Органическая часть почвы

Органическая часть составляет лишь несколько процентов всей массы почвы, но она играет исключительно важную роль в формировании стабильного плодородия, в питании растений, в создании благоприятных водно-физических и других свойств почв.

Основным источником органических веществ являются отмершие части растений в виде корней и наземного опада.

Меньшее значение имеют почвенные микроорганизмы и остатки почвенных животных (0,7… 1,5 т/га). В пахотных почвах дополнительным источником органического вещества являются вносимые органические удобрения — навоз, торф, сидераты и др.

Количество и химический состав органических веществ, поступающих в почву и на ее поверхность, определяются не только типом растительности, ее возрастом, но и условиями произрастания. В таежно-лесной зоне основной источник органического вещества — лесная подстилка из опавшей хвои, листьев, веток и других частей древесных растений. Корни деревьев принимают незначительное участие в образовании органического вещества. Под травянистой растительностью основной источник органического вещества — корни, масса которых достигает в степной зоне до 17 т/га, в зоне сухих степей и полупустынь — 4…8 т/га. При сельскохозяйственном использовании в почву поступает растительных остатков от.

2…3 т/га (пропашные культуры) до 9… 15 т/га (многолетние мятликовые и бобовые травы).

Все отмершие растительные и животные организмы под воздействием почвенных микроорганизмов подвергаются сложным превращениям. Часть их минерализуется, другая часть превращается в специфическое органическое вещество почвы — гумус.

Растительный опад различается не только количественно, но и качественно. В хвойных лесных ценозах основная часть опада, поступающего на поверхность почвы, содержит много лигнина, дубильных веществ, восков и смол. Такой опад разлагается преимущественно грибной микрофлорой, так как грибы принимают самое активное участие в разложении грубых органических остатков, поступающих в почву.

Попадающие в почву органические растительные остатки содержат 10…25% сухих веществ и 75…90% воды. Химический состав сухих веществ весьма разнообразен по химическому составу и представлен следующими группами соединений: азотистые вещества (белки, хлорофилл, алкалоиды), углеводы (клетчатка, гемицеллюлоза, крахмал и др), лигнин, липиды (жиры, воски), смолы, дубильные вещества и зола.

зо В месте с органическими остатками в почву поступают зольные элементы: К, Са, Mg, Р, Na, Fe, Al, Si, S, а также микроэлементы Mn, В, Cu, Zn, Co, Mo и другие, необходимые растениям в очень малых количествах.

Разложение поступивших органических остатков происходит под воздействием воды и воздуха, животных и микроорганизмов, обитающих в почве, но основная роль в этом процессе принадлежит микроорганизмам.

Поступающие в почву органические остатки, под воздействием почвенных микроорганизмов, подвергаясь сложным и разносторонним процессам превращения, теряют свое анатомическое строение.

В результате биохимических процессов, под воздействием ферментов, выделяемых микроорганизмами, растительные остатки разлагаются на более простые, так называемые промежуточные продукты разложения. Белки, например, расщепляются на пектиды и аминокислоты, жиры — на глицерин и жирные кислоты, углеводы — на моносахара, органические кислоты и спирты. В дальнейшем часть этих соединений подвергается минерализации — процесс разложения органического вещества до углекислоты, воды и простых солей. В этом процессе участвует до 80…90% органических остатков, а продукты минерализации переходят в почвенные растворы и в значительной степени используются новыми поколениями зеленых растений как источник питания, так как вновь включаются в биологический круговорот.

Другая часть промежуточных продуктов разложения органических остатков используется гетеротрофными микроорганизмами для питания. В результате образуются вторичные белки, углеводы, жиры и т. п., образующие новые поколения микроорганизмов.

Третья часть промежуточных продуктов разложения подвергается гумификации — то есть биохимическому и физико-химическому процессу их превращения в специфические сложные высокомолекулярные соединения — гумус (перегной).

Процесс гумификации настолько сложен, что современная наука не выработала единых взглядов на его характер. Существует несколько концепций, с той или иной степенью достоверности объясняющих образование гумуса, однако все они не имеют достаточного экспериментального подтверждения.

В состав гумуса входят три группы соединений различающихся между собой качественными и количественными показателями:

• 1. Вещества исходных органических остатков, к которым относятся белки, углеводы, лигнин, липиды, смолы и т. п. Они составляют не более 10… 15% общей массы перегноя.
• 2. Промежуточные продукты разложения органических остатков включают аминокислоты, моносахара, органические кислоты, полифенолы, спирты и т. п. Количество их в почве не превышает 5… 10% массы перегноя.
• 3. Гумусовые вещества являются важнейшей и специфической частью перегноя. Они составляют 80…90% его массы и определяют все основные свойства гумуса. В состав гумусовых веществ входят гуминовые кислоты (ГК), фульвокислоты (ФК) и гумин.

Различающиеся по природе и химической активности две группы гумусовых кислот способствуют формированию разных по плодородию почв. Многообразие природноклиматических условий предопределяет различия в гумусообразовании.

Процесс гумусообразования зависит от условий увлажнения, воздушного и теплового режимов, состава растительных остатков и жизнедеятельности микроорганизмов.

Больше всего гумуса накапливается в зоне луговых степей, в черноземных почвах. Здесь весной и ранним летом высокая активность микроорганизмов, разлагающих органические остатки, обусловлена оптимальным увлажнением и благоприятными температурными условиями. Затем период интенсивного гумусообразования сменяется иссушением почвы и, в результате затухания биохимических процессов, происходит как бы консервация и сохранение гумуса от минерализации (табл. 3).

Содержание гумуса увеличивается от таежных подзолистых почв (2…3%) на юг к дерново-подзолистым, серым лесным (4…6%) и далее к черноземам (в среднем около 10%), а потом также закономерно уменьшается до 2…4% в каштановых почвах сухих степей и до 1…2% в почвах пустынь. Одновременно меняется и соотношение основных компонентов почвенного гумуса — гуминовых кислот и фульвокислот.

3. Среднее содержание, запасы и качественный состав гумуса наиболее распространенных типов почв.

Роль гумуса в почве разнообразна. В нем содержатся основные элементы питания растений и различные микроэлементы. Эти элементы в процессе постепенной минерализации становятся доступными для питания растений. Гумусовые вещества служат пищей для гетеротрофных почвенных организмов. От содержания гумуса в почве зависит интенсивность биологических и биохимических процессов, обусловливающих накопление питательных веществ, необходимых растениям.

Гумусовые вещества почвы играют важнейшую роль в формировании почвенного профиля. В богатых гумусовыми кислотами и их солями почвах формируется хорошо выраженный гумусовый горизонт большой мощности с высокой поглотительной способностью. Мощность гумусового горизонта и запасы гумуса в нем характеризуют плодородие почвы.

Гумус оптимизирует физическое состояние почв. Гумус склеивает почвенные агрегаты (комочки), способствуя созданию агрономически ценной структуры. Почвы с высоким содержанием гумуса обладают лучшими физическими свойствами, легко обрабатываются, меньше подвержены уплотнению, обладают большей водоудерживающей способностью.

Почвы с низким содержанием гумуса отличаются бесструктурностью, плохими водно-воздушными и тепловыми свойствами.

Гумус придает почве темную окраску, что способствует интенсивному поглощению солнечной энергии. Органическое вещество предохраняет почву от быстрой потери тепла, а при разложении само выделяет энергию, поэтому такие почвы имеют более благоприятный тепловой режим и их называют теплыми. И наоборот, почвы бедные органическим веществом, отличаются неблагоприятными тепловыми свойствами, слабо поглощают тепло и плохо его удерживают. Такие почвы называют холодными.

Таким образом, гумусовые вещества оказывают разностороннее влияние на протекающие в почве процессы и на приобретение почвой важнейших агрономически ценных свойств.

Потеря почвенного плодородия чаще всего связана с уменьшением запасов гумуса. Дело в том, что гумус не только накапливается, но и разлагается. При низкой культуре земледелия процессы разложения (минерализации) преобладают над процессами накопления гумуса, в результате гумусовый баланс становится отрицательным. Частое рыхление пахотного слоя почвы увеличивает аэрацию и интенсивность микробиологического разрушения гумуса.

К основным мероприятиям, способствующим накоплению гумуса в почве, относятся внесение навоза, компостов на торфяной основе, применение зеленого удобрения (люпин, сераделла и др.). Сохранению и накоплению гумусовых веществ в почве способствуют также мероприятия по предотвращению водной и ветровой эрозии почв, возделывание многолетних трав, использование пожнивных остатков.