Понятия, состав и экологические функции органического вещества почвы

Органическое вещество почвы — это сложная система всех органических веществ, присутствующих в профиле в свободном состоянии или в форме органоминеральных соединений, исключая те, которые входят в состав живых организмов.

 

 

Главным источником органического вещества почвы являются остатки растений и животных на разных стадиях разложения. Наибольший объем биомассы поступает за счет опавших растительных остатков, значительно меньше вклад беспозвоночных и позвоночных животных и микроорганизмов, однако они играют важную роль в обогащении органического вещества азотсодержащими компонентами.

 

Органическое вещество почвы по своему происхождению, характеру и функциям делится на две группы: органические остатки и гумус. В качестве синонима термина «гумус» иногда используют термин «перегной».

 

Органические остатки представлены главным образом наземным и корневым опадом высших растений, который не утратил своего анатомического строения. Химический состав растительных остатков различных ценозов варьирует в широких пределах. Общим для них является преобладание углеводов (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества), лигнина, белков и липидов. Весь этот сложный комплекс веществ после отмирания живых организмов поступает в почву и трансформируется в минеральные и гуминовые вещества, а частично выносится из почвы с грунтовыми водами, возможно, до нефтеносных горизонтов.

 

Разложение органических остатков почвы включает механическое и физическое разрушение, биологическую и биохимическую трансформацию и химические процессы. В разложении органических остатков большая роль принадлежит ферментам, почвенным беспозвоночным животным, бактериям и грибам. Ферменты — это структурированные белки, имеющие множество функциональных групп. Основным источником ферментов являются; растения. Выполняя в почве роль катализаторов, ферменты в миллионы раз ускоряют процессы распада и синтеза органических веществ.

 

Гумус представляет собой совокупность всех органических соединений, находящихся в почве, кроме входящих в состав живых организмов и органических остатков, сохранивших анатомическое строение.

 

В составе гумуса выделяют неспецифические органические соединения и специфические — гуминовые вещества.

 

Неспецифическими называется группа органических веществе известной природы и индивидуального строения. Они поступают в почву из разлагающихся растительных и животных остатков и с корневыми выделениями. Неспецифические соединения представлены практически всеми компонентами, составляющими животные и растительные ткани и прижизненные выделения макро — и микроорганизмов. К ним относятся лигнин, целлюлоза, протеины, аминокислоты, моносахариды, воск и жирные кислоты.

 

В целом доля неспецифических органических соединений не превышает 20 % от суммарного количества почвенного гумуса. Неспецифические органические соединения представляют собой продукты разной степени разложения и гумификации поступающего в почву растительного, животного и микробного материала. Эти соединения определяют динамику быстро меняющихся свойств почвы: окислительно-восстановительного потенциала, содержания подвижных форм питательных элементов, численности и активности почвенных микроорганизмов, состава почвенных растворов. Гуминовые вещества, напротив, обусловливают стабильность во времени иных свойств почвы: емкости обмена, водно-физических свойств, воздушного режима и окраски.

 

Специфическая органическая часть почвы — гуминовые вещества — представляют собой неоднородную (гетерогенную) полидисперсную систему высокомолекулярных азотсодержащих ароматических соединений кислотной природы. Гуминовые вещества образуются в результате сложного биофизико-химического процесса трансформации (гумификации) продуктов разложения органических остатков, попадающих в почву.

 

В зависимости от химического состава растительных остатков, факторов их разложения (температура, влажность, состав микроорганизмов) выделяют два основных типа гумификации: фульватный и гуматный. Каждому из них соответствует определенный фракционно-групповой состав гумуса. Под групповым составом гумуса понимается набор и содержание различных веществ, родственных по строению и свойствам соединений. Важнейшими группами являются гуминовые кислоты (ГК) и фульвокислоты (ФК).

 

Гуминовые кислоты содержат 46 — 62% углерода (С), 3 — 6% азота (N), 3—5 % водорода (Н) и 32—38 % кислорода (О). В составе фульвокислот углерода больше — 45—50 %, азота — 3,0—4,5 % и водорода — 3—5 %. Гуминовые и фульвокислоты практически всегда содержат серу (до 1,2%), фосфор (десятки и сотни долей процента) и катионы различных металлов.

 

В составе групп ГК и ФК выделяют фракции. Фракционный состав гумуса характеризует набор и содержание различных веществ, входящих в группы ГК и ФК, по формам их соединений с минеральными компонентами почвы. Наибольшее значение для почвообразования имеют следующие фракции: бурых гуминовых кислот (БГК), связанных с полуторными оксидами; черных гуминовых кислот (ЧГК), связанных с кальцием; фракции I и Iа фульвокислот, связанных с подвижными формами полуторных оксидов; ГК и ФК, прочно связанных с полуторными оксидами и глинистыми минералами.

 

Групповой состав гумуса характеризует количественное соотношение гуминовых кислот и фульвокислот. Количественной мерой типа гумуса служит отношение содержания углерода гуминовых кислот (Сгк) к содержанию углерода фульвокислот (Сфк). По величине этого отношения (Сгк/Сфк) можно различить четыре типа гумуса:

 

— гуматный — более 2;

— фульватно-гуматный — 1—2;

— гуматно-фульватный — 0,5—1,0;

— фульватный — менее 0,5.

Групповой и фракционный состав гумуса закономерно и последовательно меняется в зонально-генетическом ряду почв. В подзолистых и дерново-подзолистых почвах гуминовые кислоты почти не образуются и накапливается их мало. Отношение Сгк/Сфк обычно менее 1 и чаще всего составляет 0,3—0,6. В серых почвах и чернозёмах абсолютное содержание и доля гуминовых кислот значительно выше. Отношение Сгк/Сфк в чернозёмах может достигать 2,0—2,5. В почвах, расположенных к югу от чернозёмов, постепенно вновь увеличивается доля фульвокислот.

 

Избыточное увлажнение, карбонатность породы, засоление накладывают отпечаток на групповой состав гумуса. Дополнительное Увлажнение обычно способствует накоплению гуминовых кислот. Повышенная гуматность свойственна также почвам, формирующимся на карбонатных породах или под влиянием жестких грунтовых вод.

 

Групповой и фракционный составы гумуса изменяются и по профилю почв. Фракционный состав гумуса различных горизонтов зависит от минерализации почвенного раствора и величины pH. Профильные изменения группового состава гумуса в большинстве

 

почв подчинены одной общей закономерности: с глубиной снижается доля гуминовых кислот, нарастает доля фульвокислот, отношение Сгк/Сфк уменьшается до 0,1—0,3.

 

Глубина гумификации, или степень превращения растительных остатков в гуминовые вещества, а также отношение Сгк/Сфк зависят от скорости (кинетики) и длительности процесса гумификации. Кинетика гумификации определяется почвенно-химическими и климатическими характеристиками, стимулирующими или тормозящими деятельность микроорганизмов (элементы питания, температура, pH, влажность), и подверженностью растительных остатков трансформации в зависимости от молекулярного строения вещества (легче преобразуются моносахариды, протеины, труднее — лигнин, полисахариды).

 

В гумусовых горизонтах почв умеренного климата тип гумуса и глубина гумификации, выражаемая отношением Сгк/Сфк коррелируют с продолжительностью периода биологической активности.

 

Период биологической активности — это промежуток времени, в течение которого создаются благоприятные условия для нормальной вегетации растений, активной микробиологической деятельности. Продолжительность периода биологической активности определяется по длительности периода, в течение которого температура воздуха устойчиво превышает 10 °С, а запас продуктивной влаги составляет не менее 1—2 %. В зональном ряду почв величина Сгк/Сфк, характеризующая глубину гумификации, соответствует продолжительности периода биологической активности.

 

Одновременный учет двух факторов — периода биологической активности и насыщенности почв основаниями, дает возможность определить области формирования различных типов гумуса. Гуматный гумус образуется только при продолжительном периоде биологической активности и высокой степени насыщенности почв основаниями. Такое сочетание условий характерно для черноземов. Сильнокислые почвы (подзолы, дерново-подзолистые почвы) независимо от периода биологической активности имеют фульватный гумус.

 

Гуминовые вещества почвы обладают высокой реакционной способностью и активно взаимодействуют с минеральной матрицей. Под влиянием органических веществ разрушаются неустойчивые минералы материнской породы и химические элементы становятся доступнее для растений. В процессе органо-минеральных взаимодействий образуются почвенные агрегаты, что улучшает структурное состояние почвы.

 

Фульвокислоты наиболее активно разрушают почвенные минералы. Взаимодействуя с полуторными оксидами (Fe2O3 и Al2O3), ФК образуют подвижные алюмо- и железо-гумусовые комплексы (фульваты железа и алюминия). С этими комплексами связано образование иллювиально-гумусовых почвенных горизонтов, в которых они осаждаются. Фульваты щелочных и щелочноземельных оснований хорошо растворимы в воде и легко мигрируют вниз по профилю. Важная особенность ФК — их неспособность закреплять кальций. Поэтому известкование кислых почв приходится проводить регулярно, через 3—4 года.

 

Гуминовые кислоты в противоположность ФК образуют с кальцием плохо растворимые органоминеральные соединения (гуматы кальция). Благодаря этому в почвах формируются гумусово-аккумулятивные горизонты. Гуминовые вещества почвы связывают ионы многих потенциально токсичных металлов — Al, Pb, Cd, Ni, Co, что снижает опасное влияние химического загрязнения почв.

 

Процессы гумусообразования в лесных почвах имеют свои особенности. Подавляющая часть растительного опада в лесу поступает на поверхность почвы, где создаются особые условия разложения органических остатков. С одной стороны, это свободный доступ кислорода и отток влаги, с другой — влажный и прохладный климат большое содержание в опаде трудноразлагающихся соединений, быстрая потеря за счет вымывания оснований, освобождающихся при минерализации опада. Такие условия влияют на жизнедеятельность почвенных животных и микрофлоры, играющую важную роль в процессах превращения органических остатков: измельчении, перемешивании с минеральной частью почвы, биохимической переработке органических соединений.

 

В результате разнообразных сочетаний всех факторов разложения органических остатков формируется три типа (формы) органического вещества лесных почв: мулль, модер, мор. Под формой органического вещества лесных почв понимается вся совокупность органических веществ, содержащихся как в лесной подстилке, та и в гумусовом горизонте.

 

При переходе от мора к модеру и муллю изменяются свойств органического вещества почвы: уменьшается кислотность, увеличиваются зольность, степень насыщенности основаниями, содержание азота, интенсивность разложения лесной подстилки. В почва с муллевым типом в подстилке содержится не более 10% общего запаса органического вещества, а при типе мор на долю подстилки приходится до 40 % его общего запаса.

 

При формировании органического вещества типа мор образуется мощная трехслойная подстилка, которая хорошо отделяется о нижележащего минерального горизонта (обычно горизонтов Е, EI, AY). В разложении подстилки принимает участие преимуществен но грибная микрофлора. Дождевые черви отсутствуют, реакция сильнокислая. Лесная подстилка имеет следующее строение:

 

OL — верхний слой мощностью около 1 см, состоящий из опада сохранившего анатомическое строение;

 

ОF — средний слой различной мощности, состоящий из полуразложившегося опада светло-бурого цвета, переплетенный гифами грибов и корнями растений;

 

Oh — нижний слой сильноразложившегося опада, темно-бурого почти черного цвета, мажущийся, с заметной примесью минеральных частиц.

 

При типе модер лесная подстилка состоит обычно из двух слоев. Под слоем слаборазложившегося опада выделяется хорошо разложившийся перегнойный слой мощностью около 1 см, постепенна переходящий в ясно выраженный гумусовый горизонт мощность 7—10 см. В разложении подстилки важную роль играют насекомые дождевые черви принимают незначительное участие. В составе микрофлоры грибы преобладают над бактериями. Органическое вещество перегнойного слоя частично перемешано с минеральной частью почвы. Реакция подстилки слабокислая. В лесных почвах избыточного увлажнения процессы разложения растительного опада заторможены и в них образуются торфяные горизонты. На накопление и скорость разложения органического вещества лесных почв влияет состав исходных растительных остатков. Чем больше в растительных остатках лигнина, смол, дубильных веществ и чем меньше азота, тем медленнее протекает процесс разложения и тем больше накапливается в подстилке органических остатков.

 

На основании определения состава растений, из опада которых образовалась подстилка, предложена классификация лесных подстилок. По Н. Н. Степанову (1929), можно выделить следующие виды подстилок: хвойные, мелколиственные, широколиственные, лишайниковые, зеленомоховые, мохотравяные, травяные, долгомошниковые, сфагновые, влажно-травяные, травяно-болотные и широкотравные.

 

Гумусное состояние почв — это совокупность общих запасов и свойств органических веществ, создающаяся процессами их накопления, трансформации и миграции в почвенном профиле и отображающаяся в наборе внешних признаков. Система показателей гумусного состояния включает содержание и запасы гумуса, его профильное распределение, обогащенность азотом, степень гумификации и типы гуминовых кислот.

 

Уровни накопления гумуса хорошо согласуются с продолжительностью периода биологической активности.

 

В составе органического углерода прослеживается закономерное увеличение запасов гуминовых кислот с севера на юг.

 

Почвы арктической зоны характеризуются низким содержанием и небольшими запасами органического вещества. Процесс гумификации проходит в крайне неблагоприятных условиях при низкой биохимической активности почв. Для почв северной тайги характерен непродолжительный период (около 60 дней) и низкий уровень биологической активности, а также бедный видовой состав микрофлоры. Процессы гумификации идут замедленно. В зональных почвах северной тайги формируется грубогумусный тип профиля. Гумусово-аккумулятивный горизонт в этих почвах практически отсутствует, содержание гумуса под подстилкой — до 1 —2%.

 

В подзоне дерново-подзолистых почв южной тайги количество солнечной радиации, режим увлажнения, растительный покров, богатый видовой состав почвенной микрофлоры и ее более высокая биохимическая активность в течение довольно продолжительного периода способствуют более глубокой трансформации растительных остатков. Одной из основных особенностей почв подзоны южной тайги является развитие дернового процесса. Мощность аккумулятивного горизонта небольшая и обусловлена глубиной проникновения основной массы корней травянистой растительности. Среднее содержание гумуса в горизонте AY в лесных дерново-подзолистых почвах колеблется от 2,9 до 4,8 %. Запасы гумуса в этих почвах небольшие и составляют в зависимости от подтипа почвы и гранулометрического состава от 17 до 80 т/га в слое 0—20 см.

 

В лесостепной зоне запасы гумуса в слое 0—20 см колеблются от 70 т/га в серых почвах до 129 т/га в темно-серых. Запасы гумуса в чернозёмах лесостепной зоны в слое 0—20 см составляют до 178 т/га, а в слое 0—100 см — до 488 т/га. Содержание гумуса в горизонте А чернозёмов достигает 7,2 %, постепенно уменьшаясь с глубиной.

 

В северных районах европейской части России значительное количество органического вещества сосредоточено в торфяных почвах. Болотные ландшафты располагаются главным образом в лесной зоне и тундре, где осадки значительно превышают испаряемость. Особенно велика заторфованность на севере тайги и в лесотундре. Самые древние торфяные месторождения, как правило, занимают озерные котловины с возрастом сапропелевых отложений до 12 тыс. лет. Начальное отложение торфа в таких болотах происходило примерно 9—10 тыс. лет назад. Наиболее активно торф начал откладываться в период около 8—9 тыс. лет назад. Встречаются иногда торфяные отложения возрастом около 11 тыс. лет. Содержание ГК в торфе колеблется от 5 до 52 %, увеличиваясь при переходе от верхового торфа к низинному.

 

С содержанием гумуса связано многообразие экологических функций почвы. Гумусовый слой образует особую энергетическую оболочку планеты, называемую гумосферой. Энергия, накапливаемая в гумосфере, является основой существования и эволюции жизни на Земле. Гумосфера выполняет следующие важные функции: аккумулятивную, транспортную, регуляторную, протекторную, физиологическую.

 

Аккумулятивная функция характерна для гуминовых кислот (ГК). Ее сущность заключается в накоплении в составе гуминовых веществ важнейших элементов питания живых организмов. В форме Аминовых веществ в почвах накапливается до 90—99 % всего азота более половины фосфора и серы. В этой форме аккумулируются и сохраняются длительное время калий, кальций, магний, желе — 30 и практически все необходимые растениям и микроорганизмам и микроэлементы.

 

Транспортная функция связана с тем, что гуминовые вещества Могут образовывать с катионами металлов устойчивые, но растворимые и способные к геохимической миграции комплексные органоминеральные соединения. Активно мигрируют в такой форме большинство микроэлементов, значительная часть соединений фосфора и серы.

 

Регуляторная функция обусловлена тем, что гуминовые веществ принимают участие в регулировании практически всех важнейшие почвенных свойств. Они формируют окраску гумусовых горизонтов и на этой основе их тепловой режим. Гумусированные почвы всея да значительно теплее почв, содержащих мало гуминовых веществ. Гуминовые вещества играют важную роль в образовании почвенной структуры. Они участвуют в регулировании минерального питания растений. Органическое вещество почвы используется ее обитателями в качестве основного источника пищи. Около 50 % азота растения берут из почвенных запасов.

 

Гуминовые вещества могут растворять многие почвенные минералы, что приводит к мобилизации некоторых труднодоступных растениям элементов минерального питания. От количества свойств гуминовых веществ в почвах зависят емкость катионного обмена, ионно-солевая и кислотно-основная буферность почв окислительно-восстановительный режим. С содержанием гумуса его групповым составом тесно связаны физические, водно-физические и физико-механические свойства почв. Хорошо гумусированные почвы лучше оструктурены, в них разнообразнее видовой состав микрофлоры, больше численность беспозвоночных животных. Такие почвы более водопроницаемы, легче поддаются механической обработке, лучше удерживают элементы пищевого режима растений, обладают высокой емкостью поглощения и буферностью, в них выше эффективность минеральных удобрений.

 

Протекторная функция связана с тем, что гуминовые вещества почвы защищают или сохраняют почвенную биоту, растительный покров в случае возникновения различного рода неблагоприятных экстремальных ситуаций. Гумусированные почвы лучше противостоят засухе или переувлажнению, они меньше подвержены эрозии дефляции, дольше сохраняют удовлетворительные свойства при орошении повышенными дозами или минерализованными водами.

 

Богатые гуминовыми веществами почвы выдерживают более высокие техногенные нагрузки. При равных условиях загрязнения почв тяжелыми металлами их токсическое действие на растений на чернозёмах проявляется в меньшей мере, чем на дерновое подзолистых почвах. Гуминовые вещества довольно прочно связывают многие радионуклиды, пестициды, предупреждая тем самый их поступление в растения или другое отрицательное воздействие.

 

Физиологическая функция состоит в том, что гуминовые кислоты и их соли могут стимулировать прорастание семян, активизировать дыхание растений, повышать продуктивность крупного рогатого скота, птицы.

 

46. факторы почвообразования

К факторам почвообразования относятся: почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф, возраст, вода (почвенная и грунтовая), хозяйственная деятельность человека.

Бонитировка почв

Бонитировка почв (от латинского bonitas - доброкачественность) — сравнительная оценка качества почв, их потенциального плодородия и производительной способности. Бонитет почв - показатель их качества, выраженный в баллах по отношению к почве с наиболее высоким потенциальным плодородием, балл которой принимается, обычно, равным 100%.

Оценку качества почв проводят по их свойствам, коррелирующим с урожайностью сельскохозяйственных культур. Отношение величины урожайности культуры или группы культур, в среднем за ряд лет, к баллу бонитета почвы представляет собой урожайную цену балла бонитета, которая является косвенным показателем уровня интенсивности и культуры земледелия.

Бонитировка почв развивалась вместе с наукой о почве. Научные основы бонитировки почв были разработаны В.В. Докучаевым и Н.М. Сибирцевым, которые в ее основу положили природные свойства почв. В России большое распространение получили региональные методы бонитировки, которые учитывали наряду с общерегиональными свойства почв отдельных регионов, в наибольшей степени коррелирующие с урожайностью сельскохозяйственных культур. При этом В.В. Докучаев указывал, что свойства почв носят зональный характер, и в разных зонах свойства, используемые для оценки, должны быть различными. Поэтому в России большое развитие получили региональные подходы к бонитировке почв. Среди наиболее крупных региональных исследований по оценке плодородия почв следует отметить работы П.П. Адерихина, Н.А. Благовидова, Ф.А. Гаврилюка, С.Н. Тайчинова, Н.Ф. Тюменцева, А.С. Фатьянова, С.А. Шувалова и других авторов.

Н.А. Благовидов разработал бонитировку почв для Ленинградской и прилегающих к ней областей. В качестве критериев оценки почв им предложены следующие показатели свойств почв: содержание гумуса, рНКСl, мощность пахотного слоя, гранулометрический состав, свойства почвообразующих пород (наличие в них или отсутствие карбонатов), свойства подпахотного горизонта. Кроме того при общей оценке земель, помимо качества почв, учитываются мезо- и микрорельеф, водный режим, раздробленность угодий и размер производственных участков пашни, которые оказывают большое влияние на производительную способность почв.

Ф.Я. Гаврилюк для бонитировки почв Ростовской области использовал только два показателя: мощность гумусового горизонта (А+АВ) и запасы гумуса в гумусовом горизонте. При этом вводятся поправки на гранулометрический состав и эродированность почв.

68. содержание, запасы и состав гумуса в почвах

Гумус - это стабильные органические соединения, сохраняющиеся в почве длительное время.

 

Процентное содержание гумуса, мощность гумусированного слоя и состав гумуса – наиболее важные показатели плодородия почв.

 

В естественных условиях гумификация растительных остатков в почве осуществляется не только микробами и дождевыми червями, но и многими другими фитосапрофагами. Они создают мелкозернистость и рыхлость, влияют на физические свойства и структуру, на химические процессы, приводят к смешению химических элементов, их аккумуляции и стабилизации в форме гумусовых веществ, определяющих почвенное плодородие. Чем больше гумуса в почве, тем лучше водный, воздушный и тепловой режимы плодородного слоя, тем лучше питание растений, тем активнее идет образование нитратов и углекислоты, необходимых для фотосинтеза и фиксации атмосферного азота свободноживущими в корнеобитаемом горизонте микроорганизмами. Физико-химическое взаимодействие новообразованных гумусовых кислот с минералами предохраняет их от быстрого вовлечения в биохимический кругооборот и способствует закреплению гумуса в почве.

 

Органические вещества растительных остатков с помощью бактерий и червей превращаются в гумусные кислоты и фульвокислоты. В растительных остатках содержатся и так называемые зольные элементы - различные металлы, кремний и т.д. Гумусные кислоты и фульвокислоты взаимодействуют с металлами и образуют соли - гуматы и фульваты. Гуматы лития, калия, натрия растворимы, легко вымываются водой. Они же представляют наиболее ценную часть гумуса, легко доступную растениям. Гуматы кальция, магния, кремния и тяжелых металлов нерастворимы и составляют ту часть гумуса, которую можно назвать консервами почвенного плодородия. Они накапливались в черноземах весь послеледниковый период. Эти гуматы способны растворяться под влиянием ферментов корневой системы растений, но в количествах, удовлетворяющих только их потребность. Они не подвержены гидролизу, но оказывают большое влияние на создание агрономически ценной, связной, водопрочной и пористой структуры, не подверженной влиянию эрозийных воздействий.

 

Особо следует подчеркнуть, что гуматы тяжелых металлов еще более устойчивы к гидролизу ферментами корневой системы растений и практически не усваиваются ими. Это есть главное экологическое свойство гумуса - связывание тяжелых металлов в почве и предохранение всего живого на Земле от их токсического воздействия, в том числе от тяжелых радионуклидов! Это защитное свойство столь же важно для всего живого, как и защитное свойство озонового слоя вокруг Земли. Чем больше гумуса в почве, тем ярче выражено такое буферное свойство почв: пищевая и кормовая продукция, выращенная на высокогумусных почвах, является экологически чистой.

 

Гумус - это "хлеб для растений". В нем сосредоточено 98% запасов почвенного азота, 60% фосфора, 80% калия и содержатся все другие минеральные элементы питания растений в сбалансированном состоянии по природной технологии. В инертном гумусе пахотного слоя заключено до 87,5% энергии.

 

Наиболее богаты гумусом черноземы, где богатая травянистая растительность и активная деятельность микроорганизмов и дождевых червей способствуют обильному образованию гумусовых веществ, а высокое содержание глинистых минералов обеспечивает их закрепление в почве. Так формировался гумусовый фонд почвы - итоговый результат длительных (десятилетия и столетия) и разнообразных процессов разложения и консервации веществ растительного и микробного происхождения.

 

Запасы гумуса в почвенном покрове земли распределены неравномерно: больше всего его в черноземах луговых степей - от 400 до 700 т/га, меньше - в почвах тундр и пустынь - всего 0,6...0,7 т/га.

 

Гумус не только участвует в снабжении растений азотом, фосфором, калием и другими важными макро- и микроэлементами питания, неоспорима его роль и в других важнейших процессах почвообразования и обеспечения плодородия почв, таких, как предохранение почв от выветривания, создание их гранулярной структуры, снабжение растений необходимой для фотосинтеза углекислотой, биологически активными ростовыми веществами. Поэтому сохранение и преумножение запасов гумуса - одна из первоочередных задач земледельцев.

 

Агрономическая ценность гумуса в значительной степени определяется соотношением содержащихся в нем гуминовых кислот и фульвокислот. При преимущественном синтезе гуминовых кислот в почвах формируется четко выраженный гумусовый горизонт, обладающий высоким плодородием. Такие почвы характеризуются водопрочной, водоемкой структурой и гидрофильностью, богаты органическими формами азота, фосфора и других элементов питания растений.

 

При интенсивном образовании фульватного гумуса почвы легко обедняются щелочными катионами и другими элементами, приобретают кислую реакцию среды, обеструктуриваются. Повышение плодородия этих почв связано с длительным окультуриванием и внесением больших доз биогумуса (до 100 т/га).

 

В гумусе сосредоточено огромное количество энергии. При расчете ее теплотворная способность гумуса для всех типов почв условно принимается равной 4000 калорий на 1 г. Из изученных почв по энергетике гумуса резко выделяется чернозем - 20000 калорий в призме сечением 1 см2 и мощностью до 300 см. Гумус других типов почв характеризуется значительно меньшими запасами энергии - 4000...8000 калорий в том же объеме почвы. Если сравнить содержание энергии на 1 га земли, имеющем запас энергии в призме 4000 малых калорий, то общий ее запас сопоставим с 50000 л бензина, а на черноземах - 250000 л.

 

Огромные запасы аккумулированной в гумусе энергии играют чрезвычайно важную роль в самых разнообразных почвенных процессах. Гумус - основной источник энергии для процессов превращения в почве минеральных соединений, биосинтетических реакций, жизнедеятельности микроорганизмов, роста и формирования растений и т.д. Черноземы, как было отмечено, характеризуются преобладающей аккумуляцией энергии в гумусе (88% суммы энергии в гумусе и растительном веществе), что хорошо согласуется с выдающимся и устойчивым плодородием черноземов.

 

Хорошо изучена важная роль гумусовых веществ как физиологически активных соединений для растений. Высокогумусированные почвы отличаются более высоким содержанием физиологически активных веществ. Гумус активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов в растительном организме, способствует усиленному поступлению в него элементов питания, что сопровождается повышением урожая и улучшением его качества.

 

Еще более существенна роль гумуса в увеличении отдачи при умелом применении химических удобрений, эффективность его при этом увеличивается в 1,5...2 раза. Однако необходимо помнить, что химические удобрения, внесенные в почву, вызывают усиленное разложение гумуса, что приводит к снижению его содержания.

 

Практика современного сельскохозяйственного производства показывает, что повышение содержания гумуса в почвах является одним из основных показателей их окультурирования. При низком уровне гумусовых запасов внесение одних минеральных удобрений не приводит к стабильному повышению плодородия почв. Более того, применение высоких доз минеральных удобрений на бедных органическим веществом почвах часто сопровождается неблагоприятным действием их на почвенную микро- и макрофлору, накоплением в растениях нитратов и других вредных соединений, а во многих случаях и снижением урожая сельскохозяйственных культур.

 

Пути увеличения содержания гумуса в почве

 

Потеря гумуса ухудшает азотное питание растений, приводит к ухудшению структуры почвы, увеличению ее плотности, уменьшению запасов продуктивной влаги, снижению микробиологической активности живой фазы почвы.

 

Эту проблему можно решить, если использовать в качестве органики солому и посевы сидеральных культур.

 

При заделке в почву одной тонны соломы образуется 170...190 кг гумуса. Однако солома разлагается медленно. Для ускорения этого процесса надо вносить минеральный азот 8...10 кг д.в. (20-22 кг мочевины) в расчете на 1 т. соломы.

 

Озимые культуры способны давать до 5 т. соломы на гектаре посева. Для удобства заделки соломы в почву ее надо измельчить при уборке и разбрасывать по полю (вместо копнителя на зерноуборочный комбайн надо навешивать измельчитель соломы). Если комбайны не оборудованы измельчителями, то солому кладут в валки, а потом измельчают косилками измельчителя (Е-280, 281, КИР-1,5 и др.).

 

Измельченную солому надо заделывать на глубину 10...12 см с помощью дисковых рабочих органов (тяжелые бороны БДТ-2,2, лущильники ЛД-5(10), что ускорит ее минерализацию и предотвратит накопление фенольных соединений в почве, а затем через две недели запахивать на полную глубину пахотного горизонта. Это мероприятие способно обеспечить ежегодное увеличение гумуса в почве на 700 кг/га.

 

Другим источником поступления органического вещества, а следовательно и гумуса, должен быть сидерат.

 

Сидерация - это выращивание зеленых растений с целью запашки их в почву на зеленое удобрение.

 

Сидераты, как правило, выращивают в паровом поле севооборота. Основной культурой для этих целей является люпин, но могут быть и другие, в первую очередь бобовые культуры.

 

Бобовые культуры кроме того, что образуют большую вегетативную массу, способны брать азот из воздуха и фиксировать его в почве. Запашка люпина в паровом поле (занятой пар) равноценна внесению 70 т. навоза на 1 га пашни. Действие сидерального пара проявляется и на последующие культуры. Общий урожай четырехпольного севооборота повышается на 45% по сравнению с таким же севооборотом, но с чистым неудобренным паром.

 

На зеленое удобрение люпин (яровой) высевают в занятых парах. Под посев поле пашут осенью; перед вспашкой можно внести фосфорно-калийные удобрения из расчета 45 кг д.в. Р2О5 и 60 кг д.в. К2О на 1 га. Для улучшения азотофиксации семена перед посевом следует обработать нитрагином. Глубина заделки семян на суглинистых почвах 2-3 см, на супесчаных - больше. Для предотвращения травмирования семян высевающий аппарат настраивают на верхний высев. Заделывают зеленые растения в почву в стадии цветения (при созревании семена осыпаются). Вегетативная масса может быть 25...30 т/га, поэтому для заделки ее в почву целесообразно использовать сначала тяжелые дисковые бороны типа БДТ-2,2 в двух взаимоперекрестных направлениях, а потом уже запахивать на полную глубину плугами.

 

Для этих целей можно использовать многолетний люпин. На третий год жизни он способен образовать до 60 т/га зеленой массы. На зеленое удобрение его подсевают к яровым культурам (ячмень, овес), замыкающим севооборот (как клевер). После уборки покровной культуры (ячмень, овес) люпин остается на поле в фазе розетки листьев, с весны начинает энергично расти и во время цветения его также, как и яровой, запахивают в почву.

 

В качестве сидеральных культур могут использоваться сераделла, клевер, донник, горчица белая, гречиха, рожь.

 

Совместное использование этих приемов в земледельческой практике способно обеспечить положительный баланс гумуса (увеличение его запасов) в почве - повышать запас питательных веществ, снижать кислотность, улучшать агрофизическое состояние почвы без внесения больших доз органических и минеральных удобрений. Создание естественного плодородия выше исходного уровня есть расширенное воспроизводство.

 

ГЛАВНАЯНОВОСТИПОИСККОНТАКТЫ

ВИДЫ ПАРОВ

ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ

ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ И ГРУНТОВ

БИОЛОГИЗАЦИЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

РИСОВЫЕ СЕВООБОРОТЫ

МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВ

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО

МИГРАЦИИ ВЕЩЕСТВ

СОСТАВ ЖИДКОЙ ФАЗЫ

СОЗДАНИЕ СЕЯНЫХ ЛУГОВ

ПОЧВОВЕДЕНИЕ

ТОРФЯНЫЕ ПОЧВЫ И ИХ ПЛОДОРОДИЕ

ПОЧВЕННАЯ СЪЕМКА

ПОДЗОЛО - И ГЛЕЕОБРАЗОВАНИЕ

ПОЧВА И МИКРООРГАНИЗМЫ

ЗАБОЛАЧИВАНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВ

ТЕОРИИ И МЕТОДЫ ФИЗИКИ ПОЧВ

Поиск

 

 

Поиск

Новости

03.06