Что входит в состав гумуса?
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:
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:
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.
К категории гуминов относятся карбонизированные инертные углистые элементы и органические частицы, не до конца гумифицированные.
Гумины составляют от 15 до 48 процентов от количества гумуса, в зависимости от типа почвы.
Источник
Гумус почв и его свойства
Вы здесь
В естественных условиях гумификация растительных остатков в почве осуществляется не только микробами и дождевыми червями, но и многими другими фитосапрофагами. Они создают мелкоземистость и рыхлость, влияют на физические свойства и структуру, на химическиепроцессы, 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 свой-ство почв: пищевая и кормовая продукция, выращенная на высокогумусных почвах, является экологически чистой.
Буферное свойство гумусных почв можно проиллюстрировать следующими данными. По расчетам академика В. А. Ягодина (1990), при ежегодном сжигании в мире 33 млрд т угля вместе с золой рассеивается до 220 тыс. т урана и 280 тыс. т мышьяка (для сравнения: мировое производство этих двух металлов составляет соответственно 30 и 40 тыс. т в год). Кроме того, металлургические предприятия ежегодно выбрасы-вают на поверхность земли (с дымами) более 150 тыс. т меди, 120 тыс. т цинка, 90 тыс. т свинца, 30 т ртути, массу других металлов и многие миллионы тонн серной, соляной, азотной, фосфорной и других кислот. С выхлопными газами на поверхность почвы попадает более 250 тыс. т свинца. В процесс техногенного загрязнения окружающей среды вносит свой «вклад» и промышленность, производящая минеральные удобрения, в частности фосфорные (Р. Е. Елсшев, А. Л. Иванов, М. Шахаджахан, 1991). В почву попадают при этом все остальные элементы таблицы Д. И. Менделеева, включая кадмий, стронций, селен, фтор и т.д. и т.п. Трудно себе представить массу этих и других элементов, попавших в почву хотя бы за послевоенный период. Но вселенской катастрофы и гибели живого не произошло, отмечались лишь локальные болезни лесов, озер, и только в северных регионах Канады, Скандинавии, Сибири, где в почвах мало гумуса. Регионы с большим содержанием гумуса в почве пострадали меньше, а в странах, где производство гу-мусных удобрений освоено достаточно широко, быстро произошло оздоровление почвы, животных и людей (США, Канада, Западная Европа, Япония, страны Южной Азии и другие).
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 плодо¬родием черноземов.
Плодородие полей и огородов напрямую связано с количеством и качеством гумуса в почвах. Наиболее богаты им черноземы. В знаменитых черноземах Центрального и Северокавказского регионов содержалось 10. 14% гумуса, а мощность слоя чернозема — до 1 м.
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.
В литературе накоплен огромный экспериментальный материал, показывающий тесную зависимость урожая от уровня гумусированности почв. Коэффициент корреляции содержания гумуса в почве и урожая составляет 0,7. 0,8 (данные ВНИПТИОУ, 1989). Так, в исследованиях Белорусского научно-исследовательского института почвоведения и агрохимии (БелНИИПА) увеличение количества гумуса в дерново-подзолистых почвах на 1% (в пределах его изменения от 1,5 до 2,5. 3%) повышает урожайность зерна озимой ржи и ячменя на 10. 15 ц/га. В колхозах и совхозах Владимирской области при содержании гумуса в почве до 1% урожай зерновых в период 1976-1980 гг. не превышал 10 ц/га, при 1,6. 2% составлял 15 ц/га, 3,5. 4% — 35 ц/га. В Кировской области прирост гумуса на 1% окупается получением дополнительно 3. 6 ц зерна, в Воронежской — 2 ц, в Краснодарском крае — 3. 4 ц/га.
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 ве¬ществом почвах часто сопровождается неблагоприятным действием их на почвенную микро- и макрофлору, накоплением в растениях нитра-тов и других вредных соединений, а во многих случаях и снижением урожая сельскохозяйственных культур.
Источник
Значение гумуса для растений, состав и свойства удобрения
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.
характеристики
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 дождевых червей. 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 углекислого газа и воды. Очень важным является то, что пути преобразования гумуса – минерализация или гумификация – зависят напрямую от почвенных и климатических условий. В достаточно теплых и влажных климатах 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
Создает прочную почвенную структуру, 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.
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) — очень грубый, 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.
торф эутрофный, являющийся «богатым гумусом» низинных болот.
Значение гумуса в плодородии почв Гумус активно участвует в процессе почвообразования.
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.
содержит основные питательные элементы для растений и различные микроэлементы, становящиеся доступными для растений после процесса минерализации. Гумусовые вещества являются пищей для почвенных микроорганизмов. 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 коллоидные растворы; гуматы же кальция и магния не являются растворимыми в воде, образуют водопрочную структуру; фульвокислотами — высокомолекулярными азотсодержащими органическими кислотами, 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.
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.
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.
Источник