Органическое вещество почвы

Органическое вещество почв представлено живой биомассой (почвенной биотой и живыми корнями растений), органическими остатками растений, животных, микроорганизмов, продуктами разной степени их разложения и конкретно новообразованными гумусовыми веществами (гумусом).

Органическое вещество и его трансформация в почве играют важную и разностороннюю роль в ее генезисе и формировании основных свойств, связанных с развитием в почве плодородия и фитосанитарных функций.

Органический материал в почве

Источники органического вещества почв

Изучение его состава, свойств, процессов трансформации, познание его агрономического значения в сельскохозяйственном использовании почвы давно привлекали внимание ученых.

Без знания методов регулирования содержания, состава и свойств органического вещества агроном не может максимально эффективно управлять плодородием почвы.

Важнейшими источниками органического вещества почвы являются отмершие растительные остатки в виде надземной и корневой масс. Органические остатки почвенной фауны встречаются в меньшем количестве.

Степень поступления растительных органических остатков в почву, их состав и соотношение надземной и корневой масс зависят от состава поясной растительности и местных условий, определяющих продуктивность.

Годовая поставка растительных остатков в почву в природных экосистемах и злаковых гроценозах (Кирюшин, Л991), т/га

Доступ

сухого вещества

Южная тайга в европейской части Лесостепь Русской Раисны Лесостепь в Западной Сибири
лес агроцепос с навозом луговая степь агроцепос с навозом луговая степь агроцепос без удобрений интенсивные технологии
Средний 10,0 3,6 24,7 5,8 24,5 5.7 6.7
Колебания 8,0-16,0 2,9-6,2 15,5-33,7 2,8-11,9 23,9-25,1 3,3-6,9 4,8-8,8

В тундре в почву поступает небольшое количество органических остатков (около 1 т/га); затем он растет из северной тайги в южную тайгу и далее в лесостепные леса и травянистую растительность лугово-степей.

По мере продвижения в степные зоны количество подстилки уменьшается из-за сухого климата; доля выпадения корней в ней увеличивается. В пустынной зоне засоренность минимальна (1–2 т/га); вновь резко возрастает, достигая больших величин, в лесах влажных субтропиков и тропиков (20 т/га и более).

В агроценозах количество органических остатков сельскохозяйственных растений, поступающих в почву, уступает естественному учету.

Это связано, с одной стороны, с более низкой их продуктивностью в большинстве случаев, а с другой стороны, с ежегодным отчуждением при заготовке значительной части органического вещества, синтезируемого растениями.

Зерновые культуры

При выращивании зерновых культур с выходом зерна и соломы отчуждение составляет, таким образом, примерно 50% всей органической массы растений. Поэтому поступление растительных остатков в почву после вспашки целинных ковров в агроценозах снижается в 3-4 раза.

В зависимости от выращиваемых культур количество органических остатков, поступающих в почву, колеблется от 2–3 (культурные) до 7–9 (многолетние травы) т/га в год.

Характер поступления органических остатков в почвенный профиль неодинаков: в лесах основное их количество поступает на поверхность почвы, а в травянистых сообществах значительная часть (от 25–30 до 80–90%) поступает непосредственно в почву в виде отмерших корней.

Различный характер поступления мусора важен в дальнейших процессах трансформации. Химический состав сухих органических остатков представлен углеводами, белками, лигнином, восками, смолами и другими веществами.

В составе сухого вещества органических остатков присутствуют зольные элементы (от 0,1-3,0 до 5-10%): калий, кальций, магний, кремний, фосфор, сера, железо и многие другие, в том числе микроэлементы.

Направление и скорость их последующей трансформации зависят от состава органических остатков. Наиболее быстрая трансформация (минерализация и гумификация) происходит в подстилке, богатой легкодоступными для микроорганизмов веществами (белками, аминокислотами, растворимыми углеводами) и основаниями (Са, Mg).

Растительные остатки, богатые лигнином, дубильными веществами, смолой (хвоя, древесина) разлагаются медленно. Из опада культурных растений быстрее разрушаются остатки бобовых трав и медленнее зерновая солома.

Органический материал в почве

Процессы превращения органических остатков и образование гумуса

Органические остатки, попадая в почву или на поверхность, претерпевают различные преобразования: механическое измельчение почвенной фауны, физико-химические и биохимические изменения под влиянием микроорганизмов мезо- и макрофауны почвы.

Основными направлениями таких превращений являются минерализация органического вещества в конечные продукты (СО2, Н2О и простые соли) и гумификация.

При определенных условиях (избыток влаги, неблагоприятный состав подстилки, низкие температуры) может наблюдаться сохранение органических остатков в виде торфа. Кроме того, в процессе трансформации органических остатков всегда образуются водорастворимые формы органических веществ.

Такие формы преобразования органического вещества могут иметь значение при образовании некоторых типов почв (торф и др.), при миграции и накоплении веществ и в других явлениях.

Однако для этих направлений трансформации органических остатков последними стадиями преобразований будут минерализация и гумификация. Образование гуминовых веществ связано с развитием процесса гумификации.

Органический материал в почве

Гумификация

Совокупность сложных биохимических, физико-химических и химических процессов превращения органических остатков в гуминовые вещества.

Уровень знаний о процессах превращения органических остатков в гуминовые вещества не позволяет сформулировать теорию этого процесса в законченном виде. Существуют следующие три группы современных представлений о процессе гумификации.

Конденсация или полимеризация (Трусов, Кононова, Флюг). Рассмотрим гумификацию как процесс, состоящий из следующих звеньев:

  1. образование исходных структурных единиц для образования гуминовых веществ. Это продукты распада растительных тканей, погибшие микроорганизмы, их метаболизм и вторичный синтез; все компоненты, в том числе и простые соединения распада растительных тканей, могут быть источниками структурных единиц;
  2. конденсация структурных единиц, осуществляемая при окислении фенолов ферментами типа фенолоксидаз до хинонов и взаимодействием последних с аминокислотами и пептидами;
  3. поликонденсация (полимеризация) — химический процесс, характеризующий последнюю стадию процесса гумификации.

Концепция биохимического окисления (Тюрин, Александрова). Он рассматривает гумификацию как сложный биофизический и химический процесс превращения высокомолекулярных промежуточных продуктов органических остатков (белков, лигнина, полиуглеводов, дубильных веществ и др.) в гуминовые вещества.

Основное значение в этом процессе связано с реакциями медленного биохимического (ферментативного) окисления, в результате которых образуются высокомолекулярные гуминовые кислоты.

Затем они постепенно подвергаются ароматизации, т е увеличению доли ароматических компонентов в их молекулах за счет отщепления неустойчивых компонентов в периферической части молекул новообразованных гуминовых кислот.

Неотъемлемой частью гумификации Л. Н. Александрова считает последующее взаимодействие гуминовых кислот с минеральными соединениями почвы и зольными продуктами минерализации органических остатков.

В то же время фракции гуминовых веществ различаются по сложности строения, свойствам и молекулярной массе. Наиболее высокомолекулярная часть образует гуминовые кислоты, а более дисперсная и менее сложная – фульвокислоты.

Органический материал в почве

Биологическая концепция

Рассматривает гуминовые вещества как продукт синтеза различных микроорганизмов (Вильям).

Микробиологи экспериментально доказали возможность образования тёмноокрашенных гумусоподобных соединений различными группами микроорганизмов.

Можно предположить, что процесс гумификации в разных почвах включает как реакции конденсации и полимеризации, так и биохимическое окисление.

Состав уже образовавшихся гуминовых веществ постоянно обновляется за счет включения в их молекулы органических соединений в виде отдельных фрагментов. Этот процесс изменения гумусовых веществ называется фрагментарным обновлением гумуса.

Количественной характеристикой процесса гумификации является коэффициент гумификации (Кг), который показывает долю (в %) углерода претерпевающих превращения органических остатков, перешедших в гумусовые вещества после полного разложения остатков.

Величина Kg колеблется от единиц до десятков процентов и зависит от состава исходных растительных остатков, гидротермических, физико-химических (pH, Eh) и других условий их преобразования. Кг удобрения из соломы берется в среднем за 25 %.

Органический материал в почве

Состав органического вещества почвы

Органическое вещество почв представлено двумя группами веществ: органическими остатками отмерших организмов (преимущественно растений), в разной степени затронутыми разложением, и продуктами их гумификации, гумусовыми веществами (гумусом).

Первая группа, называемая неспецифической частью гумуса, представляет собой частично видимые невооруженным глазом остатки растений (и животных). Содержание их значительно варьирует и зависит от состава растений, условий их роста и разложения и т д

В состав неспецифической части гумуса входит также небольшая часть (10-15%), представленная веществами разных классов органических соединений — белками, углеводами, аминокислотами, сахарами, дубильными веществами, ферментами, веществами аллелопатической природы, и т.д.

Основную часть органического вещества почвы в автоморфном ряду составляют специфические гумусовые вещества. Гуминовые вещества представляют собой смесь высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений различного состава и свойств, имеющих общие части строения и общность некоторых свойств.

Общность строения, состава и свойств гуминовых веществ проявляется:

  1. в наличии и структуре циклических и алифатических фрагментов;
  2. в широком диапазоне веществ по молекулярным массам (от 700-800 до сотен тысяч);
  3. общий элементный состав (С, О, N, Н) с содержанием С от 30 до 62 % и азота от 2,5 до 5 % в различных группах и фракциях;
  4. в кислотных свойствах за счет карбоксильных групп;
  5. в присутствии негидролизуемого азота (25–30 % общего азота);
  6. в высокой способности к солеобразованию и комплексообразованию.

По растворимости и извлекаемости из почвы гумусовые вещества делят на следующие группы (групповой состав гумуса): фульвокислоты (ФК), гуминовые кислоты (ГК) и гумин.

Органический материал в почве

Вещества

Фульвокислоты представляют собой наиболее растворимую группу гуминовых веществ, менее сложную по структуре:

  • с более низкой молекулярной массой по сравнению с гуминовыми кислотами,
  • с высокой миграционной способностью,
  • характеризуется повышенной кислотностью и способностью к комплексообразованию,
  • самая легкая часть гумуса,
  • преобладают в подзолистых, дерново-подзолистых, сероземах, красноземах и некоторых почвах тропиков.

Гуминовые кислоты — группа гуминовых веществ, нерастворимых в минеральных и органических кислотах; отличается более сложной структурой; имеют более высокую молекулярную массу, более высокое содержание углерода (см. Таблицу 10); преобладают на черноземах, каштановых почвах, серых лесах, дерновых и некоторых других.

Гумин – часть гумуса, не извлекаемая из почвы кислотами и щелочами (нерастворимый остаток после извлечения фульво- и гуминовых кислот). Эти гуминовые вещества наиболее прочно связаны с глинистыми минералами.

Гуминовые кислоты и фульвокислоты могут быть разделены на фракции по молекулярной массе действием различных растворителей (фракционированная композиция) и другими методами.

Для гуминовых кислот наибольшее значение как структурообразователя представляет фракция, связанная с кальцием (вторая фракция ГК); для фульвокислот наиболее показательна для оценки их «агрессивности» (реактивности) фракция, извлеченная из почвы 0,1 N серной кислотой и непосредственная обработка 0,1 N NaOH (фракция 1а и 1).

Изучение роли различных форм органического вещества в формировании и плодородии почв послужило основанием, помимо указанных выше свойств состава, для разделения органического вещества почв на лабильные (подвижные) и устойчивые части.

Такое деление основано не только на различиях в составе органического вещества этих групп, но и на оценке специфической роли каждой из них в формировании плодородия почв.

Подвижная часть состоит из растительных остатков разной степени разложения, предгумусовой фракции (детрит) и подвижных форм гумусовых веществ (водорастворимая и слабозакрепленная часть гумуса с минеральными соединениями).

Эта группа органических веществ является очень эффективным источником питательных веществ, так как растения в этой форме находят свой источник наиболее сбалансированным по макро- и микроэлементам.

Питательные вещества относительно быстро переходят в ассимилированное состояние с ускоренной минерализацией лабильного органического вещества по сравнению с устойчивым гумусом.

Лабильная группа органического вещества имеет наибольшее значение как источник энергии и пищи для почвенной биоты. Установлено также, что растительные остатки улучшают физические и физико-механические свойства почвы.

Органический материал в почве

Стабильная часть

Он представлен гуминовыми веществами, прочно закрепленными минеральными соединениями (гумином, гуматами кальция, гумусово-глинистыми комплексами и др.). Это устойчивая, медленно минерализующаяся часть органического вещества.

Время ее полного обновления составляет сотни и тысячи лет. Стабильный гумус является потенциальным резервом многих питательных веществ.

Однако наибольшее агротехническое значение его заключается в формировании благоприятных физических, водно-воздушных, физико-механических свойств, в выполнении санитарно-защитных функций почвы, в эрозионной стойкости почвы.

Отсутствие лабильных форм способствует более быстрому разрушению устойчивого гумуса, т е осушению. Поэтому необходимо систематическое восполнение содержания свежей органики в почве.

Увеличение объема и скорости циркуляции способствует сохранению основной части гумуса. В то же время избыточное поступление органических остатков, бедных азотом, может вызвать микробиологическую мобилизацию за счет повышенной минерализации почвенного гумуса.

Органический материал в почве

Строение и свойства гумусовых кислот

В структуре молекул гуминовых кислот выделяют наиболее устойчивую ядерную часть, структура которой в основном представлена ​​циклическими соединениями, и периферическую часть, более динамичную, состоящую из углеводов и аминокислот.

Структура гуминовых веществ характеризуется участием различных функциональных групп (карбоновых кислот, спиртовых и фенольных гидроксилов, аминогрупп, карбонильных и др.).

Наличие функциональных групп связано с важными свойствами гуминовых веществ и прежде всего их кислотным характером, способностью к обменному поглощению катионов, к солеобразованию и комплексообразованию.

Эти свойства гуминовых кислот определяют их активное взаимодействие с минеральными компонентами почвы: ионами (особенно оснований), глинистыми минералами, оксидами железа и алюминия.

Органический материал в почве

Основные типы взаимодействия

Сорбция гумусовых веществ минеральными соединениями, что имеет значение для закрепления гумусовых веществ в почве, при образовании водостойкой структуры.

Образование комплексно-гетерополярных солей при взаимодействии гуминовых веществ с ионами поливалентных металлов (Fe3+, Fe2+, Al3+, Cu2+, Zn2+ и др.).

Такие соединения фульвокислот обладают повышенной растворимостью, играют важную роль в миграции и накоплении элементов, участвуют в питании растений.

Возможно образование таких соединений с загрязняющими ионами металлов (Cd, Co, Sr и др.).

Образование простых гетерополярных солей (гуматов и фульватов) с ионами щелочных, щелочноземельных металлов и ионами аммония. Основная часть гумуса в большинстве типов почв находится в виде органоминеральных продуктов взаимодействия гуминовых кислот с минеральными соединениями в почве.

Таким образом, общую схему образования гумуса можно представить в следующем виде (по И.В. Тюрину и Л.Н. Александровой).

Органический материал в почве

Влияние условий почвообразования на гумусообразование и географические закономерности его проявления

Интенсивность и качественная направленность процесса гумификации и накопления образующегося гумуса в почве зависит от количества и качества поступающих в почву органических остатков, гидротермических условий их преобразования, биологической активности почвы, физико-химических свойств, химический, гранулометрический и минералогический составы.

Образованию гумуса и фиксации гумусовых веществ способствуют следующие условия:

  1. поступление в почву значительного количества растительных остатков, обогащенных азотом и основаниями (Ca, Mg), и их трансформация в условиях прямого контакта с минеральными компонентами;
  2. близкая к нейтральной или слабощелочная реакция; достаточное наличие в почве подвижных форм кальция (карбонаты, обменный кальций);
  3. оптимальный температурный и водно-воздушный режимы с периодическим кратковременным подсыханием и промерзанием почвы, предохраняющие образующиеся гумусовые вещества от минерализации;
  4. умеренно окислительная среда без возникновения длительного и глубокого анаэробиоза;
  5. умеренная биологическая активность.

Такие условия наиболее благоприятны в черноземной зоне, под луговой, лугово-степной и степной растительностью. Поэтому черноземы имеют хорошо выраженный гумусовый профиль.

Небольшое количество поступающих растительных остатков и высокое содержание трудноразлагаемых безазотистых веществ (лигнина, воска, смолы, дубильных веществ, гемицеллюлозы и др.) отрицательно сказываются на гумусообразовании и накоплении гумуса.).

Сильнощелочная и кислая среда, отсутствие в почвах подвижных форм кальция, слишком высокая или, наоборот, сильно подавленная биологическая активность, низкие температуры и плохая аэрация.

В значительной степени такие условия создаются в таежной зоне под лесной растительностью. Его опад в виде хвои, листьев, коры, веток попадает на поверхность почвы.

Органические остатки бедны азотом и основаниями, обогащены трудноразлагаемыми безазотистыми веществами и разлагаются в условиях кислой реакции, слабой биологической активности и недостаточной аэрации в определенные периоды.

Все это тормозит гумификацию по типу образования гуминовых кислот, образуются преимущественно фульвокислоты и неспецифические водорастворимые органические вещества.

Избыточное увлажнение и анаэробиоз возникают в понижениях рельефа или при низкой водопроницаемости пород, что сильно тормозит минерализацию и гумификацию растительных остатков. Созданы условия для сохранения и образования торфопродукции.

Органический материал в почве

Зоны

Южнее Черноземной зоны увеличивается сухость климата, снижается продуктивность естественной растительности, резко уменьшается количество поступающих в почву органических остатков по мере ухудшения их свойств.

Недостаток влаги ограничивает проникновение корней в почву и период активного гумификации; минерализация усиливается.

Поэтому от черноземной зоны к каштановым почвам сухих степей и далее к почвам полупустыни и пустыни мощность гумусовых горизонтов и содержание в них гумуса уменьшается с увеличением доли фульвокислот в составе.

В пределах каждого типа почвы содержание гумуса тесно связано с гранулометрическим составом: чем она тяжелее и больше количество илистой фракции, тем выше процент гумуса.

Отмеченные географические закономерности гумусирования определяют гумусовое состояние почв разных зон.

Гумусовое состояние почвы представляет собой совокупность показателей, характеризующих содержание гумуса, его распределение по профилю, качественный состав и запасы.

Для оценки количества гумуса используют: содержание гумуса в верхнем горизонте (в %), изменение по почвенному профилю и запасы (г/га). Основными показателями качественного состава являются: отношение Кгк : Кгк (тип гумуса), содержание отдельных групп (групповой состав) и фракций (фракционный состав).

Обогащение гумуса азотом (в %) и ряд других. По соотношению Сгк : СфК различают следующие типы гумуса: гуматные (> 1,5), фульватно-гуматные (1-1,5), гуматно-фульватные (1-0,5) и фульватные (

Данные о гумусовом состоянии некоторых типов почв, представленные в табл. 10, отражают оцененную зависимость процессов гумификации и гумусонакопления от ряда перечисленных выше факторов.

10. Качественные и количественные показатели гумусового состояния некоторых типов почв

Индекс Дерново-подзолистая глина Чернозем обыкновенный Сероземы Красноземы
Распространение профиля Сильно снижается Постоянный или постепенно уменьшающийся Острый
Содержание гумуса в верхнем минеральном горизонте, % 1-4 (от низкого до очень низкого) 1-2 (очень низкий) нисходящий 4-7 (средний и высокий)
Тип гумуса верхнего горизонта по соотношению Cgk:Cbk 0,4-1,0 (фульват или гумат-фульват)
Запасы гумуса в слое 0-20 см, т/га 30-120 (средний, низкий и очень низкий)
Обогащение ароматическими фрагментами по содержанию углерода, % ГК 52-55 ФК 44-46

(высокий низкий)

Обогащение азотом в весовом соотношении C:N 12-14 3-15

(низкий) (низкий и очень низкий)

Гидролизуемый азот, % от общего количества ГК 56-74 ФК 70-78
Содержание свободной ГК, % от суммы ГК 55-65 (средний и высокий)
Содержание гуминовых кислот, связанных с Ca, % к сумме ГК
Содержание нерастворимого остатка (гуминов), % от общего гумуса

Органический материал в почве

Влияние различных приемов земледелия на режим органического вещества и гумусное состояние почв

В условиях сельскохозяйственного землепользования на режим органического вещества существенное влияние оказывают севооборот (набор и севооборот), обработка и применение удобрений и оборот воды.

Воздействие сельскохозяйственных культур зависит от их биологических особенностей и технологий возделывания. Биологические свойства сельскохозяйственных культур связаны с количеством и составом корневых и стерневых органических остатков как важнейшей входной части гумусового баланса пашни.

Многолетние травы наиболее благоприятно влияют на режим органического вещества и баланс гумуса.

Они оставляют большую часть синтезированного ими органического вещества после сбора урожая, имеют более длительный период прижизненного воздействия на органическое вещество в почве (поступление органического вещества в виде корневых экссудатов и отмирающих корневых волосков).

Чем однолетние хлопья для завтрака. Поэтому в почве под многолетними травами формируется недефицитный или положительный баланс гумуса. Обогащение органических остатков многолетних бобовых культур азотом выделяет их как полезную и лабильную форму свежего органического вещества, поступающего в почву.

Органический материал в почве

Зерновые культуры

Они уступают бобовым по содержанию азота и оснований в органических остатках. С урожаем (зерном, соломой) отчуждается большая часть созданного ими органического материала. Поэтому под зерновыми культурами происходит потеря гумуса (0,2-0,5 т/га), которая не восполняется за счет гумификации их органических остатков.

Пропашные культуры уступают зерновым по количеству остатков после уборки, а минерализация гумуса при возделывании значительно возрастает за счет повторных обработок. В связи с этим потери гумуса в почве под пропашными культурами выше.

Особенно неблагоприятно влияет на баланс гумуса содержание почвы под чистым паром. В почву не попадают растительные остатки (за исключением остатков сорняков, отмершей фауны, водорослей).

Почва регулярно обрабатывается (вспашка, культивация). Поэтому потери гумуса за счет минерализации значительно возрастают, достигая 1–2 т/га.

Механическая обработка повышает минерализацию органического вещества, в том числе гумуса. Следовательно, потери уменьшаются за счет уменьшения частоты и сокращения обработок. Особенно негативно сказывается на режиме органического вещества почвы несоблюдение приемов противоэрозионной обработки.

Органический материал в почве

Применение удобрений

Он оказывает сильное влияние на режим органического вещества. Положительно на нее влияют органические удобрения (навоз, торфокомпост и другие виды, сидераты, солома.

Это заключается в том, что определенное и часто значительное количество гуминовых веществ уже внесено с органическими удобрениями, а негуминовая часть — с качественными органическими удобрениями (соломой, навозом и др.).

Это благоприятная форма лабильного органического вещества и в то же время источник его последующей гумификации. Интенсивность такого положительного действия органических удобрений определяется их качеством и дозой.

Основное действие минеральных удобрений на органическое вещество носит косвенный характер. Он проявляется во влиянии на количество биомассы, создаваемой растениями, и на процесс трансформации органических остатков, поступающих в почву.

Использование минеральных удобрений увеличивает количество органических остатков, поступающих в почву. Поступление оснований (Ca, Mg) с минеральными удобрениями и химическими вспомогательными средствами при известковании и оштукатуривании почвы положительно влияет на гумификацию и фиксацию образующихся гуминовых веществ.

Возможно также негативное влияние минеральных удобрений на гумус почвы. Таким образом, систематическое применение кислых удобрений приводит к закислению почвы и увеличению подвижности гумуса и, как следствие, к увеличению скорости минерализации.

Органический материал в почве

Агрономическое значение органического вещества почвы и пути его регулирования

Разносторонняя роль органического вещества в плодородии почв заключается в следующем.

При формировании режима питания. Он служит источником питательных веществ, особенно азота. Органический материал содержит 98% почвенного азота, ок. 80% серы и 40-50% фосфора.

Велика роль органического вещества как фактора трансформации питательных веществ, т е перехода их из одной формы в другую, часто из менее доступной в более доступную.

Например, мобилизация элементов из почвенных минералов при разрушении их кристаллической решетки органических веществ с кислыми свойствами, образование различных водорастворимых и усваиваемых растениями органо-минеральных соединений, содержащих важные для растений зольные питательные вещества (фосфор, калий, микроэлементы).

Растения на почве с более высоким содержанием органического вещества (повышенным содержанием гумуса) переносят повышенные дозы минеральных удобрений без негативных последствий.

Органические остатки, как упоминалось ранее, являются эффективным источником питательных веществ для растений. Органическое вещество выступает и косвенным фактором улучшения режима питания, положительно влияя на весь комплекс физических свойств почвы, интенсивность биологических процессов и т д.

Значение органического вещества в формировании физических и физико-механических свойств почвы (структуры, плотности, пористости и др.) исключительно велико. Здесь особенно важна роль гумусовой части органического вещества как важнейшего фактора образования водостойкой структуры.

Биологическая активность почвы, обилие, состав и активность почвенных организмов (микроорганизмов, мезо- и макрофауны), ферментативная деятельность тесно связаны с содержанием и составом органического вещества.

Эта функция органического вещества оказывается особенно полезной, когда в почву поступают свежие органические остатки, богатые азотом и зольными элементами.

Удельный состав гумуса оказывает решающее влияние на физико-химические свойства почвы (поглотительная способность, буферная способность и др.). Это обстоятельство особенно важно на легких почвах, которые характеризуются низкой поглотительной и буферной способностью минеральной части.

Органический материал выполняет в почве санитарно-защитную функцию. Они проявляются в ускорении детоксикации (деградации) пестицидов, в закреплении загрязнителей почвы в неактивных формах в результате сорбции и комплексообразования.

Поэтому допустимые уровни антропогенной нагрузки при поступлении в почву токсичных элементов, пестицидов и других вредных загрязнителей значительно выше на хорошогумусированных почвах.

В условиях химизации земледелия роль органического вещества как непосредственного источника элементов питания растений заметно снижается, так как регулирование режима питания в значительной степени осуществляется применением удобрений.

В то же время при интенсивном земледелии в регуляции плодородия возрастает значение санитарно-защитных функций органического вещества, его роль в формировании биологического режима, физических и физико-механических свойств.

Положительная роль отмеченных функций органического вещества в развитии и проявлении почвенного плодородия заметно возрастает в экстремальных условиях (недостаточное или избыточное увлажнение, загрязнение почвенной среды).

Разносторонняя агрономическая и экологическая роль органического вещества в функционировании агроландшафтов определяет необходимость постоянного занятия агрономом регулирования органического вещества и его воспроизводства.

К важнейшим методам регулирования и воспроизводства органического вещества сельскохозяйственных угодий относятся:

  • структура севооборотов, обеспечивающих определенный режим потребления органического вещества и поступления его в почву;
  • внедрение приемов, позволяющих добиться высоких урожаев сельскохозяйственных культур и, как следствие, большего количества органических остатков, поступающих в почву после уборки урожая;
  • травяной;
  • внесение органических удобрений;
  • сидерация;
  • методы химической переработки, создающие благоприятные условия для гумификации и закрепления новообразованных гумусовых веществ в почве.

При конкретном выполнении этих приемов вы исходите из следующих принципов.

Воспроизводство органического вещества, повышение содержания гумуса и улучшение его качественного состава не является самоцелью, а должно определяться комплексом задач — улучшение комплекса конкретных свойств почвы и режимов в соответствии с требованиями возделываемых культур и технологии выращивания.

Воспроизводство органического вещества должно включать регулирование как его устойчивых (гумусовых), так и лабильных форм. В то же время большое значение для почвообразования имеет степень вовлечения свежего органического вещества в круговорот в годовом и сменном циклах для почвообразования.

Органический материал в почве

Воспроизводство гумуса

В условиях интенсивного земледелия она должна осуществляться за счет ежегодно создаваемого органического вещества, его оборота в системе взаимосвязанных звеньев сельскохозяйственного производства: земледелие — растениеводство — животноводство.

Привлечение дополнительных источников в виде торфокомпоста, сапропеля и др целесообразно только в специализированных севооборотах (овощных, кормовых) или при коренном улучшении состояния гумуса в почве при критическом уровне содержания гумуса и должно осуществляться только если окружающей среде не причинен экологический ущерб.

Методы воспроизводства гумуса должны основываться на глубоком анализе составляющих доходной и расходной частей баланса.

Баланс содержания гумуса в почве можно описать следующим уравнением:

В = (Вк + Е + А + Е + В) — (Мин. + Е — А + Е — В + + М — В), где входящая часть равна:

  • Вк — новообразование и включение продуктов разложения органических остатков в гумусовые вещества за счет растительных остатков и органических удобрений;
  • E+A – аэрация почвенных материалов, обогащенных органическим веществом;
  • E+W – поступление почвенных частиц, содержащих гумус, с поливной водой или в результате водной эрозии (смытая почва).

Расходная часть баланса составляет: мин. — потеря минерализации почвенного гумуса;

  • E–A – потери органического вещества в результате ветровой эрозии;
  • E–V – потери при развитии водной эрозии;
  • М–Б – вынос органического материала в результате миграции недр.

Оценка баланса и разработка способов воспроизводства органического вещества осуществляется на основе анализа всех компонентов почвы конкретных полей с учетом севооборота.

Основными элементами потребления гумуса являются минерализация и эрозионные потери. Поэтому агроном при внедрении методов регулирования органического вещества должен четко знать, где и в какой степени возможна эрозия.

И система противоэрозионных мероприятий, позволяющая резко сократить или полностью исключить эту статью расходов по гумусовому балансу.

В соответствии с технологией выращивания сельскохозяйственных культур он должен понимать, какая культура может вызвать наибольшую потерю гумуса в результате минерализации, и уметь уменьшить эти потери за счет возможного сокращения обработок или восполнения их за счет применения повышенных доз органических удобрений.

Основной статьей входящей части баланса являются вновь образованные гуминовые вещества за счет гумификации растительных остатков и органического удобрения.

В связи с этим внимание агронома должно быть направлено на достижение высоких урожаев сельскохозяйственных культур (многолетних и однолетних трав, злаков и др.), оставляющих после уборки наибольшее количество органических остатков.

А агротехническими приемами способствовать усилению процессов гумусогенеза и закрепления новообразованных гумусовых веществ (глубина заделки, известкование и др.).

Внесение органических удобрений является обязательным методом регулирования режима органического вещества почвы. Их дозы, поддерживающие бездефицитный или обеспечивающий положительный баланс гумуса, варьируют в зависимости от типа почвы, климатических условий, севооборота и других факторов.

Периодическое (каждые 5-10 лет) определение содержания гумуса в пахотном слое позволяет оценить динамику баланса.

Возможны два подхода к количественной оценке содержания гумуса в почве: генетический и агрономический. Параметры для генетической оценки предусматривают следующие уровни содержания гумуса (в горизонте А или Апах):

  • очень высокий -> 10%; высокий — 10—6;
  • средний -6-4;
  • низкая — 4-2 и очень низкая —

Эта классификация основана на сравнительной оценке накопления гумуса в верхнем горизонте почвы в результате естественного процесса почвообразования.

Агрономическая оценка учитывает комплексное влияние гумуса на агротехнические свойства почвы и уровень плодородия применительно к конкретным типам почв, учитывает их использование под определенные культуры.

Например, потребность в гумусе почвы при выращивании овощных культур выше, чем при выращивании зерновых. Целесообразно различать следующие четыре уровня агрономической оценки содержания гумуса: высокий (перспективный), средний, низкий и критический.

Высокий уровень характеризуется рядом показателей, приближающихся к естественной целине. Он позволяет получить максимальный урожай от качественно выращенных культур при минимальных дозах химических удобрений и производственных затратах.

Средний уровень должен обеспечивать высокие урожаи при выполнении всего комплекса зональной агротехники и применении удобрений в средних и высоких дозах.

Оно, так же как и сено, отвечает требованиям устойчивого земледелия, хорошей устойчивости почвы к деградации при высоких технологических нагрузках.

Поскольку высокий (перспективный) уровень содержания гумуса труднодостижим, а средний уровень обеспечивает стабильно высокие урожаи и отвечает экономическим и экологическим требованиям сельскохозяйственного землепользования, его можно принять за оптимальный уровень.

Количественные показатели на этом уровне существенно варьируют в зависимости от типа почвы, гранулометрического состава, фациально-провинциальных условий гумусирования, возделываемых культур и степени техногенной нагрузки.

Например, для пашни дерново-подзолистой почвы Удмуртии указан оптимальный показатель содержания гумуса:

  • слишком глинистая -2,5-3 %,
  • песчаная почва — 2-2,5,
  • песок — 1,6-2,0 %.

Для Ленинградской области соответственно 4,0-5,0, 3,0-3,5%, а для черноземов легких и средних глинистых Центрального Черноземья 5,0-7,0 %.

Низкий уровень характеризуется все более низкой средней урожайностью при использовании зональной агротехники.

Под критическим уровнем содержания гумуса понимается такое количество, при котором агротехнические свойства почвы и ее способность противостоять агрогенным нагрузкам значительно ухудшаются.

При этом плотность почвы, ее структурное состояние, физико-механические свойства пахотного слоя приближаются к свойствам почвообразующих пород.

Для пахотных дерново-подзолистых глинистых почв таким пределом обычно является содержание гумуса

Это ориентировочные показатели, которые могут варьировать в почвах разных типов в зависимости от гранулометрического состава, биологической активности, гидротермических условий и т.д.

Такой уровень содержания гумуса не дает хороших стабильных урожаев и требует специальных мероприятий по улучшению состояния гумуса в почве (однократное внесение больших доз органических удобрений, отвод почвы на отросток под траву и др.).

Органический материал в почве

Критический уровень может быть обусловлен низким содержанием гумуса в исходной целине, но обычно он возникает в результате эрозии, отсутствия систематической подачи органических удобрений и других способов эффективного воспроизводства органического вещества.

При среднем содержании гумуса в почве основной задачей регулирования состояния гумуса является обеспечение содержания в бездефицитном балансе гумуса. При низких и критических уровнях необходимо принимать меры для обеспечения его положительного баланса.

Необходимо отдельно пояснить, что такое равновесное содержание гумуса. Под равновесным содержанием гумуса понимается такое стабильное количество, которое устанавливается в почве при многолетнем использовании в условиях конкретного севооборота.

Стабильный уровень внесения удобрений и способов обработки. Равновесное состояние может наступить при всех уровнях содержания гумуса в почве (от критического до высокого).

Методы улучшения режима органического вещества в почвах достигают максимального эффекта при их проведении при устранении или значительном ослаблении свойств почвы, ограничивающих растениеводство (чрезмерная кислотность, засоление, заболачивание, эрозия, каменистость и др.).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector