Органические вещества почв.

План.

1. источники органического вещества для почв

2. факторы гумусообразования

3. роль гумусовых веществ в природе

4. органическое вещество почв и их состав

5. типы гумуса и их морфология

6. групповое и фракционное составы гумуса

7. гумусное состояние почв.

Органическое вещество и гумус не одно и то же.

Органическое вещество почв – это остатки растительных и животных организмов, это остатки микроорганизмов.

Гумус – органическое вещество, прошедшее через кишечник червей и переработанное микроорганизмами. (Ч.Дарвин).

Гумус характерен только для почв, его вы больше нигде не найдете.

Источники органического вещества:

1. наземные корневые остатки высших растений

2. многочисленные популяции микроорганизмов, обитающие в почве

3. корневые выделения

4. экскременты животных

5. ферменты, которые перерабатываются различными микроорганизмами.

Основная масса органического вещества в почве это наземные растения, корни, их опад.

Масса органического вещества, поступающая в почву, колеблется от 10 центнеров на гектар (в холодных (пример тундры) и пустынных районах) до 250 центнеров на гектар (в тропиках и субтропиках).

Для центральной полосы в среднем масса органического вещества, поступающего в почву, составляет 100-140 центнеров с гектара.

Состав органических веществ:

1. воск

2. жиры

3. смолы

4. лигнин

5. целлюлоза

6. гемицеллюлоза

7. растворимые углеводороды.

Роль гумусовых веществ в почве (или органических веществ): органические вещества способствуют процессам внутрипочвенного выветривания и переходу элементов в подвижное состояние из минералов.

Органическое вещества - это хорошие структурообразователи, которые превращают почву в рыхлое и хорошо водопроницаемое состояние.

Органические вещества – источник элементов питания для растений, особенно азот, фосфор и калий.

Органические вещества – хороший сорбент катионов (в том числе катионов тяжелых металлов, радиоактивных веществ), которые сдерживают/предохраняют миграцию за пределы почвенного профиля.

Органическое вещество – источник СО2 в почвенном воздухе и приземных частях атмосферы.

Часть СО2 интенсивно используется при фотосинтезе.

Органическое вещество стимулирует рост и развитие растений.

Основные факторы гумусообразования:

1. количество, состав, характер поступающих веществ.

2. ведущий показатель состава и источника гумуса является соотношение углерода к азоту. Чем больше азотистая часть, тем быстрее органическое вещество проходит трансформацию и превращается в гумус.

3. гидротермические условия. При избытке влаги происходит консервация органических веществ, и процесс трансформации затормаживается. При влажных условиях идет наиболее усиленная трансформация органич. вещества и образование гумусовых веществ.

4. при низкой температуре процесс трансформации замедленен. При высокой температуре он интенсивно продолжается.

5. окислительно-восстановительные условия. Процесс накопления органического вещества наиболее идет в кислородных условиях, в условиях аэрации, т.е. окислительных условиях. Значительно медленнее процесс идет в восстановительных условиях, т.е. в анаэробных, где недостаток кислорода.

6. биологическая активность. Чем выше биологическая активность, тем интенсивнее идет процесс минерализации, разложения органического вещества и наоборот.

В почвах суглинистых процесс минерализации значительно медленнее, чем в песчаных почвах.(потому что там много вторичных минералов)

Химический состав почв. Наличие карбонатов кальция и магния повышает содержание выхода гумусовых веществ.

Гумус – совокупность органических соединений, находящихся в почве, но не входящие в состав животных и растительных остатков.

Органические вещества делятся на три группы:

1. неспецифические соединения, т.е. вещества не почвенного происхождения, а имеющие фито-, зоо- и микробиологическую природу. Поступающие в почву в процессе почвообразования.

2. почвенный гумус – специфические соединения, вещества присущие только почвам.

3. гумин – вещества, которые не гидролизуются и не переходят в раствор при воздействии кислот, щелочей. Гумин - это совокупность гуминовых и фуловых кислот (ФК и ГК) очень прочно связанных с минеральной частью почвы.

Неспецифические соединения: это вещества, как правило, биологического происхождения, представлены собой углеводами (целлюлоза, моносахариды, полисахариды, дисахариды, гемицеллюлоза, пектиновые вещества), белки, лигнин, жиры, липиды, дубильные вещества, воски, смолы и т.д.

1. углеводы – большая группа органических соединений. Главным образом представлены в древесине 50-60%, в листьях и травах около 30%. Функции: 1)формирование почвенной структуры за счет формирования водопрочных агрегатов. 2)Углеводы обладают высокой клеящей способностью в почве. Способствуют образованию органоминеральных золей с их полуторными оксидами и глинистыми частицами. 3)ускоряют выветривание минералов за счет образования хелатных солей. 4)участвуют в ионно-обменых процессах и влияют на поглотительную способность почв. 5)влияют на питание растений. 6)являются составной частью гумусовых веществ. 7)являются источником энергии для различных микроорганизмов. 8)участвуют во всех гумусообразовательных процессах.

2. гемицеллюлоза: это спутник целлюлозы. Содержание в растениях около 15-30%

3. лигнин отличается высоким содержанием углерода, наличием бензольных колец, гидроксильных (ОН), метаксильных (ОСН3, двойная связь) карбоксильных групп.

Эти группы определяют кислотность почв, сорбционные свойства, сорбционную способность к различным органическим минеральным политантам, в первую очередь к тяжелым металлам (особенно карбоксильные группы, гидроксильные, метаксильные участвуют в процессах сорбции и задерживают тяжелые металлы и органические политанты ). Лигнина около 35% в растения.

4. белки и аминокислоты. Содержат азот и фосфор, как источник питание, наименьшее их число в древесине, наибольшее – в бактериях и грибах. Это наиболее легко разлагающаяся часть, которая может превращаться в гуминовые кислоты.

5. смолы. Чаще всего они связаны с хвойными растениями.

6. воски. Защитная функция. Содержатся в незначительном количестве в почвах.

7. дубильные вещества – это своего рода консерваторы, содержание которых в коре древесных растений 5-20%

8. зольные элементы. Сюда входит большой набор элементов, кальций, калий, магний, натрий, кремне водород, сера и т.д.

9. фенолы – органические соединения, которые находятся во всех трех фазах почвы: жидком, твердом, газообразном. В структуре гуминовых кислот являются основой для образования этих кислот и определяют стабилизирующее свойство, стабильность гуминовых кислот.

Все неспецифические соединения в почве делятся на 5 групп

1. быстро разлагающиеся и поглощаются микроорганизмами. Это сахара, белки. Из их состава образуются элементы азот, фосфор и другие элементы (так как быстро разлагаются).

2. разлагающиеся медленно. Распадаются под действием ферментов и являются основным источником гумусообразования. Это целлюлоза, лигнин, гемицеллюлоза, пектин

3. ингибиторы. Они подавляют микробиологическую активность, трудно разлагаются в почве. Это дубильные вещества, воски, смолы. Способствуют консервации органического опада, образованию гумусовых веществ.

4. ферменты различной биохимической направленности.

5. фенольные соединения различного структурообразования и функционального действия. Фенолов в почве очень большое множество. В больших количествах они токсичны для окружающей среды и образуются прекрасно во всех зонах.

Гумус почв как комплекс специфических органических соединений.

Гумус – это мощный буфер планеты, обеспечивает плодородие почв, это биологический фильтр, это «хлеб для растений». В поле это верхний органогенный горизонт черный, это то, что прошло переработку микроорганизмами, червями, это то что мажется.

Гумус это сорбент. Уникальное свойство – обладает плодородием.

В гумусе содержится 98% азота, 60% фосфора, 80% калия.