16. Функции органического вещества почв в биосфере.

Органическое вещество играет очень важную роль не только в генезисе и плодородии почв, но и в нормальном функционировании биосферы вообще.

Органическое вещество почвы оказывает решающее влияние на глобальный круговорот углерода, составляющего основу жизни и эволюции биосферы Земли. Без непрерывного поступления диоксида углерода из почвы в атмосферу существующих запасов С02, по некоторым оценкам, хватило бы не более чем на 35 лет.

Только благодаря круговороту органического вещества существуют биогеохимические круговороты других элементов, поскольку главные трансформационные и миграционные потоки в биогеоценозах возможны лишь при прямом или косвенном участии живого или мертвого органического вещества.

Органическому веществу почвы присущи разнообразные функции.

Функции, связанные с генезисом и свойствами почвы. В зависимости от условий почвообразования в формировании генетического профиля почвы ведущую роль могут играть как специфические гумусовые кислоты, так и другие компоненты органического вещества. Конкретным проявлением этого будет характер органопрофиля почвы — органической составляющей генетического профиля.

В условиях, благоприятных для гумификации, формируется хорошо выраженный органопрофиль мощностью до 100 см и более. В образовании его главную роль играют гуминовые кислоты, взаимодействие которых с минеральной частью почвы сопровождается образованием малорастворимых солей и глиногумусовых комплексов. Трансформация минеральной части почвы под влиянием органических кислот выражена слабо или отсутствует вообще, так же как и участие гумусовых кислот в миграционных процессах. В профиле почвы накапливается много гумуса и питательных веществ. Такие условия складываются под травянистой растительностью лесостепной и степной зоны, где формируются черноземы.

В условиях временного избыточного увлажнения активное участие в образовании генетического профиля почвы принимают фульвокислоты и различные низкомолекулярные органические соединения. Их взаимодействие с минеральной частью почвы сопровождается разрушением первичных и вторичных минералов. При этом образуются подвижные гетерополярные и комплексно-гетерополярные соли, активно мигрирующие в почвенном профиле и способствующие профильной дифференциации веществ и обособлению генетических горизонтов. Органопрофиль таких почв, как правило, небольшой мощности с невысоким содержанием гумуса и питательных веществ. Таковы подзолистые и дерново-подзолистые почвы.

При постоянном переувлажнении резко тормозятся процессы разложения растительных остатков и они накапливаются на поверхности, формируя органопрофиль болотных почв, состоящий из торфа, находящегося на разных стадиях разложения.

Органическое вещество имеет большое значение в регулировании окислительно-восстановительного состояния почв. Выступая как окислитель и восстановитель, а также как буфер в окислительно-восстановительном интервале, органическое вещество в значительной мере определяет окислительно-восстановительную буферную емкость почвы. Это имеет важное практическое значение и широко используется в сельскохозяйственном производстве, в частности при возделывании риса. Внесение соломы в почвы рисовых полей увеличивает их ОВ-буферную емкость.

Органическое вещество — важный фактор оптимизации водного режима почв, поскольку с увеличением его содержания возрастает величина свободной поверхности и, соответственно, влагоемкость почвы. При этом с органическим веществом вода связана менее прочно, чем с минеральными компонентами и, следовательно, более доступна растениям. В то же время увеличение пористости и улучшение агрегированности под влиянием органического вещества обеспечивает лучшее проникновение воды в почву и увеличивает ее водоудерживающую способность. В результате уменьшается испарение и сток воды с поверхности почвы, ослабляются эрозионные процессы.

С органическим веществом связан и тепловой режим почв. Высокогумусированные темноокрашенные почвы могут иметь температуру на несколько градусов выше светлоокрашенных малогумусных, что может самым существенным образом повлиять на состав популяций почвенной биоты, режим разложения органического вещества, характер протекания химических реакций и условия для произрастания культурных растений.

Функции, связанные с питанием растений. Велика и разнообразна роль органического вещества почвы в питании растений. В гумусе и растительных остатках содержатся практически все необходимые для питания растений и микроорганизмов макро- и микроэлементы.

Растительные остатки являются сравнительно легкодоступным, полноценным и хорошо сбалансированным фондом минерального питания.

Рассматривая органическое вещество почвы как источник элементов минерального питания для сельскохозяйственных культур, особо следует отметить его важную роль в снабжении растений азотом. Даже при высоких дозах минеральных удобрений на формирование урожая сельскохозяйственных культур идет до 50—60% почвенного азота, высвобождающегося преимущественно при минерализации органического вещества. При этом в почвенный раствор постоянно, на протяжении всего вегетационного периода, поступают наиболее энергетически выгодные для растений восстановленные формы азота — NH4. При питании такой формой азота растения способны к более интенсивному биосинтезу белка, наращиванию биомассы и формированию высокого урожая.

Органическое вещество играет большую роль в мобилизации биологически инертных форм многих биофильных элементов, переводя их в доступное для растений состояние.

Важную роль играет органическое вещество в продуцировании диоксида углерода, образование которого связано с микробиологическим разложением органических компонентов почвы. Непрерывное поступление диоксида углерода из почвы в приземный слой воздуха оказывает большое влияние на развитие растений и их фотосинтез, в процессе которого они усваивают огромное количество С02. От 40 до 70% всего диоксида углерода, пошедшего на создание урожая, поступает из почвы.

Санитарные функции. Эти функции органического вещества почвы исследованы менее детально, однако некоторые факты установлены достаточно точно. В частности, это относится к фунгистатичности почв. В богатых гумусом почвах преимущественное развитие получает сапрофитная микрофлора, повышающая их фунгистатич- ность — задержку прорастания грибов, обладающих фитопатогенными свойствами. В связи с этим окультуренные, хорошо гумусированные почвы характеризуются отчетливо выраженной фитосанитарной способностью, а при возделывании сельскохозяйственных культур в узкоспециализированных севооборотах они менее подвержены явлению «почвоутомления».

Органическое вещество почвы является важным фактором детоксикации пестицидов. С одной стороны, благодаря их сорбции и переводу в неактивное состояние, с другой — создавая благоприятные условия для развития микрофлоры, оно способствует их микробиологическому разложению. Активное участие принимают различные компоненты органического вещества почвы и в инактивации других загрязняющих веществ, в частности тяжелых металлов и радионуклидов. Не случайно допустимые уровни антропогенных нагрузок при поступлении в почву тяжелых металлов и других токсичных элементов, загрязняющих веществ органической природы (фенолы и др.), пестицидов оказываются значительно выше на хорошо гумусированных почвах, чем на почвах, бедных органическим веществом.