Органическое вещество почвы. Сравнительная характеристика органического вещества почв таёжной и степной зон

    Гумифицированные вещества почвы более устойчивы к микробиологическому разложению, чем негумифицированные соединения. В гумусе содержится около 5 % азота, от 1,5 до 2,4 % фосфора. В дерново-подзолистых почвах на органические соединения приходится 40 % фосфора и 90 % серы от общего содержания этих элементов в почве. Разложения гумуса, как одного из основных банков почвенных микроэлементов, происходит медленно, что способствует эффективному их усвоению, но скорости гумусоразложения могут достигать и значительных величин – 0,7-1,5 т/га в год. 

2.2. Влияние природных условий на характер

и скорость гумусообразования

    Многообразие природно-климатических условий предопределяет различия в гумусообразовании. Характер и скорость гумусообразования зависят от целого ряда факторов, важнейшими из которых являются: водно-воздушный и тепловой режимы, гранулометрический состав, физико-химические свойства почвы, состав и характер поступления растительных остатков, видовой состав микрофлоры и ее активность.

    В различных географических зонах количество отмершего органического вещества, его состав, интенсивность микробиологического преобразования изменяются. Поэтому количество и качество гумуса, мощность гумусовых горизонтов в разных почвах неодинакова (см. таблицу 2.1).

    В зависимости от водно-воздушного режима гумусообразования протекает в аэробных или анаэробных условиях. При влажности почвы 60-80 % от полной емкости и температуре 25-30 ⁰С разложение растительных остатков протекает весьма интенсивно. Промежуточные продукты разложения органического вещества быстро минерализуются, высвобождается значительное количество элементов минерального питания, но гумуса накапливается мало. То есть в таких условиях процессы минерализации доминируют над процессами гумификации.

    При постоянном и значительном недостатке влаги количество растительного опада невелико, процессы трансформации замедлены [7]. Это приводит к накоплению гумуса в небольших количествах.

    При постоянном избытке влаги (анаэробные условия) процессы гумусообразования замедляются, особенно если избыток влаги сочетается с низкими температурами. В разложении растительных остатков участвуют анаэробные бактерии. Промежуточные продукты разложения содержат много низкомолекулярных органических кислот и восстановленных газообразных продуктов. Эти соединения подавляют микробиологическую активность, в результате чего разложение растительных остатков замедляется, происходит скопление полуразложившихся остатков, частично сохранивших анатомическое строение.

    Наибольшее количество гумуса в почвах накапливается при сочетании оптимального гидротермического режима с периодически повторяющимся не очень сильным иссушением. Такие условия создаются при формировании черноземов. 

Таблица 2.1

Средние показатели количества гумуса в некоторых типах почв[5]

 

    На гумусообразование значительное влияние оказывает состав растительных остатков и характер их поступления в почву. Так, остатки травянистой растительности богаты белками, углеводами и зольными элементами. Основная часть их попадает непосредственно в почву в виде корней, их разложение происходит при тесном контакте с почвенными частицами в присутствии значительного количества оснований, прежде всего кальция.

    Основная группа микроорганизмов – бактерии. В таких условиях образуется высококачественный мулевый («мягкий») гумус, равномерно пропитывающий минеральную часть почвы. Мулевый гумус также образуется под лиственными лесами, хотя растительный опад в этом случае попадает на поверхность почвы [3,7].

    Остатки древесной растительности бедны белками, содержат мало зольных элементов, но обогащены лигнином, восками, смолами, дубильными веществами. Поступают они преимущественно на поверхность почвы, и разложение их осуществляется грибной микрофлорой. При разложении такого опада образуется значительное количество легко передвигающихся с током воды вниз по профилю органических кислот. Нейтрализации их не происходит из-за недостатка оснований, процессы гумификации подавлены кислой реакцией. В таких условиях формируется модер («грубый») гумус, в составе которого преобладают фульвокислоты [5,8].

    Таким образом, в почвах накапливается различное количество гумуса (от 0,2 до 12 % и более), существенно различающегося по качеству. Качество гумуса определяют по соотношению гуминовых и фульвокислот в его составе. Различают следующие типы гумуса:

гуматный (более 1,5%),

фульфатно-гуматный (1-1,5%),

гуматно-фульватный (1-0,5%)

фульватный ( менее 0,5%) [7].

    Значительное влияние на гумусообразование оказывают гранулометрический состав и физико-химические свойства почвы. Песчаные и супесчаные почвы имеют хорошую аэрацию, быстро прогреваются. В этих почвах органические остатки интенсивно разлагаются, образовавшиеся гумусовые вещества плохо закрепляются на поверхности песчаных частиц и быстро минерализуются.

    В глинистых и суглинистых почвах процесс разложения растительных остатков происходит значительно медленнее, гумусовых веществ образуется больше и они хорошо закрепляются на поверхности минеральных частиц.

    Гумусонакопление зависит не только от количества образовавшегося гумуса, но и от условий его закрепления в почве. Большую роль в этом играет кальций, так как для почв, насыщенных кальцием, характерна нейтральная реакция среды, благоприятная для развития бактерий. В этих почвах образуется много нерастворимых гуматов кальция. Наряду с этим закреплению гумуса способствует наличие в почвах глинистых минералов. 

    2.3 Свойства и функции гумуса

    Гумус осуществляет в почве тройственную функцию: физическую, химическую, биологическую.

    Физическая функция – это создание водопрочной почвенной структуры, что обеспечивает благоприятную циркуляцию воды, воздуха, нужную температуру и предопределяет хороший рост корней в почве. Принято говорить, что гумус придает связность легким почвам, разрыхляет плотные почвы [15,20].

    Химическая функция заключается в том, что гумус является хранилищем элементов питания. Многие питательные вещества связаны с гуминовыми кислотами в органоминеральной форме, находятся в обменном состоянии и усваиваются растениями непосредственно из этих форм. Кроме того, в результате деятельности микроорганизмов гумус постепенно разлагается (минерализуется), освобождая, заключенные в нем азот, фосфор, калий и другие элементы [2,17].

    Биологическая функция гумуса – это создание благоприятных условий для развития и деятельности микроорганизмов.

    Накопление различных органических и органо-минеральных форм гумусовых веществ является итогом почвообразующих процессов. Одновременно сами гумусовые вещества оказывают сильное воздействие на дальнейшее направление почвообразовательного процесса и свойства почв, осуществляя также функции в почвообразовательном процессе [2]:

    1. Формирование специфичного почвенного профиля, образование структуры, улучшение водно-физических свойств, увеличение поглотительной способности и буферности почвы [4,9].

    2. Источник минеральных элементов питания для растений, органического питания для гетеротрофных организмов. Воздействие на биологическую и биохимическую активность почв. Источник СО₂ в приземном слое воздуха и воздействие на продуктивность фотосинтеза. Источник биологически активных веществ в почве, что непосредственно стимулирует рост и развитие растений, мобилизирует элементы питания (ферменты, витамины, природные ростовые вещества и др.). 
 

    

    

    3. Санитарно-защитные функции:

    гумус ускоряет разрушение пестицидов, закрепляет загрязняющие вещества (сорбция, создание комплексов) и тем самым снижает их поступление в растения. 
 
 
 

Глава 3. РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ПЛОДОРОДИИ И ПИТАНИИ РАСТЕНИЙ И ПУТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА В ПОЧВЕ

    Основные питательные элементы: азот, фосфор, калий, кальций, магний, натрий, кремний, железо, алюминий и другие, находятся в почве в виде минеральных, органических и органоминеральных веществ. Все эти вещества там постоянно претерпевают химические, биологические и биохимические превращения. В результате этих превращений питательные элементы в виде окислов и других соединений попадают в почвенный раствор и потребляются растениями.

    Но особое значение для плодородия почвы имеет содержание в ней органического вещества – гумуса. Его часто называют ни больше не меньше – носителем плодородия почвы. Гумус, перегной – это сложный комплекс органических веществ, которые взаимодействуют друг с другом и с минеральными соединениями почвы [5,9].

    Гумус является важным источником азота и других элементов питания растений. При накоплении гумуса эти элементы аккумулируются в почве и предохраняются от потерь, то есть исключения из этого биологического контура. В современных условиях это имеет большое экологическое значение. С увеличением содержания перегноя в почве улучшаются ее физико-химические свойства, структура и строение, повышается ее биологическая активность и усиливается обменные процессы. При разложении гумуса, которое усиливается в период интенсивного роста растений, азот и другие питательные элементы гумуса поступают в почвенный раствор и потребляются растениями.

    Таким образом, с гумусовыми веществами почв тесно связана жизнь растений. Органические вещества почвы частично обеспечивают потребности растений в углекислом газе, который необходим для фотосинтеза. Гумус содержит большие запасы питательных веществ. Например, азот представлен в верхних слоях почвы в основном органическими формами.

Таблица 3.2

Поступление зольных элементов с опадом [5]