Gleba – mikroorganizmy w glebie; żyzność gleb zależy od próchnicy. Jest to bezpostaciowa, organiczna substancja powstająca w glebie w wyniku mikroorganicznego i fizykochemicznego procesu przeobrażania substancji organicznej pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Proces humifikacji. W glebie możemy spotkać 3 grupy substancji organicznych: 1 grupa to resztki roślinne i zwierzęce; świeża substancja organiczna; 2 Formy pośrednie: biomasa drobnoustrojów i ich metabolity, produkty niepełnego rozkładu i syntezy świeżej materii organicznej; prekursory związków humusowych; 3 Próchnica (humus, substancje humusowe, amorficzna substancja organiczna); Frakcje to mieszanina takich związków jak: - kwasy huminowe i ulminowe; - kwasy fulwowe; - kwas hymatomelanowy; - huminy i ulminy; Związki próchniczne odpowiedzialne są za: - zawartość wody w glebie; - bilans cieplny gleby; - pH gleby; - aktywność biologiczną gleby; Resztki roślinne i zwierzęce dzielą się na : 1 celuloza, hemicelulozy, białka itp. -> rozkład przez drobnoustroje (pod wpływem H₂O i NH₃) -> biomasa drobnoustrojów i uboczne produkty metabolizmu(dzielą się na 2 części) 1związki aromatyczne 2aminokwasy i białka -> próchnica; 2ligniny, taniny itp. -> rozkład lub przemiany mikrobiologiczne( pod wpływem H₂O i NH₃ -> przekształcone ligniny i inne związki aromatyczne -> próchnica; w obu przypadkach próchnica wydala CO₂; Związki próchnicze odpowiadają za : - Utwory koloidalne wykazujące zdolność do pobierania wody, a w warunkach suszy próchnica oddaje wodę roślinie ( 1g próchnicy pochłania od 4 do 20g wody) podczas pochłaniania pęcznieje, a gdy oddaje kurczy się i kapilarami krąży woda; próchnica ma ciemny kolor; im ciemniejsza tym lepsza gleba i pobiera więcej światła; gleby ciemne mają temperaturę wyższą od gleb piaszczystych, temp. Warunkuje życie. Wiosną gleba jest zimno, po wysiewie gdy ciągłe będzie niska temp. Zgniją, a gdy będzie ciepło roślina wykiełkuje. – pH gleby(próchnica ma właściwości buforowe nie dopuszcza do zbytniego zakwaszania gleby) ; -próchnica wykazuje aktywność biologiczną;, niektóre frakcje wykazują właściwości hormonalne; mogą uczestniczyć we wzroście organizmu żywego; Degradacja próchnicy przy braku dopływu świeżej materii organicznej. Czynniki aby powstała degradacja: - w warunkach głodowych autochtony rozkładają próchnicę; - brak dopływu świeżej materii organicznej; - niedostateczne zaopatrzenie gleby w azot; Bez azotowa materia organiczna i jej przemiany; udział drobnoustrojów: - krążenie pierwiastków w glebie, ulegają przemianie; - tworzenie związków organicznych z materii mineralnej; główną rolę spełniają rośliny na drodze fotosyntezy, przy użyciu energii świetlnej; - surowcem jest CO2; zawarty w powietrzu a także w wodzie, a w atmosferze 0,3%; sumy gazów składających się na atmosferze; aktualnie rozwijające się rośliny asymilują ok. 90 miliardów rocznie; SCHEMAT!!! A – procesy foto i chemosyntezy; B – dożywianie zwierząt i drobnoustrojów cudzożywnych; C – procesy obumierania; E, E₁ – oddychanie organizmów samo i cudzożywnych; F ( E₁, E₂) – mikrobiologiczny rozkład resztek roślinnych i zwierzęcych oraz frakcji organicznej gleb i wód; G – procesy geologiczne ( np. wybuchy wulkanów) i gospodarcza działalność człowieka; Czynnik działający i ilość uwalnianego CO2 w % : a) drobnoustroje – ok. 97(85 glebowe); b) organizmy wyższe (oddychanie) – ok. 2%; c) spalanie fizyko – chemiczne ( procesy geologiczne) – ok. 1%; Bez azotowa materia organiczna. 1 Węglowodany; a) cukry proste (heksozy, pentozy i in.); b) wielocukry ( skrobia, celuloza, hemiceluloza, pektyny i inne wielocukry z niewielkimi dodatkami azotu, siarki lub fosforu np. chityna); c) kwasy uronowe i ich pochodne; a) heterotrofy , łatwo rozpuszczalne, obecność cukru jest uwarunkowana dopływem świeżej materii; - bakterie tlenowe -> kwas pirogronowy, mlekowy, octowy, aldehyd octowy, CO₂ i H₂O; - bakterie beztlenowe -> kwasy tłuszczowe, kwas mlekowy wodór, metan, CO₂; - grzyby pleśniowe-> kwasy organiczne; - drożdże -> alkohol etylowy; CO₂; b) wielocukier ( skrobia) – drobnoustroje zdolne do produkcji amylazy; amylaza to hydrolityczny enzym wydzielony przez komórke; skrobia( pod wpływem amylazy) -> dekstryn -> maltoza( pod wpływem B-glukozydazy) -> glukoza; rozkład skrobi: tlenowce: - pałeczki nieprzetrwalnikujące to Bacterium, Amylobacter; - paleczki przetrwalnikujące Bacillus; - promieniowce; - grzyby ( z wyjątkiem drożdży); beztlenowce: Clostridium; I dekstryny; II tlenowce, III beztlenowce; wielocukier – (celuloza) – w suchej masie roślin zielonych 15-30%; a w suchej masie słomy 50%; celuloza zbudowana z glukozy ok. 2-3 tys. Cząsteczke glukozy; Celuloza jest odporna na działanie chemiczne; celulolityczne: (grzyby, bakterie promieniowce, pierwotniaki) w glebach obojętnych i dobrze przewietrzonych celuloza jest atakowana przez tlenowce; w glebach kwaśnych grzyby; w glebach słabo przewietrzonych grzyby i bakterie beztlenowe; Celuloza ->glukoza(dzieli się na ) : 1 warunki tlenowe-> (produkty końcowe) CO₂ i H₂O->(produkty uboczne) kwasy moczowe, hemicelulozy, barwniki; 2warunki beztlenowe-> (produkty końcowe) CO₂ i H₂O; produkty uboczne kwasy organiczne: mrówkowy, masłowy; mlekowy; bursztynowy; propionowy; Pektyny to wielocukry zbudowane z cząsteczek kwasu galaktouronowego. Enzymy rozkładające pektyny to hydrolazy powodują upłynnienie. Główny produkt rozkładu pektyn to kwas galaktouronowy. Hemicelulozy zajmują 2 miejsce w roślinach po celulozie do 30% masy mogą stanowić hemicelulozy. Hemicelulozy są nierozpuszczalne w wodzie, wielocukry o różnej strukturze chemicznej. Bywają zbudowane z cząsteczek pentoz pentozany czy hektoz heksozany; powszechnie występują w słomie traw ksylany zbudowane z ksylozy arabinozy niewielkie ilości; zdolność do rozkładu hemiceluloz łatwiej niż celuloza; Rozkład zachodzi stosunkowo szybko, przez enzymy; Ligniny- rozkład; obejmują związki występujące w znacznych ilościach; są polimerami pierścieni aromatycznych zawierające grupę metoksylowi (-OH₃); Najprostsze składniki lignin: zbudowane ze związków pierścieniowych; ulegają rozkładowi, przy zespołowym udziale, w warunkach tlenowych i beztlenowych, przy udziale enzymów zewnętrznych rozbijają na małe kompleksy pierścienie; są przekształcane na inne; produktami mogą być kwas waniliowy; kwas syryngowy;CO₂ uwalniany; aldehyd; główne w rozkładzie lignin są grzyby niedoskonałe (trichoderma); i podstawczaki (polysporus); Krążenie azotu w przyrodzie: a) wiązanie azotu atmosferycznego; b) rozkład organicznych związków azotowych; c) nitryfikacja; d) denitryfikacja; e) zbiałczanie mineralnych związków azotu ( uwstecznianie azotu); W glebie głównie w formie organicznej 95%; minerały 5%; Dopływ azotu: - związany z atmosfery; -z nawozów mineralnych; - z resztek pożniwnych; - z nawozów organicznych; Ubytek azotu: -wyniesiony z plonem; - denitryfikacja biologiczna i chemiczna; - wymyty z gleby; - ulatnianie się NH₃ ; Formy azotu w glebie: organiczny: białko; kwasy nukleinowe; aminokwasy; mocznik; cyjanomid; mineralny: NH₃ NH₄+, NO₂- (ślady), NO₃-; Źródła azotu dla drobnoustrojów : NO₃-; NO₂-; N₂; NH₄; R-NH₂ (R- rodnik organiczny); - denitryfikatory; - nitryfikatory; - wiążące azot atmosferyczny; - wykorzystujące azot wbudowany w związki organiczne; proteolityczne; amonifikatory; rozkładające kwasy nukleinowe, mocznikowe; Wiązanie azotu – redukcja N₂ do amoniaku ( od strony chemicznej); 1 bakterie symbiotyczne: brodawkowe; 2 bakterie wolno żyjące Azotobacter; Clostudum; sinice; N₂+8H+8e- 2NH₃ + H₂ ; 1 dehydrogeneza pirogronianowa; 2nitrogeneza; Wiązanie azotu atmosferycznego( schemat!) : 1wiązanie wolnego azotu atmosferycznego przez bakterie azotowe( np. Rhizobium – symbiont roślin motylkowych, Azotobacter – wolnożyjąca bakteria glebowa)powstają sole amonowe(NH₄+); 2 proces nitryfikacji; bakterie nitryfikacyjne przekształcają sole amonowe w sole kwasu azotowego (III) (Nitrosomonas) i sole kwasu azotowego(III) w sole kwasu zaotowego (V)(Nitrobacter), które są najbardziej dostępną formą azotu dla roślin; 3 Pobieranie i asymilacja soli azotu z gleby; Azot zostaje wbudowany w białka i kwasy nukleinowe, które pobierają z pokarmem roślinożercy i kolejne ogniwa łańcuchów pokarmowych; 4 Rozkład materii organicznej; bakterie gnilne mineralizują organiczne związki azotu do soli amonowych; 5 Proces denitryfikacji, bakterie denitryfikacyjne uwalniają azot w postaci cząsteczkowej do atmosfery; Bakterie symbiotyczne to: -Rhizobium; - Bradyrhizobium; - Azorhizobium; - Sinorhizobium; ( współżyją z bakteriami motylkowymi; Cykl rozwojowy Rhizobium: a) jednorodne pałeczki rozwijające się w glebie i na podłożach sztucznych; b) pałeczki z granulowaną plazmą; c) drobne, ruchliwe pałeczki wnikające do tkanki roślinnej; d) bakteroidy w początkowym okresie rozwoju; e) bakteroidy ze zróżnicowanym wnętrzem w czasie rozpadu; f) ciałka chromatynowe uwolnione z komórek bakteroidów; Etapy symbiozy: 1 Wniknięcie przez włośniki do przestrzeni międzykomórkowych; 2 nić infekcyjna; 3 wniknięcie do komórek korzeni – tworzenie brodawek; 4 namnażanie się Rhizobium w brodawce; 5 tworzenie bakteroidów; 6 błony kopertowe; 7 aktywna symbioza; 8 degeneracja i rozpad brodawek; Formy wolne: - wegetatywne; Formy bakteroidalne: - aktywność; - winilencja; Nitragina – szczepionki, o dużej aktywności i winilencji; Nawożenie azotu: - dawki startowe dodatni; - większe ilościujemne;