Многие садоводы слышали о таком удобрении, как гумус, но мало кто точно знает о способах использования такой подкормки на приусадебном участке. Благодаря содержанию в гумусе различных полезных микроэлементов он широко используется садоводами, что позволяет существенно улучшить урожайность, улучшая состояние почвы на участке.
Вконтакте
Одноклассники
Определение понятия
Гумус - это целый комплекс азотных соединений, возникших благодаря минерализации различных растительных остатков под воздействием натуральных ферментов. Если говорить упрощенно, то это перегной, который получен за счёт длительной переработки в почве различной растительности. Такое удобрение отличается великолепной эффективностью, оно содержит различные азотные соединения, которые необходимы для роста и плодоношения овощам и фруктам.
Образование гумуса было бы невозможным без различных микроорганизмов и дождевых червей, которые обитают в почве. Благодаря жизнедеятельности дождевых червей такой субстрат обогащается всевозможными полезными веществами, приобретая свою особую ценность. Образование гумуса в компосте происходит при определенных условиях, в том числе минимальном доступе кислорода и высоких показателях влажности. Именно поэтому, если вы самостоятельно готовите гумус в компостной яме, ее необходимо обязательно сверху засыпать слоем земли толщиной в 50−70 сантиметров.
Такое натуральное удобрение будет содержать различные гуминовые кислоты, которые необходимы для полноценного развития различных растений. А также в субстрате содержатся фульвокислоты, которые в природе встречаются крайне редко, поэтому получить такой микроэлемент из обычного перегноя и перепревшего навоза будет затруднительно.
Такой субстрат - это не только великолепное удобрение, но и своего рода фильтр, который адсорбирует из почвы вредные соединения. Поэтому применение гумуса на участке позволит вырастить экологически чистый урожай с великолепными вкусовыми характеристиками. Подобное в особенности ценится теми садоводами, которые ведут исключительно чистое экологичное сельское хозяйство без использования какой-либо химии на приусадебном участке.
Определить gumus можно будет по характерному тёмно-коричневому цвету. Определение гумуса в почве может осуществляться по запаху, такое удобрение имеет запах перепревшей листвы и земли. Впрочем, в зависимости от преобладающей земли гумус может иметь различную влажность и отдавать торфом или перегноем.
Классификация почвы
В зависимости от содержания в почве такого органического субстрата принято выделяют четыре типа грунта:
- Малогумусные.
- Умеренногумусные.
- Среднегумусные.
- Гумусные почвы.
Первый тип земли содержит гумусовый слой с не более чем 1% от такого питательного субстрата. А вот в гумусных грунтах количество такого переработанного перегноя может достигать 5%, что позволяет обеспечить великолепную урожайность выращиваемых огородных культур. Отметим, что в черноземе количество питательного субстрата достигает 15 процентов.
Использование гумуса
Состав гумуса включает различные микроэлементы и азот, поэтому такое удобрение пользуется популярностью в садоводстве, позволяя улучшать показатели урожайности на приусадебном участке. Использование таких добавок
позволяет существенно улучшить структуру почвы, полностью изменяя ее химический состав.
Такая подкормка может вноситься садоводом в почву извне, так и образовываться в земле естественным образом. Повысить содержание gumus в почве можно следующими четырьмя способами:
- На регулярной основе заделывать питательный субстрат в почву.
- Создавать собственные запасы такого удобрения.
- В почве создаются условия для развития микроорганизмов и червей.
- Учитывают севооборот, правильно чередуя выращиваемые культуры на грядках.
Самостоятельно получить gumus на приусадебном участке не составит труда. Необходимо вырыть большую по размерам яму, куда складывают различные пищевые отходы, выкорчеванные сорняки, опавшую листву и отходы урожая. В скором времени тут образуется компост
, который будет переработан червями и различными почвенными микроорганизмами. В последующем можно вносить переработанный субстрат в почву на грядках, существенно улучшая показатели плодородности грунта.
Непосредственно заделывание гумуса в землю не представляет сложности. Субстрат необходимо равномерно заделать в верхний слой грунта, расходуя приблизительно на квадратный метр грядки около 5 килограмм такого питательного субстрата. Отличные результаты показывает использование этого природного удобрения при выращивании плодовых деревьев и кустарников . Поэтому можем порекомендовать вам использовать gumus при посадке многолетних растений и деревьев, улучшая характеристики почвы и обеспечивая плодовые культуры необходимым им питанием.
Гумус - это органический субстрат, содержащий большое количество азота и других полезных для растений микроэлементов. Образуется такой субстрат путем естественной переработки почвенными организмами различных растений и биологических остатков.
С этим понятием приходится сталкиваться многим людям, но далеко не все знают, что такое гумус. В переводе с латинского языка "humus" означает "земля", "почва" и является основным органическим веществом, содержащим питательные вещества, которые просто необходимы растениям.
Гумусовые же вещества относятся к особой группе химических соединений, свойственных земному почвенному покрову, то есть являются специфичными только для почвы. Наверняка, что такое гумус, теперь стало понятно, а из чего же он образуется? Из остатков растений, животных и микробов в результате взаимодействия с различными компонентами окружающей среды.
Химический состав гумуса является довольно-таки сложным. Для него характерен темный окрас, который отсутствует в растениях. В состав гумуса входит очень ценная гуминовая кислота, содержащая очень много углеродов (примерно 60%), кислорода (около 35%), азота (в среднем 5%), фосфор, сера, железо и так далее. Исходя из вышесказанного, вытекает ещё один ответ на вопрос о том, что такое гумус. Гумус - это термин, объединяющий огромный комплекс химических веществ, содержащих в своем составе органическую часть (гуминовую и фульвокислоты), неорганическую составляющую (химические элементы, имеющие неорганическое происхождение, или, другими словами, минералы, которые входят в число гуматов и фульватов). Но об этом сейчас поговорим более подробно.
Как образуется гумус?
С понятием гумуса вы уже познакомились, следующим открытым остаётся вопрос о том, что такое гумус почвы, и как он образуется? Гумус почвы - это не что иное, как продукт жизнедеятельности различных организмов, в первую очередь Процесс образования гумуса является долговременным.
Растительность, продукты метаболизма, животные останки - всё это является пищей для организмов, которые обитают в почве. Какая-то часть всего этого поддаётся минерализации, а другая - биохимическому ферментативному разложению и окислению (гумификации), в ходе которого происходит синтез органических соединений, и образуется гумус. Перегной в нем преобладает, а также гумусовые кислоты, которые со временем преобразуются, окисляясь в результате до и воды. Очень важным является то, что пути преобразования гумуса - минерализация или гумификация - зависят напрямую от почвенных и климатических условий. В достаточно теплых и процесс окисления происходит очень быстро, и практически весь опад растительности минерализуется, что не дает гумусу в почве накапливаться. В холодных климатах трансформация опадов немного замедлена, да и количество их невелико, в результате этого содержание гумуса в почве небольшое. Оптимальными для гумификации являются умеренные климаты без переувлажнения.
Итак, из всего вышесказанного можно сделать соответствующие выводы:
- чтобы получить хороший урожай, растению просто необходим углекислый газ;
- углекислый газ в почве, как правило, образуется в результате разложения остатков растений, животных и микробов при взаимодействия с различными компонентами окружающей среды (микроорганизмами, насекомыми, червями, грибами и так далее);
- переработанные органические остатки растений, животных и микробов и образуют гумус-перегной, являющийся важнейшим компонентом плодородия почвы.
Функции гумуса
- Физическая функция. Он создает прочную благодаря чему обеспечивается благоприятная циркуляция воды, воздуха необходимой температуры и предопределяется хороший рост корней в почве. Гумус также способствует приданию связанности легким почвам и разрыхлению плотных почв.
- Химическая функция. Он является отличным хранилищем питательных элементов. В результате деятельности различных микроорганизмов гумус со временем разлагается (процесс минерализации), в результате чего происходит освобождение заключенного в нем азота, фосфора, калия и других элементов.
- Биологическая функция. Гумус создает благоприятные условия для развития и дальнейшей деятельности различных микроорганизмов.
Типы гумуса
- Мор (гумус подзолистой почвы). Гумус данного типа является очень грубым, содержащим большое количество детрита, формирующегося при низкой биологической активности в условии кислой реакции среды.
- Модер (гумус дерново-подзолистой почвы), формирующийся при средних биологических активностях в условии кислой реакции среды и слабо взаимодействующий с минеральной частью почв.
- Мюлль (гумус черноземов), формирующийся при очень высоких биологических активностях в условии нейтральной реакции среды, активно взаимодействующий с минеральной частью почв.
- Анмоор (гумус дерново-глеевой почвы), формирующийся во временно увлажнённых почвах.
- Торф алиготрофный, являющийся «бедным гумусом» верховых болот.
- Последний тип - торф эутрофный, являющийся «богатым гумусом» низинных болот.
Значение гумуса в плодородии почв
Гумус активно участвует в Ему отводится самая главная роль непосредственно в формировании профиля почв. Гумус способствует склеиванию почвенных частиц в агрегаты (комочки), создает агрономические ценные структуры и благоприятные для жизни растений физические свойства почвы. Он содержит основные питательные элементы для растений и различные микроэлементы, становящиеся доступными для растений после процесса минерализации.
Гумусовые вещества являются пищей для От содержания гумуса в почвах зависит интенсивность различных химических и биологических процессов, которые обуславливают накопление веществ, необходимых растениям. Гумус также способствует приданию почве темной окраски, тем самым земля лучше поглощает солнечную энергию.
Состав и свойства гумуса
Это удобрение является сложным динамическим комплексом органических соединений, которые образуются при разложении различных органических остатков.
В составе гумуса почвы можно выделить специфическую часть (примерно 90 %), состоящую из гумусовых веществ, и неспецифическую часть (остальная часть), состоящую из негумифицированных органических веществ. Гумусовые вещества почв, в свою очередь, представлены:
- гуминовыми кислотами - высокомолекулярными азотсодержащими органическими соединениями, имеющими циклическое строение, не растворимыми в воде и кислотах, но растворимыми в слабых щелочах, в состав гуминовых кислот входят углероды (около 50%), водород (5%), кислород (40%), азот (5%);
- гуматами, образующимися в результате взаимодействия гуминовых кислот с минеральной частью почв; гуматы щелочей являются хорошо растворимыми в воде, образуют тем самым гуматы же кальция и магния не являются растворимыми в воде, образуют водопрочную структуру;
- фульвокислотами - высокомолекулярными азотсодержащими растворяющимися в воде, различных кислотах и растворах щелочей, кроме того, они способны растворяться в некоторых органических растворителях; в состав фульвокислот входят углерод, водород, кислород и азот, также хочется отметить, что эти кислоты способствуют активному разрушению минеральной части почвы.
Значение гумуса для растений
Обо всех заслугах гуминовых веществ до сих пор еще не известно, поэтому ниже приведены только основные из них, прочно укоренившиеся в теории и практике.
Таким образом, гумус - удобрение, способствующее:
- стимулированию дыхания растений даже при остром дефиците кислорода;
- повышению качества сельскохозяйственной продукции;
- усилению фотосинтеза, стимулированию активности ферментов, которые напрямую связаны с фотосинтетическими реакциями;
- ускорению транспорта и циркуляции пищевых веществ непосредственно внутри растений;
- росту и развитию растений;
- активизированию корнеобразования и развития почек;
- повышению устойчивости к внешним неблагоприятным воздействиям;
- образованию прочных соединений с металлами, поглощению фосфатов, нитратов и многих других;
- увеличению кислотности на поверхности корней;
- повышению устойчивости растений к действиям пестицидов и гербицидов, уменьшению накопления их в конечной продукции.
Использование гуминовых веществ в медицине
По результатам различных проведённых фармакологических тестов с целью выявления, что такое гумус, препараты, в основу которых входят гуминовые вещества, можно использовать в наше время медицине и ветеринарии в роли неспецифического лекарства, способствующего повышению сопротивляемости организма к воздействиям различных вредных факторов.
Медицинские лекарства на основе данных гуминовых веществ в наше время уже существуют в продаже. Их активно применяют при лечении радикулитов разных форм, заболеваний ушей и носа, фарингита, ринита, артрита, полиартрита, артроза и многих других заболеваний. Преимуществом данных препаратов является то, что они нетоксичны.
Загадки гуминового вещества
Вот и подошёл к своему логическому заключению рассказ о том, что такое гумус почвы, о его образовании, свойствах и функциях. Единственное, что хочется добавить, так это несколько слов о загадках гуминовых веществ. Как известно, им не свойственен постоянный химический состав, они не обладают определенной молекулярной массой и постоянным единственным цветом. Гуминовые вещества до сих пор изучаются химиками, почвоведами, гидробиологами, медиками, фармацевтами с целью объяснения всех загадок, хранящихся в них, которых, по прогнозам, будет разгадано еще очень много.
Гумус почвы — это многокомпонентный комплекс, который состоит из различных органических веществ, полученных в результате разложения и переработки органических частиц. Состав гумуса не является постоянным — он находится в состоянии постоянных трансформаций.
Количество гумуса в почве напрямую зависит от происхождения грунтовой породы и от особенностей почвообразующих процессов.
Гумус не является основой почвы — содержание гумуса в грунте может составлять от 1% до 15%, при этом наиболее значительная его часть находится в верхних горизонтах, и постепенно, по мере углубления на более низкие горизонты, количество гумуса снижается.
Плодородные качества почвы напрямую связаны с количеством гумуса, который в ней содержится. Чем этот процент выше, тем выше и плодородность. Содержащий большое количества гумуса грунт обладает большей ценностью. Наиболее высокое содержание гумуса в почве наблюдается среди черноземов.
Какой состав у гумуса почвы?
1) Основная часть гумусовой массы (от 85% до 90%) приходится на непосредственно гумусовые вещества.
2) Остаток (10-15%) является сборником самых разнообразных органических веществ, которые можно назвать негумифицированными (ферменты, белковые соединения, аминокислоты, моно- олиго- и полисахариды, жиры, фосфолипиды, разновидности воска, органические кислоты, таннины, полифенолы, галловая кислота, смолы, альдегиды, спирты и др.
Какой состав имеют гумусовые вещества?
Гумусовые вещества состоят из трех основных компонентов:
- гуминовые кислоты.
- фульвокислоты.
- гумины.
1) Гуминовые кислоты.
Это ряд органических кислот, высокомолекулярных, содержащих азот, с циклическим строением. Гуминовые кислоты не растворяются в воде, в минеральных кислотах, однако могут растворяться в щелочах низкой концентрации и определенных органических растворителях.
В процентном содержании гуминовые кислоты представляют из себя комплекс из четырех основных элементов:
- углерод — 50-62%
- кислород — 31-40%
- водород — 3-7%
- азот — 2-6%
Соотношение компонентов гуминовых кислот зависит от разновидности почвы, условий, в которых протекает гумификация, и состава органических остатков, подлежащих разложению.
Например, подзолистые почвы имеют в составе своих гуминовых кислот много водорода и меньшее количество углерода, по сравнению с черноземами.
Некоторый процент (1-10%) в составе гуминовых кислот может принадлежать зольным элементам, которые могут прикрепляться в качестве временных молекулярных компонентов.
Гуминовые кислоты достаточно свободно подлежат разделению на фракции. Форма содержания гуминовых кислот в почве — гели.
Вступая в химические реакции с минеральными почвенными компонентами, гуминовые кислоты могут образовывать соли, которые называются гуматами.
2) Фульвокислоты.
Фульвокислоты являются высокомолекулярными органическими кислотами, в состав которых входит азот. Растворяются в водной среде, растворах щелочей, кислотах, в аммиачном растворе (водном) и различных органических растворителях.
Примерный состав фульвокислот следующий:
- углерод — 40-52%
- кислород — 40-48%
- азот — 2-6%
Фульвокислоты имеют кислую реакцию, что в сочетании с высокой степенью растворимости в воде приводит к разрушению минеральных компонентов почвы.
Соли фульвокислот (фульваты) тоже хорошо растворяются.
3) Гумины.
Гуминами принято называть ту составную часть гумуса, что нельзя извлечь из лишенного кальция грунта с помощью щелочей.
Преимущественно гумины состоят из таких же групп фульвокислот и гуминовых кислот, как и те, которые можно извлечь с применением щелочи из гумуса.
Гумины прочно связаны с минеральными компонентами почвы.
Гумины составляют от 15 до 48 процентов от количества гумуса, в зависимости от типа почвы.
Дана оценка содержания гумуса в минеральных почвах России, основанная на теоретическом, расчетном и экспертном подходах. Представлен обзор и проведен анализ градаций почв по содержанию гумуса, разработанных Почвенным институтом им. В.В. Докучаева (1977, 1985, 1997, 2001, 2003, 2004) и Д.С. Орловым с соавторами (1978, 2004). Дано теоретическое обоснование и предложена шкала почв России по степени гумусированности, где в качестве точки отсчета представлены значения минимального содержания гумуса, а объективные интервалы шкалы значений содержания гумуса основаны на величинах межлабораторных допустимых расхождений. Введено понятие глобальной оценки, охватывающей широкий спектр почв России и отражающей различия между типами почв по содержанию гумуса, и дифференцированной оценки, характеризующей различия внутри типа (подтипа) почв по величинам этого показателя. Изложены методические приемы по определению минимально допустимых, оптимальных и максимально допустимых значений содержания гумуса в пахотных горизонтах почв.
Химический состав почв представлен тремя группами компонентов. Это вещества, ранее входившие в состав материнских пород; вещества, поступающие в почву с атмосферными и пылевыми осадками и, наконец, органические вещества, принадлежащие к различным классам соединений и накапливающиеся в первую очередь за счет остатков высших растений и микроорганизмов, а в почвах преобразуемые в гумус. Наиболее актуальна третья группа, являющаяся практически чуть ли не единственным источником самых различных органических соединений, которыми теоретически и практически обусловлено как формирование гумусовых горизонтов фактически любых почв, так и образование, и накопление в почвах специфических органических соединений — гумусовых веществ. Именно эти вещества придают почвам своеобразные облик и свойства, отличающие их от других природных тел .
Согласно Александровой, гумусо-образование, то есть формирование гумуса, это процесс специфичный для почв, в отличие от гумификации, протекающей во многих природных средах — торфах, илах, сапропелях, углях и др. (в том числе и в почвах) и приводящей к образованию гумусовых веществ.
В Большой Российской энциклопедии дано следующее определение гумуса: “Гумус — динамичная система, состоящая из совокупности растительных и животных остатков, утративших черты анатомического строения и претерпевающих различные этапы разложения и синтеза; основная и важнейшая составляющая часть органического вещества почвы”.
В словаре почвенных терминов США приведено иное определение: “Гумус — это более или менее стабильная фракция почвенного органического вещества, остающаяся после того, как главная часть попавших в почву растительных или животных остатков разложилась”.
Гумус является одним из важнейших показателей, определяющих генезис и плодородие почв.
В “Классификации и диагностике почв СССР” содержание гумуса рассматривается на видовом уровне. Видовые характеристики по содержанию гумуса соответствуют определенным типам почв (табл. 1).
В “Классификации почв России” , “Классификации и диагностике почв России” , в отличие от предыдущей классификационной системы, предложены более общие критерии идентификации почв по содержанию гумуса на видовом уровне:
Виды по содержанию гумуса в аккумулятивно-гумусовом горизонте, % от массы почвы (по ).
Для почв с темно-гумусовым и агро-темно-гумусовым горизонтом
Вид Гумус, %
1. Слабо-гумусированные <3
2. Мало-гумусированные 3-5
3. Средне-гумусированные 5-7
4. Много-гумусированные 7-9
5. Тучные >9
Таблица 1. Разделение типов почв СССР на виды по содержанию гумуса
В системе показателей Гришиной и Орлова приведены обобщенные для всех типов почв градации по содержанию гумуса (табл. 2). По их мнению, небольшое число уровней показателя выделено для облегчения группировок почв. Эту же цель преследуют и целочисленные пределы для каждого Уровня. Как считают авторы, хотя такой подход несколько упрощает характеристику природной обстановки, но все же каждый из уровней с некоторым приближением отвечает реальным свойствам почв конкретных типов. Так, высокое содержание гумуса 6—10% действительно свойственно черноземам, а низкое и очень низкое (2—4 и <2%) — дерново-подзолистым почвам и подзолам.
В 2004 г. Орловым с соавторами была предложена система “Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов” . Авторы считают, что ранее приведенных степеней градаций содержания гумуса явно недостаточно, если принять во внимание особенности однотипных ночв со сравнительно близкими уровнями накопления органического вещества. Для показателя “содержание гумуса” ранее было использовано пять градаций, что является явно недостаточным. Особенно когда речь идет об описании сходных по генезису почв. Ими предложено ввести более дробную градацию, которая точнее охватывает реальные почвенные типы. Эти предполагаемые уровни различного содержания гумуса представлены в табл. 3. Они, по мнению авторов, значительно превышают и даже расширяют ранее приведенные уровни, но больше отвечают реальным свойствам почв и представляются значительно более удобными для большинства российских, а, может быть, и многих мировых почв.
Следует отметить, что предложенные в мировой коррелятивной базе почвенных ресурсов (WRB) для почвенных единиц квалификаторы по содержанию органического углерода — гумик и гипергумик, основаны только на экспертной оценке .
Таблица 2. Уровни содержания гумуса для группировки почв (по )
Оценочные шкалы Гришиной, Орлова , Орлова с соавторами и приведенную в “Классификации и диагностике почв России” по степени гумусированности почв можно рассматривать как глобальные, отражающие в определенной степени генетическую принадлежность почв. В то же время в работе Стокозова с соавторами было показано, что система Гришиной, Орлова не может быть использована для объективной оценки гумусового состояния почв пашни, так как предложенные градации не были увязаны с конкретным типом почвы и его гранулометрическим составом.
На основе массового материала ВНИПТИХИМ разработал предварительные градации для пахотных почв России по степени гумусированности, в основу которых положены тип (подтип) почвы и три группы по гранулометрическому составу. Следует отметить, что ранее в “Классификации и диагностике почв СССР” три подтипа каштановых почв по содержанию гумуса разделяли на две группы с учетом гранулометрического состава.
В отмеченных выше “Временных рекомендациях по отбору почвенных проб для определения гумуса при агрохимическом обследовании пахотных земель России” , предложенных коллективом авторов от ВНИПТИХИМа, Почвенного института им. В.В. Докучаева, ВПНО “Рос-сельхоз-химия”, почвы по степени гумусированности подразделены на пять групп — очень низкая, низ-
кая, средняя, повышенная, высокая. Для черноземных почв группы выделяются с шагом в 1 % по содержанию гумуса, а для остальных почв, за некоторым исключением, в первых группах интервал составляет 0.5%, а в последних (трех) — 1%.
По-нашему мнению, несмотря на имеющиеся косвенные экспресс-методы установления значений С min, для более точной оценки величин минимального содержания гумуса его следует определять в длительных опытах с бессменными чистыми парами.
Таблица 4. Градации пахотных почв по содержанию гумуса, %
Учитывая, что в абсолютном большинстве многолетних стационарных полевых опытов России варианты с бессменным чистым паром не предусмотрены, считаем целесообразным их незамедлительную закладку. Варианты с бессменным чистым паром могут быть заложены на старопахотной почве, находящейся вблизи стационара с многолетними опытами. Через 10—15 лет парования на этой почве произойдет потеря основных запасов органического вещества, и содержание гумуса в ней установится на уровне, достаточно близком к минимальному.
Было предложено при оценке степени выпаханности черноземов с позиций их гумусового состояния использовать в качестве точки отсчета значения минимального содержания гумуса, а объективные интервалы шкалы значений содержания гумуса согласно строить на основании величин межлабораторных допустимых расхождений.
Межлабораторные допустимые расхождения рассчитаны на основании данных бесповторност-ного анализа С орг, определяемого способом сухого сжигания. D = 2.8S для разности двух единичных измерений, где D — абсолютное межлабораторное допустимое расхождение, S — среднее квадратическое отклонение. D — наименьший возможный размер класса в шкале данного почвенного признака.
В качестве примера приведем шкалу градаций выпаханности для типичных и выщелоченных черноземов Среднерусской возвышенности по содержанию гумуса (%): тяжелосуглинистые — эродированные — <5; сильно-выпаханные — 5.0—5.9; средне-выпаханные — 5.9—6.9; слабо-выпаханные - >6.9; среднесуглинистые — эродированные — <4.5; сильно-выпаханные — 4.5—5.4; средне-выпаханные — 5.4— 6.3; слабо-выпаханные — >6.3.
С учетом вышеизложенного составлена шкала градаций пахотных почв России по степени гумусированности пахотного слоя, состоящая из четырех классов (табл. 5). Для данной таблицы величина D взята из работы по материалам межлабораторного аттестационного эксперимента, проведенного в СССР на стандартных образцах при определении органического углерода по методу Тюрина. В случае внедрения в системе аналитических лабораторий агро. хим. службы России вместо методик определения содержания органического углерода в почвах способом сухого сжигания на автоматических анализаторах можно использовать информацию по межлабораторному эксперименту, приведенную в работе , с целью построения шкал на этой основе.
Первый класс — содержание гумуса меньше минимального — включает почвы, частично утратившие инертную компоненту гумуса в результате эрозионного выноса почвенных частиц, перемешивания гумусового горизонта с нижележащими, механического выноса тонкодисперсных частиц при уборке пропашных культур и т.д. Второй — слабо-гумусированные, третий — средне-гумусированные — включает почвы, в той или иной степени утратившие трансформируемое органическое вещество по отношению к его содержанию в целине в результате биологической минерализации. Четвертый — сильно-гумусированные — включает пахотные почвы, близкие по содержанию гумуса к целинным.
В предложенной шкале градаций пахотных почв России дана дифференцированная оценка содержания гумуса, учитывающая его трансформируемый компонент, который в определенной степени характеризует эффективное плодородие почв.
Здесь следует отметить весьма важное обстоятельство. Формирование и преобразование гумуса является совокупностью протекающих в почве физических, физико-химических, химических, биохимических и биологических процессов. Однако используемое в настоящее время его разделение на лабильные, активные, легкоразлагаемые, с одной стороны, и устойчивые, инертные, стабильные группы фракций, с другой стороны, носит весьма условный характер. Так, например, если речь идет о гумусовых веществах черноземов, извлекаемых непосредственно 0.1 н. раствором NaOH, то следует говорить о лабильности с позиций химического фракционирования. Если проводится биокинетическое фракционирование органического вещества почвы согласно схеме Семенова с соавторами, то оно в определенной степени характеризует биологические почвенные процессы. Трансформируемое органическое вещество, рассчитанное на основе формулы С trans = С tot — С min , наиболее адекватно отражает нативную лабильность органического вещества почвы, которая является результирующей различных процессов.
Проблема необходимого и достаточного обеспечения пахотных почв органическим веществом приобретает все большую актуальность в связи с нарушением естественных процессов в биосфере и задачей оптимизации его управления для достижения устойчивого и экологически безопасного земледелия .
В пределах допустимого диапазона изменений содержания гумуса вполне реальна задача его регулирования на нормативной основе.
Таблица 5. Градации пахотных почв РФ по степени гумусированности (содержание гумуса в пахотном слое, % от массы почвы)
Таблица 6. Предварительные диапазоны изменения содержания гумуса (% от массы почвы) в типичных черноземах (пахотный слой)
С позиций агроэкологии стратегия внесения органических удобрений при условии их ограниченных ресурсов должна быть направлена на удобрение наиболее выпаханных почв. В то же время слишком высокое содержание гумуса может быть экологически и экономически невыгодным, поскольку неизбежно связано с активным высвобождением азота, особенно в периоды, когда он не может быть использован растениями и, следовательно, с загрязнением окружающей среды. По этой причине нормативы обеспеченности органическим веществом имеют верхнюю границу.
В настоящее время предложены предварительные допустимые диапазоны изменения содержания гумуса в основных типах пахотных почв России . В табл. 6 в качестве примера рассмотрены диапазоны изменений содержания гумуса в типичных черноземах, подверженных агро-генным воздействиям.
В основу определения значений оптимального содержания гумуса положены предложения Кершенса и Шульц , учитывающие количества легкоразлагаемого органического вещества в почвах Германии и скорректированные для условий России. Согласно этим авторам содержание органического углерода и азота в почвах имеет относительно узкие экологические пределы, которые составляют для условий Германии в обычных для практики системах землепользования 0.2— 0.6% разлагаемого органического углерода и
0.02—0.06% разлагаемого азота. При содержании ниже этих пределов плодородие почвы, урожайность сельскохозяйственных культур и ассимиляция С02 в фито-массе являются недостаточными, выше этих пределов наблюдаются потери органического вещества и загрязнение окружающей среды.
Заключение
Российскими учеными Гришиной, Орловым, Бирюковой, Розановой и в “Классификации и диагностике почв России” предложены шкалы гумусированности почв, которые могут оцениваться как глобальные, отражающие генетическую принадлежность почв.
В отличие от глобальной, генетической оценки степени гумусированности почв, разработаны дифференцированные оценки, отражающие различия по содержанию гумуса внутри типа (подтипа) почв, в том числе и агроэкологические. Составлена шкала градации пахотных почв России по степени гумусированности, состоящая из четырех классов: содержание гумуса меньше минимального, слабогумусированные, среднегумусированные, сильногумусированные. В предложенной шкале отражена агроэкологическая оценка содержания гумуса, учитывающая его трансформируемую компоненту, которая в определенной степени характеризует эффективное плодородие почв.
Разработаны подходы и приведены примеры допустимых нормативных значений содержания гумуса в пахотном горизонте почв, в основу которых положены предложения различных авторов по минимальным, максимальным (сильно-гумусированным) и оптимальным уровням содержания гумуса.
Здесь прежде всего следует отметить, что в России до сих пор отсутствует информация, позволяющая определить количество оптимального трансформируемого С орг в условиях длительных полевых опытов, заложенных на различных типах почв. Для определения оптимальных значений содержания гумуса был использован экспертный подход с экстраполяцией данных других авторов. Согласно Кершенсу, Шульц оптимальное количество трансформируемого С орг лежит в интервале 0.2—0.6% от массы почвы. Имеется априорная информация, что с возрастанием валового содержания гумуса несколько нарастает содержание трансформируемого С орг; однако зависимость не носит четко выраженного характера. Диапазон по содержанию гумуса в почвах России значительно шире, чем таковой в Германии. Поэтому на почвах с содержанием С орг > 3—4% от массы почвы для определения величин оптимального содержания гумуса количество трансформируемого С орг составляло >0.6% от массы почвы. В случае близости почв России и Германии по содержанию гумуса для определения его оптимальных значений применяли указанный выше диапазон по содержанию трансформируемого С орг.
Содержание гумуса в большинстве пахотных почв уменьшается. Количество гумуса снижается в распаханных почвах таких крупных государств Мира, как России, США, Канада, Австралия и ряд других. В какой-то мере данная проблема решена в развитых странах с высокой культурой земледелия, например, в Германии и Японии. Бездефицитный баланс гумуса достигнут в пахотных почвах Прибалтийских государств и Белоруссии. В Красноярском крае в почвах пашни дефицит гумуса ранее составляет 0,23т/га в год, а в настоящее время он возрос до 0,42т/га в год.
Причины снижения количества гумуса в почве:
– отсутствие достаточной культуры земледелия;
– при возделывании сельскохозяйственных культур в почву поступает мало растительного вещества. Главным образом, по причине того, что в агроэкосистемах его меньше продуцируется, чем в естественных ценозах, и в связи с отчуждением урожая;
– интенсивные обработки почвы, которые приводят к чрезмерной минерализации гумуса, а использование тяжелой техники, типа К-700, Т-150, приводит к припахиванию безгумусного горизонта и разбавлению содержания гумуса в пахотном горизонте почвы;
– внесение минеральных удобрений, что усиливает минерализацию гумуса;
– парование почв, в результате чего усиливается минерализация гумуса. Вместе с тем, в паровое поле поступает очень мало растительного материала;
– насыщение севооборотов пропашными культурами, от которых в почву поступает мало растительного материала;
– ветровая и водная эрозия, приводящая к смыву и выдуванию гумусовых веществ вместе с мелкоземом. Эрозия наносит наиболее ощутимый вред, и может привести к полному уничтожению гумусового горизонта;
– неправильное орошение и осушение.
Все эти процессы ведут к уменьшению содержания гумуса, и, в конечном счете, к деградации и уничтожению почвы. Чтобы этого не происходило необходимо регулировать количество и качество гумусовых веществ в почвах.
К основным мероприятиям по регулированию количества и состава гумуса относятся: внесение в почву органических удобрений (навоз, компосты, торф); применение зеленых удобрений; посев многолетних трав; известкование кислых почв и гипсование солонцов; рациональные севообороты и минимальная обработка почвы; противоэрозионные мероприятия.
Органические удобрения это хороший источник гумусовых веществ. При систематическом применении органических удобрений даже в наиболее бедных дерново-подзолистых почвах постепенно возрастают запасы гумуса, а в составе гумуса увеличивается содержание гуминовых кислот, улучшаются водно-физические свойства почвы, развивается полезная микрофлора.
Возделывание многолетних трав (люцерна, клевер, злаковые травы) способствует накоплению большого количества растительных остатков, из которых образуется гумус, улучшаются структура почвы, водно-воздушный и питательный режимы почвы.
Известкование и гипсование регулирует реакцию почвы, создает благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов, тормозит процессы разрушения и выноса органического вещества. Так, в кислых почвах накопление гумуса при известковании обусловлено тем, что внесение кальция вместе с мелиорантом уменьшает его вымывание из почвы.
Противоэрозионные мероприятия способствуют сохранению и накоплению гумуса. Например, проектирование защитных лесных полос – одна из мер по сохранению гумусного состояния почв.
Контрольные вопросы
1. Понятие «органическое вещество почвы».
2. Источники органического вещества в почве.
3. Химический состав источников гумуса.
4. Процессы воздействующие на органические остатки в почве.
5. Состав гумуса.
6. Показатели гумусного состояния почв.
7. Значение и роль гумуса.
8. Мероприятия по регулированию гумусного состояния почв.
9. Дегумификация почв. Ее причины.
Тема 1.3. ПОЧВЕННЫЕ КОЛЛОИДЫ И ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ (лекция)
