Состав гумуса во всех почвах

Гумус: что это такое и как повысить его содержание в почве

Вы наверняка слышали, что гумус представляет собой важную часть огородной земли. Однако немногие дачники знают, что же это такое и почему он так важен.

На сегодняшний день существует много мифов и неверных представлений о почвенном гумусе, которые необходимо развенчать.

В действительности гумус является важнейшей составляющей огородного грунта — важнее, чем дождевые черви и органическое вещество. Однако в садоводческой литературе ему уделяют относительно мало внимания. В этой статье я постараюсь объяснить основные принципы огородничества, которые способствуют повышению в почве этого элемента.

Содержание статьи:

Гумус: что это такое

До того, как давать определение самому понятию «гумус», давайте разберемся с похожими терминами, которые вносят ещё больше путаницы в головы садоводов.

Гумусовый слой почвы

Так обычно говорят о верхнем плодородном слое почве, который имеет насыщенно коричневую окраску и богат питательными веществами. Несмотря на то, что темный цвет почве придает именно гумус, сам он не является слоем в почве.

Гумусовая почва

Это понятие часто встречается на просторах интернета, при этом непонятно, что под ним подразумевается. В конце концов, любая почва содержит в себе какой-то процент гумуса, но ведь мы не называем ее «гумусом». Таким образом, это словосочетание лишено всякого смысла.

Гумус = компост

Садоводы-огородники часто называют гумусом хорошо созревший компост. Даже в садоводческих центрах можно часто увидеть упаковки с удобрением, на которых написано «гумус» (а ведь это самый обычный компост!). На самом деле даже самый старый компост — это лишь полуразложившиеся остатки органических материалов и чтобы они превратились в истинный гумус, над ними должны потрудиться в течение нескольких лет почвенные микроорганизмы.

Гуминовые кислоты (гуматы)

Это составляющие части гумуса, которые не должны подменять общий термин. Хотя, надо сказать, гуминовые удобрения уже успели завоевать сердца многих поклонников органического земледелия. В их основе лежат гуминовые веществ. Они, в свою очередь, включают гуминовые кислоты, фульвокислоты, гуматы, фульваты, а также гумины — прочные соединения гуминовых кислот и фульвокислот с почвенными микроорганизмами.

Гумификация — процесс создания гумуса

Компост и навоз — это НЕ гумус, но их внесение в почву является обязательным условием её плодородия

Лучший способ понять, что такое гумус, — это изучить, как он создается.

Остатки растений и животных состоят из органического вещества. К органическому веществу относят широкий спектр молекул, включая крахмалы, протеины, сахара, углеводы, аминокислоты и так далее.

Когда органика начинает разлагаться, микроорганизмы (в большинстве своём бактерии и грибки) разбивают данные молекулы на всё более и более мелкие части. В целом этот процесс очень сложный, и не имеет смысла описывать его детально.

Важнее знать, что подавляющая часть элементов питания извлекаются из органики благодаря жизнедеятельности этих самых микроорганизмов. И лишь после этого питательные вещества усваиваются растениями.

На каком-то этапе всё полезное из органики оказывается поглощенным растениями, в результате чего остается какая-то часть молекул, которая не может быть использована ни микроорганизмами, ни растениями. Это вещество и называется гумус. В основном оно состоит из углеродов, так что оно продолжает считаться органическим, однако микроорганизмы уже не в состоянии переработать такую субстанцию. Гумус отличается такой стабильностью, что может оставаться в почве без изменений на протяжении сотен и сотен лет.

Таким образом, гумус включает в себя очень крупные и сложные углеродистые молекулы. Последние исследования показали, что он также может состоять из более компактных молекул, собранных в сложноорганизованные комплексы. Словом, ученые продолжают изучать это загадочное вещество.

Однако уже сегодня достоверно известно, что качество почвы на участке напрямую зависит от содержания в ней гумуса, поэтому задачей каждого дачника является увеличение его процентного содержания в огородном грунте.

Гумус — основа почвенного плодородия

Перекопка почвы вредна для почвенных микроорганизмов и замедляет превращение органики в гумус

Так что же такое гумус и в чём заключается его роль в сохранении плодородия почвы?

Гумус похож на огромную губку, 90% веса от которой составляет вода. Благодаря этой воде, богатая гумусом почва остается влажной намного дольше, чем почва с малым количеством гумуса.

Гумус имеет отрицательный заряд, что означает, что многие элементы питания, в которых нуждаются растения, буквально приклеиваются к нему. В частности, к таким веществам относятся аммоний, кальций, магний, фосфор и так далее. Гумусовая губка удерживает эти питательные элементы и препятствует их вымыванию дождевыми осадками.

С другой стороны, когда корешок растения соприкасается с такими питательными веществами, он легко извлекает их из гумусовой губки. Конечно, этот процесс протекает немного сложнее, чем я здесь описала, но в целом гумус можно воспринимать как источник медленных удобрений для ваших растений.

Возможно, самым полезным свойством гумуса является его способность разрыхлять почву и улучшать ее структуру. В почве, в которой много гумуса, у растений развивается более мощная корневая система, которая может более эффективно усваивать воду, питание и, что главное, кислород.

Однако функции гумуса в почве этим далеко не исчерпываются:

• он обеспечивает здоровье почвенной среды;
• повышает устойчивость растений к заболеваниям и вредителям;
• способствует разложению в почве пестицидов, солей тяжелых металлов, радионуклидов и прочих вредностей до безопасных соединений;
• гумус повышает соединительные и фильтрующие свойства почвы.

Как увеличить содержание гумуса в почве

Садовый компост — сбалансированное эффективное удобрение и отличная замена покупной «минералке

Гумус создается каждый раз, как органический материал полностью разлагается. Каждый раз, когда вы добавляете органику в огородную почву, вы повышаете содержание гумуса в ее составе. Это происходит достаточно медленно, но если вы удобряете почву ежегодно, то количество гумуса в ней будет постепенно и неуклонно расти.

Содержание органических веществ в здоровой почве составляет от 2,5 до 5% по весу (от 5 до 10% по объему). Эта цифра не включает гумус сам по себе. Нужно иметь в виду, что внесение в грунт слишком больших порций органики для того, чтобы увеличить в ней количество гумуса, — не лучшая затея.

Оптимальная стратегия — это ежегодное обогащение огородного грунта средними дозами органики в форме навоза, компоста, перегноя, а также выращивание на участке сидеральных растений с их последующей запашкой.

Вы можете использовать любой вид органики. Но мне кажется, самый лучший вариант — это компост или листовой перегной. В этом случае вы всегда будете уверены в качестве того, что вносите в почву.

Вообще говоря, гумус в чистом виде приобрести невозможно. Все, что продается под этой маркой, по сути является компостом той или иной степени зрелости.

Если у дачника есть желание использовать на участке минеральные удобрения, то их необходимо совмещать с добавлением в почву органики. Будет вообще идеально, если органические остатки пройдут предварительную стадию компостирования до их запашки в верхний слой грунта.

В органическом веществе одинаково нуждается любая почва — как черноземная, так и малоплодородная. К сожалению, далеко не каждый дачник сегодня держит корову или кур, поэтому для создания компоста можно брать любые доступные средства: кухонные отходы, выполотые сорняки, опавшую листву и так далее. Так что не торопитесь сжигать то, что можно пустить в компост!

Также советую обратить внимание на удобрения с биогумусом, самые популярные из которых перечислены в этой статье.

Чтобы свежая органика превратилась в зрелый компост, вам придётся ждать от года до двух лет. Процесс можно ускорить за счёт регулярного перелопачивания кучи — тогда компост будет готов через 6-8 месяцев. Но не у каждого есть силы, время и желания по нескольку раз в месяц выполнять эту тяжёлую работу. Я получаю хороший спелый компост уже через 3-4 месяца после его закладки с помощью полива кучи раствором Компостина.

Дождевые черви: фабрика биогумуса

Для поддержания почвы в здоровом состоянии огромное значение имеют дождевые черви.

Это старый, но проверенный веками метод повышения плодородия грунта на участке отличается невероятной эффективностью. Проходя через тело червя, почва распушается и обогащается биоактивными веществами. Кроме того, результатом жизнедеятельности этих почвенных жильцов является ускорение разложения органики и превращение ее в превосходный гумус.

Дождевые черви делают почву более водо- и воздухопроницаемой, а также служат надежным индикатором ее экологической чистоты (замечено, что при ежегодном и неумеренно применении минеральных удобрений количество червей в грунте резко снижается).

Так что дружите с этими маленькими тружениками и прогоняйте с участков кротов!

Источник

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

Органическое вещество почвы называется

Органическое вещество почвы (гумус)

Важной частью почвы является органическое вещество. Органическая часть почвы представляет очень сложный комплекс разнообразных органических веществ.

Одним из главных признаков плодородия почвы является наличие в ней гумусовых веществ, которые обуславливают чёрную, тёмно-серую и серую окраски.

Помимо вышеуказанных цветов, соединения окислов железа придают почве красноватый и бурый цвет, от присутствия закисей железа формируются голубовато-зеленоватые тона; кремнезём, углекислый кальций, каолиниты обуславливают белую и белесую окраску. Эти же тона придают почве наличие гипса и некоторых легкорастворимых солей.

Почву по содержанию гумуса и цвету можно условно разделить на следующие категории по плодородию (табл. 2).

Таблица 2. Категории почвы по окраске, содержанию гумуса и плодородию

Содержание органического вещества, и в том числе гумуса в пахотном слое разных почв сильно колеблется. Наиболее высоким содержанием органического вещества отличается верхний слой почвы (0-20 см).

Первичными источниками органического вещества почвы и биосферы являются так называемые первичные продуценты, или автотрофы – организмы, способные к самостоятельному синтезу органического вещества из минеральных соединений.

В почву поступают не только органические остатки отмерших растений (первичное органическое вещество), но и продукты их микробиологической трансформации, а также останки животных (вторичное органическое вещество). Сложность и разнообразие органических веществ почвы уже заранее предопределены разнообразием поступающих в почву органических остатков и условиями их дальнейшей трансформации.

В составе органического вещества почвы находятся все соединения растений, бактериальной и грибной плазмы, а также продуктов их последующего взаимодействия и трансформации. Схема, характеризующая систему органических веществ почвы, представлена на рис. 6.

Рис. 6. Система органических веществ почвы (по Д.С. Орлову)

Органические вещества почвы представлены в виде веществ органической природы, входящих в состав организмов (живых и мертвых), а также специфических гумусовых веществ.

Неспецифические органические вещества – вещества, встречающиеся не только в почве (углеводы, аминокислоты, белки, органические кислоты, лигнин и др.). Они составляют единицы процентов общего содержания органического вещества почв.

Специфические гумусовые вещества – тёмноокрашенные органические соединения, входящие в состав гумуса и образующиеся в процессе гумификации растительных и животных остатков в основном только почве. В составе гумусовых веществ имеются и гидрофобные, и гидрофильные группы.

Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений, объединенных общностью происхождения, некоторых свойств и чертами строения. На их долю приходится 85-90 % общего количества содержащегося в почвах органического вещества. Перечислим важнейшие характеристики гумусовых веществ:

1) специфическая окраска, варьирующая от темно-бурой, почти черной, до красновато-бурой и оранжевой для различных групп и фракций гумусовых веществ;

2) кислотный характер, обусловленный карбоксильными группами;

3) содержание углерода от 36 до 62 %, азота – от 2,5 до 5% в различных группах и фракциях;

4) наличие во всех группах циклических фрагментов, содержащих 3-6% гетероциклического азота;

5) наличие негидролизуемого азота в количестве 25-35% от общего;

6) большое разнообразие веществ по молекулярным массам, лежащим в пределах от 700-800 до сотен тысяч.

Гумусовые вещества подразделяются на две главные группы, различающихся по составу и свойствам: гуминовые кислоты и фульвокислоты. Кроме того, выделяют еще третью группу – гумины.

Гуминовые кислоты – группа темно-окрашенных (от бурой до черной) гумусовых кислот, которые хорошо растворяются в щелочных растворах, но не растворяются в минеральных кислотах и воде. Основными компонентами молекулы является ядро, периферические боковые цепи и функциональные группы. Молекулярная масса гуминовых кислот может достигать десятков и сотен тысяч единиц. Наличие функциональных групп обуславливает очень высокую емкость поглощения катионов. Образующиеся при этом соли гуминовых кислот называются гуматы.

Фульвокислоты – группа светлоокрашенных (от желтой до бурой) гумусовых кислот, сходных по составу и строению с гуминовыми кислотами, но имеющих ряд существенных отличий: более выраженная периферическая часть молекулы и, в меньшей степени ядерная, более низкая молекулярная масса, хорошо растворяются не только в щелочных растворах но и в кислотах, воде, на чем основано их отделение от гуминовых кислот, больше карбоксильных и фенолгидроксильных групп и более высокая емкость катионного обмена. Фульвокислоты обладают большей подвижностью в почвенном профиле и агрессивностью по отношению к минеральной части почв. При взаимодействии фульвокислот с катионами образуются соли, которые называются фульваты.

Гумины (негидролизуемый остаток) – совокупность соединений гуминовых и фульвокислот, очень прочно связанных с минеральной частью почв. При выделении гуминов из почвы и разрушении этих связей происходит гидролитическое расщепление молекул гуминвых и фульвокислот, что не позволяет детально изучить состав этой группы соединений.

Органическое вещество участвует в формировании характерных почвенных признаков, в процессах трансформации, массопереноса, питания растений. Все группы органического вещества выполняют различные роли – агрегатообразование с участием гумусовых и глиногумусовых соединений, взаимодействие гумуса с минералами и формирование микробиологически и термодинамически устойчивых структур; формирование сложения и влияние гумусовых веществ на водно-физические свойства почвы; формирование лабильных миграционноспособных соединений и вовлечение минеральных компонентов почвы в биогеохимический круговорот; формирование сорбционных, кислотно-основных и буферных свойств почвы, источник элементов минерального питания высших растений (N, Р, К, Са, микроэлементов); источник биологически активных веществ в почве, оказывающих влияние на рост и развитие растений, мобилизацию питательных веществ и т.д. (природные ростовые вещества, ферменты, витамины и др.

Органическое вещество почвы представлено живой биомассой (почвенная биота и живые корни растений), органическими остатками растений, животных, микроорганизмов, продуктами разной степени их разложения и специфически новообразованными гумусовыми веществами (гумусом).

Органическое вещество и его превращение в почве играют важную и разностороннюю роль в ее генезисе и формировании основных свойств, с которыми связаны развитие плодородия и фитосанитарные функции почвы.

Различают следующие формы нахождения органического вещества в почве.

1. Неразложившиеся или слаборазложившиеся остатки преимущественно растительного происхождения, буроокрашенные. Образуют лесную подстилку, степной войлок, торфяные горизонты. Это так называемый грубыйгумус, или мор.
2. Остатки в стадии глубокого разложения, образующие рыхлую темно-бурую или черную массу, под микроскопом – полуразложившиеся остатки.

Эта форма получила названиемодер (труха).

• Специфические органические образования, представляющие собой собственно гумус, составляющие 85–90% от органического вещества почвы.

Это – муллевая форма. Состав органических остатков, поступающих в почву, довольно сложный.

Основную массу их представляют углеводы – сахароза, фруктоза, глюкоза, крахмал, клетчатка.

Органическая часть почвы

Вместе с органическими веществами в почву поступают азотсодержащие соединения – аминокислоты, белки, алкалоиды, а также лигнин, дубильные вещества, смолы, органические кислоты (щавелевая, лимонная, винная.

Элементный состав органического вещества, поступающего в почву, характеризуется тем, что оно примерно на 5% (в пересчете на сухое вещество) представлено углеродом, водородом, азотом; остальные 5% – многочисленная группа зольных элементов – кальций, магний, калий, натрий, кремний, фосфор, железо, сера, а также микроэлементы – медь, бор, марганец, цинк и др.

Органические остатки, поступившие в почву, подвергаются различным биохимическим и физико-химическим преобразованиям.

Подъем ферментов, выделяемых микроорганизмами, изменяется анатомическое строение остатков, а сложные органические соединения распадаются на более простые – их называют промежуточными продуктами преобразования органических остатков.

В результате гидролиза белков образуются пептоны, пептиды, и свободные аминокислоты. При гидролизе сложных белков вместе с кислотами образуются углеводы, фосфорная кислота, азотсодержащие гетероциклические основы.

Разложение жиров сопровождается образованием лигнина и жирных кислот.

Продуктами распада лигнина являются фенолы.

Много промежуточных соединений образуется при разложении углеводов – моносахариды, органические кислоты, альдегиды и др.

Процесс синтеза органических веществ протекает в условиях биокатализа, действия ферментов, выделяемых микроорганизмами. Сущность этого процесса сводится к тому, что промежуточные продукты разложения opганического вещества, попадая под воздействием реакций биохимического окисления, поликонденсации, полимеризации, дают качественно новые органические соединения, которые называют гумусовыми, или перегнойными, а процесс их образования – гумификацией.

Обычно под гумусом понимают группу темноокрашенных высокомолекулярных азотсодержащих органических веществ кислотной природы, большая часть которых – коллоиды.

Собственно гумусовые вещества составляют 85–90% общего количества органических соединений почвы. Наибольшее количество и качество гумуса дает травянистая растительность и ее корневая система. В образовании гумуса принимают участие простейшие животные почв и микроорганизмы, которые разрушают сложные органические вещества. Такой процесс называют биохимическим. В результате образуются две основные группы соединений:

• неспецифичный гумус (лигнин, целлюлоза, воски, смолы и др. полуразрушенные соединения),

• специфический гумус (гуминовые и фульвокислоты, гумин).

Строение гумуса очень сложное и не совсем выясненное. Гумусовые вещества представляют собой гетерогенную, полидисперсную систему высокомолекулярных, азотсодержащих, ароматических органических соединений кислотной природы.

В их составе выделяют три группы:

• гуминовые кислоты,
• фульвокислоты,
• гумин, или негидролизуемый остаток.

Качественное соотношение этих групп характеризует групповой состав гумуса. В составе групп выделяются фракции, отличающиеся друг от друга некоторыми свойствами (растворимость, молекулярная масса, элементный состав и др.).

Количественное соотношение фракций характеризует фракционный состав гумуса.

Гуминовые кислоты — группа темно-окрашенных (от бурой до черной) гумусовых кислот (бурые, серые, гиматомелановые), которые хорошо растворяются в щелочных растворах, но не растворяются в минеральных кислотах и в воде.

Лучший гумус тот, в котором преобладает гумин с гуминовой кислотой, как в наших дерновых почвах или в черноземных. В большинстве почв суши преобладает фульватный состав гумуса.

Наибольшее количество доброкачественного гумуса имеют черноземы (4–15%). Поэтому эти почвы самые плодородные.

В гумусе накапливаются многочисленные элементы питания растений — N, Р, S, К, Са, микроэлементы, которые высвобождаются при разложении его гетеротрофами.

Процессы разложения гумусовых веществ сопровождаются выделением углекислого газа, необходимого зеленым растениям для фотосинтеза. Кроме того, гумус является источником биологически активных веществ в почве (ферменты, витамины, ростовые вещества), положительно влияющих на рост и развитие растений, мобилизацию элементов.

Система органических веществ почвы

Органическое вещество почвы подразделяется на две группы: органические остатки и гумус(по Д.С. Орлову,1985) (рис. ).

Неразложившиеся остатки, которые видны невооруженным глазом или под лупой, составляют 5-10 % от общего содержания органического вещества почвы. Входящие в их состав органические компоненты являются источником образования гумуса, на долю которого в большинстве минеральных почв приходится до 90-99 % от общего содержания органического вещества.

Гумусом называют сложный динамический комплекс органических соединений образующихся при разложении и гумификации органических остатков и продуктов жизнедеятельности живых организмов. В составе гумуса различают промежуточные продукты распада и гумификации, неспецифические органические соединения и специфические гумусовые вещества.

Неспецифические органические или индивидуальные соединения — это обширная группа органических веществ поступающих в почву из разлагающихся растительных и животных остатков, с прижизненными выделениями корней, макро- и микроорганизмов.

Сюда относятся лигнин, целлюлоза, белки, липиды, углеводы и другие, хорошо известные в биохимии соединения

При их дальнейшей трансформации образуются промежуточные продукты разложения и гумификации.

Они составляют группу разнообразных и плохо изученных органических соединений почвы. Эту систему веществ можно разделить на две категории: 1) высокомолекулярные продукты разложения, 2) низкомолекулярные соединения.

О природе высокомолекулярных соединений мы фактически не имеем достоверных материалов.

Предположительно сюда могут быть отнесены продукты частичного гидролиза, окисления и деметоксилирования лигнина, белков, углеводов и т.п., которые еще не могут считаться специфическими гумусовыми веществами, но также уже не идентифицируются как характерные для живых организмов индивидуальные органические соединения.

К низкомолекулярным органическим соединениям относятся различные аминокислоты, моносахариды, соединения фенольной природы.

Обычным компонентом среди соединений этой группы являются низкомолекулярные органические кислоты алифатического ряда: щавелевая, янтарная, яблочная, муравьиная и т.п. В большинстве случаев органические кислоты присутствуют в почве в виде солей, так как активно взаимодействуют с минеральной частью. Их содержание может достигать 30-40 % от всей суммы водорастворимых органических веществ. Особенно активно образуются низкомолекулярные органические кислоты при разложении лесных подстилок и в анаэробных условиях.

Неспецифические соединения — индивидуальные органические соединения и промежуточные продукты распада и гумификации.

Судьба веществ этой группы в почве может быть различной. Часть из них усваивается микроорганизмами, частично они распадаются до конечных продуктов, а какое-то количество включаясь в процесс гумификации трансформируется в специфические гумусовые вещества.

Необходимость выделения в составе гумуса специфических гумусовых веществ и неспецифических органических соединений обусловлена тем, что гумусовые вещества накапливаются преимущественно в почвах и являются специфическим продуктом почвообразования, тогда как неспецифические соединения синтезируются в живых организмах и поступают в почву в составе растительных и других органических остатков.

Только в составе гумуса полностью доминируют гумусовые вещества составляя до 90-95 % его массы .

Специфические гумусовые вещества представлены гумусовыми кислотами, негидролизуемым остатком и прогуминовыми веществами. Прогуминовые вещества —“молодые” гуминоподобные продукты во многом сходные с промежуточными продуктами распада органических остатков. Обнаруживаются они при детальном фракционировании выделенных из почв гумусовых соединений и изучены очень слабо.

Негидролизуемый остаток (гумин) представляет собой ту часть гумуса почвы, которую не удается экстрагировать разбавленными растворами щелочей, кислот или органическими растворителями.

Он включает: гумусовые кислоты, прочно связанные с минеральной частью, в первую очередь с глинистыми минералами и декарбоксилированные гумусовые вещества, утратившие способность растворяться в щелочах. Кроме того, в составе негидролизуемого остатка найдены лигнин , целлюлоза, полисахариды, углистые частицы, находящиеся на разных стадиях разложения растительные остатки и обломки хитинного покрова насекомых.

Оценка содержания гумуса в пахотных почвах России

По данным Л.Н. Александровой (1980) в подзолистых почвах на долю негумусовых веществ в составе гумина может приходиться до 60%. Поэтому относить негидролизуемый остаток к группе специфических гумусовых веществ следует с известной долей условности.

Дана оценка содержания гумуса в минеральных почвах России, основанная на теоретическом, расчетном и экспертном подходах. Представлен обзор и проведен анализ градаций почв по содержанию гумуса, разработанных Почвенным институтом им.

В.В. Докучаева (1977, 1985, 1997, 2001, 2003, 2004) и Д.С. Орловым с соавторами (1978, 2004). Дано теоретическое обоснование и предложена шкала почв России по степени гумусированности, где в качестве точки отсчета представлены значения минимального содержания гумуса, а объективные интервалы шкалы значений содержания гумуса основаны на величинах межлабораторных допустимых расхождений.

Введено понятие глобальной оценки, охватывающей широкий спектр почв России и отражающей различия между типами почв по содержанию гумуса, и дифференцированной оценки, характеризующей различия внутри типа (подтипа) почв по величинам этого показателя. Изложены методические приемы по определению минимально допустимых, оптимальных и максимально допустимых значений содержания гумуса в пахотных горизонтах почв.

Химический состав почв представлен тремя группами компонентов.

Это вещества, ранее входившие в состав материнских пород; вещества, поступающие в почву с атмосферными и пылевыми осадками и, наконец, органические вещества, принадлежащие к различным классам соединений и накапливающиеся в первую очередь за счет остатков высших растений и микроорганизмов, а в почвах преобразуемые в гумус.

Наиболее актуальна третья группа, являющаяся практически чуть ли не единственным источником самых различных органических соединений, которыми теоретически и практически обусловлено как формирование гумусовых горизонтов фактически любых почв, так и образование, и накопление в почвах специфических органических соединений — гумусовых веществ.

Именно эти вещества придают почвам своеобразные облик и свойства, отличающие их от других природных тел [16].

Согласно Александровой, гумусо-образование, то есть формирование гумуса, это процесс специфичный для почв, в отличие от гумификации, протекающей во многих природных средах — торфах, илах, сапропелях, углях и др. (в том числе и в почвах) и приводящей к образованию гумусовых веществ.

В Большой Российской энциклопедии [3] дано следующее определение гумуса: “Гумус — динамичная система, состоящая из совокупности растительных и животных остатков, утративших черты анатомического строения и претерпевающих различные этапы разложения и синтеза; основная и важнейшая составляющая часть органического вещества почвы”.

В словаре почвенных терминов США [25] приведено иное определение: “Гумус — это более или менее стабильная фракция почвенного органического вещества, остающаяся после того, как главная часть попавших в почву растительных или животных остатков разложилась”.

Гумус является одним из важнейших показателей, определяющих генезис и плодородие почв.

В “Классификации и диагностике почв СССР” содержание гумуса рассматривается на видовом уровне.

Видовые характеристики по содержанию гумуса соответствуют определенным типам почв (табл. 1).

В “Классификации почв России” [11], “Классификации и диагностике почв России” [10], в отличие от предыдущей классификационной системы, предложены более общие критерии идентификации почв по содержанию гумуса на видовом уровне:

Виды по содержанию гумуса в аккумулятивно-гумусовом горизонте, % от массы почвы (по [11]).

Для почв с темно-гумусовым и агро-темно-гумусовым горизонтом

1. Слабо-гумусированные 9

Таблица 1. Разделение типов почв СССР на виды по содержанию гумуса

В системе показателей Гришиной и Орлова [5] приведены обобщенные для всех типов почв градации по содержанию гумуса (табл. 2). По их мнению, небольшое число уровней показателя выделено для облегчения группировок почв. Эту же цель преследуют и целочисленные пределы для каждого Уровня.

Как считают авторы, хотя такой подход несколько упрощает характеристику природной обстановки, но все же каждый из уровней с некоторым приближением отвечает реальным свойствам почв конкретных типов. Так, высокое содержание гумуса 6—10% действительно свойственно черноземам, а низкое и очень низкое (2—4 и Таблица 2. Уровни содержания гумуса для группировки почв

Оценочные шкалы Гришиной, Орлова [5], Орлова с соавторами [16] и приведенную в “Классификации и диагностике почв России” [10] по степени гумусированности почв можно рассматривать как глобальные, отражающие в определенной степени генетическую принадлежность почв.

В то же время в работе Стокозова с соавторами было показано, что система Гришиной, Орлова [5] не может быть использована для объективной оценки гумусового состояния почв пашни, так как предложенные градации не были увязаны с конкретным типом почвы и его гранулометрическим составом.
На основе массового материала ВНИПТИХИМ разработал предварительные градации для пахотных почв России по степени гумусированности, в основу которых положены тип (подтип) почвы и три группы по гранулометрическому составу.

Следует отметить, что ранее в “Классификации и диагностике почв СССР” [9] три подтипа каштановых почв по содержанию гумуса разделяли на две группы с учетом гранулометрического состава.
В отмеченных выше “Временных рекомендациях по отбору почвенных проб для определения гумуса при агрохимическом обследовании пахотных земель России” [4], предложенных коллективом авторов от ВНИПТИХИМа, Почвенного института им.

В.В. Докучаева, ВПНО “Рос-сельхоз-химия”, почвы по степени гумусированности подразделены на пять групп — очень низкая, низ-
кая, средняя, повышенная, высокая. Для черноземных почв группы выделяются с шагом в 1 % по содержанию гумуса, а для остальных почв, за некоторым исключением, в первых группах интервал составляет 0.5%, а в последних (трех) — 1%.

По-нашему мнению, несмотря на имеющиеся косвенные экспресс-методы установления значений С min, для более точной оценки величин минимального содержания гумуса его следует определять в длительных опытах с бессменными чистыми парами.

Таблица 4. Градации пахотных почв по содержанию гумуса, %

Учитывая, что в абсолютном большинстве многолетних стационарных полевых опытов России варианты с бессменным чистым паром не предусмотрены, считаем целесообразным их незамедлительную закладку.

Варианты с бессменным чистым паром могут быть заложены на старопахотной почве, находящейся вблизи стационара с многолетними опытами. Через 10—15 лет парования на этой почве произойдет потеря основных запасов органического вещества, и содержание гумуса в ней установится на уровне, достаточно близком к минимальному.

Было предложено при оценке степени выпаханности черноземов с позиций их гумусового состояния использовать в качестве точки отсчета значения минимального содержания гумуса, а объективные интервалы шкалы значений содержания гумуса согласно строить на основании величин межлабораторных допустимых расхождений.

Межлабораторные допустимые расхождения рассчитаны на основании данных бесповторност-ного анализа С орг, определяемого способом сухого сжигания.

D = 2.8S для разности двух единичных измерений, где D — абсолютное межлабораторное допустимое расхождение, S — среднее квадратическое отклонение. D — наименьший возможный размер класса в шкале данного почвенного признака.

В качестве примера приведем шкалу градаций выпаханности для типичных и выщелоченных черноземов Среднерусской возвышенности по содержанию гумуса (%):

тяжелосуглинистые — эродированные — 6.9; среднесуглинистые — эродированные — 6.3.

С учетом вышеизложенного составлена шкала градаций пахотных почв России по степени гумусированности пахотного слоя, состоящая из четырех классов (табл. 5).

Для данной таблицы величина D взята из работы по материалам межлабораторного аттестационного эксперимента, проведенного в СССР на стандартных образцах при определении органического углерода по методу Тюрина. В случае внедрения в системе аналитических лабораторий агро. хим. службы России вместо методик определения содержания органического углерода в почвах способом сухого сжигания на автоматических анализаторах можно использовать информацию по межлабораторному эксперименту, приведенную в работе [2], с целью построения шкал на этой основе.

Первый класс — содержание гумуса меньше минимального — включает почвы, частично утратившие инертную компоненту гумуса в результате эрозионного выноса почвенных частиц, перемешивания гумусового горизонта с нижележащими, механического выноса тонкодисперсных частиц при уборке пропашных культур и т.д.

Второй — слабо-гумусированные, третий — средне-гумусированные — включает почвы, в той или иной степени утратившие трансформируемое органическое вещество по отношению к его содержанию в целине в результате биологической минерализации.

Четвертый — сильно-гумусированные — включает пахотные почвы, близкие по содержанию гумуса к целинным.

В предложенной шкале градаций пахотных почв России дана дифференцированная оценка содержания гумуса, учитывающая его трансформируемый компонент, который в определенной степени характеризует эффективное плодородие почв.

Здесь следует отметить весьма важное обстоятельство.

Формирование и преобразование гумуса является совокупностью протекающих в почве физических, физико-химических, химических, биохимических и биологических процессов. Однако используемое в настоящее время его разделение на лабильные, активные, легкоразлагаемые, с одной стороны, и устойчивые, инертные, стабильные группы фракций, с другой стороны, носит весьма условный характер.

Так, например, если речь идет о гумусовых веществах черноземов, извлекаемых непосредственно 0.1 н. раствором NaOH, то следует говорить о лабильности с позиций химического фракционирования.

Если проводится биокинетическое фракционирование органического вещества почвы согласно схеме Семенова с соавторами, то оно в определенной степени характеризует биологические почвенные процессы. Трансформируемое органическое вещество, рассчитанное на основе формулы С trans = С tot — С min [6, 7], наиболее адекватно отражает нативную лабильность органического вещества почвы.

Источник