Сколько гумуса в подзолистых почвах. Из чего состоит гумус в почве

Содержание гумусовых веществ в почвах является характерным генетическим и классификационным признаком для каждого из известных типов почв. Изменение содержания перегноя в почвах происходит крайне медленно, являясь результатом не временных обстоятельств, а сложной и длительной предшествующей истории почвообразовательного процесса и взаимодействия почвы с внешней средой. Для каждого почвенного типа установлено определенное стабильное содержание гумуса в верхних горизонтах почвы и устойчивый тип распределения его запасов по профилю. Каждый тип почв вместе с тем характеризуется определенным качественным составом гумуса: соотношением гуминовых кислот и фульвокислот, строением их молекул и формами их органо-минеральных соединений (табл. 53).

Для черноземных почв типично содержание гумуса в количестве 8-10% в верхнем горизонте и медленное, постепенное уменьшение в нижних горизонтах. Мощность гумусовых горизонтов в черноземных почвах составляет не менее 1-1,5 м, а в черноземах Украины и Кубани достигает иногда 2 м и больше.
Почвы пустынных степей - сероземы - содержат, ничтожное количество гумуса - 1-2%, резко уменьшаясь при переходе от верхних горизонтов почвы к нижним, при этом мощность гумусовых горизонтов в них не превышает 30-40 см. А в такырах - типичных почвах глинистых пустынь - гумус содержится лишь в верхнем корковом микрогоризонте в количестве 0,5-1%. Органическое вещество почв пустыни и полупустыни и по химическому составу резко отличается от органического вещества черноземов. Если в составе гумуса черноземных почв преобладают гумины и соединения гуминовой кислоты, то в сероземных и такырных почвах заметная роль принадлежит соединению фульвокислот. Соответственно и окраска гумусовых горизонтов почв пустыни отличается от окраски черноземов.
В дерново-подзолистых и подзолистых почвах, расположенных к северу от черноземов, содержание гумуса и мощность гумусовых горизонтов также резко уменьшаются. Верхние горизонты дерново-подзолистых и подзолистых почв содержат от 1 до 5% гумуса, нижележащие горизонты, затронутые подзолообразовательным процессом, содержат лишь десятые доли процента гумуса и отличаются вследствие этого белесой светло-серой окраской. Органические вещества здесь представлены соединениями фульвокислот, характеризующимися высокой подвижностью.
Значительно содержание гумуса в дерново-луговых, пойменных и дельтовых почвах (до 12-14%), а также в горно-луговых почвах, где оно иногда достигает 15-25%. Однако мощность гумусовых горизонтов дерново-луговых и горно-луговых почв обычно невелика.
В географическом распределении гумусовых веществ в почвах устанавливается определенная закономерность (рис. 60). Максимальной величины накопление гумуса достигает в типичных мощных черноземах. Здесь складываются наиболее благоприятные гидротермические и биохимические условия, обеспечивающие высокую продукцию свежего органического вещества, умеренную активность микроорганизмов, консервацию и сохранение гумуса в почвах.

К югу и северу от черноземной зоны сочетание гидротермических и биохимических условий неблагоприятно как для синтеза перегноя, так и для его накопления и сохранения. В полупустынных и пустынных зонах годовая продукция растительной массы никогда не достигает больших величин. Вместе с тем органическое вещество здесь быстро минерализуется. К северу от черноземной зоны отмечается преимущественное накопление фульвокислот, отличающихся большой подвижностью и не аккумулирующихся в почвах. В северных зонах России при высокой кислотности и заболоченности почв происходит накопление полуразложившегося и неразложившегося органического вещества в виде торфа.
М.М. Кононова показала, что природа гумуса различных типов почв глубоко различна. Основываясь на содержании гумуса в верхнем горизонте, на отношении Сгк:СфК, на количестве подвижных гумусовых кислот и их оптической плотности2 (E4:E5), М.М. Кононова различает три типа гумуса (см. табл. 53).
Первый тип отличается резким преобладанием фульвокислот (Сгк:СфК колеблется в пределах 0,5-0,8), почти стопроцентной подвижностью гумусовых кислот и большой величиной их цветового коэффициента (E4:Е6 = 4,5; 5,5). Последнее свидетельствует о слабой конденсированности ароматического ядра и близости к фульвокислотам. Высокие гидрофильность и дисперсность гумусовых кислот обусловливают склонность к образованию внутрикомплексных соединений с поливалентными катионами и способность передвижения внутри почвенного профиля в водных растворах. Агрессивность и мобильность гумуса первого типа способствует развитию процессов элювиирования, подзолообразования, фераллитизации, аллитизации.
Второй тип гумуса, гумус черноземов, темных луговых и темно-каштановых почв, характеризуется превалированием гумусовых кислот (отношение Cгк:Сфк=1,5-2,5). Подвижные формы гумусовых кислот составляют 10-20% общего содержания. Гумусовым кислотам второго типа гумуса свойственны низкие значения цветового коэффициента (3,5-4). В молекулах гумусовых кислот этого типа ароматические структуры преобладают над алифатическими, что обусловливает их гидрофоб-ность, низкий порог коагуляции и неспособность к образованию внутрикомплексных соединений с железом, алюминием и другими катионами. Все это обусловливает инертность гумуса второго типа.
Третий тип гумуса (гумус бурых полупустынных почв), подобно первому типу, имеет фульвокислотный состав (Сгк:СфК колеблется в пределах 0,5-0,7), образование гуминовых кислот заторможено; оптическая плотность гуминовых кислот низкая (E4:E6 около 4,5); в отличие от первого типа гумуса в составе третьего типа гумуса гумусовые кислоты бурых полупустынных почв почти нацело (90%) соединены с минеральной частью почвы. Образование гумуса сопровождается почти полной нейтрализацией гумусовых кислот, прежде всего кальцием и магнием, которые присутствуют в этих почвах в большом количестве. Видимо, этим можно объяснить слабое воздействие гумусовых кислот на минеральную часть почвы. Гумус серых лесных почв занимает промежуточное положение между гумусом первого и второго типов, гумус светло-каштановых почв - между гумусом второго и третьего типов.
В зарубежной литературе широко применяется характеристика гумуса по морфологии. Она непременно дается при описании других морфологических свойств и учитывается при определении названия почв, их генетической принадлежности. При этом используются термины „мор“, „модер“ и „мюль“, впервые предложенные Мюллером для характеристики типа подстилки. В настоящее время их применяют при определении типа органического вещества подстилки и перегнойно-аккумулятивного горизонта. Классификацию типов гумуса по морфологии и характерным признакам предложил Дюшофур. В зависимости от условий образования гумус делят на две категории - образовавшийся в условиях аэробиозиса и в условиях анаэробиозиса.
В хорошо дренируемых почвах различают четыре типа гумуса.
Кальциевый мюль - гумус черноземов, каштановых, перегнойно-карбонатных и ряда других почв, сформировавшихся под травянистой растительностью на породах, обогащенных известью. Мюль - «сладкий» гумус - хорошо гумифицированное органическое вещество, образовавшееся в условиях повышенной биологической активности при трансформации растительных остатков беспозвоночными животными и бактериями. Для него характерна нейтральная реакция, С:N=10, полное включение органической массы в минеральный профиль, образование устойчивых органо-минеральных комплексов.
Лесной мюль - гумус лиственных лесов и пахотных почв после сведения лиственных лесов. По морфологии лесной мюль не отличается от кальциевого, но имеет меньшую степень насыщенности, pH около 5,5, отличается преобладанием бурых гуминовых кислот, отношением С:N от 10 до 20.
Модер - переходный тип гумуса от мюля к мору - гумус дерново-подзолистых, лёссивированных, горно-луговых и пахотных почв после сведения смешанных лесов. Модер включает в себя подстилку мощностью 2-3 см и перегнойно-аккумулятивный горизонт. Степень гумификации средняя, преобладают бурые гуминовые кислоты. В трансформации растительных остатков участвуют антроподы и ацидофильные грибы, биологическая активность разложения растительных остатков средняя. Отношение C:N порядка 15-25. Органо-минеральные комплексы непрочные, контакт с минеральной частью почв неполный.
Mop - гумус почв хвойных лесов и вересковых зарослей. Mop - грубый кислый гумус - формируется в условиях низкой биологической активности, где заторможены процессы минерализации органического вещества. В трансформации растительных остатков принимают преимущественное участие ацидофильные грибы, при очень низкой активности беспозвоночных животных. В этих условиях накапливается мощная подстилка, в которой отчетливо выделяются три подгоризонта:
A0L - растительные остатки, сохранившие свою морфологию;
A0F - полуразложившиеся растительные остатки, переплетенные гифами грибов;
A0H - аморфное органическое вещество, почти не связанное с минеральной частью почвы.
Величина С: N для гумуса типа мор всегда больше 20, часто 30-40. Контакт с минеральной частью почвы очень слабый.
Для почв, формирующихся в анаэробных условиях, Дюшофур выделяет три типа гумуса: кальциевый торф, кислый торф и анмоор. Первые два типа фактически аналогичны торфяным горизонтам почв низинных и верховых болот. Термин „анмоор“ введен Кубиеной для характеристики органического вещества почв переменного увлажнения, оглеенных и глеевых почв. В формировании антмоора принимают участие водная фауна в период насыщения водой и аэробная в период аэробиозиса. Относительно высокой биологической активностью объясняется хорошее перемешивание органических и минеральных веществ. Степень гумификации слабая - гумифицировано меньше 30% органического вещества. Величина С:N больше 20. В то же время контакт гумифицированных веществ с минеральной частью почвы достаточно тесный. Типы гумуса в свою очередь подразделяются на ряд подтипов.
На основе приведенной классификации типов гумуса возможна расшифровка микроформ органического вещества в шлифах почв.

Гумус – слово, знакомое практически всем тем, кто увлечен выращиванием цветов, овощей, плодовых деревьев и кустарников. Но, если опытные садоводы, точно знают что это такое и имеют практический опыт, то любители-новички часто теряются. «Что такое гумус, как правильно его использовать, можно ли приготовить самостоятельно?» – вопросы, часто возникающие на садоводческих форумах.

Первое что приходит в голову человеку, услышавшему слово гумус – компост, перегной, навоз. В принципе, с обыденной точки зрения этого вполне достаточно, но, для совершенствования мастерства садоводства и огородничества, необходимо ознакомится с темой подробнее. Как известно, теоретические знания дают более глубокое понимание практической работы.

С научной точки зрения гумус – содержащиеся в почве органические соединения пригодные для пищи растений. Это важный момент. Только богатая гумусом земля будет плодородной и порадует садовода пышной зеленью растений и обильным урожаем.

Как образуется гумус

В природе так заведено, что все живое, погибая, падает на землю и попадает в круговорот питательных веществ. Органические остатки, скапливаясь, образуют поверхностный слой, который и является источником энергии для всех растущих на земле представителей флоры.

Из-за особенностей строения ни деревья, ни кустарники, ни травы неспособны поглощать органику напрямую. Для роста и развития им требуется «переработанная пища» – полезные вещества в виде мельчайших частиц, способных вместе с влагой впитаться в корневую систему. В процессе приготовления питательной среды для растений участвует неисчислимое количество маленьких помощников. Плодородная составляющая образуется вследствие деятельности всех живых существ, обитающих в почве.

В слое естественного грунта обитает огромное количество разнообразных организмов:

• бактерии
• грибы
• простейшие
• лишайники
• насекомые
• беспозвоночные

По подсчетам ученых, за один год в каждом гектаре плодородного слоя почвы образуются микроорганизмы общим весом около тонны! У любого из этих существ своя роль. Каждый вид выбирает еду, исходя из своих вкусовых предпочтений, в итоге перерабатывая мертвую органику и превращая её в новые химические соединения.

Мельчайшие микроорганизмы начинают пищевую цепочку, перерабатывая наиболее легкоразлагаемые частицы. Более крупные элементы потребляют бактерии и грибы, производя кислоты, необходимые для процесса образования более сложных и более питательных соединений.

Самыми главными же в процессе производства полезного гумуса бесспорно являются кольчатые черви. Множество видов этих тружеников обитает в живой плодородной почве. Все они, поедая разложившиеся органические остатки, производят питательный гумус. Кроме того, прорывая в грунте ходы, черви отлично перемешивают грунт и разрыхляют его, насыщая влагой и кислородом.

[!] Одомашнивать дождевых червей для производства гумуса было предложено еще в середине 20 века.

Образование питательного для растений плодородного слоя процесс динамический. Сложные органические соединения постоянно синтезируются и разлагаются, поэтому накапливание пласта гумуса происходит неравномерно и сильно зависит от факторов окружающей среды.

В условиях теплого и влажного климата разложение и переработка отмирающей растительности происходит очень быстро и слой гумуса не успевает накапливаться. В холодных суровых условиях, напротив, образование питательной среды сильно замедлено, да и количество сырья в виде отмирающей органики крайне невелико.

Оптимальным для накапливания биологически насыщенного и плодородного гумуса является умеренный климат без излишней влаги. Именно в таких условиях происходит самое активное накопление массивного слоя плодородной почвы.

Роль гумуса в природе

Значение гумуса в экосистеме сложно переоценить. По сути, этот элемент является одним из главных средств восполнения биоресурсов планеты.

• Важнейшая составляющая гумуса — гуминовая кислота способствует быстрому росту и развитию корневой системы растений.
• Разложение органических составляющих сопровождается выделением углекислоты, необходимой для дыхания растений.
• Образование устойчивой по структуре, влажной и насыщенной кислородом почвы. Гумус способствует разрыхлению чрезмерно плотных грунтов, в то же время, скрепляя излишне сыпучие субстраты, тем самым препятствуя эрозии почвы.
• Является средой обитания микроорганизмов и бактерий, способствующих процессу переработки и образования полезных веществ и органических соединений.
• Связывает токсичные вещества в неактивные соединения, тем самым ограничивая их распространение.
• Темная окраска почвы обусловлена высоким содержанием черного гумусного пигмента. Это способствует высокому поглощению солнечного тепла и прогреванию плодородного слоя.
• Высокое содержание химических элементов. В процессе переработки органической составляющей высвобождаются в пригодном для питания растений виде — фосфор, азот, калий и масса других полезных элементов.

Типы почв, содержащих гумус

Для простоты восприятия и оценки грунта с точки зрения практического садоводства, почвы, содержащие плодородный гумусовый слой можно разделить на три типа:

1. Чернозем формируется в благоприятных условиях, умеренном климате с достаточной влажностью. Характеризуется высокой биологической активностью микроорганизмов при низкой кислотности среды. Содержит высокий процент полезных минеральных веществ. Чернозем благоприятен для роста и развития растений.
2. Подзолистая почва — наиболее ярким примером является хвойный лес. Слой гумуса состоит в основном из грубых органических остатков. Это происходит из-за высокой вымываемости полезных органических соединений и минералов, перемещающихся в глубинные слои грунта. Оставшийся обеднённый слой характеризуется слабой биологической активностью и высокой кислотностью, малоблагоприятной для роста растений.
3. Торфяная почва формируется на заболоченных участках, зачастую образовывая мощные гумусовые слои. Однако, в своем первозданном виде торфяной слой к выращиванию растений мало пригоден. Проблема кроется в излишней влажности, препятствующей развитию перерабатывающих гумус организмов, и избыточной кислотности среды. Тем не менее, торф является своего рода хранилищем ценного органического сырья. При устранении недостатков в таком грунте активно развиваются микроорганизмы, способствующие высвобождению питательных для растений веществ.

Чернозем, подзолистая почва, торфяная почва

Как и когда использовать гумус. Что такое компост

В условиях природной среды процесс образования плодородного слоя происходит естественным путем: отмирающие травы, плоды и листья деревьев опадают на землю и формируют питательную среду. При выращивании культур на приусадебном участке обновление гумуса ограничено, большая часть плодов и растений исключается из естественного цикла, попадая к нам на стол. Тем более природное обогащение почвы гумусом невозможно при разведении комнатных цветов в домашних условиях.

Гумус является пищей, необходимой растениям. Со временем количество полезных веществ, содержащихся в грунте уменьшается, и зеленые питомцы начнут чахнуть или даже погибать — необходимо восстановить плодородность. Для поддержания неизменно плодородной среды требуется регулярная подкормка.

В качестве материала используемого для увеличения содержания гумуса в почве можно использовать компост, навоз, птичий помет. В зависимости от типа подкормки отличается и производимый ею эффект.

Например, птичий помет, практически всегда применяемый в разведенном водой виде, относится к быстроразлагающейся органике. Это значит, что, полезные элементы сразу поступают в грунт и усваиваются растениями.

[!] При применении птичьего помета следует быть очень осторожным, состав материала токсичен и при попадании на листья, стебли и корни растений способен вызвать сильные ожоги. Негативного эффекта можно избежать, если вносить удобрения осенью, после уборки урожая, либо использовать подкормку в сильно разбавленном водой виде, в пропорции 1:10.

Навоз и компост, напротив, перерабатываются медленно, но создают постоянную благоприятную среду для обитания и развития микроорганизмов, в итоге существенно обогащая почву полезными минералами и соединениями на долгий срок.

В большинстве случаев применяются отходы жизнедеятельности крупного рогатого скота. Из всевозможных вариантов наиболее популярен коровий навоз. Он легкодоступен, хотя, по степени богатства полезными веществами и эффективности использования он довольно сильно уступает конскому.

Также в качестве удобрений используются овечий, свиной и даже кроличий помет. Применение этого типа удобрений в своем первозданном виде нежелательно, перед внесением в грунт правильнее будет дать сырью отлежатся. Наиболее агрессивные реакции завершатся, и химическая среда в удобрении станет безопасной для растений.

Конечно же, наиболее естественной и подходящей для питания растений и образования гумуса средой, будет компост. Особенно с учетом того, что практически каждый садовод способен изготавливать это полезнейшее удобрение прямо на своем участке.

Компост – это перепревшие органические остатки растительного происхождения. Практически вся отмирающая зелень годится для производства компоста. Основная ценность этого вида удобрений заключается в том, что останки флоры содержат в себе именно тот набор полезных веществ, который необходим живым развивающимся растениям.

Все типы органических удобрений роднит одно – они абсолютно безвредны для человека, что позволяет получить полностью экологически чистые продукты.

Применять органические удобрения для обогащения почвы и питания растений можно практически на всех этапах роста зеленых питомцев:

• замачивание семян и черенков в питательном растворе,
• добавление гумуса при выгонке рассады,
• удобрение при высадке в грунт,
• полив взрослых растений растворенными в воде органическими удобрениями,
• опрыскивание садовых культур для подготовки к зимнему периоду.

Как самостоятельно приготовить компост в домашних условиях

Для приготовления компоста на своем участке необходимо органическое сырье, правильно оборудованное место и соблюдение технологии.

В качестве сырья годятся практически все отходы растительного происхождения, образующиеся на приусадебном участке:

• трава, солома, опавшие листья, срезанные побеги,
• плоды, шкурки, очистки, шелуха овощей и фруктов,
• стружки и опилки, образовавшиеся при работе с древесиной,
• бумажные отходы.

Наполнение компостной кучи

Добавление органики животного происхождения нежелательно. Разлагающаяся плоть, молочные отходы, жиры, кости являются источниками неприятного запаха, болезнетворных инфекций и привлекают насекомых. Разумеется, лишними в компосте будут и всевозможные синтетические отходы — пластик, полиэтилен, резина. Вредные при производстве компоста элементы:

• молочные продукты,
• экскременты кошек и собак,
• прессованные опилки (ДСП, ДВП),
• частицы больных растений,
• любые неорганические отходы.

[!] Если в компостную кучу попадут растения, болеющие, например, или другими грибковыми заболеваниями – вся органика будет заражена и непригодна для применения.

Процесс гумификации органики происходит при помощи многочисленных микроорганизмов, для развития которых требуется благоприятная и питательная среда, что следует учесть при подготовке компостного материала.

Оптимальными условиями для развития микроорганизмов является теплая, в меру влажная среда с доступом кислорода. Для равномерного распределения питательной среды складировать материал для компостирования следует слоями. Кроме того, послойная укладка позволит чередовать плотные пласты с более рыхлыми и избегать слёживания. При отсутствии возможности правильно организовать компостную кучу, стоит, по крайней мере, регулярно перемешивать образовавшуюся массу, разрыхляя структуру и обеспечивая доступ кислороду.

Место для приготовления удобрений в принципе может быть любым, главное соблюсти необходимые для образования гумуса условия и некоторые меры предосторожности:

• Не следует размещать компост в непосредственной близости от источника водозабора питьевой воды, особенно если водонесущий пласт пролегает неглубоко.
• Стоит учесть, что в теплое время года компост может распространять не очень приятные запахи.
• Желательно выбрать затененное место во избежание чрезмерного высыхания компоста

Компостная яма или компостная куча

Как правило, используется два вида хранилищ — компостная яма и компостная куча.

Яма – довольно простой способ организации. Для её устройства достаточно вырыть грунт на глубину до 0,5 м, оптимальная длина и ширина ямы – 1,5м на 1,5м. Для удобства эксплуатации можно укрепить стены углубления подручными материалами. Нелишним будет предусмотреть и съемную крышку. Эта деталь придаст не самому красивому объекту на участке эстетичный внешний вид, обезопасит от неприятных падений и кроме того позволит сохранить влагу и тепло, необходимые для процесса переработки.

Основными недостатками такого способа хранения является неудобство манипуляций с материалом и значительный риск скапливания излишков жидкости. Впрочем, если грунт на участке не слишком плотный и имеется влагоотводящая песчаная подложка, то замокания и закисания компоста не произойдет. С неудобством перемешивания и изъятия материала можно смириться, поскольку производить эти действия придется не так уж и часто.

К процессу оформления компостной кучи можно подойти как творческой, так и с чисто практической точки зрения. Главное требование — создание комфортной среды обитания перерабатывающих органику микроорганизмов.

Простейшим вариантом будет наваливание горки из прелой листвы, открытой всем ветрам. Однако, это не очень правильное решение. Желательно найти на участке уголок, закрытый как минимум с двух сторон, либо, соорудить из подручных материалов некоторое его подобие. В таком хранилище преющая органика не будет рассыпаться и, самое главное, сохранит объем, препятствующий излишней потере влаги.

Габариты кучи в длину, ширину и высоту должны составлять примерно 1,5м на 1,5м на 1,5м. Перед закладыванием сырья на переработку основание площадки, во избежание скопления излишков жидкости, нужно выложить дренирующим материалом. Для этих целей подойдет песок, гравий, частая сетка. Сверху компост можно накрыть слоем соломы либо чем-то подобным. Простейшая компостная куча готова.

Компостные кучи из различных материалов

При желании можно реализовать свой дизайнерский потенциал и декорировать кучу компоста. Можно поступить еще проще и приобрести готовый вариант в виде специального контейнера или ящика. Впрочем, внешний вид компостной кучи не влияет на качество получаемых удобрений.

Оформление компостной кучи

Сроки созревания перегноя составляют приблизительно 1 — 2 года и сильно зависят от внешних факторов. Влияние оказывают: температурный режим, качество закладываемого сырья, качество навозных ферментирующих добавок, активности микроорганизмов в прилегающей почве. Процессу способствует ряд операций.

Вы наверняка слышали, что гумус представляет собой важную часть огородной земли. Однако немногие дачники знают, что же это такое и почему он так важен.

На сегодняшний день существует много мифов и неверных представлений о почвенном гумусе, которые необходимо развенчать.

В действительности гумус является важнейшей составляющей огородного грунта - важнее, чем дождевые черви и органическое вещество. Однако в садоводческой литературе ему уделяют относительно мало внимания. В этой статье я постараюсь объяснить основные принципы огородничества, которые способствуют повышению в почве этого элемента.

Гумус: что это такое

До того, как давать определение самому понятию «гумус», давайте разберемся с похожими терминами, которые вносят ещё больше путаницы в головы садоводов.

Гумусовый слой почвы

Так обычно говорят о верхнем плодородном слое почве, который имеет насыщенно коричневую окраску и богат питательными веществами. Несмотря на то, что темный цвет почве придает именно гумус, сам он не является слоем в почве.

Гумусовая почва

Это понятие часто встречается на просторах интернета, при этом непонятно, что под ним подразумевается. В конце концов, любая почва содержит в себе какой-то процент гумуса, но ведь мы не называем ее «гумусом»... Таким образом, это словосочетание лишено всякого смысла.

Гумус = компост

Садоводы-огородники часто называют гумусом хорошо созревший компост. Даже в садоводческих центрах можно часто увидеть упаковки с удобрением, на которых написано «гумус» (а ведь это самый обычный компост!). На самом деле даже самый старый компост - это лишь полуразложившиеся остатки органических материалов и чтобы они превратились в истинный гумус, над ними должны потрудиться в течение нескольких лет почвенные микроорганизмы.

Гуминовые кислоты (гуматы)

Это составляющие части гумуса, которые не должны подменять общий термин. Хотя, надо сказать, уже успели завоевать сердца многих поклонников органического земледелия. В их основе лежат гуминовые веществ. Они, в свою очередь, включают гуминовые кислоты, фульвокислоты, гуматы, фульваты, а также гумины - прочные соединения гуминовых кислот и фульвокислот с почвенными микроорганизмами.

Гумификация - процесс создания гумуса

Компост и навоз - это НЕ гумус, но их внесение в почву является обязательным условием её плодородия

Лучший способ понять, что такое гумус, - это изучить, как он создается.

Остатки растений и животных состоят из органического вещества. К органическому веществу относят широкий спектр молекул, включая крахмалы, протеины, сахара, углеводы, аминокислоты и так далее.

Когда органика начинает разлагаться, микроорганизмы (в большинстве своём бактерии и грибки) разбивают данные молекулы на всё более и более мелкие части. В целом этот процесс очень сложный, и не имеет смысла описывать его детально.

Важнее знать, что подавляющая часть элементов питания извлекаются из органики благодаря жизнедеятельности этих самых микроорганизмов. И лишь после этого питательные вещества усваиваются растениями.

На каком-то этапе всё полезное из органики оказывается поглощенным растениями, в результате чего остается какая-то часть молекул, которая не может быть использована ни микроорганизмами, ни растениями. Это вещество и называется гумус . В основном оно состоит из углеродов, так что оно продолжает считаться органическим, однако микроорганизмы уже не в состоянии переработать такую субстанцию. Гумус отличается такой стабильностью, что может оставаться в почве без изменений на протяжении сотен и сотен лет.

Таким образом, гумус включает в себя очень крупные и сложные углеродистые молекулы. Последние исследования показали, что он также может состоять из более компактных молекул, собранных в сложноорганизованные комплексы. Словом, ученые продолжают изучать это загадочное вещество.

Однако уже сегодня достоверно известно, что качество почвы на участке напрямую зависит от содержания в ней гумуса, поэтому задачей каждого дачника является увеличение его процентного содержания в огородном грунте.

Гумус - основа почвенного плодородия

Перекопка почвы вредна для почвенных микроорганизмов и замедляет превращение органики в гумус

Так что же такое гумус и в чём заключается его роль в сохранении плодородия почвы?

Гумус похож на огромную губку, 90% веса от которой составляет вода. Благодаря этой воде, богатая гумусом почва остается влажной намного дольше, чем почва с малым количеством гумуса.

Гумус имеет отрицательный заряд, что означает, что многие элементы питания, в которых нуждаются растения, буквально приклеиваются к нему. В частности, к таким веществам относятся аммоний, кальций, магний, фосфор и так далее. Гумусовая губка удерживает эти питательные элементы и препятствует их вымыванию дождевыми осадками.

С другой стороны, когда корешок растения соприкасается с такими питательными веществами, он легко извлекает их из гумусовой губки. Конечно, этот процесс протекает немного сложнее, чем я здесь описала, но в целом гумус можно воспринимать как источник медленных удобрений для ваших растений.

Возможно, самым полезным свойством гумуса является его способность разрыхлять почву и улучшать ее структуру. В почве, в которой много гумуса, у растений развивается более мощная корневая система, которая может более эффективно усваивать воду, питание и, что главное, кислород.

Однако функции гумуса в почве этим далеко не исчерпываются:

• он обеспечивает здоровье почвенной среды;
• повышает устойчивость растений к заболеваниям и вредителям;
• способствует разложению в почве пестицидов, солей тяжелых металлов, радионуклидов и прочих вредностей до безопасных соединений;
• гумус повышает соединительные и фильтрующие свойства почвы.

Как увеличить содержание гумуса в почве

Садовый компост - сбалансированное эффективное удобрение и отличная замена покупной "минералке

Гумус создается каждый раз, как органический материал полностью разлагается. Каждый раз, когда вы добавляете органику в огородную почву, вы повышаете содержание гумуса в ее составе. Это происходит достаточно медленно, но если вы удобряете почву ежегодно, то количество гумуса в ней будет постепенно и неуклонно расти.

Оптимальная стратегия - это ежегодное обогащение огородного грунта средними дозами органики в форме навоза, компоста, перегноя, а также выращивание на участке сидеральных растений с их последующей запашкой.

Вы можете использовать любой вид органики. Но мне кажется, самый лучший вариант - это компост или листовой перегной. В этом случае вы всегда будете уверены в качестве того, что вносите в почву.

Вообще говоря, гумус в чистом виде приобрести невозможно. Все, что продается под этой маркой, по сути является компостом той или иной степени зрелости.

Если у дачника есть желание использовать на участке минеральные удобрения, то их необходимо совмещать с добавлением в почву органики. Будет вообще идеально, если органические остатки пройдут предварительную стадию компостирования до их запашки в верхний слой грунта.

В органическом веществе одинаково нуждается любая почва - как черноземная, так и малоплодородная. К сожалению, далеко не каждый дачник сегодня держит корову или кур, поэтому для создания компоста можно брать любые доступные средства: кухонные отходы, выполотые сорняки, опавшую листву и так далее. Так что не торопитесь сжигать то, что можно пустить в компост!

Также советую обратить внимание на удобрения с биогумусом, самые популярные из которых перечислены в .

Чтобы свежая органика превратилась в зрелый компост, вам придётся ждать от года до двух лет. Процесс можно ускорить за счёт регулярного перелопачивания кучи - тогда компост будет готов через 6-8 месяцев. Но не у каждого есть силы, время и желания по нескольку раз в месяц выполнять эту тяжёлую работу. Я получаю хороший спелый компост уже через 3-4 месяца после его закладки с помощью полива кучи раствором биопрепарата Bioforce «Compost» . Одной баночки такого ускорителя мне хватает на 2-3 сезона.

Дождевые черви: фабрика биогумуса

Для поддержания почвы в здоровом состоянии огромное значение имеют дождевые черви.

Это старый, но проверенный веками отличается невероятной эффективностью. Проходя через тело червя, почва распушается и обогащается биоактивными веществами. Кроме того, результатом жизнедеятельности этих почвенных жильцов является ускорение разложения органики и превращение ее в превосходный гумус.

Дождевые черви делают почву более водо- и воздухопроницаемой, а также служат надежным индикатором ее экологической чистоты (замечено, что при ежегодном и неумеренно применении минеральных удобрений количество червей в грунте резко снижается).

Так что дружите с этими маленькими тружениками и прогоняйте с участков !

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.

Глава 4. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ И ЕГО СОСТАВ

§1. Источники органического вещества и его состав

Важнейшей составляющей частью почвы является органическое вещество, которое представляет собой сложное сочетание растительных и животных остатков, находящихся на различных стадиях разложения, и специфических почвенных органических веществ, называемых гумусом.

Потенциальным источником органического вещества считают все компоненты биоценоза, которые попадают на или в почву (отмирающие микроорганизмы, мхи, лишайники, животные и т.д.), но основным источником накопления гумуса в почвах служат зеленые растения, которые ежегодно оставляют в почве и на ее поверхности большое количество органического вещества. Биологическая продуктивность растений широко варьирует и находится в пределах от 1– 2 т/год сухого органического вещества (тундра) до 30 – 35 т/год (влажные субтропики).

Растительный опад различается не только количественно, но и качественно (см. главу 2). Химический состав органических веществ, поступающих в почву, очень разнообразен и во многом зависит от типа отмерших растений. Большую часть их массы составляет вода (75 – 90 %). В состав сухого вещества входят углеводы, белки, жиры, воски, смолы, липиды, дубильные вещества и другие соединения. Подавляющее большинство этих соединений – высокомолекулярные вещества. Основная часть растительных остатков состоит главным образом из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и дубильных веществ, при этом наиболее богаты ими древесные породы. Белка больше всего содержится в бактериях и бобовых растениях, наименьшее его количество обнаружено в древесине.

Кроме того, органические остатки всегда содержат некоторое количество зольных элементов. Основную массу золы составляют кальций, магний, кремний, калий, натрий, фосфор, сера, железо, алюминий, марганец, образующие в составе гумуса органоминеральные комплексонаты. Содержание кремнезема (SiO 2) колеблется от 10 до 70 %, фосфора – от 2 до 10 % массы золы. Название зольных элементов связано с тем, что при сжигании растений они остаются в золе, а не улетучиваются, как это происходит с углеродом, водородом, кислородом и азотом.

В весьма малом количестве в золе встречаются микроэлементы – бор, цинк, йод, фтор, молибден, кобальт, никель, медь и др. Наиболее высокой зольностью обладают водоросли, злаковые и бобовые растения, меньше всего золы содержится в древесине хвойных пород. Состав органического вещества можно представить следующим образом (рис.6).

§2. Трансформация органического вещества в почве

Превращение органических остатков в гумус – сложный биохимический процесс, совершающийся в почве при непосредственном участии микроорганизмов, животных, кислорода воздуха и воды. В этом процессе главная и решающая роль принадлежит микроорганизмам, которые участвуют во всех этапах образования гумуса, чему способствует огромная населенность почв микрофлорой. Животные, населяющие почву, тоже активно участвуют в превращении органических остатков в гумус. Насекомые и их личинки, дождевые черви измельчают и перетирают растительные остатки, перемешивают их с почвой, заглатывают, перерабатывают и выбрасывают неиспользованную часть в виде экскрементов в толщу почвы.

Отмирая, все растительные и животные организмы подвергаются процессам разложения до более простых соединений, конечной стадией которых является полная минерализация органического вещества. Образовавшиеся неорганические вещества используются растениями как элементы питания. Скорость процессов разложения и минерализации различных соединений неодинакова. Интенсивно минерализуются растворимые сахара, крахмал; достаточно хорошо разлагаются белки, гемицеллюлозы и целлюлоза; устойчивы – лигнин, смолы, воски. Другая часть продуктов разложения потребляется самими микроорганизмами (гетеротрофными) для синтеза вторичных белков, жиров, углеводов, образующих плазму новых поколений микроорганизмов, а после отмирания последних снова подвергается процессу разложения. Процесс временного удержания органического вещества в микробной клетке называется микробным синтезом . Часть продуктов разложения превращается в специфические сложные высокомолекулярные вещества – гумусовые вещества. Совокупность сложных биохимических и физико-химических процессов превращения органического вещества, в результате которых образуется специфическое органические вещество почвы – гумус, называется гумификацией. Все три процесса идут в почве одновременно и взаимосвязаны друг с другом. Трансформация органического вещества происходит при участии ферментов, выделяемых микроорганизмами, корнями растений, под влиянием которых осуществляются биохимические реакции гидролиза, окисления, восстановления, брожения и т.д. и образуется гумус.

Существует несколько теорий гумусообразования. Первой в 1952 году появилась конденсационная теория, разработанная М.М.Кононовой. В соответствии с этой теорией образование гумуса идет как постепенный процесс поликонденсации (полимеризации) промежуточных продуктов разложения органических веществ (сначала образуются фульвокислоты, а из них – гуминовые). Концепция биохимического окисления разработана Л.Н.Александровой в 70-е годы XX в. Согласно ей, ведущее значение в процессе гумификации имеют реакции медленного биохимического окисления продуктов разложения, в результате которых образуется система высокомолекулярных гумусовых кислот переменного элементного состава. Гумусовые кислоты вступают во взаимодействие с зольными элементами растительных остатков, освобождающимися в процессе минерализации последних, а также с минеральной частью почвы, образуя различные органо-минеральные производные гумусовых кислот. При этом происходит расщепление единой системы кислот на ряд фракций, различных по степени растворимости и строению молекулы. Менее дисперсная часть, образующая с кальцием и полуторными оксидами нерастворимые в воде соли, формируется как группа гуминовых кислот. Более дисперсная фракция, дающая преимущественно растворимые соли, образует группу фульвокислот. Биологические концепции гумусообразовапия предполагают, что гумусовые вещества – продукты синтеза различных микроорганизмов. Данная точка зрения была высказана В.Р.Вильямсом, она получила развитие в работах Ф.Ю.Гельцера, С.П.Ляха, Д.Г.Звягинцева и др.

В различных природных условиях характер и скорость гумусообразования неодинаковы и зависят от взаимосвязанных условий почвообразования: водно-воздушного и теплового режимов почвы, её гранулометрического состава и физико-химических свойств, состава и характера поступления растительных остатков, видового состава и интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов.

Трансформация остатков происходит в аэробных или анаэробных условиях в зависимости от водно-воздушного режима. В аэробных условиях при достаточном количестве влаги в почве, благоприятной температуре и свободном доступе О 2 процесс разложения органических остатков развивается интенсивно при участии аэробных микроорганизмов. Наиболее оптимальными условиями являются температура 25 – 30 °С и влажность – 60 % от полной влагоемкости почвы. Но в этих же условиях быстро идет минерализация как промежуточных продуктов разложения, так и гумусовых веществ, поэтому в почве накапливается относительно мало гумуса, но много элементов зольного и азотного питания растений (в сероземах и других почвах субтропиков).

В анаэробных условиях (при постоянном избытке влаги, а также при низких температурах, недостатке О 2) процессы гумусообразования идут медленно при участии, главным образом, анаэробных микроорганизмов. При этом образуются много низкомолекулярных органических кислот и восстановленные газообразные продукты (СН 4 , H 2 S), угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов. Процесс разложения постепенно затухает, и органические остатки превращаются в торф – массу слаборазложившихся и неразложившихся растительных остатков, частично сохранивших анатомическую структуру. Наиболее благоприятны для накопления гумуса сочетание в почве аэробных и анаэробных условий с чередованием периодов иссушение и увлажнения. Такой режим характерен для черноземов.

Видовой состав почвенных микроорганизмов и интенсивность их жизнедеятельности также влияют на образование гумуса. Северные подзолистые почвы в результате специфических гидротермических условий характеризуются наименьшим содержанием микроорганизмов с небольшим видовым разнообразием и низкой жизнедеятельностью. Следствием этого является медленное разложение растительных остатков и накопление слаборазложенного торфа. Во влажных субтропиках и тропиках отмечаются интенсивное развитие микробиологической деятельности и в связи с этим активная минерализация остатков. Сопоставление запасов гумуса в различных почвах с разным количеством микроорганизмов в них свидетельствует о том, что как очень слабая, так и высокая биогенность почвы не способствует накоплению гумуса. Наибольшее количество гумуса накапливается в почвах со средним содержанием микроорганизмов (черноземы).

Гранулометрический состав и физико-химические свойства почвы имеют не менее значительное влияние. В песчаных и супесчаных хорошо прогреваемых и аэрируемых почвах разложение органических остатков идет быстро, значительная часть их минерализуется, гумусовые веществ мало и они плохо закрепляются на поверхности песчаных частиц. В глинистых и суглинистых почвах процесс разложения органических остатков при равных условиях происходит медленнее (из-за недостатка О 2), гумусовых вещества закрепляются на поверхности минеральных частиц и накапливаются в почве.

Химический и минералогический состав почвы определяет количество питательных веществ, необходимых для микроорганизмов, реакцию среды, в которой идет образование гумуса, и условия для закрепления гумусовых веществ в почве. Так, почвы, насыщенные кальцием, имеют нейтральную реакцию, которая благоприятна для развития бактерий и закрепления гуминовых кислот в виде нерастворимых в воде гуматов кальция, что обогащает ее гумусом. В кислой среде при насыщенности почв водородом и алюминием образуются растворимые фульвокислоты, которые имеют повышенную подвижность и ведут к большому накоплению гумуса. Закреплению гумуса в почве способствуют также глинистые минералы типа монтмориллонита и вермикулита.

В связи с различием в факторах, влияющих на образование гумуса, в разных почвах количество, качество и запасы гумуса неодинаковы. Так, в верхних горизонтах черноземов типичных содержится 10 – 14 % гумуса, серых темных лесных – 4 – 9 %, дерново-подзолистых – 2 – 3 %, темных каштановых, желтоземах – 4 – 5 %, бурых и серо-бурых полупустынных – 1 – 2 %. Запасы органического вещества в природных зонах также различны. Наибольшие запасы, по данным И.В.Тюрина, имеют различные подтипы черноземов, торфяники, серые лесные, средние – темно-каштановые, красноземы, низкие – подзолистые, дерново-подзолистые, сероземы типичные. В пахотных почвах Республики Беларусь содержится гумуса: в глинистых – 65 т/га, в суглинистых – 52 т/га, в супесчаных – 47 т/га, в песчаных – 35 т/га. Почвы Республики Беларусь в зависимости от содержания гумуса в пахотном слое делятся на 6 групп (табл. 3). В почвах других природных зон существуют свои градации в зависимости от содержания гумуса.

Таблица 3

Группировка почв Республики Беларусь по содержанию гумуса

Группы почв		% органического вещества (от веса почвы)
	очень низкое
	повышенное
	очень высокое

В Республике Беларусь большая часть земель относится к почвам II и III групп, около 20 % – к почвам IV группы (рис. 7).

§3. Состав и классификация гумуса

Гумус – это специфическое высокомолекулярное азотсодержащее органическое вещество кислотной природы. Составляет главную часть органического вещества почвы, которая полностью утратила черты анатомического строения отмерших растительных и животных организмов. Почвенный гумус состоит из специфических гумусовых веществ, включающих гуминовые кислоты (ГК), фульвокислоты (ФК) и гумин (см. рис. 6), которые отличаются по растворимости и экстрагируемости.

Гуминовые кислоты – это нерастворимые в воде, минеральных и органических кислотах темноокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие вещества. Они хорошо растворяются в щелочах с образованием коллоидных растворов темно-вишневой или коричнево-черной окраски.

При взаимодействии с катионами металлов гуминовые кислоты образуют соли – гуматы. Гуматы одновалентных металлов хорошо растворимы в воде и вымываются из почвы, а гуматы двух- и трехвалентных металлов в воде не растворяются и хорошо закрепляются в почвах. Средняя молекулярная масса гуминовых кислот равна 1400. Они содержат С – 52 – 62 %, Н – 2,8 – 6,6 %, О – 31 – 40 %, N – 2 – 6 % (по массе). Основные компоненты молекулы гуминовой кислоты – ядро, боковые цепи и периферические функциональные группы. Ядро гуминовых веществ состоит из ряда ароматических циклических колец. Боковыми цепями могут быть углеводные, аминокислотные и другие цепочки. Функциональные группы представлены несколькими карбоксильными (–СООН) и фенолгидроксильными группами, которые играют важную роль в почвообразовании, так как обусловливают процессы взаимодействия гуминовых кислот с минеральной частью почвы. Гуминовые кислоты составляют наиболее ценную часть гумуса, они увеличивают поглотительную способность почвы, способствуют накоплению элементов почвенного плодородия и образованию водопрочной структуры.

Фульвокислоты – это группа гумусовых кислот, остающаяся в растворе после осаждения гуминовых кислот. Это также высокомолекулярные органические азотсодержащие кислоты, в которых в отличие от гумусовых кислот содержится меньше углерода, но больше кислорода и водорода. Имеют светлую окраску (желтую, оранжевую), хорошо растворимы в воде. Соли (фульваты) также растворимы в воде и слабо закрепляются в почве. Фульвокислоты обладают сильнокислой реакцией, энергично разрушают минеральную часть почвы, вызывая развитие почвенного подзообразовательного процесса.

Соотношение между гуминовыми кислотами и фульвокислотами в разных почвах неодинаково. В зависимости от этого показателя (С ГК: С ФК) различают следующие типы гумуса: гуматный (> 1,5), гуматно-фульватный (1,5 – 1), фульватно -гуматный (1 – 0,5), фульватный (< 0,5). Качество гумуса, плодородие почвы зависят от преобладания той или иной группы. К северу и к югу от черноземов содержание гуминовых кислот в почвах уменьшается. Относительно высокое содержание фульвокислот наблюдается в гумусе подзолистых почв и красноземов. Можно сказать, что условия, благоприятствующие накоплению гумуса в почвах, способствуют и накоплению устойчивой и наиболее агрономически ценной его части – гуминовых кислот. Соотношение С ГК: С ФК имеет наибольшее значение (1,5 – 2,5) в гумусе черноземов, снижаясь к северу и к югу от зоны этих почв. При интенсивном использовании пахотных земель без достаточного внесения органических удобрений наблюдается снижение как общего содержания гумуса (дегумификация), так и гуминовых кислот.

Гумин – это часть гумусовых веществ, которые не растворяются ни в одном растворителе, представлены комплексом органических веществ (гуминовые кислоты, фульвокислоты и их органо-минеральные производные), прочно связанных с минеральной частью почвы. Это инертная часть почвенного гумуса.

Специфичность и состав гумусовых комплексов служит основой классификации типов гумуса. Р.Е.Мюллером предложена классификация лесных форм гумуса как биологической системы взаимодействия органических веществ, микробиоты и растительности. Среди этих комплексов выделяются 3 типа гумуса.

Мягкий гумус – муль образуется в лиственных или смешанных лесах с интенсивной деятельностью почвенной фауны при благоприятных гидротермических условиях и наличии достаточного количества оснований, прежде всего кальция, в подстилках и почвах, имеет слабокислую реакцию, равномерно пропитывает минеральную часть почвы и легко подвергается минерализации. В мулевых почвах почти не накапливается подстилка, так как поступающий опад энергично разлагается микробиотой. В составе гумуса преобладают гуминовые кислоты.

Грубый гумус – мор , содержащий большое количество полуразложившихся остатков, характерен для хвойных лесов, образуется при малом содержании зольных элементов в опаде, недостатке оснований и высоком содержании кремнезема в почве, имеет кислую реакцию, устойчив к воздействию микроорганизмов, минерализуется медленно при участии грибов. В результате медленного развития процессов гумификации и минерализации в почвах образуется мощный подстилочный торфообразный горизонтA 0 , состоящий из 3 слоев: а) слоя слаборазложившегося органического вещества (L), представляющего собой свежий опад, б) полуразложившегося ферментационногослоя (F), в) гумифицированного слоя (H).

Промежуточная форма – модер развивается в условиях достаточно быстрой минерализации растительных остатков, где значительную роль играет функциональная деятельность почвенных животных, измельчающих растительные остатки, что значительно облегчает их последующее разложение почвенной микрофлорой.

§4. Значение и баланс гумуса почвы

Накопление гумуса является результатом почвообразовательного процесса, одновременно сами гумусовые вещества оказывают большое влияние на дальнейшее направление процесса почвообразования и свойства почвы. Функции гумуса в почве очень разнообразны:

1) формирование специфического почвенного профиля (с горизонтом А), образование структуры почв, улучшение водно-физических свойств почвы, увеличение поглотительной способности и буферности почв;

2) источник минеральных элементов питания для растений (N, P, K, Ca, Mg, S, микроэлементы), источник органического питания гетеротрофных почвенных организмов, источник СО 2 в приземном слое атмосферы и биологически активных соединений в почве, что непосредственно стимулирует рост и развитие растений, мобилизирует элементы питания, влияет на биологическую активность почвы;

3) выполняет санитарно-защитные функции – ускоряет разрушение пестицидов, закрепляет загрязняющие вещества, снижая поступление их в растения.

В связи с разнообразной ролью органического вещества в плодородии почв актуальное значение приобретает проблема гумусового баланса пахотных почв. Как и любой баланс, гумусовый баланс включает статьи прихода (поступление органических остатков и их гумификация) и расхода (минерализация и другие потери). В естественных условиях почва чем старше, тем плодороднее: баланс положительный или нулевой, в пахотных почвах чаще – отрицательный. В среднем пахотные почвы теряют около 1 т/га гумуса в год. Для регулирования количества гумуса применяют систематическое внесение достаточного количества органического вещества в виде навоза (из 1 т навоза образуется ≈ 50 кг гумуса), торфяных компостов, посев многолетних трав, применение зеленых удобрений (сидератов), известкование кислых почв и гипсование щелочных.

Гумусное состояние почв служит важным показателем плодородия и определяется системой показателей, включающих уровень содержания и запасы органического вещества, его профильное распределение, обогащенность азотом (С: N) и кальцием, степень гумификации, типы гумусовых кислот и их соотношение. Отдельные его параметры служат объектом мониторинга окружающей среды.