География почв с основами почвоведения учебно-методический комплекс (стр. 9 )

Итак, две основные составные части гумусовых веществ (гуминовые и фульвокислоты), имея одинаковое происхождение и близкий элементный состав, обладают различными свойствами. Гуминовые кислоты способны накапливаться в почве и создавать ее плодородие, фульвокислоты – активно разрушать минеральную часть почвы. Поэтому роль гумуса  в почвообразовании и плодородии почв будет неодинаковой при разном соотношении гуминовых кислот и фульвокислот. Поэтому при изучении свойств почв надо рассматривать не только общее количество гумуса, но и его качественный состав, который оценивается по отношению гуминовых кислот к фульвокислотам.

Образование гумуса

Образование гумуса – это сложный биохимический процесс состоящий из разложения и синтеза.

Источниками образования гумуса в почве служат органические остатки растительного, животного и микробного происхождения. Характер их поступления в почву у разных групп организмов неодинаков. У древесных растений и кустарников основная часть органической массы, ежегодно отмирающей и подвергающейся разложению, представлена наземным опадом из листьев, хвои, кусочков коры, шишек и т. д. Корневая система их многолетняя и не участвует в годичном цикле превращения органических остатков. У травянистых растений, наоборот, хорошо развитая корневая система отмирает ежегодно и дает большое количество сырья для образования гумуса. Наземная же часть травянистых растений обычно отчуждается человеком (скашивается) или стравливается скотом. Другие группы организмов – микробы и почвенные животные развиваются в основном в толще почвы и остатки их также разлагаются.

В основе синтеза лежат 2 химические реакции: реакция полимеризации и поликонденсации.

Органические остатки, поступая в почву или на ее поверхность, подвергаются различным превращениям: механическому измельчению почвенной фауной, физико-химическим и биохимическим изменениям под влиянием микроорганизмов, мезо - и макрофауны почвы. Основными направлениями этих превращений являются минерализация органического вещества до конечных продуктов (СO2, H2O и простых солей) и гумификация. При определенных условиях (избыток влаги, неблагоприятный состав опада, низкие температуры) можно наблюдать консервацию органических остатков в форме торфа.

При образовании гумуса по реакции поликонденсации побочным продуктом является вода. Если молекулы воды легко удаляются, то формируется молекула с длинными цепями типа гуминовых кислот, если молекулы воды удаляются плохо в этом случае формируется молекула с короткими цепями типа фульвокислот.

Гумификация – образование высокомолекулярных гумусовых веществ специфической природы из промежуточных продуктов распада свежих органических веществ.

Содержание гумуса в различных почвах отличается не только количеством, но и качеством. Это зависит от ряда факторов:

от количества поступающего органического вещества. В дубравах общая биомасса 4000 ц/га, а опад 65 ц/га. В луговых степях общая биомасса 250 ц/га, а опад 130 ц/га. от качества поступающего органического вещества. В лесу в опаде много дубильных веществ, поэтому органические остатки разрушаются грибами, а продуктами их деятельности являются фульвокислоты. В луговых степях органические остатки разрушаются бактериями. Результатом деятельности являются высокоорганизованные органические вещества. Поэтому гумуса под травянистой растительностью больше, чем под деревянистой. от степени влажности, доступа воздуха и температуры. Наиболее энергично гумусообразование происходит в степных районах, где оптимальное соотношение температуры и влажности. К северу от черноземов органическое вещество «консервируется», т. к. много влаги и низкие температуры. В южных районах наоборот, при высоких температурах и низкой влажности органическое вещество минерализуется. Поэтому к северу и к югу от пояса черноземов содержание органического вещества уменьшается. от механического состава. В песчаных почвах, гумуса как правило, мало, т. к. происходит быстрая минерализация в виду хорошей аэрации и прогреваемости. от химического состава. Наряду с минералогическим обуславливает физико-химические свойства почв. Наличие магния и кальция усиливает накопление гумуса. от физико-химических свойств почв. Близкая к нейтральной реакция  среды оптимальна для процессов конденсации и образования устойчивых органно-минеральных соединений. от минералогического состава. Вторичные минералы с высокой емкостью поглощения (монтмориллонит) способствует накоплению гумуса, первичные, обладая низкой поглотительной способностью, не способствуют накоплению гумуса в почве.

Кальций является главным элементом накапливания гумуса в почвах. При анализе качественного состава гумуса важно учитывать соотношение гуминовых и фульвокислот. В оптимальном варианте отношение гуминовых и фульвокислот должно быть 1:1. В процессе гумификации до 80% массы растительных остатков минерализуется и лишь 1/3 может превратиться в гумус. Поэтому, чтобы почва накопила 7-8% гумуса необходимо около 1000 лет.

Экологическая роль гумуса.

участвует в выветривании минералов (фульвокислоты). При промывном типе водного режима под воздействием фульвокислот развивается подзолообразовательный процесс, сопровождающийся глубоким разрушением алюмосиликатной части почвы. свежеобразованные гуминовые кислоты обладают клеющим способом и создают почвенную структуру. гумус является источником СО2 в приземных слоях атмосферы. гумус стимулирует рост растений, активизирует развитие корневой системы, прорастание семян. является источником важнейших биологических элементов.

Для увеличения содержания гумуса в почву необходимо вносить органические удобрения, в т. ч. навоз, торфонавозные компосты, сапропель (озерный ил), ил очистных сооружений, сидераты – зеленые удобрения (бобовые – люпин).

Химический состав почв

Почва является четырехфазной системой. Она включает твердую, жидкую (почвенный раствор), газообразную (почвенный воздух) и живую фазы. Каждая фаза имеет специфический химический состав.

Химический состав твердой фазы почв

В почвах, как и в породах, на которых они сформировались, содержатся практически все элементы периодической системы , но для питания растениям наиболее необходимы 19 элементов: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B, Cl, Na, Si, Co, из них 16 элементов (кроме С, Н, О) относятся к минеральным. Углерод, водород и кислород поступают в растения преимущественно в виде СО2, О2 и Н2О.

Углерод, водород, кислород и азот называют органогенными элементами, так как в основном из них состоит организм растений. Их сумма составляет 95%, оставшиеся 5% приходится на зольные элементы: P, K, Ca, Mg, Fe, Si, Na и др. Они называются так потому, что преобладают в золе растений. Кроме того эти элементы, а также N называют макроэлементами, из них преобладающими в растениях являются N, P и К.

Азот (N) – элемент роста. В почве содержится 0,1-0,5%. В почве встречается в трех формах:

1. в связанном состоянии в виде органического вещества – гумуса,

2. в нитратной форме – NО-3,

3. в аммонийной – NН+4.

Основными путями поступления N в почву является:

клубеньковые бактерии. За лето на 1 га может накопиться до 70 кг N. свободноживущие азотофиксаторы (Asotobacter). может поступать в почву с атмосферными осадками во время грозы.

При недостатке N растения приобретают бледную окраску, т. к. уменьшается содержание хлорофилла. При избытке N растения активно повреждаются болезнями и хуже переносят засуху из огородных культур в азоте нуждаются, прежде всего, огурцы.

Среди удобрений применяют:

карбомид (синтетическая мочевина) аммиачная силитра (NH4)2 SO4  натриевая силитра кальциевая силитра

Все азотные удобрения легко растворяются в воде, поэтому их применяют в ограниченных дозах и во время вегетации.

Фосфор (Р) - элемент плодоношения. В почве содержится всего 0,05-0,25%, накапливается в ядре, протоплазме клеток, наиболее обогащена ими костная ткань животных и человека, а также мозг и мышцы.

В почве содержится в трех формах:

1. в виде тонко измельченного апатита,

2. в виде солей Na3РО4,  Са3(РО4)2

3. в органической форме

Большинство форм Р плохо растворяется в воде, поэтому растения испытывают недостаток в этом элементе. При недостатке фосфора у злаков образуются неполноценные семена – пустозерность, листья скручиваются, покрываются красноватыми и фиолетовыми пятнами и вскоре отмирают. В Р нуждаются больше всего капуста.

Из Р удобрений применяют суперфосфат, гранулированный суперфосфат, костную муку.

Калий (К) содержится 1,5-2,5% (больше, чем азота и фосфора, вместе взятых), увеличивает морозостойкость, улучшает качество плодов и овощей.

Содержится в трех формах:

в состоянии силикатов и алюмосиликатов, в поглощенном состоянии, в виде простых солей Доступными считаются формы 2 и 3.

При недостатке калия нарушается деятельность ферментов, наблюдается щуплость семян, понижение их всхожести и жизненности. Листья имеют «обожженный», рваный вид. На листьях картофеля, испытывающего острый недостаток калия, появляется бронзовая окраска, на зрелых плодах томатов появляются ржавые пятна. Из огородных культур на первом месте по потреблению калия стоит картофель, затем свекла.

Количество калия в почве зависит от механического и минералогического состава. Калия больше в глинистых почвах, чем в песчаных, больше в почвах, содержащих монтмориллонит, чем каолинит.

При недостатке калия вносят удобрения:

1.хлористый калий,

2.смешанные калийные соли,

3.сернокислый калий,

4.углекислый калий,

5.цементная пыль, отходы алюминиевого производства, печная зола.

6.комплексные удобрения (нитрофоска, нитроаммофоска и др.).

Кальций (Са) содержится в почве около 2%.

Недостаток Са:

на листьях желтоватые пятна, у косточковых пород деревьев кора трескается и вытекает клей (камедь), ухудшается плодоношение.

В почвах находится в виде:

простых солей (СаСО3), в поглощенном состоянии, в составе плагиоклазов, слюд, роговых обманок, монтмориллонита, гидрослюд.

При недостатке вносится в виде:

Извести – СаСО3 Негашеной извести СаО, Гашенной извести – Са(ОН)2

Железо (Fe) в почве 1-5%. Принимает участие в образовании хлорофилла у растений, гемоглобина у животных и человека. Много железа в красноземах и желтоземах.