Учебный модуль 2. «Состав, свойства и режимы почв»

Лекция 5. «Оганическое вещество почв»

Аннотация

Состав органического вещества почв. Состав и свойства гумусовых веществ. Органо-минеральные соединения в почвах. Процессы трансформации органических веществ в почвах, гумусообразование. Гумусовое состояние почв зонального ряда. Факторы и условия гумусообразования. Роль органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений. Способы оптимизации состояния органического вещества в почвах.

Ключевые слова:

Гумус, гумусообразование, источники гумуса, детрит, гуминовые кислоты, фульвокислоты, гумин, разложение, минерализация, гумификация, мощность гумусового гори зонта, содержание гумуса, запасы гумуса.

Рассматриваемые вопросы:

1 вопрос. Источники органического вещества почвы и их химический состав.

2 вопрос. Система органических веществ почвы.

Состав органического вещества почв, состав и свойства гумусовых веществ.

3 вопрос. Процессы трансформации органических веществ в почвах.

4 вопрос. Гумусовое состояние почв зонального ряда.

5 вопрос. Факторы и условия гумусообразования.

6 вопрос. Роль органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений.

7 вопрос. Способы оптимизации состояния органического вещества в пахотных почвах.

Модульная единица 5. «Органическое вещество почв»

Цели и задачи изучения модульной единицы

Целью является знакомство с составом и свойствами органического вещества почв, процессов трансформации органических веществ в почвах, состояния органического вещества в почвах зонального ряда, факторов и условий гумусообразования, роли органических веществ в почвообразовании и плодородии почв, путей оптимизации состояния органического вещества в пахотных почвах.

Вся совокупность органических компонентов в пределах почвенного профиля называется органическим веществом почвы. Это общее понятие объединяет все органические компоненты почвы за исключением тех, которые входят в состав живой биомассы (эдафона). Эдафон включает живые корни растений, микроорганизмы и почвенную фауну, на его долю приходится 2-15 % от общего содержания органического вещества почвы.

1. Источники органического вещества почвы и их химический состав.

К потенциальным источникам органического вещества почвы относятся все компоненты биоценоза, которые поступают на поверхность почв или в толщу почвенного профиля после завершения жизненного цикла. Это органические остатки растений, микроорганизмов и почвенных животных, а также прижизненные продукты метаболизма живых организмов.

Растительные остатки поступают в почву в виде наземного и корневого опада, масштабы которого существенно варьируют в зависимости от природной зоны (от 1 т/га в год в пустынях и тундрах до 25 т/га в луговых степях).

Природная зона	Растительный опад, т/га сух в-ва
тундра и пустыня	1-2
таежно-лесная зона подзона южной тайги	10
широколиственные леса	12-13
луговые степи	25
сухие степи	13-15
влажные леса тропического пояса	50-55

Структура продукции (подземные органы, многолетняя одревесневшая надземная масса, хвоя или листья, зеленые части трав, кустарничков, кустарников) также меняется по подзонам. Доля зеленых ассимилирующих органов варьирует от 45 до 60%, доля многолетних одревесневших — от 20 до 50% и доля подземных органов от 25 до 35%. (Слайд 2.).

Природные экосистемы различаются не только масштабами поступления в почву растительного опада. В лесных ценозах основная масса растительного опада поступает на поверхность почвы в виде хвои, шишек, листьев, веток и т.п. формируя лесную подстилку. Гораздо меньшая часть опада представленная отмершими корнями локализуется на той или иной глубине почвенного профиля.

В травянистых экосистемах ежегодно происходит отмирание большей части фитомассы, причем преимущественная локализация растительных остатков происходит не на поверхности почвы, а на той или иной глубине почвенного профиля в виде корневого опада. Его дальнейшая трансформация будет протекать в условиях тесного контакта с минеральными компонентами почвы, что имеет большое значение для процесса гумусообразования и закрепления образующихся гумусовых веществ.

Масса сухого вещества бактерий в верхней части профиля почв колеблется от 0,12 до 0,75 т/га. (по мнению И.В.Тюрина, благодаря высокой скорости размножения микроорганизмов и нескольким генерациям за вегетационный период отмершая микробиомасса может достигать 1/3 от количества растительного опада поступающего в почву).

При отмирании почвенных животных в почву ежегодно поступает 100-200 кг/га сухого вещества.

Таким образом, главный источник органического вещества почвы в естественных ценозах - растительные остатки в виде наземного и корневого опада.

В агроценозах он также является доминирующим, существенно варьирует в зависимости от культуры, её урожайности и количества отчуждаемой биомассы

(после уборки пшеницы поступает 2,0 - 6,5 т/га сухого вещества,

кукурузы - 1,5 - 6,0 т/га,

гороха - 1,0 - 3,2 т/га,

ячменя - 1,1 - 4,5 т/га,

клевера - 2,0 - 9,1 т/га).

Поступающие в почву органические остатки на 75-90 % состоят из воды. В состав сухого вещества входят разнообразные органические соединения, а также зольные элементы, преимущественно кремний, железо, алюминий, калий, кальций, магний, фосфор и сера (табл. ).

В зависимости от биоценоза химический состав растительного опада может существенно варьировать:

- в почвы тундры поступает опад обогащенный углеводами, таннинами, флавоноидами и в меньшей мере лигнином.

- для опада хвойных лесов характерна низкая зольность, высокое содержание устойчивых к разложению липидов и аренов, обедненность азотсодержащими веществами, моно- и олигосахаридами.

- растительные остатки луговых степей отличаются пониженным содержанием липидов и лигнина. Они обогащены азотсодержащими белковыми соединениями, углеводами и зольными элементами.