23. Органическая часть почвы, понятие гумуса и его роль в питании растений. Баланс гумуса в полевых севооборотах.

Органическая часть почвы — это комплекс разнообразных органических соединений, разделенных на две группы: 1) соб­ственно гумус, устойчивые к разложению консервативные веще­ства — свободные и связанные фульвокислоты, гуминовые кисло­ты и гумин, и 2) негумифицированные, лабильные органическиевещества (ЛОВ) — неразложившиеся остатки растении, животных (насекомых, червей и др.). микроорганизмов и промежутчные продукты их разложения (клетчатка, крахмал, белки, пептиды органические и аминокислоты, жиры, смолы, альдегиды, полиуроновые кислоты, полифенолы, дубильные вещества, лигнин, хитин и др.).

Гумусовые вещества (гумус). Составляют SO—90 от общего со­держания органического вещества почв. С их содержанием, соста­вом и свойствами связаны температурно-возлушный режим, вод­но-физические свойства, поглотительная способность, буферностъ почв, общие и подвижные запасы питательных элементов почв и вносимых удобрений, а также превращения и передвиже­ния всех элементов. Подвижные питательные элементы гумуса не­посредственно участвуют в питании растений в меньшей степени, чем ЛОВ, так как разлагаются очень медленно, но создают для этого процесса очень благоприятную среду.

Гумус подразделяют на три группы веществ: гуминовые кисло­ты, фульвокислоты и гумины.

Гуминовые кислоты. Содержат 52—58 % углерода. 34— 39 кислорода, 3,3—4,8 водорода и 3.6—4,1 % азота: каждая молеку­ла их имеет 4 карбоксильные (СООН), 3—6 фенольных (ОН), пер­вичные и вторичные спиртовые (ОН), а также метоксильные (ОСН) и карбонильные (СО) группы. Наличие многих функцио­нальных групп обусловливает активное участие гуминовых кислот в процессах обменного поглощения ионов и образование соедине­ний с солями, аморфными веществами и минералами.

Фульвокислоты. Содержат меньше углерода и азота, но больше кислорода, чем гуминовые кислоты, имеют более простое строение, но такие же функциональные группы и, следовательно, могут В1аимодействовать с такими же соединениями, а также с железом, алюминием и гуминовыми кислотами. Фульвокислоты более подвижны, азотистые соединения их молекул легче подвер­гаются гидролизу, чем гуминовых кислот.

Гумин. Представляет собой комплекс сложных эфиров гуми­новых и фульвокислот. прочно связанных с глинистыми минера­лами и другими веществами минеральной части, что и обусловли­вает его высок\ ю устойчивость к химическому и микробиологи­ческому разложению. Гумины практически не могут быть непос­редственными источниками питательных элементов для растений, но благодаря наличию многих функциональных групп удержива­ют в усвояемой для растений форме эти элементы, поступающие из почв и удобрений. Они влияют на емкость, буферность почв, Гумусовые вещества, обладая высокой устойчивостью к мине­рализации, в почвах длительного сельскохозяйственного исполь­зования без удобрений и при недостаточных количествах их все же постепенно разлагаются. За 30—50 лет подобной эксплуатации содержание гумуса в почвах может снизиться на 20— 25 и лаже на 50% в зависимости от исходного уровня. В пахотном слое дерно­во-подзолистых почв ежегодно минерализуется в среднем 0.6— 0,7, а в черноземах — до 1 т/га органического вещества. Особенно интенсивно гумус минерализуется н чистых нарах (1-2т/га), так как здесь нет возврата органического вещества в почву в виде ос­татков растений и может накапливаться 60—120 кг/га нитратною азота.

' В почвах ежегодно протекают пронесем не только распада гу­муса, но и новообразований его за счет поступающих остатков ра­стений, биоты. продуктов разложения их и «старого» гумуса. В за­висимости от преобладания того или иною процесса (разложе­ние—синтез) в почве меняется содержание органического веще­ства.

Подбор соответствующих видов и сортов возделываемых куль­тур, квалифицированное применение органических и минераль­ных удобрений в сочетании с химическими мелиорантами и спо­собами обработки почв обеспечивают существенное изменение продуктивности культур и. следовательно, количества и качества пожнивно-корневых остатков, других почвенных организмов, что и является практическим приемом регулирования содержания органического вещества в почвах.

Важнейшее качество гумуса — коллоиднастъ. Коллоидные, по­верхностно-активные вещества гумуса обладают катионо-анионными мицеллами и проявляют высокую активность лаже при пре­дельно малой толщине адсорбционных слоев. Поэтому, несмотря на небольшую долю гумуса в твердой фазе почвы (кроме торфя­ных почв), роль и значение его в питании растений, превращении удобрений и плодородии почв исключительно велики.

Содержание органического вещества в пахотном слое разных почв сильно колеблется — от очень низкого (менее 1,0 %) до очень высокого (более 10%) и является одним из основных критериев плодородия и экологической устойчивости их как компонентов биосферы. Компоненты органического вещества в значительной мере определяют пищевой режим почвы как непосредственные источники питания населяющих се организмов, так и косвенно действием различных групп органических веществ на физико-хи­мические и биологические процессы в ней и водно-физические свойства. Обогащение почвы органическим веществом снижает потери питательных элементов удобрений из нее в результате миг­рационных процессов и. слеловательно, загрязнение сопряжен­ных сред. Циклические процессы синтеза и трансформации орга­нических веществ в почве — основа биогеохимических круговоро­тов биофильных элементов, и одновременно они играют важней­шую роль в воспроизводстве плодородия почв.

Негумифицированньные вещества. Составляют 10—20% общего запаса органических веществ, но являются непосредственным источником питательных веществ для растений и биоты. Некоторые из них оказывают стимулирующее или ингибируюшее действие на рост и развитие живых организмов и одновременно влияют на трансформацию питательных элементов почвы и удобрений из недоступных для растений форм в усвояемые и обратно.

Не вся масса ЛОВ полностью минерализуется — от 10 до 30 % их участвует в новообразовании собственно гумуса. Из общих ко­личеств ЛОВ на долю растительных остатков в зависимости от вида и продуктивности культур приходится от 3—5 до 12—15 т/га, что составляет в дерново-подзолистых почвах до 10 %, а в чернозе­мах 2—3 % общих запасов органического вещества. Масса микро­организмов в слое почвы 0—20 см колеблется от 0,7 до 2,7 т/га (иногда до 5—7 т/га), что составляет 1—3 % общих запасов органи­ческого вещества в почвах. Недостаток ЛОВ в почвах проявляется в значительном ухудшении питательного режима всех живых орга­низмов.

В почве одновременно происходят два противоположно направленных процесса, связанных с трансформацией органического вещества – минерализация и гумификация. При внесении в почву свежего органического вещества (удобрения) 70-80% его массы минерализуется в течение двух лет. Интенсивность минерализации гумуса зависит от его запасов в почве, от типа почвы и вносимых удобрений. Остальные 20-30% подвергаются процессу гумификации.

Интенсивность минерализации органического вещества различна под различными культурами. Под пропашными в 2-3 раза выше по сравнению с культурами сплошного посева. Новообразования гумуса за счет гумификации свежего органического вещества происходит как на целине, так и на пахотных почвах. Но на целинных землях в биологический круговорот органического вещества включена как корневая, так и наземная масса растений, на пахотных угодьях – только корни и стерня, так как основная часть наземной массы отчуждается в виде урожая сельскохозяйственных культур. В связи с этим количество новообразованного гумуса на пашне бывает меньше, чем на целине, и она часто не может восполнять расход гумуса в результате его минерализации.

Баланс гумуса может быть:

1. Бездефицитным (уравновешенным, компенсированным), если количество новообразованного гумуса за определенный период времени (за год, за два, за десятилетие) соответствует количеству минерализировавшегося за тот же период. Еще бывает

2. Положительным, когда количество внесенных органических удобрений компенсирует расход гумуса на процесс минерализации. Для создания такого баланса необходимо каждый год вносить в почву возрастающее количество удобрений. Баланс может быть и

3. Отрицательным, если количество новообразованного гумуса превышает его расход в результате минерализации. Снижение содержания гумуса в пахотных почвах ряда районов России является следствием его многолетнего отрицательного баланса, обусловленного характером использования почв и недостаточным поступлением в них свежего органического вещества.

Для создания в почве бездефицитного баланса гумуса рекомендуется каждый год вносить до 10-12 т/га органических удобрений, а для положительного баланса – более 12 (13-15) т/га.

Задача регулирования баланса гумуса на пашне должна решаться двумя основными путями:

• Увеличение поступления в почву свежего органического вещества (корневые остатки, органические удобрения);

• Применение приемов, уменьшающих минерализацию органического вещества почвы