Почему подзолистые почвы тайги бедны гумусом

Почему подзолистые почвы тайги бедны гумусом

Почвы – одно из ценнейших богатств России, основной природный ресурс сельского и лесного хозяйства. Обладая естественным плодородием и способностью производить урожаи, почвы являются важным фактором хозяйственного развития многих регионов страны, т.к. с их плодородием связана возможность развития земледелия и получения продуктов питания и многих видов сырья.

Огромные размеры, значительная протяжённость территории России и связанное с этим разнообразие климата, водного режима, растительности, геологического строения и рельефа определили пространственную пестроту почвенного покрова. Характерные сочетания на определённой территории материнской горной породы, рельефа, климата, растительности, животных и других факторов почвообразования приводят к формированию генетических типов почв, обладающих сходным строением и свойствами. Каждый тип почв в зависимости от преобладания тех или иных почвообразующих процессов подразделяется на более мелкие таксономические единицы – подтипы.

С изменениями климатических условий и растительности связано проявление широтной зональности и высотной поясности в географическом распределении почвенного покрова. Широтная зональность проявляется в закономерной смене типов почв от северных широт Арктики к южным границам.

Арктические почвы встречаются в области полярных пустынь и полупустынь под «пятнами» растительности на островах Северного Ледовитого океана и на узкой полосе вдоль азиатского побережья материка. Почвенные процессы слабо развиты, а почвенный профиль практически не выражен. Редкие мхи и лишайники практически не дают «материала» для образования перегноя, их гумусовый горизонт редко бывает толще 1 см. Большое влияние на формирование арктических почв оказывает многолетняя мерзлота, оттаивающая в кратковременный летний период (1–2 месяца) не более чем на 0,5 м. Из-за недостаточного увлажнения в арктических почвах отсутствует оглеение, почвы имеют нейтральную кислотную реакцию, иногда карбонатны или даже засолены. Местами под пятнами водорослей выделяют специфические «почвы-плёнки» со слабозаметными признаками почвообразования.

Для тундрового почвообразования характерны те же лимитирующие факторы, что и для арктических почв – кратковременность периода активного почвообразования, низкие температуры и мерзлота. Пестрота почвенного покрова зависит от особенностей распределения почвообразующих пород, выраженности мерзлотных форм микрорельефа.

Тундровые глеевые почвы развиваются в тундрах Субарктики на суглинистых и глинистых породах, мёрзлых большую часть года. Тундровые глеевые почвы (тундровые глеезёмы) простираются вдоль всего арктического побережья от Кольского п-ова до Берингова пролива. Несмотря на малое количество осадков, из-за недостаточного испарения и близкого залегания многолетней мерзлоты, тундровые почвы сильно переувлажнены. Характерен глеевый процесс – при постоянном переувлажнении и недостатке кислорода в почве происходят восстановительные процессы. Восстановлению подвергаются соединения железа, которые находятся в закисной форме (глей) и придают почве зеленоватую и голубовато-серую окраску. Восточноевропейским почвам с постоянно повышенной влажностью воздуха и относительно глубоким залеганием мерзлоты присуще поверхностное оглеение. В почвах континентальных сибирских тундр, вследствие застаивания почвенных вод над горизонтом мерзлоты, развивается надмерзлотное оглеение. В тундровых глеевых почвах полностью выщелочены легкорастворимые соли и карбонаты. Для этих почв характерна «двухъярусность» гумусового профиля: трансформация органического вещества в верхних органогенных горизонтах (торфянистых, торфяных и перегнойных) и накопление гумуса в нижних минеральных.

Тундровые иллювиально-гумусовые почвы (тундровые подбуры) формируются на хорошо дренированных породах лёгкого механического состава и супесчано-щебнистых отложениях. По сравнению с суглинистыми и глинистыми почвами они оттаивают на бо´льшую глубину, отличаются бо´льшей водопроницаемостью, лучшей аэрацией и значительной выщелоченностью. Почвы имеют кислую и сильнокислую реакцию верхних органогенных горизонтов (рН ок. 4,0). В западных и восточных приокеанических районах в почвах формируются торфянистые органогенные горизонты, в континентальных – с более разреженным растительным опадом – перегнойные и гумусовые горизонты. В этих почвах хорошо выражен горизонт вмывания органо-минеральных соединений. Тундровые карбонатные почвы формируются на выходах плотных карбонатных почв, имеют маломощный сильнощебнистый профиль с перегнойным горизонтом мощностью до 10 см. Тундровые болотные почвы (торфянистые, торфяные и перегнойные) распространены по обширным плоским и пониженным участкам с постоянным избыточным увлажнением и господством осок и гипновых мхов. К югу их площади увеличиваются по мере возрастания влажности климата и утяжеления поверхностных отложений. Для этих почв характерно накопление в разной степени разложившихся растительных остатков, формирующих органогенные горизонты.

Почвы подзолистого типа формируются под хвойными и смешанными широколиственно-хвойными лесами при избыточном увлажнении и занимают больше половины площади России. Главная отличительная черта этих почв – господство подзолообразовательного процесса и кислая реакция, которая неблагоприятна для выращивания культурных растений. Почвы имеют резко расчленённый профиль, их верхние элювиальные горизонты обеднены иловатыми частицами и полуторными окислами, а нижние иллювиальные – обогащены. В верхней части почвенного профиля накапливается устойчивый к разложению кварц, который и составляет белёсый подзолистый (элювиальный) горизонт. Подзолистые почвы пригодны для выращивания большого набора сельскохозяйственных культур, но нуждаются в известковании для нейтрализации кислотности и регулярном внесении минеральных и органических удобрений.

Хвойные леса таёжной зоны дают мало растительного опада, перегноя образуется мало, при хорошем дренаже он быстро вымывается. В средней тайге под хвойными кустарничково-моховыми лесами образуются собственно подзолистые почвы с маломощным (до 10 см) гумусовым горизонтом. Подзолистые почвы малоплодородны – гумуса в них редко бывает больше 1,5–2%, реакция элювиальных горизонтов сильно кислая или кислая (рН от 3,5 до 5,0). По глубине залегания нижней границы элювиального горизонта выделяют мелкоподзолистые почвы (до 10 см), неглубокоподзолистые (10–20 см), глубокоподзолистые (20–35 см) и сверхглубоко-подзолистые (глубже 35 см). Глееподзолистые почвы распространены в подзоне северной тайги, занимая относительно дренированные участки с северно-таёжными хвойными моховыми и лишайниково-кустарничковыми лесами. Верхние горизонты почв характеризуются развитием процессов оглеения, сильнокислой реакцией (рН 3,0–4,0), обеднением полуторными окислами и обогащением подвижным железом. Содержание гумуса в горизонте А1 достигает 2–4%. Дерново-подзолистые почвыформируются под широколиственно-хвойными, мелколиственно-хвойными и сосново-лиственничными, мохово-травянистыми и травянистыми лесами. Лиственные деревья дают больше растительного опада, в этих районах возрастает количество солнечного тепла и уменьшается количество влаги, просачивающейся в почву, вымывание гумуса ослабляется. Почвы имеют отчётливо выраженный гумусовый (дерновый) горизонт (10–20 см), с более высоким содержанием (от 2 до 6%) гумуса, чем у подзолистых почв. Гумусовый горизонт по сравнению с подзолистым менее кислый и более насыщен основаниями. Подзолы иллювиально-гумусовые и иллювиально-железисто-гумусовые распространены в наиболее увлажнённых районах северной тайги и лесотундры на породах лёгкого гранулометрического состава (песчано-супесчаных и щебнистых). Распределение органического вещества в них имеет два максимума в верхней части и в иллювиальном горизонте, в последнем накапливаются и железо, и алюминий. На слабодренированных элементах рельефа с временным застоем поверхностных вод или высоким стоянием грунтовых вод происходит смена промывного режима на застойный и образуются подзолисто-болотные почвы с хорошо выраженным глеевым или более или менее развитым торфяным горизонтом. Такие почвы при земледельческом освоении нуждаются в регулировании водного и теплового режимов.

Мерзлотно-таёжные почвы развиваются в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке в условиях резкого возрастания континентальности климата, близкого залегания многолетней мерзлоты и ослабления промывного режима. Низкие температуры грунтов замедляют процессы химического выветривания и разложения органики. Для мерзлотно-таёжных почв характерны слабая дифференциация почвенного профиля на горизонты, грубый гумус со светлой окраской и повышенная ожелезнённость. В их профиле хорошо выражены следы мерзлотных явлений: перемещение почвенных масс, сортировка крупнозернистого материала, трещиноватость. Несмотря на относительно высокое содержание гумуса (до 6–7%) земледельческое освоение их затруднено. В Центральной Якутии на лесовидных суглинках и известняках, богатых основаниями, формируются таёжно-мерзлотные палевые почвы. Они обладают дерновым горизонтом с 3–4% гумуса, слабощелочной или нейтральной реакцией. Сравнительно тёплое лето делает возможным земледельческое освоение этих почв.

Подбуры отличаются от других подтипов мерзлотно-таёжных почв отсутствием признаков оглеения, т.к. они формируются в условиях хорошего дренажа на лёгких каменисто-щебнистых грунтах. Подбуры занимают большие площади в наиболее расчленённых районах Среднесибирского плоскогорья, в горах Южной Сибири и Северо-Востока.

Бурые таёжные почвы развиваются на юге Дальнего Востока преимущественно под светлохвойной тайгой в условиях холодно-умеренного влажного климата, сочетающего континентальные и океанические черты, на хорошо дренированных древнеаллювиальных и каменисто-суглинистых отложениях. Их характерной чертой является слабая гумификация органических остатков и слабая дифференциация профиля на горизонты.

Вулканические (дерново-грубогумусные) почвы формируются на вулканических пеплах Камчатки и Курильских островов в холодных гумидных условиях под травянистыми и кустарниково-травянистыми лесами. Верхние горизонты почв богаты гумусом (5–9%), в средних и даже низких горизонтах отмечается потёчный гумус.

Дерново-карбонатные почвы развиваются в условиях промывного режима на карбонатных отложениях под хвойными и смешанными лесами. Высокое содержание кальция в почвообразующих породах способствует нейтрализации кислых продуктов разложения растительных остатков. Органические вещества связываются кальцием и накапливаются в верхнем горизонте. Поэтому процессы оподзоливания выражены слабо, а в почвенном профиле чётко выражен мощный (до 30 см) гумусовый горизонт. В подобных условиях на территориях с временным застоем поверхностных вод или относительно высоким уровнем жёстких (много кальция) грунтовых вод образуются дерново-глеевые почвы. Они могут формироваться и под луговой растительностью. Повышенное увлажнение обусловливает наличие в профиле признаков оглеения или обособленных глеевых горизонтов.

Серые лесные почвы развиваются в континентальных климатических условиях при равном соотношении количества осадков и испарения под лиственными (в европейской части – широколиственными, азиатской – мелколиственными) травянистыми лесами. Почвы сочетают особенности подзолистых почв (обеднение илом верхних горизонтов и обогащение им нижних, кислая реакция верхних горизонтов) и степных чернозёмных почв (развитый верхний гумусовый горизонт, насыщенность основаниями). Содержание гумуса и мощность гумусового горизонта возрастают от 3,0–7,0% и 15–25 см мощности в северных светло-серых почвах до 4,0–9,0% и 25–50 см в серых лесных и до 6–12% и 50 см, соответственно, в южных тёмно-серых лесных почвах. Серые лесные почвы значительно плодороднее дерново-подзолистых и широко используются в земледелии для возделывания зерновых, кормовых, овощных и технических культур. Длительное многовековое использование привело к существенному снижению их плодородия и большой эродированности. Для увеличения плодородия почвы нуждаются во внесении органических и минеральных удобрений.

Бурые лесные почвы формируются в условиях тёплого и влажного лета под широколиственными и широколиственно-хвойными лесами Калининградской области, Кавказа и юга Дальнего Востока. В этих районах более интенсивно химическое выветривание, у поверхности почвы скапливаются его продукты в виде окиси железа, придающей почвам желтовато-бурый и красновато-бурый цвет. Их отличительной чертой является процесс оглинения, т.е. образование и накопление вторичных глинистых минералов из продуктов выветривания первичных минералов и в результате минерализации органических остатков. Почвенный профиль слабо дифференцирован. В бурых лесных почвах довольно высокое содержание гумуса – не менее 4–6%. При использовании в земледелии они хорошо отзываются на удобрения.

Чернозёмы заслуженно называют «царём почв», они считаются самыми плодородными не только в России, но и во всем мире. России принадлежит ок. 50% от площади мировых чернозёмов. Они сплошной полосой протягиваются в лесостепной и степной зонах от западных границ до Алтая. Далее к востоку они встречаются отдельными островами вплоть до Восточного Забайкалья. Чернозёмы практически полностью распаханы, а в прошлом, ежегодно отмиравший густой травяной покров, давал большое количество опада. Тёплое длительное лето способствовало разложению растительных остатков и образованию перегноя, а превышение испаряемости над количеством выпадающих осадков благоприятствовало постепенному накоплению (консервации) его в течение длительного времени. В чернозёмных почвах много кальция, который затрудняет вымывание гумуса. Важные морфологические особенности этих почв – хорошо оструктуренный перегнойно-аккумулятивный горизонт (от 30 до 140 см), содержащий от 4 до 12% гумуса и обладающий чёрным цветом, что и дало им название, и горизонт аккумуляции карбонатов, а в сухих районах и гипса.

Свойства чернозёмных почв меняются при движении с севера на юг. В северных районах распространения чернозёмных почв при более влажном климате происходит вынос оснований из опада, образование менее насыщенных гумусовых веществ, разрушение первичных минералов и появление слабых признаков оподзоливания почв. Здесь преобладают оподзоленные и выщелоченные чернозёмы. В профиле выщелоченных чернозёмов отсутствуют гипс и легкорастворимые соли. Центральные районы чернозёмной зоны имеют наиболее благоприятный гидротермический режим и оптимальные условия чернозёмообразования. Здесь находятся самые плодородные типичные чернозёмы, обладающие самым мощным гумусовым горизонтом, максимальным содержанием гумуса и зольных элементов. К югу нарастает дефицит влаги, происходит уменьшение растительного опада и ухудшение его состава, что приводит к уменьшению содержания гумуса и мощности гумусового горизонта в обыкновенных и южных чернозёмах. Чернозёмы обыкновенные формировались под разнотравно-типчаково-ковыльной растительностью, они отличаются оптимальным водно-воздушным режимом, хорошей оструктуренностью и бедностью подвижными формами фосфора. Южные чернозёмы, образованные под типчаково-ковыльной растительностью в относительно засушливых условиях, содержат больше карбонатов, а в нижних горизонтах постоянно присутствует гипс. На плоских недренированных равнинах, понижениях рельефа при неглубоком (3–5 м) залегании грунтовых вод развиваются лугово-чернозёмные почвы. По морфологическим признакам они очень близки к чернозёмам, отличаются наличием оглеения в нижних горизонтах, более тёмной окраской растянутого гумусового горизонта и повышенной гумусностью.

Каштановые почвы возникли в южных степях с сухим климатом под разреженным злаковым и полынно-злаковым растительным покровом. Гумуса в них накапливается меньше, цвет почв светлеет, меняется на каштановый, давший им название. Содержание гумуса составляет 2–5%, мощность гумусового горизонта 15–50 см, менее глубоко, по сравнению с чернозёмами, залегают карбонатный и гипсовый горизонты. Для каштановых почв характерна солонцеватость, обусловленная капиллярным подтягиванием кверху в сухие сезоны щелочных почвенных растворов и биологическим круговоротом оснований. Они нередко имеют щелочную реакцию, уплотнены, сильно набухают при увлажнении. Каштановые почвы достаточно плодородны, но использованию их в земледелии мешает недостаток влаги и частые засухи.

Каштановые почвы подразделяются на три подтипа: тёмно-каштановые (в наиболее влажных районах), каштановые и светло-каштановые (в наиболее сухих районах). Тёмно-каштановые и каштановые почвы на значительных площадях распаханы, однако земледелие (выращивание зерновых, овощных, бахчевых культур) возможно при орошении. Светло-каштановые почвы используются преимущественно под сенокосы и пастбища.

Бурые полупустынные почвы встречаются в полупустынях южной части Прикаспийской низменности. Они содержат 1,5–2,5% гумуса в верхнем горизонте и имеют постоянные признаки солонцеватости. Карбонаты и гипс нередко залегают близко от поверхности.

Солонцы и солончаки развиты в южных засушливых районах, на участках с относительно близким залеганием минерализованных грунтовых вод. Их образование связано с процессами засоления почв. В отличие от подзолистых почв господствуют не нисходящие, а восходящие токи воды. Почвенная влага с растворёнными в ней минеральными соединениями (карбонаты, гипс и др.) подтягивается к поверхности и испаряется, а соли выпадают в осадок. В солонцах соли распределены по всему профилю или насыщают отдельные горизонты. Ещё большая концентрация солей отмечается в солончаках, а на их поверхности нередко образуются выцветы, солевая корка или пухлые горизонты. Солончаки содержат в поверхностном слое более 1% водорастворимых солей. Солонцы нередко образуются при рассолении солончаков. Растительность часто отсутствует или представлена солянками, солеросами и другими специфическими видами. Земледелие возможно только после мелиорации (гипсование, глубокое рыхление и др.).

Солоди развиваются преимущественно в западинах в лесостепной, степной зонах и полупустынях. Их образование связывают в основном с рассолением и рассолонцеванием солонцов в условиях повышенного поверхностного увлажнения. Солоди отличаются низким естественным плодородием, нахождением длительное время в переувлажнённом состоянии, что ограничивает их земледельческое освоение.

Желтозёмы – почвы влажных субтропических лесов – встречаются в узкой прибрежной полосе Черноморского побережья Кавказа. Они характеризуются кислой реакцией и содержат от 2 до 7% ryмуса, повышенное количество окислов железа, много ила. Почвы используются в земледелии для выращивания субтропических культур, высокие урожаи получают при известковании и внесении удобрений.

Болотные почвы широко распространены по всей территории России и формируются в условиях периодического или постоянного повышенного увлажнения. Они подразделяются на торфяные с мощным поверхностным горизонтом торфа, торфяно-глеевые, где горизонт торфа подстилается оглеенным минеральным горизонтом, иловато-болотные, в которых горизонт ила (минеральная масса в смеси с разложившимся органическим веществом) сменяется оглеенным минеральным, и лугово-болотные с верхним минеральным одернённым оглеенным горизонтом, с высоким содержанием гумуса – до 30%. Торфяные болотные почвы наиболее широко распространены в тундровой, таёжно-лесной и лесостепной зонах. В таких почвах в условиях избыточного увлажнения растительный опад при недостатке кислорода разлагается плохо и медленно, при этом образуется и накапливается торф. Торфяные болотные почвы делятся на верховые – очень кислые, крайне бедные элементами питания для растений, низинные – нейтральные, богатые элементами питания, и переходные. Осушение и окультуривание торфяных болотных почв делает возможным использование их в земледелии.

Аллювиальные (пойменные) почвы образуются почти на всех речных поймах. Они имеют слоистое строение: гумусовые слои чередуются с аллювиальными слоями песка или ила, которые река приносит во время половодий на пойму. Высокое плодородие пойменных почв поддерживается естественным путём, вместе с аллювием в почвы привносится множество питательных веществ, служащих естественными комплексными удобрениями. Большая часть пойменных земель распахана или используется под сенокосы и пастбищные угодья. Во влажных районах такие почвы бескарбонатны и не засолены, нередко имеют кислую реакцию, в засушливых – насыщены карбонатами и отличаются нейтральной или щелочной реакцией. Среди пойменных почв часто встречаются заболоченные. Аллювиальные почвы обладают повышенным естественным плодородием и используются под сенокосы и пастбища, посевы овощных, кормовых и других сельскохозяйственных культур.

В горах формируются почвы (в зависимости от их высоты и географического положения), аналогичные равнинным типам: горные каштановые, горные дерново-подзолистые, горные тундровые почвы. Горы северных территорий имеют значительно меньше высотных почвенных поясов, чем южных. Наиболее разнообразны горные почвы в самых высоких и южных российских горах – Кавказских. Горные почвы, по сравнению с равнинными, имеют меньшую мощность, нередко неразвитый почвенный профиль. Они отличаются также и по механическому составу – это преимущественно щебнистые, валунные или галечниковые почвы. Они богаты первичными, слабо выветренными минералами. В ряде горных районов распространены горные почвы, не имеющие аналогов на равнинах, такие как, например, высокогорные дерново-гольцовые почвы на Алтае, Саянах и Забайкалье. Развиваются в условиях сухого и холодного климата высокогорий, на хорошо дренированных поверхностях выравнивания под дриадовыми, кобрезиево-дриадовыми, реже лишайниково-осоковыми с типчаком и мятликом растительными сообществами. В этих почвах хорошо выражен рыхлый суглинисто-щебнистый перегнойный горизонт, развиты криотурбации, солифлюкция и мерзлотная сортировка; оглеение почти отсутствует. Горно-луговые почвы субальпийских и альпийских лугов формируются под лугами или зарослями кустарников в холодном и влажном климате высокогорий. Для них характерны скелетность и небольшая мощность почвенного профиля с отчётливо выраженным тёмным гумусовым горизонтом, иногда торфянистым. Преобладает кислаяреакция почвенного раствора.

ПОЧВЕННАЯ КАРТА

 

Уверена, нет садовода или любителя комнатных цветов, который не попытался бы понять, что такое гумус, биогумус, из чего образуется, зачем нужен.

Постараемся разобраться с этими непростыми понятиями.

Само слово «гумус» при переводе с латинского означает почва, грунт. Однако, здесь требуется важное уточнение. (О том, что такое почва, можно прочитать тут).

Гумус — органические вещества, находящиеся в почве, образовавшиеся в процессе жизнедеятельности жителей земли — бактерий, грибов, червей.

Почвы природной зоны Тайга

При их наличии происходят соответствующие биохимические реакции — микроорганизмы выделяют определённые ферменты и с их помощью идёт разложение останков погибших растений, животных.

Ускорению таких процессов способствуют необходимые влажность, температура, наличие достаточного количества воздуха.

Самыми активными в этом отношении являются грибы — некоторые могут расщепить любую мёртвую органику.

При переваривании часть органики идёт на питание бактерий, грибков, другая часть благодаря ферментам и катализаторам образует высокомолекулярные комплексы — гумусовые кислоты, по растворимости в различных средах подразделяющиеся на гуминовые и фульво-. Так как в почве имеются минералы, то эти кислоты образуют с ними соли — гуматы и фульваты.

Получается гумус, созданный бактериями и грибами — его называют первичным.

С другой стороны, земляные черви заглатывают и пропускают через себя те же бактерии, грибы, мёртвую органику, продукты их выделений, частички почвы. С помощью определённых ферментов также происходит расщепление, но не только органики растений, но и белков, жиров, углеводов поглощённых микробов. В результате часть идёт на питание тела червей, другая под действием ферментов образует сложные органические молекулы и выделяется из червя в виде капролита.

Гумусовые кислоты и здесь образуют соединения с минералами, гуматы.

По составу получившееся вещество отлично от первичного, это биогумус.

Посмотрите видео о работе подземных жителей:
Такой процесс преобразования органики в почве называется гумификацией. В конечном итоге процесса мы получим гумус. Что это такое с точки зрения химии? Его химический состав представлен множеством преимущественно гуминовых кислот и их солей.

Чтобы представить себе, что такое гуминовые кислоты, приведём формулу лишь одной из них С308-Н335-О90-N5. Видно, что это высокомолекулярное соединение. При гумификации образуется много аналогичных кислот.

Гуматы, то есть их соли имеют также очень сложное строение и большую молекулярную массу.

Также при гумификации получается вещество, которое уже не сможет переработать ни микроорганизм, ни растение, высокополимеризованное, очень плотное — гумин.

Бумус занимает верхний слой почвы, из-за гуминовых кислот он имеет тёмный коричневый цвет. О содержании последнего можно судить по его толщине. Обычно максимальное количество не превышает 10%,  это чернозёмы.

Понять, что такое биогумус можно, рассмотрев небольшой слой компоста. Чтобы ему превратиться в гумус, потребуется многолетняя работа микробов и червей для того, чтобы разложились все органические остатки. Без добавки органики он может находиться в грунте сотни лет. Это пористая структура, являющаяся хорошим адсорбентом.

На самом же деле в процессе такой непрерывной деятельности микроорганизмов и червей в земле (гумификация и минерализация) одновременно присутствуют все участники — органика, живая и неживая, ферменты, слизи, гормоны, витамины, природные антибиотики. Здесь также происходит образование солей — гуматов, фульватов, гуминов.


Состав гумуса до сих пор удивляет учёных, так как по логике органические вещества должны были преобразоваться в простые углекислый газ и воду. А получается плотная зернистая устойчивая структура, пропитанная высокомолекулярными веществами, гелями с гормонами, ферментами, антибиотиками, витаминами.

Как же гумус становится доступным для питания растений? Под действием кислот — угольной (выделяют корни) и гумусовых. Ещё раз подчеркнём — для этого необходимы воздух, влага, остатки растительности или животных.

Какая получается польза

  1.  Пропитываясь гумусными соединениями, грунт перестаёт слёживаться, становится рассыпчатым, так как они склеивают землю в маленькие комочки.
  2. Получается пористая структура. Её можно сравнить с губкой, которая впитывает и сохраняет много влаги, воздуха, что очень благоприятствует развитию корневой системы и питанию.
  3. В гумусе содержатся основные элементы (азот, калий, фосфор, кальций), микроэлементы. Благодаря плохой растворимости и строению гумусовых кислот, а также гуматов кальция, магния, кремния они могут усваиваться растениями очень медленно, что приводит к образованию кладовой запаса питания и никогда не приведёт к передозировке.
  4. Эти элементы в процессе постепенной минерализации гумуса в присутствии воздуха  становятся доступными для усвоения.
  5. «Губка» фиксирует вредные примеси: тяжёлые металлы, пестициды, радионуклиды, ароматические опасные для жизни углеводороды, избыток минеральных удобрений, моющие средства, металлорганические соединения. Такие образовавшиеся комплексы бактерии, черви уже не в силах расщепить (правда, некоторые грибы на это решаются и становятся ядовитыми), они остаются связанными практически навсегда. Это очень важно для экологии.
  6. Тёмный цвет гумусового слоя способствует его быстрому прогреву.
  7. Создаётся благоприятная среда для полезных микробов, без патогенов. Они с удовольствием размножаются всё больше, приумножая  здоровье, иммунитет наших растюх, увеличивая плодородный слой.
  8. Нитратов в зелёном питомце не образуется.
  9. Если переборщили с внесением «минералки», лишнее свяжется гумусом, не будет «съедено» до поры до времени.

Мы видим, что его наличие прямо связано с плодородием, качеством выращенного урожая. Им реанимируют убитую землю, действует он на протяжении всего сезона, а  вносить можно в любых количествах.

Как сохранить гумус и даже приумножить его?

Микроорганизмы и черви хорошо чувствуют себя, если у них есть еда, влага, воздух. На мой взгляд такие оптимальные условия создаются под мульчёй. Именно на границе с ней и начинает образовываться и умножаться гумусовый слой, а значит, здоровье нашего любимого сада и огорода.

Например, закроем грядку листовым опадом. Черви его обожают — начнут растаскивать по норкам, постепенно перерабатывая в гумус. Чтобы разложение шло быстрее, сохранялась влага, прикроем листья слоем земли или полуготовым компостом для затравки — заселим бактериальной  живностью, а земляные червячки сами «подтянутся». Весной в сделанные лунки проведём посадку.

Информация к размышлению. Есть мнение, что гуминовые кислоты способны структурировать воду, превращая в «талую», обладающую целебным действием на живые организмы.

Посмотрите, пожалуйста, видео о пользе гумуса

Запись опубликована автором vsad в рубрике Свойства почвы.

Понятие

Гумусом называют органические вещества, образующиеся в верхних слоях почвы в результате сложных процессов разложения растительных и животных остатков и совершенно утратившие признаки своего организованного, клеточного, строения. Обычно гумусовые вещества темно окрашены, и они-то и придают серую или черную окраску поверхностным слоям почвы. Иногда, особенно часто в северных областях, под лесами растительные остатки сохраняются в полу-разложенном состоянии, и тогда такой гумус называют кислым, или сырым, гумусом.
Источниками гумусообразования являются отмирающие корни и стебли растений, опадающая листва деревьев (в лесах), всякого рода животные и микроорганизмы, живущие и отмирающие в почве.
Агентами разложения этих органических остатков являются отчасти атмосферные воздействия (вода и кислород воздуха), отчасти черви, насекомые и землерои, населяющие почву, но главным, основным фактором, разрушающим органические вещества и приводящим, с другой стороны, к образованию гумуса почвы, является деятельность микроорганизмов, бактерий и грибов.
Количество микроорганизмов в почвах громадно. До последнего времени считали, что в разных условиях их находится 1—2 миллиона индивидуумов на каждый грамм почвы. Однако новейшие определения дают величины порядка 2—3 миллиарда на грамм почвы.

Таежно-лесная зона

Ho и эти колоссальные цифры, повидимому, нужно считать преуменьшенными, так как при этом определении не учитывается явление поглощения бактерий частицами почвы, в силу чего значительная часть их выпадает из подсчета. В результате жизнедеятельности этого многочисленного микробиологического населения и формируется в почве гумус.

Состав

Состав гумуса почвы, несмотря на многочисленные аналитические работы, до настоящего времени не установлен, так что его нельзя представить в виде одного или нескольких точно выраженных химических соединений.
Ряд новейших исследований, особенно американских, позволил выделить из органического вещества почвы большое число (до 34) отдельных точно установленных химических соединений, азотистых и безазотистых. Однако среди них нет ни одного, которое могло бы быть названо собственно гумусом почвы. На основании этого некоторые исследователи склонны думать, что гумусовых веществ как оригинальных, специфических химических тел не существует. Однако эту точку зрения нельзя признать обоснованной, так как те многочисленные и относительно простые химические соединения, которые до сих пор получены при аналитическом исследовании природного гумуса, являются несомненно лишь продуктами разрушения гумуса, получающимися в самом процессе аналитической работы. Мы знаем, что природный гумус обладает целым рядом оригинальных свойств, которых нет ни в одном из выделенных американскими исследователями соединений.
Поэтому в дальнейшем мы будем держаться точки зрения, высказанной еще первыми исследователями гумуса в прошлом столетии и в известной мере подтверждаемой рядом новейших исследований главным образом у нас в Союзе о том, что среди несомненно очень многообразной смеси органических соединений почвы существует тем не менее по крайней мере несколько специфических, индивидуально оформленных, гумусовых веществ почвы. Они представлены следующими кислотами: гуминовой, ульминовой и креповой.
Образование той или иной кислоты зависит от условий, в которых протекает процесс разложения органического вещества. Различают три типа таких условий разложения, а именно:
1) бактериальное аэробное, т. е. протекающее при достаточном доступе кислорода воздуха;
2) бактериальное анаэробное, протекающее без доступа кислорода воздуха, и
3) грибное, всегда аэробное.
Аэробные процессы разложения органического вещества являются в основном процессами окисления и в конечном итоге приводят к образованию простых, вполне окисленных, соединений. Для безазотистых веществ (например клетчатки, сахаров и пр.) такими конечными продуктами будут вода и углекислый газ, для веществ же азотистых (например белки) кроме того еще и вполне окисленная форма азота в виде азотной кислоты. Однако в природной обстановке этот аэробный процесс не является односторонним, только разлагающим и упрощающим вещество, но одновременно осуществляется и процесс образования совершенно новых веществ, по своему составу даже более сложных, чем исходный материал,—осуществляется процесс синтеза. В данном случае таким новым синтетическим веществом является гуминовая кислота. Принимают, что кислота эта — четырехосновная, для каждого карбоксила со своим порогом диссоциации, в воде нерастворимая, нерастворимы также ее соли щелочно-земельных металлов, но соли щелочных металлов (например аммония, натрия) легко растворимы. Растворы эти почти черного цвета с темновишневым оттенком. В сухом виде кислота представляет собой черную хрупкую, рогообразную массу.
Анаэробный бактериальный процесс разложения органического вещества является в основном процессом восстановительным и в конечном своем итоге приводит к образованию как воды и углекислоты, так и таких иеокисленных соединений, как метан, сероводород, свободный азот, водород и пр. Одновременно с разложением исходного материала здесь также происходит и синтетический процесс образования гумусовых веществ и в данном случае ульминовой кислоты. Эта кислота по своим свойствам, повидимому, весьма близка к кислоте гуминовой и внешне отличается от нее более бурым (а не черным) цветом.
Грибные процессы разло?кения возникают главным образом в особых условиях, именно в кислой среде, в противоположность бактериальным процессам, требующим среды нейтральной или слабощелочной. Такой кислой средой обычно являются остатки древесной растительности в противоположность растительности травянистой. Эта кислотность древесных остатков объясняется значительным содержанием в них дубильных веществ, а также малой вольностью. Так например в сосновой лесной подстилке золы содержится всего 1,46%, в буковой — 5,57%, тогда как в луговых травах — 7,01%. Соответственно этому грибной процесс разложения приурочивается главным обрааом к областям лесных массивов.
В результате грибного процесса разложения органического вещества в почве образуется так называемая креновая кислота. Эта кислота существенно отличается по своим свойствам от вышерассмотренных гуминовой и ульминовой. Во-первых, она бесцветна, во-вторых, как она сама, так и все ее соли легко растворимы, и, в-третьих, эта кислота очень сильная, легко разрушающая минералы материнской породы. В природных почвах мы имеем дело обычно с очень сложной смесью различных органических веществ и в частности трех названных кислот.
Средний состав гумуса характеризуется следующими цифрами:
С—58%, H + О = 30—40%, N = 3—10% и золы 2—7%.
Особенно подробному изучению подвергался вопрос о колебаниях содержания азота в гумусе, причем удалось установить закономерность, выражающуюся в том, что гумус почв южных, засушливых широт обычно богаче азотом, чем гумус почв северных.

Энергия разложения органических веществ

Общая энергия разложения органических веществ почвы и следовательно накопления или разрушения ее гумуса очень резко зависит от внешних условий. Из них мы отметим следующие:
а) Зависимость от температуры и влажности выявлена например следующим опытом разложения березовых листьев в лабораторной обстановке (Костычев). Результаты выражены в миллиграммах углекислоты, выделившейся на 100 г вещества:

Мы видим, что энергия зависит как от температуры, так и от влажности.
б) Значительные количества углекислого кальция (CaCO3) в почве задерживают разложение органического вещества. Так в одном из опытов с черноземом оказалось, что без извести он выделял углекислоты 825,8 мг, а в присутствии 10% CaCO3, — всего 532,0 мг.
в) Воднорастворимые соли (NaCl, Na2SO4 и др.) обычно задерживают разложение органических веществ, почему в осолоненных землях часто встречается значительно большее содержание гумуса, чем в соседних не осолоненных.
Отмеченные выше факторы — влажность и солевой решим — являются элементами, наиболее легко регулируемыми в условиях мелиоративного хозяйства. Отсюда возникает существенная проблема хозяйственного регулирования в этих условиях и самого процесса разложения органического вещества и накопления в почве гумуса. Однако до настоящего времени этот вопрос остается, к сожалению, мало изученным.

Значение гумуса

Значение органического вещества почвы, ее гумуса, чрезвычайно велико. Во-первых, гумус является мощным фактором выветривания минералов, действуя на них в качестве кислот как непосредственно, так и являясь источником углекислоты, которая представляет собой главный агент химического выветривания. Во-вторых, гумус является серьезным источником питания растений, освобождая в процессе своего разложения такие окисленные соединения, как азотная кислота, фосфорная, калий и пр. В-третьих, гумус является главным фактором, придающим прочность структуре почвы. Осуществляется этот процесс следующим образом: находясь в растворе (или, правильнее, в коллоидном состоянии, в псевдорастворе, в виде золя), щелочные соли гуминовой или ульминовой кислот пропитывают комочки почвы. Под влиянием ряда факторов, как например при замене щелочного основания (например Na) на щелочно-земельный (например Ga) или после зимнего замораживания, золи названных кислот переходят в форму геля, или осадка, который и фиксирует прочно комочки почвы.

Эта фиксация структуры почвы чрезвычайно важна для многих и в частности для водных свойств почв.
Наконец, в-четвертых, гумус обладает резко выраженной способностью к поглощению и обмену катионов, т. е. является, как и некоторая часть минеральных продуктов выветривания, поглощающим комплексом почвы.

Гумус почвы, его состав и значение. Мероприятия по оптимизации гумусового состояния почв.

Предыдущая123456789101112Следующая

Гумус почвы – это смесь устойчивых органических соединений, образующихся при разложении растительных и животных остатков и продуктов их жизнедеятельности с участием микроорганизмов.

В состав гумуса входят две группы соединений: органические вещества индивидуальной природы; специфические органические вещества (гумусовые).

Органические вещества индивидуальной природы представлены соединениями, входящими в состав растительных остатков.

К ним относятся: белки, аминокислоты, углеводы, жиры, воски, дубильные вещества, лигнин и другие соединения. На долю этих веществ в почвенном гумусе приходится не более 10… 15 %.

Специфические органические вещества (гумусовые) составляют 80…90 % всей массы почвенного гумуса. В состав гумусовых веществ входят гуминовые кислоты (ГК), фульвокислоты (ФК) и гумин.

Гуминовые кислоты — это темноокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты. Они нерастворимы в минеральных и органических кислотах, но хорошо растворяются в растворах гидроксида натрия, аммиака, соды с образованием коллоидных растворов темно-вишневой или коричнево-черной окраски. Из растворов гуминовые кислоты осаждаются солями алюминия, железа, кальция и магния в виде студнеобразного осадка.

Гуминовые кислоты составляют наиболее ценную часть гумуса. Они увеличивают поглотительную способность почвы, способствуют накоплению элементов почвенного плодородия и образованию водопрочной структуры.

Фульвокислоты — это желтоокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты. В них в отличие от гуминовых кислот содержится меньше углерода, но больше кислорода и водорода

Гу́мус (лат. humus «земля, почва») — основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям. Гумус составляет 85—90 % органического вещества почвы и является важным критерием при оценке её плодородности.

Гумус составляют индивидуальные (в том числе специфические) органические соединения, продукты их взаимодействия, а также органические соединения, находящиеся в форме органо-минеральных образований.

Гумусовые вещества, образующиеся в почве, активно участвуют в процессах почвообразования. Гумус играет главную роль в формировании профиля почвы.

Почему в тайге мало гумуса?

В благоприятных для роста растений условиях формируется хорошо выраженный темноокрашенный гумусовый горизонт. Гумус склеивает почвенные частицы в агрегаты (комочки), способствуя созданию агрономически ценной структуры и благоприятных для жизни растений физических свойств почвы. В гумусе содержатся основные элементы питания растений (N, Р, К, S, Са, Mg) и различные микроэлементы. Эти элементы в процессе постепенной минерализации гумусовых веществ становятся доступными для растений.

Гумусовые вещества почвы служат пищей для гетеротрофных почвенных микроорганизмов.

От содержания гумуса в почве зависит интенсивность биологических и биохимических процессов, обусловливающих накопление питательных веществ, необходимых растениям.

Почвенный гумус придает почве темную окраску и способствует поглощению солнечной энергии. Богатые гумусом почвы более теплые, в них создаются благоприятные условия для роста и развития культурных растений, а также для почвенных микроорганизмов.

Почвы с низким содержанием гумуса отличаются бесструктурностью, плохими водными, воздушными и тепловыми свойствами.

Почвы, богатые гумусом, характеризуются большей поглотительной способностью, лучшими водными и физическими свойствами. В этом отношении особая роль принадлежит гуминовым кислотам, которые образуют с катионами кальция и магния устойчивые соединения, предохраняют эти элементы от вымывания.

Предыдущая123456789101112Следующая

Подзолистые и болотно-подзолистые почвы таежных лесов

Предыдущая123456789101112131415Следующая

В пределах подзон северной и средней тайги распространены подзолистые и болотно-подзолистые почвы. Подзолистый процесс почвообразования, под воздействием которого» формируются почвы подзолистого типа, в наиболее чистом виде протекает под пологом хвойного леса с моховым покровом и временным избыточным увлажнением.

При изучении теории подзолообразования обратите внимание на особенности водного режима, протекающего под покровом леса, условия и процесс разложения лесной подстилки. При разложении лесной подстилки образуются различные низкомолекулярные кислоты и гумусовые, преимущественно фульвокислоты. Органические кислоты взаимодействуют с минеральной частью почвы, при? этом происходит перемещение различных веществ по профилю почвы, что приводит к образованию отдельных генетических горизонтов (элювиального и иллювиального).

Изучите влияние на подзолообразовательный процесс рельефа, свойств материнских пород и характера древесной растительности. Дайте агрономическую оценку свойствам подзолистых почв. Следует изучить основные мероприятия по повышению плодородия, освоению и окультуриванию подзолистых и болотно-подзолистых почв.

Дерновые и дерново-карбонатные почвы

Эти почвы не имеют широкого распространения в таежно-лесной зоне. Они формируются под воздействием дернового процесса почвообразования, который протекает под луговой травянистой растительностью на любых материнских породах, а под травянистыми (или мохово-травянистыми) лесами на породах карбонатных.

Обратите внимание на особенности биологического круговорота веществ под луговыми травами. Основными чертами дернового процесса является накопление гумуса и питательных веществ в верхних горизонтах почвы. Под влиянием дернового процесса происходит повышение плодородия почв. Внимательно изучите, как складываются условия для про­явления дернового процесса в таежно-лесной зоне.

Ознакомьтесь со строением, составом, классификацией и свойствами дерновых и дерново-карбонатных почв. Дайте агрономическую оценку этим почвам.

Дерново-подзолистые почвы хвойно-лиственных лесов и лугов

Они являются основным почвенным типом, используемым в сельскохозяйственном производстве таежно-лесной зоны.

Почва – наше богатство

Поэтому наибольшее внимание при изучении следует обратить на эти почвы. Они образуются при совместном развитии подзолистого и дернового процессов (под травянистыми хвойно-лиственными лесами) или при смене подзолистого про­цесса на дерновый. Рассмотрите строение, свойства, классификацию дерново-подзолистых почв, дайте им агрономическую оценку. Изучите мероприятия по повышению плодородия и окультуриванию этих почв, выделите особую роль химизации и мелиорации.

Болотные почвы

В почвенном покрове таежно-лесной зоны они занимают большое место (22,1 % территории) и формируются в результате болотного процесса.

Основными чертами болотного процесса являются: накопление на поверхности слоя торфа (процесс торфообразования) и оглеение минеральной части почвы (глеевый процесс).

Изучите эти процессы и причины заболачивания, а также типы болот. Рассмотрите классификацию болотных почв, их свойства, использование (в том числе и торфа) в сельском хозяйстве.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте природные условия таежно-лесной зоны.

2. Как протекает подзолообразовательный процесс?

3. Какими основными чертами характеризуется дерновый процесс почвообразования?

4. Как образуются дерново-подзолистые почвы? Дайте агрономическую оценку этим почвам.

5. Выделите основные горизонты в профиле дерново-подзолистых почв и охарактеризуйте их морфологические свойства.

6. Причины развития болотного процесса.

7. Использование болотных почв и торфа в сельском хозяйстве.

8. Земельные ресурсы зоны и резервы для дальнейшего расширения земледелия.

9. Основные мероприятия по повышению плодородия почв таежно-лесной зоны.

10. Меры по улучшению использования мелиорируемых земель.

Предыдущая123456789101112131415Следующая

Date: 2016-05-24; view: 167; Нарушение авторских прав

Понравилась страница? Лайкни для друзей:

Без правильных севооборотов и без периодического травосеяния, при монокультуре пропашных процесс разложения и минерализации Перегнойных веществ преобладает над процессом их синтеза. В итоге происходят существенные потери в содержаний гумуса и органического азота в пахотном горизонте. На старопахотных, «выпаханных» черноземных почвах содержание гумуса и органического азота на 10—25% ниже, чем в целинных и залежных почвах.
Старопахотные поливные сероземы содержат гумуса на 20—30% меньше, чем сероземы, вышедшие из-под пласта трехлетней люцерны.
Потери перегноя в результате использования почв без применения правильных севооборотов в зерновом поясе США составляют 30—50%. Особенно быстро (в течение 3—5 лет) исчезает гумус при вырубке лесов и распашке лесных почв в тропиках и субтропиках.
Естественно, что «сгорание» гумусовых веществ сопровождается ухудшением агрофизических свойств почвы, уменьшением ее биологической активности, понижением поглотительной способности и количества органического азота и, как следствие, общим снижением уровня плодородия. Культурное ведение сельского хозяйства требует бережного отношения к запасам органических веществ в почвах и умения регулировать процессы их накопления и минерализации.
В районах прогрессивной аккумуляции органического вещества (долголетние пастбища, некоторые пойменные почвы, территории прогрессивного торфообразования) может стать актуальным вопрос мобилизации питательных веществ путем постепенной, частичной минерализации органического вещества. Этому могут способствовать: инокуляция почв недостающими видами микробов, внесение минеральных и зеленых удобрений, легко доступных для микроорганизмов и способствующих увеличению микробных популяций, улучшение аэрации в областях повышенного увлажнения, детоксикации почв (в случае применения пестицидов). Ho более трудным и актуальным вопросом земледелия является сохранение должного содержания ценных форм органических веществ в почвах.
Рациональное земледелие должно опираться на такие агротехнику и систему севооборота, которые обеспечивают сохранение содержания гумусовых веществ в почве и, по возможности, постепенное прогрессивное возрастание их содержания в пахотном и в подпахотном горизонтах.
Одной из высокоэффективных форм возмещения минерализующихся в культурных почвах перегнойных веществ является систематическое применение органических удобрений.

Поэтому исключительно справедливыми являются указания В. Р. Вильямса о необходимости целесообразного сочетания полеводства и животноводства, обеспечивающего производство достаточных масс навоза и компостов.
Северные районы России богаты торфяными залежами, которые еще недостаточно используются для подстилки и для навозных компостов с целью обогащения пахотных почв органическим веществом. Наиболее эффективным средством сохранения и повышения запаса органических веществ в почве является правильное травосеяние. Грудами академиков Д.Н. Прянишникова и В.Р.

Почему подзолистые почвы тайги бедны гумусом? 1)беден растительный опад 2)замедлено

Вильямса доказано, что регулярное возделывание в севообороте бобовых или смеси бобовых и злаковых трав обеспечивает систематическое восполнение перегнойных веществ в почве, высокий уровень биологической активности почвенных организмов и регулярную продукцию углекислоты, накопление ценных форм перегнойных веществ, азотистых соединений и элементов минерального питания растений. Такую же положительную роль играет периодическое применение зеленых удобрений.
Проблема сохранения и накопления ценных гумусовых веществ в почвах решается не только путем внесения органических удобрений и травосеяния. Столь же важно направить биохимическую деятельность почвенных макро- и микроорганизмов в сторону синтеза ценных органических гуминовых кислот и их соединений, а не в сторону образования подвижных, способствующих подкислению и подзолообразованию почв фульвокислот. Эта задача еще не в достаточной степени разрешена почвоведами-биохимиками. Однако теоретические соображения и опыт практики свидетельствуют о том, что сравнительно простыми методами химизации и агротехники можно направлять деятельность микробов в сторону синтеза гуминовых кислот.
Снижение кислотности почв путем известкования и одновременно протекающее при этом обогащение кислых почв соединениями кальция будут способствовать подавлению процессов синтеза фульвокислот. В известкованных (ранее кислых) почвах деятельность микроорганизмов и ферментов, синтезирующих соединения гуминовых кислот, будет активироваться. Нередко кроме извести в почвы следует вносить соединения магния, бора, меди, которые повышают эффект известкования и биохимическую активность почв.
В орошаемых почвах юго-востока России, юга Украины и особенно в орошаемых сероземных почвах Средней Азии чрезвычайно важно задержать бурные процессы минерализации свежих органических веществ. Здесь распашку люцернового пласта целесообразно сопровождать мероприятиями, поддерживающими анаэробный режим для замедления процессов разложения органического вещества почвы. Для этого М.М. Кононовой с сотрудниками рекомендуются более поздние сроки распашки люцернового пласта, а также дополнительные поливы для увлажнения почвы с целью увеличения анаэробности.
Чрезмерное понижение уровня грунтовых вод на осушенных торфяниках также может за несколько лет привести к бесполезной минерализации и потере запасов органического вещества почвы. Целесообразнее путем двустороннего регулирования водного режима почв и уровня грунтовых вод подавлять излишнюю аэрацию почв, предупреждать их пересушку и ускоренное окисление органического вещества торфа.
Деятельность почвенных микроорганизмов и окисление органических веществ в весьма большой степени зависят от влажности почвы, степени ее аэрации, реакции среды, а также от термического режима. Подбирая удобрения, меняя характер и сроки обработки почвы, увлажняя или подсушивая почву, разрыхляя или прикатывая ее, можно управлять этими процессами и добиваться сохранения ценных органических соединений.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *