Происхождение, состав и свойства
Органической части почв
Система гумусовых веществ и ее компоненты, строение, состав и свойства гумусовых веществ
Агрономическое значение, состав органического вещества в разных типах почв, оценка гумусового состояния почв
Пути регулирования состояния органического вещества почвы
Система гумусовых веществ и ее компоненты, строение, состав и свойства гумусовых веществ
Органическое вещество почвы – это совокупность живой биомассы (биоты), органических остатков растений, животных, микроорганизмов, продуктов их метаболизма а также специфических новообразованных веществ, которые называются почвенным перегноем, или, гумусом.
Основной источник органического вещества почвы – остатки отмерших организмов – растений и животных. Количество органических остатков, поступающих в почву и на ее поверхность, определяется не только типом растительности, ее возрастом, но и условиями произрастания. В таежно-лесной зоне, в еловом лесу 60–80-летнего возраста средний годовой спад составляет 4–7 т на 1 га. Примерно такое же количество спада оставляет береза.
Под травянистой растительностью основной источник гумуса – корни, масса которых в метровом слое почвы (в воздушно-сухом состоянии) составляет на суходольных лугах в таежно-лесной зоне от 6 до 13 т на 1 га, в зоне степей – 8–28, в зоне пустынь – 3–12 т на 1 га.
Многолетние сеяные травы в зависимости от их состава и условий произрастания оставляют в почве 6–15 т корней на 1 га. Под однолетней культурной растительностью ежегодно остается 3–5 т корневых остатков на 1 га.
Скорость разложения органических остатков зависит от их состава. Быстро разлагаются остатки травянистых растений, особенно бобовых, богатых белками; медленному разложению подвергается лесная подстилка, содержащая лигнин, смолы, дубильные вещества.
|
|
Превращение органических остатков в почве. Разложение органических остатков происходит под воздействием воды и воздуха, животных и микроорганизмов, обитающих в почве. Основная роль в этом процессе принадлежит микроорганизмам.
Скорость разложения органического вещества зависит от нескольких факторов:
Аэробный процесс разложения органических остатков при благоприятных условиях протекает интенсивно и приводит к их полной минерализации. При этом углерод из различных соединений окисляется до СО2, водород – до Н2О, азот – до азотистой и азотной кислот, фосфор – до фосфорной кислоты, сера – до серной кислоты. Все эти кислоты соединяются с основаниями, имеющимися в почве и золе растений, образуют различные минеральные соли. Большинство этих солей растворяется в воде и служит источником питания для растений.
Анаэробный процесс разложения органических остатков, возникает в основном при избыточном переувлажнении почвы, протекает очень медленно и носит название процесса гниения. Он характеризуется неполным разрушением органических остатков. Если продукты жизнедеятельности анаэробных бактерий из среды не удаляются, процесс разложения замедляется или прекращается, неразложившиеся остатки консервируются. Кроме того, под влиянием анаэробных процессов ряд химических соединений в почве восстанавливается. Например, окисные формы железа переходят в закисные (Fe2O3 в FеO).
|
|
Образование гумусовых веществ. Помимо процессов минерализации и консервации органических остатков, в почве протекает процесс гумификации – образования гумусовых веществ, новых органических соединений специфической природы. По гипотезе И. В. Тюрина и Л. Н, Александровой, основу процесса гумификации составляет реакция медленного биохимического окисления различных высокомолекулярных веществ, имеющих циклическое строение. К числу подобных веществ следует отнести белки растительного и животного происхождения, лигнин, дубильные вещества.
Реакция окисления, развивающаяся при разложении растительных остатков и происходящая под влиянием воздуха, ферментов (оксидаз) и минеральных катализаторов, сопровождается соединением (полимеризацией) и уплотнением (конденсацией) промежуточных высокомолекулярных продуктов, что приводит к образованию новых высокомолекулярных гумусовых веществ, устойчивых к разложению.
Гумусовые вещества (гумус) представляют собой комплекс высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений циклического строения и кислотной природы.
Содержание гумуса в верхнем слое почв колеблется от 1–2 до 10–12 % и более, постепенно или резко уменьшаясь с глубиной.
Гумус – основное богатство почв, традиционно определяющее их плодородие. В гумусе консервируется энергетика недоокисленного углерода, содержится от 2 до 5 % азота.
Почвенный гумус – основа экологической стабильности. Оказывая влияние на образование структуры почв, тем самым гумус косвенно участвует в улучшении водного и воздушного режима почв, а также снижении плотности почв.
|
|
Гумус является также энергетической основой биологических процессов, одновременно обладает свойствами физиологически активных веществ, регулирующих ростовые процессы и питание сельскохозяйственных культур.
Гумус – это часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения организмов.
Он состоит из 2-х групп веществ:
1) Неспецифических органических соединений – белки, жиры, углеводы, лигнин, смолы, аминокислоты, моносахара, органические кислоты.
2) Специфических гумусовых веществ – сложный комплекс высокомолекулярных азотсодержащих органических веществ, относительно устойчивых к разложению.
По растворимости гумусовые вещества делят на: – гуминовые кислоты
– фульвокислоты
– гумины.
Гуминовые кислоты представляют собой темноокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества состава С-52-62 %, О-30-40 %, Н-2,5-5,5 %, N<5%. Они плохо растворяются в воде, но растворимы в слабых растворах щелочей.
При взаимодействии гуминовых кислот с катионами почвы (К, Na, Са, Mg) образуются соли – гуматы. Гуматы Ca, Mg, Fe, Al в воде нерастворимы и способны накапливаться в почве, склеиваясь в отдельные частички. При высыхании эти частички цементируются в агрегаты, образуя водопрочную структуру, характерную для плодородных почв (в черноземах, каштановых почвах, иногда серых лесных).
Фульвокислоты представляют собой светлоокрашенные (соломенно-желтые, оранжевые) высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты состава С-40-50 %, О-40-50 %, Н-4-5 %, N-2-3 %. Они хорошо растворимы в воде, минеральных кислотах и в слабых растворах щелочей. Водные растворы фульвокислот обладают сильно кислой реакцией (рН 2,6–2,8).
В отличие от гуматов, соли фульвокислот– фульваты Ca, Mg, Fe, Al растворимы в воде, кислотах и не закрепляются в почве. К тому же растворы фульвокислот – сильнокислые (рН2-3), поэтому просачиваясь вниз по профилю, они интенсивно разрушают минеральную часть почвы, что сопровождается развитием подзолообразовательного процесса и падением плодородия почвы (в почвах подзолистого типа, красноземах, сероземах).
Гумин – это нерастворимая часть гумуса. Состоит из гумусовых веществ, наиболее прочно связанных с глинистыми минералами.
Итак, роль гумуса состоит в создании водопрочной структуры почвы, создании в комплексе с глинистыми минералами почвенно-поглощающего комплекса, благодаря чему элементы питания растений могут накапливаться в почве и высвобождению азота для питания растений.