Пути превращения органического вещества в почвах

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВ

Минералогический состав почв

В состав почв входят первичные и вторичные минералы. Первичные наследуются от исходных пород и преобладают во фракции >0.001 мм диаметром. Вторичные представляют собой продукт трансформации первичных минералов или новообразованы в ходе выветривания и почвообразования. Преобладают во фракции <0.001 мм диаметром. В большинстве почв первичные минералы преобладают над вторичными. Наиболее распространенные первичные минералы – кварц, полевые шпаты, амфиболы и пироксены. Среди вторичных чаще всего встречаются простые соли (гипс, сода), глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит), минералы гидроксидов и оксидов железа, алюминия и кремния.

Вопросы для самопроверки к теме 7

1.Что такое выветривание?

2.Могут ли вторичные минералы образовываться в результате физического выветривания?

3.В каких климатических условиях химическое выветривание протекает наиболее интенсивно?

Тема 8

Вопросы:

1. Происхождение и источники органического вещества почв.

2. Процессы превращения органических остатков в почвах.

3. Состав органической части почв.

4. Гумусное состояние почв.

5. Роль органического вещества почв.

Источниками органического вещества почв являются все компоненты биоценоза, которые попадают на поверхность почвы или в толщу почвенного профиля и участвуют в процессах почвообразования.

Различают первичные и вторичные источники органического вещества почв.

К первичным относятся автотрофы - организмы, способные к самостоятельному синтезу органического вещества из минеральных соединений. В наземных экосистемах подавляющую часть первичной продукции производят зеленые растения.

К вторичным источникам органического вещества почвы относятся продукты микробиологической деятельности и животных.

Биомасса зеленых растений превышает биомассу беспозвоночных животных и микроорганизмов в несколько десятков или сотен раз, а позвоночных животных - в несколько тысяч раз. Первичная продуктивность различных наземных экосистем неодинакова и лежит в пределах от 1-2 т/га в год до 30-35 т/га. Поступление органического вещества с поступающей почвенной фауной не превышает в большинстве типов почв 100-200 кг/га в год.

Таких путей всего три:

1. Торфообразование - накопление на поверхности почв полуразложившихся растительных остатков в результате замедленной их гумификации и минерализации в условиях избыточного увлажнения.

2. Распад (разложение) - процесс частичного или полного превращения сложноорганизованных структур и молекул в более простые, в том числе и в продукты полной минерализации (СО2, NH3, H2O и др.).

3. Гумификация - сложный биофизико-химический процесс трансформации промежуточных продуктов разложения органических остатков в особый класс органических соединений - гумусовые кислоты.

Состав органической части почв

Почва

Минеральная

Органическая

Эдафон

часть почвы

часть почвы

Гумус

Остатки, не утратившие анатомического строения

Промежуточные продукты распада и гумификации

Специфические гумусовые вещества

Неспецифические соединения

Прогуминовые вещества

Гумусовые кислоты

Гумин

Гуминовые кислоты (ГК)

Фульвокислоты (ФК)

Живая масса (эдафон) состоит из живых корней, микроорганизмов, представителей почвенной фауны.

Неразложившиеся остатки растений и животных, которые видны в образце почвы невооруженным глазом или под лупой, составляют 5-10 % от общего содержания органического вещества.

Гумус - основная часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения организмов. Делится на несколько групп веществ.

Неспецифические органические соединения встречаются не только в почве. Могут быть выделены из почвы, качественно и количественно определены. Это сахара, белки, лигнин, дубильные вещества, органические кислоты и др. В большинстве минеральных почв составляют несколько процентов от общего содержания органического вещества. Встречаются не только в почвах.

Специфические гумусовые соединения - наиболее характерная специфическая часть, составляющая приблизительно 80-90% общего содержания органического вещества в большинстве минеральных почв. Они представлены гумусовыми кислотами - смесью высокомолекулярных азотсодержащих ароматических соединений кислотной природы (ГК, ФК, гумин).

Это особый класс соединений с переменным составом. В пределах этой общей группы ГК и ФК сохраняют общий принцип строения. Их высокомолекулярный характер обусловливает практическую независимость основных физических и химических свойств от небольшого изменения состава.

Молекула гумусовых кислот имеет сложное строение.

Ядро молекулы представляет собой рыхлую сетку из компонентов ароматической и гетероциклической природы. Эти ароматические компоненты соединены всевозможными химическими мостиками (-СН-СН-, -С=С-, -О-, -NН-, -СН2-).

Периферию молекул составляют цепи боковых радикалов, в состав которых входят углеводные, аминокислотные и углеводородные компоненты.

Ядро гидрофобно, периферические цепочки гидрофильны. От соотношения этих частей будет зависеть растворимость гумусовых кислот.

В молекуле имеется также большое количество функциональных группировок: карбоксильные -СООН, фенолгидроксильные -ОН, метоксильные -ОСН3, карбонильные =СО, амидные -NH2, отвечающие за кислотные свойства, емкость поглощения, способность образовывать различные соединения.

Самой главной считается группировка -СООН. Она отвечает за кислотные свойства.

Несмотря на общий план строения, свойства кислот различны:

ГК - хорошо растворяются в щелочах, слабо в воде, нерастворимы в минеральных кислотах. Ядро составляет 50-60% от веса молекулы, углеводные компоненты — 25-30%, функциональные группировки — 10-25%. В виде сухого препарата имеют темно-коричневый или черный цвет.

Элементный состав ГК: С 50-62 %, Н 2.8-6.5%, О 31-40%, N 2-6%. Реакция водных растворов кислая, рН=3.

Их соли (гуматы) с 2-ух и 3-ехвалентными катионами нерастворимы. Благодаря этому свойству ГК аккумулируются в верхней части профиля и способствуют накоплению элементов почвенного плодородия.

Таким образом, ГК представляют собой наиболее ценную часть гумуса. Велика их роль в образовании структуры.

ФК - светлоокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты (от латинского fulvus - "желтый"). Молекулярная масса меньше, чем у ГК. Растворимы в кислотах, в воде (отличаются большей гидрофильностью), в щелочах. Ядро у них меньше, а периферическая часть больше, чем у ГК.

Элементный состав: С 41-46%, Н 4-5%, О 44-49%, N 3-4%. Реакция среды водного раствора более кислая, чем у гуминовых кислот, рН = 2.6-2.8. ФК разрушающе действуют на минеральную часть почвы, растворяя большинство минералов и вызывая тем самым оподзоливание.

Гумин (негидролизуемый остаток) - представляет собой совокупность ГК и ФК, прочно связанных с минеральной частью почвы. Не извлекается никакими растворителями. В большинстве почв составляет от 25 до 50% от общего содержания гумуса.

Почвы отличаются друг от друга своим гумусным состоянием.

Гумусное состояние почв - совокупность морфологических признаков, общих запасов, свойств органического вещества и процессов его создания, трансформации и миграции в почвенном профиле.

Гумусное состояние почв характеризуется в первую очередь следующими показателями:

а) содержание гумуса. Содержание гумуса в разных почвах колеблется от 1-2 до 12%:

дерново-подзолистые почвы	1.5-4%,
серые лесные	3-5%
черноземы	6-12%
каштановые	1.5-4%
сероземы	1-2%
красноземы	5-7%

б) общие запасы гумуса в слое 0-20 см составляют от 35 до 225 т/га, а в слое 0-100 см - от 50 до 800 т/га;

в) распределение гумуса по профилю бывает постепенно убывающее (черноземы), резко убывающее (дерново-подзолистые почвы), бимодальное и полимодальное (аллювиальные, погребенные);

г) типы гумуса, которые позволяют судить о его качестве, выделяются по соотношению Сгк/Сфк:

гуматный	>1.5
фульватно-гуматный	1-1.5
гуматно-фульватный	0.5-1
фульватный	< 0.5

Дата добавления: 2014-11-06