Δασική Εδαφολογία Βιολογικές ιδιότητες του εδάφους
Βιολογικές ιδιότητες εδάφους Οργανική ουσία Οργανισμοί του εδάφους
Οργανική ουσία του εδάφους Αποτελείται από πολύπλοκες ενώσεις οι οποίες παράγονται από τα υπολείμματα των φυτικών και ζωικών οργανισμών, με την επίδραση βιολογικών, χημικών και φυσικών παραγόντων Σημασία: προστατεύει τη δομή του εδάφους βελτιώνει την ισορροπία του νερού στο έδαφος συνεχής πηγή θρεπτικών στοιχείων εμποδίζει τη διάβρωση του εδάφους επηρεάζει την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων
Χούμος Το μέρος της οργανικής ουσίας του εδάφους που είναι τελείως άμορφο - δεν έχει κυτταρική δομή χαρακτηριστική του φυτού ή οργανισμού από τα οποία προήλθε Είναι κολλοειδές Σταδιακά ελευθερώνει θρεπτικά στοιχεία όπως K, Ca, P, S κ.α. Συγκολλητική δράση συντελεί στο σχηματισμό της δομής του εδάφους Όταν ο χούμος είναι ενωμένος με άργιλο στο έδαφος σχηματίζει το αργιλοχουμικό σύμπλοκο από το οποίο εξαρτάται η συγκρατητική δύναμη του εδάφους, η ανταλλακτική ικανότητα, ο εφοδιασμός των φυτών με θρεπτικά στοιχεία και η βελτίωση των φυσικών ιδιοτήτων του δάσους (δομή)
Διακρίνεται η χουμοποιημένη και η μη-χουμοποιημένη οργανική ουσία Οργανική ουσία
Σύσταση οργανικής ουσίας Ενώσεις γνωστής χημικής σύνθεσης Πρωτεΐνες και τα προϊόντα αποσύνθεσής τους, υδατάνθρακες, οργανικά οξέα, λίπη, κηροί, ρητίνες 10-15% της εδαφικής οργαν. Ουσίας Ουσίες του εδαφικού χούμου Δεν μπορούν να ταξινομηθούν σε οποιαδήποτε ομάδα της οργανικής χημείας Η φύση, η προέλευση και οι ιδιότητές τους δεν είναι ακόμα τελείως γνωστές Αποτελούν το 85-90% της οργαν. ουσίας του εδάφους Διακρίνονται σε χουμικές ενώσεις και οξέα: χουμικά, φουλβικά & υματομελανικά
Προσθήκη οργανικής ουσίας Η κύρια πηγή της οργανικής ουσίας του εδάφους είναι τα φυτικά υπολείμματα (φύλλα, κλαδιά, φλοιός, ξύλα, ρίζες). Αυτά δίνουν τροφή σε άλλους οργανισμούς του εδάφους οι οποίοι προσθέτουν οργανική ουσία στο έδαφος Ανάλογα με τις οικολογικές συνθήκες και το είδος των φυτών, τα δασικά εδάφη δέχονται το χρόνο 110-300 kg οργανικής ουσίας ανά στρέμμα Η οργανική ουσία του εδάφους συνήθως μειώνεται απότομα με το βάθος του εδάφους
Πυκνότητα δασοσυστάδων οργανική ουσία Οι αραιώσεις πυκνών δασοσυστάδων γενικά βοηθούν στην καλή αποσύνθεση του ξηροτάπητα, γιατί αυξάνουν τη θερμοκρασία, το φως και την υγρασία των επιφανειακών στρωμάτων Στις ξηρότερες και θερμότερες περιοχές της χώρας μας και τις νότιες εκθέσεις πρέπει να αποφεύγονται οι έντονες αραιώσεις επειδή αυξάνουν την ξηρασία στην επιφάνεια του εδάφους Οι κλιματικές συνθήκες της χώρας μας είναι ευνοϊκές για την γρήγορη αποσύνθεση και χουμοποίηση των φυτικών υπολειμμάτων στην επιφάνεια των δασικών εδαφών
Εκχέρσωση δασών οργαν. ουσία Τα εδάφη των λειμώνων και δασών περιέχουν μεγαλύτερο ποσοστό οργανικής ουσίας από τα καλλιεργούμενα Η εκχέρσωση δασών και λειμώνων στην Ελλάδα μπορεί να γίνεται μόνο όταν το εκχερσωμένο έδαφος θα διατηρήσει την παραγωγικότητά του καλλιεργούμενο γεωργικά. Διότι αν ένα έδαφος χάσει την παραγωγικότητά του είναι πολύ δύσκολο να την ξαναποκτήσει Η καλλιέργεια των εδαφών ελαττώνει την οργανική ουσία κατά 30-60%. Δύσκολο να συμπληρωθεί με προσθήκη οργανικής ουσίας στο έδαφος (πρακτικά ασύμφορο)
Μηχανική σύσταση περιεκτικότητα σε οργανική ουσία Εδάφη ελαφριάς σύστασης έχουν μικρό ποσοστό σε οργανική ουσία λόγω: αυξημένης αποστράγγισης και αερισμού μείωση της περιεκτικότητας τους σε οργανική ουσία Εδάφη με βαριά σύσταση (αργιλώδη) διατηρούν την οργανική ουσία
Διάσπαση της οργανικής ουσίας Οργανισμοί Μύκητες: σε εδάφη φτωχά σε θρεπτικά και κλίμα υγρό και ψυχρό, όπου τα φυτικά υπολείμματα είναι φτωχά σε βάσεις και επικρατούν όξινες συνθήκες χούμος ακατέργαστος τύπου Mor Σκουλήκια, βακτήρια & ακτινομύκητες: σε ευνοϊκές συνθήκες υγρασίας, θερμοκρασίας, οξύτητας και θρεπτικών η διάσπαση των φυτικών υπολειμμάτων είναι ταχύτερη και σχηματίζεται καλά κατεργασμένος και αναμιγμένος με το ανόργανο έδαφος χούμος τύπου Mull Αντίδραση του εδάφους Υγρασία του εδάφους Υγρασία και αερισμός Γονιμότητα (θρεπτικά, C:N = 10:1, ανταγωνισμός με φυτά C:N > 25:1) CaCO 3 χούμος τύπου Mull Θερμοκρασία (25-35 C, θερμοφιλικά βακτήρια: 50-70 C) Κλιματικές συνθήκες
Δασικός τάπητας Το στρώμα των οργανικών υπολειμμάτων που βρίσκεται στην επιφάνεια των δασοσκεπών εκτάσεων, το οποίο αποτελείται από χουμοποιημένα ή μη οργανικά υπολείμματα Στα ελληνικά δασικά εδάφη που είναι συνήθως αβαθή, η οργανική ουσία αυξάνει σημαντικά την ικανότητα συγκράτησης του νερού από το έδαφος, αυξάνοντας σημαντικά την παραγωγικότητά τους
Δασικός τάπητας πεύκης Η αποσύνθεση των φυτικών υπολειμμάτων όσο πιο γρήγορη και εύκολη είναι, τόσο ευνοϊκότερες εδαφικές συνθήκες δημιουργεί. Τα φυτικά υπολείμματα των πλατύφυλλων αποσυντίθενται ευκολότερα από ότι των κωνοφόρων
Χούμος δασικών εδαφών Το επιφανειακό οργανικό στρώμα που καλύπτει τα δασικά εδάφη με διαφορετικό βαθμό αποσύνθεσης και μπορεί να είναι αναμιγμένο με το ανόργανο έδαφος Ο τύπος του δασικού χούμου συχνά αντικατοπτρίζει τις εδαφικές ιδιότητες και επηρεάζει την παραγωγικότητα ενός οικοσυστήματος
Κατανομή δασικού χούμου Οι περισσότεροι τύποι δασικού χούμου εμφανίζουν μια κατανομή που αποτελείται από τους ορίζοντες L, F και H, που μπορούν να ερευνηθούν μακροσκοπικά. Οι ορίζοντες αυτοί αντιπροσωπεύουν τα στάδια μετασχηματισμού των φυτικών υπολειμμάτων Κατά την πορεία της αποσύνθεσης και χουμοποίησης το πάχος των οριζόντων έχει άμεση σχέση με την ηλικία των φυτικών υπολειμμάτων και τις συνθήκες αποσύνθεσης Για μεγαλύτερη ευκολία τόσο στην πράξη όσο και όταν κάνουμε χημικές αναλύσεις του δασικού τάπητα συνηθίζεται ο διαχωρισμός του να γίνεται σε δύο οργανικούς ορίζοντες: τον Αοο ορίζοντα ο οποίος αποτελείται από τον L, και μέρος του F και τον Αο ορίζοντα ο οποίος αποτελείται από το υπόλοιπο του F και ολόκληρο τον H
Κατηγορίες δασικού χούμου Δασικός χούμος Ενδοχούμος (Mull) Εκτοχούμος (Mor) Εκτοενδοχούμος (Moder)
Ενδοχούμος (τύπου Mull) Η καλύτερη μορφή χούμου Αποτελείται από καλά αποσυντιθέμενη οργανική ουσία, ανακατεμένη με τα ανώτερα στρώματα του ανόργανου εδάφους Προέρχεται από φυτικά υπολείμματα πλούσια σε θρεπτικά στοιχεία κυρίως πλατύφυλλων ειδών Βακτήρια, ακτινομύκητες, σκουλήκια Οργανική ουσία εδάφους: 5-30% C:N = 10:1-15:1 ph: αλκαλικό ή ουδέτερο
Τύποι Mull Κρύπτο-Mull Λεπτόκοκκα εδάφη, υγρό-θερμό κλίμα, ωχρό χρώμα, πλούσιος σε Ν Μικροβιολογικός Δράση βακτηρίων και ακτινομυκήτων Σκωληκογενής Λεπτόκοκκα εδάφη με δάση πλατύφυλλων ή μεικτών ειδών Αρθροποδογενής Αμμώδη ασβεστούχα εδάφη Ριζογενής Λειμώνες ή αραιά δάση με ποώδη βλάστηση
Εκτοχούμος (τύπου Mor) Μερικώς αποσυντεθειμένη οργανική ουσία Σε εδάφη φτωχά σε Ν και βάσεις Δάση κωνοφόρων Οξύφιλοι μύκητες Οργανική ουσία εδάφους: 30-60% αλλά μικρή ανάμειξη με το ανόργανο έδαφος C:N = 30:1-40:1 ph: όξινο
Εκτοενδοχουμος (τύπου Moder) Αποτελεί ενδιάμεσο τύπο μεταξύ Mull και Mor Ο πλέον συνήθης στα ελληνικά δασικά εδάφη Συναντάται σε αραιά δάση πλατύφυλλων και σε ορεινά δάση κωνοφόρων Μέτρια ως καλή ανάμειξη με το ανόργανο έδαφος Μύκητες και αρθρόποδα ρη συνήθως όξιν0 Σε σύγκριση με το χούμο Μor, ο χούμος Μoder είναι λιγότερο όξινος, με μικρότερη σχέση C:N, ενώ το ποσοστό κορεσμού με βάσεις είναι μεγαλύτερο
Οργανική ουσία έδαφος (1) Χημικές επιδράσεις: Συμμετέχει στην Ι.Α.Κ. του εδάφους Συντελεί στη χημική αποσάθρωση ίνει τροφή στους μικροοργανισμούς ίνει θρεπτικά στοιχεία όπως Ν, Ρ, S στα φυτά: Ανθρακούχες ενώσεις CO 2, CO 3-2, HCO 3-, CH 4 Αζωτούχες ενώσεις NH 4+, NO 2-, NO 3-, N 2 Θειούχες ενώσεις H 2 S, SO 3-2, SO 4-2, S Φωσφορούχες ενώσεις H 2 PO4 -, HPO4 -- Άλλες ενώσεις και στοιχεία H 2 O, H 2, H +, OH -, K +, Mg +2, Ca +2, Zn +2, κ.α.
Οργανική ουσία έδαφος (2) Φυσικές επιδράσεις: Σκοτεινό χρώμα & επηρεάζει τις θερμικές ιδιότητες του εδάφους Ενισχύει τη δημιουργία δομής και τη σταθερότητα των συσσωματωμάτων Κάνει το έδαφος περισσότερο εύθρυπτο γιατί ελαττώνει την πλαστικότητα και συνεκτικότητά του Αυξάνει την ωφέλιμη υγρασία και την υδατοχωρητικότητα του εδάφους
Βιολογικές ιδιότητες του εδάφους ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ
Εδαφικοί οργανισμοί Ανήκουν στο φυτικό και στο ζωικό βασίλειο Ο ρόλος τους στο δασικό έδαφος: έχουν σχέση με τον σχηματισμό του εδάφους την αποσύνθεση των οργανικών υπολειμμάτων τη διάθεση θρεπτικών στοιχείων στα φυτά την ανακύκλωσή των θρεπτικών
Οργανισμοί του εδάφους Το είδος, ο αριθμός και η δραστηριότητα των οργανισμών στο έδαφος εξαρτάται από: Τους κλιματικούς παράγοντες (θερμοκρασία, υγρασία) Τους εδαφικούς παράγοντες (αερισμό, ρη, θρεπτικά στοιχεία) Τη σύνθεση και κατάσταση της βλάστησης
Κατηγορίες Οργανισμοί του εδάφους Μικροχλωρίδα Μικροπανίδα Μεσοπανίδα & Μακροπανίδα Βακτήρια Πρωτόζωα Ποντίκια Μύκητες Νηματώδεις Άλλα μικρά ζώα Ακτινομύκητες Σκουλήκια Φύκη Έντομα
Μικροπανίδα Πρωτόζωα Νηματώδεις Έντομα Σκώληκες
Μικροχλωρίδα του εδάφους Αυτότροφοι: Μπορούν να συνθέσουν οργανικές ενώσεις από τη δέσμευση του CO2 για τη δόμηση των κυττάρων τους Φύκη & βακτήρια Ετερότροφοι: Παίρνουν την απαιτούμενη ενέργεια από την οξείδωση της οργανικής ουσίας Οργανική ουσία + Ο 2 CO 2 + H 2 O + ενέργεια Ακτινομύκητες, μύκητες & περισσότερα βακτήρια Αερόβιοι: Απαιτούν οξυγόνο για να αναπτυχθούν Μύκητες, ακτινομύκητες & περισσότερα βακτήρια Αναερόβιοι: Απουσία οξυγόνου Βακτήρια & ζύμες
Βακτήρια Μονοκύτταροι μικροοργανισμοί, πάρα πολύ μικροί (διαστάσεις σε μm) Σχήμα: Ραβδοειδής (βάκιλλοι) Σφαιρικός (κόκκος) Σπειροειδής (σπειρύλλια) 1 κουταλιά γόνιμου εδάφους περιέχει 100 εκατομ. 1 δισ. βακτήρια
Βακτήρια Μετασχηματίζουν τα οργανικά υπολείμματα σε απλούστερες ουσίες Μερικά ειδικά βακτήρια είναι ικανά να μετατρέπουν τα στοιχεία αυτά σε ανόργανες ενώσεις Αζωτοδεσμευτικά βακτήρια Συμβιωτικά βακτήρια: (Rhizobium sp.) με ψυχανθή (π.χ. ψευδοακακία) ή μη ψυχανθή (π.χ. σκλήθρο) Μη συμβιωτικά βακτήρια: Azotobacter (αερόβιο) Clostidrium (αναερόβιο) Νιτροποιητικά βακτήρια Nitrosomonas και Nitobacter
Αζωτοδέσμευση - βακτήρια δημιουργία φυματίων σε ψυχανθή Σχηματισμός φυματίων (Rhizobium βακτήρια συμβιούν σε ένα ριζικό τριχίδιο σόγιας)
Ακτινομύκητες Μονοκύτταροι μικροοργανισμοί Αποσυνθέτουν την οργανική ουσία Αναπτύσσονται σε υγρά αλλά με καλό αερισμό εδάφη Προτιμούν τα γεωργικά και λιβαδικά εδάφη Αναπτύσσονται σε αλκαλικό περιβάλλον και σχεδόν εξαφανίζονται σε ρη < 4.7 Μερικοί ακτινομύκητες συμβιώνουν με δέντρα ή θάμνους, π.χ. ο Actinomyces alni, και δεσμεύουν το άζωτο της ατμόσφαιρας
Μύκητες Είναι πολυκύτταροι, ετερότροφοι και αερόβιοι μικροοργανισμοί Βρίσκονται σε όλες τις τιμές του ρη, προτιμούν όμως όξινα εδάφη Η συμβολή τους στον μεταβολισμό είναι ιδιαίτερα σημαντική: πετυχαίνουν να παράγουν 15-30 g οργανικής ουσίας από το μεταβολισμό 100 g οργανικού άνθρακα ιακρίνονται σε 5 μεγάλες κλάσεις : 1) μυξομύκητες, 2) φυκομύκητες, 3) ασκομύκητες, 4) βασιδιομύκητες, 5) ατελείς μύκητες Ανάλογα με τον τρόπο διατροφής τους οι μύκητες διακρίνονται σε: 1) παρασιτικούς, 2) σαπροφυτικούς, 3) συμβιούντες
Μύκητας αρχίζει να αποσυνθέτει φύλλα από κομμένο γρασίδι Αποσύνθεση οργανικής ουσίας από μύκητες
Μυκόρριζα Η συμβιωτική σχέση ανάμεσα στους μύκητες και τις ρίζες των δασικών δέντρων με την ανάπτυξη μυκηλιακών υφών λέγεται μυκόρριζα Με τη συμβίωση αυτή γίνεται ανταλλαγή υδατανθράκων, θρεπτικών στοιχείων, βιταμινών και αυξινών με αποτέλεσμα την καλύτερη ανάπτυξη και αύξηση των δέντρων
ΣΥΜΒΙΩΤΙΚΗ ΣΧΕΣΗ ΜΥΚΗΤΩΝ - ΦΥΤΩΝ Πολλά φυτά εξαρτώνται από τους μύκητες για να αποσπάσουν θρεπτικά από το έδαφος. Οι ρίζες των δέντρων (ΚΑΦΕ) συνδέονται με συμβιωτική μυκόρριζα (ΕΝΤΟΝΟ ΛΕΥΚΟ) και μυκηλιακες υφές (ΛΕΠΤΕΣ ΛΕΥΚΕΣ ΓΡΑΜΜΕΣ).
Μυκόρριζα Εκτότροφη: Αρχικά οι μυκηλιακές υφές περιβάλλουν τα ριζίδια και στη συνέχεια καταλαμβάνουν τους μεσοκυττάριους χώρους των ριζικών κυττάρων και σχηματίζουν ένα πλέγμα γνωστό ως πλέγμα Hartig Την εκτότροφη μυκόρριζα τη βρίσκουμε στα σπουδαιότερα δασικά δέντρα όπως πεύκη, ελάτη, λεύκη, οξιά, ιτιά κ.ά. Οι μύκητες που σχηματίζουν μυκόρριζα με δασικά δέντρα ανήκουν στους βασιδιομύκητες και στους ασκομύκητες Ενδότροφη: Αυτή δεν περιβάλλει τα ριζίδια, αλλά οι μυκηλιακές υφές μπαίνουν και μέσα στα ριζικά κύτταρα και δεν προκαλούν διόγκωση των ριζιδίων, όπως η εκτότροφη. Οι φυκομύκητες σχηματίζουν ενδότροφη μυκόρριζα. Την ενδότροφη μυκόρριζα τη βρίσκουμε σε όλα τα είδη εδαφών και σε πολλά γεωργικά φυτά (καλαμπόκι, βαμβάκι, δημητριακά, ντομάτες) καθώς και σε πολλά δασικά δέντρα όπως το κυπαρίσσι, ο κέδρος, η καρυδιά, το πλατάνι, το σκλήθρο, η ιτιά, η λεύκη κ.ά.
Πολύ σημαντική για τη θρέψη των δέντρων και της αμπέλου. Ο μύκητας δεν εισβάλει στα κύτταρα της ρίζας, αλλά δημιουργεί ένα περίβλημα που διεισδύει μεταξύ των φυτικών κυττάρων Εκτομυκόρριζα
Παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη της μυκόρριζας Γονιμότητα του εδάφους Υγρασία (όχι υγρά εδάφη) Θερμοκρασία (αναπτύσσονται μεταξύ 5 C και 35 C) ρη του εδάφους (περιορίζεται η ανάπτυξή τους σε ρη < 5 και σε υψηλό ρη) Ύπαρξη φυτικών υπολειμμάτων και οργανικής ουσίας του εδάφους (αυξάνονται αυτά, αυξάνεται και η μυκόρριζα) Προσθήκη λιπασμάτων και την ασβέστωση των εδαφών Η χρησιμοποίηση μυκητοκτόνων και ζιζανιοκτόνων στα φυτώρια και οι πυρκαγιές προκαλούν σοβαρές ζημιές στη μυκόρριζα
Δασική σημασία της μυκόρριζας Αυξάνεται η δραστική (προσροφητική) επιφάνεια των ριζών Αυξάνεται η απορρόφηση, η αποθήκευση και ο εφοδιασμός των φυτών με θρεπτικά στοιχεία, όπως Ν, Ρ, Κ και Ca Αυξάνεται η διάσπαση βιολογικά σύνθετων οργανικών και ανόργανων ουσιών αύξηση των διαθέσιμων θρεπτικών στοιχείων για τα φυτά Αυξάνεται η ανθεκτικότητα των φυτών στην ξηρασία στις υψηλές θερμοκρασίες και στους παθογόνους μικροοργανισμούς Οι αυξίνες που παράγουν οι μυκόρριζες προκαλούν εντατικοποίηση του μεταβολισμού των δέντρων
Φύκη Φωτοαυτότροφοι αερόβιοι μικροοργανισμοί 100-10000 g -1 εδάφους 3 βασικές κλάσεις: κυανόφυτα, χλωρόφυτα, ξανθόφυτα Ρόλος: Διατήρηση γονιμότητας Αερισμός του εδάφους Καλύτερη δομή ενισχύουν τα συσσωματώματα Διατηρεί εδαφική υγρασία λόγω της υγροσκοπικής φύσης των Ελέγχουν την έκπλυση των νιτρικών
Επιπλέον πηγές φωτογραφικού υλικού http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/biology.html http://www.landfood.ubc.ca/soil200/classification/soil_horizon.htm http://www.daff.qld.gov.au/ http://agriinfo.in/?page=topic&superid=5&topicid=150