В соответствие с концептуальной структурой ЕГРПР, раздел «Почвы» представлен:
Семантической частью, включающей диагностику и описание почв, которые реализуются через название почв и характеристики объектов: .
Геометрической частью, включающей полигоны цифровой почвенной карты РСФСР масштаба 1:2 500 000 (Фридланд, 1988).
Название почвы представляет собой интегральный показатель почв, который относится к интенсиональному виду определений, представляющих собирательные, часто генетические определения. В ЕГРПР, как информационной системе, название почвы выступает идентификатором, который содержит краткое символьное описание свойств и характеристику данной почвы, отличающих ее от других почв.
Названия почв в ЕГРПР соответствуют номенклатуре, принятой в легенде Почвенной карты РСФСР масштаба 1:2 500 000 (Фридланд, 1988). В основе номенклатуры лежит список наименований почв, используемый в программе Государственной почвенной карты СССР масштаба 1:1 000 000, а также указаниях по классификации и диагностике почв (Указания. 1967). Эти наименования сохраняют традиционный в России принцип построения названий почв, начиная с типа и, далее, подтипа, рода, вида и т.д.
Перечень почв ЕГРПР насчитывает 205 разностей, которые включают единицы различного классификационно-таксономического ранга. Одни разности представляют генетические типы почв (например, дерново-глеевые почвы, солоди и др.); другие — подтипы (темно-серые, серые, светло-серые лесные, темно-каштановые, светло-каштановые и др.); третьи – роды (подзолистые почвы со вторым осветленным горизонтом, лугово-черноземные осолоделые, каштановые солонцеватые и др.). В качестве единиц высокого уровня выделяются некоторые группы почв, не имеющие определенного таксономического ранга (боровые пески, высокогорные пустынные и др.).
Список почв ЕГРПР дополнен латинской транслитерацией и переводом на английский язык. Это обеспечивает возможность восприятия отечественных названий почв иностранными пользователями. Кроме того, отечественные названия почв транслированы в международные системы «Мировой справочной базы почвенных ресурсов» (WRB, 2006) и «Обновленную легенду почвенной карты мира» (FAO, 1988). Выбранные системы представления номенклатуры почв обеспечивают сопоставимость списка почв ЕГРПР, как основного перечня почв России, с международной системой идентификации почв и мировой гармонизированной базой почвенных данных (FAO/IIASA/ISRIC/ISS-CAS/JRC, 2012).
Коды IDRU соответствуют порядку расположения выделов легенды почвенной карты РСФСР масштаба 1:2 500 000 (Фридланд 1988). Коды IDWRB соответствуют порядку расположения справочных почвенных групп (первая цифра) и перечню префикс квалифайас (вторая цифра), приведенных в части 3 Мировой справочной базы почвенных ресурсов 2006 (WRB, 2006). Коды IDFAO соответствуют порядку расположения главных почвенных групп (первая цифра) и перечню почвенных единиц (вторая цифра), приведенных в части VI обновленной легенды Почвенной карты Мира (FAO, 1988).
Источник
ПРАКТИКУМ АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ. Практикум по агропочвоведению Учебное пособие
Название
Практикум по агропочвоведению Учебное пособие
Анкор
ПРАКТИКУМ АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ.doc
Дата
09.05.2017
Размер
17.78 Mb.
Формат файла
Имя файла
ПРАКТИКУМ АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ.doc
Тип
Практикум #7361
страница
7 из 27
Подборка по базе: Теория и методика физического воспитания с практикумом.rtf, Лабораторный практикум.doc, 4 практикум .docx, Основы химии нефти и газа [учебное пособие].doc, ГЛАГОЛ пособие сивакова.pdf, УЧ. ПОСОБИЕ по истории философии МАТЮЩЕНКО В.С., АСТАШОВА Н.М. (, Учебное пособие_Вопросы клинической ревматологии_Исаева БГ (пере, Учебное пособие СИК (1).doc, Методическое пособие по практ. занятиям для БГГ, БГШ, БГР.pdf, учебное пособие ОДУ.docx
Буквенные индексы горизонтов и их свойства
По Б.Г. Розанову, почвенный профиль — это определенное сочетание генетических горизонтов в пределах почвенного тела (педона), специфическое для каждого типа почвообразования. Строение почвенного профиля — наиболее значимая характеристика почвы. Тип профиля определяется сочетанием факторов почвообразования и процессами, ими обусловленными, и соответствует типу почвы как наивысшей номенклатурной единице в почвоведении. Выделяют два типа строения почвенного профиля: Первый характерен для автоморфных почв (рис. 12).
Формирование происходит в условиях элювиальных (промывание) ландшафтов под влиянием атмосферной влаги. Систематические нисходящие токи осадков обусловливают закономерное перемещение химических элементов и частиц вниз. Тип водного режима в этих условиях может быть как промывным, так и непромывным. Профиль автоморфной почвы схематично выглядит следующим образом:
Рисунок 12 — Строение профиля автоморфных почв
Вторым типом строения профиля обладают почвы, формирование которых происходит в условиях избыточного увлажнения. Здесь процесс почвообразования протекает под воздействием грунтовых вод, которые периодически или постоянно обогащают почвенную толщу определенными химическими элементами. Тип водного режима в этих условиях будет соответствовать выпотному, а почвы этого ряда называться гидроморфными (рис. 13).
Рисунок 13 — Строение профиля гидроморфных почв
Итак, почвенный профиль разделяется на генетические горизонты, формирование которых обусловлено факторами почвообразования и макропроцессами. Диагностику почвенных горизонтов осуществляют на основе морфологических признаков. Для удобства распознавания и характеристики горизонтов еще Докучаев предложил кодировать их латинскими буквами (символами или индексами). Каждый горизонт имеет свой буквенный символ. Так как горизонты могут подразделяться на подгоризонты, используют дополнительные цифровые и буквенные индексы. Система символов генетических горизонтов и подгоризонтов называется формулой строения почвы.
В России (по классификации 1977г.) приняты следующие символы генетических горизонтов:
Рассмотрим первостепенные свойства, морфологию и генезис основных горизонтов:
А0– лесная подстилка (в лесных почвах), это органогенный горизонт; представлен листьями, хвоей, шишками, мхом, ветками с разной степенью разложения. Морфологические признаки здесь не определяются;
или – степной «войлок» (в степных почвах) также является органогенным; состоит из опавших листьев, стеблей растений и переплетенных между собой узлов кущения.
Т – торфяный (в болотных почвах) в зависимости от степени разложения подразделяется на Т1, Т2, Т3.
Ад – дерновый (дернина), поверхностный минеральный гумусово-аккумулятивный поверхностный горизонт, сильно переплетенный и скрепленный корнями травянистой растительности (преимущественно луговой и лугово-степной). Их количество обычно более 50 %.
А – гумусово-аккумулятивный: формируется в верхней части профиля при черноземном (степном) типе почвообразовательного процесса. Диагностируется в черноземных почвах. В нем накапливается наибольшее количество гумуса (органического вещества), тесно связанного с минеральной частью почвы. Окраска – от черной, темно-серой, бурой, коричневой до светло-серой. В этом горизонте растения находят себе пищу, здесь обитают черви, насекомые и микроорганизмы. Биологически активный горизонт с зернистой водопрочной структурой. Характерны мелкие округлые структурные образования, повисающие как четки или бусы на корневых волосках.
А1– гумусово-элювиальный: формируется при дерновом почвообразовательном процессе. Диагностируется в серых лесных, дерново-подзолистых почвах, черноземе оподзоленном и солонцах. В нем выражены не только процессы накопления гумуса и элементов питания, но и разрушение минеральной части, частичный вынос подвижных органических и неорганических соединений. Окраска – темно-серая, серая, светло-серая с едва заметным белесоватым налетом кремнеземистой присыпки (SiO2). Характерным признаком данного горизонта является комковато-зернистая, пороховидная, комковато-пылеватая, особенно на пашне структура.
А2– элювиальный, горизонт вымывания (подзолистый – в подзолистых и дерново-подзолистых почвах, осолоделый – в солодях): формируется при подзолистом почвообразовательном процессе и промывном типе водного режима. Диагностируется в подзолистых почвах (или солодях). Располагается под гумусово-элювиальном горизонтом. Здесь происходит кислотное или щелочное разрушение минеральной части почвы. Из него вымываются вниз по профилю продукты разрушения минералов, а также илистые, коллоидные частицы. В результате горизонт А2 приобретает легкий (песчаный, супесчаный) гранулометрический состав, обедняется оксидами железа, гумусом, элементами питания. Окраска светло-серая, белесая, цвета печной золы благодаря присутствию устойчивого к разрушению минерала кварца (новообразование – кремнеземистая присыпка). Горизонт может иметь листовато-чешуйчатую структуру, либо быть бесструктурным.
В – возможны два варианта в названии этого горизонта:
иллювиальный, горизонт вмывания: формируется в почвах с хорошо выраженными признаками элювиирования (вымывания) — серые лесные, дерново-подзолистые, подзолистые, солоди, а также чернозем оподзоленный и выщелоченный. Располагается под элювиальным горизонтом. В этот горизонт вмываются глинистые частицы, оксиды железа, марганца и другие коллоидные вещества из вышележащих горизонтов. Поэтому горизонт более тяжелого гранулометрического состава, в сравнении А2, а также более темной окраски: бурой, коричневой, красно-бурой и т.д. Горизонт В — наиболее уплотненный, ореховатой или призмовидно-ореховатой структуры.
В зависимости от вида вмытых веществ различают следующие символы иллювиальных горизонтов: ВFe – иллювиально-железистый, Вh – иллювиально-гумусовый, Вi – горизонт, обогащенный илистыми частицами, Вк — иллювиально-карбонатный
переходный от гумусово-аккумулятивного горизонта (А) к почвообразующей породе (С): формируется в почвах без элювиального горизонта, при непромывном типе водного режима (каштановые, чернозем обыкновенный, южный). Здесь не наблюдается перемещения минеральной алюмосиликатной основы. По характеру сложения, структуре и интенсивности темной окраски горизонт В подразделяется на подгоризонты В1 (подгоризонт с преобладанием гумусовой окраски), В2 (подгоризонт неравномерной гумусовой окраски), В3 (подгоризонт окончания гумусовых затеков).
С – почвообразующая порода: та предполагаемая горная порода, из которой сформировалась данная почва; не затронутый или слабо затронутый почвообразовательным процессом слой почвы. Выделяется как наиболее глубокий горизонт почвенного профиля, не имеющий свойств органогенных, элювиальных горизонтов. В ходе почвообразования передает почве свой минералогический, химический и гранулометрический состав. Содержание работы
1. Выделите генетические горизонты почвы на монолите. Каждый горизонт (предварительно) последовательно пронумеруйте, как показано на схеме:
1
2
3
4
5
монолитный ящик
2. Измерьте мощность каждого горизонта и запишите в виде следующей дроби (пример):
0-20
20
1 * где в числителе «0 см» — начало горизонта, «20 см» — окончание горизонта, в знаменателе «20 см» — мощность горизонта
20-30
10
2 в числителе «20 см» — начало горизонта, «30 см» — окончание горизонта, в знаменателе «10 см» — мощность горизонта
* — на месте цифр, после определения морфологических признаков и диагностики почв необходимо указать буквенные индексы! 3. Каждый горизонт опишите по морфологическим признакам.
4. Используя материалы учебников, методических указаний по классификации и диагностике почв, практического занятия по данной теме, определите полное название почвы по следующим таксономическим единицам: тип, подтип, род, вид, разновидность и, по-возможности, разряд. Параллельно с этим определите тип почвообразовательного процесса (макропроцесса).
Пример названия почвы: чернозем(тип)обыкновенный(подтип)карбонатный(род)маломощный малогумусный(вид)среднесуглинистый(разновидность)на карбонатном легкосуглинистом делювии(разряд).
Преподаватель контролирует правильность выделения почвенных горизонтов, их мощности, морфологические признаки, название почвы. В ходе проверки обсуждаются наиболее важные вопросы: вероятные условия формирования исследуемой почвы (генезис); морфологические признаки, подтверждающие правильность диагностики типа почвообразовательного процесса. 4. Органическое вещество почв
На почвах с большим содержанием гумуса растения лучше переносят избыток минеральных удобрений
Источники органического вещества и гумуса
К основным источникам относят:
Опад зеленых растений (наземный и подземный — корневой)
Биомасса микроорганизмов
Биомасса беспозвоночных
Поступление органических остатков – процесс привноса органического вещества на поверхность почвы или в почву в виде свежих отмерших растительных и животных остатков, экскрементов животных, органических удобрений. Интенсивность и характер процесса зависит от климата, рельефа и главным образом от функционирования структуры биогеоценоза или агроценоза.
Поверхностное поступление органических остатков, как правило, преобладает в лесных экосистемах. Здесь основная биомасса сосредоточена в надземном ярусе. Корневой опад в 3-5 раз меньше, чем надземный. В составе микроорганизмов преобладают грибы.
Внутрипрофильное поступление органических остатков преобладает в травянистых экосистемах, в т.ч. степи. Основная часть биомассы сосредоточена в минеральной толще почвы. Корневой опад в 3-6 раз превышает наземный. В составе микроорганизмов преобладают бактерии.
В агроценозах органические остатки поступают в виде:
корневых систем культурных растений, пожнивных остатков, соломы
сидератов (зеленых удобрений)
органических удобрений (основной источник навоз), при этом 50 % фитомассы отчуждается с урожаем.
Важнейшими факторами являются количество, качественный состав опада и обогащение его элементами питания, азотом, биофильными элементами.
Химический состав органических остатков
Химический состав представлен различными по устойчивости к микробиологическому воздействию классами сложными органическими соединениями.
Сухое вещество представлено: углеводы (целлюлоза, гемицеллюлоза), белки, лигнин, липиды, воска и смолы, дубильные вещества, различные пигменты, ферменты и витамины.
С, H, O, N (на них приходится 90-99 %), зольные элементы (1-10 %) – Ca, K, Si, P, Mg; С : N
Минимальная зольность характерна для древесных остатков. Максимальная зольность для травянистых остатков.
Структура органического вещества. Состав и свойства гумуса
Всю совокупность органических соединений углерода, присутствующих в почве, называют органическим веществом. По Д.С. Орлову (1985) органическое вещество почвы подразделяется на следующие структурные элементы (рис. 14).
Рисунок 14 — Номенклатурная схема подразделения органических веществ почвы (Орлов, 1985)
Это органические остатки (ткани растений и животных, частично сохранившие исходное анатомическое строение), продукты трансформации и распада, органические соединения специфической и неспецифической природы (рис 15).
Гумусом называют сложный динамический комплекс органических соединений, образующихся при разложении и гумификации органических остатков и продуктов жизнедеятельности живых организмов. Набор органических веществ в почве очень велик. Содержание отдельных соединений меняется от целых процентов до следовых количеств. Однако ни перечень соединений, ни их соотношение в разных почвах нельзя считать случайными.
Неспецифические органические соединения – это соединения, синтезируемые живыми организмами и поступающие в почву после их отмирания. Значит, источником неспецифических соединений служат растительные и животные остатки. Химический состав различных органических остатков имеет общие черты. Преобладают углеводы, лигнин, белки, липиды.
полная минерализация вымывание
Рисунок 15 — Функционально-генезисная классификация органического вещества почв: – основные пути трансформации органического материала;
– возможные направления трансформации органического материала;
* – образование обусловлено деятельностью дождевых червей;
** – образование происходит в основном за счет сорбции
По данным Л.А. Гришиной (1986), запасы моно- и олигосахаридов в надземной массе фитоценозов тундры составляют 9-50 г/м 2 , хвойных лесов -500-1000, степей – 11-17 г/м 2 . Запасы целлюлозы в тундровых сообществах достигают 26-119 г/м 2 , хвойных лесах -8,5 – 9,5, разнотравно-злаковых лугах -115, зерновых агроценозах -75-100 г/м 2 . Моно- и олигосахаридов в корнях тундровых сообществ накапливается больше, чем в надземной массе. В корнях травянистых растений степей их примерно столько же, сколько в надземных органах. Наибольшее количество целлюлозы отмечается в корнях хвойных лесов (более 2,5 кг/м 2 ).
Значение лигнина определяется следующими свойствами:
Это одно из наиболее устойчивых к разложению органических соединений, поступающих в почву с растительным опадом;
Содержит бензольные ядра, несущие гидроксильные и метоксильные группы. Углеродный скелет такого ядра сходен со скелетом ароматических продуктов деструкции гумусовых кислот;
Хорошо гумифицируется;
Служит источником для образования гуминовых веществ.
Лигнин в максимальных количествах содержится в одревесневших частях растений (до 20%), много его в составе лишайников (до 10%) и почти нет во мхах. В надземной массе травянистой растительности луговых степей и агроценозов содержание лигнина не превышает 8%. Запасы лигнина в надземной биомассе хвойных лесов составляют 4-6 кг/м 2 , тундровых фитоценозов – до 90, луговых степей -30 г/м 2 .
Белки, полипептиды, аминокислоты, аминосахара, нуклеиновые кислоты и их производные, хлорофилл, амины – важнейшие неспецифические азотсодержащие вещества. Белки составляют 90% этой группы веществ и имеют следующее значение:
Потребляются микроорганизмами;
Подвергаются быстрому разложению до пептидов или аминокислот;
Минерализуются до воды и аммиака;
Совместно с пептидами и аминокислотами входят в состав гуминовых веществ.
Содержание белков и других азотсодержащих соединений в различных организмах колеблется в широких пределах. Запасы белков в надземной части фитоценозов тундры меняются от 12-46 г/м 2 , в хвойных лесах – от 300 до 400, луговых степях до 50 г/м 2 . В подземной биомассе кустарничково-осоко-моховой тундры они равняются 80 г/м 2 , хвойных лесах 180-280, луговых степях – 70-130 г/м 2 . В растительных остатках бобовых культурных растений запасается в 2-3 раза больше белков, чем в пожнивно-корневых остатках злаковых полевых культур.
В остатках растений, животных и микроорганизмов есть и другие углеродсодержащие соединения, например, воски, смолы, дубильные вещества, пигменты, ферменты. Они также выполняют определенную роль в почвенных процессах.
Специфические органические соединения углерода представлены гумусовыми кислотами (гуминовые и фульвокислоты) и гумином.
Гуминовые кислоты (ГК) – высокомолекулярные аморфные темноокрашенные органические вещества, строение которых окончательно не установлено. Различные группы ГК образуются в результате постмортального (посмертного) превращения органических остатков. Образуемые в результате сложных биосинтетических процессов из продуктов деструкции отмерших растительных организмов и бактериальных метаболитов, гуминовые кислоты стабилизируют органическое вещество в коре выветривания, предохраняя его, в известной мере, от тотальной минерализации. Гуминовые кислоты хорошо растворяются в щелочных растворах, слабо растворяются в воде и не растворяются в кислотах. ГК извлекаются из биокосных тел различными водными растворами, например растворами едкого натра (NaOH), едкого калия (KOH), аммония (NH4OH), гидрокарбоната натрия (NaHCO3), пирофосфата натрия (Na4P2O7), фторида натрия (NaF), щавелевокислого натрия, мочевины (карбамида) и др. и осаждаются из полученных растворов при подкислении минеральными кислотами (до pH
1. ГК, выделенные из почвы в виде сухого препарата, имеют темно-коричневый или черный цвет, среднюю плотность 1,5 г/см³. Гуминовые кислоты относятся к классу веществ, характеризующихся высоким содержанием углерода и объединяемых названием органических высокомолекулярных азотсодержащих карбонизованных. Принципиально общий тип строения этих веществ представляет собой плоскую атомную сетку циклически полимеризованного углерода с боковыми радикалами в виде разветвленных цепей линейно полимеризованных атомов углерода. Несомненным является аморфный характер ГК. Характерными особенностями ГК является их полидисперсность (разнообразие величин их частиц) и гетерогенность (неоднородность) по деталям их строения.
Фульвокислоты (от лат. fulvus – желтый) в современном понимании – кислоторастворимая часть гуминовых веществ. Чаще всего к ним относят всю совокупность кислоторастворимых органических веществ, остающихся в растворе после осаждения гуминовых кислот. Истинные ФК – это те органические соединения, которые находятся в кислом фильтрате после осаждения гуминовых кислот и отделяются из него посредством сорбции на активированном угле. Существует мнение, что фульвокислоты появляются аналитически в результате щелочного и/или кислотного гидролиза различных органических веществ, входящих в состав биокосных тел, т. е. ФК – артефакт. Термин «фульвокислоты» ввел в конце 1930-х гг. XIX столетия С. Оден вместо терминов «креновые (ключевые)» и «апокреновые (осадочно-ключевые) кислоты» Я. Берцелиуса, выделившего их из железных охр и болотных руд. Из почвы и торфа их впервые выделили Р. Герман и Г. Мульдер. Выделенные из почвы препараты фульвокислот окрашены в светло-бурые тона, а растворы их в зависимости от концентрации и степени фракционирования имеют соломенно-желтую, светло-бурую и оранжево-вишневую окраску. Они хорошо растворимы в воде, в ряде органических растворителей, причем водные растворы их характеризуются резкой кислой реакцией (рН 2,8–5,5). Фульвокислоты, как и гуминовые кислоты, представляют собой высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты. От ГК отличаются более светлой окраской, большей окисленностью и меньшим содержанием углерода, повышенным количеством водорода, а также большей гидрофильностью. Элементный состав их заметно отличается от элементного состава гуминовых кислот и колеблется в следующих пределах ( %): С – 40–52, Н – 4–6, N – 2–6, O – 42–52. В молекуле фульвокислот доминирует алифатическая часть, представленная аминокислотными и углеводными компонентами. Ароматические и алифатические компоненты ФК аналогичны тем, что и в ГК, но их ароматическая часть выражена менее ярко. Молекулярная масса различных фракций ФК колеблется от 200–300 до 30 000–50 000 дальтон, что также подтверждает высокую степень их гетерогенности. Кислотная природа фульвокислот обусловлена карбоксильными и фенолгидроксильными группами, водород которых способен к обменным реакциям. Эти группы в ФК составляют 800–1000 мг-экв на 100 г препарата. Фульвокислоты хорошо растворимы в воде и способны образовывать сильно кислые весьма концентрированные водные растворы (например, pH 0,01 н. раствора фульвокислот соответствует 2,5–2,6, а 0,005 н. раствора – 3,0). С одно- и двухвалентными катионами (например, с K + , Na + , NH4 + , Ca 2+ , Mg 2+ ). ФК образуют водорастворимые соли, однако в сильнощелочной среде (pH > 10) часть ФК (более сильно окрашенная) может осаждаться ионами кальция и бария. С трехвалентными катионами (например, с Fe 3+ и Al 3+ ) ФК в зависимости от условий, при которых протекает реакция, могут выпадать в осадок или образовывать водорастворимые комплексные соединения.
Благодаря сильнокислой реакции и хорошей растворимости в воде ФК энергично разрушают минеральную часть почвы. При этом степень разрушительного действия ФК на минералы зависит также от содержания ГК в данной почве; чем меньше в ней ГК, тем сильнее действие ФК. Таким образом, раствор ФК представляет собой свободнодисперсную агрегативно устойчивую систему гуминовых веществ, менее всего зависящую от концентрации, величины водородного показателя (pH) и ионной силы раствора. По степени подвижности выделяют две фракции органического вещества: легкоминерализуемая (ЛМОВ) и стабильная (Сстаб. гумус). ЛМОВ служит одновременно источником синтеза гумуса и источником формирования минерализационного потока углерода в атмосферу; рассматривается как сумма лабильного (ЛОВ) и подвижного (ПОВ) органического вещества.
Компонентами ЛОВ являются растительные и животные остатки, микробная биомасса, корневые выделения; ПОВ – органические продукты растительных остатков и гумуса, легко переходящие в растворимую форму. Стабильный гумус – устойчивое к разложению органическое вещество.
Разделение органического вещества по степени подвижности необходимо не только для изучения теоретических вопросов, но и практики земледелия. Дефицит легкоминерализуемого органического вещества в почвах определяет ухудшение питательного режима и структурного состояния почв. Поэтому задача земледельца заключается в поддержании в почве определенного количества легкоминерализуемого органического вещества. В.В.Чупровой (1997), установлено, что запашка 8 т/га пожнивно-корневых остатков люцерны или 12т/га фитомассы донникового сидерата в пахотный слой выщелоченного чернозема обеспечивает положительный баланс углерода и азота в почве и существенную прибавку урожайности культур в севообороте.
Следовательно, увеличивая и поддерживая на определенном уровне количество легкоминерализуемых веществ, можно повышать потенциал почвенного плодородия, в том числе и эффективного.
Процессы превращения органических остатков в почве
Совокупность процессов трансформации органических веществ в почвах составляют процесс гумусообразования, который определяет формирование и эволюцию гумусового профиля почв. К процессам трансформации органических веществ относят: поступление в почву растительных остатков, их разложение, минерализацию и гумификацию, минерализацию гумусовых веществ, взаимодействие органических веществ с минеральной частью почвы, миграцию и аккумуляцию органических и органо-минеральных соединений.
Любые органические остатки, попадающие в почву или находящиеся на ее поверхности, разлагаются под воздействием микроорганизмов и почвенной фауны, для которых они служат строительным и энергетическим материалом. Процесс разложения органических остатков слагается из двух звеньев – минерализации и гумификации.
Минерализация – распад органических остатков до конечных продуктов – воды, диоксида углерода и простых солей. В результате минерализации происходит сравнительно быстрый переход различных элементов (азот, фосфор, сера, кальций, магний, калий, железо и др.), закрепленных в органических остатках, в минеральные формы и потребление их живыми организмами следующих поколений.
Гумификация– совокупность биохимических и физико-химических процессов трансформации продуктов разложения органических остатков в гумусовые кислоты почвы. Итог гумификации – закрепление органического вещества в почве в форме новых продуктов, устойчивых к микробиологическому разложению, служащих аккумуляторами огромных запасов энергии и элементов питания.
Факторы минерализации
Наиболее интенсивно распад органических остатков до конечных продуктов идет при оптимальной влажности почвы (60 — 80% от полной влагоемкости) и температуре (20-25 0 С). При увеличении влажности и температуры или их снижении уменьшается скорость разложения остатков. При постоянном и резком недостатке влаги и высоких температурах в почву поступает мало растительных остатков, разложение их замедлено и осуществляется в виде процессов «тления». Темп разложения растительных остатков в значительной степени зависят от типа биогеоценоза и типа почвы.
Большое влияние на интенсивность разложения опада оказывает и химический состав растительных остатков. При высоком содержании в составе растительных остатков соединений, устойчивых к микробиологическому воздействию, они накапливаются на поверхности почвы в количествах, значительно превышающих масштабы ежегодного опада (почвы тундры и таежно-лесной зоны). По этой причине древесина, хвоя и другие компоненты растительного опада, содержащие много лигнина, смол, дубильных веществ, но мало азотистых белковых соединений, разлагаются медленно. Надземная масса трав, особенно бобовых, разлагается быстрее, а корневые остатки минерализуются с меньшей скоростью вследствие увеличения в них доли лигнино-целлюлозного компонента. Когда же растительные остатки обогащены белковыми соединениями, то их разложение протекает весьма интенсивно (почвы лесостепи).
Важно учитывать особенности климатических условий, которые определяют характер функционирования почвенной фауны и микроорганизмов. Значительное влияние на скорость минерализации оказывают минералогический и гранулометрический составы почвы. При оптимальных условиях разложения в почвах тяжелого гранулометрического состава, богатых высокодисперсными глинистыми минералами, минерализационные процессы тормозятся. Это обусловлено высокими величинами свободной поверхности минералов, благодаря чему на них сорбируются промежуточные продукты разложения и новообразованные гумусовые вещества, что предохраняет их дальнейшей минерализации. В почвах с преобладанием первичных минералов, сорбция практически не выражена, поэтому процесс минерализации протекает очень активно. Это свойственно почвам легкого гранулометрического состава, в связи с чем они всегда содержат мало гумуса. В почвах с кислой реакцией среды процессы разложения остатков тормозятся вследствие угнетения бактериальной микрофлоры. При наличии в почве поливалентных металлов (железо, марганец, алюминий), образуются комплексные органо-минеральные соединения, устойчивые к действию микроорганизмов. Одновалентные катионы и щелочная реакция среды способствуют образованию подвижных водорастворимых органических соединений, что благоприятствует их последующей минерализации.
Таким образом, свойства почвы прямо или косвенно влияют на скорость разложения органических остатков. Прямое влияние выражается в степени развития процессов взаимодействия продуктов распада с компонентами почвы, косвенное – в регулировании интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов и их состава.
Гумусное состояние почв и приемы его регулирования
Гумусное состояние почв – важнейший показатель количественной оценки плодородия. Характеризуется набором показателей, отражающих уровень накопления гумуса в почве; его профильное распределение; качественный состав; миграционную способность (табл. 7).