Процессы гумусообразования, состав и свойства гумуса
Превращение органических остатков – это сложный биохимический процесс, в ходе которого изменяется их анатомическое строение. Они переходят в более простые, подвижные и растворимые соединения.
Выделяют три основных направления превращения органических остатков (рисунок 4):
- разложение растительных остатков и синтез новых;
- минерализация органических остатков и вновь образование гумуса;
- гумификация.
Разложение лесной подстилки происходит в виде изменения опада по слоям.
L – опавшие листья, где преобладают неспоровые бактерии, дрожжеподобные грибы, нематоды, коллемболы и панцирные клещи, здесь происходит первичное разложение простых углеводов, пектина и белков.F – преобладают базидиальные грибы и бактерии, разлагающие целлюлозу (триходерму), им сопутствуют бактерии, дрожжи и мукоровые грибы. Происходит более глубокий распад органики, включая целлюлозу, лигнин. Одновременно наблюдается синтез гумусовых веществ.
H – уменьшается число грибов, остаются гумусовые сапрофиты, актиномицеты и споровые. Завершаются процессы распада и происходит усложнение гумусовых соединений. Активно участвуют дождевые черви и другие беспозвоночные.
Таким образом, разложение органических остатков имеет биокаталитический характер с участием ферментов: белки гидролитически расщепляются на аминокислоты, жиры гидролизуются с образованием глицерина и жирных кислот, а при расщеплении углеводов целлюлозы и крахмала образуется ряд моно- и аминосахаридов.
Наиболее интенсивно минерализации подвергаются сахар, крахмал, несколько труднее – белки, целлюлоза. Очень устойчивы к минерализации лигнин, смолы и воски.
Процесс гумификации протекает параллельно процессам разложения и минерализации, в результате которой образуются устойчивые к разложению гумусовые вещества.
Основные факторы гумификации:
- гидротермический режим;
- состав и характер поступления органических остатков;
- видовой состав микроорганизмов и интенсивность их деятельности;
- гранулометрический состав почвы (на песчаных почвах гумус слабо закрепляется и быстро минерализуется, на глинистых почвах, где активная поверхность глинистых частиц огромна, гумус прочно закрепляется и слабо минерализуется).
Гумусом называется сложный динамический комплекс органических соединений, образовавшийся при разложении и гумификации растительных остатков в почве. Он включает две группы веществ – неспецифической и специфической природы.
Вещества неспецифической природы составляют 10–15 % общего гумуса, к ним относятся: белки, углеводы, лигнин, липиды, смолы, дубильные вещества, органические кислоты.
Свойства белков так же разнообразны, как и функции, которые они выполняют. Одни белки растворяются в воде, образуя коллоидные растворы, другие – в разбавленных растворах солей, третьи нерастворимы (белки покровных тканей).
Углеводы образуются растениями в процессе фотосинтеза и служат источником запасной энергии (в растениях – крахмал, в животных организмах – гликоген). В растительных организмах углеводы являются основой клеточных мембран.
В качестве одного из структурных компонентов остатки углеводов входят в состав нуклеиновых кислот.
Жиры обладают большим запасом энергии, аккумулируются в семенах и плодах растений.
Лигнин – прочное органическое вещество, формирующее одревесневшие клетки. Воски – эфиры ненасыщенных карбоновых кислот с высшими одноатомными спиртами.Смолы – смесь более 100 различных соединений ароматического характера.
Органические кислоты – продукты жизнедеятельности растений и микроорганизмов (щавелевая, муравьиная, уксусная, лимонная, янтарная и другие).
Зольные вещества – содержат до 60 элементов (после сжигания): Са, Мg, Nа, Р и другие, а также микроэлементы – J, В, Zn, F и так далее.
К органическим веществам гумуса специфической природы относятся: гуминовая кислота, фульвокислота, гумины. На их долю приходится 85–90 % общего гумуса.
Состав включает: углерод – 52–62 %; кислород 31–39 %; водород 2,8–5,8 %; азот 1,7–5 %; фосфор, серу, алюминий 1–10 %, pH > 5,0. Они хорошо растворимы в слабых растворах щелочей, не растворимы в воде.
При взаимодействии с минеральной частью почвы образуют соли – гуматы:
- одновалентных катионов (Nа, К, NН4) – образуют истинные и коллоидные растворы, легко вымываются из верхних (элювиальных) горизонтов и накапливаются в иллювиальных (солонцеватые почвы);
- двухвалентных катионов (Са, Мg) – нерастворимы в воде и закрепляются в виде гелей. Способствуют цементации гранул в водопрочные агрегаты почвы;
- трехвалентных катионов (Fе, Аl) – образуют гуминожелезистые комплексы, устойчивые в интервале рН 4–9, и гуминоалюминиевые комплексы, устойчивые в интервале рН 4–8.
Они могут закрепляться в почве и повышать водопрочность почвенной структуры.
Фульвокислоты − желтоокрашенные, высокомолекулярные органические азотсодержащие кислоты, циклического строения, передвигаются по профилю почв.
Состав включает: углерод – 40–52 %; кислород – 42–52 %; водород – 4–6 %; азот – 2–6 %, pH 2,6–2,8. При взаимодействии с минеральной частью почвы образуют соли – фульваты. Для одно- и двухвалентных катионов они обладают высокой подвижностью.
У трехвалентных катионов подвижность фульватов зависит от степени насыщенности их металлами: чем она выше, тем быстрее они выпадают в осадок.
- Воспроизводство плодородия
- Плодородие почв, его категории
- Почвенный покров – защитный экран жизни
- Гидрологические и газово-атмосферные функции почвенного покрова
- Биоэкологические, биоэнергетические и биогеохимические функции почв
- Радиоактивность почв
- Микроэлементы и тяжелые металлы почв
- Особенности химического состава почв и горных пород
- Тепловые свойства, режим, баланс почв и их регулирование
- Оформление отчета по практике по ГОСТу 2021/2022
- Оформление ВКР по ГОСТу
- Как составить бизнес-план своими силами
- Оформление эссе по ГОСТу
- Оформление презентации по ГОСТу
- Оформление статьи по ГОСТу
- Оформление дипломной работы по ГОСТ 2021/2022
- Оформление курсовой работы по ГОСТу
- Оформление контрольной работы по ГОСТу