Гумус, его значение, пути увеличения содержания гумуса в почве.

Гумус почв и его значение:

Гумус - это стабильные органические соединения, сохраняющиеся в почве длительное время.

Процентное содержание гумуса, мощность гумусированного слоя и состав гумуса – наиболее важные показатели плодородия почв.

В естественных условиях гумификация растительных остатков в почве осуществляется не только микробами и дождевыми червями, но и многими другими фитосапрофагами. Они создают мелкозернистость и рыхлость, влияют на физические свойства и структуру, на химические процессы, приводят к смешению химических элементов, их аккумуляции и стабилизации в форме гумусовых веществ, определяющих почвенное плодородие. Чем больше гумуса в почве, тем лучше водный, воздушный и тепловой режимы плодородного слоя, тем лучше питание растений, тем активнее идет образование нитратов и углекислоты, необходимых для фотосинтеза и фиксации атмосферного азота свободноживущими в корнеобитаемом горизонте микроорганизмами. Физико-химическое взаимодействие новообразованных гумусовых кислот с минералами предохраняет их от быстрого вовлечения в биохимический кругооборот и способствует закреплению гумуса в почве.

Органические вещества растительных остатков с помощью бактерий и червей превращаются в гумусные кислоты и фульвокислоты. В растительных остатках содержатся и так называемые зольные элементы - различные металлы, кремний и т.д. Гумусные кислоты и фульвокислоты взаимодействуют с металлами и образуют соли - гуматы и фульваты. Гуматы лития, калия, натрия растворимы, легко вымываются водой. Они же представляют наиболее ценную часть гумуса, легко доступную растениям. Гуматы кальция, магния, кремния и тяжелых металлов нерастворимы и составляют ту часть гумуса, которую можно назвать консервами почвенного плодородия. Они накапливались в черноземах весь послеледниковый период. Эти гуматы способны растворяться под влиянием ферментов корневой системы растений, но в количествах, удовлетворяющих только их потребность. Они не подвержены гидролизу, но оказывают большое влияние на создание агрономически ценной, связной, водопрочной и пористой структуры, не подверженной влиянию эрозийных воздействий.

Особо следует подчеркнуть, что гуматы тяжелых металлов еще более устойчивы к гидролизу ферментами корневой системы растений и практически не усваиваются ими. Это есть главное экологическое свойство гумуса - связывание тяжелых металлов в почве и предохранение всего живого на Земле от их токсического воздействия, в том числе от тяжелых радионуклидов! Это защитное свойство столь же важно для всего живого, как и защитное свойство озонового слоя вокруг Земли. Чем больше гумуса в почве, тем ярче выражено такое буферное свойство почв: пищевая и кормовая продукция, выращенная на высокогумусных почвах, является экологически чистой.

Гумус - это "хлеб для растений". В нем сосредоточено 98% запасов почвенного азота, 60% фосфора, 80% калия и содержатся все другие минеральные элементы питания растений в сбалансированном состоянии по природной технологии. В инертном гумусе пахотного слоя заключено до 87,5% энергии.

Наиболее богаты гумусом черноземы, где богатая травянистая растительность и активная деятельность микроорганизмов и дождевых червей способствуют обильному образованию гумусовых веществ, а высокое содержание глинистых минералов обеспечивает их закрепление в почве. Так формировался гумусовый фонд почвы - итоговый результат длительных (десятилетия и столетия) и разнообразных процессов разложения и консервации веществ растительного и микробного происхождения.

Запасы гумуса в почвенном покрове земли распределены неравномерно: больше всего его в черноземах луговых степей - от 400 до 700 т/га, меньше - в почвах тундр и пустынь - всего 0,6...0,7 т/га.

Гумус не только участвует в снабжении растений азотом, фосфором, калием и другими важными макро- и микроэлементами питания, неоспорима его роль и в других важнейших процессах почвообразования и обеспечения плодородия почв, таких, как предохранение почв от выветривания, создание их гранулярной структуры, снабжение растений необходимой для фотосинтеза углекислотой, биологически активными ростовыми веществами. Поэтому сохранение и преумножение запасов гумуса - одна из первоочередных задач земледельцев.

Агрономическая ценность гумуса в значительной степени определяется соотношением содержащихся в нем гуминовых кислот и фульвокислот. При преимущественном синтезе гуминовых кислот в почвах формируется четко выраженный гумусовый горизонт, обладающий высоким плодородием. Такие почвы характеризуются водопрочной, водоемкой структурой и гидрофильностью, богаты органическими формами азота, фосфора и других элементов питания растений.

При интенсивном образовании фульватного гумуса почвы легко обедняются щелочными катионами и другими элементами, приобретают кислую реакцию среды, обеструктуриваются. Повышение плодородия этих почв связано с длительным окультуриванием и внесением больших доз биогумуса (до 100 т/га).

В гумусе сосредоточено огромное количество энергии. При расчете ее теплотворная способность гумуса для всех типов почв условно принимается равной 4000 калорий на 1 г. Из изученных почв по энергетике гумуса резко выделяется чернозем - 20000 калорий в призме сечением 1 см² и мощностью до 300 см. Гумус других типов почв характеризуется значительно меньшими запасами энергии - 4000...8000 калорий в том же объеме почвы. Если сравнить содержание энергии на 1 га земли, имеющем запас энергии в призме 4000 малых калорий, то общий ее запас сопоставим с 50000 л бензина, а на черноземах - 250000 л.

Огромные запасы аккумулированной в гумусе энергии играют чрезвычайно важную роль в самых разнообразных почвенных процессах. Гумус - основной источник энергии для процессов превращения в почве минеральных соединений, биосинтетических реакций, жизнедеятельности микроорганизмов, роста и формирования растений и т.д. Черноземы, как было отмечено, характеризуются преобладающей аккумуляцией энергии в гумусе (88% суммы энергии в гумусе и растительном веществе), что хорошо согласуется с выдающимся и устойчивым плодородием черноземов.

Хорошо изучена важная роль гумусовых веществ как физиологически активных соединений для растений. Высокогумусированные почвы отличаются более высоким содержанием физиологически активных веществ. Гумус активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов в растительном организме, способствует усиленному поступлению в него элементов питания, что сопровождается повышением урожая и улучшением его качества.

Еще более существенна роль гумуса в увеличении отдачи при умелом применении химических удобрений, эффективность его при этом увеличивается в 1,5...2 раза. Однако необходимо помнить, что химические удобрения, внесенные в почву, вызывают усиленное разложение гумуса, что приводит к снижению его содержания.

Практика современного сельскохозяйственного производства показывает, что повышение содержания гумуса в почвах является одним из основных показателей их окультурирования. При низком уровне гумусовых запасов внесение одних минеральных удобрений не приводит к стабильному повышению плодородия почв. Более того, применение высоких доз минеральных удобрений на бедных органическим веществом почвах часто сопровождается неблагоприятным действием их на почвенную микро- и макрофлору, накоплением в растениях нитратов и других вредных соединений, а во многих случаях и снижением урожая сельскохозяйственных культур.

Пути увеличения содержания гумуса в почве:

Потеря гумуса ухудшает азотное питание растений, приводит к ухудшению структуры почвы, увеличению ее плотности, уменьшению запасов продуктивной влаги, снижению микробиологической активности живой фазы почвы.

Эту проблему можно решить, если использовать в качестве органики солому и посевы сидеральных культур.

При заделке в почву одной тонны соломы образуется 170...190 кг гумуса. Однако солома разлагается медленно. Для ускорения этого процесса надо вносить минеральный азот 8...10 кг д.в. (20-22 кг мочевины) в расчете на 1 т. соломы.

Озимые культуры способны давать до 5 т. соломы на гектаре посева. Для удобства заделки соломы в почву ее надо измельчить при уборке и разбрасывать по полю (вместо копнителя на зерноуборочный комбайн надо навешивать измельчитель соломы). Если комбайны не оборудованы измельчителями, то солому кладут в валки, а потом измельчают косилками измельчителя (Е-280, 281, КИР-1,5 и др.).

Измельченную солому надо заделывать на глубину 10...12 см с помощью дисковых рабочих органов (тяжелые бороны БДТ-2,2, лущильники ЛД-5(10), что ускорит ее минерализацию и предотвратит накопление фенольных соединений в почве, а затем через две недели запахивать на полную глубину пахотного горизонта. Это мероприятие способно обеспечить ежегодное увеличение гумуса в почве на 700 кг/га.

Другим источником поступления органического вещества, а следовательно и гумуса, должен быть сидерат.

Сидерация - это выращивание зеленых растений с целью запашки их в почву на зеленое удобрение.

Сидераты, как правило, выращивают в паровом поле севооборота. Основной культурой для этих целей является люпин, но могут быть и другие, в первую очередь бобовые культуры.

Бобовые культуры кроме того, что образуют большую вегетативную массу, способны брать азот из воздуха и фиксировать его в почве. Запашка люпина в паровом поле (занятой пар) равноценна внесению 70 т. навоза на 1 га пашни. Действие сидерального пара проявляется и на последующие культуры. Общий урожай четырехпольного севооборота повышается на 45% по сравнению с таким же севооборотом, но с чистым неудобренным паром.

На зеленое удобрение люпин (яровой) высевают в занятых парах. Под посев поле пашут осенью; перед вспашкой можно внести фосфорно-калийные удобрения из расчета 45 кг д.в. Р2О5 и 60 кг д.в. К2О на 1 га. Для улучшения азотофиксации семена перед посевом следует обработать нитрагином. Глубина заделки семян на суглинистых почвах 2-3 см, на супесчаных - больше. Для предотвращения травмирования семян высевающий аппарат настраивают на верхний высев. Заделывают зеленые растения в почву в стадии цветения (при созревании семена осыпаются). Вегетативная масса может быть 25...30 т/га, поэтому для заделки ее в почву целесообразно использовать сначала тяжелые дисковые бороны типа БДТ-2,2 в двух взаимоперекрестных направлениях, а потом уже запахивать на полную глубину плугами.

Для этих целей можно использовать многолетний люпин. На третий год жизни он способен образовать до 60 т/га зеленой массы. На зеленое удобрение его подсевают к яровым культурам (ячмень, овес), замыкающим севооборот (как клевер). После уборки покровной культуры (ячмень, овес) люпин остается на поле в фазе розетки листьев, с весны начинает энергично расти и во время цветения его также, как и яровой, запахивают в почву.

В качестве сидеральных культур могут использоваться сераделла, клевер, донник, горчица белая, гречиха, рожь.

Совместное использование этих приемов в земледельческой практике способно обеспечить положительный баланс гумуса (увеличение его запасов) в почве - повышать запас питательных веществ, снижать кислотность, улучшать агрофизическое состояние почвы без внесения больших доз органических и минеральных удобрений. Создание естественного плодородия выше исходного уровня есть расширенное воспроизводство.

Задание № 2:

Вопрос № 96: