Источники и процессы превращения органических остатков /понятия о процессах минерализации и гумификации.

Вся совокупность органических компонентов в пределах почвенного профиля называется органическим веществом почвы.

 К потенциальным источникам относятся все компоненты биоценоза, которые поступают на поверхность почв или в толщу почвенного профиля после завершения жизненного цикла.

Главный источник органического вещества почвы в естественных ценозах - растительные остатки в виде наземного и корневого опада.

Система органических веществ почвы (Д.С. Орлов, 1985)

Совокупность процессов трансформации органических веществ в почвах составляет процесс гумусообразования, который определяет формирование и эволюцию гумусового профиля (органопрофиля) почв.

В число процессов входят: поступление в почву органических остатков, их разложение, минерализация и гумификация, минерализация гумусовых веществ, взаимодействие органических веществ с минеральной частью почвы, миграция и аккумуляция органических и органно-минеральных соединений.

(53)Минерализация – распад органических остатков до конечных продуктов – воды, углекислого газа и простых солей.

В результате минерализации происходит сравнительно быстрый переход закрепленных в органических остатках различных элементов (N P, S, Ca, Mg, K, Fe и др.) в минеральные формы и потребление их новыми поколениями живых организмов.

Факторы минерализации

Наиболее интенсивно распад органических остатков до конечных продуктов идет при оптимальной влажности почвы (60…80% от полной влагоемкости) и температуре (20-250С). При увеличении влажности и температуры или их снижении уменьшается скорость разложения остатков.

Свойства почвы прямо или косвенно влияют на скорость разложения органических остатков. Прямое влияние выражается в степени развития процессов взаимодействия продуктов распада с компонентами почвы, косвенное – в регулировании интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов и их состава.

Гумификация – совокупность биохимических и физико-химических процессов трансформации продуктов разложения органических остатков в особый класс органических соединений - гумусовые кислоты почвы.

Итог гумификации – закрепление органического вещества в почве в форме новых, устойчивых к микробиологическому разложению продуктов, служащих аккумуляторами огромных запасов элементов питания и энергии.

Гумусом называют сложный динамический комплекс органических соединений образующихся при разложении и гумификации органических остатков и продуктов жизнедеятельности живых организмов.

 

Почвенные коллоиды

Физико-химическая поглотительная способность почв обусловлена наличием в их составе почвенного поглощающего комплекса (ППК), представленного почвенными коллоидами.

ППК обладает способностью поглощать и обменивать катионы и анионы, находящиеся на поверхности коллоидных частиц, на эквивалентное количество ионов почвенного раствора.

По составу коллоиды подразделяются на -минеральные (глинистые минералы, гидроксиды железа алюминия, кремния и др.),

-органические (гуминовые и фульвокислоты, белки, полисахариды

-органо-минеральные глинисто-гумусовые комплексы, алюмо- и железогумусовые сорбционные комплексы).

Минеральные коллоиды подразделяются на кристаллические (глинистые минералы) и аморфные (гидраты оксидов железа, алюминия и кремния).

Физико-химические свойства почв – свойства обусловленные физико-химическими процессами определяющих распределение вещества между твердой, жидкой и газообразной фазами и происходящими между ними процессами эквивалентного обмена.

К физико-химическим свойствам относятся обменная поглотительная способность почв, состав поглощенных ионов, Емкость катионного обмена (ЕКО) - максимальное количество катионов, удерживаемое почвой в обменном состоянии.,Vреакция среды и буферные свойства почв.

Физико-химические свойства связанны с содержанием и составом в почве илистой фракции, коллоидов и органического вещества.

Коллоиды в почве могут находиться в форме геля (в осажденном состоянии) и в форме золя (в виде суспензии). Под действием различных факторов, влияющих на величину заряда, состояние коллоидов может изменяться — гель может переходить в золь и наоборот.

Коллоидная мицелла состоит из ядра, слоя потенциалопределяющих ионов, неподвижного и диффузионного слоя компенсирующих ионов.

Ионы диффузного слоя способны обмениваться с ионами интермицеллярного (почвенного) раствора, обусловливая физико-химическую поглотительную способность. Коллоидная мицелла электронейтральна.

Основными поглощенными катионами в почве являются Ca2+, Mg2+, Na+, Al3+, H+. Важное значение также имеют NH4+, К+, Fe2+, Mn2+, Cu2+, Zn2+

Ионы с большим зарядом и меньшим радиусом поглощаются более прочно

Ряды ионов по склонности к поглощению Al3+>H>Ca2+>=Mg2+>K+>= NH4+ >Na+ 

PO3-4>SO42- >NO-3=Cl-

 

Состав поглощенных катионов является важной генетической и производственной характеристикой почв.

 В почвенно-поглощающем комплексе почв гумидных областей (тундровых, подзолистых, дерново-подзолистых, серых лесных) находятся Н, Аl, Ca, Mg.

Семигумидных (черноземы) - Ca, Mg

Семиаридных и аридных (каштановые, бурые полупустынные и серо-бурые пустынные) - Ca, Mg, Na