Лекция 6. Органическое вещество почв.

Органическое вещество почв.

Это совокупность живой биомассы и органических остатков растений, животных, микроорганизмов, продуктов из метаболизма и специфических новообразованных веществ почвы – гумуса.

Остатки растений и животных, а также продукты их жизнедеятельности, подвергаются в почве разложению под действием животных и микроорганизмов, а затем из органических молекул синтезируются специфические для почвы гумусовые вещества.

Почвенные организмы и их роль в разложении органического вещества.

1. Бактерии – способны разлагать почти все органические соединения (белок, крахмал, простые сахара, спирты, органически кислоты и др.) с помощью своих экзоферментов.

2. Актиномицеты – также активно участвуют в разложении органики, могут использовать любые углеводы, разлагают гумус.

3. Грибы – имеют большой спектр ферментов, разлагают органическое вещество с меньшей скорость, чем бактерии. Но лучше разлагают ароматические соединения – лигнин, танины, гумус.

4. Почвенные водоросли – автотрофы, участвую в создании органического вещества почв. В основном обитают на поверхности почвы, на глубине 10-20 см почти не встречаются, т.к. нуждаются в солнечном свете. Выделяют биологически активные вещества.

5. Беспозвоночные животные – физически (механически) дробят и измельчают органические вещества, делая их доступными для дальнейшего разрушения грибами и бактериями. Черви и другие животные затаскивают растительные остатки вглубь почвы, способствуют созданию почвенной структуры и аэрации.

6. Позвоночные животные – не более 2% от общей зоомассы, сильно перерывают и перемещают почву в местах обитания.

В почве содержатся неспецифические органические вещества (т.е. характерные не только для почвы, а встречающиеся в живых организмах, в воде и т.д.). К ним относятся: белки, углеводы, крахмал, целлюлоза, липиды, ароматические соединения и др.

Кроме них в почве содержатся т.н. специфические органические вещества, которые характерны только для почвы (гумус), которые образуются из «обломков» биологических макромолекул, поступающих в почву в результате жизнедеятельности организмов. Процесс образования специфических почвенных органических веществ называется гумусообразованием.

Гумусообразование. В области теории гумусообразования работали и работают такие ученые, как: В.Р. Вильямс, И.П. Тюрин, М.М. Кононова, Л.Н. Александрова, В.В. Пономарева, Д.С. Орлов, М.И. Дергачева и др. исследователи.

Гумусовые вещества представляют собой гетерогенную полидисперсную систему высокомолекулярных азотсодержащих ароматических соединений кислотной природы. Они представлены гуминовыми кислотами, фульвокислотами и негидролизуемым остатком или гумином.

Гумусовые кислоты – особый класс соединений с переменным составом. К ним относятся гуминовые кислоты и фульвокислоты, которые имеют общий принцип строения.

Гуминовые кислоты (ГК) – хорошо растворяются в щелочных растворах и не растворяются в кислотах. Имеют темно-коричневый или черный цвет, Имеют элементный состав: С – 50-62; Н – 2,8-6,6; О – 31-40; N – 2-6, которые являются зольными элементами. Содержание углерода в составе гуминовых кислот максимально в черноземах. Гуминовые кислоты подразделяются по количеству углерода в их составе на 2 большие группы: черные ГК (40-42% углерода) и бурые ГК (37-37%). ГК являются аккумулятивным компонентом гумуса, они не способны перемещаться вниз по профилю в растворенном виде и вымываться в грунтовые воды.

Фульвокислоты (ФК) – группа гумусовых веществ, остающаяся в растворе после осаждения гуминовых кислот. Также как ГК, являются высокомолекулярными азотсодержащими органическими кислотами. От ГК отличаются светлой окраской, более низким содержанием углерода, растворимостью в кислотах, большей гидрофильностью и способностью к кислотному гидролизу. Элементный состав ФК: С – 41-46; Н – 4-5; N – 3-4. Содержание кислорода зависит от количества углерода, в целом его больше, чем в ГК. ФК являются подвижным компонентом гумуса, т.к. они растворимы в воде и способны перемещаться по почвенному профилю с нисходящими потоками воды.

Негидролизуемый остаток (ранее называвшийся гумином) – это часть гуминовых веществ, наиболее прочно связанных с минеральной частью почвы.

В почве все гумусовые вещества находятся не в свободном состоянии, а довольно прочно связаны с минеральной частью, и образуют органо-минеральные комплексы. По прочности этих связей гуминовые и фульвокислоты подразделяются на фракции.

Гумусное состояние почв.

–– это совокупность морфологических признаков, общих запасов, свойств органического вещества и процессов его создания, трансформации и миграции в почвенном профиле. Гумусное состояние отличается у разных типов почв, является диагностическим признаком, оказывает большое влияние на почвенное плодородие.

По содержанию гумуса (по общему количеству органического вещества, %) все почвы условно делятся на: безгумусные (<1%), очень низкогумусные (1-2), низкогумусные (2-4), среднегумусные (4-6), высокогумусные (6-10), очень высокогумусные (тучные) (10-15), перегнойные (15-30), торфяные (30).

Изучение гумуса почв имеет большое значение в почвоведении т.к. в результате многочисленных научных исследований, показано, что гумусовые вещества формируются под влиянием всех факторов почвообразования и напрямую зависят от биоклиматических условий формирования почвы (т.е. основную роль играют климатический и биологический факторы). Поэтому при изучении строения и свойств гумусовых веществ почв можно получать информацию об условиях их формирования. Это актуально при исследовании древних почв, естественно или антропогенно погребенных под отложениями и наносами в течение голоцена и плейстоцена.

Экологическая роль гумуса: почвы играют общепланетарную роль как аккумулятор органического вещества и связанной с ним энергии, способствующей устойчивости биосферы. Органические вещества являются источником многих питательных веществ, в том числе азота, кальция, содержат физиологически активные вещества, влияют на структуру почвы и водно-физические свойства почв и т.д.

В настоящее время почти во всех почвах, которые используются в сельском хозяйстве, отмечается падание количества гумуса. Вопрос сохранения и увеличения запасов гумуса в почвах – актуальные вопрос в современном земледелии.