Вопрос 21. Источники гумуса в разных почвенно - климатических зонах и их состав.

Источниками гумуса являются: зеленые растения; микроорганизмы; мхи и лишайники; животные; любое органическое вещество, попавшее в почву.

Основным источником накопления гумуса в почвах служат зеленые растения, которые ежегодно оставляют в почве и на ее поверхности большое количество органического вещества. Ежегодное количество поступающего в почву растительного вещества (опада) колеблется от 1 до 28 т/га и зависит от характера растительности. Меньше всего растительного опада образуется в тундре и пустыне – 1,0-2,5 т/га. В хвойном лесу ежегодное количество растительного материала составляет 4,7-5,5 т/га. В лиственном лесу опада несколько больше – 6-7 т/га, потому что, в хвойном лесу практически нет травянистого покрова, а в лиственном лесу он, как правило, есть. Больше всего растительного вещества формируется в зоне лесостепи и степи, от 8 до 28 т/га, причем корни по массе могут превышать надземную часть в 4 раза. В сухих степях количество поступающего в почву растительного материала несколько меньше и составляет 4,5 т/га, причем, основная часть биомассы (до 80% и более) приходится на подземные органы.

В агро-экосистемах, то есть в посевах различных сельскохозяйственных культур, в почву поступает, как правило, меньше растительного опада, чем в естественных экосистемах. Под пропашными культурами в почву приходит 2-3 т/га вещества в год, под однолетними зерновыми культурами до 5 т/га в год и под многолетними травами 7-9 т/га в год.

Химический состав органических веществ, поступающих в почву, самый разнообразный. В основном, на 75-90% растения состоят из воды. В состав сухого вещества входят углеводы, белки, жиры, воска, смолы, дубильные вещества, фенолы и зольные элементы.

Растительные остатки состоят в основном из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина, дубильных веществ, при этом наиболее богаты этими соединениями древесные породы. Белка, а значит и азота больше всего содержится в бактериях и бобовых растениях. Наименьшее количество белковых соединений обнаруживается в древесине.

Растения содержат также зольные элементы, количество которых неодинаково у разных растений. Основную массу золы составляют такие элементы, как Ca, Mg, Si, K, Na, P, S, Fe, Al, Mn, Cr. Наиболее высокой зольностью обладают злаковые и бобовые растения, меньше всего золы содержится в древесине хвойных пород.

В хвойном лесу, растительный опад имеет плохое качество, так как в значительной мере состоит из кислых продуктов – лигнина (25-30%), липидов и дубильных веществ. Данный опад содержит мало зольных элементов и белковых веществ. Разлагается этот опад в основном микроскопическими грибами. Из плохого по качеству опада образуется грубый, кислый гумус плохого качества. Растительный опад лиственного леса лучше по качеству в нем меньше лигнинов, дубильных веществ и смол, но больше золы и белковых соединений. Здесь образуется гумус среднего качества.

Лучшим по качеству является травянистый опад в степях и лесостепях. Бобовые и злаковые растительные остатки содержат много зольных элементов (до 5-10%), много и белков (у злаков 5-12%, у бобовых 10-20%). В них значительно меньше лигнинов (15-20%), липидов и дубильных веществ (2-10%). Данный опад разлагается в основном бактериями. Из такого опада образуется гумус хорошего качества. Этот гумус называют – мягкий гумус. Именно в степях и лесостепях формируются самые плодородные почвы в мире, это черноземы.

Источники образования гумуса в почве

Источники гумуса в различных ландшафтах

*К/Н - отношение корневой массы к надземной

Наличие гумусовых веществ в почве является одним из ключевых критериев, принимаемых во внимание при оценке ее плодородности. Для каждого типа почвы в зависимости от природно-климатических зон и степени окультуренности существуют свои нормы содержания гумуса. Они обусловлены не только количественными запасами, но и качественным составом, который определяется главным образом соотношением гуминовых и фульвокислот.

Гуминовые кислоты — это группа высокомолекулярных органических кислот характерного темного цвета, хорошо растворимых в щелочах и нерастворимых в органических и минеральных кислотах. Вступая в реакцию с кальцием, магнием, калием и другими содержащимися в земле щелочными металлами, гуминовые кислоты преобразуются в соли — гуматы, которые не растворяются в воде и имеют свойство закрепляться в почвах. Гуминовые кислоты из-за своих уникальных свойств представляют наиболее ценную часть гумуса, поскольку благодаря им необходимые растениям питательные микроэлементы становятся доступными для растений.

Гуминовые кислоты улучшают способность почвы поглощать и удерживать в своей толще ионы и молекулы различных полезных веществ из растворов, что способствует накоплению питательных элементов. Известно, что при наиболее благоприятных условиях гумификации органических остатков образуется гумус, обогащенный именно гуминовыми кислотами.

Фульвокислоты — это группа желтоокрашенных азотсодержащих гумусовых кислот. В отличие от гуминовых в них содержится малое количество углерода, зато отмечается повышенное содержание кислорода и водорода. Отличающиеся повышенной активностью соли фульвокислот (фульваты) практически моментально растворяются в воде и практически не удерживаются в почвах. Однако фульвовая кислота способствует увеличению в размерах клеточных пор корневой системы растений, что позволяет клеткам более активно поглощать питательные вещества. Фульвокислоты принимают активное участие в нейтрализации содержащихся в почве токсинов, обладают антиоксидантными свойствами.

В зависимости от соотношения гуминовых и фульвовых кислот выделяют два основных типа гумуса: гуматный и фульватный. Первый вид гумуса характерен для черноземов и темно-каштановых почв. Вообще, наибольшие запасы гумуса традиционно наблюдаются в почвах подзоны типичных черноземов. Содержание гумуса в таких почвах обычно достигает до 10% (в верхнем слое). Не случайно именно чернозем является своеобразным почвенным эталоном, наиболее объективно отражающим свойства почв. Фульватный тип гумуса свойственен сероземам, светло-каштановым почвам, бурым, подзолистым и дерново-подзолистым почвам.

Севернее и южнее от типичных черноземов запасы гумуса в почвах уменьшаются и ухудшаются его качественные характеристики. Дело в том, что в северных почвах преобладают фульвокислоты — растворимые продукты гумификации, которые легко вымываются осадками и попадают в грунтовые воды. В засушливых условиях юга процессы минерализации происходят интенсивно, и из-за малого количества органических остатков формируются сероземы с очень низкими запасами гумуса.

Скудные запасы гумуса в грунтах северных территорий — подзолистых и дерново-подзолистых — связаны с тем, что в гумусе этих почв преобладают водорастворимые фульвокислоты, которые вымываются осадками до грунтовых вод. В засушливых условиях южных регионов из-за интенсивных процессов минерализации и недостаточного количества органических остатков формируются почвы сухого субтропического климата с очень низкими запасами гумуса. К слову, почвы пустынных степей содержат, не более 2% гумуса, при этом мощность гумусовых горизонтов в них обычно не превышает 25-30% сантиметров.

Значительное содержание гумуса традиционно отмечается в дерново-луговых, пойменных и дельтовых почвах, где оно достигает нередко 14%. В горно-луговых почвах количество питательного гумуса и вовсе может превышать 15-20%. Впрочем, мощность гумусовых горизонтов и в этом случае обычно невелика.

К сожалению, не все почвы содержат достаточное количество гумуса, однако плодородие грунта всегда можно увеличить путем регулярного внесения в почву комплексных гуминовых удобрений. Одним из наиболее эффективных из них на сегодняшний день является концентрированный препарат ФульвоГум, который вырабатывается из натурального торфа. Его основными действующими веществами являются те самые гуминовые и фульвокислоты — природные стимуляторы роста растений.