Содержание
Гу́мус (лат. humus «земля, почва») — основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям. Гумус составляет 85—90 % органического вещества почвы и является важным критерием при оценке её плодородности. В весовом составе верхнего слоя почвы содержание гумуса варьирует от долей процента (бурые пустынно-степные почвы) до 10—15 % (чернозёмы).
Гумус составляют индивидуальные (в том числе специфические) органические соединения, продукты их взаимодействия, а также органические соединения, находящиеся в форме органо-минеральных образований.
Содержание
Накопление гумуса [ править | править код ]
Гумус образуется в почве в результате преобразования растительных и животных органических остатков — гумификации. Процесс почвообразования, характеризующийся накоплением гумуса, называется гумусонакоплением, активное гумусообразование называется дерновым процессом [1] .
Термины и определения по ГОСТу: [2] [ править | править код ]
Гумус — часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений, входящих в состав живых организмов и их остатков.
Групповой состав гумуса — перечень и количественное содержание групп органических веществ, входящих в состав гумуса.
Фракционный состав гумуса — содержание органических веществ, входящих в отдельные группы гумусовых соединений и различающихся по формам их связи с минеральной частью почвы.
Специфические гумусовые вещества — темноокрашенные органические соединения, входящие в состав гумуса и образующиеся в процессе гумификации растительных и животных остатков в почве. В составе гумусовых веществ имеются и гидрофобные, и гидрофильные группы [3] .
Гумусовые кислоты — класс высокомолекулярных органических азотсодержащих оксикислот с бензоидным ядром, входящих в состав гумуса и образующихся в процессе гумификации.
Гуминовые кислоты (ГК) — группа тёмноокрашенных гумусовых кислот, растворимых в щелочах и нерастворимых в кислотах.
Гиматомелановые кислоты (ГМК) — группа гумусовых кислот, растворимых в этаноле.
Фульвокислоты (ФК) — группа гумусовых кислот, растворимых в воде, щелочах и кислотах.
Гумин — органическое вещество, входящее в состав почвы, нерастворимое в кислотах, щелочах, органических растворителях.
Степень гумификации органического вещества — отношение количества углерода гумусовых кислот к общему количеству органического углерода почвы, выраженное в массовых долях.
Гумус почв и его значение:
Гумус – это стабильные органические соединения, сохраняющиеся в почве длительное время.
Процентное содержание гумуса, мощность гумусированного слоя и состав гумуса – наиболее важные показатели плодородия почв.
В естественных условиях гумификация растительных остатков в почве осуществляется не только микробами и дождевыми червями, но и многими другими фитосапрофагами. Они создают мелкозернистость и рыхлость, влияют на физические свойства и структуру, на химические процессы, приводят к смешению химических элементов, их аккумуляции и стабилизации в форме гумусовых веществ, определяющих почвенное плодородие. Чем больше гумуса в почве, тем лучше водный, воздушный и тепловой режимы плодородного слоя, тем лучше питание растений, тем активнее идет образование нитратов и углекислоты, необходимых для фотосинтеза и фиксации атмосферного азота свободноживущими в корнеобитаемом горизонте микроорганизмами. Физико-химическое взаимодействие новообразованных гумусовых кислот с минералами предохраняет их от быстрого вовлечения в биохимический кругооборот и способствует закреплению гумуса в почве.
Органические вещества растительных остатков с помощью бактерий и червей превращаются в гумусные кислоты и фульвокислоты. В растительных остатках содержатся и так называемые зольные элементы – различные металлы, кремний и т.д. Гумусные кислоты и фульвокислоты взаимодействуют с металлами и образуют соли – гуматы и фульваты. Гуматы лития, калия, натрия растворимы, легко вымываются водой. Они же представляют наиболее ценную часть гумуса, легко доступную растениям. Гуматы кальция, магния, кремния и тяжелых металлов нерастворимы и составляют ту часть гумуса, которую можно назвать консервами почвенного плодородия. Они накапливались в черноземах весь послеледниковый период. Эти гуматы способны растворяться под влиянием ферментов корневой системы растений, но в количествах, удовлетворяющих только их потребность. Они не подвержены гидролизу, но оказывают большое влияние на создание агрономически ценной, связной, водопрочной и пористой структуры, не подверженной влиянию эрозийных воздействий.
Особо следует подчеркнуть, что гуматы тяжелых металлов еще более устойчивы к гидролизу ферментами корневой системы растений и практически не усваиваются ими. Это есть главное экологическое свойство гумуса – связывание тяжелых металлов в почве и предохранение всего живого на Земле от их токсического воздействия, в том числе от тяжелых радионуклидов! Это защитное свойство столь же важно для всего живого, как и защитное свойство озонового слоя вокруг Земли. Чем больше гумуса в почве, тем ярче выражено такое буферное свойство почв: пищевая и кормовая продукция, выращенная на высокогумусных почвах, является экологически чистой.
Гумус – это "хлеб для растений". В нем сосредоточено 98% запасов почвенного азота, 60% фосфора, 80% калия и содержатся все другие минеральные элементы питания растений в сбалансированном состоянии по природной технологии. В инертном гумусе пахотного слоя заключено до 87,5% энергии.
Наиболее богаты гумусом черноземы, где богатая травянистая растительность и активная деятельность микроорганизмов и дождевых червей способствуют обильному образованию гумусовых веществ, а высокое содержание глинистых минералов обеспечивает их закрепление в почве. Так формировался гумусовый фонд почвы – итоговый результат длительных (десятилетия и столетия) и разнообразных процессов разложения и консервации веществ растительного и микробного происхождения.
Запасы гумуса в почвенном покрове земли распределены неравномерно: больше всего его в черноземах луговых степей – от 400 до 700 т/га, меньше – в почвах тундр и пустынь – всего 0,6. 0,7 т/га.
Гумус не только участвует в снабжении растений азотом, фосфором, калием и другими важными макро- и микроэлементами питания, неоспорима его роль и в других важнейших процессах почвообразования и обеспечения плодородия почв, таких, как предохранение почв от выветривания, создание их гранулярной структуры, снабжение растений необходимой для фотосинтеза углекислотой, биологически активными ростовыми веществами. Поэтому сохранение и преумножение запасов гумуса – одна из первоочередных задач земледельцев.
Агрономическая ценность гумуса в значительной степени определяется соотношением содержащихся в нем гуминовых кислот и фульвокислот. При преимущественном синтезе гуминовых кислот в почвах формируется четко выраженный гумусовый горизонт, обладающий высоким плодородием. Такие почвы характеризуются водопрочной, водоемкой структурой и гидрофильностью, богаты органическими формами азота, фосфора и других элементов питания растений.
При интенсивном образовании фульватного гумуса почвы легко обедняются щелочными катионами и другими элементами, приобретают кислую реакцию среды, обеструктуриваются. Повышение плодородия этих почв связано с длительным окультуриванием и внесением больших доз биогумуса (до 100 т/га).
В гумусе сосредоточено огромное количество энергии. При расчете ее теплотворная способность гумуса для всех типов почв условно принимается равной 4000 калорий на 1 г. Из изученных почв по энергетике гумуса резко выделяется чернозем – 20000 калорий в призме сечением 1 см 2 и мощностью до 300 см. Гумус других типов почв характеризуется значительно меньшими запасами энергии – 4000. 8000 калорий в том же объеме почвы. Если сравнить содержание энергии на 1 га земли, имеющем запас энергии в призме 4000 малых калорий, то общий ее запас сопоставим с 50000 л бензина, а на черноземах – 250000 л.
Огромные запасы аккумулированной в гумусе энергии играют чрезвычайно важную роль в самых разнообразных почвенных процессах. Гумус – основной источник энергии для процессов превращения в почве минеральных соединений, биосинтетических реакций, жизнедеятельности микроорганизмов, роста и формирования растений и т.д. Черноземы, как было отмечено, характеризуются преобладающей аккумуляцией энергии в гумусе (88% суммы энергии в гумусе и растительном веществе), что хорошо согласуется с выдающимся и устойчивым плодородием черноземов.
Хорошо изучена важная роль гумусовых веществ как физиологически активных соединений для растений. Высокогумусированные почвы отличаются более высоким содержанием физиологически активных веществ. Гумус активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов в растительном организме, способствует усиленному поступлению в него элементов питания, что сопровождается повышением урожая и улучшением его качества.
Еще более существенна роль гумуса в увеличении отдачи при умелом применении химических удобрений, эффективность его при этом увеличивается в 1,5. 2 раза. Однако необходимо помнить, что химические удобрения, внесенные в почву, вызывают усиленное разложение гумуса, что приводит к снижению его содержания.
Практика современного сельскохозяйственного производства показывает, что повышение содержания гумуса в почвах является одним из основных показателей их окультурирования. При низком уровне гумусовых запасов внесение одних минеральных удобрений не приводит к стабильному повышению плодородия почв. Более того, применение высоких доз минеральных удобрений на бедных органическим веществом почвах часто сопровождается неблагоприятным действием их на почвенную микро- и макрофлору, накоплением в растениях нитратов и других вредных соединений, а во многих случаях и снижением урожая сельскохозяйственных культур.
Пути увеличения содержания гумуса в почве:
Потеря гумуса ухудшает азотное питание растений, приводит к ухудшению структуры почвы, увеличению ее плотности, уменьшению запасов продуктивной влаги, снижению микробиологической активности живой фазы почвы.
Эту проблему можно решить, если использовать в качестве органики солому и посевы сидеральных культур.
При заделке в почву одной тонны соломы образуется 170. 190 кг гумуса. Однако солома разлагается медленно. Для ускорения этого процесса надо вносить минеральный азот 8. 10 кг д.в. (20-22 кг мочевины) в расчете на 1 т. соломы.
Озимые культуры способны давать до 5 т. соломы на гектаре посева. Для удобства заделки соломы в почву ее надо измельчить при уборке и разбрасывать по полю (вместо копнителя на зерноуборочный комбайн надо навешивать измельчитель соломы). Если комбайны не оборудованы измельчителями, то солому кладут в валки, а потом измельчают косилками измельчителя (Е-280, 281, КИР-1,5 и др.).
Измельченную солому надо заделывать на глубину 10. 12 см с помощью дисковых рабочих органов (тяжелые бороны БДТ-2,2 , лущильники ЛД-5(10), что ускорит ее минерализацию и предотвратит накопление фенольных соединений в почве, а затем через две недели запахивать на полную глубину пахотного горизонта. Это мероприятие способно обеспечить ежегодное увеличение гумуса в почве на 700 кг/га.
Другим источником поступления органического вещества, а следовательно и гумуса, должен быть сидерат.
Сидерация – это выращивание зеленых растений с целью запашки их в почву на зеленое удобрение.
Сидераты, как правило, выращивают в паровом поле севооборота. Основной культурой для этих целей является люпин, но могут быть и другие, в первую очередь бобовые культуры.
Бобовые культуры кроме того, что образуют большую вегетативную массу, способны брать азот из воздуха и фиксировать его в почве. Запашка люпина в паровом поле (занятой пар) равноценна внесению 70 т. навоза на 1 га пашни. Действие сидерального пара проявляется и на последующие культуры. Общий урожай четырехпольного севооборота повышается на 45% по сравнению с таким же севооборотом, но с чистым неудобренным паром.
На зеленое удобрение люпин (яровой) высевают в занятых парах. Под посев поле пашут осенью; перед вспашкой можно внести фосфорно-калийные удобрения из расчета 45 кг д.в. Р2О5 и 60 кг д.в. К2О на 1 га. Для улучшения азотофиксации семена перед посевом следует обработать нитрагином. Глубина заделки семян на суглинистых почвах 2-3 см, на супесчаных – больше. Для предотвращения травмирования семян высевающий аппарат настраивают на верхний высев. Заделывают зеленые растения в почву в стадии цветения (при созревании семена осыпаются). Вегетативная масса может быть 25. 30 т/га, поэтому для заделки ее в почву целесообразно использовать сначала тяжелые дисковые бороны типа БДТ-2,2 в двух взаимоперекрестных направлениях, а потом уже запахивать на полную глубину плугами.
Для этих целей можно использовать многолетний люпин. На третий год жизни он способен образовать до 60 т/га зеленой массы. На зеленое удобрение его подсевают к яровым культурам (ячмень, овес), замыкающим севооборот (как клевер). После уборки покровной культуры (ячмень, овес) люпин остается на поле в фазе розетки листьев, с весны начинает энергично расти и во время цветения его также, как и яровой, запахивают в почву.
В качестве сидеральных культур могут использоваться сераделла, клевер, донник, горчица белая, гречиха, рожь.
Совместное использование этих приемов в земледельческой практике способно обеспечить положительный баланс гумуса (увеличение его запасов) в почве – повышать запас питательных веществ, снижать кислотность, улучшать агрофизическое состояние почвы без внесения больших доз органических и минеральных удобрений. Создание естественного плодородия выше исходного уровня есть расширенное воспроизводство.
Гумус в переводе с латыни означает земля. Этим словом обозначают группу химических соединений, образующихся в результате распада органических остатков. Состав гумуса варьируется в зависимости от географической зоны.
Что это такое
Гумус — это ряд азотных соединений, которые синтезируются из продуктов распада тканей животных и растений под воздействием ферментов. Источниками органических остатков выступают продукты жизнедеятельности животных, отмирающие микроорганизмы, травы, мхи, листва.
Гумус — наиболее плодородный слой. В народе он носит название перегной. Гумусные соединения — основной источник питания для растений. Вещества трансформируются в формы, доступные для поглощения корнями. Количество и качество гумуса почвы определяет степень ее плодородия.
Как образуется
Главным источником органики становятся отмершие растения. Обитающие в почве беспозвоночные (черви, жуки) растирают и измельчают их. После обработки в ЖКТ органические соединения обогащаются ферментами, благодаря чему в земле их быстро заселяют микроорганизмы. Отдельные группы животных способствуют разложению органики: мокрицы, гусеницы, улитки.
Гумус включает в себя различные органические и неорганические соединения. Их соотношение варьируется в зависимости от географического положения почв и климата. В состав гумуса обязательно входят:
- Гуминовые кислоты — вещества, которые не растворяются в воде. Это высокомолекулярные соединения с содержанием азота, для растворения которых требуются щелочи. Вещества имеют темную окраску.
- Гуматы — соли, образуемые при взаимодействии гуминовых кислот с металлами. Вещества содержат углерод, кислород, водород и азот.
- Фульвокислоты — группа гумусных кислот. Это высокомолекулярные органические соединения с содержанием азота, имеющие светлую окраску.
Содержание кислот и солей в различных видах почвы неодинаково.
Если преобладают гуминовые вещества, верхний слой земли имеет темный оттенок. При большом объем фульвокислот гумус имеет желтоватый оттенок.
Гумусный слой в различных регионах имеет неодинаковую толщину. В зависимости от количества образующегося перегноя выделяют почвы:
- гумусные;
- среднегумусные;
- умеренногумусные;
- малогумусные.
Последний вид содержит до 1% субстрата. В гумусных до 5% перегноя. Наибольшее количество гумуса содержат почвы с черноземом — до 15%: степные и лесостепные территории.
Как используют
Перегной, содержащий питательные вещества, используют в садоводстве, сельском хозяйстве. Субстрат искусственно добавляют в землю для улучшения ее структуры и состава.
Для увеличения плодородия верхнего слоя есть несколько способов:
- закладка компоста в почву;
- создание условий для размножения микроорганизмов, дождевых червей;
- чередование культур.
Получить компост на приусадебном участке не составляет труда. Для этого выкапывают яму и складывают в нее сорняки, пищевые отходы, листву. Сверху органические остатки присыпают землей. Зимой они перегнивают, весной образуется компост, готовый для применения.
Чтобы повысить плодородие почвы, достаточно регулярно выкладывать перегной на грядки. Данная мера не требует дополнительного использования удобрений.
Гумус — залог успешной сельскохозяйственной деятельности, высоких урожаев. Этот слой почвы нуждается в постоянном пополнении и обновлении. В природе это происходит естественным путем, а на полях требует усилий со стороны человека.