Процессы трансформации органических и неорганических соединений серы

В почве сера в основном находится в составе органических соединений, представленных растительными остатками и гумусом (до 98% от валового содержания серы в почве). Существует целый ряд комплексных органических соединений серы (например, сульфатэфиры и соединения с C-S-связями), однако корни растений не могут поглощать серу в данной форме. Сера становится доступной растениям только в сульфатной форме – в процессе минерализации органических соединений, протекающем с участием микроорганизмов.

В результате деятельности микроорганизмов в почве постоянно протекают процессы трансформации серы – превращения между органическими и неорганическими соединениями серы. Сульфатная форма серы образуется в качестве побочного продукта в процессе минерализации органического вещест­ва почвы, протекающем с участием мик­роорганизмов. Процесс иммобилизации представляет собой включение сульфатной формы серы в микробную биомассу почвы.

Процесс минерализации органического вещества почвы и высвобождения серы чаще всего протекает слишком медленно для того, чтобы удовлетворить потребности высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур в сере. Возникающий недостаток серы должен устраняться за счет внесения органических или минеральных удобрений, содержащих серу.

Только небольшая часть от валового содержания серы в почве находится в неорганической форме. Сульфатная сера – наиболее распространенная форма среди неорганических соединений серы в поч­ве. Сульфаты входят в состав почвенного раствора, удерживаются поверхностью минеральных частиц почвы, а также находятся в составе таких минералов, как гипс. В затопляемых и слабодренированных поч­вах могут образовываться минералы группы сульфидов (например, пирит).

Большинство сульфатов хорошо растворимо в воде и передвигается с током почвенной влаги. Они слабо удерживаются (адсорбируются) глинистыми и другими почвенными минералами, особенно при низких значениях pH почвенного раствора. Адсорбированные почвой сульфаты представляют собой важный резерв серы для питания растений, особенно в нижних горизонтах почвенного профиля (глубже 30 см), имеющих кислую реакцию среды. Спе­цифическая адсорбция сульфат-ионов характерна для некоторых типов почв, особенно имеющих высокое содержание свободных оксидов и гидроксидов железа и алюминия. Неспецифическая адсорбция сульфат-ионов почвой ослабляется при известковании и внесении фосфорных удобрений.

Превращение соединений железа.

Железо необходимо в небольшом количестве для всех существ. В почве железо находится в минеральной форме или в комплексных органических соединениях, представленых в почве гуминовыми соединениями.Существенную роль в трансформации железа в природе играют микроорганизмы.

Биологический цикл превращения железа складывается из трех этапов:

Минерализация органических соединений, содержащих железо.

Органические вещества, представлены ферментами каталазой, пероксидазой, цитохромами, железопорфириновыми соединениями.

Их минерализацию осуществляют многие хемоорганогетеротрофные микроорганизмы- бактерии, актиномицеты и грибы. Микроорганизмы усваивают органическую часть молекулы, а железо освобождается и в аэробных условиях осаждается в виде гидроксида.

Окисление восстановленных соединений железа.

Многие микроорганизмы прямо или косвенно участвуют в окислении железа. Железобактерии окисляют органические соединения железа, а образующийся в результате гидроксид железа откладывается на поверхности их клеток.

Железобактерии представлены нитчатыми бактериями, флексибактериями, одноклеточными бактериями, микоплазмами, цианобактериями. Все они подразделяются на две группы: хемоорганогетеротрофы и хемолитоавтотрофы.

Нитчатые железобактерии различны по морфологии, грамотрицательные, имеют слизистые чехлы в которых накапливается окисное железо, окисляют неорганические соединения в болотах, ручьях, дренажных трубах и др. с образованием охристых осадков. К ним относятся Leptothrix с неподвижными нитями, флексибактерии способные к скольжению - Toxothris, Spirothrix.

Одноклеточные бактерии Arthrobacter и Seliberia окисляют железо в нейтральных почвах при наличии закисного железа и органических веществ. Аккумулировать железо в почве могут также микоплазмы - Gallionella, Siderococcus.

Хемолитоавтотрофные железобактерии получают энергию в результате окисления закисного железа и используют углерод диоксида углерода, к таким относятся бактерии родовThiobacillus и Leptospirillum, Sulfolobus/

Восстановление окисленных соединений железа.

В анаэробных условиях окисленные соединения железа восстанавливаются в результате активности хемоорганогетеротрофных бактерий родов Bacillus, Clostridium и др.