Биологические свойства почвы (часть 1)
Биологические свойства почвы определяются составом и численностью микроорганизмов, участвующих в круговороте веществ и самоочищении почвы. В ней могут быть также патогенные микроорганизмы, яйца и личинки гельминтов, представляющие угрозу здоровью животных и людей.
Почва весьма богата разнообразными микроорганизмами (бактериями, актиномицетами, плесенями, дрожжами, протозоа и водорослями), которых принято называть геобионтами, а также насекомыми и их личинками, нематодами и другими червями.
Большинство почвенных микроорганизмов — сапрофиты. К более или менее постоянным или типичным видам почвенной микрофлоры относятся: сапрофитные кокковы формы (Micrococcus albuSy М. Candidas, М. Cerens, М. Flavus, М. Roseus) спороносные анаэробы, спороносные аэробы (В. Mycoides, В. Subtilis, В. Megaterium, М. Mesentericus и др.), термофильные бактерии, пигментные и непигментные неспоровые бактерии. В почве содержатся также азотфиксирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие, целлюлозорасщепляющие бактерии, серобактерии и др. Установлено, что в щелочных почвах обитают в основном бактерии, а в кислых (торфяных, болотистых, подзолистых) — плесневые и другие грибы. Благодаря жизнедеятельности многочисленных видов микрофлоры в почве постоянно совершаются биохимические процессы (разложение органических веществ), что имеет большое агротехническое и санитарное значение.
Необходимо знать комплекс ветеринарно-санитарных и агротехнических мероприятий по оздоровлению и охране почвы от загрязнений (обеззараживание навоза и сточных вод, правильная уборка и утилизация трупов, соблюдение севооборотов, применение загонного метода пастьбы скота, использование удобрений с учетом химического состава почвы и растений). Следует учитывать способность почвы поглощать и разлагать органические вещества до минеральных (самоочищение почвы). При этом следует понять сущность процессов аммонификации и денитрификации. Необходимо уяснить, что количество отбросов не должно превышать способности почвы к поглощению.
Почва — резервуар и источник многообразной микрофлоры, микрофауны и приемник всех бытовых, растительных и животных остатков и отходов; при загрязнении инфекционными и инвазионными возбудителями почва может стать источником заражения животных.
Общее число микробов достигает 1-2 млрд на 1 г почвы (миллионами насчитываются одни лишь сапрофитные бактерии). Самый высокий уровень содержания микроорганизмов отмечается в почве на глубине от 1 до 10 см. В сильно унавоженных, черноземных, подвергающихся хорошей агротехнической обработке почвах значительно больше микроорганизмов, чем в неудобренных, особенно песчаных, супесчаных, суглинистых, глинистых и подзолистых или плохо обрабатываемых. В почвах, насыщенных влагой и плохо аэрируемых или, наоборот, в чрезмерно сухих, количество микроорганизмов резко уменьшается.
Источник
Биологические свойства почвы
В почве обитает огромное количество различных микробов (до 2 млрд. на 1 г почвы), червей, личинок, насекомых и других живых организмов. На 1 гектар пашни приходиться от 2 до 7 т микробной массы, что во многом определяется типом почвы, её культурным состоянием и погодой.
Микроорганизмов больше в почвах унавоженных, чернозёмных, повергающехся хорошей агротехнической обработке, чем в почвах неудобрённых, особенно песчаных, супесчаных, суглинистых, глинистых и подзолистых. В почвах, сильно увлажнённых или, наоборот, в чрезмерно сухих микроорганизмов меньше.
В почвах, хорошо аэрируемых, преобладают аэробные микроорганизмы, в плохо обеспеченных кислородом воздуха – анаэробы. В щелочных — обитают в основном бактерии, в кислых – плесневые и другие грибы. На видовой состав, количество и жизнедеятельность микроорганизмов сущесвенно влияют микробы-антогонисты, бактериофаги и корневая система растений. Почва может «поглощать» бактерии. Высокой сорбционной способностью характеризуются чернозёмные и подзолистые почвы, низкой – песчаные.
Самый высокий уровень жизни в почве отмечается на глубине от 1 до 15 см. С увеличением глубины количество микробов резко снижается. Например, на глубине 20-30 см их обычно в 10-20 раз меньше чем на глубине 1-2 см. На глубине 6-7 м при ненарушенной структуре поверхностного слоя грунта в большинстве случаев микроорганизмы не обнаруживаются. Это связано с тем, что поверхностные слои почвы содержат больше органических веществ — питательной среды для бактерий и кислорода, имеющего особое значение для жизнедеятельности аэробных форм бактерий. Кроме того, много микробов задерживается в поверхностных слоях в процессе фильтрации. Однако самый поверхностный слой содержит мало микроорганизмов, что объясняется воздействием солнечных лучей.
Большинство почвенных микроорганизмов являются безвредными сапрофитами. Однако почва, заражённая патогенными возбудителями, может длительный срок служить источником болезней животных и человека. Патогенные микроорганизмы и зародыши гельминтов попадают в почву со сточными водами животноводческих, коммунальных и других объектов, связанных с утилизацией биологических отходов, а также с трупами животных, погибших от заразных болезней. Важным фактором в выносе возбудителей болезней из глубины почвы наружу имеет вымывание их грунтовыми водами, раскопки и т.д.
Санитарное значение почвы определяется длительностью сохранения вирулентности патогенных микроорганизмов. Некоторые из них сохраняются в почве десятилетиями (возбудители сибирской язвы, эмфизематозного карбункула, столбняка, ботулизма и др.), другие – в течение нескольких месяцев. Например: пастереллы – до 1 месяца, холерные вибрионы – до 4, микобактерии туберкулеза – до 7, сальмонеллы — до 12 месяцев.
Помимо болезнетворных микробов, в почве часто обнаруживаются возбудители инвазионных заболеваний: яйца аскарид, зародыши возбудителей диктиокаулёза, мониезиоза, и др., а также промежуточные хозяева возбудителей фасциолёза (моллюск), метастронгилидоза (дождевые черви) и др. В почве развиваются вредные для животных насекомые (гнус, слепни, оводы). Она является средой обитания грызунов – переносчиков многих опасных болезней животных и человека. Из почвы возбудители заразных заболеваний могут попадать в организм животных с кормом, водой, посредством раневой и другой инфекции. Биоценоз почвы играет ведущую роль в процессах её самоочищения от разнообразных органических загрязнений
Самоочищение почвы
Почва обладает свойством самоочищения, что имеет важное санитарное значение. Попавшие в почву органические загрязнения, включающие бактерии и яйца гельминтов, частично задерживаются при фильтрации и адсорбируются ею, после чего подвергаются распаду вплоть до образования неорганических веществ. Этот процесс называется минерализация. Благодаря нему недоступные или малодоступные для корневой системы растений органические вещества переходят в усвояемую форму.
Одновременно с минерализацией в почве идёт процесс синтеза нового сложного органического вещества – гумуса (перегноя) — гумификация. Перегной не содержит патогенных микроорганизмов и влияет на плодородие почвы.
Следовательно, с одной стороны процессы минерализации и гумификации обеспечивают плодородие почвы. С другой – перевод почвенных органических соединений в минеральные обуславливает её обеззараживание, очищение почвы от патогенной микрофлоры, имеющей органическую структуру. Оба этих биохимических процесса (минерализация и гумификация) получили название процесса самоочищения почвы.
Микроорганизмы играют исключительно важную роль в процессах самоочищения почвы. Процессы минерализации могут протекать под влиянием бактерий в аэробных и анаэробных условиях. Одни бактерии для своего развития используют органические вещества (белки, жиры, углеводы), другие – минеральные. Бактерии нитрофикаторы окисляют аммиак до нитритов и нитратов. Железобактерии превращают соли закиси железа в гидрат окиси. Серобактерии окисляют соединения серы в сульфаты и сульфиты.
Лучше процессы минерализации проходят в хорошо аэрируемых почвах. В аэробных условиях белки под влиянием ферментов микробов распадаются до аминокислот, которые дезаминируются и при этом образуются соли аммиака и кислоты жирного и ароматического ряда. Последние окисляются до углекислоты и воды, а соли аммиака при участии нитрофицирующих микробов – до азотистой и азотной кислот, которые затем образуют, соединяясь с калием, натрием и другими элементами, усвояемые растениями соли. Мочевина в почве под влиянием уробактерий разрушается с образованием углекислого аммония и других аммиачных соединений.
В анаэробных условиях под влиянием гнилостных микробов, микроорганизмов брожения, распад белковой молекулы происходит с образованием дурно пахнущих веществ: сероводорода, меркаптана, индола и др. Жиры под влиянием микробов разлагаются с образованием глицерина и жирных кислот, которые затем переходят в спирты, усвояемые микробами. Углеводы при воздействии сахаролитических бактерий и микробов брожения разлагаются до углекислоты и воды. В анаэробных условиях при разложении углеводов, кроме того, образуется метан и другие газы брожения.
В гигиеническом отношении протекающий в почве аэробный процесс более благоприятен, чем анаэробный, поскольку разложение органических веществ происходит без образования дурнопахнущих и вредных веществ.
По мере самоочищения почвы от органических загрязнений в ней снижается и общее количество микробов, особенно неспороносных. Этому способствуют конкуренция со стороны сапрофитов, бактерицидное влияние солнечной радиации, действие бактериофагов и антибиотиков. Особенно интенсивное санирование почвы происходит в зоне ризосферы растений: ежи сборной, лисохвоста, донника и крестоцветных (рапса, сурепицы, масленичной редьки) и др., где около корней и особенно из мелких разветвлений почвенные микробы находят для своего развития благоприятную среду.
Таким образом, в результате физических, химических и биологических процессов происходящих в почве органические загрязнения, теряют дурной запах, токсичность и другие свои вредные свойства. Успешное функционирование этой сложной системы зависит от состава и свойств почвы, качественных и количественных характеристик загрязнителей и других факторов. Следует отметить, что способность почвы поглощать и задерживать органические вещества, разлагать их на простые соединения небезгранична. Так, при чрезмерном введении в почву на полях органических веществ со сточными водами процесс их разложения постепенно уменьшается. Почва заболачивается, а органические вещества в ней загнивают. Очень сильное загрязнение может приводить к гибели почвенной микрофлоры и потере способности почвы к самоочищению.
Охрана почвы от разрушения
В ходе почвообразовательных процессов состав и свойства почвы непрерывно, хотя и медленно, изменяются. Большая роль в этом отношении принадлежит человеку, который может воздействовать на них путем механической обработки, севооборотов, внесения удобрений, осушения или обводнения.
Эрозия почв и борьба с ней. Термин «эрозия» происходит от латинского erosio – что означает «разъедать» или «выгрызать». Эрозия почвы представляет собой разрушение и снос её верхнего плодородного слоя потоками воды или ветром. Это естественный геологический процесс, который нередко усугубляется неосмотрительной хозяйственной деятельностью. Различают ветровую и водную эрозию.
В результате эрозии в почвах уменьшается содержание макро- и микроэлементов, от которых зависит не только урожай, но и качество сельскохозяйственной продукции, что имеет гигиеническое значение. Эрозия способствует появлению почвенной засухи. Это объясняется не только тем, что значительная часть осадков стекает со склонов, но и тем, что на нарушенных землях с плохими физическими свойствами увеличивается потеря влаги.
Борьба с эрозией должна проводиться дифференцированно, систематически и комплексно, включая организационные, агротехнические, аэробиологические, агрохимические, лесомелиоративные и гидротехнические мероприятия.
Агротехнические мероприятия по борьбе с эрозией направлены на водозадержание и регулирование поверхностного стока. Запрещается вспашка вдоль склона горы, если он составляет с линией горизонта угол свыше 6-10 0 . На склонах, подверженных водной эрозии, необходимо практиковать полосное земледелие, при котором полосы, отведенные под сельскохозяйственные культуры, чередуются с полосами, засаженными кустарниками, древесными породами, травами. Большую роль в борьбе с эрозией почв играет снегозадержание, регулирующее накопление и таяние снега.
Агробиологические мероприятияпредусматривают посадку растений. Травы скрепляют почву корнями и препятствуют ее размыванию, деревья прикрывают почву от ветра и защищают ее от размыва водой, помогают останавливать рост оврагов.
Агрохимические мероприятия — внесение удобрений. Удобрения улучшают плодородие почвы, а это способствует устойчивости почв против эрозии.
Лесомелеоративные мероприятия. Лесные полосы регулируют водный режим почвы, защищают растущие на полях культуры от ветров. Лесная подстилка уменьшает глубину промерзания почвы и увеличивает водопоглащение. Сплошное лесоразведение требуется на бедных, малопроизводительных песках. На более плодородных песчаных почвах целесообразно практиковать полосное лесоразведение. Для борьбы с оврагами создаются специальные овражно-балочные лесные насаждения.
Гидротехнические мероприятия — предназначены для защиты склонов от смыва и размыва путём создания гидротехнических сооружений (платин, запруд, и др.).
Организационные мероприятиянаправлены на организацию рационального использования территории. Для этого необходимо изучить рельеф почвы, растительность и характер сельскохозяйственных угодий.. Важно правильно разместить различные угодья, лесные насаждения и организовать правильный севооборот.
Деградация и рекультивация почв. Деградация почвы — постоянное ухудшение свойств почвы, которое выражается уменьшением содержания гумуса, разрушением структуры и в итоге снижением её плодородия.
Основными факторами, вызывающими деградацию почв являются: эрозия, токсические загрязнения, кислотные дожди, неправильное использование удобрений, орошение и осушение, открытая разработка полезных ископаемых. К причинам, приводящим к разрушению почв можно отнести нерациональную организацию сельскохозяйственного использования пахотных площадей, чрезмерный выпас скота, длительное использование скотопрогонов, и др.
Рекультивация земель — это комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Рекультивация делится на два этапа: горнотехнический и биологический. Горнотехнический — включает подготовку территорий (планировку, формирование откосов, снятие и нанесение почвенного слоя, создание подъездных путей). Биологический этап направлен на восстановление плодородия почв путем посадки древесных пород или выращивания сельскохозяйственных культур, соблюдая определенную последовательность. В начале культивируют малотребовательные культуры с большой растительной массой, а по восстановлении плодородия почвы — остальные.
Оздоровление почвы
Гигиеническое значение мероприятий по оздоровлению почвы заключается в профилактике болезней животных и человека, связанных с составом и свойствами почвы (энзоотических заболеваний, почвенных инфекций, геогельминтозов и др.). Оздоровление почвы осуществляют, проводя агрономические и санитарные мероприятия.
Агрономичекие мероприятиянаправлены на создание благоприятных условий для развития культурных растений, улучшения их химического состава, с целью превращения загрязнённых земель в культурные поля для посевов сельскохозяйственных культур и пастбищ, безопасных для животных. Они включают проведение мелиоративных работ по осушению болот и заболоченных участков, уничтожение кустарников, мероприятий по борьбе с эрозией и деградацией почв.
Биогеохимические энзоотии, связанные с недостатком в почвах отдельных макро- и микроэлементов, профилактируются путём внесения в почву минеральных удобрений, содержащих соответствующие химические элементы.
При оздоровлении почвы, сильно загрязненной органическими отходами, обеспечивают её аэрацию. Что достигается осушением и механической обработкой: глубокой вспашкой, боронованием, дискованием, прорыванием каналов и др. Благодаря доступу кислорода в почве активно проявляет свою жизнедеятельность сапрофитная микрофлора, антагонистически действующая на патогенные бактерии.
Санитарные мероприятия предусматривают организацию очистки почв от жидких и твёрдых органических отходов; оборудование мест хранения и обеззараживания сточных вод и навоза, ветеринарный надзор за убойными площадками, местами утилизации трупов, боенских и других биологических отходов.
Перед обеззараживанием почва орошается водой. С её поверхности тщательно убирается и сжигается травостой и мусор. Способ обеззараживания почвы определяется характером патогенной микрофлоры. Для обеззараживания почвы от не спорообразующих микроорганизмов и вирусов применяют хлорную известь, содержащую 25% активного хлора или 4%-ный раствор формальдегида. После чего почву перекапывают на глубину 25-30 см, перемешивают с сухой известью (5 кг на 1 м 2 площади) и увлажняют водой. Небольшие участки дезинфицируют 10%-ным горячим раствором сернокарболовой смеси или гидроокиси натрия (10 л раствора на 1 м 2 площади почвы). Почву, зараженную спорообразующими возбудителями, подвергают термической обработке. С этой целью на участке сжигают сено, солому или обжигают его пламенем паяльной лампы. Слой почвы на всю глубину проникновения выделений трупа животного снимают и перемешивают с сухой хлорной известью в соотношении 1 : 3 ( 1 часть извести на 3 части почвы). Применяется также смесь окиси этилена и бромистого метила (ОКЭБМ) или бромистого метила в газообразном состоянии под полиамидной пленкой.
Для профилактики заразных заболеваний почвенной этиологии неблагополучные в санитарном отношении земельные участки исключают из пастбищных угодий, заражённые патогенной микрофлорой почвы огораживают и обеззараживают. При обнаружении возбудителей инвазионных заболеваний на территории пастбищ, проводят биологическую дегельминтизацию, путём смены выпасов (организуют загонную пастьбу). Особое внимание уделяют поддержанию надлежащего санитарного состояния скотомогильников и биотермических ям.
Источник