Органическое вещество и плодородие почв

Органическое вещество почвы

Органическое вещество, гумус почв — это сложный динамический комплекс органических соединений, образующихся при разложении и гумификации органических остатков растительного и животного происхождения. Решающая роль в его накоплении принадлежит остаткам травянистой растительности, особенно их корневым системам.

Органическое вещество, которое содержится в почве неоднородно. В его состав входят следующие группы: малоразложившиеся и неразложившиеся органические остатки с сохранившейся структурой; промежуточные продукты разложения органических остатков; собственно гумусовые вещества. органический вещество почва урожайность Гумус более устойчив к разложению и значительно медленнее, чем свежее органическое вещество, минерализуется под воздействием почвенных микроорганизмов. По средним данным, скорость его разложения в почве составляет менее 1% в год.

Под влиянием микроорганизмов свежее органическое вещество разлагается в почве с выделением газообразных продуктов распада (CO₂, NH₄и др.), а также минеральных солей и кислот, в том числе нитратов. Полнота разложения — 70−80% органической массы в первые 1−2 года. Остальные 20−30% свежего органического вещества подвергаются гумификации с образованием гумусовых веществ, которые составляют 80−90% всей органической части почвы.

В. Р. Вильямс в агрономических целях различал деятельный и недеятельный почвенный перегной (гумус). К первому он относил свежий перегной, образующийся под культурой на полях луговых растений (многолетних трав). Такой перегной насыщен кальцием, не растворим в воде и способен возобновлять прочную комковатую структуру. Недеятельный (старый) перегной утрачивает структурообразующие свойства[6].

В других работах, на основании тех же подходов, почвенный гумус подразделяется на активный и пассивный [58].

Содержащиеся в почве в различной степени гумифицированные остатки растений и органических удобрений иногда еще называют «грубым» гумусом и количественно определяют его как разность между содержанием углерода в образцах без отбора и с отбором корешков. При этом различия в содержании гумуса достигают больших величин [1].

По данным лаборатории гумуса ВНИПТИОУ средняя разница в содержании органического углерода в образцах почвы, отобранных с отбором и без отбора тонких корней и видимых остатков органических удобрений достигала на пахотных почвах — 0,44% С, на сенокосах и пастбищах — 0,77% или 36−37% от общего количества углерода в почвах [51].

При воспроизводстве органического вещества почвы большое значение имеют не только конечные параметры гумусового баланса почвы, но также объемы превращений органического вещества в ней в течение определенного времени (вегетационный период, годовой цикл, ротация севооборота), а также его вещественная и энергетическая ценность.

При недостаточном поступлении в почвы послеуборочных остатков, органических удобрений в них снижается содержание наиболее pазлагаемой части органического вещества, которая определяет жизнь почвы, ее важнейшие агрономические свойства и эффективное плодородие. В этой связи для объективной агрономической оценки гумусового состояния почв возникает необходимость учета в почвах не только общего гумуса, но также свежих и полугумифицированных растительных остатков.

Свежему органическому веществу также отводится значительная роль в обеспечении растений элементами питания. Полугумифицированные органические вещества, рассчитываемые по разности между содержанием общего (определяемого по методу Тюрина) и стабильного (по методу Шпрингера) гумуса, называют «детритом». Ряд исследователей к детриту относит количество органического вещества, определяемого при отмывании полугумицированных растительных остатков на сите 0,25 мм. Содержание его по усредненным данным составляет в дерново-подзолистых почвах около 25%, в черноземах — до 40% общего гумуса.

В последнее время возрастает интерес исследователей к агрономической оценке органического вещества почвы, которое предлагается разделять на две группы: устойчивые (консервативные) и лабильные (легкоразлагаемые). К устойчивым относят большую часть гумусовых веществ, частично лигнин и его производные, некоторые полисахариды. Они существуют в почвах coтни и тысячи лет, слабо вовлекаются в минерализацию и обуславливают устойчивые свойства почв, придающие ей типовые признаки: цвет, структуру, емкость поглощения, потенциальные запасы элементами питания. Группа лабильных соединений включает низкои среднемолекулярные углеводы, аминокислоты и пептиды, новообразованые гуминовые и фульвокислоты и т. д. Они сравнительно легко минерализуются почвенной микробиотой, служат источниками элементов питания, энергетического материала, физиологически активных веществ, участвуют в формировании агрономически ценной структуры, обогащают при минерализации приземный слой атмосферы СО₂.

Находящиеся в почве растительные остатки проходят следующие стадии разложения:

Растительные остатки Гидрофильная стадия разложения Гидрофобная стадия разложения Ионно — молекулярная стадия разложения (минерализация)[51].

В зависимости от стадии разложения органическое вещество характеризуется и различными свойствами.

Первая стадия гумификации (разложения) характеризуется гидрофильностью, возникающей как за счет продуктов разложения растительных остатков, так и за счет разложения самих микроорганизмов. Отличительным свойством гидрофильных коллоидов является клейкость, поэтому, гидрофильный гумус обладает способностью оструктуривать почву. Кроме того, подвергаясь воздействию микроорганизмов, он с одной стороны, является источником образования специфических гумусовых веществ, а с другой стороны — фондом снабжения растений необходимыми элементами питания.

Органическое вещество гидрофильной стадии наиболее чувствительно к микробиологическим и химическим изменениям. Однако отмечается, что внесение навоза даже в дозах 60 т/га не увеличивает гидрофильность и что навоз характеризуется скорее гидрофобными свойствами, чем гидрофильными, что можно объяснить большой долей в составе органического вещества навоза уже полностью сформировавшихся гумусовых веществ.

Обогащение органического вещества почв гидрофильными коллоидами является косвенным показателем его активности. В условиях ландшафтного земледелия гидрофильное органическое вещество играет особенно важную роль в оптимизации водно-физических и трансформационных свойств почв, а следовательно, в повышении их эффективного плодородия [39].

Лабильные (подвижные) гумусовые вещества наиболее чувствительны к воздействию агротехнических приемов, они — ближайший источник питания растений и, таким образом, в большей степени определяют эффективное плодородие почвы. Так, лабильные гумусовые вещества почвенного раствора влияют на рост и формирование корневой системы и, соответственно, на поступление воды и питательных веществ в растение.

Недостаток лабильного органического материала вызывает неизбежную минерализацию органического вещества почвы и прогрессирующее снижение содержания гумуса. Поэтому внесение в почвы свежих растительных остатков сохраняет гумус.

Концентрацию органических веществ в почвенном растворе увеличивают не только органические, но иногда даже в большей степени (в 2 — 3 раза) — высокие дозы минеральных удобрений [18].

Все это позволяет судить о том, что гумус является одним из важнейших факторов повышения культуры современного земледелия, обеспечения экологической устойчивости агроценозов, основы плодородия почв и высоких урожаев. Поэтому в обеспечении расширенного воспроизводства плодородия задача регулирования содержания гумуса в почве и особенно накопления его активных форм, является одной из основных.