Происхождение органической части почвы

Mse-Online.Ru

Происхождение и состав органической части почвы

К органической части почвы относятся неразложившиеся и полуразложившиеся остатки растений, почвенных животных и гумус. Остатки растительных и животных организмов, постепенно разла­гаясь, восстанавливают и пополняют в почве запасы гумуса.

Про­цесс происходит при активном участии микроорганизмов и живот­ных (дождевых червей, личинок насекомых). Этот сложный био­химический процесс распада и синтеза идет одновременно.

Во время разложения органического вещества вследствие дей­ствия ферментов, которые выделяют грибы и бактерии, происхо­дят процессы повторного синтеза, полимеризации и конденсации с образованием новых высокомолекулярных соединений коллоид­ного характера. Образуется сложное органическое вещество, полу­чившее название гумус (почвенный перегной). Почвы сильно отличаются по содержанию, составу и свойствам гумуса.

В состав гумуса входят гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины.

Гуминовые кислоты — это группа веществ темного цвета, кото­рые выделяются из почвы щелочами и осаждаются кислотами. Они характеризуются высоким содержанием углерода (50—62 %), аморфным состоянием, полидисперсностью (различной величиной частиц) и гетерогенностью.

При взаимодействии с катионами гуминовые кислоты образу­ют соли — гуматы. Гуматы одновалентных катионов К+, Na+, N+ образуют в почве коллоидные растворы — золи, которые легко растворяются и вымываются из почвы. Гуматы двух- и трехва­лентных катионов (Са2+, Mg2+, Al3+, Fe3+) находятся в почве в виде нерастворимых гелей, не вымываются, накапливаются в мес­тах образования, больше всего их в верхних слоях почвы.

Гуминовые кислоты — наиболее ценная часть гумуса, они име­ют большую собирательную поверхность, играют важную роль в образовании агрономически ценной структуры почвы и основного фонда питательных веществ (прежде всего азот для растений).

Фульвокислоты — это гуминовые вещества желтого или крас­ного цвета, которые остаются в растворе после выпадения в оса­док гуминовых кислот. Фульвокислоты отличаются от гуминовых меньшим содержанием азота, более высокой кислотностью, высо­кой растворимостью в воде их соединений с минеральной частью почвы. Благодаря высокой кислотности фульвокислоты разруша­ют почвенные минералы и способствуют перемещению продуктов разложения в нижние слои почвы.

Гумины представляют собой комплекс гуминовых веществ с меньшим содержанием углерода и состоят из тех же гуминовых и фульвокислот, высоко полимеризованных, уплотненных и более тесно связанных между собой.

Состав перегноя и соотношение гуминовых и фульвокислот в разных почвах неодинаковы. Состав перегноя в значительной мере определяется составом высших растений, остатки которых состав­ляют основу его образования, а также соотношением групп микро­организмов, особенностями увлажнения и распада органического вещества, а в обрабатываемых почвах — способами обработки и удобрением почвы, севооборотами.

Гумус играет важную роль в процессах, происходящих в поч­вах. Он улучшает его химические, физико-химические и биологи­ческие свойства. Свежий почвенный перегной насы­щает комочки почвы, склеивает их, а кальций и магний цементи­рует, способствуя образованию прочной, агрономически ценной структуры. Медленно разлагаясь, гумус является источником зольных элементов и азота для растений, а вбирая растворимые элементы питания (калий, фосфор), предотвращает их вымы­вание.

Факторы почвообразования, внешние условия в значительной мере влияют на накопление, особенности образования органичес­ких остатков и состав гумуса. Решающую роль в этом имеют ра­стительность и соответствующая ей микрофлора почвы, которая разлагает остатки этой растительности. Например, древесный опад хвойных лесов медленно разлагается преимущественно гриб­ной микрофлорой почвы, вследствие чего образуется гумус с со­держанием большого количества фульвокислот. Они растворяют минеральные вещества верхнего слоя почвы, и почвообразующий процесс идет по типу подзолообразования. Этому содействуют повышенная кислотность материнской породы (морена, моренные отложения), достаточное количество осадков.

В почвах, покрытых травянистой растительностью, особеннос­ти и химический состав отмерших остатков другие, разлагаются они преимущественно бактериями, вследствие чего образуется больше малорастворимых гуминовых кислот, которые вступают в соединения с кальцием, магнием и другими катионами почвы, за­крепляя в гумусе питательные вещества. Это способствует обра­зованию хорошей структуры и других благоприятных физических свойств почвы.

Незначительное проникновение осадков в глубокие слои почвы, содержание в материнской породе карбонатов кальция и магния способствуют накоплению в ней значительных количеств гумуса. В таких условиях образовались черноземы и лугово-черноземные почвы, содержание гумуса в которых составляет 5—6 %, а в от­дельных случаях— 10—12 %.

От содержания и качества почвенного перегноя в значительной мере зависит плодородие почвы.

Разные типы почв содержат неодинаковое количество гумуса. Бедные на гумус подзолистые и дерново-подзолистые почвы По­лесья содержат его от 0,5 до 2 %, серые лесные почвы Лесосте­пи — 1,5—3,0%. В черноземах лесостепной и степной зон Укра­ины от 3 до 6 % гумуса, а в черноземах Сибири его накапливается до 10—12 %. Торфяные почвы, в которых остатки водной и болот­ной растительности разлагаются без доступа воздуха, содержат 80—90 % органического вещества.

Гумус почвы необходимо не только сохранять, но и заботиться об увеличении его содержания и повышении качества. С этой целью вносят в почву перегной, торф, компосты, высевают много­летние травы, люпин и т. д. Внесение достаточного количества минеральных удобрений и окультуривание способствуют развитию в почве микрофлоры, что, в свою очередь, усиливает процессы образования гумуса с преобладанием в нем гуминовых кислот. Противоэрозионная безотвальная обработка предотвращает разло­жение и способствует накоплению гумуса.

Источник

Происхождение, состав и свойства органической части почвы

1. Понятие и состав органической части почвы.

2. Роль живых организмов в процессах накопления и превращения органических веществ.

3. Состав почвенного гумуса.

4. Формы связи гумусовых веществ с минеральной частью почвы. Закономерности гумусообразования.

5. Значение гумусообразования. Регулирование содержания и запасов гумуса в почве.

1. Органическое вещество почв представлено органическими остатками живых организмов, продуктами их метаболизма, а также специфическими органическими соединениями, носящими название почвенного гумуса. По современным представлениям все органические вещества, находящиеся в почвенной массе генетических горизонтов, делятся на две группы.

— неспецифические, т.е. вещества не почвенного происхождения, а имеющие фито-, зоо-, микробоценотическую природу и поступающие в процессе почвообразования как отмирающая биомасса (органические остатки) и как продукты жизнедеятельности живых организмов.

— почвенный гумус или специфические органические вещества почвенно-генетической природы, присущие только почвам.

В вещественном составе почв органическим соединениям принадлежит особая роль, поскольку гумусообразование и гумусонакопление связано только с почвообразовательным процессом и не наследуется, как правило, от материнской почвообразующей породы, хотя, безусловно, материнские породы влияют на состав и свойства гумуса.

Химический состав органических остатков очень разнообразен. Большую часть их массы (79-90%) составляет вода. В состав сухого вещества входят углеводы, белки, лигнин, липиды, воски, смолы, дубильные вещества. Громадное большинство этих соединений, являются высокомолекулярными веществами. Скорость разложения растительных остатков зависит от содержащихся в них веществ. Древесина и хвоя содержат много лигнина, смол и дубильных веществ, но мало белков – разложение этих остатков идет медленно. Остатки бобовых трав, богатые белками, разлагаются быстро.

Помимо органических соединений, органические остатки всегда содержат некоторое количество зольных элементов. В состав золы входят калий, магний, кремний, фосфор, сера, железо и другие элементы, содержащиеся в незначительных количествах. Очень низкая зольность характерна для древесины, большое количество зольных элементов содержат остатки травянистой растительности.

2. Важную роль в круговороте веществ в природе, почвообразовании, плодородии почв играют животные, к которым относятся различные представители простейших, беспозвоночных и позвоночных животных.

В почве наряду с микрофлорой широко распространены различные представители простейших животных организмов – жгутиковые, корненожки и инфузории. По способу питания простейшие большей частью являются гетеротрофами. Они питаются преимущественно микроорганизмами. Среди них есть и сапрофиты, которые питаются растворенными органическими веществами растительных остатков. Вопрос о роли простейших в почвенных процессах пока не выяснен. Одни исследователи считают, что простейшие, истребляя почвенные бактерии, оказывают вредное влияние на плодородие почвы, другие отмечают, что интенсивность микробиологических процессов в почве не только не ослабевает, но и повышается.

Почву населяют разнообразные беспозвоночные: дождевые черви, членистоногие (клещи, ногохвостки). Они играют исключительно важную роль в процессах превращения растительных остатков, используя последние в качестве пищи и существенно ускоряя биологический круговорот.

Исключительная роль в почвообразовательных процессах дождевых червей была показана еще Ч. Дарвином. Будучи влаголюбивыми организмами, они многочисленны в зоне широколиственных лесов, а в степной зоне – в поймах рек, на орошаемых землях, участках, занятых древесно-кустарниковой растительностью. В наиболее благоприятных местах (чаще это широколиственные леса) численность червей достигает 500-800, а биомасса – 290 г на 1 м 2 . В процессе пищеварения в кишечнике червей происходит разложение клетчатки и частичная минерализация растительных тканей опада и другой органики, которой они питаются. В широколиственных лесах черви ежегодно возвращают в почву около 100 кг азота на 1 га. Они стимулируют раз­витие микроорганизмов. Скорость разложения дубовой подстилки при отсутствии земляных червей замедляется в 3—10 раз в зависимости от времени года. Сама почва обогащается ферментами, что активизирует ряд важных элементов питания растений. Кроме того, дождевые черви перемешивают слои почвы, а их многочисленные ходы способствуют проникновению в почву и равномерному распределению в ней воды и воздуха, что особенно важно на тяжелых почвах. По ходам червей в более глубокие слои проникают корни растений. Доказано, что во многих районах урожайность сельскохозяйственных культур зависит от численности дождевых червей в почве.

В почве живет значительное количество насекомых (жуки, муравьи), которые оказывают существенное влияние на почвообразовательный процесс. Проделывая в почве многочисленные ходы улучшают ее физические и водные свойства. Насекомые, участвуя в переработке растительных остатков, обогащают почву гумусом и минеральными веществами.

Среди позвоночных, активно участвующих в процессах почвообразования наибольшая роль принадлежит грызунам. Все грызуны роют в почвенной толще норы, перемешивая и выбрасывая на поверхность огромное количество земли. Некоторые из них образуют в почве так называемые кротовины – ходы, засыпанные массой почвы или породой.

Микроорганизмы обнаруживаются в окружающей природной среде практически повсеместно. Однако из всех известных сред обитания наиболее богаты как количественно, так и качественно почвы, в одном грамме которых может находиться до 10 млрд микробов и более.

Микробная биомасса в разных почвах колеблется от единиц до нескольких десятков тонн на гектар, причем на долю грибов приходится от 88 до 99% биомассы, а доля прокариот (бактерии, актиномицеты) составляет 1—12%. Доля живого мицелия — от 50% в нижних горизонтах до 85% в подстилке. Жизнеспособность спор составляет 70-100%.

Основными представителями почвенной микрофлоры являются бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы и водоросли.

Бактерии — мельчайшие организмы, обладающие клеточным строением, вес живой массы в пахотном слое почвы составляет от 3 до 6-7 т/га. Количество бактерий зависит от типа почвы и культурного ее состояния. Обычно с глубиной по почвенному профилю количество бактерий уменьшается.

Под влиянием бактерий, населяющих почву, протекают различные биохимические процессы по превращению органических и минеральных соединений.

Грибы – эукариотные организмы. Они являются основными деструкторами таких стойких соединений, как лигнин, хитин, дубильные вещества, целлюлоза, гумус, делая возможным дальнейшее их использование другими организмами. П. А. Костычев установил, что только грибы способны образовать продукты разложения растительных остатков, окрашенные в темный цвет. Темная окраска обусловлена накоплением меланиноподобных (черных) пигментов, которые входят в состав гумуса. Грибы активно участвуют в превращениях соединений азота и способствуют улучшению структуры почвы, агрегируя почвенные частицы. В процессе жизнедеятельности грибы выделяют различные физиологически активные вещества – ферменты, органические кислоты, витамины, антибиотики, токсины, влияющие на развитие других микроорганизмов и высших растений.

Распространение грибов в почве и их высокая активность объ­ясняются их большей по сравнению с другими микроорганизмами устойчивостью к изменяющимся условиям окружающей среды. Так, например, имея неодинаковый оптимум рН для развития, грибы хорошо переносят любые условия кислотности и поэтому встречаются и в кислых, и в щелочных почвах. Многие виды грибов развиваются в почвах, имеющих рН ниже 4, при котором жизнедеятельность большинства бактерий и актиномицетов невозможна. Многие грибы отличаются большой устойчивостью к высокой концентрации солей и условиям затрудненного водоснабжения. Грибы очень требовательны к условиям аэрации, поэтому богаче представлены в верхних горизонтах почвы, хорошо развиваются как при кислой, так и при нейтральной реакции среды.

В лесных почвах определяющую роль в минерализации таких стой­ких и широко распространенных полимеров, как целлюлоза и особенно лигнин, играют грибы-макромицеты – высшие базидиальные грибы. Несовершенные грибы способны участвовать в разложении лигнина лишь на отдельных стадиях. Кроме того, именно эти три группы образуют симбиоз с корнями сосудистых растений, большинство из которых микосимбиотрофно. Микоризные грибы обеспечивают растения элементами минерального питания, в первую очередь, фосфором, улучшают снабжение водой и повышают устойчивость корней к патогенам.

Актиномицеты – особая группа бактерий, имеющих тенденцию к образованию ветвящихся гиф, которые у некоторых родов развиваются в мицелий, иногда их называют лучистыми грибами. Актиномицеты широко распространены в природе. В группу актиномицетов включено свыше 60 родов. Характерный признак многих актиномицетов – яркая окраска. В основном актиномицеты относятся к сапротрофам, растут медленно и разлагают многие труднодоступные для остальных вещества. Азот усваивают как из органических, так и из минеральных соединений. Актиномицеты используют в качестве источника углерода разнообразные органические соединения. они способны разлагать кислоту, лигнин, а также перегнойные вещества почвы, принимают участие в процессах образования гумуса.

Среди почвенных микроорганизмов широко распространенны различные водоросли. Это автотрофные организмы, особенно обильно они населяют верхние слои почвы. В засушливое время года жизнедеятельность водорослей прекращается. Водоросли пополняют почву органическим веществом, которое не только дает пищу для почвенных бактерий, но и может служить основой для накопления перегноя. Положительное влияние оказывают водоросли и на азотный баланс почвы.

Лишайники – представляют собой сложные симбиотические растительные организмы, состоящие из гриба и водорослей. С момента поселения лишайников на горных породах начинается процесс более интенсивного биологического выветривания и первичного почвообразования, в результате чего образуется примитивная почва.

Но основное значение в почвообразовании принадлежит зеленым растениям, особенно высшим. Прежде всего, их роль заключается в том, что образование органического вещества связано с фотосинтезом, которое осуществляется только в зеленом листе растения.

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

Источник