Состав почвенного гумуса

Гумус представляет собой сложный динамический комплекс относительно устойчивых, обычно темно окрашенных органических соединений, равномерно пропитывающих почву и находящихся в очень тесной связи с её минеральной частью. Гумус в значительной степени устойчив против разложения и поэтому способен накапливаться в почве.

В составе почвенного гумуса различают две группы соединений:

1. Негумифицированные органические вещества индивидуальной природы. Представлены разнообразными соединениями, входящими в состав растительных остатков, и промежуточными продуктами их разложения: белками, аминокислотами, восками, смолами и т.д. Эта группа веществ в почвенном гумусе составляет обычно не более 10-15%, за исключением торфяных горизонтов -80%- всей органической массы.

2. Специфические органические вещества, так называемые гумусовые. Эти вещества представляют собой компоненты многих высокомолекулярных азотсодержащих кислот. Гумусовые вещества подразделяются на: гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины.

Гуминовые кислоты представляют собой высокомолекулярные орга­нические кислоты, которые содержат около 52-62% углерода, 31-39% кислорода, 2,5-2,8% водорода и 2,6-5,1% азота. Кроме того, в весьма малых количествах в них входят P, S, Fe, Si, Al и др. элементы (1-10%), но это не постоянные компоненты молекул гуминовых кислот, а присоединяющиеся в процессе химических реакций. Они не растворимы в воде и спирте, растворяются только в щелочных растворах. Молекула гуминовой кислоты содержит карбоксильные и фенолгидроксильные группы. Эти группы имеют большое значение в почвообразовании: они обусловливают поглотительную способность почв, по отношению к катионам, а также взаимодействие гуминовых кислот с дру­гими компонентами гумуса, минеральными веществами и удобрениями.

При взаимодействии с катионами щелочных и щелочноземельных металлов гуминовые кислоты образуют соли – гуматы. Гуматы щелочных ме­таллов Na, K, а также гуматы NH4 хорошо растворимы в воде и легко вымываются из почвы. Гуматы щелочноземельных металлов, главным образом Ca, нерастворимы в воде и хорошо закрепляются в почве.

Фульвокислоты – представляют собой высокомолекулярные оксикарбоновые азотсодержащие органические кислоты. В отличие от гуминовых кислот содержат несколько меньше углерода, но больше кислорода и водорода. В их состав входит 44-50% C, 42-48% O₂, 4,5-6,0% H и 2,5-5,5% N. В слабых растворах эти вещества имеют светло-желтый цвет, в концентрированных – оранжево-желтый, из-за чего получили название (fulvus – желтый).

Фульвокислоты обладают сильнокислой реакцией и хорошо растворимы в воде, поэтому эти кислоты энергично разрушают минеральную часть почвы, играя существенную роль в развитии подзолообразовательного процесса. При взаимодействии с катионами щелочных и щелочноземельных металлов образуют соли растворимые в воде при любой реакции раствора и способные вымываться нисходящими токами воды.

Гумины – являются наименее доступной для выделения и исследова­ния группой гумусовых веществ. Они представляют собой самую инертную часть почвенного гумуса. Исследования показали, что гумины не являются особой группой гумусовых веществ, а состоят из гуминовых кислот и фульвокислот. Эти кислоты в гуминах находятся в сложных и прочных связях между собой и образуют различные комплексы с минеральной частью почв, особенно с частицами глинистых минералов.

Важным показателем характеристики плодородия почв является отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот. Это отношение характеризует тип гумуса почвы. В связи с этим выделяют следующие типы:

1) Фульватный <0,5;

2) Гуматно-фульватный 0,5-1;

3) Фульватно-гуматный 1-2 (1,5);

4) Гуматный >2 (1,5).

4. Так как гумусовые кислоты – высокомолекулярные органические соединения, имеющие отрицательный заряд и свободные или легкозамещаемые связи, поэтому при взаимодействии с катионами почвенного раствора происходит замена и насыщение гумусовых кислот катионами Ca, Mg и Fe, что способствует снижению их растворимости. При взаимодействии с одновалентными катионами Na и K усиливается подвижность гумусовых кислот и происходит взаимодействие гумусовых кислот с глинистыми минералами особенно с монтмориллонитом и группы гидрослюд, вследствие чего формируются органоминеральные нерастворимые гумины.

Первоначально содержание гумуса в почве выражается в % от массы почвы, а запасы выражают в т/га.

Размеры накопления гумуса в почве определяются следующими причинами:

1. количеством и качеством поступающих растительных остатков;

2. климатическими условиями. Для накопления гумуса необходимо попеременное разложение органического вещества в аэробных и анаэробных условиях. В аэробных идет образование гумусовых веществ, а в анаэробных гумусовые вещества соединяются с минеральной частью почвы и образуются устойчивые органоминеральные соединения.

5. Чем выше содержание гумуса, тем плодороднее почва. Гумусовые вещества являются источником питательных элементов. Гумусовые вещества содержат в себе все элементы периодической системы Менделеева. В результате деятельности микроорганизмов гумусовые вещества разлагаются и превращаются в минеральную часть или питательные вещества. Гумусовые вещества, благодаря наличию функциональных групп, обладают высокой поглотительной способностью. Гумусовые кислоты обладают клеящей способностью и вместе с катионами Ca участвуют в образовании водопрочных агрегатов. Гумусовые вещества создают благоприятный водный и воздушный режимы. Органические вещества важнейший фактор, обусловливающий образование структуры почвы. При разложении их выделяются различные кислоты, усиливающие химическое выветривание минеральной части почвы с образованием легкоподвижных соединений зольной пищи растений.

Органическое вещество почвы служит питательным материалом для большинства почвенных микроорганизмов. Чем больше в почве гумуса, тем богаче она микроорганизмами, тем энергичнее протекают в ней биологические и биохимические процессы, играющие большую роль в накоплении питательных веществ для растений.

Таким образом, значение органических соединений в почвообразовании огромно и многообразно, и от количества гумуса в значительной степени зависит производительная способность почвы.

Накопление органических веществ в почве осуществляется правильной обра­боткой почвы, соблюдение севооборотов, введение в севооборот многолетних трав, внесение органических удобрений, применение сидератов, внесение минеральных удобрений.

Лекция № 6 (2 часа)

Дата добавления: 2014-01-11