РАЗДЕЛ 2. ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСОВ ЛІСІВНИЧИМИ МЕТОДАМИ

Лекция 7. БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ, ЕГО СУТЬ И РОЛЬ В ПОВЫШЕНИИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЛЕСОВ

7.6 Звенья круговорота веществ в лісостанах

Биологический круговорот в лесу представляет собой целостный процесс, который состоит из отдельных звеньев, их последовательно проходит химический элемент или квант энергии при осуществлении полного кругообігового цикла. Последний между растением и почвой осуществляется через взаимодействие частей - звеньев, элемент или квант энергии последовательно проходят. Кругообігова система может перестать функционировать как целое, когда происходят резкие изменения в ее структуре, например рубка леса.

И. І.Смольянінов (1969) выделяет следующие звенья биологического круговорота в лесу:

1. Звено первичного разрушения органики. Расписание летнего опада начинается, как правило, с его измельчения. Чем мельче будут частицы, тем быстрее они окисляются вследствие ослабления связей лигнина с целлюлозой.

Измельчение остатков происходят под действием мезо - и мікрофауни почвы, а также благодаря колебаниям температуры, действию кислорода и других факторов. Высвобождение минерального азота и общая минерализация опада будут проходить интенсивнее благодаря измельчению по сравнению с действием других факторов.

2. Звено ферментативного разложения органических соединений. Органическое вещество подвергается сильному воздействию ферментов. их выделяют микроорганизмы почвы, а также корней самих растений. Действие ферментов значительно усиливается, если органическое вещество измельченная. Ферментативная активность почв не является простой суммой действия отдельных ферментов. Грунт способен накапливать их за счет адсорбции коллоидами. Чем мельче структура почвы, тем выше ферментативная активность. Чем активнее процессы в данной звене, тем больше питательных элементов может освободиться из органики, увеличивая потенциальное плодородие почвы. Биологическая активность фунту самая высокая в дубравах и постепенно снижается в судібровах, суборах и борах, где она самая низкая.

3. Звено реакции промежуточного разложения и синтеза. В этом звене элемент участвует в превращениях различных веществ промежуточного характера. Это могут быть осколки устойчивых соединений, попадающих под действие ферментов, т.е. биохимического и химического разложения. Часть органики идет на построение плазмы мікрооргінізмів т.д. Часть микроорганизмов погибает и их плазма может потребляться растениями. В этом звене происходит разложение аминокислот с высвобождением азота, проходят другие процессы разложения.

4. Звено гумификации и последующей минерализации. Процессы гумификации органических веществ достаточно сложные. Они происходят на основе реакции конденсации и полимеризации частей молекул органических веществ и их соединений с минеральными веществами. Проходит разрыв цепей в молекулах лигнина, конденсации азотовміщуючих веществ, таких как полифенолы, под действием ферментов типа фенолооксидаз. При этом возникают две группы веществ: 1) темнозабарвлені - гуминовые кислоты; 2) світлозабарвлені - фульвокислоты.

Значение гумуса для растений определяется не столько его количеством, сколько скоростью разложения. Под действием ферментов (пероксидазы) гумус распадается на простые соединения. При высоком увлажнении водорастворимые формы гумуса переходят в аніонну форму. Степень минерализации и гумификации органических остатков зависит от соотношения между органической и минеральной частями фунту.

5. Звено обменного и непременного поглощения фунтом. Химический элемент, который освобождается в результате минерализации гумусовых веществ, может не сразу попадать в корень растения. Он сначала входит в диффузных (обменных) слоев коллоидных частиц фунту (фунтово-поглотительного комплекса) и там быть поглощенным непременно твердой фазой почвы.

Способные к обмену ионы составляют емкость поглощения, более половины которой обеспечивает гумусовая часть фунту. Одна составляющая часть гумуса поглощает в 8-10 раз больше обменных катионов по сравнению с минеральной частью почвы. Емкость поглощения зависит от минералогического состава почвы, в первую очередь от минералов с четверным связью алюминия с кислородом. Первичные глинистые минералы переходят во вторичные, содержащиеся в передколоїдній и коллоидной фракциях с высокой активной поверхностью: на 1 г таких долек приходится 1000 м² поверхности.

В среднем емкость поглощение составляет в подзолистых фунтах - 16,4, серых лесных - 27,8, черноземах - 42 мг-экв-100^-1 г фунту.

6. Звено ризосферы. В этом звене элемент или квант энергии берет участие в сложных, пока еще слабо изученных процессах в системе "почва - корень".

Под ризосферою понимают слой почвы у корня толщиной, равной средний длине корневого волоска. В ризосфере наблюдается высокая концентрация микроорганизмов. В последнее время обнаружено, что в ризосфере увеличивается биологическая активность почвы, а корневые выделения играют определенную роль в питании растений и в межвидовых отношениях, поскольку здесь проходит растворение алюмосиликатной части почвы.

В ризосфере происходит коренепад, который существенно обогащает почву органическими веществами. Здесь проходит селективное поглощение корнями питательных элементов и выделения водорастворимых продуктов, которые содержат углерод.

В зоне ризосферы корневой волосок питается не только из раствора, но и с пленок-гелей, которые вмещают основную массу питательных веществ. Растение питается не только осмотическим путем. Питание - это сложный обменно-абсорбционный процесс с различными типами физико-химических реакций. Корень может поглощать водорастворимые ионы с более объему сфер, чем с обменно-увібраних, а если влаги в ризосфере не хватает, то и увлажняет ее.

Установлено, что в ризосфере отдельные древесные породы могут выщелачиваться и розсолювати почву. Так, желтая акация окарбоначує степной грунт, то есть не улучшает его, а свидина, наоборот, выщелачивает. Пройдя звено ризосферы, элемент или квант энергии попадает в сферу потребления.

7. Звено потребления. В этом звене происходит биосинтез органических веществ, образуется биологическая продукция с последующим ее выносом или возвратом (рубка леса, отпад деревьев). На этом заканчивается цикл биологического кругооборота как целостный процесс. Звено потребления - это результат всего цикла с точки зрения потребления.

И. И. Смольянинов считает, что питание растений во многих случаях в природе осуществляется за счет и в процессе біокругообігу, который поставляет растению пищу как за счет циклов современных, так и за счет прошлых, питательные вещества которых накапливаются главным образом в почвенном гумусе. Какая-то небольшое количество питательных веществ может попадать в растения с любого звена круговорота, но основная часть питательных веществ, которые потребляются растением, проходит через звено гумификации и накапливается в почвенном гумусе, количество которого и определяет трофність почвы.