Почвенный гумус состоит из следующих основных групп органических веществ: гуминовые кислоты; фульвокислоты; гумины; органо-минеральные производные гумусовых кислот.

Гуминовые кислоты . Это высокомолекулярные азотосодержащие органические вещества, образующиеся при разложении отмерших растений и гумификации, окрашенные в черный или коричнево-черный цвет. Молекулярная-масса – от 400 до 1 000 000. Эти кислоты практически нерастворимы в воде и минеральных кислотах, но хорошо растворимы в щелочах, аммиаке, соде, пирофосфате натрия с образованием коллоидных растворов темной окраски (от вишневой до темно-коричневой и черной). Из растворов эти кислоты хорошо осаждаются водородом минеральных кислот, солями алюминия, железа, кальция, магния в виде аморфного студнеобразного осадка.

В состав гуминовых кислот входят (% по массе): углерод – 52-62, водород –2,8-6,6, кислород- 31-40, азот- 2-6.

Молекула гуминовой кислоты имеет ядро, боковые цепи и периферические функциональные группы. В ядро входят ряд ароматических циклических колец. Боковыми цепями могут быть углеводные, аминокислотные и другие цепочки. Функциональные группы представлены карбоксильными (-СООН) и феногидроксильными (ОН) группами, которые играют важную роль в почвообразовании, так как обуславливают процессы взаимодействия гуминовых кислот с минеральной частью почвы.

При взаимодействии с катионами аммония, щелочных и щелочноземельных металлов гуминовые кислоты образуют соли – гуматы. Гуматы обладают различными свойствами. Соли аммония, натрия и калия хорошо растворимы в воде. Они легко мигрируют по почвенному профилю с током атмосферных осадков. Гуматы калия и магния нерастворимы в воде и образуют в почве водопрочные гели, за счет клеящей и цементирующей способности которых формируется водопрочная структура почвы. Основная масса гуминовых кислот представлена гелями, прочно связанными с минеральной частью почвы.

Фульвокислоты . Это азотосодержащие высокомолекурярные органические кислоты, которые от гуминовых отличаются светлой (желтой, оранжевой) окраской, более низким содеражанием углерода, растворимостью в кислотах.

Элементный состав (% по массе): углерод – 41-46, водород – 4-5, азот –3-4. Содержание кислорода динамично и зависит от количества углерода, как правило, в фульвокислотах его больше, чем в гуминовых кислотах.

Фульвокислоты имеют сильнокислую реакцию и хорошо растворимы в воде. Благодаря этому они энергично разрушают минеральную часть почвы, причем степень их разрушительного действия определяется уровнем содеражания геминовых кислот. Гуминовые кислоты как бы ингибируют агрессивность фульвокислот.

Молекулы фульвокислот построены по такому же принципу, как и молекулы гуминовых, однако ядро менее выражено, боковых цепей несколько больше, а по количеству функционльных групп они значительно превосходят гуминовые кислоты.

Взаимодействуя с минеральной частью, фульвокислоты образуют соли – фульваты. Практически все фульваты растворимы в воде.

Гумины . Это часть гумусовых веществ, которые нерастворимы ни в одном растворителе. Они представлены комплексом гуминовых, фульвокислот и их органо-минеральных производных, прочно связанных с минеральной частью почвы.

Органо-минеральные производные гуминовых и фульвокислот

За счет многочисленных функциональных групп гумусовые кислоты, взаимодействуя с минеральной частью почвы, образуют органо-минеральные производсные. Эти взаимодействия могут осуществлятся путем сорбции гумусовых веществ минеральными соединениями твердой фазы почвы, путем образования комплексных гетерополярных солей (при взаимодействии с метеллами), путем образования простых гетерополярных солей (при взаимодействии со щелочными и щелочноземельными металлами).

Образование органо-минеральных производных придает стабильность гумусу, способствует его аккумуляции, накоплению микро- и макроэлементов, способствует агрегатообразованию.

В случае образования большого количества органо-минеральных производных фульвокислот может увеличиваться подвижность минеральных компонентов и, следовательно, потери их за счет выноса с током вод.

При техногенном загрязнении почв образование органо-минеральных производных играет исключительно важную роль, так как этот процесс способствует связыванию токсинов и загрязнителей.

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 активнось.

В зависимости от водно-воздушного режима гумусообразования протекает в аэробных или анаэробных условиях. При влажности почвы 60-80% от полной влагоемкости и температуре 25-30 0 С 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 на процессами гумификации.

При постоянном и значительном недостатке влаги количество растительного опада невелико, процессы трансформации замедлены. 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, - торфа.

Наибольшее количество гумуса в почвах накапливается при сочетании оптимального гидротермического режима и периодически повторяющегося, не очень сильного иссушения. Такие условия создаются при формировании черноземов.

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 повержность почвы.

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.

Таким образом, в почвах накапливается различное количество гумуса (от 0,5–1 до 10-12% и более), существенно различающегося по качеству. Качество гумуса определяют по соотношению гуминовых и фульвокислот в его составе (С гк: С фк). Различают следующие типы гумуса: гуматный (более 1,5), фульфатно-гуматный (1-1,5), гуматно-фульватный (1-0,5) и фульватный (менее 0,5).

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 в этим Закреплению гумуса способствует наличие в почвах глинистых минералов.

Роль гумусовых веществ в жизни растений, почвообразовании и плодородии почв

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.

Гумус содержит биологические активные вещества, которые стимулируют физиологические и биохимические процессы в растениях. На высокогумусных почвах вырастают растения с повышенным содержанием хлорофилла. Вытяжки солей гуминовых кислот (гумат натрия) являются стимуляторами роста растений. Их применяют в качестве растворов для опрыскивания, замачивания семян, полива растений. Вытяжки фульвокислот и их солей способствуют интенсификации поступления в растения элементов минерального питания.

В последние годы из торфа и угля при обогащении аммиаком и суперфосфатом получают гумусовые удобрения, которые применяют в малых дозах.

Огромное значение имеет гумус как фактор поглотительной способности почвы. Чем больше в почве гумусовых веществ, тем выше ее емкость поглощения. В такой почве хорошо закрепляются катионы. Так, в богатых гумусом тяжело-суглинистых черноземах емкость поглощения достигает 50-60 м-экв/100г почвы, а в бедных гумусом песчаных дерново-подзолистых почвах – всего 1-2 м-экв/100г. Величина емкости поглощения в значительной степени характеризует уровень плодородия почвы.

Органические вещества улучшают физические, химические и биологические свойства почвы, способствуют формированию агрономически ценной водопрочной структуры.

Если почва богата кальцием, все гуминовые кислоты переходят в нерастворимую форму. Образовавшиеся гуматы кальция участвуют в создании водопрочной зернистой и мелкокомковатой почвенной структуры.

Гумусовые вещества придают почве темную окраску, что способствует интенсивному поглощению солнечной энергии. Органическое вещество предохраняет почву от быстрой потери тепла, при разложении само выделяет энергию. Следовательно, богатые гумусом почвы имеют более благоприятный тепловой режим. Их называют теплыми почвами. И наоборот, почвы, бедные органическим веществом и гумусом, отличаются неблагоприятными тепловыми свойствами, слабо поглащают тепло и плохо его удерживают. Они получили название холодных.

Гумусовые вещества почвы играют важнейшую роль в формировании почвенного профиля. В богатых гуминовыми кислотами и их солями почвах формируется хорошо выраженный гумусовый горизонт большой мощности с высокой поглотительной способностью.

Если в составе гумусовых веществ преобладают фульвокислоты, то в почве формируется небольшой мощности гумусовый горизонт, который легко обедняется основаниями и элементами минерального питания. Глубже этого горизонта может формироваться горизонт белесого цвета, где идет активное разрушение минеральной части почвы. Кроме того, органические вещества и продукты их разложения могут перераспределяться в почвенном профиле, активно влияя на его формирование.



Что такое гумус

Я раньше не задумывался над этим понятием. Что здесь непонятного. Берёшь плохую землю, привозишь машину торфа, и она сразу чёрная. Как чернозём. Но много ли в ней гумуса?

Имеешь компостные кучи, с 1-2-3 летней выдержкой, вносишь чёрный рыхлый компост под корень. Что ты вносишь? Гумус ли? В чём разница между компостами выдержки 1 или 3 года?

Мульчируешь землю скошенной травой, почва быстро чернеет, прекращаешь вносить траву, и почва превращается в серый песок.

Мульчируешь листьями, соломой, опилками, они тоже перегнивают, любая земля от них и песок и глина меняют цвет и структуру, последействие длится дольше, чем от травы. Что есть в опилках такого, чего мало в траве? Одинаковый ли гумус образуется на песчаных почвах, на глинистых или подзолистых?

Почему гумус образуется разный в разном климате? Всегда ли «черноту земли» определяет гумус?

Я ищу и нахожу ответы на эти вопросы.

Некоторые мои оппоненты огородники говорят: неважно, почему чернеет земля, важно, что наш личный опыт показывает, в любом из приведённых выше примеров, внесение органики повышает урожай и делает бедную землю более плодородной. Но всегда ли это происходит?

На днях прочитал статью. Новая статья. Догадайтесь по цитате, кто её написал?

«… Суть всех направлений в природном процессе: в возврате органики. Интенсивная агротехника невозможна без интенсивного почвообразования. Кажется, вопрос, как себя называть, давно снят. Мы - природники. Используем природные процессы и приёмы природы. Но два последних года вновь заставили меня думать: насколько буквально это нужно понимать? А главное, стоит ли превращать это в критерий правоты? Если устройство или вещество решает эти проблемы, не вредя почве и биоценозу, нам придётся объявить его разумным и полезным. Мир идёт к какому-то приемлемому компромиссу, точнее, к союзу интенсива и природности на новом уровне техники. И наше направление исключением не будет. Взять всё лучшее отовсюду, продуктивно соединить законы природы, науку и умные технологичные устройства - мне кажется, это даже не задача, а простая неизбежность".

Многие ответы на вопрос, как применить свои знания о природе гумуса в своем саду я нашёл только в последние годы. Попробую донести эти ответы до простых садоводов, понимая, что это не просто.

Итак, как я возвращаю почве органику.

Раньше я смотрел на это примитивно, раз органика содержит NPK и другие соли, она просто более естественным, «природным» образом накормит мои растения.

Во-первых, через пищевые цепочки почвенных организмов, которые дадут и нужные минералы, нужные витамины, гормоны.

Во-вторых, в органике, в отличие от минеральных удобрений, концентрация солей в разы меньше, и она не убьёт корни и микроорганизмы.

Сейчас я помимо этой функции, (питание растений) выделяю не менее важную функцию - ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ.

Пройдя все пищевые цепочки, органика оставит в почве гумус. Гумус соединится с минералами почвы (как пример, в карбонатных почвах с кальцием, в глинистых - с солями алюминия и железа) и сформирует десяток видов и сотню подвидов почв, пригодных для жизни тех или иных растений.

Есть и третья функция, которая для меня теперь важна, и которую я обозначил в десятке последних статей - это экологическая функция органики.

Органику я должен вносить ту и таким образом, чтобы не только накормить культурные растения сегодня, но и думать о дне завтрашнем. А так как без микроорганизмов почвообразование не происходит, то, чтобы почвообразование шло хорошо, микроорганизмы на моих грядках должны сложиться в новую экосистему, более высокого порядка, чем была раньше (на песке одну, на глине другую, на влажных участках третью, на засушливых - четвертую, на холодных пятую и т.д.).

Но все они должны объединиться в самодостаточную саморазвивающуюся систему, оптимальную для моей конкретной почвы и (или) для предпочитаемых мной капризных культур.

Таких подфункций можно выделять ещё много (заботиться, стимулировать ризосферу, полезные грибы симбионты, почвенную фауну и т.д.), но мы не институт, нам хотя бы в трёх соснах не заблудится. Тем более, не всегда мы имеем разную, нужную нашей почве органику, а имеем часто, что бог послал. Или вообще ничего не имеем.

Я предлагаю качество и метод внесения органики для этих трёх разных функций разделить.

А) чтобы накопить в почве долгоиграющий гумус надо регулярно мульчировать её дроблёными тонкими веточками из лиственных деревьев, (или дроблёнкой из сухих сорняков типа топинамбура, борщевика, подсолнечника). Азота в них мало, растения они не накормят, а вот базидиомицеты накормят, и они переработают лигнин, которого в веточках много в гумус. «Чернозём» из веточек получится отличный и много.

Б) зелёная трава, свежий навоз содержит много азотистых солей (точнее белка и аминокислот) и много простых сахаров.

Когда мы делаем настой из травы в бочке, можно с аэрацией, можно без, можно с эмками, можно с компостом и поливаем настоем почву, в любом случае, мы не полезную микрофлору вносим, а вносим сахара и белки. Такими легко и быстро усваиваемыми элементами питания, через очень короткие пищевые цепочки, кормим растения.

Если навоз и зелёнку компостировать (только правильно, на 30 частей углерода 1 часть азота), то полученный перегной будет содержать мало гумуса, и много NPK - великолепного по биодоступности. Поэтому компост - это, прежде всего питание для корней растений.

Конечно, в процессе компостирования мы энергию углерода теряем, но рост и урожай растений увеличиваем. О почвообразовании и экосистеме в этот момент мы не думаем.

В) Чтобы создать почвенную экосистему более высокого порядка, которая защитит наши растения, компенсирует, сгладит вред от «химии, используемой человеком», просто вносить любую органику, надеясь на её «природнические магические свойства», на мой взгляд, неразумно.

Для этих целей я изучаю «феномен мусорной кучи». Делаю очень качественный, выдержанный компост с максимальным разнообразием бактерий грибов и простейших. Без разницы, как вы будете использовать такой компост, внесёте на грядки, под корень своим питомцам, или сделаете из него АКЧ, которым регулярно будете опрыскивать почву и листья. Эффект по улучшению экологии сада и почвы вы заметите быстро, болезни уменьшатся, развитие растений улучшится.

Прервёмся на минутку от практики, займёмся теорией.

Что пишется о гумусе в википедии (российский вариант):

«… Гумус (лат. humus «земля, почва») - основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям. Гумус составляет 85-90 % органического вещества почвы и является важным критерием при оценке её плодородности.

Гумус составляют специфические органические соединения, продукты их взаимодействия, а также органические соединения, находящиеся в форме органоминеральных образований.

Гумус является продуктом жизнедеятельности почвенных организмов, прежде всего дождевых червей …»

Как то мне не приглянулись эти фразы, переписанные из советских учебников по почвоведению.

Заглянем в западную википедию (англоязычный вариант):

«… В почвоведении, гумус относится к любому органическому веществу, которое достигло точки стабильности, когда оно не будет изменяться далее, и может, если условия не меняются, оставаться стабильным на протяжении веков, если не тысячелетий. Гумус существенно влияет на текстуру почвы и способствует сохранению влаги и питательных веществ.

… Растительные остатки (в том числе те, которые пропускают через свой кишечник животные, (фекалии) содержат органические соединения: сахара, крахмалы, белки, углеводы, лигнин, воски, смолы и органические кислоты.

Процесс распада органического вещества в почве начинается с разложения сахаров и крахмалов из углеводов, которые в первую очередь перерабатываются микроорганизмами сапрофитами, а остальные целлюлоза и лигнин перерабатываются медленнее.

Простые белки, органические кислоты, крахмал и сахара, быстро распадаются, в то время как сырые белки, жиры, воски и смолы остаются относительно неизменными в течение более длительных периодов времени.

Лигнин, который перерабатывается базидиомицетами, является одним из основных предшественников гумуса, вместе с побочными продуктами микробного и животного происхождения.

… Компост, который легко способен к дальнейшему разложению иногда называют эффективным или активным гумусом, однако учёные считают, что, если компост не является стабильным, его нельзя назвать гумусом вообще.

Этот вид компоста, богатого растительными остатками и фульвокислотами, является отличным источником питательных веществ для растений, но даёт мало пользы в отношении долгосрочной структуры почвы.

Стабильный (или пассивный) гумус состоит из гуминовых кислот и гуминов, которые плохо растворимы в воде, потому что тесно связаны с глинистыми частицами и гидроксидами кальция, поэтому он значительно более устойчив к дальнейшему разложению микроорганизмами. Таким образом, стабильный гумус добавляет очень мало легкодоступных питательных веществ в почву, но играет существенную роль в обеспечении физической структуры почвы».

Естественно, я заглянул и во французскую википедию, в ней понятие гумус рассмотрено шире и глубже.

Дополнительно выяснил для себя от французов, что «… На самом деле, латинское слово гумус, как, впрочем, слово гомо "человек" происходит от индоевропейского корня ghyom - что означало землю (см. Дж. Picoche 1994, с. 287).

… Формирование гумуса или гумификация может происходить путём простого окисления мёртвого материала в отсутствие живых организмов, но этот процесс значительно ускоряется, когда живые организмы перерабатывают органическое вещество или выделяют ферменты, которые преобразуют органику.

Сырьём для образования гумуса обычно являются растительные остатки, в которые добавляются компоненты животного происхождения, процесс чаще происходит на поверхности почвы, или когда почва поднимаются на поверхность из глубины роющими животными (кроты, дождевые черви).

Этот материал подвергается более или менее быстрым изменениям (в условиях температуры, влажности, кислотности или присутствии ингибиторов, таких как некоторые тяжёлые металлы), ведущие к его трансформации в сложные органические соединения.

В зависимости от размеров молекул, получающиеся нерастворимые соединения (гумины) или коллоиды (гуминовых кислот и фульвокислот) могут проникать в почву. Присутствие большого количества катионов металла в почве, таких как железо, алюминий или кальций, воздействует на гуминовые и фульвокислоты и предотвращает их миграцию. В присутствии небольших количеств катионов металла, миграция гуминовых малых молекул (фульвокислот) вызывает вымывание их, образуя то, что называется подзолы.

Деятельность роющих фауны способствует быстрому контакту гуминовых соединений и неорганического материала, тем самым предотвращая их вымывание и потерю для экосистем или агроэкосистем.

Органическое вещество перерабатывается в перегной и гумус постепенно и состоит из:

Фрагментов растений (листьев, хвои, стебли, корни дерева, коры, семян, пыльцы) разной степени разложения;

Из экссудата корней, экссудата растений (прополис, нектар);

Из фекалий и экскрементов (слизь дождевых червей и других животных и организмов микробов почвы);

Трупов животных и других микроорганизмов, грибков и бактерий.

Все эти элементы постоянно переваривается, перемешиваются (биотурбация) и мобилизуются сообществами организмов под названием мусорщики, сапрофаги.

Ключом к качеству гумуса является соотношение C/N в почве. Потому что углерод и азот не может быть переработана с одинаковой скоростью, отношение C/N (10 или менее) указывает на хорошую биологическую активность в почве, в то время как высокое отношение C/N (20 или более) указывает на замедление активности.

Запах и внешний вид, а также исследование под микроскопом составных частей предоставляет информацию о качестве гумуса, зачастую большую, чем химический анализ …»

Эти примеры показывают, что среди учёных разных стран, глубина понимания процессов в почве разная, поэтому меня умиляет, попытки простых садоводов «изобрести» свою теорию гумусообразования.

В книге В. Пономарёвой мне понравились мысли о том, что животные передвигаются по земле в поисках пищи свободно, для их жизни гумусообразование несущественно.

Растения своими корнями привязаны к земле, поэтому эволюционно, совместно с почвенными микроорганизмами, они выработали целесообразное приспособление к добыванию минерального питания - процесс гумусообразования. В более широком смысле - почвообразования.

Элементы минерального питания растений прочно зажаты в кристалических решетках минералов, поэтому корни растения производят прижизненные выделения, в функции которых входят не только выделять ферменты для разрушения минералов и органических веществ, но и гумусообразование.

Из книги М. Брука стоит привести цитату.

«… Почвоведу М. М. Кононовой удалось проследить, как корни люцерны превращаются в гумус.

Первым из них исчезает крахмал. Это произошло на 15-й день опытов. Целлюлоза за то же время сократилась в них пропорционально общей массе, а лигнин упорно сопротивлялся.

Совсем иначе вели себя иглы сосны. Ведь они на одну четверть состоят из смол, способность которых противостоять тлену была хорошо известна ещё в древности. Параллельно этому эксперименту Кононова вела наблюдения за корнями и листьями других растений. После каждого срока она заключала кусочек разложенного материала в шлиф и тщательно изучала его под микроскопом. Так удалось увидеть целую цепочку превращений.

Первый блок казался совершенно нетронутым гниением. Но при более тщательном анализе обнаруживалось исчезновение живых тканей, сердцевины растений. Они как бы выпадали из оболочки и растворялись без остатка. В следующем блоке картина изменилась. Сосуды, по которым в растениях циркулировала вода, оказались забитыми массой бактерий.

В следующем срезе можно было наблюдать самый начальный момент образования гумусовых веществ. В каналах листа, где в прошлом блоке скапливались микроорганизмы, образовалось бурое вещество.

Одна из самых последних стадий разложения была представлена листом орешника. От него сохранился лишь черешок. При увеличении в 300 раз можно было разглядеть, что первый, примитивный перегной уже сформировался, а лигнин в оставшихся растительных тканях с трудом поддавался разложению [Кононова, 1951]".

Я прочитал много литературы о роли лигнина в гумусообразовании.

Лигнин появился в растениях в процессе эволюции не сразу, а только тогда, когда в них появились сосуды.

В отличие от целлюлозы, которая состоит из линейных цепочек сахаров, лигнин состоит из молекул с трехмерной закольцованной структурой.

Растения (бактерии) своими ферментами легко разрушает целлюлозу и черпают из нее энергию, для разрушения же лигнина ферментов и энергии надо затратить больше, а так как в лигнине практически нет азота и других дефицитных элементов, то ради одной энергии углерода растение с ним не связывается. Это для него балласт. Древние растения его просто выбрасывали, (как какашки).

Сосудистые растения приспособились утилизировать лигнин, с помощью лигнина укреплять стенку проводящих сосудов. А так только в опаде сосудистых растений появилось много лигнина, появились базидиомицеты, которые его переводят в гумус.

В почве гумус включился в дальнейшие цепочки почвообразования и сыграл ведущую роль для «строительства домов и городов» для почвенной биоты, определяя структуру почвы, и её способность делать доступными для корней дефицитные минералы почвы.

Держали ли вы в раках вещество, на 90% и более содержащее чистый лигнин?

Льняное волокно, а ещё лучше волокна джута, которым утепляют дома. Поэтому оно такое прочное, и не поддается гниению в мокрой среде (в отличие от туалетной бумаги из целлюлозы), так как состоит из одного лигнина (очищенных от целлюлозы сосудистых пучков).

А можно ли лигнин купить в аптеке? Да он продаётся, как адсорбент под названием полифепан. Это чистейший медицинский лигнин. По сути - идеальный вариант гумуса, очищенного от всех примесей. Когда я назначаю полифепан ребенку с пищевым отравлением, я понимаю, что каждый грамм лигнина из полифепана адсорбирует в себя миллиарды вредных микроорганизмов и вирусов и выведет их с испражнениями.

В одной из своих статей год назад я писал, как из торфа самому сделать растворимые гумматы. Надо в скороварку положить торф, таблетку гидроперита, и немного мочевины. Продержать несколько часов при давлении выше атмосферного и температуре выше 100 градусов. На выходе будет оксидат торфа, он продаётся в садовых магазинах, и является, пожалуй, самым активным стимулятором почвообразовательных процессов.

Я писал не раз, что я предпочитаю для этих целей Агровит Кор. Более сильного стимулятора почвообразования я не встречал.

Вначале статьи я привел цитату из интересной статьи, продолжу из неё цитирование.

«… Пермакультура - это разумное использование растений, животных, ландшафта и УСТРОЙСТВ… Путь наш, братцы, именно туда. Приведу самые первые примеры:

КАПЕЛЬНЫЙ ПОЛИВ

ПЛЁНКИ И ПОЛИКАРБОНАТЫ

ОПТИМИЗИРУЮЩИЕ ФИТОЗАЩИТНЫЕ СЕТКИ

СУПЕРСОРБЕНТЫ

ФИТОПРОТЕКТОРЫ И ПОЧВОУЛУЧШАТЕЛИ

Линейка биостимуляторов: мегафол, радифарм,бенефит, кендал.

Природно или нет?

А вот совсем простой фокус, подсказанный Г. Ф. Распоповым: полейте почву сброженным раствором патоки с добавкой молотого комбикорма. (Лучше добавить рыбную эмульсию. Г.Ф.) Попрёт такая пищевая цепочка микробов, что докатится и до ризосферы, и до лигнина с клетчаткой, и до почвенных минералов. Растения обрадуются на глазах, и почве только в плюс. Одно плохо: не природно. Нарушили естественный процесс гумификации, вздыбили чью-то численность, уменьшили корневые выделения… Ну прямо, что твоя минералка!

И ведь что интересно: если яблоки опавшие сгнили - это природно. А если мы «квасом» полили - не природно. Гормон в листе выработался - природно. А сверху немного дали - не природно. Ну, если так, то самое неприродное, самое противоестественное на этой планете - наше жгучее желание кушать самые увесистые и самые сладкие плоды, ради утоления коего мы тут и кучкуемся под девизом природности. Давайте грызть одни дички - вот это будет совершенно природно! Но это без меня….»

Это написал недавно уважаемый мной писатель, который называет себя природником, и взгляды которого я разделяю.

Так, что надо нам всем братцам-садоводам обсуждать устройства, технологии, которые дают результат, а не спорить, природны они или нет.

Так, что надо нам всем, братцам-садоводам, обсуждать устройства, технологии, которые дают результат, а не спорить, природны они или нет.

Геннадий Распопов , г. Боровичи

Я люблю кушать овощи со своей грядки. Вкус домашнего огурца или помидора не сравнить с покупными овощами. У нас на даче есть небольшой огородик, на котором мы и выращиваем все необходимые овощи и фрукты. Мы живем в черноземной полосе России. Наши почвы дают хороший урожай , потому что имеют большой слой гумуса . Помню, как еще в детстве мне говорила бабуля о том, что количество гумуса определяет плодородность почвы . Сейчас я понимаю, что бабушка была права.

Что за термин "гумус"

Далеко не все жители города знают обозначение понятия «гумус». Наши бабушки тоже не знали именно этого слова, но они понимали, что плодородная земля должна быть темной и рыхлой . На латинском языке «humus» обозначат «почва» . Гумусом называют самую верхнюю и плодородную часть почвы . Все растения пытаются им. Образуется эта часть почвы благодаря разложению органики (растений, животных и даже микроорганизмов).

Гумус состоит из таких химических веществ:

Все эти элементы образуют важную для почвы гуминовую кислоту . Следовательно, гумус – это сложное соединение органики, химических веществ и минералов.

Типы гумуса

На разных территориях нашей планеты может отличаться тип гумуса. Все зависит от условий, в которых он сформировался. Выделяют такие основные типы гумус а :

Значение гумуса

В первую очередь гумус берет активное участие в почвообразовании . Он дает растениям все самые необходимые органические вещества и микроэлементы . Мелкие живые организмы питаются гумусовыми частицами . Для них гумус – это самый главный жизненный источник энергии .

Не все знают, что темный цвет почвам придает гумус. Чем больше его в земле, тем темнее будет выглядеть почва. Верхний плодородный почвенный слой п оглощает большое количество солнечной энергии .

Для человека гумус – это жизнь! Богатые гумусом черноземные земли дают большой урожай.

Вопрос «Понятие о гумусе. Состав гумуса, свойства гумусовых веществ. Фракционный состав гумуса и его качество. Содержание и состав гумуса в различных типах почв»

Гумус – сложный комплекс органических соединений, который образуется в результате разложения и гумификации органических остатков.

Значение гумуса:

Является источником питания растений. При разложении образуются нитраты, фосфаты, сульфаты и др.;

Гумус – стимулятор роста и развития растений и корневой системы;

Улучшает азотное и кислородное питание, что способствует мощному развитию корней;

Огромная роль в структурообразовании, что обуславливает водно-воздушные свойства;

Обладает высокой поглотительной способностью и предотвращает от вымывания различные соединения, что дает возможность обменным реакциям при внесении удобрений;

Гумус увеличивает буферность почвы;

Огромная роль в формировании почвенного профиля.

За последние 50-80 лет в Центрально-Черноземной области потери гумуса составляют 20-30 %; на Украине- 20 %; в Бразилии – 3-4 %; в США – ниже естественного уровня. В нашей зоне в пахотном слое ежегодно теряется 500-800 кг\га гумуса (около 1% за 50 лет). Потери 1 % гумуса приводит к потере урожая до 2 ц\га. Поэтому, чтобы управлять процессами гумусообразования необходимо знать его образование, состав, качество и др.

Источниками гумуса являются остатки высших растений, низших, микроорганизмов и животных, населяющих почву.

Основную роль в образовании гумуса играют микроорганизмы. Растительные остатки под влиянием ферментов, микроорганизмов, кислорода, углекислого газа, воды разлагаются до промежуточных продуктов (белки – в аминокислоты, жиры – в глицерин, лигнин – в фенолы). Затем промежуточные продукты под воздействием тех же факторов разлагаются с одновременным протеканием 3-х процессов:

1) минерализация, которая приводит к созданию более простых соединений (аммиак, кислород, углекислый газ и др.), которые вымываются из почвенного профиля или используются растениями;

2) микробный синтез происходит под влиянием гетеротрофных организмов, которые используют органические соединения для построения своей плазмы;

3) гумификация – сложный процесс синтеза, устойчивых против разложения перегнойных веществ.

Состав гумуса

Гумус состоит из ГК (ульминовых), ФК (креновых и апокреновых), негидролизуемого остатка (гумина).

ГК – это группа высокомолекулярных азотсодержащих кислот циклического строения кислой природы. Они имеют черный или темно-бурый цвет, нерастворимые в воде и кислотах, но растворимы в слабых щелочах. Элементарный состав ГК представлен С (52-62 %), О 2 (31-39 %), Н (2,5-5,8%), N (2,6-5,1 %). ГК содержат в себе карбоксильную, метоксильную и гидроксильную группы. Благодаря этим группам ГК обладают высокой поглотительной способностью обменивать активные свои группы на катионы. С катионами ГК дают соли – гуматы. Одновалентные катионы создают растворимые в воде соли, способные вымываться. С 2-х и 3-х валентными катионами – нерастворимые соединения, вызывают коагуляцию, участвуют в формировании водопрочной структуры. Е=250-700 мг-экв\100 г почвы.

ФК - это группа высокомолекулярных азотсодержащих кислот циклического строения кислой природы. В отличие от ГК меньше содержат С и больше кислорода. Элементарный состав ФК представлен С (44-50 %), О 2 (42-48 %), Н (4-6 %). Они имеют соломенно-желтый цвет, растворимые во всем. В почвах находятся в свободном состоянии и в подвижном и связанных с несиликатными соединениями. Имеют функциональные группы. С катионами образуют соли – фульваты, которые растворимы в воде независимо от валентности.

Гумины – это те же ГК и ФК, но прочно связанные с минеральной частью почвы. Могут растворяться в сильных кислотах.

По соотношению С гуминовых кислот к С фульвокислот судят о качестве гумуса.

В таежно-лесной зоне, северной части лесостепи Сгк\Сфк<1, в южной части лесостепи, степи соотношение равно 1 или более 1, у черноземов – около 2, в пустынях, полупустынях и засоленных почвах – менее 1. В нашей зоне ФК представлены низкомолекулярными соединениями ГК, которые не вызывают агрессивного разрушения минеральной части почв.

Фракционный состав гумуса.

Образуется 1-ая фракция гуминовых кислот (ГК) и фульвокислот (ФК), связанных с несиликатными формами полуторных окислов (Fе 2 О 3), т.е. это наиболее подвижные соединения в почве.

2-ая фракция ГК и ФК, связанная с кальцием, происходит коагуляция, это более устойчивая фракция гумусовых кислот.

3-я фракция ГК и ФК связана с устойчивыми глинистыми соединениями в виде полуторных окислов алюминия и железа (45-60 %).

ФК образуют фракцию 1а – это свободная, самая агрессивная фракция гумусовых кислот (рН=2,6-2,8). Она создает подзолистые почвы. Т.е. плодородие почвы зависит от качественного состава гумуса. У черноземов преобладает 2-ая и 3-я фракции.

На процессы гумификации влияют следующие условия:

1) водно-воздушный и тепловой режимы. Разложение органических остатков и образование гумуса происходит лучше всего при температуре 25-30 0 и влажности почвы 60-80 % ПВ.

2) Состав и характер растительных остатков.

3)Видовой состав и интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов.

На севере видовой состав микроорганизмов однообразен и немногочислен. С продвижением на юг температурный режим усиливается, интенсивность микроорганизмов, количество и видовой состав.

4) Свойства самой почвы.

Подзолистые и дерново-подзолистые почвы – от 0,5 до 2,5-3, %

Серые лесные почвы – 3-4 до 7-8 %

Черноземы – 5-12 %

Каштановые – 2-5 %

Красноземы до 5-6 %

Вопрос 2 «Структура и структурность почвы. Образование структуры. Пути разрушения и восстановления структуры почв. Факторы образования структуры. Показатели, характеризующие агрономически ценную структуру»

1. Совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называют почвенной структурой.

Способность почвы распадаться на агрегаты называют структурностью.

Размеры, формы и свойства агрегатов зависят от условий почвообразования и характерной для каждого почвенного типа, а иногда отдельных горизонтов. Для черноземов – зернистая структура. Для солонцов горизонт В имеет столбчато-призматическую структуру, для серых лесных почв горизонт А 2 В 1 – ореховатая, подзолистые почвы – верхние горизонты бесструктурные, а горизонт В – имеет комковатую структуру.

Структура играет огромную роль в плодородии почв (Докучаев, Костычев, Тюллин, Антипов-Каратаев и др.).

Качественная оценка структуры определяется ее размерами, механической прочностью и пористостью. Агрономически ценная структура характеризуется: 1) размерами – от 0,25 до 10 мм или до 7 мм – для зоны с дефицитом влаги. Эту структуру называют мезоструктура. Макроструктура имеет размеры более 10 (7) мм, а микроструктура – менее 0,25 мм. По этим величинам можно рассчитать коэффициент структурности: К = количество мезоструктуры \ сумма макро- и микроструктуры; 2) Механическая прочность, т. е. агрегаты и комочки не должны разрушаться при многократных обработках орудиями; 3) Водопрочность – способность агрегатов противостоять разрушительным действиям воды; 4) Пористость – чтобы проникала и удерживалась в капиллярах влага. Пористость должна быть не более 45-50 %. И считают агрономически ценную структуру крупнопористую, т. к. тонкие поры снижают пористость до 30-40 %. Агрегаты находятся в плотной упаковке, куда трудно проникает вода и воздух.

Агрономически ценная структура оказывает положительное влияние на свойства и режимы почвы. Определяет физические свойства (плотность, пористость); воздушный, водный, тепловой, О-В и питательный режимы. Структура определяет физико-механические свойства почвы – это связность, коркообразование, трение при обработке и противоэрозионную устойчивость почвы.

Структура образуется в результате сложных биологических и физико-химических процессов. Условиями образования структуры являются 2 противоположно направленных процесса – это: 1) соединение или склеивание частиц почвы между собой; 2) разъединение отдельных участков склеенной массы почвы с образованием комочков не связанных между собой.

Если действует только один из процессов, то образуется бесструктурная почва. Первый процесс образует слитную массу, а второй процесс вызывает дробление, диспергирование почвы.

Чтобы образовалась структура, необходимы следующие факторы: 1) наличие в почве клеящих веществ, т. е. образование органических и минеральных коллоидов (илистые частицы и гумус). Органические соединения в 12 раз склеивают частицы прочнее, чем илистые; 2) наличие деятельного или свежего перегноя; 3) Качество гумуса с преобладанием гуминовых кислот, которые создают пористый характер почвенной массы. Преобладание фульвокислот образуют слитную массу; 4) Наличие цементирующего катиона в почве Са, который с гумусом образует необратимые формы соединений. Цементирующим фактором структуры являются полуторные окислы алюминия и железа (причем железо обладает большей прочностью); 5) периодическое промораживание и высушивание почвы, что вызывает обезвоживание коллоидов и необратимую коагуляцию; 6) Давление, которое возникает между верхними и нижними слоями; 7) большую роль в оструктуривании играют многолетние и однолетние травы, которые с одной стороны расчленяют слитную массу корнями, а с другой стороны отмирая обогащают деятельным гумусом и количество биомассы поступает больше, чем от культурных растений; 8) роль червей.

Причины разрушения структуры: 1) в результате механического воздействия многократных обработок почвы, движения сельхоз машин; 2) биологическим путем, за счет жизнедеятельности гетеротрофных микроорганизмов, которые используют для своего питания углерод органических соединений, обедняют клеем веществом; 3) физико-химические процессы в почве при замене 2-х и 3-х валентных солей одновалентными, которые вызывают пептизацию и разрушение.

Пути восстановления структуры: 1) рациональная и своевременная обработка почвы с учетом свойств и особенностей ее; 2) прекращение бессменного выгона скота на поля; 3) сбалансированное применение органических и минеральных удобрений; 4) введение в севообороты злаково-бобовых и многолетних трав. Многолетние травы в поверхностном слое оставляют после себя 4-18 т на га пожнивных и корневых остатков; 5) агрономические приемы (известкование, гипсование); 6) искусственное структурообразование, которое основывается на полиакритных полимерах.

Вопрос «Понятие о поглотительной способности почв. Виды поглотительной способности почв и их характеристика»

Поглотительная способность почв – это способность почвы поглощать различные вещества (твердые, пары воды и газы) из раствора, проходящего через нее и удерживать их.

Это свойство почвы играет большую роль в питании растений и превращении внесенных удобрений. Благодаря поглотительной способности почва удерживает легкорастворимые соединения, элементы питания, гумусовые вещества. У разных почв поглотительная способность различна и зависит от содержания коллоидов. Связь между ними прямая.

К.К. Гедройц различал пять видов поглотительной способности:

1) биологическая

2) механическая

3) физическая

4) химическая

5) физико-химическая ли обменная

Биологическая поглотительная способность связана с наличием в почве корней живых растений и микроорганизмов, которые избирательно поглощают из почвенного раствора необходимые элементы питания и переводят их в органические соединения своих тел. Тем самым эти питательные вещества предохраняются от вымывания из почвы (кальций, калий, нитраты, фосфаты и др.) и накапливаются в почве. После отмирания растений происходит постепенная их минерализация, содержащиеся в них питательные элементы переходят в доступную форму для новых поколений растений и микроорганизмов.

По мнению Ковды растения на каждом гектаре поглощают и возвращают в почвы сотни килограммов химических элементов. Емкость поглощения корней растений колеблется от 10 до 80 мг-экв\100 г почвы. Бобовые растения более активные сорбенты, чем злаки.

Биологическое поглощение зависит от: аэрации, влажности, состава органического вещества, служащего энергетическим материалом для микроорганизмов.

Биологическим путем поглощаются катионы и анионы. Из катионов – это калий, сера, кальций, железо и др. Из анионов – хорошо поглощаются РО 4 кислот, частично – сульфаты и карбонаты, а хлориды и нитраты вообще не поглощаются без живых организмов. Биологическое поглощение играет особенно большую роль в превращении нитратных форм азота в почве (удобрения, содержащие нитратную группу лучше вносить весной – натриевая, калиевая, аммиачная, кальциевая селитр). А удобрения, содержащие хлор лучше вносить осенью (хлористый аммоний).

Т.о., в зависимости от конкретных условий биологическое поглощение питательных веществ микроорганизмами может иметь положительное и отрицательное значение. Например, в паровых полях протекает процесс нитрификации, т.е. образование нитратного азота и этот азот не закрепляется в почве и в последствии вымывается. Но этими процессами можно регулировать – известкование кислых почв, внесение органических и минеральных удобрений и др.

Механическая поглотительная способность – это способность почвы как пористого тела задерживать мелкие частицы из фильтрующихся суспензий. Задерживаются те частицы, диаметр которых больше, чем диаметр пор почвы. Чем тяжелее почвы по гранулометрическому составу, тем тоньше поры и выше механическое поглощение. Оно предотвращает от вымывания из почвы илистые и коллоидные частицы. Это поглощение способствует образованию новых почв (пойменных).

Отрицательной значение – это заиливание почвенных пор, что ведет к заболачиванию.

Механически в почве закрепляются нерастворимые в воде удобрения и мелиоранты (фосфоритная мука, известь, гипс).

Физическая (молекулярная) поглотительная способность – это положительная или отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул растворенных веществ.

Она зависит от суммарной поверхности твердых частиц. Чем больше в почве тонкодисперсных частиц, тем выше физическое поглощение. Оно происходит за счет сил поверхностного натяжения. За счет свободной энергии притягиваются целые молекулы паров, газа, растворенные в воде вещества и целые бактерии. При этом изменяется концентрация на поверхности этих частиц, но не меняется химический состав.

На почвенных частицах удерживаются кислород, углекислый газ, азот, водород, пары воды, аммиак. Наиболее энергично поглощается вода и аммиак, менее – углекислый газ, кислород и азот. Энергия поглощения газов снижается в следующей последовательности: пары воды, аммиак, углекислый газ, кислород, азот.

Физическое поглощение может быть положительным и отрицательным.

Положительное наблюдается тогда, когда молекулы растворенного вещества притягиваются к почвенным частицам сильнее, чем молекулы воды. Так поглощаются многие органические кислоты, алкалоиды, высокомолекулярные органические соединения.

Отрицательное физическое поглощение протекает у растворимых минеральных солей и неорганических кислот. Происходит обратный процесс. Молекулы воды закрепляются почвенными частицами сильнее, а растворенные вещества находятся в растворе (минеральные соли, кислоты, щелочи).

Для удобрений известна отрицательная адсорбция аниона хлора и нитратного азота, что обуславливает их сильную подвижность в почве и возможность вымывания из верхних слоев почвы при высокой влагообеспеченности. Такое вымывание хлора, вредного для большинства растений (особенно картофеля, табака, цитрусовых), имеет положительное значение, а для нитратного азота оно нежелательно. Поэтому это необходимо учитывать при внесении удобрений.

Физическая поглотительная способность имеет большое экологическое значение: 1) положительно сорбирует не только молекулы воды, но и молекулы газов и органических соединений, в том числе различных пестицидов, способствуя их закреплению и дальнейшему разложению; 2) на поверхности частиц удерживаются разные микроорганизмы. Различные почвы обладают неодинаковой способностью поглощать микроорганизмы. Чем тяжелее гранулометрический состав, чем больше гумуса, тем выше поглотительная способность по отношению к микроорганизмам. Бактерии при поглощении их почвой снижают свою биохимическую активность, благодаря чему улучшаются санитарные условия местности, очищаются воды колодцев и грунтовых вод.

Химическая поглотительная способность (хемосорбция) обуславливает образование нерастворимых или труднорастворимых соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве.

Химическое поглощение зависит:

1) от того, какие анионы находятся в почве. Анионы хлора и нитратный азот ни с какими катионами не образуют труднорастворимых соединений. Карбонаты и сульфаты с оновалентными катионами дают растворимые соли, а с 2-х и 3-х валентными – труднорастворимые. Фосфаты с одновалентными дают растворимые соли, а с 2-х и 3-х валентными – труднорастворимые.

2) состава коллоидов и реакции среды. Чем больше в почве амфолитоидов и чем кислее реакция среды, тем сильнее выражено химическое поглощение аниона. Гумусовые вещества снижают интенсивность поглощения фосфатов.

Химическая поглотительная способность имеет большое значение в закреплении почвами анионов фосфорной кислоты, органического вещества и катионов поливалентных металлов.

Химическое поглощение проявляется при внесении фосфорных удобрений:

Са(Н 2 РО 4) + Са(НСО 3) 2 2СаНРО 4 + 2Н 2 СО 3

Суперфосфат

Са(Н 2 РО 4) + 2Са(НСО 3) 2 Са 3 (РО 4) 2 + 4Н 2 СО 3

(NН4) 2 НРО4 + Са(НСО 3) 2 СаНРО 4 + 2NН 4 НСО 3

В кислых почвах, содержащих много полуторных окислов, химическое поглощение идет с образованием труднорастворимых фосфатов железа и алюминия. Учитывая свойство РО 4 3- закрепляться химически необходимо вносить фосфора в почву больше, чем нужно растениям (в гранулированной форме).

Физико-химическая или обменная поглотительная способность – способность почвенных коллоидов обменивать свои ионы на ионы почвенного раствора.

Обменные реакции в основном протекают с катионами, т.к. коллоиды заряжены отрицательно. Если базоиды, то обмен происходит анионами.

Например:

ППК 2Nа + СаSО 4 ППК Са + Nа 2 SО 4 (растворимая соль)

ППК 2Н + СаСО 3 ППК Са + Н 2 СО 3 (Н 2 О и СО 2)

ППК Са + 2NН 4 NО 3 ППК 2NН 4 + Са(NО 3) 2

Физико-химическое поглощение имеет ряд закономерностей:

1) Обмен происходит в строго эквивалентных количествах по законам обменных химических реакций;

2) Реакция обмена катионов происходит быстро (за 3-5 мин сорбируется 85 % катионов – по Гедройцу), но для установления динамического равновесия между катионами почвенного раствора и диффузного слоя необходимо 1-3 суток.

3) Любой поглощенный катион может быть вытеснен и заменен другим катионом почвенного раствора;

4) Энергия обменного поглощения различных катионов зависит от валентности, а при одинаковой валентности – от атомной массы иона. Она увеличивается с увеличением валентной и атомной массы. Исключением является водород, который хотя и имеет меньшую атомную массу, обладает высокой энергией поглощения и вытесняет другие катионы.

Li

внедрение вытеснение

5) Обменное поглощение – процесс в основном обратимый.

6) Интенсивность поглощения катионов зависит от концентрации раствора. Чем ниже концентрация, тем более активно поглощение катионов.

Вопрос «Гранулометрический состав почв. Группы механических элементов, их характеристика, влияние на свойства почв. Классификация почв по гранулометрическому составу. Значение гранулометрического состава в агрономической оценке почв»

Почва является полидисперсной системой, т. к. в состав ее твердой фазы входят минеральные, органические, и органо – минеральные частицы самых различных размеров: от молекулярных м коллоидных величин до грубых дисперсий – пыли, песка, камней. Эти элементарные частицы отличаются друг от друга не только по своей величине, но и по минералогическому и химическому составам, обладают различной активностью в отношении проходящих в почве физико–химических и биологических процессов. Водный, воздушный, пищевой режимы почвы и условия роста растений в значительной мере связаны с гранулометрическим составом почвы.

Гранулометрический состав почвы – это относительное содержание в породе или почве механических элементов различной величины, выраженное в процентах к массе сухой почвы.

Н. А. Качинский предложил объединить механические элементы в следующие фракции: частицы крупнее 3 мм – камни. Фракция состоит из обломков горных пород. Положительной роли в почве нет.

3–1 – гравий, состоит из обломков горных пород и первичных минералов. В небольшом количестве улучшает воздушный режим, а в большом – затрудняет механизированные процессы;

1–0,05 – песок, состоит из первичных минералов. Такие почвы обладают хорошей аэрацией, легки в обработке, но имеют провальную водопроницаемость, в них не накапливается гумус, влага и элементы питания;

0,05–0,01 – крупная пыль, по составу и свойствам близка к песку.

0,01–0,005 –средняя пыль; 0,005–0,001 – мелкая пыль, состоят из вторичных минералов, такие почвы обладают высокой поглотительной способностью, в них накапливается много влаги, элементов питания, гумуса, но имеют плохую аэрацию, тяжелы в обработке, способны к набуханию, заплыванию и коркообразованию.

мельче 0,001 мм – ил, по составу и свойствам близок к средней и мелкой пыли.

Каждая из этих фракций отличается от остальных по своим свойствам. Для классификации почв по гранулометрическому составу все частицы крупнее 0,01 мм объединяют в «физический песок», мельче 0,01 мм – «физическую глину». Гранулометрический состав имеет большое производственное значение. Он учитывается при агротехнических мероприятиях, обработке, орошении, выборе культур и т. д.

В России утвердилась двучленная классификация, предложенная Н. М. Симбирцевым и усовершенствованная А. Н. Сабаниным и Н. А. Качинским, учитывающая генетические особенности почв (содержание гумуса, состав обменных катионов, минералогический состав и др.) и связанную с ними неодинаковую способность глинистой фракции к агрегированию. Поэтому в классификации отдельно рассмотрены три основные группы почв: с подзолистым типом почвообразования, со степным типом почвообразования, а также солонцы и сильно солонцеватые почвы.

Понятие

Гумусом называют органические вещества, образующиеся в верхних слоях почвы в результате сложных процессов разложения растительных и животных остатков и совершенно утратившие признаки своего организованного, клеточного, строения. Обычно гумусовые вещества темно окрашены, и они-то и придают серую или черную окраску поверхностным слоям почвы. Иногда, особенно часто в северных областях, под лесами растительные остатки сохраняются в полу-разложенном состоянии, и тогда такой гумус называют кислым, или сырым, гумусом.
Источниками гумусообразования являются отмирающие корни и стебли растений, опадающая листва деревьев (в лесах), всякого рода животные и микроорганизмы, живущие и отмирающие в почве.
Агентами разложения этих органических остатков являются отчасти атмосферные воздействия (вода и кислород воздуха), отчасти черви, насекомые и землерои, населяющие почву, но главным, основным фактором, разрушающим органические вещества и приводящим, с другой стороны, к образованию гумуса почвы, является деятельность микроорганизмов, бактерий и грибов.
Количество микроорганизмов в почвах громадно. До последнего времени считали, что в разных условиях их находится 1-2 миллиона индивидуумов на каждый грамм почвы. Однако новейшие определения дают величины порядка 2-3 миллиарда на грамм почвы. Ho и эти колоссальные цифры, повидимому, нужно считать преуменьшенными, так как при этом определении не учитывается явление поглощения бактерий частицами почвы, в силу чего значительная часть их выпадает из подсчета. В результате жизнедеятельности этого многочисленного микробиологического населения и формируется в почве гумус.

Состав

Состав гумуса почвы, несмотря на многочисленные аналитические работы, до настоящего времени не установлен, так что его нельзя представить в виде одного или нескольких точно выраженных химических соединений.
Ряд новейших исследований, особенно американских, позволил выделить из органического вещества почвы большое число (до 34) отдельных точно установленных химических соединений, азотистых и безазотистых. Однако среди них нет ни одного, которое могло бы быть названо собственно гумусом почвы. На основании этого некоторые исследователи склонны думать, что гумусовых веществ как оригинальных, специфических химических тел не существует. Однако эту точку зрения нельзя признать обоснованной, так как те многочисленные и относительно простые химические соединения, которые до сих пор получены при аналитическом исследовании природного гумуса, являются несомненно лишь продуктами разрушения гумуса, получающимися в самом процессе аналитической работы. Мы знаем, что природный гумус обладает целым рядом оригинальных свойств, которых нет ни в одном из выделенных американскими исследователями соединений.
Поэтому в дальнейшем мы будем держаться точки зрения, высказанной еще первыми исследователями гумуса в прошлом столетии и в известной мере подтверждаемой рядом новейших исследований главным образом у нас в Союзе о том, что среди несомненно очень многообразной смеси органических соединений почвы существует тем не менее по крайней мере несколько специфических, индивидуально оформленных, гумусовых веществ почвы. Они представлены следующими кислотами: гуминовой, ульминовой и креповой.
Образование той или иной кислоты зависит от условий, в которых протекает процесс разложения органического вещества. Различают три типа таких условий разложения, а именно:
1) бактериальное аэробное, т. е. протекающее при достаточном доступе кислорода воздуха;
2) бактериальное анаэробное, протекающее без доступа кислорода воздуха, и
3) грибное, всегда аэробное.
Аэробные процессы разложения органического вещества являются в основном процессами окисления и в конечном итоге приводят к образованию простых, вполне окисленных, соединений. Для безазотистых веществ (например клетчатки, сахаров и пр.) такими конечными продуктами будут вода и углекислый газ, для веществ же азотистых (например белки) кроме того еще и вполне окисленная форма азота в виде азотной кислоты. Однако в природной обстановке этот аэробный процесс не является односторонним, только разлагающим и упрощающим вещество, но одновременно осуществляется и процесс образования совершенно новых веществ, по своему составу даже более сложных, чем исходный материал,-осуществляется процесс синтеза. В данном случае таким новым синтетическим веществом является гуминовая кислота. Принимают, что кислота эта - четырехосновная, для каждого карбоксила со своим порогом диссоциации, в воде нерастворимая, нерастворимы также ее соли щелочно-земельных металлов, но соли щелочных металлов (например аммония, натрия) легко растворимы. Растворы эти почти черного цвета с темновишневым оттенком. В сухом виде кислота представляет собой черную хрупкую, рогообразную массу.
Анаэробный бактериальный процесс разложения органического вещества является в основном процессом восстановительным и в конечном своем итоге приводит к образованию как воды и углекислоты, так и таких иеокисленных соединений, как метан, сероводород, свободный азот, водород и пр. Одновременно с разложением исходного материала здесь также происходит и синтетический процесс образования гумусовых веществ и в данном случае ульминовой кислоты. Эта кислота по своим свойствам, повидимому, весьма близка к кислоте гуминовой и внешне отличается от нее более бурым (а не черным) цветом.
Грибные процессы разло?кения возникают главным образом в особых условиях, именно в кислой среде, в противоположность бактериальным процессам, требующим среды нейтральной или слабощелочной. Такой кислой средой обычно являются остатки древесной растительности в противоположность растительности травянистой. Эта кислотность древесных остатков объясняется значительным содержанием в них дубильных веществ, а также малой вольностью. Так например в сосновой лесной подстилке золы содержится всего 1,46%, в буковой - 5,57%, тогда как в луговых травах - 7,01%. Соответственно этому грибной процесс разложения приурочивается главным обрааом к областям лесных массивов.
В результате грибного процесса разложения органического вещества в почве образуется так называемая креновая кислота. Эта кислота существенно отличается по своим свойствам от вышерассмотренных гуминовой и ульминовой. Во-первых, она бесцветна, во-вторых, как она сама, так и все ее соли легко растворимы, и, в-третьих, эта кислота очень сильная, легко разрушающая минералы материнской породы. В природных почвах мы имеем дело обычно с очень сложной смесью различных органических веществ и в частности трех названных кислот.
Средний состав гумуса характеризуется следующими цифрами:
С-58%, H + О = 30-40%, N = 3-10% и золы 2-7%.
Особенно подробному изучению подвергался вопрос о колебаниях содержания азота в гумусе, причем удалось установить закономерность, выражающуюся в том, что гумус почв южных, засушливых широт обычно богаче азотом, чем гумус почв северных.

Энергия разложения органических веществ

Общая энергия разложения органических веществ почвы и следовательно накопления или разрушения ее гумуса очень резко зависит от внешних условий. Из них мы отметим следующие:
а) Зависимость от температуры и влажности выявлена например следующим опытом разложения березовых листьев в лабораторной обстановке (Костычев). Результаты выражены в миллиграммах углекислоты, выделившейся на 100 г вещества:

Мы видим, что энергия зависит как от температуры, так и от влажности.
б) Значительные количества углекислого кальция (CaCO3) в почве задерживают разложение органического вещества. Так в одном из опытов с черноземом оказалось, что без извести он выделял углекислоты 825,8 мг, а в присутствии 10% CaCO3, - всего 532,0 мг.
в) Воднорастворимые соли (NaCl, Na2SO4 и др.) обычно задерживают разложение органических веществ, почему в осолоненных землях часто встречается значительно большее содержание гумуса, чем в соседних не осолоненных.
Отмеченные выше факторы - влажность и солевой решим - являются элементами, наиболее легко регулируемыми в условиях мелиоративного хозяйства. Отсюда возникает существенная проблема хозяйственного регулирования в этих условиях и самого процесса разложения органического вещества и накопления в почве гумуса. Однако до настоящего времени этот вопрос остается, к сожалению, мало изученным.

Значение гумуса

Значение органического вещества почвы, ее гумуса, чрезвычайно велико. Во-первых, гумус является мощным фактором выветривания минералов, действуя на них в качестве кислот как непосредственно, так и являясь источником углекислоты, которая представляет собой главный агент химического выветривания. Во-вторых, гумус является серьезным источником питания растений, освобождая в процессе своего разложения такие окисленные соединения, как азотная кислота, фосфорная, калий и пр. В-третьих, гумус является главным фактором, придающим прочность структуре почвы. Осуществляется этот процесс следующим образом: находясь в растворе (или, правильнее, в коллоидном состоянии, в псевдорастворе, в виде золя), щелочные соли гуминовой или ульминовой кислот пропитывают комочки почвы. Под влиянием ряда факторов, как например при замене щелочного основания (например Na) на щелочно-земельный (например Ga) или после зимнего замораживания, золи названных кислот переходят в форму геля, или осадка, который и фиксирует прочно комочки почвы. Эта фиксация структуры почвы чрезвычайно важна для многих и в частности для водных свойств почв.
Наконец, в-четвертых, гумус обладает резко выраженной способностью к поглощению и обмену катионов, т. е. является, как и некоторая часть минеральных продуктов выветривания, поглощающим комплексом почвы.