4.4. Органическое вещество почвы и почвенный гумус

В составе органического вещества почвы можно выделить сле­дующие формы:

1. Почти не разложившиеся или слабо разложившиеся остатки преимущественно растительного происхождения. Их скопления образуют лесные подстилки, торфянистые горизонты, степной войлок. Это так называемый грубый гумус (humus (лат.) - земля), в иностранной литературе именуемый мор (moor (нем.) - торфяник). Под микроскопом хорошо видны все детали растительной ткани: конфигурация клеток, их расположение, толщина оболочек клеток и др. Наименее стойкие живые ткани разрушены (комбий, флоэма, паренхима первичной коры). Цвет растительных остатков бурый; под микроскопом ̶ от соломенно-жёлтого до тёмно-бурого;

2) Остатки в стадии грубого преобразования, которые невооружённому глазу наблюдателя представляются в виде однородной рыхлой чёрной массы перегноя. Однако под микроскопом можно увидеть, что эта масса состоит из физически и химически изменённых растительных остатков ̶ мелких обрывков растительной ткани, лишь отчасти сохранивших реликты клеточного строения и обильно пропитанных новообразованными органическими соединениями. В этих остатках можно наблюдать разрушение таких устойчивых растительных элементов, как одресневевшие (лигнифицированные) стенки сосу­дов, хорошо сохраняющиеся в грубом гумусе. Цвет этих остатков под микроскопом обычно бурый до чёрного. Подобная форма органиче­ского вещества получила название - модер (muder (нем.) - труха);

3) Микроскопически не обнаруживающие следов растительных тканей специфические почвенные органические образования, состав­ляющие собственно гумус. Под микроскопом ̶ это аморфные, про­зрачные и слабо окрашенные в жёлто-бурые тона, плохо прозрачные и соответственно имеющие более густой цвет. В одних случаях эти образования диффузно распределены в почвенной массе, образуя мел­кие сгустки. В других почвах гумусовые вещества цементируют и склеивают минеральные частицы почвы, образуя муллевую (Mull (нем.) - пыль) форму гумуса.

Между охарактеризованными формами почвенного органиче­ского вещества существуют постепенные переходы.

Гумус в различных типах почв неодинаков, и его характер опре­деляется рядом условий и факторов, среди которых основная роль принадлежит жизнедеятельности микроорганизмов: бактерий, актиномицетов и грибов. Важное значение имеет состав поступающих в почву растительных остатков. Например, поступление в почву опада хвойного леса, несмотря на его значительную массу, не приводит к заметному накоплению перегноя. Наоборот, превращение корневых остатков травянистой растительности всегда сопровождается значи­тельным накоплением перегноя.

Гумус обогащен серой, фосфором, калием, а также микроэлементами (кобальтом, молибденом, медью и др.). Таким образом, почвен­ный гумус является хранилищем ценнейших веществ, необходимых для питания растений.

В настоящее время принято выделять следующие основные компоненты гумуса.

Фульвокислоты растворяются в воде, имеют слабожелтоватую окраску (получили названия за желтоватый цвет растворов – фульвос (греч.) ̶ жёлтый). Фульвокислоты представляют собой комплексные высокомолекулярные соединения, устойчивые против коагуляции. Для фульвокислот характерно небольшое содержание углерода (36 ̶ 44%) и азота (3,0 ̶ 4.4%). Большинство солей этих кислот (фульватов) растворимо в воде. Таковы фульваты бария, кальция, магния, алюминия, железа, марганца. Поэтому фульвокислоты оказывают выщелачивающее воздействие на почвообразующие породы, способствуя выносу ряда элементов. Это явление наиболее резко проявляется при подзолообразовательном процессе. Содержание фульвокислот (от общего содержания гумуса) колеблется от 35 до 50% в различных типах почв.

Гуминовые кислоты нерастворимы в воде, но растворимы в щелочах. Все представители этой группы относятся к высокомолекулярным соединениям. Гуминовые кислоты имеют тёмно-бурый цвет. Среди них различают гуминовую кислоту (чёрного цвета) и ульминовую (бурого цвета). Гуминовые кислоты по сравнению с фульвокислотами содержат значительно больше углерода (от 46 до 61%) и азота (от 3,3 до 6,0%). Свободная гуминовая кислота обладает растворяющей способностью по отношению к ряду минералов, однако лёгкие коагулирует под воздействием ионов кальция, железа и др. Гуминовые кислоты образуются в большом количестве при почвообразовании в условиях степных ландшафтов.

В различных типах почв содержание гуминовых кислот варьирует от 20% в подзолистых до 40% в чёрноземных почвах (от общего содержания гумуса в почвах). Отношение гуминовых кислот к фульвокислотам закономерно увеличивается от подзолистых почв к чернозёмным и затем уменьшается по направлению к почвам пустынь.

Часть перегноя, не растворяющаяся ни в воде, ни в щелочном растворе, называют гумином, цвет его чёрный. Содержание углерода такое же, что и в гуминовых кислотах. Гумин представляет собой гуминовые вещества, скоагулированные и частично прочно связанные с дисперсной минеральной частью почвы.

Гумин, гуминовые кислоты и фульвокислоты образуют специфические компоненты почвенного гумуса, не встречающиеся среди других известных на Земле органических веществ. Они составляют 85-90% от общей массы органического вещества почвы. Среди негуминовых веществ перегноя обнаружены протеины и другие азотистые со­единения, углеводы, жиры, дубильные вещества, воск, смолы и другие вещества, входящие в состав растительных организмов.

Гумусовые вещества играют важную роль в почвообразовании. В гумусе аккумулированы азот и элементы зольной пищи растений. Он в значительной степени определяет величину поглотительной способ­ности почв, оказывает воздействие на формирование структуры верх­них горизонтов почвы и на её физические свойства. Фульвокислоты активно участвуют в переводе химических элементов из минеральной части почв в подвижное состояние. Гуминовые кислоты в малых дозах влияют на развитие растений в качестве активаторов роста. Гумус влияет па ряд морфологических и физических свойств почв (влагоёмкость, аэрацию, тепловые свойства), обусловливая их цвет и структуру.

Суммарный состав и соотношение гуминовых кислот, фульвокислот и их солей в почвах различно. Поэтому важно иметь представ­ление не только о валовом содержании гумуса в почве, но и о группо­вом составе гумуса. Под групповым составом понимают суммарное количество гуминовых кислот, фульвокислот и негидролизуемого ос­татка гумуса. Наиболее существенным показателем группового соста­ва гумуса является отношение гуминовых кислот к фульвокислотам или соотношение углерода гуминовых и фульвокислот (С_г.к./С_ф._к.), которое в различных почвах колеблется от 0,6 (подзолистые почвы) до 2 (чернозёмы).

Впервые положение о закономерном изменении количества гуму­са в зональных типах почв в зависимости от географических условий было сформулировано В.В. Докучаевым в его работе «Русский черно­зём» (1883 г.).

Содержание гумуса увеличивается от таёжных подзолистых почв (2 ̶ 3%) на юг к дерново-подзолистым, серым лесным (4 ̶ 6%) и далее к чернозёмам (в среднем около 10%), а потом также закономерно уменьшается до 2 ̶ 4% в каштановых почвах сухих степей и до 1 ̶ 2% в почвах пустынь. Одновременно меняется соотношение основных компонентов почвенного гумуса ̶ гуминовых кислот и фульвокислот. Содержание гуминовых кислот увеличивается с возрастанием гумуса, а содержание фульвокислот, наоборот, уменьшается.

Таблица № 9
Среднее содержание и состав гумуса основных типов почв, по данным М.М. Кононовой, С.В. Александровой, Н.П. Бельчиковой и Н.А. Титовой, 1964 г.
Почвы	Гумус, %	Относительное содержание углерода, %		Отношение гуминовых кислот к фульвокислотам
		Гуминовые кислоты, %	Фульво-кислоты, %
Подзолистые	2,5 ̶ 4,0	12 ̶ 20	25 ̶ 30	0,6 ̶ 0,8
Серые лесные	4,0 ̶ 6,0	25 ̶ 30	25 ̶ 27	1,0
Чернозёмы мощные и обыкновенные)	7,0 ̶ 10,0	35 ̶ 40	15 ̶ 20	1,5 ̶ 2,5
Каштановые	1,5 ̶ 4,0	25 ̶ 35	20 ̶ 25	1,2 ̶ 1,5
Бурые сухостепные	1,0 ̶ 1,2	15 ̶ 18	20 ̶ 23	0,7
Серозёмы светлые	0,8 ̶ 1,0	17 ̶ 23	25 ̶ 35	0,7
Краснозёмы	4,0 ̶ 6,0	15 ̶ 20	22 ̶ 28	0,6 ̶ 0,8