Органично вещество в почвата: описание и влияние върху плодородието

В почвения профил има различни минерални и органични вещества. В състава на почвата има жива биомаса и различни химични съединения. Без да познава техните свойства, агрономът не може да управлява ефективно почвеното плодородие и да увеличи добива на културите. Ето защо изучаването на органичните и минералните вещества в почвата отдавна е в центъра на вниманието на селскостопанските специалисти. През последните години изследванията на растителните и животинските останки в горната част на земната маса станаха особено интересни. Нашата статия също ще се занимае с това.

Определение и източници

Така че органичната материя на почвата е цяла биомаса от жива материя под формата на хумус и остатъци от растения и животни. Играе ключова роля в почвообразуването, което е свързано с фитосанитарните функции и развитието на плодородието.

Основните източници на органична материя в почвата са мъртвите растителни материали под формата на корени и надземна маса. В по-малки количества идват останките от фауната. Делът им зависи от местните условия и зоналния състав на растителността. И така, малка част от органичните вещества в тундровите почви. След това към тайгата, гората и лесостепта тя се увеличава. Падането на почвата намалява в степната зона поради сухия климат, но делът на падналите корени се увеличава. В пустинните райони делът на органичните остатъци е минимален, докато в тропическите и субтропическите гори той отново рязко се увеличава.

Характер на попадането на радиоактивни отпадъци в почвата

Органичните остатъци проникват в почвения профил по различни начини: в горите повечето от тях достигат до повърхността на слоя, а в тревните площи те се внасят директно под формата на мъртви корени. Начинът, по който падналите вещества попадат в почвата, определя по-нататъшните процеси на трансформация. Химическият състав на сухите остатъци включва протеини, въглехидрати, восъци, смоли, лигнин и други вещества. Съдържа и пепелни елементи: силиций, калий, магнезий, калций, сяра, фосфор, желязо и редица други.

Падналата органична материя, богата на основи (магнезий, калций) и вещества, с които разполагат микроорганизмите (аминокиселини, протеини, разтворими въглехидрати), подлежи на хумификация и минерализация най-лесно. Растителните остатъци с много смола, лигнин и танини се разлагат бавно. Що се отнася до растителните остатъци, най-бързо се трансформират бобовите треви, а най-бавно - зърнената слама.

Хумификация

Попадащите в почвата органични остатъци претърпяват различни трансформации, като биохимични промени под въздействието на микроорганизми и смилане от почвената фауна. Основната посока на тази трансформация е хумификацията. Понастоящем се различават три варианта на този процес.

1. Концепцията за кондензация (полимеризация) разграничава три етапа на хумификация. Първо, структурните единици се образуват от мъртви микроорганизми и продукти от разлагането на растенията, за да се образува хумус. След това се извършва кондензация на структурните единици чрез окисляване на фенолите до хинони. Хумификацията завършва с етапа на поликондензация.
2. Концепцията за биохимично окисление разглежда преобразуването на органичните остатъци като бавна ензимна реакция на окисление, в резултат на която се образуват хумусни киселини с високо молекулно тегло, които след това се подлагат на ароматизация.
3. Биологичната концепция описва хумусните вещества като продукт на синтеза на различни микроорганизми и предполага, че процесът на хумификация включва както реакции на полимеризация и кондензация, така и биохимични реакции на окисление. Съставът на вече образувания хумус постоянно се обновява чрез включването на отделни фрагменти от органични съединения в молекулите му.

Характеристики на състава

Органичната материя в почвата се образува чрез комбиниране на органичните остатъци от мъртви организми и продуктите от тяхното хумифициране. Първата група включва части от растения и животни, видими с просто око, както и малка част от веществата от определени класове органични съединения (въглехидрати, аминокиселини, протеини, танини, захари, ензими).

Основната органична материя на почвата е хумусът - смес от различни по характер и състав азотсъдържащи органични съединения с високо молекулно тегло. Хуминовите вещества се подразделят на фулвокиселини, хуминови киселини и хуминови киселини в зависимост от способността им за извличане от почвения слой и разтворимостта.

фулвокиселините са най-разтворимата и по-малко сложна група. Те имат по-ниско молекулно тегло и висок миграционен капацитет. Той е светло оцветена част от хумуса, която преобладава в подзолисти, червени и сироземни почви в тропиците. Хуминово вещество, което не може да бъде извлечено от почвите чрез алкали и киселини. Той е най-плътно свързан с глинестите минерали. Хуминови киселини - неразтворима част от хумуса, която се характеризира с по-сложна структура, високо молекулно тегло и твърди частици високо съдържание въглерод. Преобладават в кестенови, торфени, черноземни и сиви горски почви.

Лабилни и стабилни групи

В допълнение към горепосочените характеристики на състава на органичното вещество в почвата има разделение на лабилни и стабилни части. Първата се състои от подвижни форми на хумуса (водоразтворими и слабо фиксирани от минерали), предхумусна фракция и растителни остатъци. Лабилната група е основен източник на храна и енергия за почвената флора и фауна. Установено е също, че растителните остатъци подобряват физико-механичните свойства на почвения слой.

Стабилната група е съставена от хумусна материя, която е здраво свързана с минерални съединения (хумусни комплекси, калциеви хумати и др.).). Това е бавно минерализираща се, стабилна част от органичната материя на почвата. Необходими са хиляди години, за да се възстанови напълно. Стабилният хумус е потенциален запас от различни хранителни елементи, но най-голямото му агрономическо значение се състои във формирането на благоприятни физико-механични и водно-въздушни свойства на почвата, както и в изпълнението на санитарни функции.

Ролята на органичните вещества в почвата

Много от елементарните процеси в почвата се извършват с участието на хумусни вещества. Те са елувиални, биогенно-акумулативни, метаморфни и други ЕПП. Запасите, съставът и съдържанието на органично вещество в почвата са основни показатели за плодородието на почвата и оказват влияние върху всички нейни свойства и режими.

Живата биомаса е източник на пепелни елементи и азот, необходими за растителни хранителни вещества. Част от тези вещества се асимилират от флората в хода на йонообменни реакции или са в абсорбирано състояние. Друга част става достъпна за растенията след отделянето и минерализирането на органични вещества.

В почвата хумусът действа като оптимизатор на физикохимичните свойства. По-хумусните слоеве имат висока буферна способност за окисление и редукция, киселинно-основно въздействие и въздействие на токсични вещества. Катионите, абсорбирани от органично-минералните колоиди, стават достъпни за растенията и интензивно ги подхранват.

Органичната материя също оказва влияние върху структурата, механичните и физичните свойства на почвата. Колкото по-високо е съдържанието на хумус, толкова по-ниска е плътността, толкова по-добра е структурата и водонепропускливостта на структурните агрегати, толкова по-оптимални са твърдостта, пластичността, лепкавостта и специфичната устойчивост. Почвата е потъмнена от хумуса, който подпомага абсорбирането на топлина.

Влияние върху плодовитостта

Органичната материя в почвата играе водеща роля в нейния биологичен режим, който поддържа микроорганизмите и създава благоприятни условия за тяхното функциониране. Високата биологична активност на почвения слой води до намаляване на броя на патогенните микроорганизми и ускорено микробиологично разграждане на пестицидите.

При формирането на плодовитостта играе важна роля Хумусни вещества - крайни продукти на хумификацията - игра. Падането на надземните части на отмиращите растения създава слой от отпадъци на повърхността на почвата. Годишното му количество варира в различните зони и типове растителност.

Рециклиране на растителни отпадъци

Съхранението на постелята зависи от скоростта на разлагане. Ако отпадъците са богати на танини и силно лигнифицирани, те се разлагат по-бавно от загнилите листа. Много животински организми участват в разлагането на боклука, като се хранят с него. В широколистните гори важна роля играят дъждовните червеи, докато в киселите почви на иглолистните гори растителните отпадъци се обработват предимно от гъби.

Също толкова важни за образуването на хумус са разлагащите се корени. Що се отнася до масата на боклука, на първо място са тревните степи и широколистните гори, следвани от субтропичните и влажните тропически гори и накрая пустините. Високият дял на разлагащите се корени при степната тревна растителност се определя от преобладаването на тънки, лесно разграждащи се растения. Този хумус осигурява високото плодородие на черноземните степни почви.

Фактори, влияещи върху образуването на хумус

Съдържанието на органични вещества в почвата зависи до голяма степен от температурата. Това обяснява липсата на хумус в тропическите райони, където високата влажност и високите температури карат сапрофорите да преработват интензивно остатъците. От друга страна, в тундрата активността на хетеротрофните организми е много ниска и растителните остатъци почти не се разграждат.

Когато минерализацията на органичната материя протича бързо, минералните елементи се освобождават за кратко време и отново стават достъпни за зелените растения. Това води до висока фитомаса, но и до повишен риск от отмиване на минерали от почвата.

Биологичният цикъл

Плодородието зависи до голяма степен от това колко бързо елементите се връщат в почвата. Някои вещества се губят в дренажните води или в атмосферата. Но процеси като фиксиране на азота, отлагане на прах и продължително изветряне частично възстановяват изгубените елементи.

Като цяло зелените растения дават повече на почвата, отколкото вземат от нея. Те не отстраняват много разтворени съединения, но връщат обратно много органични вещества като лигнин, мазнини, целулоза, захар, нишесте, протеини и т.н. Това дава възможност на много животни и организми, които се хранят с тях, да се развиват в почвата.

В заключение

Така че органичната материя на почвата всъщност е комплекс от жива биомаса. Наличието на органични съединения отличава почвата от основната скала. Живата биомаса се образува в резултат на разлагането на животински и растителни материали и е най-важното звено в метаболизма на неживата и живата природа. Органичното вещество в почвата определя в голяма степен нейните биологични, химични и физични свойства и плодородие.