W agronomii i Gleboznawstwa , mineralizacja jest rozkład w organicznej części materiału gleby, która zawiera również mineralną część . Odpowiada ostatecznej biodegradacji substancji organicznych w wyniku działania biologicznego.
Mineralizacja umożliwia powrót węgla i innych pierwiastków w postaci nieorganicznej, a tym samym ponowne wykorzystanie przez rośliny . Jest to naturalny proces, który może zostać przyspieszony przez pożar ( spalanie ) lub zarządzany przez człowieka, na przykład w celu wyprodukowania naturalnego nawozu ( kompostowanie ).
Świeża materia organiczna w glebie przechodzi podwójną przemianę w dwóch równoległych procesach:
W humus przechowuje rzeczywiście względu na moment organiczny, który jest odejmowany z tak zwanym pierwotnym mineralizacji; ale ta próchnica nie gromadzi się w glebie w nieskończoność, ponieważ z kolei ulega wolniejszej biodegradacji, zwanej wtórną mineralizacją . Ta wtórna mineralizacja jest mniej lub bardziej ważna w zależności od warunków pedoklimatycznych, a w drobnym stopniu przekształca również jej pierwiastki w wodę, sole mineralne i CO 2..
Mineralizacja jest poprzedzona rozwojem białej zgnilizny na liściach oraz fragmentacją makrozłamków, której dokonują głównie drobnoustroje, które częściowo trawią celulozę : mikrostawonogi, których liczba często przekracza 400000 na m 2 i które perforują naskórek liści (owady typu skoczogoniastego zdolne do szkieletowania liści, pasące się roztocze, takie jak Oribates ), dżdżownice , ślimaki , makrorogonogi (larwy diptera, równonogi, dwunogi), które powiększają otwory wykonane przez poprzednie mikrostawonogi i zjadają 40% miotu poprzez cięcie liści i atakowanie żyły itp.
Kiedy robaki i mikrostawonogi rozbijają najmniejsze szczątki i odchody innych pasących się zwierząt , stymulują rozwój czynników rozkładających (bakterii, grzybów) na wszystkich tych mikrocząsteczkach. Następnie ma miejsce właściwa mineralizacja, w której biorą udział te rozkładające się. Te ostatnie czerpią energię niezbędną do ich rozwoju z degradacji enzymatycznej zachodzącej podczas procesów oddychania i fermentacji ( tlenowej lub beztlenowej ).
Podczas pierwotnej mineralizacji duże cząsteczki organiczne ( białka , lipidy , celuloza , lignina ) ulegają depolimeryzacji hydrolitycznej lub oksydacyjnej na skutek działania rozkładających:
Cały proces kończy się przemianą małych cząsteczek organicznych w pierwiastki mineralne (N, P, K), wraz z uwolnieniem wody i CO 2 . Frakcja materii organicznej jest trudniejsza do przemiany: odpowiada garbnikom i resztkom polifenolowym lignin połączonych z białkami i tworzących brązowe pigmenty ( kolor jesiennych liści ).
Mineralizacja wtórna (zwana również mineralizacją humusu lub osuszaniem) wykorzystuje te same procesy chemiczne, co mineralizacja pierwotna, ale jest wolniejsza (rozkłada 1 do 3% nawilżonego materiału rocznie, podczas gdy pierwotna mineralizacja rozkłada poprawiając jakość ściółki. Przez okres od jednego do pięciu lat ). Jednak obecne badania podają w wątpliwość tę klasyfikację opartą na jedynej skali czasowej: mineralizacja i humifikacja to złożone procesy postępującego rozkładu, które wciąż są trudne do uchwycenia.
Średnie czasy biodegradacji podano w poniższych tabelach:
Początkowe związki organiczne | Przybliżony czas półtrwania |
---|---|
Cukry | 3 miesiące |
Hemiceluloza | 4 miesiące |
Celuloza | 6 miesięcy |
Ligniny | 1 rok |
Płaszcze przeciwdeszczowe | 2 lata |
Fenole | 7 lat |
Powstały substancje humusowe | Przybliżony czas półtrwania |
---|---|
Kwasy fulwowe | 200 - 1000 lat |
Kwasy humusowe | 200 - 1000 lat |
Humine | ponad 2000 lat |
Tak więc „kiedy martwy liść spada na ziemię, część jego atomów węgla powraca do atmosfery w ciągu kilku tygodni lub miesięcy. Inne zostaną unieruchomione na jakiś czas w roztworze glebowym lub zostaną włączone do mikroorganizmów . Jeszcze inni utkną w stabilnych związkach i będą tam za tysiąc lat! "
Materia organiczna rozkłada się mniej lub bardziej szybko w zależności od rodzaju próchnicy . W typowej glebie prawie 60% materii organicznej ulega mineralizacji w ciągu roku. Szybkość mineralizacji zależy w dużej mierze od właściwości próchnicy, głównie od jej pH , wilgotności i zawartości biologicznej (stosunek C / N ). Proszek lub miękkie próchnicy (pH między 5,5 a 8,5: proszek wapnia, który ma zasadowe pH lub słabo kwaśny las proszek) charakteryzuje się niskim stosunkiem C / N (10 do 20), grubości i materiału organicznego, złożonego głównie kwasy humusowe . Szybka mineralizacja i nitryfikacja (80% ściółki ulega degradacji w ciągu roku w lesie o klimacie umiarkowanym ) to głównie dzieło bakterii. Substancja umiarkowana (humus o pośrednim pH między 4 a 5) charakteryzuje się stosunkiem C / N (15 do 25) oraz materiałem organicznym składającym się z kwasu fulwowego i humusu. Powolna mineralizacja i nitryfikacja (80% ściółki ulega degradacji w ciągu czterech lat) to głównie dzieło grzybów. Mor lub surowe próchnicy ( pH kwas pomiędzy 3,5 i 5) charakteryzuje się stosunkiem C / N bardzo wysoka (pomiędzy 25 a 40, czasem wyższy niż 100) i materiału organicznego składającego się głównie z kwasów fulwowych (nie będący nie gliny humusowe złożony ze względu na kwasolizę glinek). Bardzo powolna mineralizacja i nitryfikacja (80% ściółki ulega degradacji w ciągu 15-20 lat) to głównie dzieło grzybów.