إن التركيــب الكيميــائي للمــادة العضــوية معقــد للغايــة فهــو خلــيط متنــوع مــن المركبــات المتباينــة فــي خواصــها الفيزيائيــة والكيميائية التي يتم تحللها من خلال عمليتان أساسيتان:
الأولى -تتم خارج التربة وهي عملية تخمر هوائي Composting.
الثانية -تتم داخل التربة وتسمى عملية الحضن Incubation.
وتعد كلا العمليتان تحللاً أحيائياً تنجز بواسطة العديد من الأحياء الدقيقة لاسيما البكتريا والفطريات ممـا يـؤدي إلـى خفـض نسـبة الكـاربون إلـى النتـروجين C:N ratioفـي المـادة العضـوية قيـد التحلـل يسـاعد علـى تحريـر العناصـر الغذائيـة لاسـيما النتروجين منها لذلك تعد عملية تحلل المادة العضوية إحدى الوظائف الهامة التي تؤديها الأحياء الدقيقة ونتيجة لها يتـوفر غــاز ثــاني أكســيد الكربــون الــلازم لعمليــة التمثيــل الضــوئي فالكائنــات الحيــة الدقيقــة يمكنهــا تحليــل العديــد مــن المركبــات كالأحمـاض العضـوية، السـكريات المتعـددة، اللكنـين، المركبـات الهيدروكاربونيـة العطريـة والالفاتيـة، السـكريات، الكحـولات، الأحماض الأمينية، قواعد البيورين والبيريميدين، الليبيدات والأحماض النووية، ولولا هذا التحلل لتراكمت كميـات هائلـة مـن المركبات على سط الأرض وتتخصص الكائنات الدقيقة غير ذاتية التغذية Heterotrophicفي تحليل المادة العضوية.
ويمكن قياس معدلات التحلل بطرق عدة منها:
- قياس غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج أو غاز الأوكسجين المستهلك.
- تقدير النقص في كمية المادة العضوية بالطرق الكيميائية أو الوزنية.
- تتبع اختفاء مركب معين كالسيليلوز أو أنصاف السيليلوز أو اللكنين.
وخلال مراحل تحلل المادة العضوية يمكن تمييز ثلاث عمليات منفصلة لكنها تسير جنباً إلى جنب وهي:
- اختفاء الأنسجة النباتية والحيوانية بتأثير فعل إنزيمات الأحياء الدقيقة.
- تخليق خلايا احيائية جديدة فتظهر أنواع البروتينات والسكريات المتعددة والأحماض النووية الخاصة بتلك الأحياء من بكتريا وفطريات.
- تكوين نواتج التمثيل الغذائي التي تفرزها الأحياء الدقيقة والتي يمكن أن تتراكم في التربة أو يعاد تمثيلها مرة أخرى من قبل أحياء أخرى.
إن عملية تحلل المادة العضوية سـواء منهـا المـادة العضـوية الأصـلية للتربـة (الـدبال الـذي يتواجـد فيهـا) أو المـادة العضـوية المضافة فالعمليتان متشابهتان. فخـلال مراحـل معدنـة Mimeralization الـدبال (عمليـة تحويـل الصـورة العضـوية لعنصـر معـين إلـى صـورة غيـر عضـوية أو معدنيـة) يختلـف معـدل تحـرر غـاز ثـاني أكسـيد الكربـون اختلافـا كبيـراً تبعـاً لنـوع التربـة.
وتـتحكم فـي معــدل تحلــل الـدبال عوامـل أساســية عــدة منهــا نسـبة وجــود المــادة العضــوية فـي التربــة، زراعـة التربــة، درجــة الحرارة، الرطوبة، رقم الدالة الهيدروجينية، العمق الذي تتواجد فيه المادة العضوية في التربـة والتهويـة، فجميـع هـذه العوامـل البيئيـة تـؤثر علـى نمـو الأحيـاء الدقيقـة وبالتـالي يـنعكس ذلـك علـى تحلـل المـادة العضـوية بصـورة مباشـرة أو غيـر مباشـرة فزراعة الأرض تسرع من تحلل المادة العضوية ممـا يـؤدي بالتـالي إلـى خفـض المحتـوى مـن المـادة العضـوية، إلا ان تـوالي الزراعة يؤدي إلى تناقص تدريجي في معـدل الانخفـاص، وقـد يحصـل تحلـل الـدبال فـي درجـات حـرارة منخفضـة تصـل إلـى درجـة التجمـد إلا انـه بصـورة عامـة يـزداد معـدل التحلـل بارتفـاع درجـة الحـرارة. كمـا ان أفضـل مسـتوى رطوبـة هـو مـا يـوفر كمية ماء بين %80-60من السعة التشبعية بالماء ممـا يوصـل النشـاط الحيـوي للأحيـاء الدقيقـة إلـى أقصـى درجـة ممكنـة وهذه تكون عند حصول دورات متعاقبة من الجفاف والترطيب أفضل مما لو استمر الترطيب ويكون التحلل بأسرع معدلاته عند قيمة دالة هيدروجينية متعادلة أو تميل قليلاً إلى القلوية.
من جهة ثانية فسن نشاط الأحياء الدقيقة يتحدد عندما توجد العناصر الغذائية العضوية بكميـات قليلـة ويحـدث أعلـى نشـاط في الطبقة السطحية من التربة وذلك لوفرة المادة العضوية مقارنة بالطبقات العميقة وان إضافة مواد عضوية بسـيطة سـهلة التحلل فان الأحياء الدقيقة ستعمل على تمثيلها بسرعة حيث ان سرعة اكسدة المادة تتوقف علـى تركيبهـا الكيميـائي إضـافة إلى الظروف الفيزيائية والكيميائية للوسط البيئي فالمركبات الغنية في محتواها البروتيني يـتم تمثيلهـا بمعـدل أسـرع حيـث ان وجـود النتـروجين فـي المـادة بكميـة كبيـرة وبصـورة ميسـرة يجعـل الأحيـاء الدقيقـة تأخـذ حاجتهـا مـن هـذا العنصـر مـن المـادة العضـوية أمـا إذا كانـت المـادة العضـوية فقيـرة فـي محتواهـا مـن هـذا العنصـر فعنـدها يكـون التحلـل بطـيء ويكـون لإضـافة عنصر النتروجين تأثير منشـط علـى معدنـة الكربـون العضـوي وخـلال مراحـل تحلـل المـواد العضـوية المحتويـة علـى كميـات قليلة من النتروجين فسن نسبة الكربون إلى النتروجين C:N ratioتميـل إلـى التنـاقص مـع الوقـت وذلـك نتيجـة فقـد الكربـون وتحوله إلى غاز ثاني أكسيد الكربون بينما يبقى النتروجين مرتبط في الصورة العضوية لهذا تزداد النسبة المئوية للنتروجين فـي المخلفـات النباتيـة مـع الاسـتمرار فـي عمليـات التحلـل، إلا ان هـذا التنـاقص لا يسـتمر بشـكل علاقـة خطيـة وانمـا يتغيـر عندما تصل النسبة إلى 10:1تقريباً.
وتعتبر نسبة C:Nإحدى الصفات الدالة على الاتـزان فهـي فـي الـدبال 10:1تقريبـاً وتعد المواد العضوية الطبيعية الغنية فـي محتواهـا مـن اللكنـين أقـل تفضـيلاً مـن قبـل الأحيـاء الدقيقـة عـن تلـك المـواد الفقيـرة في محتواه منه. وقد يكون لمحتوى المخلفات النباتيـة مـن اللكنـين أهميـة أكبـر مـن نسـبة الكربـون إلـى النتـروجين مـن ناحيـة سرعة تحلل المادة العضوية فيلاحظ ان سرعة تحلل الأنسجة النباتية الغضة الصغيرة السن أكبر منها في الأنسجة النباتية الناضجة فكلما تقدمت في العمر تغيرت مكوناتها الكيميائية فيقل محتواها من النتروجين والبروتين والمواد الذائبة في المـاء وترتفـع نسـبة السـيليلوز واللكنـين وأنصـاف السـيليلوز. فالسـبب الأساســي لبطـأ التحلـل قـد يكـون راجـع لزيـادة المحتـوى مــن اللكنين ولكن من الممكن أيضاً أن تكون هناك عوامل أخرى تشترك في ذلك. كما يـتحكم فـي سـرعة تحلـل المـادة العضـوية حجــم أجــزاء المــادة العضــوية التــي تتعــرض لمهاجمــة الأحيــاء الدقيقــة فكلمــا كــان حجــم الــدقائق صــغير كلمــا زادت ســرعة التحلل.
