Функции органического вещества, связанные с генезисом и свойствами почвы

В зависимости от условий почвообразования в формировании генетического профиля почвы ведущую роль играют как специфические гумусовые кислоты, так и другие компоненты органического вещества.

В благоприятных для гумификации условиях формируется хорошо выраженный органопрофиль мощностью до 100 см и более. В его образовании главную роль играют гуминовые кислоты, взаимодействие которых с минеральной частью почвы сопровождается образованием малорастворимых солей и глиногумусовых комплексов. Трансформация минеральной части почвы под влиянием органических кислот выражена слабо или отсутствует вообще. Гумусовые кислоты практически не участвуют в миграционных процессах. В профиле почвы накапливается много гумуса и питательных веществ. Такие условия складываются под травянистой растительностью лесостепной и степной зон, где формируются черноземы.^[5]

При временном избыточном увлажнении в образовании генетического профиля почвы активное участие принимают фульвокислоты и различные низкомолекулярные органические соединения. Их взаимодействие с минеральной частью почвы сопровождается разрушением первичных и вторичных минералов. При этом образуются подвижные гетерополярные и комплексно-гетерополярные соли, активно мигрирующие в почвенном профиле и способствующие профильной дифференциации веществ, а также обособлению генетических горизонтов. Органопрофиль таких почв, как правило, небольшой мощности с невысоким содержанием гумуса и питательных веществ. Таковы подзолистые и дерново-подзолистые почвы.

При постоянном переувлажнении резко тормозятся процессы разложения растительных остатков. Они накапливаются на поверхности, формируя органопрофиль болотных почв, состоящий из торфа, находящегося на разных стадиях разложения.^[9]

Гумус сильно влияет на морфологические признаки почвы. При высоком содержании в почве гумуса, а в его составе гуминовых кислот верхняя часть почвенного профиля имеет темную окраску, как правило, рыхлое сложение, комковатую или зернистую структуру. В малогумусных почвах с высоким содержанием фульвокислот органопрофиль окрашен в светло-серые тона, почвы уплотнены, часто бесструктурны и содержат много органо-минеральных новообразований в виде различных конкреций.^[10]

С гумусом прямо или косвенно связаны многие свойства почвы. Так, почвы с высоким содержанием гумуса отличаются высокой буферностью и поглотительной способностью, до 70 % которой может быть обусловлено органической частью почвы. В почвах, не насыщенных основаниями, свободные фульвокислоты и низкомолекулярные органические кислоты принимают участие в формировании актуальной кислотности. В почвах с щелочной реакцией среды гуматы и фульваты натрия вносят вклад в актуальную щелочность, а также пептизируют и стабилизируют почвенные коллоиды.

Органическое вещество играет большую роль в регулировании окислительно-восстановительного состояния почв. Выступая как окислитель и восстановитель, а также как буфер в окислительно-восстановительном интервале, органическое вещество в значительной мере определяет окислительно-восстановительную буферную емкость почвы. Это имеет важное практическое значение и широко используется в сельскохозяйственном производстве, в частности при возделывании риса. При внесении соломы в почвы рисовых полей увеличивается окислительно-восстановительная буферная емкость, медленнее падает окислительно-восстановительный потенциал и задерживается образование токсичного Н₂ до момента развития более взрослых и более устойчивых к анаэробиозису растений.

Гумусированные почвы, как правило, лучше оструктурены. Образование агрономически ценных водопрочных агрегатов обусловлено возникновением глиногумусовых и органоминеральных комплексов и сопровождается увеличением межагрегатной и внутриагрегатной пористости.

Органическое вещество важный фактор оптимизации водного режима почв, поскольку с увеличением его содержания возрастает величина свободной поверхности и соответственно влагоемкость почвы. Причем с органическим веществом вода связана менее прочно, чем с минеральными компонентами, и, следовательно, более доступна растениям. В то же время при увеличении пористости и улучшении агрегированности под влиянием органического вещества вода лучше проникает в почву, возрастает ее водоудерживающая способность. В результате уменьшаются испарение и сток воды с поверхности почвы, ослабляются эрозионные процессы.

С органическим веществом связан и тепловой режим почв. Высокогумусированные темноокрашенные почвы имеют температуру на несколько градусов выше светлоокрашенных малогумусных, что влияет на состав популяций почвенной биоты, режим разложения органического вещества, характер протекания химических реакций и условия произрастания культурных растений.^[12]

1.4 Свойства гуминовых и фульвокислот. Их роль в процессах почвообразования

Фульвокислоты и гуминовые кислоты — это комплексы различной природы, входящие в состав почв; их важно отделить для лучшего определения их свойств.

Фульвокислоты. Кремовые кислоты, растворимые в воде, по-видимому, существенно не отличаются от фульвокислот; согласно Тюрину, фульвокислоты становятся нерастворимыми в воде благодаря присутствию комплексированных форм железа и алюминия. Форсайт отделил методом хроматографии четыре фракции фульвокислот: полисахариды, типы уроновых кислот, аминокислоты и таниновые вещества; эти последние обнаруживают родство с полифенолпротеиновыми комплексами. Эти комплексы, часто присутствующие в бедной азотом и биологически неактивной среде, бывают слабо полимеризованы. Они могут быть отнесены то к фульвокислотам, то к гуминофульватам, предшественникам, которые очень близки к бурым гуминовым кислотам.^[8]

Тюрин отделяет свободные, наиболее растворимые фульвокислоты с очень кислыми свойствами (вытяжки из кислых растворов) от кислот, которые соединяются с гуминовыми кислотами. Они, следовательно, менее активны, их экстрагируют щелочами одновременно с гуминовыми кислотами.

Гуминовые кислоты. Мы установили существование двух больших групп гуминовых кислот:

Бурые гуминовые кислоты — светлого цвета, слабо полимеризо - ванные, довольно подвижные в почве. Они слабо связаны с глинами и медленно флокулируют при воздействии кальция в больших концентрациях; во время электрофореза на бумаге они мигрируют к аноду.

Серые гуминовые кислоты — более темного цвета, сильнее полимеризованы, тесно связаны с глинами; быстро флокулируют под воздействием даже малых концентраций кальция; при электрофорезе на бумаге слабо или совсем не мигрируют. ^[13]

Плодородие почвы

Плодородие почвы — способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе, а также обеспечивать условия для их нормальной.^[16]

Плодородие почв в силу своих жизненно важных функций издревле выступает не только как агрономическая категория, но и как социальная, экономическая, философская, а в последнее время как экологическая.^[2]

Уровень потенциального плодородия определяют:

1. Содержание гумуса и его качество, влияющее на запасы азота и других питательных и ростактивирующих веществ, поглотительную способность и буферность почвы, структурное состояние и агрофизические характеристики.

2. Содержание питательных веществ (азот, фосфор, калий, сера и другие макро- и микроэлементы, их общее количество и степень подвижности, доступности растениям), определяющее питательный режим.

3. Гранулометрический состав, влияющий на общий химический и минералогический состав, поглотительную способность и буферность почвы, структурное состояние, агрофизические характеристики, водно-воздушный и тепловой режимы, интенсивность и соотношение процессов трансформации и минерализации органического вещества почвы, аккумуляции вымывания.

4. Состав обменно-поглощенных катионов, влияющий на состояние почвенных коллоидов, агрофизические свойства, реакцию почвенного раствора и его и его физиологическое равновесие, буферность почвы.

5. Микробиологическая и ферментативная активность, влияющая на процессы трансформации органических и минеральных соединений, питательный режим.

6. Общий химический и минералогический состав, определяющий действительные и потенциальные возможности, резервы плодородия.

7. Реакция почвенного раствора, солевой состав, фитотоксичные вещества, влияющие на токсикационный режим.

8. Структурное состояние корнеобитаемого слоя, мощность и строение почвенного профиля, влияющие на водно-воздушный режим, агрофизические свойства почвы.

9. Величина максимальной гигроскопичности и диапазон активной влаги, влияющие на водный режим.

10. Уровень грунтовых вод и их минерализация, влияющие на водный режим, химический состав, физико-химические и агрофизические свойства почвы.^[3,4]

Глава 2

Практическая часть