השפעת פעילות מיקרוביאלית על תהליכי סינון וטיהור מים

פעילות מיקרוביאלית ותפקידה בחדירה למים וטיהור

העולם הבלתי נראה מתחת לרגלינו הוא מנוע דינמי שמניע רבים מהתהליכים האקולוגיים מסתמכים על קהילות מיקרובינציאליות – גידול חיידקים, פטריות, ארכאה ופרוזוה – הם סוכני היסוד המסלקים חומר אורגני, מחזור חומרים מזינים, צורה סינבודים עם צמחים, ומסדירים את התנועה והאיכות של המים שלהם ישירות: שירותים קריטיים: טיהור, אשר במהירות, אשר מאפשר להם לנקציה של מים או מים, אשר משפיע על פני השטח.

הבנה של פעילות מיקרוביאלית

Soil microbes היא קהילה עצומה ומגוונת שחיה בסרט הדק של מים סביב חלקיקי אדמה בתוך הנקבוביות ביניהם.הם לא רק תושבים פסיביים; הם מנפחים באופן פעיל את הסביבה שלהם. התהליכים המטבוליים שלהם - נשימה, חנקן, פירוק חנקן, פירוק פולימרים אורגניים מורכבים, וייצור של תרכובות תאיות נוספות - לשנות באופן ישיר את הקרקע הפיזית והכימיקלית שלהם.

קבוצות מפתח של Soil Microorganisms

Bacteria

Bacteria הם המיקרואורגניזמים המגוונים והמטבוליים ביותר באדמה.הם מתמחים בפירוק תרכובות אורגניות פשוטות, חומרים רכיבה על אופניים כגון פחמן, חנקן, ו זרחן, והם מרכזיים לתהליכים כמו nitrification ו denitrification. מינים חיידקיים מסוימים גם מייצרים exopolysaccharides, חומרים מקליים המסייעים לקשור חלקיקים יחד.

פטריות

פטריות, במיוחד פטריות mycorrhizal, ליצור רשתות נרחבות של Hyphae כי חלקיקים אדמה סבך פיזית ליצור אגרגות יציב. הם להיפטר חומרים אורגניים realcitrant, כגון lignin ו cellulose, ו אנזימים חשאי וחומצות אורגניות שיכולים מינרלים. Arbus mycorrhizal פטריותgi (AMF) הם חשובים במיוחד לשיפור הקרקע ודינמיקה מים.

Protozoa ו Nematodes

אורגניזמים מיקרו-פאונים אלה מתבדחים על חיידקים ופטריות, משחררים חומרים מזינים ומשנים את ההרכב הקהילתי המיקרוביאלי.על ידי צריכת מיקרובים, הם מעוררים מחזור תזונתי ועוזרים למנוע כריתת ביו-סרטים של פופרות אדמה, אשר יכול להשפיע באופן חיובי על תנועת המים.

כיצד פעילות מיקרוביאלית מעצבת את מבנה Soil

מבנה Soil מתייחס להסדר של חלקיקי הקרקע לתוך אגרגות מופרדות על ידי pores. Microbes הם אדריכלים מרכזיים של מבנה זה. Fungal hyphae ו- חיידקי exudates לפעול כמו דבקים אורגניים המחברים חול, סילק, וחימר לתוך מאקרו-מפרק יציב (> 250 μm) אלה יוצרים רשת של נפיחות של גדלים שונים: מאקרו גדול (מדבקות מהירה) ופירוק של פעילות מיקרו-מדבקות (מדבקות) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק של נוזל עמוק (שפע) ונפיחות) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק של נוזל עמוק של נוזל עמוק יותר) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק יותר (מצטבר (מצטבר) עם נוזל עמוק) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק של נוזל עמוק) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק מול נוזל עמוק של נוזל עמוק) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק (מצטבר (מצטבר) עם נוזל עמוק) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק מול נוזל עמוק לתוך נוזל עמוק מול נוזל עמוק יותר) סגסוגת עמוק יותר) ונפיחות) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק של נוזל (מצטבר) עם נוזל עמוק של נוזל עמוק של נוזל עמוק למטה (מצטבר (מצטבר) סגסוגת עמוק למטה (מ

תפקיד המיקרובים בחדירה למים

חדירה היא התהליך שבו מים על פני הקרקע נכנסים לפרופיל הקרקע.זהו גורם מכריע של ריצה, שחיקה, וטעינה מים קרקעיים. פעילות מיקרוביאלית משפרת את ההסתננות באמצעות מספר מנגנונים.

קידום יכולת ופורוסיות Aggregate

כאמור, מיקרובים מייצרים חומרים דמויי דבק - חומרים רעילים, גליקופרוטאינים, תרכובות לחות - כי ייצוב מצטברים. צ'רצ'רים עמידים בפני מזחלות (התפוררות כאשר רטוב במהירות) ולשמור על חלל פתוח. זה מאקרורוזנטיות מוגברת מאפשר מים כדי להנציח מהר יותר ועמוק יותר. מחקרים הראו כי אדמה עם פטריות גבוהות יכול להיות מופחתת של שלוש פעמים של פעילות מיקרו-קרקע מופחתת יותר מאשר מפונקציה מופחתת.

עידוד חומר אורגני ותשומת לב למים

פיזור מיקרוביאלי של שאריות צמח ושורשים מוסיף חומר אורגני לקרקע.חומר אורגני פועל כמו ספוג, שמירה על מים והופכת אותו זמין למפעלים במהלך תקופות יבשות. אותו חומר אורגני גם משפר את מבנה הקרקע. Soils עשיר בפחמן אורגני מיקרוביאל-דריבי יש יכולת גבוהה יותר של החזקת מים ומוטב חדירה מאשר אדמה מרוקן של חומר אורגני לדוגמה, 1% יכול להגדיל את נפח 12% על ידי חומר אורגני יכול להגדיל על ידי נפח.

תפקיד רשתות Mycorrhizal

ארבוסיאקל פטריות (AMF) יוצרים יחסים סימביוטיים עם רוב צמחי הקרקע.הההיפטה הרדיונית שלהם משתרע הרבה מעבר לאזורי שורש, ביעילות להגדיל את נפח הקרקע שנחקר עבור מים וחומרים מזינים. אלה ההדגשה גם כופת חלקיקים קרקעיים וליצור מצטברים יציבים של מים.בנוסף, AMF מייצרת חלבון הנקרא glomalin, אשר יציב מאוד ולתרום באופן משמעותי כדי להשתמש ב-AMF היה נמוך יותר מאשר ב- 50% מהיציבות שלי.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

מיקרואורגניזמים על פני הקרקע -cyanobacteria, ליצ'נים, ומולים בקרומים של אדמה ביולוגית - יוצרים עור חי שמגן מפני השפעה גשומה.זה מונע היווצרות של קרום פיזי שיכול לחותם pores ולהפחית חדירה. אפילו באדמה חקלאית, שכבה דקה של מיקרוביאלית ואורגנית על פני השטח בתוך הגשמים הנכנסים, נותן יותר מים מאשר להזין את הקרקע.

השפעה מיקרוביאלית על טיהור מים

כמו מים חודרים מטה דרך פרופיל הקרקע, זה מגיע במגע אינטימי עם קהילות מיקרוביאליות.מעבר זה משנה את הכימיה והביולוגיה של המים, לעתים קרובות הסרת או הפעלת זיהום.שירות זה טבעי טיהור הוא הבסיס של טכנולוגיות טיפול מים רבות - מרטבים ועד טיפול קרקע - והוא בלתי אפשרי לשמירה על איכות מים.

Biodegradation of Organic

חיידקים Soil ופטריות יש מגוון יוצא דופן של אנזימים המסוגלים לשבור מגוון רחב של תרכובות אורגניות טבעיות וסינטטיות. psticides, herbicides, hydrocarbons, פותרים, תרופות, ומוצרים אישיים יכולים להשתנות על ידי תרכובות מיקרוביאליות, תהליך זה, המכונה ביו-מתווך, לעתים קרובות עובר דרך מזהמים (שם המזומז הוא לא מקור האנרגיה העיקרי) או מיקרו-Fotranbtrant מסוים, כמו מיקרו-דלקתי של מזון ישיר (למשל, כגון מיקרו-דלקתיטרן).

הסרת פתוגנים ומדדים

חיידקים פתוגניים, וירוסים ופרוטוזוא שיכנסו לקרקע ממערכות ספקניות, יישומים ממאירים, או מים על פני השטח מזוהמים הוסרו בעיקר על ידי פעילות מיקרוביאלית.מכניזם כוללים טרף על ידי פרוטוזוזה ונמטודות, תחרות על משאבים, antagonism (ייצור אנטיביוטיקה), וסינון פיזי דרך מטריקס הקרקע.

Nitrogen and Phosphorus Cycling

Nitrogen בצורת ammonium או nitrate - שמקורו לעתים קרובות מפריית הפריה - ניתן להסיר מן המים על ידי תהליכים מיקרוביאליים. Nitrification ממיר ammonium to nitrate; ולאחר מכן denitrification, המבוצע על ידי מחזורי acultative aaerobes, ממיר ניטראט לתוך גז חנקן לא מזיק כי הוא בעיקר על ידי מיקרובינציה ומניעה של מים רעילים (אוסטרו) אך ממים כימיים.

כבד מתכת אי-יציבות

חלק מהמיקרואורגניזמים יכולים לחדור מתכות כבדות (למשל, להוביל, קדמיום, נחושת) על ידי המחייב אותם לקירות התא שלהם, להצמיד אותם כמו sulfides או פוספטים, או לשנות את הצורה הכימית שלהם באמצעות צמצום או מתילציה. בעוד הסרת מוחלט של מתכות היא נדירה, פעילות מיקרוביאלית יכולה להפחית את יכולת הקיום שלהם ולהוביל אותם ממים אלה היא שירות קריטי או מכרה.

גורמים המשפיעים על פעילות Soil Microbial ועל נקודות ההסכמה שלהם עבור שירותי מערכת מים

קהילות מיקרוביאליות רגישות לשינויים בסביבתן.כאשר התנאים מידרדרים, אוכלוסיות מתדרדרות ותפקודי מערכת האקולוגית – כולל הסתננות וטיהור – נפרצו.

Soil Organic Matter

חומר אורגני הוא מקור האנרגיה העיקרי עבור heterotrophic microbes. Soils נמוך חומר אורגני (למשל, מרוד או אינטנסיבי עד יבולים) לא יכול לתמוך קהילות מיקרוביאליות גדולות או מגוונות. infiltration סובל כי יציבות מצטברת ירידה, וטיהור סובל כי פחות מיקרובים זמינים כדי deCoinutants.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

עדי העדויות הפיזיות שוברים אגרגות אדמה, היפוך פטריות, חושף חומר אורגני לפירוק מהיר, ומפריע לגידול מיקרוביאלי.התוצאה היא ירידה חדה ב mycorrhizal ⁇ ומגוון חיידקי.שיעורי הסתננות באדמה עד שקרקעות נטה יכולים לרדת ב-50–70% בהשוואה לשדות ללא נטיות.

pH ומצב תזונתי

רוב החיידקים מעדיפים pH כמעט נייטרלי (6-7.5), בעוד פטריות סובלות טווח רחב יותר אבל הם דומיננטיים יחסית באדמה חומצית. בתנאים חומציים או אלקליין להפחית את המגוון המיקרוביאלי ופעילות מטבולית.

תסכול ו Aeration

פעילות מיקרוביאלית תלויה מאוד בזמינות מים ומעמד חמצן.בקרקעות רוויות, תנאים אנאירוביים תומכים בתסיסים וממריצים אך מעכבים אורגניזמים אירוביים המבצעים הרבה השפלה ותפקודי הדבקה.בקרקעות יבשות, מיקרובים הופכים רדום. פעילות אופטימאלית מתרחשת בדרך כלל ב 50–80% של מים ניהול חנק וזריקת כדי למנוע קוצר רוח ממושך או נפיחות עוזר לשמור על מיקרובינציה.

פשיסטיים ואנטיביוטיקה

ביוצידס סינתטיים החלים על יבולים או מוצגים באמצעות מנורה יכול לדכא קהילות מיקרוביאליות לא target. נרחב כיף להשתמש פטריות פטריות מקטין את פטריות mycorrhizal ולפגוע במבנה הקרקע.אנטימטהבולized אנטיביוטיקה במניסור יכול לבחור עבור חיידקים עמידים להפחית את התפקוד הקהילתי הכללי.

שימוש בקרקע ושינוי

העיוות של יערות או דשא ליבולים או אזורים עירוניים מפחית באופן דרסטי ביומסה מיקרוביאלי וגיוון. פבפי וקומפקטיות לחסל חדירה לחלוטין, והבאורבניזציה לעתים קרובות מציגה מדבקים רעילים המגדירים את הטיהור הטבעי. Re אחסן קהילות מיקרוביאלי קרקע בסביבות עירוניות (למשל, באמצעות גנים, גגות ירוקים, וביו-ובעלים) יכולים לשחזר חלקית שירותים אלה.

השלכות מעשיות על ניהול קרקעות וביטחון מים

שמירה ושיפור פעילות מיקרוביאלית הקרקעית אינה רק נחמד אקולוגית – זוהי אסטרטגיה מעשית לשיפור ניהול המים ואיכותם. החקלאים, מנהלי הקרקע, והמתכננים העירוניים יכולים לאמץ מספר שיטות מבוססות ראיות:

צמצום הפרעות

אימוץ ללא צורך או חקלאות מינימלית כדי לשמר רשתות פטרייתיות, מבנה מצטבר ומגוון מיקרוביאלי.זה משפר ישירות את הסתננות ומפחית את ההמראה והשחיקה. לאורך זמן, קרקעות ללא נטיל יכולות להשיג שיעורי חדירה דומים לקפאה קבועה.

עקבו אחרי Living Cover

יבולים כיסוי, אינטגרלי, ופורשים רב שנתי מספקים שורש exudates כי להאכיל מיקרובים אדמה סביב. Diverse קהילות לתמוך קהילות מיקרוביאלי מגוון יותר ויציבות מצטברת טובה יותר.שילוב יבולים חשאיים עמוק כמו קורנשים או דגנים ארי יכול גם ליצור ביופוסים כי משפרים חדירה עמוקה.

הוסף תיקונים אורגניים

קומפוסט, מנקה, ביושר וירוק ממחיש חומר אורגני הממריץ צמיחה מיקרוביאלית. עם זאת, יש לנקוט בזהירות כדי למנוע זיהום פתוגן ממחה גולמית - מאחז או מאפשר מרווחים נצפים מספיקים מפחיתים את הסיכון. ביושר, בפרט, יכול לספק בית גידול ארוך טווח עבור מיקרובים ולשפר את שימור המים.

שימוש ב-Agrochemical

צמצום ההסתמכות על פטריות רחבות-ספקטרום ו- Bactericides. השתמש באסטרטגיות משולבות של מזיקים (IPM) המכוונות מזיקים ספציפיים תוך מינוף מיקרואורגניזמים מועילים.הימנעות מהפריה מוגזמת של חנקן, אשר יכול להפחית יעילות שימוש פחמן מיקרוביאלי ולקדם ניטראט לחנק.

עיצוב ל Bioremediation

בגנים שנבנו, ספוגים, או גני גשם, צמחים נבחרים עם אגודות מיקורראזלי חזקות וכוללים חומר אורגני כדי לבנות קהילה מיקרוביאלית חזקה.אפשר זמן מגורים מספיק מים כדי אינטראקציה עם המיקרוביוטה הקרקע.

מסקנה

ההשפעה העמוקה של פעילות מיקרוביאלית על חדירה למים וטיהור מושרשים בתהליכים אקולוגיים בסיסיים.מיקרובים בונים את אגרפי הקרקע שיוצרים מרחב לכניסת מים; הם מעדירים חומרים שייצוב המבנה; הם מסלקים, משנים, ומגבילים את טווח רחב של זיהום מים; ומסדירים מחזורי תזונה שמגנים על פני השטח מפני זיהום אווירי, אך הם מחלימים את הסיכון הזה, מפני צמצום של מחלות כימיות, כמו גם מחוזקות, כמו גם מתחומים עמידים, כמו גם מתחומים כימיים, כמו שמירה על פני אקלים אורגניות, ושמירה על פני השטח, וצמצום, ולהפחית את רמת יציבות, כמו גם על פני השטח המשתנים, כמו שמירה על פני השטח המשתנים, ולהפחית את רמת יציבות, ולהפחית את רמת יציבות, ולהפחית את עלויות אקלים אינטנסיביות, ולהפחית את רמת יציבות, כמו גם את רמת יציבות גבוהה של אנרגיה יעילה, ולהפחית את רמת יציבות, כמו גם את רמת יציבות, כמו הגנה יעילה, ולהפחית את רמת יציבות גבוהה יותר, כמו גם את רמת דלקות, לחץ אוויריות.

לקריאה נוספת על מנגנונים ספציפיים ואסטרטגיות ניהול, המחקר והאמפ של משאבי טבע (0USDA Natural Resources Conservation Serviceroval Resources Serviceroval Resources ServiceFLT:1) מספקת הדרכה מפורטת על בריאות הקרקע ועל דינמיקה מים.ה-FLT:2 Sustainable Agriculture Research & חינוך (SARE)FLT:3 מציע מידע נרחב על יבולים וביולוגיה קרקעית.