Понятие о гумусовом состоянии почв и его критерии

Содержание

Введение………………………………………………………………….....3

Глава 1 Понятие  о гумусовом состоянии почв и  его критерии……..4

Глава 2 Влияние  сельскохозяйственных культур на режим 

               органического вещества и баланс гумуса в почве………......8

Глава 3 Влияние  механической обработки почв на режим 

               органического вещества и баланс гумуса в почве………….11

Глава 4 Влияние  чистого пара на синтез и минерализацию 

               гумуса в пахотном слое…………………………………………14

Глава 5 Влияние  органических и минеральных удобрений

               на гумусовое состояние почв……………………………………15

Заключение…………………………………………………………………18

Список используемой литературы……………………………………… 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Органическое вещество и  его превращение в почве играет важную и разностороннюю роль в ее генезисе и формировании основных свойств и признаков, с которыми связаны развитие плодородия и фитосанитарные функции почвы. Органические вещества принимают участие в питании растений, создание благоприятных водно-физических свойств почвы миграции различных элементов в почвах и биосфере. Все важнейшие почвенные процессы протекают при прямом или косвенном участии органического вещества.

Все это объясняет тот глубокий интерес, который постоянно проявляют к органическому веществу почв. Связь органического вещества с плодородием почв была отмечена в эпоху древних цивилизаций (Египет, Древняя Греция и др.).

Научное изучение органического  вещества почв началось в первой половине XIX. (Шпренгель в Германии, Берцелиус в Швеции, Герман в России, Мульдер в Голландии.)

Учение В.В. Докучаева  о почве привлекло к гумусу внимание почвоведов. Особенно большое  значение имели исследования П.А  Костычева о роли микроорганизмов  в синтезе гумусовых веществ. Первая четверть ХХ века характеризуется дальнейшим изучением химической природы гумусовых веществ (В.Р. Вильямс, С. Оден, А. Ашмук) и неспецифических для гумуса соединений (О.Шрайнер и Е. Шори).

Оригинальную концепцию  о природе гумуса создал американский микробиолог С. Ваксман, считавший, что главная масса гумуса представлена лигнинопротеиновым комплексом.

Изучение его состава, свойств, процессов трансформации, познание агрономического значения при земледельческом использовании  почв издавна привлекали пристальное  внимание исследователей. Без знания приемов регулирования содержания, состава и свойств органического вещества агроном не может максимально эффективно управлять почвенным плодородием.

Глава 1. Понятие о гумусовом состоянии почв, его критерии

 

Гумус - основная часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения организмов. Делится на 2 большие группы веществ:

Неспецифические органические соединения, которые могут быть выделены из почвы, идентифицированы и количественно определены (сахара, аминокислоты, белки, органические основания, дубильные вещества, органические кислоты и т.д.)

В большинстве минеральных  почв составляют единицы процентов  общего содержания органического вещества;

Специфические гумусовые соединения - наиболее характерная специфическая часть, составляющая приблизительно 80-90% общего содержания органического вещества в большинстве минеральных почв.

Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотосодержащих органических соединений, объединенных общьностью происхождения некоторых свойств и чертами строения. Перечислим важнейшие из них: 1. Специфическая окраска, варьирующая от темно бурой, почти черной, до красновато-бурой и оранжевой для различных групп и фракций гумусовых веществ; 2. Кислотный характер, обусловленный карбоксильными группами; 3. Содержание углерода от 36 до 62% азота от2,5 до 5% в различных группах и фракциях; 4. Наличие во всех группах циклических фрагментов, содержащих 3-6% гетероциклического азота; 5. Наличие негидролизуемого азота в количестве 25-35% от общего; 6. Большое разнообразие веществ по молекулярным массам, лежащих в пределах от 700-800 до сотен тысяч.[5]

Основными источниками органического  вещества почвы являются отмершие остатки  растений в виде надземной и корневой масс. Органические остатки почвенной  фауны поступают в меньших  количествах. Масштабы поступающих  в почву органических остатков растений, их состав, соотношение надземной и корневой масс зависят от состава зональной растительности местных условий, определяющих её продуктивность. Характер поступления органических остатков в почвенный профиль неодинаков: в лесах основное его количество поступает на поверхность почвы, а в травянистых сообществах значительная часть (от 25-30 до 80-90%) поступает непосредственно в почву в виде отмерших корней. Различный характер поступления опада имеет важное значение при дальнейших процессах его превращения. Химический состав сухих органических остатков представлен углеводами, белками, лигнином, восками, смолами и другими веществами. Растительные остатки, богатые лигнином, дубильными веществами, смолами (хвоя, древесина) разлагаются медленно. Из опада культурных растении быстрее разлагаются остатки бобовых трав и медленнее - солома злаковых.

Органические остатки, поступая в почву или на её поверхность, подвергаются различным превращениям: механическому измельчению почвенной  фауной, физико-химическим и биохимическим  измельчениям под влиянием микроорганизмов, мезо- и макрофауны почвы. Основными  направлениями таких превращении  являются минерализация органического вещества до конечных продуктов (углерода, водорода и простых солей) и гумификация. При определенных условиях (избыток влаги, неблагоприятный состав опада, низкие температуры) можно наблюдать консервацию органических остатков в виде торфа.

Гумификация - совокупность сложных биохимических, физико-химических и химических процессов превращения органических остатков в гумусовые вещества. Существует 3 группы гумификации: I. Конденсационная или Полимеризационная подразделяющаяся на: 1) образование исходных структурных единиц для формирования гумусовых веществ. 2) конденсация структурных единиц. 3)поликонденсация. II. Концепция биохимического окисления. III. Биологическая концепция.

Состав уже сформировавшихся гумусовых веществ постоянно обновляется за счет включении в их молекулы органических соединений в виде отдельных фрагментов. Такой процесс изменения гумусовых веществ называется фрагментным обновление гумуса.[6]

По растворимости и  экстрагируемости из почвы гумусовые  вещества делятся на следующие группы: фульвокислоты, гуминовые кислоты  и гумин.

Фульвокислоты- наиболее растворимая группа гумусовых веществ, менее сложная по строению, с более низким и молекулярными массами по сравнению с гумусовыми кислотами, с высокой миграционной способностью; характеризуется повышенной кислотностью и способностью к комплексообразованию; наиболее светлоокрашенная часть гумуса; преобладает в подзолистых, дерново-подзолистых, сероземах, красноземах и некоторых других почвах тропиков.

Гуминовые кислоты - наиболее растворимая группа в минеральных и органических кислотах группа гумусовых веществ; характеризуется более сложным строением; имеет более высокие молекулярные массы, повышенное содержание углерода; преобладают в черноземах, каштановых почвах. Серых лесных, дерновых и некоторых других.

Гумин – неэкстрагируемая часть почвы кислотами и щелочами часть гумуса. Эти гумусовые вещества наиболее прочно связаны с глинными минералами.

Изучение роли разнообразных  форм органического вещества в генезисе и плодородии почв дало основание  помимо вышеизложенных характеристик  его состава разделять органическое вещество почвы на лабильную и стабильную части.

Лабильная группа органического вещества имеет первостепенное значение как источник энергии и пищи для почвенной биоты. Установлено также, что растительные остатки улучшают физические и физико-механические свойства почвы.

Стабильная часть представлена гумусовыми веществами, прочно закрепленные минеральные соединения. Это устойчивая, медленно минерализующаяся часть органического вещества.

Недостаток лабильных  форм способствует более быстрому разложению устойчивого гумуса, т.е.  дегумификации.[6]

Для оценки гумусового состояния  почв Д.С Орловым и А.А. Гришиной разработана шкала.

 

Содержание и запасы            гумуса	Уровень признака	Пределы величин
Содержание гумуса в верхнем  слое, %	Очень высокое Высокое Среднее Низкое Очень низкое	>10 10-6 6-4 4-2 <2
Запасы гумуса(т/га) в слое	Очень высокие   Высокие   Средние   Низкие   Очень низкие

 

 

Баланс гумуса в почвах складывается из соотношения его  приходных и расходных статей. Он позволяет судить о направленности и величине изменений содержания и запаса гумуса в почве. Баланс может быть положительным (если накопление гумуса превышает его расход за этот же период), отрицательным (расход гумуса превышает накопление) или бездефицитным (темпы накопления гумуса и его расхода равны, т.е. запасы остаются без изменения)[3]

Глава 2. Влияние сельскохозяйственных культур на режим органического вещества и баланса гумуса в почве

В условиях земледельческого использования почв на режим органического  вещества значительное влияние оказывает  севооборот (набор и чередование  культур), обработка и применение удобрений, водная мелиорация.

Влияние сельскохозяйственных культур зависит от их биологических  особенностей и технологий возделывания. С биологическими особенностями культур связаны количество и состав корневых и пожнивных органических остатков как важнейшей приходной части баланса гумуса в пахотной почве.

Наиболее благоприятное  влияние на режим органического  вещества и баланс гумуса оказывают многолетние травы. Они оставляют большую часть синтезированного ими органического вещества после уборки, имеют более продолжительный период прижизненного воздействия на органическое вещество почвы (поступление органических веществ в форме корневых выделений и отмирающих корневых волосков), чем однолетние злаковые. Поэтому в почве под многолетними травами складывается бездефицитный или положительный баланс гумуса. Обогощенность органических остатков многолетних бобовых трав азотом выделяет их как благоприятную и лабильную форму свежего органического вещества, поступающего в почву.

Зерновые культуры уступают бобовым травам по содержанию азота  и оснований в их органических остатках. С урожаем (зерно, солома) отчуждается большая доля созданного ими органического вещества. Поэтому под зерновыми культурами происходит потеря гумуса (0,2-0,5 т/га), не восполняемые за счет гумификации их органических остатков.

Пропашные культуры уступают злаковым по количеству послеуборочных остатков, а минерализация гумуса при их возделывании значительно  возрастает за счет неоднократных обработок. В связи с этим потери гумуса в  почвах под пропашными более высокие. Особенно неблагоприятно влияет на баланс гумуса содержание гумуса под чистым паром. Растительные остатки в почву не поступают (за исключением остатков сорных растений, отмершей фауны, водорослей). Почвы периодически обрабатывают (перепашка, культивация). Поэтому значительно возрастает потери гумуса за счет его минерализации, достигая 1-2 т/га.[6]

Коэффициенты  накопления пожнивно-корневых остатков

Культуры	Урожайности культуры, т/га
Озимые зерновые	1,0 1,1-2,0 2,1-2,5 2,6-3,5	1,9 1,6 1,3 1,1
Яровые зерновые	1,0 1,1-2,0 2,1-2,5 2,6-3,5	1,4 1,2 1,1 1,0
Травы многолетние (зеленая масса)	5,0 5,1-15,0	0,42 0,31
Травы многолетние (сено)	3,0 3,1-4,0 4,1-5,0	2,0 1,7 1,6
Травы однолетние (зеленая масса)	5,0 5,1-15,0 15,1-30,0	0,30 0,18 0,13
Травы однолетние (сено)	2,5 2,6-3,5 3,6-4,5	1,4 1,2 1,1
Кукуруза на силос (зеленая масса)	5,0 5,1-15,0 15,1-30,0	0,10 0,09 0,08
Картофель, корнеплоды, овощи	5,0 5,1-15,0 15,1-25,0 25,1-40,0	0,16 0,12 0,09 0,08