Каждый садовод и огородник знает, что такое гумус почвы, насколько он важен для высоких урожаев и буйной растительности в саду. Многие даже занимаются его самостоятельным производством. Однако начинающие садоводы и огородники не всегда понимают, о чем идет речь, для чего нужен этот компонент почвы, на что он влияет и где его взять. Обо все тонкостях мы расскажем далее в этом материале.
Что такое гумус, определение понятия
Все слышали слово гумус, но что это такое - внятно сказать может не каждый. Максимум - что-то связанное с почвой. Если обратиться к научным источникам, можно найти такую трактовку: это специфический комплекс азотных соединений, которые появляются благодаря минерализации остатков растительности под воздействием ферментов, выделяющихся обитающими в почве микроорганизмами. Проще говоря, гумус - это перегной, который многие садоводы производят у себя на участке. Это удобрение пользуется огромной популярностью как в садах, огородах, так и в культивации комнатных растений.
Другие определения уточняют, что гумус может производиться и на основе органических остатков животных - помета. И разделяют его на различные виды в зависимости от того, чей помет лег в его основу. Но если разобраться детально, что такое перегной и гумус, становится понятно, что это разные субстанции. Так, важную роль в создании гумуса играют дождевые черви. Благодаря их жизнедеятельности субстрат обогащается полезными веществами и приобретает особую ценность. Некоторые хозяйства специально разводят и подселяют червей в почву огорода или сада. Также в образовании субстрата участвуют грибы и микроорганизмы. Перегной же - это не обработанный червями субстрат, промежуточный вариант гумуса.
Что касается содержания веществ, то в состав гумуса входят, прежде всего, гуминовые кислоты, которые крайне полезны для растений. Они совсем не растворяются в воде, зато растворимы в пирофосфате натрия, соде, аммиаке, щелочах. Еще один полезный компонент - фульвокислоты. Они растворяются в воде и дают сильнокислую реакцию. Не растворимы ни в воде, ни в других веществах гумины, которые тоже входят в его состав. Также гумус содержит различные производные кислот, которые придают веществу стабильность.
Как образуется гумус в почве и его полезные свойства
Это органическое вещество может образовываться в почве самостоятельно. Различные подземные и наземные части растений остаются в почве после отмирания и разлагаются. В зависимости от возраста насаждений и густоты их роста, количество органики в почве будет сильно отличаться.
После разложения происходит собственно процесс гумификации, после которого слой гумуса приобретает характерный темно-коричневый цвет. Вот и весь ответ на вопрос, как образуется гумус. Хотя приведен он здесь крайне схематически, на самом деле при образовании субстрата происходит масса сложных химических процессов. После этого огромную работу проводят кольчатые черви, которые и завершают процесс гумификации.
Важно! Органика гумифицируется только при минимальном доступе кислорода и высокой влажности.
Что касается роли гумуса в почве, то его полезные свойства напрямую зависят от того, какие органические вещества легли в его основу. В любом случае, это универсальное удобрение, которое подходит для разных типов растений и почв. Мало того, он надолго сохраняется в почве, насыщая ее полезными элементами. Например, в глинистых грунтах он задерживается до пяти лет, значительно улучшая технические характеристики почвы. Гумус и плодородие - взаимосвязанные вещи.
Но помимо этого субстрат влияет на проницаемость грунта, делая его более рыхлым и рассыпчатым.
Знаете ли вы? Гумус преобразовывает структуру почвы. Благодаря ему твердые комья становятся пористыми и рассыпаются. Это способствует воздухопроницаемости и поглощению влаги.
Еще одно важное свойство субстрата - способность связывать соли ароматических углеводородов, радионуклидов, тяжелых металлов, которые находятся в почве. Он впитывает их в себя, связывает и не дает распространяться дальше.
Классификация грунта по уровню гумуса в почве
Итак, мы дали определение гумуса, разобрались в его свойствах и пользе, которую он несет для почв. Теперь давайте разберемся с типами почв, в которых он содержится. Как уже говорилось, гумус образуется из растительных остатков. Соответственно, чем их больше на грунте, тем больше в нем содержание гумуса. Самый высокий показатель - 15 %. Он характерен для черноземов. В остальных типах почв его намного меньше. В зависимости от этого показателя они подразделяются на следующие типы.
Малогумусовые
Это так называемые бедные почвы, в которых содержится не более 1 % гумуса. Например, количество гумуса в подзолистых почвах, которые характерны для хвойных лесов, низкое из-за небольшого количества растительности и высокого содержания мульчи в верхних слоях.
Знаете ли вы? Поскольку гумус имеет темно-коричневый, практически черный цвет, он хорошо поглощает солнечный свет и сохраняет в себе тепло. Такие почвы прогреваются быстрее, поэтому время посадки на них приходит раньше, чем на бедных.
Умеренногумусные
Этот тип почв немного более плодороден, чем предыдущий, поскольку содержит от 1 % до 2 % гумуса.
Среднегумусные
Еще большей плодородностью отличаются среднегумусные почвы, в которых содержание субстрата достигает 3 %.
Гумусные
Лучший гумусовый состав образует 3 – 5 % в почве. Его часто используют для разведения цветов и огородных растений.
Секреты агрономов: как повысить уровень содержания гумуса в почве
Логично, что каждый садовод и огородник мечтает выращивать растения на плодородной почве, богатой гумусом. Но если в случае с комнатными растениями этот вопрос решить просто, то при обработке больших открытых площадей возникает вопрос о том, как эффективно и недорого повысить содержание гумуса в различных типах почв. Это можно достигнуть одним из четырех основных способов:
- создание собственных запасов;
- заделывание гумуса в почву;
- создать в почве условия для работы червей и микроорганизмов;
- придерживаться правильного чередования культур на огороде и в саду.
Чтобы повысить количество гумуса, его можно заделать в почву как удобрение, но в этом случае надо знать, как использовать субстрат правильно. Заделывают его в верхний слой грунта равномерно. Насколько глубоко погружать субстрат в почву, зависит от целей, под которые готовится почва. Например, под многолетние кустарники и деревья его погружают на глубину от полуметра и более в каждую лунку. При посадке овощных культур его заделывают в грядки на глубину 40 – 60 см.
Важно! Некоторые огородники, помимо гумуса, добавляют в почву минеральные удобрения, решая вопрос, как увеличить плодородность почвы. Однако слишком высокая концентрация минеральных веществ вредна для растений. Поэтому такие удобрения рекомендуется вносить осторожно. Мало того, вносятся они только весной и исключительно вместе с органическими удобрениями. Максимально эффективной считается смесь из двух частей перегноя и одной - минерального удобрения.
Как уже говорилось, любые типы гумуса образуются благодаря работе микроорганизмов и червей. Без них субстрат остается перегноем. Поэтому для улучшения качества почвы надо создать в ней среду, благоприятную для их жизнедеятельности. Для этого почву рекомендуется часто рыхлить, что позволит создать хороший воздушный режим. В засушливые периоды важно поддерживать необходимый уровень влаги. Для этого почву мульчируют пленкой, торфом, травой, опилками и прочими средствами.
Гумус почвы — это многокомпонентный комплекс, который состоит из различных органических веществ, полученных в результате разложения и переработки органических частиц. Состав гумуса не является постоянным — он находится в состоянии постоянных трансформаций.
Количество гумуса в почве напрямую зависит от происхождения грунтовой породы и от особенностей почвообразующих процессов.
Гумус не является основой почвы — содержание гумуса в грунте может составлять от 1% до 15%, при этом наиболее значительная его часть находится в верхних горизонтах, и постепенно, по мере углубления на более низкие горизонты, количество гумуса снижается.
Плодородные качества почвы напрямую связаны с количеством гумуса, который в ней содержится. Чем этот процент выше, тем выше и плодородность. Содержащий большое количества гумуса грунт обладает большей ценностью. Наиболее высокое содержание гумуса в почве наблюдается среди черноземов.
Какой состав у гумуса почвы?
1) Основная часть гумусовой массы (от 85% до 90%) приходится на непосредственно гумусовые вещества.
2) Остаток (10-15%) является сборником самых разнообразных органических веществ, которые можно назвать негумифицированными (ферменты, белковые соединения, аминокислоты, моно- олиго- и полисахариды, жиры, фосфолипиды, разновидности воска, органические кислоты, таннины, полифенолы, галловая кислота, смолы, альдегиды, спирты и др.
Какой состав имеют гумусовые вещества?
Гумусовые вещества состоят из трех основных компонентов:
- гуминовые кислоты.
- фульвокислоты.
- гумины.
1) Гуминовые кислоты.
Это ряд органических кислот, высокомолекулярных, содержащих азот, с циклическим строением. Гуминовые кислоты не растворяются в воде, в минеральных кислотах, однако могут растворяться в щелочах низкой концентрации и определенных органических растворителях.
В процентном содержании гуминовые кислоты представляют из себя комплекс из четырех основных элементов:
- углерод — 50-62%
- кислород — 31-40%
- водород — 3-7%
- азот — 2-6%
Соотношение компонентов гуминовых кислот зависит от разновидности почвы, условий, в которых протекает гумификация, и состава органических остатков, подлежащих разложению.
Например, подзолистые почвы имеют в составе своих гуминовых кислот много водорода и меньшее количество углерода, по сравнению с черноземами.
Некоторый процент (1-10%) в составе гуминовых кислот может принадлежать зольным элементам, которые могут прикрепляться в качестве временных молекулярных компонентов.
Гуминовые кислоты достаточно свободно подлежат разделению на фракции. Форма содержания гуминовых кислот в почве — гели.
Вступая в химические реакции с минеральными почвенными компонентами, гуминовые кислоты могут образовывать соли, которые называются гуматами.
2) Фульвокислоты.
Фульвокислоты являются высокомолекулярными органическими кислотами, в состав которых входит азот. Растворяются в водной среде, растворах щелочей, кислотах, в аммиачном растворе (водном) и различных органических растворителях.
Примерный состав фульвокислот следующий:
- углерод — 40-52%
- кислород — 40-48%
- азот — 2-6%
Фульвокислоты имеют кислую реакцию, что в сочетании с высокой степенью растворимости в воде приводит к разрушению минеральных компонентов почвы.
Соли фульвокислот (фульваты) тоже хорошо растворяются.
3) Гумины.
Гуминами принято называть ту составную часть гумуса, что нельзя извлечь из лишенного кальция грунта с помощью щелочей.
Преимущественно гумины состоят из таких же групп фульвокислот и гуминовых кислот, как и те, которые можно извлечь с применением щелочи из гумуса.
Гумины прочно связаны с минеральными компонентами почвы.
Гумины составляют от 15 до 48 процентов от количества гумуса, в зависимости от типа почвы.
Из всех сложных, взаимосвязанных процессов происходящих в почвах, наиболее важное значение имеет регулирование направленности трансформации органического вещества и, прежде всего, образования и минерализации гумуса.
Стабилизация гумусового состояния почв позволяет оптимизировать агротехнические приемы возделывания культур. Содержание гумуса в почвах в значительной мере определяются приходом растительных остатков, коэффициентом их гумификации и скоростью минерализации органического вещества.
Применение известковых и минеральных удобрений сопровождается усилением процессов минерализации органического вещества почвы, однако за счет увеличения количества послеуборочных растительных остатков вследствие лучшего развития растений образование гумусовых веществ может преобладать над процессами минерализации. В то же время при запашке одинакового количества органического вещества в разных климатических зонах накапливается различное количество гумуса в почве.
Содержание гумуса в почве для определенных почвенно-климатических условий, несмотря на варьирование, представляет собой довольно стабильную величину, и для ее заметного увеличения требуется применение высоких доз органических удобрений. При этом, чем выше содержание гумуса в почве, тем больше требуется органических удобрений для его поддержания на данном уровне.
В зависимости от климатических условий и гранулометрического состава при стабильном поступлении растительных остатков содержание гумуса в почвах стабилизируется на определенном уровне.
Содержание гумуса оказывает большое влияние на плотность почвы. Установлено, что уплотняемость почв в результате прохода по полю тяжелой техники и последующее действие уплотнения почв на рост и развитее сельскохозяйственных культур проявляется по-разному в зависимости от содержания в них органического вещества и гранулометрического состава. При содержании в дерново-подзолистых и серых лесных суглинистых почвах гумуса, соответственно, менее 2% и 3,5%, после однократного прохода тяжелых сельскохозяйственных машин плотность почвы увеличивается до 1,3-1,5 г/см 3 , а при содержании в этих почвах гумуса более 3% и 5% — до 1,25-1,28 г/см 3 . При этом после весеннего оттаивания, уплотненные осенью хорошо гумусированные почвы, восстанавливают плотность до исходного равновесного состояния, в то время как на слабогумусированных уплотненность снижается очень медленно. Поэтому на всех почвах для снижения их плотности и повышения устойчивости к переуплотнению необходимо систематическое применение органических удобрений.
При уплотнении почв и, прежде всего, пахотного слоя, резко снижается эффективность органических и минеральных удобрений. Установлено, что многократный проход тяжелой обрабатывающей техники по полю, и особенно по посевам, снижает урожайность зерновых культур на 10-20%, многолетних трав на 20-30 и овощных культур на 30-40%. Вследствие переуплотнения почвы увеличивается в 1,4-1,8 раза ее сопротивление обработке. На уплотненных почвах ослабленные растения сильнее страдают от болезней, вредителей и неблагоприятных погодных условий. Наиболее эффективными способами улучшения биологических, физико-химических свойств почв являются совместное применение известковых и органических удобрений, а также расширение посевов многолетних бобовых трав. Необходимо отметить, что определенные физические свойства почвы (водный, воздушный и тепловой режимы) важны не сами по себе, а в большей мере для обеспечения оптимальных условий внутрипочвенной трансформации веществ, обусловливающих нормальное произрастание растений.
Уплотненные почвы отличаются низкой микробиологической активностью, слабой водо — и воздухопроницаемостью, поэтому после выпадения осадков на полях в понижениях застаивается вода, а со склоновых земель значительная часть дефицитной воды теряется с поверхностным стоком, вызывая эрозию почвы даже при небольших склонах.
На малогумусных уплотненных почвах значительно снижается доступность растениям природных запасов элементов питания, урожайность и эффективность удобрений. Плотность почв обусловливается их гранулометрическим составом и содержанием гумуса. Оптимальная плотность почвы зависит от биологических особенностей растений. Для зерновых и зернобобовых культур, однолетних и многолетних трав оптимальная плотность песчаных и супесчаных почв составляет 1,30-1,40, суглинистых — 1,15-1,25, глинистых -1,05-1,10 г/см 3 , для пропашных культур, соответственно — 1,25-1,30; 1,10-1,20 и 1,0-1,05 г/см 3 .
Наряду с агрофизическими свойствами почвы, продуктивность сельскохозяйственных растений в значительной мере зависят от её агрохимических свойств и, прежде всего, рН среды, гидролитической кислотности, емкости катионного и анионного обмена, суммы и состава поглощенных оснований, степени насыщенности ППК основаниями и содержания элементов питания.
Наибольшей способностью обменно поглощать катионы обладают органические коллоиды, илистая и близкие к ней фракции почв. Частицы крупнее 0,01 мм (крупная пыль — 0,01-0,05 мм, песок 0,05-1 мм), состоящие преимущественно из полевых шпатов и кварца, не проявляют заметной катионообменной способности.
Важно отметить, что почвенный поглощающий комплекс (ППК) не является каким — либо целостным материальным носителем обменных катионов. Он представляет собой варьирующую для разных почв совокупность тонкодисперсных коллоидных и предколлоидных частиц минеральной и органической, неживой и живой природы, обладающих ионообменной способностью.
Состав обменных катионов служит одним из основных показателей пищевого режима почвы. Более 98 % доступных растениям катионов адсорбировано на поверхности ППК и лишь 1-2 % находится в почвенном растворе. Благодаря динамичному равновесию между обменнопоглощенными катионами и катионами, находящимися в почвенном растворе, их концентрация в нем довольно стабильна и обусловливается содержанием ионов в ППК. Изменения содержания элементов питания в почвенном растворе, вызываемые потреблением их растениями или внесением удобрений, обычно незначительны, поскольку ионы адсорбированные ППК выступают в виде буфера.
Обменные макро — и микроэлементы являются непосредственным источником питания растений. В агрохимической практике определение обменного К + , Mg2 + , Cu 2+ , Zn 2+ , Mn 2+ и Co 2,3+ служит для оценки уровня обеспеченности ими сельскохозяйственных культур и буферности почвы, характеризующей стабильность содержания отдельных элементов питания в почвенном растворе несмотря на постоянное потребление их растениями.
Содержание гумуса в почве находится в постоянном динамическом равновесии. Несмотря на относительно высокую устойчивость гумуса к микробиологическому разложению (его возраст составляет 500 — 5000 лет) в почве постоянно происходят процессы его минерализации и новообразования. Поэтому гумусовое состояние почв зависит от того, какой из этих процессов преобладает — минерализация или гумификация.
Количество гумуса является одним из важнейших показателей почвенного плодородия. Его запасы в значительной степени определяют агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы. Богатые гумусом почвы отличаются высокой буферностью в отношении многих факторов — пищевого, водного, температурного и воздушного режимов. В таких почвах снижаются потери элементов питания от вымывания, повышается скорость разложения пестицидов, уменьшаются затраты растений, особенно корне — и клубнеплодных, на механическую работу их корневой системы на деформацию и смещение почвенных агрегатов во время роста, значительно снижаются энергетические затраты на обработку почвы. Содержание гумуса зависит от почвенно-климатических условий, структуры посевных площадей, интенсивности обработки почвы, количества применяемых удобрений и мелиорантов. При длительном использовании почв в качестве пашни гумус непрерывно минерализуется, а элементы питания отчуждаются с урожаем или в результате непроизводительных потерь. Наибольшие потери гумуса вследствие его минерализации и эрозионных процессов происходят в парующей почве и под пропашными культурами по сравнению с многолетними травами и зерновыми культурами.
Поэтому при разработке мероприятий направленных на поддержание или повышение плодородия почвы важно проводить расчеты гумусового баланса.
Баланс гумуса в почве может быть бездефицитным, если его приход (образование) в результате гумификации свежих растительных остатков и органических удобрений полностью уравновешивает расход за счет минерализации и эрозии почвы. Баланс считается положительным, когда количество вновь образованного гумуса превышает его расход, и отрицательным, если приход гумуса не компенсирует его потери. Расход гумуса рассчитывают по интенсивности его минерализации в конкретных условиях.
Установлено, что в Нечерноземной зоне в дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах под культурами сплошного сева (зерновыми, зернобобовыми, травами) ежегодно минерализуется около 0,8-1,2% (0,4-0,8 т/га) гумуса, под пропашными культурами (картофель, свекла, капуста и др.) — 1,6-2,0%, в парующей почве — 2,53.0%. В черноземных почвах коэффициенты минерализации примерно в 2 раза ниже (0,5; 1,0 и 1,5% , соответственно), чем в дерново-подзолистых, однако в количественном отношении, вследствие более высокой их гумусированности, под культурами сплошного сева минерализуется 0,8-1,2 т/га гумуса. В легких песчаных и супесчаных почвах интенсивность минерализации гумуса в пахотном слое в 1,5 -2 раза выше, чем суглинистых.
Примерный расход гумуса можно также рассчитать по методу, предложенному И. В. Тюриным (1956 г.), в основу которого положен вынос азота с урожаем и коэффициент использования минерализованного азота почвы растениями за период вегетации. В настоящее время в Нечерноземной зоне России в среднем около 85% азота, отчуждаемого с урожаем основной и побочной протекцией, приходится на азот органического вещества почвы и остальная небольшая часть (15%) на азот органических и минеральных удобрений, а также азот поступающий с осадками, пожнивными остатками бобовых и за счет азотфиксации несимбиотическими бактериями. Коэффициент использования минерального азота почвы (включая азот текущей минерализации) растениями составляет примерно 70%. Учитывая, что доля азота в гумусе составляет около 5% (1/20 часть), можно определить количество минерализовавшегося гумуса за период вегетации. Например, урожаем озимой пшеницы 2,0 т/га выносится с 1 га около 60 кг азота, доля азота гумуса в урожае (85%) — 51 кг. Исходя из того, что используется около 70% минерального азота, почвы, общий размер минерализованного азота почвы равен 51: 0,7 = 73 кг/га, а количество минерализованного гумуса — 1,45 т/га (73 кг -20).
Примерные коэффициенты гумификации послеуборочных растительных остатков и органических удобрений (%):
1. Многолетние бобовые травы — 0,25
2. Многолетние злаковые травы — 0,20
3. Зерновые и зернобобовые культуры — 0,18-0,20
4. Однолетние травы на сено — 0,18-0,20
5. Однолетние травы на зеленую массу — 0,12-0,15
6. Картофель, корнеплоды, овощи — 0,05-0,08
7. Навоз крупного рогатого скота — 0,20-0,25
8. Торф низинный — 0,25-0,30
9. Торфонавозные компосты — 0,25
Количество пожнивных и корневых остатков зависит от урожайности, биологических особенностей сельскохозяйственных культур и определяется по массе основной продукции с учетом поправочных коэффициентов.
При расчете гумусового баланса в севообороте учитывают расходные (размер минерализации под каждой культурой) и приходные статьи — образование гумуса за счет органических удобрений и пожнивно-корневых остатков.
Например, при возделывании ячменя на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, содержащей 3% гумуса (около 90 т/га гумуса в пахотном слое почвы), текущая минерализация составляет 1% от валового его содержания в почве или 0,9 т/га.
Далее можно определить количество пожнивно-корневых растительных остатков ячменя. При урожае 30 ц/га их в почве останется примерно 36 ц/га. Умножая массу пожнивно-корневых остатков ячменя на коэффициент их гумификации (0,20), находим, что приход вновь образованного гумуса составит 0,8 т/га. Таким образом, при возделывании ячменя отрицательный баланс гуммуса составил 0.1 т/га (0,9 т — 0,8 т).
Проведя аналогичные расчеты по всем культурам севооборота, можно определить баланс гумуса (разница между приходом и расходом) по полям и в целом за ротацию.
Установлено, что для поддержания гумусового равновесия дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава обеспеченность органическими удобрениями должна составлять 12-14 т/га, средне — и тяжелосуглинистых — 10-12 т/га. В серых лесных почвах и черноземах сохранение содержания органического вещества почвы на исходном уровне (стабилизация) возможно при обеспеченности навозом соответственно 8 -10 и 6-8 т/га, соответственно. Систематическое применение более высоких (низких) доз органических удобрений, чем необходимо для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почве, приводит вначале к заметному повышению (снижению) его содержания, а затем содержание гумуса стабилизируется на определенном новом количественном уровне.
В то же время как максимальное, так и минимальное содержание гумуса имеет свои границы, зависящие от природных условий, типа почвы, ее хозяйственного использования и гранулометрического состава, обусловливаемого количеством физической глины (тонкодисперсных вторичных минералов) в ней. Минимальное содержание гумуса в почве наблюдается при резко несбалансированной системе земледелия — длительном паровании почв или возделывании пропашных монокультур без применения органических и минеральных удобрений.
В этих условиях баланс органического вещества в почве находится на самом низком уровне динамического равновесия, а почва практически перестает терять гумус.
Максимальное содержание гумуса равно величине, при которой систематическое внесение органических удобрений в дозах значительно превышающих компенсирующие, не сопровождается увеличением гумуса в пахотном слое.
Большое влияние на агрохимические, физические и биологические свойства почвы, а, следовательно, и на условия произрастания растений оказывает реакция почвы. От реакции среды существенно зависит доступность растениям макро — и микроэлементов элементов, эффективность удобрений, активность и групповой состав почвенной микрофлоры, скорость минерализации растительных остатков и химического выветривания почвенных минералов, характер гумусообразования (соотношение гуминовых и фульвокислот), состав вторичных минералов и направленность почвообразовательного процесса в целом. В свою очередь реакция среды обусловливается многими перечисленными выше процессами, протекающими в почве. Избыточная кислотность почвы, особенно при высоком содержании активного алюминия, является одной из главных причин низкой продуктивности сельскохозяйственных культур и вызывает отрицательные экономические и экологические последствия. В частности, на этих почвах на 30-40% снижается эффективность минеральных удобрений, в 3-5 раз увеличивается накопление в растениях тяжелых металлов и радионуклидов. Подвижный алюминий многократно усиливает отрицательное действие кислотности на сельскохозяйственные растения, активность микрофлоры и доступность элементов питания. Алогичное влияние оказывает также алюминий подпахотных горизонтов почвы.
Негативное действие ионов Н + и Al 3+ на растения зависит не только от их количественного содержания в почве (мг-экв/100 г), но и их доли (%) занимаемой в составе поглощенных катионов — степени насыщенности емкости катионного обмена основаниями (Са 2+ , Mg 2+ , К + и Na +). По Д. Хиссинку, степень насыщенности почв основаниями показывает, какая часть (доля) ЕКО приходится на поглощенные основания.
Задание к данному разделу: построение графика распределения содержания гумуса по профилю почв и его описание; определение вида по степени гумусированности данной почвы, исходя из количества гумуса в верхнем горизонте; определение мощности гумусового горизонта (он заканчивается там, где содержание гумуса менее 1%).
Гумус -- 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 осуществляет в почве тройственную функцию: физическую, химическую и биологическую. Физическая функция - это создание водопрочной почвенной структуры, что обеспечивает благоприятную циркуляцию воды, воздуха, нужную температуру и предопределяет хороший рост корней в почве. Химическая функция заключается в том, что гумус является хранилищем элементов питания. В результате деятельности микроорганизмов гумус постепенно разлагается (минерализуется), освобождая заключенный в нем азот, фосфор, калий и другие элементы. Биологическая функция гумуса - это создание благоприятных условий для развития и деятельности микроорганизмов.
Содержание гумуса в верхнем горизонте разных типов почв колеблется в широких пределах: от 1% в серо-бурых пустынных почвах до 12-15% в черноземах. Разные типы почв отличаются характером изменения количества гумуса с глубиной. На процесс образования гумуса влияют следующие факторы: водно-воздушный режим, температурный режим, состав органических остатков, механический состав и физико-химические свойства почв.
По степени содержания гумуса (перегноя) почвы подразделяются: очень низко гумусированные (<2%), низкогумусированные (2-4%), среднегумусированные (4-6%), высокогумусные (6-10%) и очень высокогумусные (>10%) .
Исходные данные:
|
Горизонт |
Мощность, см |
|
Можно сказать, что с увеличением глубины количество гумуса сначала увеличивается до значения 2,00 % в горизонте В 1, затем уменьшается до значения 1,01% в горизонте ВС. Среднее значение гумуса 1,3-1,7 %. В горизонте В 1, В 2 содержится большое количество органического вещества в форме остатков зелёных растений. В гумусовом горизонте много обменного кальция, он накапливается в горизонтах В 1, В 2, тем самым способствуя закреплению гумуса в минеральной части, созданию почвенной структуры. Горизонт ВС беден гумусом, что связано с ограниченной биологической активностью, в нем действует меньше живых почвенных организмов, следовательно, уменьшается и количество органического вещества. Гумус полностью выносится в нижнем горизонте С. Почва малогумусированная.
С этим понятием приходится сталкиваться многим людям, но далеко не все знают, что такое гумус. В переводе с латинского языка "humus" означает "земля", "почва" и является основным органическим веществом, содержащим питательные вещества, которые просто необходимы растениям.
Гумусовые же вещества относятся к особой группе химических соединений, свойственных земному почвенному покрову, то есть являются специфичными только для почвы. Наверняка, что такое гумус, теперь стало понятно, а из чего же он образуется? Из остатков растений, животных и микробов в результате взаимодействия с различными компонентами окружающей среды.
Химический состав гумуса является довольно-таки сложным. Для него характерен темный окрас, который отсутствует в растениях. В состав гумуса входит очень ценная гуминовая кислота, содержащая очень много углеродов (примерно 60%), кислорода (около 35%), азота (в среднем 5%), фосфор, сера, железо и так далее. Исходя из вышесказанного, вытекает ещё один ответ на вопрос о том, что такое гумус. Гумус - это термин, объединяющий огромный комплекс химических веществ, содержащих в своем составе органическую часть (гуминовую и фульвокислоты), неорганическую составляющую (химические элементы, имеющие неорганическое происхождение, или, другими словами, минералы, которые входят в число гуматов и фульватов). Но об этом сейчас поговорим более подробно.
Как образуется гумус?
С понятием гумуса вы уже познакомились, следующим открытым остаётся вопрос о том, что такое гумус почвы, и как он образуется? Гумус почвы - это не что иное, как продукт жизнедеятельности различных организмов, в первую очередь Процесс образования гумуса является долговременным.
Растительность, продукты метаболизма, животные останки - всё это является пищей для организмов, которые обитают в почве. Какая-то часть всего этого поддаётся минерализации, а другая - биохимическому ферментативному разложению и окислению (гумификации), в ходе которого происходит синтез органических соединений, и образуется гумус. Перегной в нем преобладает, а также гумусовые кислоты, которые со временем преобразуются, окисляясь в результате до и воды. Очень важным является то, что пути преобразования гумуса - минерализация или гумификация - зависят напрямую от почвенных и климатических условий. В достаточно теплых и процесс окисления происходит очень быстро, и практически весь опад растительности минерализуется, что не дает гумусу в почве накапливаться. В холодных климатах трансформация опадов немного замедлена, да и количество их невелико, в результате этого содержание гумуса в почве небольшое. Оптимальными для гумификации являются умеренные климаты без переувлажнения.
Итак, из всего вышесказанного можно сделать соответствующие выводы:
- чтобы получить хороший урожай, растению просто необходим углекислый газ;
- углекислый газ в почве, как правило, образуется в результате разложения остатков растений, животных и микробов при взаимодействия с различными компонентами окружающей среды (микроорганизмами, насекомыми, червями, грибами и так далее);
- переработанные органические остатки растений, животных и микробов и образуют гумус-перегной, являющийся важнейшим компонентом плодородия почвы.
Функции гумуса
- Физическая функция. Он создает прочную благодаря чему обеспечивается благоприятная циркуляция воды, воздуха необходимой температуры и предопределяется хороший рост корней в почве. Гумус также способствует приданию связанности легким почвам и разрыхлению плотных почв.
- Химическая функция. Он является отличным хранилищем питательных элементов. В результате деятельности различных микроорганизмов гумус со временем разлагается (процесс минерализации), в результате чего происходит освобождение заключенного в нем азота, фосфора, калия и других элементов.
- Биологическая функция. Гумус создает благоприятные условия для развития и дальнейшей деятельности различных микроорганизмов.
Типы гумуса
- Мор (гумус подзолистой почвы). Гумус данного типа является очень грубым, содержащим большое количество детрита, формирующегося при низкой биологической активности в условии кислой реакции среды.
- Модер (гумус дерново-подзолистой почвы), формирующийся при средних биологических активностях в условии кислой реакции среды и слабо взаимодействующий с минеральной частью почв.
- Мюлль (гумус черноземов), формирующийся при очень высоких биологических активностях в условии нейтральной реакции среды, активно взаимодействующий с минеральной частью почв.
- Анмоор (гумус дерново-глеевой почвы), формирующийся во временно увлажнённых почвах.
- Торф алиготрофный, являющийся «бедным гумусом» верховых болот.
- Последний тип - торф эутрофный, являющийся «богатым гумусом» низинных болот.
Значение гумуса в плодородии почв
Гумус активно участвует в Ему отводится самая главная роль непосредственно в формировании профиля почв. Гумус способствует склеиванию почвенных частиц в агрегаты (комочки), создает агрономические ценные структуры и благоприятные для жизни растений физические свойства почвы. Он содержит основные питательные элементы для растений и различные микроэлементы, становящиеся доступными для растений после процесса минерализации.
Гумусовые вещества являются пищей для От содержания гумуса в почвах зависит интенсивность различных химических и биологических процессов, которые обуславливают накопление веществ, необходимых растениям. Гумус также способствует приданию почве темной окраски, тем самым земля лучше поглощает солнечную энергию.
Состав и свойства гумуса
Это удобрение является сложным динамическим комплексом органических соединений, которые образуются при разложении различных органических остатков.
В составе гумуса почвы можно выделить специфическую часть (примерно 90 %), состоящую из гумусовых веществ, и неспецифическую часть (остальная часть), состоящую из негумифицированных органических веществ. Гумусовые вещества почв, в свою очередь, представлены:
- гуминовыми кислотами - высокомолекулярными азотсодержащими органическими соединениями, имеющими циклическое строение, не растворимыми в воде и кислотах, но растворимыми в слабых щелочах, в состав гуминовых кислот входят углероды (около 50%), водород (5%), кислород (40%), азот (5%);
- гуматами, образующимися в результате взаимодействия гуминовых кислот с минеральной частью почв; гуматы щелочей являются хорошо растворимыми в воде, образуют тем самым гуматы же кальция и магния не являются растворимыми в воде, образуют водопрочную структуру;
- фульвокислотами - высокомолекулярными азотсодержащими растворяющимися в воде, различных кислотах и растворах щелочей, кроме того, они способны растворяться в некоторых органических растворителях; в состав фульвокислот входят углерод, водород, кислород и азот, также хочется отметить, что эти кислоты способствуют активному разрушению минеральной части почвы.
Значение гумуса для растений
Обо всех заслугах гуминовых веществ до сих пор еще не известно, поэтому ниже приведены только основные из них, прочно укоренившиеся в теории и практике.
Таким образом, гумус - удобрение, способствующее:
- стимулированию дыхания растений даже при остром дефиците кислорода;
- повышению качества сельскохозяйственной продукции;
- усилению фотосинтеза, стимулированию активности ферментов, которые напрямую связаны с фотосинтетическими реакциями;
- ускорению транспорта и циркуляции пищевых веществ непосредственно внутри растений;
- росту и развитию растений;
- активизированию корнеобразования и развития почек;
- повышению устойчивости к внешним неблагоприятным воздействиям;
- образованию прочных соединений с металлами, поглощению фосфатов, нитратов и многих других;
- увеличению кислотности на поверхности корней;
- повышению устойчивости растений к действиям пестицидов и гербицидов, уменьшению накопления их в конечной продукции.
Использование гуминовых веществ в медицине
По результатам различных проведённых фармакологических тестов с целью выявления, что такое гумус, препараты, в основу которых входят гуминовые вещества, можно использовать в наше время медицине и ветеринарии в роли неспецифического лекарства, способствующего повышению сопротивляемости организма к воздействиям различных вредных факторов.
Медицинские лекарства на основе данных гуминовых веществ в наше время уже существуют в продаже. Их активно применяют при лечении радикулитов разных форм, заболеваний ушей и носа, фарингита, ринита, артрита, полиартрита, артроза и многих других заболеваний. Преимуществом данных препаратов является то, что они нетоксичны.
Загадки гуминового вещества
Вот и подошёл к своему логическому заключению рассказ о том, что такое гумус почвы, о его образовании, свойствах и функциях. Единственное, что хочется добавить, так это несколько слов о загадках гуминовых веществ. Как известно, им не свойственен постоянный химический состав, они не обладают определенной молекулярной массой и постоянным единственным цветом. Гуминовые вещества до сих пор изучаются химиками, почвоведами, гидробиологами, медиками, фармацевтами с целью объяснения всех загадок, хранящихся в них, которых, по прогнозам, будет разгадано еще очень много.
