Значение гумуса в почвообразовании и плодородии почв

Источники образования гумуса в почве

Источниками образования гумуса в почве служат органические остатки растительного, микробного и животного происхождения. Характер поступления этих остатков в почву у разных групп организмов различный.

У древесных растений и кустарников основная часть органической массы представлена наземным опадом из листьев, кусочков коры, которая ежегодно отмирает и подвергается разложению. Корневая система многолетняя и практически не участвует в годичном цикле превращения органических остатков. Количество опада в лесу зависит от возраста дерева, густоты и состава древостоя, условий произрастания и колеблются от 3 до 7 т \га сухого вещества.

У травянистых растений, наоборот, хорошо развита корневая система, которая ежегодно отмирает и дает самое большое количество сырья для образования гумуса. Наземная часть травянистых растений обычно скашивается человеком или вытаптывается и скармливается скотом. Под травянистой растительностью в метровом слое почвы на площади 1 га ежегодно остается от 5до 20 т корней, основная масса которых сосредоточена в 30 см части профиля.

Микробы и почвенные животные развиваются в основном в толще почвы и остатки их там же подвергаются разложению.

В условиях с\х производства важным источником для образования гумуса служат вносимые в почву органические удобрения, корни с\х культур.

В состав органических остатков входит 3 группы соединений.

1. Группа безазотистых соединений (углеводы, лигнин, жиры)

2. Группа азотистых соединений (белки)

3. Зольные элементы (Ca, Mg, K, Si, P, S)

Соотношение этих групп соединений в разных органических остатках различное: в растительных остатках преобладают обычно безазотистые соединения, в микробных – азотистые.

Образование гумуса

Образование гумуса происходит под воздействием микроорганизмов и представляет собой биохимический процесс, в котором выделяют 2 стадии.

1. Первая стадия заключается в разложении исходных органических остатков. Под влиянием ферментов выделяемых микроорганизмами происходит разложение исходных органических остатков, сложные органические соединения распадаются на более простые (белки – аминокислоты, полисахариды – моносахариды, лигнин - фенолы). Эти более простые соединения растворимы в воде, подвижны и называются промежуточными продуктами превращения органических остатков. Промежуточные продукты подвергаются дальнейшим превращениям. Одна часть их разлагается микроорганизмами с образованием конечных продуктов распада (Н₂О, СО₂, NО₃), т.е. минерализуется, другая используется гетеротрофными бактериями для питания и построения плазмы и тем самым снова превращается в сложные соединения – белки, углеводы, лигнин. Третья часть промежуточных продуктов превращения участвует во второй стадии гумусообразования – синтезе гумусовых веществ. Если разложение исходных органических остатков представить в виде схемы, то она будет выглядеть так.

Исходные органические остатки (белки, углеводы)

Промежуточные продукты превращения (аминокислоты, моносахара)

____________________________________________________________

¯ ¯ ¯

Минерализация питание синтез гумусовых

до СО₂, Н₂О микроорганизмов веществ

2. Во вторую стадию происходит синтез гумусовых веществ из промежуточных продуктов превращения органических остатков. Процесс синтеза происходит под влиянием ферментов выделяемых микроорганизмами. В результате синтеза образуются новые соединения, которые и называются гумусовыми или перегнойными веществами. Но они являются лишь одной из частей, входящих в состав гумуса.

Состав гумуса и свойства гумусовых веществ

Гумусом или перегноем, называется сложный комплекс органических соединений, все составные части которого находятся в тесном взаимодействии одна с другой и с минеральной частью почвы.

В состав гумуса входят 3 основные группы соединений.

1.Вещества исходных органических остатков (белки, углеводы, лигнин, воски, смолы)

2.Промежуточные продукты превращения органических остатков (аминокислоты, моносахариды, полифенолы). Веществаисходных органических остатков и промежуточные продукты их превращения составляют 10-15 % массы гумуса.

3.Гумусовые вещества, или перегнойные, вещества, образующие 85-90% массы гумуса.

Что же представляют собой гумусовые вещества? Это азотсодержащие органические соединения. Они состоят из гуминовых кислот и фульвокислот.

Гуминовые кислоты – группа высокомолекулярных соединений, содержащих азот и активно взаимодействующий с минеральной частью почвы. Они легко извлекаются из почвы растворами щелочей, плохо растворяются в воде и не растворяются в кислотах. Раствор гуминовых кислот имеет бурый или черный цвет, сухой препарат – это черный блестящий порошок. Гуминовые кислоты состоят в основном из С, О, Н и N. Кроме того, в их состав входят элементы – Р, S, Si, Al, Fe и др.

При взаимодействии с минеральной частью почвы гуминовые кислоты образуют гуматы. Гуматы двух- и тревалентных катионов - Са, Мg, Fе, Аl – нерастворимы в воде и образуют коллоидные осадки (гели), закрепляясь в почве, способствуют накоплению гумуса в ней , а гуматы же одновалентных катионов - Na и К – растворимы в воде, подвижны и вымываются из почвы.

Фульвокислоты – группа высокомолекулярных азотосодержащих органических соединений. Они хорошо растворимы в воде, кислотах и щелочах. Раствор фульвокислот в зависимости от концентрации имеет цвет от соломенно-желтого до бурого, сухой препарат чаще всего бурый.

В состав фульвокислот входят те же элементы, что и в состав гуминовых кислот.

При взаимодействии с минеральной частью почвы образуются фульваты. Все они хорошо растворимы в воде, и лишь фульваты Fе и Аl при высоком насыщении способны выпадать в осадок. Фульвокислоты имеют резко выраженную кислую реакцию рН водных растворов их равен 2,6-2,8. Фульвокислоты очень активно действуют на минеральную часть почвы, растворяя большинство минералов и вызывая тем самым оподзоливание.

Таким образом, две основные составные части гумусовых веществ- гуминовые кислоты и фульвокислоты, имея одинаковое происхождение и близкий элементный состав. обладают разными свойствами. Гуминовые кислоты способны накапливаться в почве и создавать ее плодородие, фульвокислоты разрушают минеральную часть почвы и резко снижают плодородие. Из этого следует, что роль гумуса в почвообразовании будет различной и зависит от соотношения гуминовых и фульвокислот. Состав гумуса считается благоприятным, если отношение гуминовых кислот к фульвокислотам равно 1 или несколько больше ее. Состав гумуса в разных почвах различен. В черноземах качественный состав гумуса благоприятный, т.к. соотношение гуминовых кислот к фульвокислотам часто превышает 1. В таких почвах, как дерново-подзолистые, красноземы, сероземы, соотношение между гуминовыми кислотами и фульвокислотами неблагоприятное.

Значение гумуса в почвообразовании и плодородии почв

Гумус является одним из важных показателей агрономической оценки почв, т.к в значительной степени определяет их плодородие. В гумусе накапливаются основные элементы питания растений – N, P, S, Ca, которые при разложении гумуса микроорганизмами освобождаются и усваиваются растениями. В процессе синтеза гумуса или при разрушении его выделяется большое количество углекислого газа, необходимого зеленым растениям для фотосинтеза.

Состав гумуса в почвах

Почвы	Содержание гумуса в среднем в %	Количество (в % к гумусу)			Отношение гуминовых кислот к фульвокислотам
Почвы	Содержание гумуса в среднем в %	Гуминовых кислот	Фульвокислот	Нерастворимого остатка	Отношение гуминовых кислот к фульвокислотам
Дерново-подзолистые	3-4	15-25	47	28	0,4
Черноземы	10	40	39	19	1,0

Гумус склеивает механические элементы почвы. Этим самым он участвует в формировании водопрочной структуры.

Гумус обладает высокой поглотительной способностью катионов, тем самым, закреплет элементы питания, предохраняя их от вымывания в нижнюю часть профиля или в грунтовые воды. Наконец, водорастворимые формы гуминовых кислот непосредственно усваиваются растениями, стимулируя их рост и развитие.

Благоприятное воздействии гумуса на почву наблюдается лишь при значительном участии или преобладании в его составе гуминовых кислот. В противном случае гумус может оказывать и отрицательное воздействие на почву, вызывая ее разрушения.

Особенно ярко это проявляется в таежно-лесной зоне на почвах покрытых хвойными лесами, где благодаря большому количеству фульвокислот, образующихся при разложении хвойного опада, интенсивно развивается подзолообразовательный процесс.

Поэтому для повышения плодородия почв необходимо добиваться не только увеличения количества гумуса, но и улучшение его качественного состава.

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 248; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!