15.Источники органического вещества в почве

Основной источник органического вещества в почве - опад растительного покрова в виде отмирающих корней и надземной массы. Меньшая часть органической массы поступает в почву в форме отмерших животных и микроорганизмов. Количество поступающего в почву опада зависит от видового состава растительных ассоциаций и климатических условий. Так, под злаково - разно - травной растительностью в умеренно - засушливых условиях опад достигает 15 тга, в засушливых степных районах - около 5 тга. После уборки зерновых культур опад составляет в среднем около 4 тга, а под многолетними травами 3 - 4 - летнего возраста - 4 - 6 тга.

Основные химические компоненты органических остатков - жиры, простые сахара, полисахариды (клетчатка, гемицеллюлозы), белки, аминокислоты, лигнины и другие вещества.

Органические остатки в почве под воздействием микроорганизмов подвергаются гумификации. В этом сложном процессе 70 - 80 % компонентов, входящих в состав органических остатков, разлагается до конечных продуктов (воды, аммиака, углекислоты) и некоторого количества низкомолекулярных органических соединений. Остальная часть (20 - 30 %) превращается в гумусовые вещества.

Органические вещества почвы имеют огромное значение в образовании почвенной структуры и как источник минерального питания растений, так как с каждой тонной растительной массы в почву поступает 5 - 10 кг азота и 30 - 50 кг зольных веществ (фосфора, калия, кальция, серы и других элементов). Кроме того, органическое вещество почвы служит источником углекислого газа, а также физиологически активных веществ (витаминов, стимуляторов роста, антибиотиков), поступающих в почву с растительными остатками и вырабатываемых микроорганизмами.

16.Общая схема гумусообразования

Гумусообразование - В современном понимании процесс превращения органических остатков в гумус (гумусообразование) представляет собой совокупность одновременно протекающих процессов разложения исходных органических остатков, синтеза вторичных форм (развитие микроорганизмов) и их гумификации.

Растительные остатки, попадая в почву или на ее поверхность, разлагаются микроорганизмами, в результате возникают более простые подвижные соединения. Часть этих соединений полностью минерализуется микроорганизмами и усваивается новыми поколениями растительности, другая часть используется микроорганизмами для синтеза органических веществ, которые в дальнейшем вновь разлагаются. Некоторые продукты разложения превращаются в сложные высокомолекулярные вещества - гуминовые кислоты. Этот процесс, протекающий под воздействием кислорода воздуха, воды и ферментов микроорганизмов, называется гумификацией, или гумусообразованием. Активное участие в превращении органических остатков в гумус принимают живые организмы (бактерии, грибы, почвенные животные), которые перемешивая с почвой всю массу органических остатков, а также продуктов их разложения и гумификации, перерабатывают все и выбрасывают неиспользованную часть в виде экскрементов в толщу почвы.

Процессы разложения и минерализации различных органических соединений протекают по - разному. Быстрее всех минерализуются растворимые сахара, крахмал; достаточно хорошо разлагаются белки, гемицеллюлозы и целлюлоза; устойчивы к разложению и минерализации лигнин, смолы, воски.

Разложение белков, углеводов, липидов начинается с гидролитического расщепления их сложных молекул на более простые промежуточные продукты. Белки расщепляются на пептиды, а затем на аминокислоты. При гидролизе сложных белков (нуклеопротеидов) наряду с аминокислотами образуются углеводы, фосфорная кислота, азотсодержащие гетероциклические основания (пуриновые и пиримидиновые). При гидролизе жиров возникают глицерин и различные жирные кислоты, а при гидролизе углеводов (целлюлозы, гемицеллюлозы, крахмала, полиуронидов, камедей) - моносахариды, аминосахара, уроновые кислоты. Одновременно с гидролизом развиваются разнообразные окислительно - восстановительные процессы, катализируемые ферментами. В аэробных условиях преобладают процессы окисления, в анаэробных - восстановления.

Углеводы в аэробных условиях окисляются до органических кислот, альдегидов, спиртов и далее - до углекислого газа и воды. В анаэробных условиях развиваются различные типы брожения, в процессе которых образуются недоокисленные продукты (метан, спирты, органические кислоты), а в конечном итоге - углекислота, вода, метан, водород. Продукты гидролиза лигнина и других ароматических соединений в результате окислительно - восстановительных реакций дают сложную систему соединений: оксихиноны, ароматические альдегиды и кислоты. Продуктами: полной минерализации являются вода и углекислый газ.

Параллельно с разложением и минерализацией органических остатков в почве идут процессы их гумификации, в результате образуются относительно устойчивые против разложения гумусовые вещества.

Процессы образования гумусовых веществ изучены еще недостаточно. Существует ряд гипотез образования гумусовых веществ. Основное положение наиболее ранних гипотез - представление о гумификации как о системе реакций конденсации или полимеризации относительно простых промежуточных продуктов разложения - аминокислот, фенолов, хинонов И т. д. Не подвергаясь дальнейшей минерализации, эти соединения вне живых клеток микроорганизмов синтезируются в высокомолекулярные гумусовые вещества.

Иная гипотеза гумификации была предложена в 30 - х годах этого столетия И. В. Тюриным. Согласно этой гипотезе, основой гумификации являются реакции медленного биохимического окисления высокомолекулярных веществ, имеющих циклическое строение. К ним относятся белки, лигнин, дубильные вещества. Эта гипотеза получила подтверждение и дальнейшее развитие в работах Л. Н. Александровой и др.

Образующиеся гуминовые кислоты, вступая во взаимодействие с зольными элементами растительных остатков, освобождающихся в процессе их минерализации, а также с минеральной частью почвы, образуют ряд органо-минеральных производных. При этом единая система постепенно расщепляется на несколько фракций, различных по степени растворимости и деталям строения молекул. Менее дисперсная часть системы, образующая нерастворимые в воде соли с кальцием и полуторными окислами, формируется как группа гуминовых кислот. Более дисперсная фракция, дающая растворимые соли, образует фульвокислоты.

В переувлажненных почвах фульвокислот образуется больше, вследствие более интенсивного гидролитического расщепления всей системы гумусовых кислот.

Гумификация развивается не только в почвах, но и на дне водоемов, в компостах, при формировании торфа, угля, т. е. везде, где накапливаются растительные остатки и создаются условия, благоприятные для жизнедеятельности микроорганизмов и развития этого процесса, широко распространенного в природе.

17.Значение гумуса в почвообразованииЗначительная часть почвенных процессов происходит с участием гумусовых веществ, происходят элементарные почвообразовательные процессы. Содержание и состав гумуса входят в состав почвенного плодородия, повышают урожайность на 10-15% ц/га. Органика оптимизирует физико-химические свойства. Гумуссированные почвы обладают большей сковывообразующими по отношению к кислото-основным воздействиям. Гумус влияет на структуры и свойства:Снижается плотность и пористость, разрушается структурность, улучшается влагоемкость и воздухообогащение почв, улучшается влагоемкость и водопроницаемость почв, улучшаются физико-механические свойства. Гумусовые почвы хорошо аккумулируют тепло. Органика влияет на биологический режим почв. Гумус поддерживает уровень биоактивности. Развиваются почвенные микрогранулы, гумус для их развития содержит комфортные условия. Микрогранулы ускоряют микробиологическую градацию пептидлв. Гумус содержит биологические вещества, ускоряет рост и развитие растений. Непрерывное воздействие с/х культур ведет к минерализации. Потери части гумуса. Необходимо восполнять баланс гумуса и поддерживать ео за счет внесения органических удобраний.