Экологическое значение органических веществ почвы

Органические вещества почвы многообразны по своей роли в формировании почвенного плодородия, в росте и развитии растений. Постоянная динамика гумуса, ежегодный синтез органического вещества, процессы его разложения и трансформации, связывание в гумусе элементов питания, их консервации, наоборот, непрерывное их высвобождение и поступление в почвенные растворы — все это отдельные черты сложной и многообразной жизни гумусовых веществ почвы.

Гумус — понятие не только химическое и биологическое, но и экологическое. Гумусовые горизонты формируются как результат непрерывной смены поколений растений. В то же время гумусовые горизонты — необходимая основа и средство получения растениями элементов питания и создания оптимальной экологической обстановки в почвенном профиле. Различные сообщества растений, например травянистые и деревянистые, резко отличаются по требованиям к условиям внешней среды. Резко различны и условия гумификации, определяющие экологический оптимум для этих растений. Лесная подстилка (горизонт Ао), промывной водный режим, фульватный тип гумуса — такова экологическая основа существования леса. А для трав — гумификация по гуминовому типу, формирование темноокрашенной гумусовой толщи, аккумуляция в ней элементов питания — и все это в условиях относительного недостатка влаги.

Следовательно, в процессе эволюции жизни при почвообразовании возникло сложное и целесообразное единство растений и почвенных условий, а в более узком смысле — растений и гумуса, с которыми неразрывно связаны многие свойства и явления в почвах.

Природно-экологическая значимость органического вещества почв определяется следующим:

• 1. Минерализация органических веществ — первостепенный источник поступления в почвы доступных растениям элементов-биофилов в концентрациях, близких к экологическим потребностям организмов. При минерализации сложные органические соединения при участии различных групп микроорганизмов превращаются в простые химические вещества — воду, углекислый газ, соли различных анионов и катионов. В процессе минерализации участвует большая часть органических остатков: до 80—90%. Продукты минерализации попадают в почвенные растворы и в значительной степени становятся объектом питания растений, т. е. вновь включаются в биологический круговорот. Минерализации подвергаются и гумусовые вещества, но значительно медленнее, что обеспечивает регулярность и стабильность минерального азотного и фосфорного питания живых организмов почвы.
• 2. Гумусовые вещества почв следует рассматривать как консервант солнечной энергии, которая была накоплена благодаря процессам фотосинтеза зелеными растениями в бесчисленном множестве неспецифических органических соединений, а затем трансформирована в вещества почвенного гумуса. Постепенное ее высвобождение осуществляет энергетическое обеспечение многих почвенных процессов, включая плодородие почв. Следовательно, почвенный гумус имеет конкретную калорийную энергетическую значимость.
• 3. Гумусовые вещества обладают физиологической активностью. Фульвокислоты и гумат натрия, выделенные из разных почв, действуют неодинаково. Стимулирующая роль гуматов широко используется в практике выращивания черенков-саженцев кустарниковых культур. В присутствии гуматов они намного быстрее дают рост корней. Гуминовые удобрения уже давно имеют спрос у огородников и садоводов, обеспечивая коммерческий успех фирмам, их производящим.

Однако характерна неодинаковая требовательность различных растений к гуматам (табл. 1.9).

Таблица 1.9

Группы сельскохозяйственных растений по реакции на гуминовые кислоты.

4. Гумус оптимизирует физическое состояние почв. При оценке экологической роли гумуса всегда подчеркивается его положительное значение в связи с образованием агрономически ценной структуры, которая в конечном итоге создает для растений благоприятные водно-воздушные свойства. Главную структурообразующую роль выполняют гуматы кальция и железа. Это очень водоустойчивые структурообразователи с высокими клеящими свойствами. Они обеспечивают формирование в почвах зернистой и пористой структуры, устойчивой к разрушающему действию воды.

Гумусовые вещества оптимизируют для растений многие физические характеристики почвы. Чем выше содержание в почвах органических веществ, тем шире диапазон физической спелости, т. е. почвы могут обрабатываться в более широком интервале влажности. Многогумусные почвы легко обрабатываются, менее податливы к уплотнению. Никогда не встречаются слитые почвы с высоким содержанием органического вещества.

Почвенный гумус отличается типичными характеристиками гидрофильных коллоидов. Он увеличивает водоудерживающую способность почв, так как способен поглощать значительное количество воды.

5. Гумусовое состояние почв — важнейший показатель количественной оценки плодородия. Это связано с тем, что гумус выступает как интегральный показатель плодородия, объединяющий в себе ряд свойств почв. С гумусовыми веществами связаны многие условия жизни растений, которые отражаются в свойствах почвенного профиля: мощность и богатство гумусового профиля, пригодность к сельскохозяйственному использованию, реакция среды, физическое состояние почвенной массы, ее биохимическую активность и т. д. Поэтому, оценивая гумус почв, мы оцениваем сразу многие почвенные характеристики. Разный качественно-количественный состав органического вещества характеризует гумусовое состояние почвы (табл. 1.10).

В. В. Докучаев писал, что мощность и особенно содержание перегноя в почвах являются выражением общего комплекса всех почвообразователей, в том числе и подпочвы. Единство этих показателей подтверждается их высокой связью с урожайностью, наблюдаемой для разных почв. Мощность гумусовых горизонтов и их гумус вернее рассматривать в едином целом, неразрывно связывая их друг с другом. Величина, А + АВ представляет объем основной корнеобитаемой массы почвы, в которой происходит гумусонакопление. Содержание и запасы гумуса отражают качественные свойства корнеобитаемого слоя. В целом же мощность гумусовых горизонтов и запасы в них гумуса составляют количественное и качественное единство, характеризующее плодородие почвы.

6. Влияние гумусового содержания на плодородие почв неоднозначно. Не для всех растений соблюдается закономерность: большее содержание гумуса отвечает высокому уровню плодородия. Некоторые культуТаблица 1.10

Характеристика гумусного состояния почв [46].

ры безразличны к гумусовому содержанию почвы. Это картофель, гречиха, арбуз. Они прекрасно произрастают как на многогумусных почвах, так и на низкогумусных. А для виноградной лозы и табака на почвах с высоким содержанием органического вещества резко снижается качество урожая. Виноградники на почвах, богатых гумусом, дают продукцию с высокой кислотностью и низкой сахаристостью, а табак — неудовлетворительно ароматизирован. Богатые почвы обычно считаются неудовлетворительными для этих растений.

Экологический оптимум содержания гумуса в почвах для разных растений варьирует (табл. 1.11).

Группировка сельскохозяйственных растений по отношению к содержанию органического вещества в почвах.

Таблица 1.11

* Сельскохозяйственные культуры, попавшие в две категории, обладают широкой зоной оптимума к содержанию органического вещества в почвах.