфор в этом бассейне медленно высвобождается для поглощения растениями.
• Минеральный фосфор: Этот запас фосфора состоит из первичных и вторичных фосфатных минералов, присутствующих в почве. Примеры минералов первичного фосфора включают апатит, штренгит и варисцит. Минералы вторичного фосфора включают фосфаты кальция (Ca), железа (Fe) и алюминия (Al).Выделение фосфора из этого бассейна происходит очень медленно и происходит, когда минерал выветривается и растворяется в почвенной воде.

Рисунок 1. Круговорот фосфора в почве. Этот рисунок иллюстрирует источники поступления фосфора в почву, пути, по которым фосфор становится доступным / недоступным для поглощения растениями, и пути выхода / потери фосфора.

После того, как фосфор попадает в почву через химические удобрения (неорганический источник), навоз, твердые биологические вещества или остатки мертвых растений или животных (органические источники), он циклически перемещается между несколькими почвенными бассейнами посредством таких процессов, как минерализация, иммобилизация, адсорбция, осаждение, десорбция, выветривание. , и роспуск.Ниже приведены объяснения этих процессов:

Минерализация и иммобилизация

Минерализация — это процесс, посредством которого органический фосфор в почве превращается в неорганический фосфор с помощью почвенных микробов. С другой стороны, иммобилизация — это противоположность минерализации. Во время иммобилизации неорганические формы фосфора превращаются обратно в органические формы и абсорбируются живыми клетками почвенных микробов. Иммобилизация обычно происходит, когда растительные остатки заделываются в почву.По мере разложения растительных остатков больше фосфора становится доступным в почвенном растворе за счет минерализации. Поскольку процессы минерализации и иммобилизации являются биологическими процессами, на них сильно влияют влажность почвы, температура, pH, соотношение органического углерода и органического фосфора в растительных остатках, микробная популяция и т. Д.

Адсорбция и десорбция

Адсорбция — это процесс, при котором фосфор, присутствующий в почвенном растворе, прикрепляется / связывается с поверхностью частиц почвы.Связывание фосфора происходит на глиняных поверхностях или оксидах и гидроксидах железа (Fe) и алюминия (Al), присутствующих в почве. Адсорбция — это быстрый процесс, обратимый по своей природе, что означает, что адсорбированный фосфор может высвобождаться в почвенный раствор посредством процесса, известного как десорбция, и будет доступен для поглощения растениями.

Почвы, содержащие более высокие концентрации оксидов железа и алюминия, имеют больший потенциал для адсорбции фосфора, чем почвы с относительно низким содержанием оксидов железа и алюминия.Еще одно свойство почвы, которое способствует адсорбции фосфора, — это содержание глины. Почвы с большим содержанием глины обладают более высокой адсорбционной способностью, чем песчаные почвы с крупной структурой.

Выветривание, осадки и растворение

Почва содержит минералы, богатые фосфором. Эти минералы подразделяются на первичные и вторичные минералы. Минералы со временем разрушаются (процесс, называемый выветриванием) и выделяют фосфор в почвенный раствор для поглощения растениями. Первичные минералы, такие как апатит, очень стабильны и устойчивы к атмосферным воздействиям.Следовательно, фосфор выделяется очень медленно по сравнению с вторичными фосфорными минералами, такими как фосфаты кальция, железа или алюминия.

С другой стороны, осадки — это процесс, при котором ионы металлов, такие как Al ³⁺ и Fe ³⁺ (эти ионы преобладают в кислых почвах) и Ca ²⁺ (преобладают в известковых почвах), реагируют с фосфатом. ионы, присутствующие в почвенном растворе, образуют минералы, такие как фосфаты алюминия, железа или кальция. Осаждение — медленный процесс, который необратимо превращается в фосфаты металлов.Эти фосфаты металлов могут выделять фосфор в почвенный раствор при растворении, но скорость высвобождения очень низкая.

Растворение — это форма выветривания, когда фосфатные минералы растворяются и высвобождают фосфаты обратно в почвенный раствор.

Рис. 2. Почвенные процессы, влияющие на доступность фосфора для усвоения растениями.

Потеря фосфора

Фосфор удаляется из почвы в результате (а) поглощения урожаем / растением, (б) стока и эрозии и (в) выщелачивания (рисунок 1).Поверхностный сток — главный путь потери фосфора из почв. Сточные воды уносят с поверхности почвы как растворимый (растворенный) фосфор, так и твердый (эродированные частицы почвы) фосфор. Выщелачивание — это потеря растворимого фосфора из подповерхностного слоя почвы по мере того, как вода просачивается вертикально вниз по профилю почвы. В целом потери фосфора при выщелачивании минимальны по сравнению с поверхностным стоком.

Факторы, влияющие на доступность фосфора в почве

В то время как такие процессы, как выветривание, растворение, минерализация и десорбция, увеличивают доступность фосфора в почве для поглощения растениями, такие процессы, как иммобилизация, адсорбция, осаждение, сток и эрозия, уменьшают доступность фосфора (рис. 2).

Кроме того, на доступность фосфора в почвенном растворе влияют следующие факторы:

• Органическое вещество. Органические вещества — важный фактор в контроле доступности фосфора. С добавлением органических веществ увеличивается доступность фосфора.
  • Это связано со следующими причинами:
    • Минерализация органических веществ приводит к высвобождению доступных для растений форм фосфора в почвы.
    • Органические молекулы будут конкурировать с фосфатом, адсорбированным на поверхности почвы, и уменьшат удержание фосфора.Этот процесс увеличит доступность фосфора.
• Содержание глины. Почвы с более высоким содержанием глины обладают высокой способностью удерживать фосфор, поскольку частицы глины имеют очень большую площадь поверхности на единицу объема, которая может легко адсорбировать фосфор.
• Минералогия почв. Минеральный состав почвы влияет на адсорбционную способность фосфора. Например, почвы с высоким содержанием Al3 + и Fe3 + также имеют тенденцию иметь наибольшую адсорбционную способность по фосфору.
• pH почвы. Оптимальный pH почвы от 6 до 7 приведет к максимальной доступности фосфора. При низком pH (кислые почвы) почвы содержат большее количество алюминия и железа, которые образуют очень прочные связи с фосфатом. При высоком pH, когда доминирующим катионом является кальций, фосфат имеет тенденцию осаждаться вместе с кальцием.
• Прочие факторы. Температура, влажность и аэрация почвы могут влиять на скорость минерализации фосфора в результате разложения органических веществ. Например, в теплом влажном климате органическое вещество разлагается быстрее, чем в прохладном сухом климате.

Различные компоненты цикла фосфора в почве могут быть соотнесены с типом денег в вашем банке. Так же, как деньги можно разделить на категории — сберегательные или текущие счета, чеки, которые вы носите для использования по мере необходимости, и наличные деньги, которые вы держите при себе, — фосфор в почве также можно разделить на три разных счета / пула (рис. 3) .

Рисунок 3. Резервуары фосфора в почве.

Первый пул (сберегательный / текущий счет) называется фиксированным или нелабильным пулом.Этот бассейн с фосфором самый большой из всех бассейнов. Этот фосфор недоступен для усвоения растениями и состоит из первичных минералов (нерастворимых неорганических фосфатных соединений) и органических соединений фосфора, которые нелегко минерализуются.

Второй пул (чеки, которые вы носите) известен как пул активного или лабильного фосфора. Этот бассейн состоит из адсорбированного фосфора, вторичных фосфатных минералов и органического фосфора, который легко минерализуется.

Третий пул (наличные деньги, которые вы носите с собой) является самым маленьким из пулов и состоит из неорганических фосфатов и небольшого количества органического фосфора.Этот резервуар, из которого растения поглощают фосфор, известен как резервуар почвенного раствора.

Эти три пула существуют в равновесии друг с другом. По мере того как растения удаляют фосфор из почвенного раствора, фосфор пополняется за счет активного пула. Точно так же, когда концентрация фосфора в активном пуле снижается, фосфор высвобождается из фиксированного пула в активный пул очень медленно с течением времени. Концентрация фосфора, доступного растениям в любое время, очень низкая и колеблется от 0,001 мг л ^-1 до 1 мг л ^-1 .Наиболее доступными для растений формами фосфора являются ионы ортофосфата (H ₂ PO ₄ ^— , HPO ₄ ^2- ), доступность которых зависит от pH почвы. Внесение химических удобрений временно увеличивает концентрацию доступного для растений запаса фосфора в почве и поддерживает потребность растений в фосфоре на вегетативной и репродуктивной стадиях. Перед внесением фосфорных удобрений всегда рекомендуется проверять содержание фосфора в почве путем регулярного тестирования почвы.Добавление фосфора сверх агрономической потребности сельскохозяйственных культур оказывает минимальное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Однако избыток фосфора подвержен потерям из-за стока и эрозии и может способствовать росту водорослей в пресноводных системах, вызывая ухудшение качества воды.

Загрузите PDF-файл «Основы фосфора: понимание форм фосфора и их круговорота в почве», ANR-2535.

Микробиология почвы и растений | Безграничная микробиология

Состав почвы

Почва представляет собой смесь различных количеств неорганических веществ, органических веществ, воды и воздуха.

Цели обучения

Объясните состав почвы

Основные выводы

Ключевые моменты

• Химический состав почвы, рельеф и наличие живых организмов определяют качество почвы.
• Обычно почва содержит 40-45% неорганических веществ, 5% органических веществ, 25% воды и 25% воздуха.
• Для поддержания жизни растений требуется правильное сочетание воздуха, воды, минералов и органических материалов.
• Гумус, органический материал почвы, состоит из микроорганизмов (мертвых и живых) и разлагающихся растений.
• Неорганический материал почвы состоит из горных пород, которые разбиты на мелкие частицы песка (от 0,1 до 2 мм), ила (от 0,002 до 0,1 мм) и глины (менее 0,002 мм).
• Суглинок — это почва, состоящая из песка, ила и гумуса.

Ключевые термины

• суглинок : почва без доминирующего размера частиц, содержащая смесь песка, ила и гумуса
• гумус : большая группа природных органических соединений, обнаруженных в почве, состоящая из разлагающихся растений, мертвых и живых микроорганизмов

Состав почвы

Растения получают неорганические элементы из почвы, которая служит естественной средой для наземных растений.Почва — это внешний рыхлый слой, покрывающий поверхность Земли. Качество почвы, наряду с климатом, является основным определяющим фактором распространения и роста растений, зависит не только от химического состава почвы, но также от топографии (региональных особенностей поверхности) и присутствия живых организмов.

Почва состоит из следующих основных компонентов:

Компоненты почвы : Показаны четыре основных компонента почвы: неорганические минералы, органические вещества, вода и воздух.

• неорганические минеральные вещества, примерно от 40 до 45 процентов объема почвы
• органических веществ, около 5 процентов объема почвы
• вода, около 25% объема почвы
• воздух, около 25% объема почвы

Количество каждого из четырех основных компонентов почвы зависит от количества растительности, плотности почвы и воды, присутствующей в почве. В хорошей, здоровой почве достаточно воздуха, воды, минералов и органических материалов для развития и поддержания жизни растений.

Органический материал почвы, называемый гумусом, состоит из микроорганизмов (мертвых и живых), а также мертвых животных и растений, находящихся на разных стадиях разложения. Гумус улучшает структуру почвы, обеспечивая растения водой и минералами. Неорганический материал почвы состоит из горных пород, медленно распадающихся на более мелкие частицы, которые различаются по размеру. Частицы почвы диаметром от 0,1 до 2 мм представляют собой песок. Частицы почвы размером от 0,002 до 0,1 мм называются илом, и даже более мелкие частицы размером менее 0.002 мм в диаметре, называются глиняными. Некоторые почвы не имеют преобладающего размера частиц и содержат смесь песка, ила и гумуса; эти почвы называются суглинками.

Физические свойства почвы

Почвы состоят из комбинаций четырех различных типов слоев или горизонтов: горизонта O, горизонта A, горизонта B и горизонта C.

Цели обучения

Опишите физические свойства или профиль почвы

Основные выводы

Ключевые моменты

• Горизонт O, или верхний слой почвы, состоит из разлагающихся организмов и растений; он отвечает за производство растений.
• Горизонт А представляет собой смесь органического материала и неорганических продуктов выветривания; это начало настоящей минеральной почвы.
• Горизонт B, или подпочва, представляет собой плотный слой, состоящий в основном из мелкодисперсного материала, который был вытеснен с верхнего слоя почвы.
• Горизонт C, или почвенная основа, расположен чуть выше коренных пород и состоит из материнского, органического и неорганического материала.

Ключевые термины

• верхний слой почвы : верхний слой почвы, содержащий гумус на своей поверхности и разлагающуюся растительность у основания; самая плодородная почва
• недра : плотный слой почвы, содержащий мелкий материал, который сместился вниз; слой земли под верхним слоем почвы

Физические свойства почвы

Названия и классификация почв основаны на их горизонтах.Профиль почвы имеет четыре отчетливых слоя:

Профиль почвы : Этот профиль почвы показывает различные слои почвы (горизонт O, горизонт A, горизонт B и горизонт C), встречающиеся в типичных почвах.

1. Горизонт O имеет свежеразложившееся органическое вещество, гумус, на поверхности, с разложившейся растительностью у его основания. Гумус обогащает почву питательными веществами, улучшая удержание влаги в почве. Верхний слой почвы, как правило, имеет глубину от двух до трех дюймов, но эта глубина может значительно варьироваться.Например, дельты рек, такие как дельта реки Миссисипи, имеют глубокие слои верхнего слоя почвы. Верхний слой почвы богат органическим материалом. Здесь происходят микробные процессы; он отвечает за производство растений.
2. Горизонт А состоит из смеси органического материала с неорганическими продуктами выветривания; это начало настоящей минеральной почвы. Этот горизонт обычно имеет темную окраску из-за присутствия органического вещества. В этой области дождевая вода просачивается через почву и уносит материалы с поверхности.
3. Горизонт B, или подпочва, представляет собой скопление в основном мелкодисперсного материала, который продвинулся вниз, в результате чего образовался плотный слой почвы. В некоторых почвах горизонт B содержит конкреции или слой карбоната кальция.
4. Горизонт С, или почвенная основа, включает материнский материал, а также органический и неорганический материал, который распадается с образованием почвы. Исходный материал может быть либо создан на его естественном месте, либо транспортирован из другого места на его нынешнее место. Под горизонтом C лежит коренная порода.

Некоторые почвы могут иметь дополнительные слои или не иметь одного из этих слоев. Толщина слоев также варьируется в зависимости от факторов, влияющих на почвообразование. В целом незрелые почвы могут иметь горизонты O, A и C, тогда как зрелые почвы могут отображать все это плюс дополнительные слои.

Зрелая почва : Почва Сан-Хоакин — это зрелая почва, которая имеет горизонт O, горизонт A, горизонт B и горизонт C.

Микориза

Микориза — это симбиотическая ассоциация между грибком и корнями сосудистого растения.

Цели обучения

Оценить микоризу как растительный симбиот

Основные выводы

Ключевые моменты

• В микоризной ассоциации гриб колонизирует корни растения-хозяина либо внутриклеточно, как у арбускулярных микоризных грибов (AMF или AM), либо внеклеточно, как у эктомикоризных грибов.
• Микориза названа в честь их присутствия в ризосфере (корневой системе) растения. Эта мутуалистическая ассоциация обеспечивает грибам относительно постоянный и прямой доступ к углеводам, таким как глюкоза и сахароза.
• Растения, выращенные на стерильных почвах и средах для выращивания, часто плохо работают без добавления спор или гиф микоризных грибов, которые колонизируют корни растений и способствуют усвоению минеральных питательных веществ из почвы.

Ключевые термины

• микориза : симбиотическая связь между мицелием гриба и корнями растения.

Микориза — это симбиотическая (обычно мутуалистическая, но иногда слабо патогенная) ассоциация между грибком и корнями сосудистого растения.

В микоризной ассоциации гриб колонизирует корни растения-хозяина либо внутриклеточно, как у арбускулярных микоризных грибов (AMF или AM), либо внеклеточно, как у эктомикоризных грибов. Они являются важным компонентом почвенной жизни и химического состава почвы. Микоризы образуют мутуалистические отношения с корнями большинства видов растений. Хотя изучена лишь небольшая часть всех видов, 95% этих семейств растений преимущественно микоризные.

Они названы в честь их присутствия в ризосфере (корневой системе) растения.Эта мутуалистическая ассоциация обеспечивает грибам относительно постоянный и прямой доступ к углеводам, таким как глюкоза и сахароза. Углеводы перемещаются из своего источника (обычно из листьев) в ткань корня и далее к грибковым партнерам растения. В свою очередь, растение получает преимущества более высокой поглощающей способности мицелия для воды и минеральных питательных веществ из-за сравнительно большой площади поверхности соотношения мицелий: корень, что улучшает способность растения поглощать минералы.Одни только корни растений могут быть неспособны поглощать ионы фосфата, которые деминерализованы в почвах с щелочным pH. Однако мицелий микоризного гриба может получить доступ к этим источникам фосфора и сделать их доступными для растений, которые они колонизируют.

Гриб Suillus tomentosus образует специализированные структуры, известные как туберкулезные эктомикоризы, с его растением-хозяином сосновой ложкой (Pinus contorta var. Latifolia). В свою очередь, было показано, что эти структуры содержат азотфиксирующие бактерии, которые вносят значительное количество азота и позволяют соснам колонизировать участки с низким содержанием питательных веществ.

Растения, выращенные на стерильных почвах и средах для выращивания, часто плохо работают без добавления спор или гиф микоризных грибов, которые колонизируют корни растений и способствуют усвоению минеральных питательных веществ почвы.

Было обнаружено, что грибы играют защитную роль для растений, укорененных в почвах с высоким содержанием металлов, таких как кислые и загрязненные почвы. Сосны, инокулированные Pisolithus tinctorius, посаженные на нескольких загрязненных участках, показали высокую устойчивость к преобладающим загрязнителям, выживаемость и рост.

Микоризы присутствуют в 92% изученных семейств растений (80% видов), причем арбускулярная микориза является предковой и преобладающей формой и наиболее распространенной симбиотической ассоциацией, обнаруженной в царстве растений. Структура арбускулярных микориз хорошо сохранилась с момента их первого появления в летописи окаменелостей.

Заболоченные почвы

Водно-болотные угодья считаются одними из самых биологически разнообразных экосистем.

Цели обучения

Оценить состав почв водно-болотных угодий

Основные выводы

Ключевые моменты

• Круговорот питательных веществ в озерах и пресноводных водно-болотных угодьях сильно зависит от окислительно-восстановительных условий.
• Некоторые анаэробные микробные процессы, включая денитрификацию, восстановление сульфатов и метаногенез, ответственны за высвобождение N2 (азота), h3S (сероводорода) и Ch5 (метана).
• Другие анаэробные микробные процессы связаны с изменениями степени окисления железа и марганца, и в результате анаэробного разложения почва накапливает большое количество органического углерода, поскольку разложение не завершено.

Ключевые термины

• денитрификация : Процесс, при котором нитрат становится молекулярным азотом, особенно под действием бактерий.
• метаногенез : Производство метана анаэробными бактериями.
• гетеротроф : Организм, которому требуется внешний источник энергии в виде пищи, поскольку он не может синтезировать свою собственную.

Водно-болотное угодье — это территория, насыщенная водой постоянно или сезонно, так что она приобретает характеристики отдельной экосистемы. В первую очередь, фактором, который отличает водно-болотные угодья от других форм суши или водоемов, является характерная растительность, адаптированная к уникальным почвенным условиям: водно-болотные угодья состоят в основном из гидрированной почвы, которая поддерживает водные растения.Вода на заболоченных территориях может быть соленой, пресной или солоноватой. Основные типы водно-болотных угодий включают болота, топи, трясины и топи. Подтипы включают мангровый, карр, покозин и варзею.

Водно-болотные угодья играют ряд ролей в окружающей среде, главным образом, в очистке воды, борьбе с наводнениями и устойчивости береговой линии. Водно-болотные угодья также считаются наиболее биологически разнообразными из всех экосистем, являясь домом для широкого спектра растений и животных.

В сбалансированной почве растения растут в активной и устойчивой среде.Минеральное содержание почвы и ее здоровая структура важны для их благополучия, но именно жизнь на земле поддерживает ее циклы и обеспечивает ее плодородие. Без деятельности почвенных организмов органические материалы накапливались бы и засоряли поверхность почвы, и не было бы пищи для растений.

Почвенная биота включает:

Пресноводная водная и наземная трофическая сеть. : Пищевая сеть сложна и взаимосвязана.

Мегафауна: размерный ряд — 20 мм вверх, e.г. кроты, кролики и грызуны.

Мезофауна: диапазон размеров — от 100 микрометров до 2 мм, например тихоходки, клещи и коллембол.

Микрофауна и микрофлора: размерный диапазон — от 1 до 100 мкм, например дрожжи, бактерии (обычно актинобактерии), грибы, простейшие, круглые черви и коловратки.

Из них бактерии и грибки играют ключевую роль в поддержании здоровья почвы. Они действуют как разлагатели, разрушающие органические материалы с образованием детрита и других продуктов распада.Детритивы почвы, такие как дождевые черви, поглощают детрит и разлагают его. Сапротрофы, хорошо представленные грибами и бактериями, извлекают растворимые питательные вещества из дельитро. Муравьи (макрофауны) помогают, разрушаясь таким же образом, но они также обеспечивают движущуюся часть, когда они передвигаются в своих армиях. Также грызуны, едоки древесины, помогают почве быть более впитывающей.

Круговорот питательных веществ в озерах и пресноводных водно-болотных угодьях сильно зависит от окислительно-восстановительных условий. На глубине нескольких миллиметров воды гетеротрофные бактерии метаболизируют и потребляют кислород.Поэтому они истощают почву кислородом и создают потребность в анаэробном дыхании. Некоторые анаэробные микробные процессы включают денитрификацию, восстановление сульфата и метаногенез и ответственны за высвобождение N ₂ (азот), H ₂ S (сероводород) и CH ₄ (метан). Другие анаэробные микробные процессы связаны с изменениями степени окисления железа и марганца. В результате анаэробного разложения почва накапливает большое количество органического углерода, потому что разложение является неполным.

Редокс-потенциал описывает, каким образом химические реакции будут протекать в почвах с дефицитом кислорода, и контролирует круговорот питательных веществ в затопленных системах. Окислительно-восстановительный потенциал или восстановительный потенциал используется для выражения вероятности того, что среда будет принимать электроны и, следовательно, уменьшаться. Например, если в системе уже есть много электронов (бескислородный, богатый органическими веществами сланец), она восстанавливается и, вероятно, будет отдавать электроны той части системы, которая имеет низкую концентрацию электронов или окисленную среду, чтобы уравновеситься с химический градиент.Окисленная среда имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал, тогда как восстановленная среда имеет низкий окислительно-восстановительный потенциал.

Редокс-потенциал : Редокс-потенциал описывает, в каком направлении будут протекать химические реакции в почвах с дефицитом кислорода, и контролирует круговорот питательных веществ в затопленных системах.

Редокс-потенциал регулируется степенью окисления химического вещества, pH и количеством кислорода (O ₂ ) в системе. Окислительная среда принимает электроны из-за присутствия O ₂ , который действует как акцепторы электронов:

O ₂ + 4e ^— + 4H ⁺ → H ₂ O

Это уравнение будет иметь тенденцию двигаться вправо в кислых условиях, что приводит к обнаружению более высоких окислительно-восстановительных потенциалов при более низких уровнях pH.Бактерии, гетеротрофные организмы, потребляют кислород при разложении органического материала, который истощает почву кислородом, тем самым увеличивая окислительно-восстановительный потенциал. В условиях низкого окислительно-восстановительного потенциала осаждение двухвалентного железа (Fe ²⁺ ) будет увеличиваться с уменьшением скорости разложения, таким образом сохраняя органические остатки и откладывая гумус.

Эндофиты и растения

Эндофит — это эндосимбионт, часто бактерия или гриб, который живет в растении, по крайней мере, часть его жизни, не вызывая явных заболеваний.

Цели обучения

Оценить эндофиты как патогены растений

Основные выводы

Ключевые моменты

• Эндофиты распространены повсеместно и были обнаружены у всех видов растений, изученных на сегодняшний день.
• Вертикально передаваемые грибковые эндофиты являются бесполыми и передаются через гифы грибов, проникая в семена хозяина (например, Neotyphodium).
• Было показано, что широкий спектр соединений, продуцируемых эндофитами, борется с патогенами и даже раком у животных, включая человека.

Ключевые термины

• эндофит : любой организм, живущий внутри другого растения.

Эндофит — это эндосимбионт, часто бактерия или гриб, который живет в растении, по крайней мере, часть его жизни, не вызывая явных заболеваний. Эндофиты распространены повсеместно и были обнаружены у всех видов растений, изученных на сегодняшний день. Однако большая часть этих взаимоотношений эндофит / растение до конца не изучена. Многие экономически важные корма и дерновые травы (например,g., Festuca spp., Lolium spp.) являются переносчиками грибковых эндофитов (Neotyphodium spp.), которые могут улучшить способность этих трав переносить абиотические стрессы, такие как засуха, а также повысить их устойчивость к насекомым и травоядным млекопитающим.

Корневые клубеньки на бобовых : корневые клубеньки сои, каждый из которых содержит миллиарды бактерий Bradyrhizobium.

Эндофиты могут передаваться вертикально (напрямую от родителя к потомству) или горизонтально (от особи к неродственной особи).Вертикально передаваемые грибковые эндофиты являются бесполыми и передаются через гифы грибов, проникая в семена хозяина (например, Neotyphodium). Поскольку их репродуктивная способность тесно связана с репродуктивной функцией растения-хозяина, эти грибы часто мутуалистичны. И наоборот, эндофиты грибов, передающиеся горизонтально, являются половыми и передаются через споры, которые могут распространяться ветром и / или насекомыми-переносчиками. Так как они распространяются аналогично патогенам, эндофиты, передаваемые горизонтально, часто тесно связаны с патогенными грибами, хотя сами они не являются патогенными.

Эндофиты могут принести пользу растениям-хозяевам, предотвращая их колонизацию патогенными организмами. Обширная колонизация растительной ткани эндофитами создает «барьерный эффект», когда местные эндофиты побеждают и препятствуют проникновению патогенных организмов. Эндофиты могут также производить химические вещества, которые подавляют рост конкурентов, включая патогенные организмы. Доказано, что некоторые бактериальные эндофиты ускоряют рост растений. Присутствие грибковых эндофитов может вызвать более высокую потерю воды листьями.Однако некоторые грибковые эндофиты помогают растениям пережить засуху и жару. Использование эндофитных грибов для защиты растений — очень распространенное явление, в основном связанное с арбускулярными микоризными грибами.

Было показано, что широкий спектр соединений, продуцируемых эндофитами, борется с патогенами и даже раком у животных, включая человека. Гэри Штробел обнаружил один примечательный эндофит, обладающий лечебными свойствами для человека: Pestalotiopsis microspora, эндофитный гриб Taxus wallachiana (гималайский тис), вырабатывающий таксол.Эндофиты также исследуются на предмет их роли в сельском хозяйстве и производстве биотоплива. Инокуляция сельскохозяйственных культур определенными эндофитами может обеспечить повышенную устойчивость к болезням или паразитам, в то время как другие могут обладать метаболическими процессами, которые превращают целлюлозу и другие источники углерода в «микодизельные» углеводороды и производные углеводородов. Piriformospora indica — интересный эндофитный гриб из отряда Sebacinales, он способен колонизировать корни и формировать симбиотические отношения со всеми возможными растениями на земле.Также было показано, что P. indica увеличивает урожайность и защиту растений различных культур (ячмень, томат, кукуруза и т. Д.) От корневых патогенов.

Предполагается, что человечеству могут быть полезны многие тысячи эндофитов. Однако, поскольку в этой области работает мало ученых, а леса и районы биоразнообразия быстро уничтожаются, многие полезные эндофиты для лечения болезней могут быть безвозвратно потеряны для использования в медицине до того, как они будут обнаружены. Воздействие изменения климата на эндофиты изучается.Исследования растений, выращенных в разных климатических условиях или при повышенных уровнях углекислого газа, выявили различное распределение эндофитных видов.

Микоризы: симбиотическая связь между грибами и корнями

Многие растения образуют ассоциации, называемые микоризами, с грибами, которые дают им доступ к питательным веществам в почве, защищая от болезней и токсичности.

Цели обучения

Опишите симбиотические отношения микоризы и корней растений

Основные выводы

Ключевые моменты

• Поскольку питательные вещества часто истощаются в почве, большинство растений формируют симбиотические отношения, называемые микоризами, с грибами, которые интегрируются в корень растения.
• Взаимоотношения между растениями и грибами являются симбиотическими, потому что растение получает фосфат и другие минералы через гриб, в то время как гриб получает сахар из корня растения.
• Длинные отростки гриба, называемые гифами, помогают увеличить площадь поверхности корневой системы растения, так что она может выходить за пределы области истощения питательных веществ.
• Эктомикориза — это тип микоризы, которая образует плотную оболочку вокруг корней растений, называемую мантией, из которой растут гифы; у эндомикоризы мицелий внедряется в ткань корня, а не образует оболочку вокруг нее.
• В эндомикоризах мицелий внедряется в ткань корня, а не образует вокруг нее оболочку; они находятся в корнях большинства наземных растений.

Ключевые термины

• микориза : симбиотическая ассоциация между грибком и корнями сосудистого растения
• гиф : длинная ветвистая нитчатая структура гриба, являющаяся основным способом вегетативного роста
• мицелий : вегетативная часть любого гриба, состоящая из массы ветвящихся нитевидных гиф, часто подземных

Микоризы: симбиотическая связь между грибами и корнями

Mycorrhizae : гифы размножаются в микоризах, которые на этом изображении выглядят как не совсем белый пушок.Эти гифы значительно увеличивают площадь поверхности корня растения, позволяя ему достигать участков, не обедненных питательными веществами.

Зона истощения питательных веществ может образоваться при быстром поглощении почвенного раствора, низкой концентрации питательных веществ, низкой скорости диффузии или низкой влажности почвы. Эти условия очень распространены; поэтому большинство растений полагаются на грибы, которые способствуют усвоению минералов из почвы. Микоризы, известные как корневые грибы, образуют симбиотические ассоциации с корнями растений. В этих ассоциациях грибы фактически интегрированы в физическую структуру корня.Грибы колонизируют живую корневую ткань во время активного роста растений.

Ectomycorrhizae : Ectomycorrhizae образуют оболочки, называемые мантией, вокруг корней растений, как показано на этом изображении.

Посредством микоризации растение получает из почвы фосфаты и другие минералы, такие как цинк и медь. Гриб получает питательные вещества, такие как сахар, из корня растения. Микориза помогает увеличить площадь поверхности корневой системы растений, поскольку узкие гифы могут распространяться за пределы зоны истощения питательных веществ.Гифы представляют собой длинные продолжения грибка, которые могут прорастать в небольшие поры почвы, открывающие доступ к фосфору, который в противном случае недоступен для растений. Благоприятное влияние на растение лучше всего наблюдается на бедных почвах. Преимущество грибов заключается в том, что они могут получать до 20 процентов всего углерода, доступного для растений. Микоризы действуют как физический барьер для патогенов. Они также обеспечивают индукцию общих механизмов защиты хозяина, которые иногда включают выработку антибиотических соединений грибами.Также было обнаружено, что грибы играют защитную роль для растений, укорененных в почвах с высоким содержанием металлов, таких как кислые и загрязненные почвы.

Существует два типа микоризы: эктомикориза и эндомикориза. Эктомикориза образует обширную плотную оболочку вокруг корней, называемую мантией. Гифы грибов распространяются из мантии в почву, что увеличивает площадь поверхности для поглощения воды и минералов. Этот тип микоризы встречается на лесных деревьях, особенно на хвойных деревьях, березах и дубах.Эндомикориза, также называемая арбускулярной микоризой, не образует плотной оболочки над корнем. Вместо этого грибной мицелий внедряется в ткань корня. Эндомикоризы обнаруживаются в корнях более 80 процентов наземных растений.

Патогены растений

Существует четыре основных фактора бактериальной патогенности: ферменты, разрушающие клеточную стенку, токсины, фитогормоны и эффекторные белки.

Цели обучения

Разбивка по типам и способам патогенности растений

Основные выводы

Ключевые моменты

• Большинство фитопатогенных грибов принадлежат к аскомицетам и базидиомицетам.
• Многие почвенные грибы способны жить сапротрофно, проводя часть своего жизненного цикла в почве.
• Бактериальные патогены растений гораздо более распространены в субтропических и тропических регионах мира.

Ключевые термины

• Система секреции третьего типа : Система секреции третьего типа (часто обозначаемая как система секреции типа III и сокращенно TTSS или T3SS, также называемая инъектисомой или инъектоосомой) представляет собой белковый придаток, обнаруженный у нескольких грамотрицательных бактерий.У патогенных бактерий игольчатая структура используется в качестве сенсорного зонда для обнаружения присутствия эукариотических организмов и выделения белков, которые помогают бактериям их инфицировать. Белки секретируются непосредственно из бактериальной клетки в эукариотическую клетку, также известную как «клетка-хозяин».

Большинство бактерий, связанных с растениями, на самом деле сапрофитны и не причиняют вреда самому растению. Однако небольшое количество, около 100 видов, способны вызывать болезни. Бактериальные заболевания гораздо более распространены в субтропических и тропических регионах мира.Большинство патогенных бактерий растений имеют палочковидную форму (бациллы). Чтобы иметь возможность колонизировать растение, у них есть определенные факторы патогенности. Выделяют 4 основных фактора бактериальной патогенности:

Болезнь табачной мозаики : Фотография табачного листа с симптомами вируса табачной мозаики.

• Ферменты, разрушающие клеточную стенку: они используются для разрушения клеточной стенки растений с целью высвобождения питательных веществ внутри.
• Токсины: они могут быть неспецифичными для хозяина, которые повреждают все растения, или специфическими для хозяина, которые вызывают повреждение только растения-хозяина.
• Фитогормоны: пример. Agrobacterium изменяет уровень ауксина, вызывая опухоли.
• Эффекторные белки: они могут секретироваться во внеклеточную среду или непосредственно в хозяйскую клетку, часто через систему секреции третьего типа. Известно, что некоторые эффекторы подавляют защитные процессы хозяина. Это может включать: снижение внутренних сигнальных механизмов растений или сокращение производства фитохимических веществ. Бактерии, грибки и оомицеты известны этой функцией.

Значимые бактериальные патогены растений:

• Burkholderia
• Протеобактерии
• Xanthomonas spp.
• Pseudomonas spp.
• Pseudomonas syringae pv. Помидор заставляет растения томата производить меньше фруктов, и он «продолжает адаптироваться к помидору, сводя к минимуму его распознавание иммунной системой томата. «

Большинство фитопатогенных грибов принадлежат к аскомицетам и базидиомицетам. Грибки размножаются половым и бесполым путем за счет образования спор и других структур. Споры могут распространяться на большие расстояния по воздуху или воде, или они могут переноситься через почву.Многие почвенные грибы способны жить сапротрофно, проводя часть своего жизненного цикла в почве. Они известны как факультативные сапротрофы. С грибковыми заболеваниями можно бороться с помощью фунгицидов и других методов ведения сельского хозяйства, однако часто возникают новые расы грибов, устойчивые к различным фунгицидам. · Биотрофные грибковые патогены колонизируют живые ткани растений и получают питательные вещества из живых клеток-хозяев. Некротрофные грибковые патогены инфицируют и убивают ткани хозяина и извлекают питательные вещества из мертвых клеток хозяина.

К значительным грибковым патогенам растений относятся:

• Fusarium spp. (возбудители фузариозного увядания)
• Thielaviopsis spp. (возбудители: язвенная гниль, черная корневая гниль, корневая гниль Thielaviopsis )
• Verticillium spp.
• Magnaporthe grisea (возбудитель взрыва риса и серой пятнистости листьев в дерновых травах)

Фиксация азота: взаимодействие корней и бактерий

Растения не могут извлекать необходимый азот из почвы, поэтому они образуют симбиотические отношения с ризобиями, которые могут фиксировать его в виде аммиака.

Цели обучения

Объясните процесс и важность фиксации азота

Основные выводы

Ключевые моменты

• Двухатомный азот в изобилии содержится в атмосфере и почве, но растения не могут его использовать, потому что у них нет необходимого фермента, нитрогеназы, чтобы преобразовать его в форму, которую они могут использовать для производства белков.
• Почвенные бактерии или ризобии способны осуществлять биологическую фиксацию азота, при которой атмосферный азот (N ₂ ) превращается в аммиак (NH ₃ ), который растения могут использовать для синтеза белков.
• И растения, и бактерии извлекают выгоду из процесса фиксации азота; растение получает азот, необходимый для синтеза белков, в то время как бактерии получают углерод от растения и безопасную среду обитания в корнях растений.

Ключевые термины

• ризобии : любая из различных бактерий рода Rhizobium, образующих клубеньки на корнях бобовых и фиксирующих азот
• фиксация азота : преобразование атмосферного азота в аммиак и органические производные естественным путем, особенно микроорганизмами в почве, в форму, которая может усваиваться растениями
• узелок : структуры, встречающиеся на корнях растений, которые ассоциируются с симбиотическими азотфиксирующими бактериями

Азотфиксация: взаимодействие корней и бактерий

Азот — важный макроэлемент, поскольку он входит в состав нуклеиновых кислот и белков.Атмосферный азот, представляющий собой двухатомную молекулу N _2, или динитроген, является крупнейшим резервуаром азота в наземных экосистемах. Однако растения не могут использовать этот азот, потому что у них нет необходимых ферментов для преобразования его в биологически полезные формы. Однако азот можно «зафиксировать». Его можно преобразовать в аммиак (NH ₃ ) с помощью биологических, физических или химических процессов. Биологическая фиксация азота (BNF), превращение атмосферного азота (N ₂ ) в аммиак (NH ₃ ), осуществляется исключительно прокариотами, такими как почвенные бактерии или цианобактерии.Биологические процессы вносят 65 процентов азота, используемого в сельском хозяйстве.

Наиболее важным источником BNF является симбиотическое взаимодействие между почвенными бактериями и бобовыми растениями, в том числе многими культурами, важными для человека. NH ₃ , образующийся в результате фиксации, может транспортироваться в ткани растений и включаться в аминокислоты, которые затем превращаются в растительные белки. Некоторые семена бобовых, такие как соевые бобы и арахис, содержат высокий уровень белка и являются одними из самых важных сельскохозяйственных источников белка в мире.

Схема азотного цикла : Схематическое изображение азотного цикла. Абиотическая азотфиксация не проводилась.

Фиксация азота в сельскохозяйственных культурах : Некоторые обычные съедобные бобовые, такие как (а) арахис, (б) фасоль и (в) нут, способны симбиотически взаимодействовать с почвенными бактериями, которые фиксируют азот.

Почвенные бактерии, вместе называемые ризобиями, симбиотически взаимодействуют с корнями бобовых, образуя специализированные структуры, называемые клубеньками, в которых происходит фиксация азота.Этот процесс влечет за собой восстановление атмосферного азота до аммиака с помощью фермента нитрогеназы. Таким образом, использование ризобий — это естественный и экологически чистый способ удобрения растений, в отличие от химического удобрения, в котором используется невозобновляемый ресурс, такой как природный газ.