Ведущий фактор плодородия разных типов почвы — гумус

Гумус и его роль в создании и сохранении плодородия почвы

Гумус и его роль в создании и сохранении плодородия почвы

Гумус является исключительно важной составной частью почвы. Он образуется в почве при разложении микроорганизмами разнообразных органических материалов.

Содержание гумуса в почве — показатель уровня плодородия. Особая роль гумуса объясняется его многосторонним воздействием на все агрономически важные свойства почвы. Практически все свойства почвы находятся в прямой зависимости от содержания органического вещества, 90 % которого приходится на долю гумуса. В чем же проявляется столь большое значение гумуса?

Для чего нужен гумус

Гумус осуществляет в почве тройную функцию:

• Гумус — основной накопитель питательных веществ в почве. В нем содержится 95–99 % всех запасов азота почвы, 60 % фосфора, до 80 % серы, значительная часть микроэлементов. Питательные вещества в гумусе находятся в недоступной для растений форме. Только после его разложения микроорганизмами питательные вещества переходят в доступную форму;

В составе гумуса входит гуминовая кислота — физиологически активное вещество, которое стимулирует развитие корневой системы. Гумус почвы, взаимодействуя с ее минеральной частью, способствует переводу питательных веществ в доступную для растений форму;

При разложении гумуса из почвы выделяется углекислота, которая является источником воздушного питания растений;

• Гумус способствует созданию водопрочной структуры почв (склеивая мелкие пылеватые частицы в водопрочные комочки). Чем больше гумуса в почве, тем прочнее ее структура. Структурность — ценное свойство почвы. Хорошая структура обеспечивает достаточное содержание в почве воды, воздуха, благоприятный температурный режим, тем самым создаются необходимые условия для хорошего роста и развития корней и растения в целом;

• От содержания гумуса зависит важнейшее свойство почвы — ее поглотительная способность. Чем она выше, тем почва плодороднее и лучше удерживает питательные вещества. Наибольшей поглотительной способностью обладают гумусированные почвы с высоким содержанием органического вещества;

• Гумус создает в почве благоприятные условия для развития и деятельности полезных микроорганизмов, способствующих переводу питательных веществ в доступную для растений форму.

Разные типы почв содержат разное количество гумуса. Наиболее богаты им черноземы, отличающиеся наибольшим естественным плодородием. Содержание гумуса в них колеблется от 5 до 10 %.

Естественные минеральные почвы нашей зоны (подзолистые, дерново-подзолистые) бедны гумусом. Но особенно — легкие песчаные и супесчаные — содержание гумуса в них колеблется от 0,5 % до 1,5 %. Содержание гумуса в тяжелых почвах выше — колеблется от 2,0 до 2,5 %. Богаче гумусом, как правило, переувлажненные почвы. Слабое поступление в них кислорода (из-за избыточной влажности)сдерживает разложение органического вещества, что способствует накоплению гумуса.

Особо следует сказать о торфяных почвах, которые на 90 % и более состоят из органических остатков различной степени разложения и гумусовых веществ.

Накопление гумуса зависит от количества поступающих в почву растительных остатков и внесенных органических удобрений. На садовых участках при выращивании культурных растений их наземная часть почти полностью убирается, а количество корневых остатков незначительно. Поэтому они не являются источником пополнения почвы органическим веществом (гумусом). В связи с этим особое значение приобретает внесение на садовых участках органических удобрений.

Учитывая большую роль гумуса в создании плодородия почв, каждый дачник на своем участке должен стремиться обогатить почву гумусом и заботиться о его сохранении.

Органические удобрения — основной источник пополнения гумуса

К органическим удобрениям относятся: навоз, перегной, сапропель, продукты жизнедеятельности человека, разнообразные компосты, птичий помет, листовая и дерновая земля, биогумус и др. Они содержат все необходимые растениям элементы питания.

Органические удобрения способны либо обогащать почву гумусом, либо служить подкормкой, не обогащая ее. Регулярное внесение больших доз органических удобрений проводят прежде всего для получения оптимального содержания гумуса в почве. Для большинства садовых растений содержание гумуса в 5–6 % является оптимальным. Его вполне достаточно для создания хорошей структуры, рыхлости и водоудерживающей способности почвы. Основное внесение органических удобрений создает в почве на длительный срок большой запас питательных веществ.

Очень важным является внесение органических удобрений при создании корнеобитаемого слоя (их закладывают на всю его глубину). При этом происходит обогащение органическим веществом всей толщи слоя.

В качестве основного удобрения используют медленно разлагающиеся органические удобрения: навоз, разнообразные компосты, сапропель, солому и др. Особенно предпочтительны компосты на торфяной основе. Только медленно разлагающиеся органические удобрения обогащают почву гумусом: 20–30 % их массы остается в почве в виде гумуса.

Содержание гумуса в почве повышается медленно. Так, при внесении навоза или компоста в дозе 6 кг/м2 ежегодно для увеличения содержания гумуса на 1 % потребуется 5 лет. Содержание гумуса быстрее возрастает на тяжелых почвах, медленнее на легких, так как из-за хорошей в них аэрации разложение органического вещества происходит быстрее. Именно с этим связана необходимость внесения органических удобрений в легкие почвы чаще и на меньшую глубину, чем в тяжелые(реже и на большую глубину).

Быстро разлагающиеся органические удобрения (коровяк, навозную жижу, настой зеленой массы растений, продукты жизнедеятельности человека, птичий помет, биогумус и др.) следует использовать исключительно в виде подкормок, они либо не обогащают почву гумусом, либо обогащают очень мало (лишь 1–3 % их общей массы остается в почве в виде гумуса). Однако от подкормок быстро разлагающимися органическими удобрениями не следует отказываться. Они очень эффективны, так как поддерживают оптимальный уровень питательных элементов, обеспечивают растения необходимыми микроэлементами, активизируют работу почвенных микроорганизмов. В отличие от основного внесения органических удобрений органические подкормки проводят всегда только в верхние слои почвы. Жидкие органические подкормки применяют в период интенсивного роста растений (с конца мая до конца июня) в случае замедленного и ослабленного роста растений.

Содержание гумуса в почве не остается постоянным: он регулярно создается и теряется. Формирование урожаев овощных, ягодных, плодовых культур сопровождается большим расходом питательных веществ почвы, распадом гумуса. На овощных и цветочных грядках почву в течение вегетации перекапывают, рыхлят, поливают. Эти мероприятия способствуют разложению гумуса — ежегодно при этом теряется 2–5 %. Поэтому только регулярным внесением органических удобрений можно поддерживать оптимальный уровень гумуса в почве. Процесс разложения органического вещества до образования гумуса можно регулировать поливами и рыхлением почв. Чередование влажности и сухости ускоряет образование гумуса. Некачественный кислый гумус улучшают известкованием.

Опыт показывает, что баланс гумуса в почве на овощных и цветочных грядках можно поддерживать, если вносить на грядки один раз в 2–3 года органические удобрения (компосты).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Источник: garden.wikireading.ru

Органическое вещество почвы

Органическое вещество почвы — совокупность органических веществ, находящихся в виде гумуса, остатков животных и растений в почве, представляющая комплекс сложных химических органических веществ биогенного происхождения.

Биологические показатели плодородия почвы — количество, состав и свойства органического вещества в почве.

Запас органического вещества почвы является ключевым показателем плодородия.

Значение органического вещества

Органическое вещество почвы аккумулирует в себе запасы углерода, азота, калия, фосфора, микроэлементов, способствует созданию оптимальных режимов почвы и структуры, препятствует эрозионным процессам, ослабляет действие токсичных веществ. Органические вещества регулируют расход элементов питания, предотвращая непроизводительные потери от вымывания, образования газообразных продуктов и труднорастворимых минеральных соединений, увеличивают эффективность минеральных удобрений.

Оно является единственным источником энергии для жизнедеятельности почвенной микрофлоры и биоты, участвует в саморегуляции разложения, способствуя инактивации глинистыми минералами ферментов выделяющихся микроорганизмами. Почвы с высоким содержанием гумуса биологически активнее: в них больше численность микроорганизмов, разнообразнее их видовой состав, интенсивнее образуется углекислый газ CO2, повышена ферментативная активность.

Органическое вещество участвует в формировании почвы, что обусловлено его способностью связываться минеральной частью почвы. Образующиеся при этом органо-минеральные соединения — представляют почвенный поглотительный комплекс — важнейшее свойство любой почвы. Формы органо-минеральных соединений могут быть комплексами с катионами металлов, гидроксидами, анионами, силикатами и т.д. Почвенные минералорганические комплексные соединения являются примером таких форм.

Читайте также:  Польза «пшеничного молочка»

Обязательным условием ведения стабильного земледелия является воспроизводство органического вещества, что означает одновременное воспроизводство биологических, агрофизических и агрохимических факторов плодородия.

Гумус является отличным поглотителем воды — 1 г гумуса способен поглощать от 4 до 20 г воды, которая доступна растениям. Это свойство зависит от наличия гуминовых кислот.

Содержание гумуса является показателем потенциального плодородия почвы и активности всех биологических процессов. Гумус составляет 85-90% от общего количества органического вещества почвы. От содержания, состава и свойств гумуса зависят температурный, воздушный, питательный режимы, водно-физические свойства, поглотительная способность, буферность почв, общие и подвижные запасы питательных веществ и удобрений, превращения и передвижения питательных элементов. Подвижные формы гумуса из-за медленного разложения участвуют в питании растений в меньшей степени, чем негумифицированные вещества, но создают для этого процесса благоприятную среду.

Содержание органического вещества в пахотном слое различных типов почв сильно варьирует — от очень низкого (менее 1,0%) до высокого (более 10%). Обогащение почвы органическим веществом уменьшает потери питательных веществ удобрений в результате миграционных процессов, тем самым уменьшает и негативное воздействие на окружающую среду. Циклические процессы синтеза и трансформации органических веществ в почве являются основой биогеохимических круговоротов биофильных элементов и играют важную роль в воспроизводстве плодородия почв.

  1. Органическое вещество почвы служит источником питания растений. В нем содержатся 98-99% азота, 30-40% — фосфора, 90% серы от общего их содержания в почве.
  2. Гуминовые кислоты, фульвокислоты и другие гумусовые вещества, а также углекислота, постепенно разрушают силикаты и алюмосиликаты, трансформируют в доступную для растений форму карбонаты кальция и магния, фосфаты и другие соли.
  3. Органические вещества служат питательной средой для микроорганизмов.
  4. Гуминовые кислоты в высокодисперсном состоянии, некоторые органические кислоты, ферменты, антибиотики, витамины, являются стимуляторами роста растений, в том числе в условиях водной и песчаной культур.
  5. Органическое вещество почвы повышает поглотительную способность и буферность, улучшает агрофизические свойства;
  6. Органическое вещество почвы способно регулировать водно-физические свойства почв, трансформировать избыточное количество минеральных удобрений, инактивировать тяжелые металлы, пестициды и их метаболиты, задерживая их поступление в растительную продукцию, поверхностные и внутрипочвенные воды.

Истощение почв органическим веществом приводит к ухудшению водно-физических, химических и биологических свойств. Благодаря высокой емкости поглощения, гумус удерживает от миграции по профилю почвы катионов, усиливает биологическую активность, поглощает токсические вещества и тяжелые металлы, препятствуя их поступлению в грунтовые воды и растения.

Источник: universityagro.ru

Гумус почв и его свойства

Вы здесь

В естественных условиях гумификация растительных остатков в почве осуществляется не только микробами и дождевыми червями, но и многими другими фитосапрофагами. Они создают мелкоземистость и рыхлость, влияют на физические свойства и структуру, на химическиепроцессы, приводят к смешению химических элементов, их аккумуляции и стабилизации в форме гумусовых веществ, определяющих почвенное плодородие. Чем больше гумуса в почве, тем лучше водный, воздушный и тепловой режимы плодородного слоя, тем лучше питание растений, тем активнее идет образование нитратов и углекислоты, необходимых для фотосинтеза и фиксации атмосферного азота свободноживущими в корнеобитаемом горизонте микроорганизмами. Физико-химическое взаимодействие новообразованных гумусовых кислот с минералами предохраняет их от быстрого вовлечения в биохимический кругооборот и способствует закреплению гумуса в почве.

Органические вещества растительных остатков с помощью бактерий и червей превращаются в гумусные кислоты и фульвокислоты. В растительных остатках содержатся и так называемые зольные элементы — различные металлы, кремний и т.д. Гумусные кислоты и фульвокислоты взаимодействуют с металлами и образуют соли — гуматы и фульваты. Гуматы лития, калия, натрия растворимы, легко вымываются водой. Они же представляют наиболее ценную часть гумуса, легко доступную растениям. Гуматы кальция, магния, кремния и тяжелых металлов нерастворимы и составляют ту часть гумуса, которую можно назвать консервами почвенного плодородия. Они накапливались в черноземах весь послеледниковый период. Эти гуматы способны растворяться под влиянием ферментов корневой системы растений, но в количествах, удовлетворяющих только их потребность. Они не подвержены гидролизу, но оказывают большое влияние на создание агрономически ценной, связной, водопрочной и пористой структуры, не подверженной влиянию эрозийных воздействий.

Особо следует подчеркнуть, что гуматы тяжелых металлов еще более устойчивы к гидролизу ферментами корневой системы растений и практически не усваиваются ими. Это есть главное экологическое свойство гумуса — связывание тяжелых металлов в почве и предохранение всего живого на Земле от их токсического воздействия, в том числе от тяжелых радионуклидов! Это защитное свойство столь же важно для всего живого, как и защитное свойство озонового слоя вокруг Земли. Чем больше гумуса в почве, тем ярче выражено такое буферное свой-ство почв: пищевая и кормовая продукция, выращенная на высокогумусных почвах, является экологически чистой.

Буферное свойство гумусных почв можно проиллюстрировать следующими данными. По расчетам академика В. А. Ягодина (1990), при ежегодном сжигании в мире 33 млрд т угля вместе с золой рассеивается до 220 тыс. т урана и 280 тыс. т мышьяка (для сравнения: мировое производство этих двух металлов составляет соответственно 30 и 40 тыс. т в год). Кроме того, металлургические предприятия ежегодно выбрасы-вают на поверхность земли (с дымами) более 150 тыс. т меди, 120 тыс. т цинка, 90 тыс. т свинца, 30 т ртути, массу других металлов и многие миллионы тонн серной, соляной, азотной, фосфорной и других кислот. С выхлопными газами на поверхность почвы попадает более 250 тыс. т свинца. В процесс техногенного загрязнения окружающей среды вносит свой «вклад» и промышленность, производящая минеральные удобрения, в частности фосфорные (Р. Е. Елсшев, А. Л. Иванов, М. Шахаджахан, 1991). В почву попадают при этом все остальные элементы таблицы Д. И. Менделеева, включая кадмий, стронций, селен, фтор и т.д. и т.п. Трудно себе представить массу этих и других элементов, попавших в почву хотя бы за послевоенный период. Но вселенской катастрофы и гибели живого не произошло, отмечались лишь локальные болезни лесов, озер, и только в северных регионах Канады, Скандинавии, Сибири, где в почвах мало гумуса. Регионы с большим содержанием гумуса в почве пострадали меньше, а в странах, где производство гу-мусных удобрений освоено достаточно широко, быстро произошло оздоровление почвы, животных и людей (США, Канада, Западная Европа, Япония, страны Южной Азии и другие).

Гумус -это «хлеб для растений». В нем сосредоточено 98% запасов почвенного азота, 60% фосфора, 80% калия и содержатся все другие минеральные элементы питания растений в сбалансированном состоянии по природной технологии. В инертном гумусе пахотного слоя заключено до 87,5% энергии.

Наиболее богаты гумусом черноземы, где богатая травянистая растительность и активная деятельность микроорганизмов и дождевых червей способствуют обильному образованию гумусовых веществ, а высокое содержание глинистых минералов обеспечивает их закрепление в почве. Так формировался гумусовый фонд почвы — итоговый результат длительных (десятилетия и столетия) и разнообразных процессов разложения и консервации веществ растительного и микробного происхождения.

Запасы гумуса в почвенном покрове земли распределены неравномерно: больше всего его в черноземах луговых степей — от 400 до 700 т/га, меньше — в почвах тундр и пустынь — всего 0,6. 0,7 т/га.

Гумус не только участвует в снабжении растений азотом, фосфором, калием и другими важными макро- и микроэлементами питания, неоспорима его роль и в других важнейших процессах почвообразования и обеспечения плодородия почв, таких, как предохранение почв от выветривания, создание их гранулярной структуры, снабжение растений необходимой для фотосинтеза углекислотой, биологически активными ростовыми веществами. Поэтому сохранение и преумножение запасов гумуса — одна из первоочередных задач земледельцев.

Агрономическая ценность гумуса в значительной степени определяется соотношением содержащихся в нем гуминовых кислот и фульвокислот. При преимущественном синтезе гуминовых кислот в почвах формируется четко выраженный гумусовый горизонт, обладающий высоким плодородием. Такие почвы характеризуются водопрочной, водоемкой структурой и гидрофильностью, богаты органическими формами азота, фосфора и других элементов питания растений.
При интенсивном образовании фульватного гумуса почвы легко обедняются щелочными катионами и другими элементами, приобретают кислую реакцию среды, обеструктуриваются. Повышение плодородия этих почв связано с длительным окультуриванием и внесением больших доз биогумуса (до 100 т/га).

Читайте также:  Болезни рододендронов — завуалированные опасности

В гумусе сосредоточено огромное количество энергии. При расчете ее теплотворная способность гумуса для всех типов почв условно принимается равной 4000 калорий на 1 г. Из изученных почв по энергетике гумуса резко выделяется чернозем — 20000 калорий в призме сечением 1 см2 и мощностью до 300 см. Гумус других типов почв характеризуется значительно меньшими запасами энергии — 4000. 8000 калорий в том же объеме почвы. Если сравнить содержание энергии на 1 га земли, имеющем запас энергии в призме 4000 малых калорий, то общий ее запас сопоставим с 50000 л бензина, а на черноземах — 250000 л.

Огромные запасы аккумулированной в гумусе энергии играют чрезвычайно важную роль в самых разнообразных почвенных процессах;

Гумус — основной источник энергии для процессов превращения в почве минеральных соединений, биосинтетических реакций, жизнедеятельности микроорганизмов, роста и формирования растений и т.д. Черноземы, как было отмечено, характеризуются преобладающей аккумуляцией энергии в гумусе (88% суммы энергии в гумусе и растительном веществе), что хорошо согласуется с выдающимся и устойчивым плодо¬родием черноземов.

Плодородие полей и огородов напрямую связано с количеством и качеством гумуса в почвах. Наиболее богаты им черноземы. В знаменитых черноземах Центрального и Северокавказского регионов содержалось 10. 14% гумуса, а мощность слоя чернозема — до 1 м.

Хорошо изучена важная роль гумусовых веществ как физиологически активных соединений для растений. Высокогумусированные почвы отличаются более высоким содержанием физиологически активных веществ. Гумус активизирует биохимические и физиологические процессы, Повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов в растительном организме, способствует усиленному поступлению в него элементов питания, что сопровождается повышением урожая и улучшением его качества.

В литературе накоплен огромный экспериментальный материал, показывающий тесную зависимость урожая от уровня гумусированности почв. Коэффициент корреляции содержания гумуса в почве и урожая составляет 0,7. 0,8 (данные ВНИПТИОУ, 1989). Так, в исследованиях Белорусского научно-исследовательского института почвоведения и агрохимии (БелНИИПА) увеличение количества гумуса в дерново-подзолистых почвах на 1% (в пределах его изменения от 1,5 до 2,5. 3%) повышает урожайность зерна озимой ржи и ячменя на 10. 15 ц/га. В колхозах и совхозах Владимирской области при содержании гумуса в почве до 1% урожай зерновых в период 1976-1980 гг. не превышал 10 ц/га, при 1,6. 2% составлял 15 ц/га, 3,5. 4% — 35 ц/га. В Кировской области прирост гумуса на 1% окупается получением дополнительно 3. 6 ц зерна, в Воронежской — 2 ц, в Краснодарском крае — 3. 4 ц/га.

Еще более существенна роль гумуса в увеличении отдачи при умелом применении химических удобрений, эффективность его при этом увеличивается в 1,5. 2 раза. Однако необходимо помнить, что химические удобрения, внесенные в почву, вызывают усиленное разложение гумуса, что приводит к снижению его содержания.

Практика современного сельскохозяйственного производства показывает, что повышение содержания гумуса в почвах является одним из основных показателей их окультурирования. При низком уровне гумусовых запасов внесение одних минеральных удобрений не приводит к стабильному повышению плодородия почв. Более того, применение высоких доз минеральных удобрений на бедных органическим ве¬ществом почвах часто сопровождается неблагоприятным действием их на почвенную микро- и макрофлору, накоплением в растениях нитра-тов и других вредных соединений, а во многих случаях и снижением урожая сельскохозяйственных культур.

Источник: fermer.ru

Гумус почвы

Гумус почвы — сложный динамический комплекс органических соединений, образующихся при разложении и гумификации органических остатков в почве.

Основными источниками органического вещества почвы являются отмершие остатки растений в виде наземной и корневой масс, животных, микроорганизмов; продукты разной степени их разложения (первая группа соединений) и специфически новообразованное гумусовое вещество — гумус (

Поступая в почву, органические остатки подвергаются различным превращениям: механическому измельчению почвенными животными, физико-химическим и биохимическим изменениям под влиянием микроорганизмов и других представителей почвенной фауны. В результате такой деятельности в почве происходит минерализация органического вещества до конечных продуктов (С02, Н20 и простых солей) и гумификация. Кроме того, в почве всегда образуются водорастворимые формы органического вещества.

Гумификация — совокупность сложных биохимических, физико-химических и химических процессов превращения органических остатков в гумусовые вещества.

Скорость и характер гумусообразования зависят от целого ряда условий, факторов почвообразования и свойств почвы (аэробные и анаэробные условия, количество влаги в почве, её температурный режим, количество и состав органических остатков, вид микроорганизмов, гранулометрический, химический, минералогический состав почвы, её физико-химические и другие свойства).

Содержание гумуса в почвах также зависит от условий и характера почвообразовательного процесса. Максимум гумуса образуется в верхнем горизонте почв и колеблется в пределах 1-15 %, резко или постепенно уменьшаясь с глубиной. Наиболее благоприятные условия для накопления гумуса складываются в чернозёмах, имеющих благоприятные условия воздухо-, тепло- и водообеспеченности.

По растворимости гумусовые вещества делятся на следующие группы: фулъвокислоты (ФК), гуминовые кислоты (ГК) и гумин.

Фулъвокислоты (ФК) — высокомолекулярные азотосодержащие органические кислоты, относящиеся к соединениям органического ряда, растворимые в воде, в слабых растворах кислот и щелочей и легко вымывающиеся почвенными водами. В высушенном состоянии препараты фульвокислот имеют буровато-жёлтый цвет, а их растворы — от соломенно-жёлтого до оранжевого. Водные растворы фульвокислот сильнокислые (pH 2,6-2, 8), они активно воздействуют на многие минералы, разрушая их и образуя устойчивые комплексные соединения с катионами, особенно с трёхвалентными металлами, в частности с железом (комплексо- и хелатообразование).

Фульвокислоты имеют следующий элементный состав: С — 40-52%, Н — 4-6, О — 42-52, N — 3-4,4%. Фульвокислоты преобладают в почвах подзолистого типа, краснозёмах, серозёмах, некоторых почвах тропиков и участвуют в переводе химических элементов из минеральной части почв в подвижное состояние.

Гуминовые кислоты (ГК) — высокомолекулярные азотосодержащие органические кислоты циклического строения, нерастворимые в воде и минеральных кислотах, но хорошо растворимые в растворах щелочей. Растворы гуминовых кислот имеют окраску от вишнево-коричневой до чёрной. Гуминовые кислоты характеризуются повышенным по сравнению с фульвокислотами содержанием углерода и азота (С — 52-62 %, Н — 2,8-5,8,0-31-39, N — 4,3-6 %, зольные элементы 1-10 %). Гуминовые кислоты преобладают в чернозёмах, каштановых почвах, иногда — в серых лесных, дерновых и хорошо окультуренных дерново-подзолистых и других почвах и в малых дозах влияют на развитие растений, активизируя их рост.

Гумин — часть гумусовых веществ, нерастворимая ни в одном растворителе (нерастворимый остаток после экстракции фульво- и гуминовых кислот). Эти гумусовые вещества прочно связаны с высокодисперсными глинистыми минералами.

В гумусе, кроме углерода, водорода, кислорода и азота, содержится значительное количество серы, фосфора, кальция, калия и других химических элементов (зольные элементы).

Кислотная природа гуминовых и фульвокислот обусловлена в основном карбоксильными (- СООН) и фенол- гидроксильными (- С6Н5ОН) группами, водород которых может замещаться катионами оснований. Так образуются соли — гуматы и фульваты. Одни из них хорошо растворимы в воде и легко вымываются из почвы осадками (гуматы щелочных металлов и аммония). Другие (гуматы С а и Mg) не растворимы в воде. Поэтому почвы, содержащие гуматы натрия (солонцовые почвы и солонцы), легко обедняются гумусом, а почвы, богатые гуматами кальция (чернозёмы), содержат много гумуса.

Органическое вещество почвы играет очень важную роль в процессах почвообразования и в плодородии почв. Чем выше содержание гумуса в почве, чем шире в нём соотношение гуминовых и фульвокислот (ГК: ФК), тем лучшими физическими, физико-химическими и другими свойствами обладает почва, тем выше её плодородие. Кроме того, преобладание в составе гумуса гуминовых кислот способствует образованию комковато-зернистой водопрочной структуры почвы, определяющей её поглотительную способность, благоприятный водный, воздушный и пищевой режимы, необходимые для нормального роста сельскохозяйственных культур.

Читайте также:  Главные символы Нового года в разных странах мира

В зависимости от соотношения гуминовых и фульвокислот (ГК: ФК) различают следующие типы гумуса: гуматный (более 1,5), фульватно-гуматный (1-1,5), гуматно-фульватный (1-0,5) и фульватный (менее 0,5). При благоприятных условиях гумусонакопления образуется гумус, обогащённый гуминовыми кислотами (чернозёмы, лугово-чернозёмные, луговые, перегнойные почвы, тёмно-серые лесные).

Содержание гумуса в почве и его тип зависит от географических условий и увеличивается от таёжных подзолистых почв (2-3 %) на юг к дерново-подзолистым, серым лесным (4-6%) и далее к чернозёмам (в среднем около 10%), а потом так же закономерно уменьшается до 2^1 % в каштановых почвах сухих степей и до 1-2% в почвах пустынь (табл. 18).

Среднее содержание и состав гумуса различных типов почв

Источник: studref.com

Роль органического вещества в генезисе и плодородии почв

Органическое вещество играет очень важную роль не только в генезисе и плодородии почв, но и в нормальном функционировании биосферы вообще.

Органическое вещество почвы оказывает решающее влияние на глобальный круговорот углерода, составляющего основу жизни и эволюции биосферы Земли. Без непрерывного поступления диоксида углерода из почвы в атмосферу существующих запасов С02, по некоторым оценкам, хватило бы не более чем на 35 лет.

Только благодаря круговороту органического вещества существуют биогеохимические круговороты других элементов, поскольку главные трансформационные и миграционные потоки в биогеоценозах возможны лишь при прямом или косвенном участии живого или мертвого органического вещества.

Гумус почвы — основной источник энергии для процессов превращения в почве органических и минеральных соединений, биосинтетических и органо-минеральных реакций, жизнедеятельности микроорганизмов и т.д. Суммарные запасы энергии, связанной в гумусе почвенного покрова всей суши планеты, оцениваются в пределах 4 х 10 15 —10 16 Дж и равны или даже превышают запасы энергии, накопленной надземной частью фитомассы. Следовательно, гумусовую оболочку суши можно считать общепланетарным аккумулятором и распределителем энергии, образованной в процессе фотосинтеза.

Органическому веществу почвы присущи разнообразные функции.

Функции, связанные с генезисом и свойствами почвы. В зависимости от условий почвообразования в формировании генетического профиля почвы ведущую роль могут играть как специфические гумусовые кислоты, так и другие компоненты органического вещества. Конкретным проявлением этого будет характер органопрофиля почвы — органической составляющей генетического профиля.

В условиях, благоприятных для гумификации, формируется хорошо выраженный органопрофиль мощностью до 100 см и более. В образовании его главную роль играют гуминовые кислоты, взаимодействие которых с минеральной частью почвы сопровождается образованием малорастворимых солей и глиногумусовых комплексов. Трансформация минеральной части почвы под влиянием органических кислот выражена слабо или отсутствует вообще, так же как и участие гумусовых кислот в миграционных процессах. В профиле почвы накапливается много гумуса и питательных веществ. Такие условия складываются под травянистой растительностью лесостепной и степной зоны, где формируются черноземы.

В условиях временного избыточного увлажнения активное участие в образовании генетического профиля почвы принимают фульвокис- лоты и различные низкомолекулярные органические соединения. Их взаимодействие с минеральной частью почвы сопровождается разрушением первичных и вторичных минералов. При этом образуются подвижные гетерополярные и комплексно-гетерополярные соли, активно мигрирующие в почвенном профиле и способствующие профильной дифференциации веществ и обособлению генетических горизонтов. Органопрофиль таких почв, как правило, небольшой мощности с невысоким содержанием гумуса и питательных веществ. Таковы подзолистые и дерново-подзолистые почвы.

При постоянном переувлажнении резко тормозятся процессы разложения растительных остатков и они накапливаются на поверхности, формируя органопрофиль болотных почв, состоящий из торфа, находящегося на разных стадиях разложения.

Большое влияние оказывает гумус на морфологические признаки почвы. При высоком содержании в почве гумуса, а в его составе — гу- миновых кислот, верхняя часть почвенного профиля имеет темную окраску, как правило, рыхлое сложение, комковатую или зернистую структуру. В малогумусных почвах с высоким содержанием фульво- кислот органопрофиль окрашен в светло-серые тона, почвы уплотнены, часто бесструктурны и содержат много органо-минеральных новообразований в виде различных конкреций.

С гумусом прямо или косвенно связаны многие свойства почвы. Так, почвы с высоким содержанием гумуса обладают высокой буфер- ностью и поглотительной способностью, до 70% которой может быть обусловлено органической частью почвы. В почвах, не насыщенных основаниями, свободные фульво- и низкомолекулярные органические кислоты принимают участие в формировании актуальной кислотности. В почвах с щелочной реакцией среды гуматы и фульваты натрия вносят вклад в актуальную щелочность и, кроме того, выступают как пептизаторы и стабилизаторы почвенных коллоидов.

Органическое вещество имеет большое значение в регулировании окислительно-восстановительного состояния почв. Выступая как окислитель и восстановитель, а также как буфер в окислительно-восстановительном интервале, органическое вещество в значительной мере определяет окислительно-восстановительную буферную емкость почвы. Это имеет важное практическое значение и широко используется в сельскохозяйственном производстве, в частности при возделывании риса. Внесение соломы в почвы рисовых полей увеличивает их ОВ-буферную емкость. Это вызывает задержку падения окислительно-восстановительного потенциала и образование токсичного Н2 до момента развития более взрослых и более устойчивых к анаэроби- озису растений.

Гумусированные почвы, как правило, лучше оструктурены. Образование агрономически ценных водопрочных агрегатов обусловлено возникновением глиногумусовых и других органо-минеральных комплексов и сопровождается увеличением межагрегатной и внутриагре- гатной пористости.

Органическое вещество — важный фактор оптимизации водного режима почв, поскольку с увеличением его содержания возрастает величина свободной поверхности и, соответственно, влагоемкость почвы. При этом с органическим веществом вода связана менее прочно, чем с минеральными компонентами и, следовательно, более доступна растениям. В то же время увеличение пористости и улучшение агрегированное™ под влиянием органического вещества обеспечивает лучшее проникновение воды в почву и увеличивает ее водоудерживающую способность. В результате уменьшается испарение и сток воды с поверхности почвы, ослабляются эрозионные процессы.

С органическим веществом связан и тепловой режим почв. Высокогумусированные темноокрашенные почвы могут иметь температуру на несколько градусов выше светлоокрашенных малогумусных, что может самым существенным образом повлиять на состав популяций почвенной биоты, режим разложения органического вещества, характер протекания химических реакций и условия для произрастания культурных растений.

Функции, связанные с питанием растений. Велика и разнообразна роль органического вещества почвы в питании растений. В гумусе и растительных остатках содержатся практически все необходимые для питания растений и микроорганизмов макро- и микроэлементы.

Растительные остатки являются сравнительно легкодоступным, полноценным и хорошо сбалансированным фондом минерального питания. В природных ценозах растительный опад представляет собой естественное удобрение, содержащее все необходимые вещества в легкоусвояемых растениями формах. Исследования А.Д. Фокина, проведенные в лесных ценозах, показали, что 80—90% всех зольных элементов поступает в растения из наземного опада. При этом фосфор усваивается не менее чем на 95%, а железо — на 70%. Аналогичная ситуация, по-видимому, складывается и в агроценозах. И хотя этот вопрос разработан еще слабо, имеющиеся данные показывают, что такие элементы, как фосфор, кальций и цинк, могут использоваться сельскохозяйственными культурами из растительных остатков не менее чем на 60%, в то время как, например, фосфор минеральных удобрений используется на 25—30%.

Гумус следует рассматривать как запасной, сравнительно труднодоступный фонд элементов минерального питания. В зрелых, сформированных почвах естественных ценозов этот фонд медленно расходуется и постоянно пополняется. Во многих пахотных почвах равновесие сдвигается в сторону расхода.

В большинстве типов почв с органическим веществом связано около 98% всех почвенных запасов азота, 30—70% фосфора, около 80% серы. Многие другие элементы — калий, кальций, магний, цинк и т.д. находятся в почве в адсорбированном состоянии, при этом сорбционные свойства почвы во многом обусловлены органическим веществом.

Потенциальные возможности органического вещества почвы как источника элементов питания растений можно проиллюстрировать следующими данными (табл. 8.10).

Запасы в гумусе элементов питания и потенциальная обеспеченность ими зерновых при урожае 30 ц/га (слой почвы 0—20 см)

Источник: bstudy.net