Минерализации почвы способствует следующие факторы

Факторы минерализации

Наиболее интенсивно распад органических остатков до конечных продуктов идет при оптимальной влажности почвы (60…80% от полной влагоемкости) и температуре (20-250С). 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.

Дата добавления: 2016-02-24 ; просмотров: 501 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Факторы минерализации

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.

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.

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.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Процессы трансформации органических остатков в почвах и

Образование гумусовых кислот

Гумусообразование — процесс формирования динамичной системы органоминеральных соединений в профиле почв, соответствующей экологическим условиям ее функционирования. Другими словами, это процесс формирования органопрофиля почв, начинающегося с нулевой отметки почвенного профиля и заканчивающегося переходным горизонтом к почвообразующей породе.

Гумусообразование —определяет формирование и эволюцию гумусового профиля (органопрофиля) почв. В число процессов входят: поступление в почву органических остатков,их разложение, минерализация и гумификация, минерализация гумусовых веществ, взаимодействие органических веществ с минеральной частью почвы, миграция и аккумуляция органических и органно-минеральных соединений.

Любые органические остатки попадающие в почву или находящиеся на ее поверхности подвергаются процессам разложения под воздействием микроорганизмов и почвенной фауны, для которых они служат строительным и энергетическим материалом.

Разложение (распад) поступающих в почву свежих органических веществ осуществляется микрофлорой и микрофауной при участии химических реакций гидролиза, дезаминирования, декарбоксилирования, окисления-восстановления и др. В результате этого процесса образуются промежуточные продукты разложения: аминокислоты, пуриновые и пиридиновые основания, моносахариды, олигосахариды, уроновые кислоты и другие.

Промежуточные продукты разложения частично подвергаются полной минерализации до простых солей, газов и воды, частично гумифицируются. Скорость разложения и минерализации зависит от биохимического состава источников гумуса, соотношения C : N в их составе и гидротермических условий. В течение первого года разложения минерализационные потери углерода растительных остатков составляют 30–70% от исходной массы. На поверхности почвы скорость минерализации нарастает с севера на юг от подзолистых почв к каштановым, а на глубине более 20 см закономерность обратная (Ганжара Н.Ф., 1980), что связано с особенностями гидротермических условий почв зонального ряда.

Минерализация – распад органических остатков до конечных продуктов – воды, углекислого газаипростых солей. В результате минерализации происходит сравнительно быстрый переход закрепленных в органических остатках различных элементов ( N P, S, Ca, Mg, K, Fe и др. ) в минеральные формы и потребление их новыми поколениями живых организмов.

Гумификация – совокупность биохимических и физико-химических процессов трансформации продуктов разложения органических остатков в особый класс органических соединений — гумусовые кислоты почвы. Итог гумификации – закрепление органического вещества в почве в форме новых, устойчивых кмикробиологическому разложению продуктов, служащих аккумуляторами огромных запасов элементов питания и энергии.

Общая схема минерализации.

Распад органических остатков до конечных продуктов изучен довольно подробно. На начальном этапе компоненты высокомолекулярной природы такие как лигнин, белки, углеводы, липиды подвергаются гидролитическому расщеплению экзоферментами вне живых клеток микроорганизмов. В результате образуется сложная система веществ типа пептидов, нуклеиновых кислот, олигосахаров, полифенолов, оксиполикарбоновых кислот и других продуктов. Часть этих соединений благодаря дальнейшей трансформации и уменьшению молекулярных масс проникает через клеточные мембраны и подвергается превращениям уже в клетках микроорганизмов. Наряду с реакциями гидролитического расщепления в процессе разложения остатков развиваются окислительно-восстановительные реакции катализируемые редуктазами. На этом этапе происходит разрыв углеродных связей, потеря азота и карбоксильных групп, изменяется степень окисленности органических соединений. Почва обогащается комплексом низкомолекулярных органических веществ.

Таким образом, в почве вне живых клеток микроорганизмов постоянно образуется очень сложная система высокомолекулярных продуктов гидролитического расщепления, непрерывно пополняемая низкомолекулярными органическими веществами и продуктами их полной минерализации.

Скорость разложения органических остатков в почве различна и обусловлена комплексом причин. Здесь играют роль химический состав и анатомическое строение органических остатков, влажность и температура почвы, ее гранулометрический и химический состав, активность микрофлоры и ряд других факторов.

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).

Увеличение температуры и влажности или их снижение уменьшают скорость разложения остатков. При постоянном избытке влаги и низких значениях ОВ – потенциала, что особенно свойственно болотным почвам, трансформацию растительных остатков осуществляет анаэробная микрофлора. В этих условиях ярковыражено продуцирование низкомолекулярных органических кислот и восстановленных газообразных продуктов СН₄, Н₂, Н₂S, угнетающих жизнедеятельность многих микроорганизмов. В результате процесс разложения остатков постепенно замедляется, они до конца не разлагаются, а на накапливаются в виде торфа.

При постоянном и резком недостатке влаги и высоких температурах в почву поступает мало растительных остатков, разложение их замедленно и осуществляется в виде плохо изученных процессов “тления”, что можно наблюдать в экстрааридных регионах.

При высоком содержании в составе растительных остатков устойчивых к микробиологическому воздействию соединений (арены, липиды) они накапливаются на поверхности почвы в количествах, значительно превышающих масштабы ежегодного опада (почвы тундры и таежно-лесной зоны). Когда же растительные остатки обогащены белковыми соединениями их разложение протекает весьма интенсивно (почвы лесостепи).

Следует учитывать и особенности климатических условий, которые определяют характер функционирования почвенной фауны и микроорганизмов, но несомненна и зависимость интенсивности процессов разложения от компонентов, входящих в состав растительных тканей.

Итак, при оптимальной влажности и температуре происходит быстрое разложение растительных остатков с высоким содержанием веществ белковой природы. При высоком содержании в опаде соединений устойчивых к действию микроорганизмов минерализация их замедлена. По этой причине древесина, хвоя, и другие компоненты растительного опада содержащие много лигнина, смол, дубильных веществ, но мало азотистых белковых соединений разлагаются медленно. Быстро разлагается надземная масса трав, особенно бобовых, напротив, корневые остатки их минерализуются с меньшей скоростью вследствие увеличения в них доли лигно–целлюлозного компонента.

Большое влияние на скорость минерализации оказывают минералогический и гранулометрический состав почвы. При оптимальных условиях разложения в почвах тяжелого гранулометрического состава, богатых высокодисперсными глинистыми минералами (монтмориллонит, гидрослюды и др.), минерализационные процессы тормозятся. Это обусловлено высокими величинами свободной поверхности минералов, что обеспечивает сорбцию на них промежуточных продуктов разложения и новообразованных гумусовых веществ и предохраняет их от дальнейшей минерализации. В почвах с преобладанием первичных минералов (кварц, полевые шпаты и др.) входящих преимущественно в состав крупных фракций, сорбция практически не выражена, поэтому процесс минерализации протекает очень активно. Это свойственно почвам легкого гранулометрического состава (песчаные и супесчаные), в связи с чем они всегда содержат мало гумуса.

Кислая реакция среды тормозит процессы разложения остатков вследствие угнетения бактериальной микрофлоры. Наличие в почве поливалентных металлов, таких как железо, алюминий, марганец способствует образованию комплексных органо-минеральных соединений устойчивых к действию микроорганизмов. Одновалентные катионы – К + , Na + , NH₄ + и щелочная реакция среды способствуют образованию подвижных водорастворимых органических соединений, что благоприятствует их последующей минерализации.

При прочих равных условиях (влажность, температура, гранулометрический состав и т.д.), чем выше в почве содержание гумуса тем в большей степени выражены процессы минерализации растительных остатков. Это обусловлено дефицитом свободной поверхности глинистых минералов необходимой для закрепления на ней промежуточных продуктов распада и новообразованных гумусовых веществ. Оставаясь не связанными с минеральной частью почвы, они довольно легко утилизируются микроорганизмами.

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 (солеобразование, сорбция и т.д.), косвенное – в регулировании интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов и их состава.

Процесс гумификации

Гумификация —образование высокомолекулярных гумусовых веществ специфической природы из промежуточных продуктов распада свежих органических веществ. Существует ряд концепций гумификации, которые дополняют одна другую. Они все в той или иной степени подтверждены экспериментально.

Концепция биохимического окисления. Предложена в 30-х годах И.В.Тюриным, затем детально разрабатывалась и экспериментально подтверждена в работах Л.Н.Александровой и ее учеников. Ведущее значение, согласно этой концепции, в процессе гумификации имеют реакции медленного биохимического окисления различных высокомолекулярных веществ, имеющих циклическое строение — белков, лигнина, дубильных веществ. Основными элементарными звеньями этого процесса являются: окислительное кислотообразование, формирование азотной части молекулы, формирование и дальнейшая трансформация новообразованных гумусовых кислот (ароматизация, гидролитическое расщепление, сорбция, конденсация), а также процессы взаимодействия с минеральной частью почвы.

Концепция биохимической конденсации и полимеризации. Основоположником этой концепции был А.Г.Трусов. Дальнейшее развитие она получила в работах М.М.Кононовой, а ее разновидности — в работах В. Флягера, Ф.Шеффера и Б.Ульриха. В основе этой концепции лежит представление о гумификации, как о системе реакций конденсации и полимеризации мономеров, промежуточных продуктов разложения (аминокислот, фенолов, хинонов и др.). Процесс конденсации рассматривается как биохимический, с участием ферментов — полифенолксидаз, грибного и бактериального происхождения, а процесс полимеризации — как чисто химический, который происходит на заключительной стадии гумификации при взаимодействии гумусовых веществ с твердой фазой почв.

Микробиологические концепции гумификации. Согласно этим концепциям, гумусовые вещества — это продукты внутриклеточного синтеза микроорганизмов. Впервые такая гипотеза была сформулирована П.А.Костычевым, затем она получила развитие в работах С.Н.Виноградского, Ф.Ю.Гельцер, Т.Г.Мильчика, Д.Г.Звягинцева. Установлено, что внутри клеток многих грибов, стрептомицетов, целлюлозных бактерий, споровых аэробных и анаэробных бацилл образуются темные пигменты меланоидного типа, которые по составу и свойствам близки к гуминовым кислотам почв. Очевидно, что для приобретения устойчивости к разложению такие вещества должны провзаимодействовать с минеральной частью почвы.

Кинетическая теория гумификации — разработана в 70-х годах Д.С.Орловым. В основе ее лежит принцип «отбора» наиболее устойчивых органических соединений в процессе гумификации. Глубина гумификации — степень преобразования растительных остатков в гумусовые вещества — характеризуется отношением С_гк : С_фк. Она тесно связана с периодом биологической активности, что автор подтверждает тесной корреляционной связью глубины гумификации с длительностью периода биологической активности в почвах зонального ряда. Однако в почвах разных фаций (черноземы южно-европейской и восточносибирской фации) такой корреляции не наблюдается. Эта теория не применима и к почвам субтропических и тропических областей.

Теория обновления гумусовых веществ разработана в 70-х годах А.Д.Фокиным. Ее суть состоит в том, что продукты разложения могут не формировать целиком новую гумусовую молекулу, а включаются за счет конденсации сначала в периферические фрагменты уже сформированных молекул, а затем — в циклические структуры. При этом периферические фрагменты обновляются в несколько раз быстрее, чем ядерные. Такой тип обновления автор назвал фрагментарным. Кроме того, методом изотопных индикаторов А.Д.Фокин показал наличие обменной молекулярной сорбции гумусовых молекул.

Количественная оценка процесса гумификации.

Для количественной оценки процесса гумификации используют коэффициенты гумификации (Кг) — это часть поступающих в почву органических веществ (наземный и корневой опад, органические удобрения и др.), трансформирующаяся в гумус при полном их разложении. Обычно величина Кг рассчитывается в долях или в процентах (на сухое вещество) от годового количества поступающих в почву свежих органических веществ. Разные подходы к определению Кг в значительной степени объясняют большие их колебания значений, приводимых в литературе, от 0 до 40–50% массы источников гумуса. Поэтому использование Кг для расчета баланса гумуса с целью регулирования уровня гумусированности дает большие погрешности.

Для почв, достигших климаксно-равновесного состояния, существует предельная величина накопления гумуса, характерная для каждого почвенного индивидуума. Условия среды определяют количественные и качественные стороны проявления этого процесса и соответственно гумусовое состояние почв, т. е. содержание, запасы, состав и свойства гумусовых веществ в профиле почв.

К оптимальным для образования гуминовых кислот относятся следующие условия:

— нейтральная и близкая к нейтральной реакция среды;

— умеренная биологическая активность и длительный период ее;

— насыщенность среды кальцием, магнием и азотом;

— благоприятный биохимический состав источников гумуса с узким отношением С к N;

— отсутствие повышенных концентраций пептизаторов.

К оптимальным условиям для прочно закрепления и накопления гуминовых кислот относятся:

— высокая величина удельной поверхности минеральной части почв;

— наличие свободной от гумуса поверхности минеральной части почв;

— насыщенность ППК кальцием и магнием (наличие их избытка для связывания гуминовых кислот);

— контрастность режима влажности (включая аэрацию и ОВ-условия).

При сочетании оптимальных условий образования и закрепления гуминовых кислот в процессе формирования гумусового горизонта коэффициенты гумификации повышаются, что способствует накоплению гуминовых кислот и гумуса в целом и формированию почв с высоким потенциальным плодородием. Такие условия складываются в черноземных почвах, в генезисе которых ведущая роль принадлежит гумусоаккумулятивному процессу, связанному с воздействием лугово-степной и степной травянистой растительности. Превращение органических веществ в них идет по типу гумификации с образованием мощного гумусового профиля с гуматным или фульватно-гуматным типом гумуса и значительным накоплением продуктов предгумусовой фракции в форме детрита.

Противоположные условия складываются в таёжной зоне в подзолистых почвах. Бедный основаниями и азотом опад таёжных (преимущественно хвойно-моховых) лесов, умеренно холодный климат с достаточным (а в отдельные периоды избыточным) увлажнением, промывной тип водного режима, недостаточные аэрация и микробиологическая активность, кислая реакция среды и преобладание кислых пород — комплекс условий, определяющих превращение органических веществ по типу образования фульватного гумуса, частичной консервации на поверхности в виде подстилки и значительного образования водорастворимых органических соединений неспецифической природы при трансформации опада.

В условиях переувлажнения в таежно-лесной зоне в полугидроморфных почвах (болотно-подзолистых, дерново-глеевых) с усилением анаэробиозиса замедляется темп круговорота органического вещества, сильнее проявляется грубогумусность, развивается торфообразование. Характер гумификации и состав образующихся гумусовых веществ в большой мере зависит от минерализации (жесткости) почвенно-грунтовых вод. При мягких (кислых) водах образуются слабоконденсированные формы гумусовых веществ, при жестких водах образуется гумус с более высоким содержанием гуминовых кислот.

В болотных почвах ярко выражен процесс консервации полуразложившихся растительных остатков, накапливающихся в виде органических торфяных горизонтов, и постоянное образование водорастворимых органических веществ.

Неблагоприятное влияние на процесс гумусообразования и состав гумуса оказывает засоленность и солонцеватость почв. Гумус солонцов отличается от несолонцеватых почв высокой подвижностью, более узким отношением гуминовых кислот к фульвокислотам, более слабой конденсированностью гуминовых кислот, повышенной их дисперсностью и гидрофильностью. Отмеченные особенности гумуса усиливаются по мере возрастания степени солонцеватости почв. Решающая роль в формировании свойств гумуса почв под влиянием солонцового процесса, по мнению большинства исследователей, принадлежит диспергирующей роли обменного натрия, щелочной реакции воздействию водорастворимых солей (проявлению солончакового процесса). Высокопептизированные гидрофильные соединения в составе гумуса поддерживают и усиливают присущие солонцовым почвам неблагоприятные физические свойства.

Факторы гумификации

К числу основных факторов, регулирующих протекание гумификации, следует отнести:

— количество и химический состав поступающих в почву органических остатков и их локализацию,

— реакцию среды и

— минералогический и химический состав почвы.

Особенно резкие потери гумуса обычно наблюдаются в первые годы использования почв. В дальнейшем наступает стабилизация содержания органического вещества, но уже на более низком уровне. Важное значение имеет характер локализации органических остатков. Преимущественное накопление их на поверхности почвы снижает степень гумификации из-за преобладания минерализационных процессов.

Более благоприятные условия для гумификации создаются при разложении остатков в тесном контакте с почвенной массой, что характерно для корневого опада. В таких условиях происходит закрепление новообразованных гумусовых веществ минеральными компонентами почвы и предотвращается их быстрая минерализация.

Известное регулирующее значение в процессах гумификации, при прочих равных условиях, принадлежит химическому составу растительных остатков. От него в определенной мере зависит не только количество образующихся гумусовых веществ, но и качественный состав.

Считается, что органические остатки, богатые белками, дают максимальный выход гумусовых кислот, в составе которых доминируют гуминовые кислоты. Остатки бедные белковыми соединениями, состоящие преимущественно из лигнино–целлюлозного комплекса с ярко выраженным волокнистым строением тканей, гумифицируются медленно. При этом образуется значительно меньше гумусовых веществ, в составе которых доминируют фульвокислоты.

Избыточное увлажнение, тормозя процессы разложения, одновременно способствует преимущественному накоплению фульвокислот. Резко выраженные аэробные условия как при оптимальном увлажнении, так и недостатке влаги способствуют, главным образом, минерализации растительных остатков и новообразованных гумусовых веществ.

Наиболее благоприятным для гумификации и закрепления в почве новообразованных гумусовых веществ будет чередование оптимальных условий увлажнения с недостатком влаги. В этом случае периоды интенсивной деятельности микроорганизмов, когда идет активное разложение органических остатков, сменяются их депрессией. В результате новообразованные гумусовые вещества фиксируются минеральной частью почвы и предохраняются от дальнейшей минерализации.

Важную роль в процессах гумификации играют реакция среды и окислительно-восстановительные условия.

В почвах с кислой и щелочной реакцией среды, почвенно-поглощающий комплекс которых содержит повышенное количество ионов водорода или натрия, а также при высоком содержании легкорастворимых солей новообразование гумусовых веществ тормозится, при этом больше образуется фульвокислот.

Особая роль в процессах гумусообразования принадлежит ионам кальция, в первую очередь его обменной и водорастворимой формам, что обусловлено следующими обстоятельствами.

Обычно, трансформация свежего органического вещества и новообразование гумуса приводит к формированию и относительному накоплению в почве кислых органических соединений. Это связано с крайне низкой способностью микроорганизмов ассимилировать углерод, представленный в форме карбоксильных групп. Недостаток в почве одно- и двухвалентных катионов и в первую очередь кальция, нейтрализующих избыточную кислотность, особенно в почвах с промывным или периодически промывным типом водного режима, сопровождается снижением скорости процессов гумусообразования и преимущественным накоплением в составе гумуса менее ценных для почвенного плодородия фульвокислот.

Положительная роль кальция проявляется не только в нейтрализации избыточной кислотности. В сложном механизме микробиологических процессов трансформации органических остатков в гумус катионы кальция выполняют и другие функции. Являясь биофильным элементом кальций оказывает большое влияние на жизнедеятельность микрофлоры и ее активность. Когда почвенно-поглощающий комплекс насыщен ионом кальция, а в составе солей почвенного раствора доминирует Ca(HCO₃)₂, то в почве преимущественное развитие получают бактерии и актиномицеты. Кроме того, возрастает численность нитрификаторов, азотобактера и резко снижается количество грибной микрофлоры. В таких условиях в составе новообразованных гумусовых соединений в основном доминируют боле ценные с агрономической точки зрения гуминовые кислоты.

Велика защитная роль кальция и по отношению к гумусу почвы целом. Многие органические соединения взаимоосаждаясь с кальцием, значительно повышают свою устойчивость к микробиологической деструкции. Это оказывает существенное влияние на скорость и направленность их дальнейшей трансформации. Препятствуя быстрой минерализации новобразованных гумусовых веществ катионы кальция изменяют таким образом величину коэффициента гумификации.

Итак, оптимальные условия для гумификации с преимущественным образованием гуминовых кислот создаются при нейтральной и близкой к нейтральной реакции среды, когда почвенно-поглощающий комплекс насыщен главным образом ионами кальция, а в почвенном растворе преобладает соль Ca(HCO₃)₂.

Окислительно-восстановительные условия, регулирующие степень развития окислительных процессов, также являются существенным фактором гумификации. В целом наиболее благоприятные условия для протекания процесса гумификации создаются в интервале ОВП от 300 до 500 мВ. При более низких значениях, особенно в почвах с кислой реакцией среды, развиваются восстановительные процессы и идет активное образование низкомолекулярных органических кислот. Гумусовые вещества представлены большей частью фульвокислотами. При ярко выраженном анаэробиозе в восстановительной среде консервация растительных остатков в виде торфа будет преобладать над их разложением.

Неблагоприятная ситуация складывается для гумификации и при чрезмерно высоких значениях ОВ- потенциала, поскольку в этом случае резко усиливается окислительная минерализация продуктов разложения.

К числу ведущих факторов гумификации несомненно относится интенсивность микробиологической деятельности.

Обобщив экспериментальный материал, М.М. Кононова (1963) пришла к выводу, что высокая биогенность почвы не способствует накоплению гумуса вследствие активно протекающих процессов минерализации. Слабо развивается гумификация и при низкой биохимической активности почвы из-за невысоких темпов разложения растительных остатков, малого количества микроорганизмов и пониженной их ферментативной активности. Наиболее интенсивно процесс гумификации протекает при некоторой средней биохимической активности, как например, в черноземах.

Процесс гумификации и количество накапливающихся в почве гумусовых веществ в значительной степени регулируются гранулометрическим и минералогическим составом почвы. В почвах суглинистого и глинистого гранулометрического состава с высоким содержанием илистых и коллоидных частиц, а также минералов типа монтмориллонита, всегда содержится больше гумуса по сравнению с песчаными и супесчаными почвами. Имея высокую удельную поверхность почвы тяжелого гранулометрического состава будут активно сорбировать новообразованные гумусовые вещества препятствуя их дальнейшей минерализации и вовлечению в миграционные процессы.

В легких почвах с плохо развитой удельной поверхностью, минеральная часть которых слагается преимущественно инертными с точки зрения поглощения минералами типа кварца и полевых шпатов возможности для сорбции продуктов разложения крайне ограничены. Поэтому здесь активно протекает минерализация органических соединений и миграция их с нисходящим током воды, в связи с чем почвы легкого гранулометрического состава всегда содержит мало гумуса.

Итак, наиболее благоприятные условия для гумификации создаются в почвах суглинистого и глинистого гранулометрического состава, заметную роль в минералогическом составе которых играют высокодисперсные глинистые минералы. Реакция среды должна быть близка к нейтральной, а почвенный поглощающий комплекс насыщен кальцием. В этом случае при поступлении в почвенный профиль богатых белковыми соединениями растительных остатков и чередующимися периодами оптимального увлажнения и иссушения почвы, при ОВ – потенциале в пределах 300 –500 мВ будет активно протекать процесс гумификации с преимущественным образованием гуминовых кислот. Такие условия создаются, в частности, в черноземной зоне под целинной растительностью, что и предопределяет богатство этих почв гумусом гуматного типа.

Источник