Глава 9. ОРГАНИЧЕСКИЕ И ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ПОЧВАХ

М.А. Глазовская

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Фитоценология - геоботаника

Химия почвы

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Справочник агронома

Происхождение растений

Ботаника

Биология

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Роль гумусовых веществ в почвах

Присутствие и накопление различных форм органических и органо-минеральных форм гумуса в почвах — следствие почвенных процессов. В то же время, накапливаясь, они оказывают большое влияние на дальнейшее направление процесса и на все свойства почв.

1.         Органические вещества (вследствие кислотной природы и хелатирующих свойств) способствуют процессам внутрипочвенного выветривания и переходу элементов, входящих в состав минералов, в более подвижные формы.

2.         Определенные группы и фракции органических веществ — хорошие структурообразователи. Присутствие их улучшает физические свойства почв — они становятся рыхлыми, водо- и воздухопроницаемыми.

3.         Органические вещества — источник элементов питания (особенно азота, фосфора, серы) для высших и низших растений.

4.         Способность органических веществ сорбировать катионы предохраняет их (и вещества, вносимые с удобрениями) от вымывания.

5.         Органические вещества — источник углекислоты в почвенном воздухе и в приземных частях атмосферы. Весьма вероятно, что часть углекислоты, потребляемой растением, при фотосинтезе усваивается корневыми системами из почвенного воздуха. .

6.         Органические вещества непосредственно стимулируют рост растений, в том числе культурных (витамины, антибиотики). Малая доза гуминовых кислот (в концентрации Ю-6—10~8 г/мл раствора) активизирует развитие корневых систем, регенерацию корней, скорость прорастания семян и поступление питательных веществ в растения. Активизация связана с повышением проницаемости клеточных оболочек растения и его ферментативной системы. Подобное свойство гумусовых веществ используют при приготовлении органо-минеральных удобрительных смесей.

Влияние факторов почвообразования на гумусонакопление

Количество и состав гумуса в почве зависят от сочетания факторов почвообразования. Гумус почвы — динамическая система, он все время обновляется за счет поступления и гумификации новых органических остатков и минерализации ранее образовавшегося гумуса. В зависимости от соотношения этих процессов в почвах в каждый данный момент присутствует большее или меньшее количество гумуса. От совокупности внешних условий зависит групповой состав гумуса и соотношение различных его фракций, представляющих или иные органо-минеральные соединения.

Прямой связи между содержанием гумуса и количеством поступающих в почвы органических остатков установить не удается. Большее значение имеют их химическая природа и скорость гумификации и минерализации органических остатков в результате деятельности микроорганизмов. Установлено, что растительные остатки разлагаются тем быстрее, чем больше они содержат углеводов, белков и чем меньше устойчивых компонентов, в частности лигнина. Скорость гумификации и минерализации органических веществ увеличивается с увеличением микробного населения почв и его биохимической активности.

Исследования 20—30-х годов по биодинамике главнейших типов почв СССР в Институте сельскохозяйственной микробиологии (С. П. Костычев) и в Институте микробиологии АН СССР (Е. Н. Мишустин, 1956) показали, что с севера на юг по мере перехода от северных подзолов к дерново-подзолистым почвам, черноземам, каштановым почвам и сероземам микробное население становится более разнообразным, а мобилизация содержащегося в гумусе азота более интенсивной. В этом направлении повышается не только количество микроорганизмов, приходящееся на 1 г "органического вещества, но и их биохимическая активность.

Высокая насыщенность почв активной микрофлорой (в сероземах более 220 тыс. на 1 г гумуса), как и слабая насыщенность (в тундрово-глеевых почвах немногим более 40 тыс. на 1 г гумуса), не способствуют его накоплению в почвах. В первом случае все органические вещества быстро минерализуются; во втором — значительная их часть сохраняется в подстилке в горизонте А0, а водно- растворимые фракции вымываются. Наибольшие запасы гумуса характерны для черноземов — почв со средним содержанием (около 55 тыс. на 1 г гумуса) микроорганизмов (34).

Большую роль в процессах превращения органических веществ в почвах играют гидротермические условия.

Слабое разложение органических веществ начинается около 0° С. С повышением температуры до 35° С процесс усиливается, а при более высоких температурах ослабляется. Свыше 50° С процесс несколько активизируется, но не за счет микробиологической деятельности, а вследствие химического распада органических веществ. Последнее периодически наблюдается в верхних горизонтах почв переменно-влажных тропиков.

Микробиологическая активность зависит от соотношения температуры и влажности почв. Наиболее высокая активность наблюдается при температуре 26—30° С и влажности 60—80% от полной влагоемкости. При возрастании температуры и влажности или одновременном их уменьшении энергия разложения органических веществ падает. Поэтому между гидротермическим режимом почв и запасами гумуса наблюдается определенная связь.

Наиболее гумусированы почвы, развивающиеся при умеренном гидротермическом режиме, с чередованием периодов активной микробиологической деятельности с периодами ослабления ее в силу или низких температур, или сухости. При активизации микроорганизмов идет разложение и гумификация органических остатков, а при ослаблении — консервация образовавшихся гумусовых веществ. Оптимальные условия создаются в зоне луговых и умеренно засушливых степей, где и образуются наиболее гумусированные почвы — черноземы.

В восстановительной среде скорость гумификации падает и вместо гумуса накапливается торф; полуразложившиеся растительные остатки сохраняются в течение тысячелетий.

Закреплению гумуса в почвах способствует определенный состав минеральной части почв. В почвах, содержащих кальций и магний, особенно в форме карбонатов, гумусовые кислоты нейтрализуются, насыщаются щелочноземельными катионами и закрепляются в почвах в малоподвижных формах гуматов кальция и магния.

В почвах, богатых железистыми минералами и свободными полуторными окислами, в условиях нейтральной или слабокислой среды происходит закрепление гумусовых веществ в органо-мине- ральных формах.

В почвах, бедных основаниями, при низком содержании зольных компонентов в растительных остатках образуется «кислый гумус» с большим количеством неусредненных агрессивных фульвокислот.

Ф. Дюшофур (P. Duchaufour, 1970) выделяет главные типы гумуса на основании морфологических различий, соотношений органической и минеральной части, биологии и активности участвующих в гумификации организмов.

Гумус, образующийся в условиях аэрации:

1.         Мор — ничтожное или слабое смешение органической и минеральной частей, горизонт А0 очень отчетливый и мощный. Характерна слабая трансформация опада, осуществляемая главным образом грибами и особенно актиномицетами.

2.         Модер — неполное смешение органической части с минеральной; неясная граница между А0 и Aj. Отсутствует образование глинисто-гумусового комплекса. Основу микроструктуры образуют органические микроагрегаты, прилипшие к минеральным частицам. Характерна сильная биологическая трансформация под влиянием артропод в сочетании с грибами и бактериями.

3.         Мюлль — полное включение органической части в минеральную с образованием глинисто-гумусового комплекса. А0 отсутствует; основу микроструктуры образуют глинисто-гумусовые агрегаты размером от 0,1 до 1 мм. Типичны сильная биологическая трансформация под влиянием дождевых червей, бактериальной микрофлоры.

Гумус, образующийся в условиях анаэробиозиса:

1.         Торф — ничтожное или слабое включение органической части в минеральную, структура волокнистая, биохимическая трансформация очень слабая: гумифицировано <30% органического вещества.

2.         Анмоор — не сплошное, но заметное включение органической части в минеральную, отмечаемое до глубины 10—20 см. Структура массивная; биохимическая трансформация сильная, развивающаяся под влиянием перемежающегося воздействия аэробных и анаэробных организмов, гумификация интенсивная; более 30% органического вещества гумифицировано.

Содержание и состав гумуса в некоторых широко распространенных типах почв СССР

Содержание гумуса в почвах исчисляется в процентах к массе твердой фазы почвы и в массовых единицах (обычно т/га) в слое почвы определенной (0—20 см, 0—50 см, 0—100 см) мощности ().

Таблица 22. Содержание и состав гумуса почв СССР в горизонте А] (по М. М. Кононовой, 1963)

Почва Гумус, %       Углерод отдельных групп, % от общего его содержания в почве

                        гуминовые кислоты фульво- кислоты      С гум. С фульв. )          гуминовые

кислоты свободные и связанные с нерастворимый остаток

Тундровая      1,0       10        30        0,3       75—100          30—40

Подзолистая  2,5-3,0 12—15            25—28            0,6       75—95            30—35

Дерново-подзо          3,0—4,0          20        25        0,8       90—95            30—35

листая                                                          

Серая лесная 4,0—6,0          25—30            25—27            1,0            20—30            30—35

Чернозем мощ          9,0—10,0        35        20        1,7       20—15            30—35

ный                                                               

Чернозем обык         7,0—8,0          40        16—20            2,0—2,5            10—15            31—35

новенный                                                                 

Чернозем юж            5,5—6,0          30—35            20        1,5-1,7 -            -40

ный                                                               

Темно-каштано        3,0-4 0 30—25            20        1,5-1,7 10—15            30—35

вая                                                                

Светло-кашта            1,5—2,0          25—29            20—25            1,2-1,5 <10      30—38

новая                                                            

Бурая пустынно-      1,0-1,2 15—18            20—23            0,5—0,7            <10      —

степная                                                                    

Серозем типич          1,5—2,0          20—30            25—30            0,8—1,0          <10      25—30

ный                                                               

Серозем светлый      0,8—1,0          17—23            25—35            0,7       <10      25—30

Краснозем     4,0—6,0          15—20            22—28            0,6—0,8            90—100          35—38

Бурозем (гор 4,0—8,0          25—30            30—35            0,7—0,9            10—20            30—35

ный)                                                             

Аналогичная закономерность выявлена для запасов гумуса и азота (т/га) в слое 0—100 и 0—20 см (37). Существенны различия в распределении гумуса по профилю различных почв. В почвах под лесами — подзолистых, серых лесных, красноземах — около 50% запасов гумуса метрового слоя сосредоточено в верхних '20 см. Содержание гумуса в них быстро уменьшается с глубиной. Это объясняется поступлением большей части органических остатков с опадом надземных частей растений. В почвах степей — черноземах— наблюдается болеещлавное падение содержания гумуса с глубиной: в слое 0—20 см содержится около 25—30% запасов гумуса метрового слоя. В почвах сухих и пустынных областей наблюдается относительное увеличение запасов гумус^в слое 0—.20 см (до 43—45% от общего запаса). Изменяется сойтношение органических углерода и азота. Наиболее богат азотом гумус сероземов, наиболее беден — красноземов.

Приведенные М. М. Кононовой (1,963) данные о составе гумуса различных почв (табл. 23) выявили следующие закономерности.

1.         Относительное содержание в составе гумуса гуминовых кислот увеличивается от подзолистых почв к серым лесным и черноземам и вновь уменьшается к светло-каштановым, бурым пустынно- степным и сероземам, т. е. изменяется параллельно общему содержанию гумуса.

2.         Изменение относительного содержания фульвокислот менее закономерно, но в целом противоположно изменению гуминовых кислот. Весьма показательно отношение:

гуминовые кислоты (Сг) фульвокислоты (Сф)

которое в черноземах и каштановых почвах >1, в подзолистых, серых лесных буроземах, красноземах и сероземах <1.

К содержанию книги: МАРИЯ АЛЬФРЕДОВНА ГЛАЗОВСКАЯ - Общее почвоведение и география почв