Показатели гумусного состояния почв и их оценка

Таким образом, термин «гумины» следует признать неопределенным включающим наряду с гумнновыми и фульвокислотам и прочносвязанными с минеральной частью почвы, а потому и не экстрагируемыми при обычных обработках, полугумифицированные продукты разложения растительных остатков, нерастворяющиеся в разбавленных кислотах и щелочах. К ним относятся целлюлоза, лигнин, воски, смолы, часть гетероциклических соединений азота Особенно значительно содержание негумифицированных растительных остатков в пахотных почвах, получающих значительное количество органических удобрений в виде наводя н торфяных компостов.

Назвать этот остаток гумином нет никаких оснований; считается целесообразным заменить его термином «нерастворимый остаток» с последующим изучением состава этого нерастворимого остатка.

 

2.2.Органическое  вещество почв неспецифической  природы.

 

В процессе разложения и  гумификации различных органических остатков в почве образуется сложная система промежуточных продуктов, частично расходуемая на процессы гумификации, частично усваиваемая гетеротрофными микроорганизмами или постепенно минерализуемая до конечных продуктов. Запас этих соединений в почве непрерывно пополняется за счет микробного синтеза и корневых выделений растений, а также трансформации и взаимодействия этих веществ между собой.

Азотосодержащие соединения – это промежуточные продукты разложения белков и нуклеопротеидов обнаружены в почве аминокислоты, аминосахара, амины, нуклеиновые кислоты. В свободном состоянии обнаружены глютаминовая кислота, аланин, серин, валин, лейцин, личин, пролин, глицин, треонин, гестидин. терозин и фенилаланин. Сумма содержания свободных аминокислот в минеральных почвах колеблется от 1-3 до 50-70 мг/кг. Лишь в болотных почвах содержание свободных аминокислоты резко возрастает, достигая 100-100 мг/кг.

Углеводы - в продуктах кислотного гидролиза обнаружено значительное количество углеводов: от 5 до 30% от общей массы органических веществ. Обнаружены разнообразные моносахариды, дисахариды, аминосахара, сахарные спирты, уроновые кислоты и полиурониты, пентозамы_, гексозины и целлюлоза.

Моносахариды: глюкоза, манноза, фруктоза, арабнноза, ксилоза, рибоза, рамноза, фруктоза.

Дисахариды: сахароза, целлобиоза

Олигосахариды: целлотриоза

Полисахариды: целлюлоза, гемицелюлоза

Уроновые  кислоты: глюкороновая, галактроновая, алигиновая.

Сахороспирты: манит, инозит.

Амнносахара: глюкозамин, галактозамин, N-ацетил-D-глюкозамин,

Метилированные сахара: 2-0-метил-D-ксилоза, 2-0-метилрамноза,

4-О-метилгалактоза.

Основная  масса углеводов компонентом  гумусовых веществ.

Соединения  фенольной природы - в монографии Д. С. Орлова (1977) приведены группы этих соединений, найденные в составе продуктов расщепления: фенолы (пирокатехин, резорцин, флороглюцин, нитрофенол, тринитродиоксибензол), альдегиды (п-гидрокси-бензальдегид, ванилин, сиреневый альдегид) и кислоты (м- и п-гцдроокснбензойные, ванилиновая, сиреневая, вератровая, протокахетовая, изофталиевая, терефталевая, бензолтрикарбоновые, меллофановая, пирромеллитовая, бензолпентакарбоновая, меллофановая и меллитовая).

Низкомолекулярные органические кислоты - наиболее распространены из них щавелевая, янтарная, фумаровая, лимонная, малоновая, яблочная, а также масляная, уксусная и муравьиная. Эти кислоты были обнаружены в почве при разложении растительных остатков, а также в результате синтетической деятельности многих бактерий и грибов; поступают они в почву и из корневых выделений растений,

Органические  кислоты, очевидно, менее эфемерны в  почве по сравнению с аминокислотами и оксомосахаридами благодаря своей активности они вступают во взаимодействие с компонентами минеральной части почвы участвуют в разрушении кристаллической решетки минералов и. образуя с продуктами разрушения соли и комплексные соединения, мигрируют по профилю почвы. (Л. Н. Александрова, 1980).

 

2.3.Органические и минеральные соединения в почве

 

Минералогический  состав обусловливает физико-химические и сорбционные свойства почв, накоплению гумуса способствуют вторичные тонкодисперсные минералы с высокими ёмкостью поглощения, общей и удельной поверхностью (монтморилонит, вермикулит, хлорит и др.). первичные минералы (грубодисперсные) обладают низкой удельной поверхностью, низкой поглотительной способностью и не способствует накоплению гумуса в почвах (Н.Ф. Ганжара, 2001).

Химический  состав, наряду с минералогическим, обусловливает физико-химические свойства почв. Наличие карбонатов кальция и магния, а также повышенное содержание кальция и магния в составе первичных и вторичных минералов, способствует накоплению гумуса. Кальций и магний связывают гуминовые кислоты в труднорастворимые и недоступные микроорганизмам формы. Они оказывают влияние на биологическую активность и на прочность связывания гумусовых веществ твёрдой фазы почвы (Н.Ф. Ганжара, 2001).

2.4.Гумусное  состояние почв.

Совокупность показателей может однозначно характеризовать гумусное состояние и типы гумуса почвы. Показатели гумусного состояния почв должны быть удобны для практического пользования. Совокупность признаков подстилки и характера гумуса минеральных горизонтов почв позволяет различать несколько типов гумусного состояния лесных почв.

Мощная и  очень мощная подстилка характерны, например, для подзолистых почв хвойных лесов северной тайги, средняя мощность подстилки обычно для дерново-подзолистых почв смешанных лесов, маломощная - для мелколиственных и широколиственных лесов.

Очень низкое содержание гумуса (меньше 2%), свойственное подзолистым почвам, бурым пустынно степным и некоторым другим типам почв; низкое содержание гумуса (2-4%), свойственное дерново-подзолистым почвам, светло-каштановым, коричневым почвам, серозёмам и др. среднее содержание гумуса (4-6%) присуще серым лесным почвам, некоторым вариантам чернозёмов, тёмно-каштановым почвам и высокоокультуренным почвам. Высокое содержание гумуса (6-8%) характерно для наиболее плодородных почв, обыкновенных и типичных чернозёмов, некоторых почв субтропиков. Очень высокое содержание гумуса сравнительно редко встречается и свойственно таким почвам, как луговые чернозёмы и чернозёмно-луговые почвы, пойменные луговые и лугово-болотные почвы и др. (Л.А. Гришина, 1986).

Распределение гумуса в почвенном профиле объясняется  в большинстве случаев характером поступления растительных остатков, служащих исходным материалом для образования гумуса. В условиях мохово-лишайниковой тундры отмирающие элементы растительности сосредоточены в самом верхнем слое. В подзолистых и серых лесных почвах главным источником гумусовых веществ служит подстилка, травянистый покров и мелкие корни древесной растительности, расположенные в поверхностных горизонтах. Травяной покров лугово-степной и

степной растительности, чернозёмов с проникающими в глубокие слои корнями способствует формированию мощного высокогумусированного профиля. По мере перехода к почвам сухих и пустынных степей корневые системы растительности все более и более концентрируются в верхних слоях почвы, и гумусовый горизонт здесь имеет малую мощность (М.М. Кононова, 1963).

Степень гумификации  органического вещества - очень важный показатель гумусного состояния почв. Максимальная степень гумификации свойственна чернозёмам, минимальная - тундровым и болотным почвам.

Гуматно-фульватные отношения используют при характеристике типов гумуса. Границей раздела типов может быть принято равное содержание компонентов, т.е. когда Сгк:Сфк равно единице. Величинами больше единицы характеризуется гуматный тип, который подразделяется на гуматно-фульватный и собственно фульватный.

Содержание  различных фракций гуминовьгх кислот характеризует активность, агрессивность органического вещества и связь его с минеральными компонентами почвы.

Биологическая активность почв — один из важнейших  показателей гумусного состояния  почв.

Наиболее важными признаками устойчивости гумусного состояния почв служит совокупность следующих показателей: 1) содержание углерода (гумуса) и его природное варьирование; 2) профильное распределение гумуса; 3) запасы гумуса в профиле почвы на единицу площади; 4) обогощённость органического вещества почвы азотом; 5) степень гумификации органического вещества почвы; 6) тип гумуса; 7) биологическая активность почв (Л.А. Гришина, 1986).

 

3. Показатели  гумусного состояния почв.

Гумусное состояние  почв характеризуется большим набором (совокупностью) показателей, отражающих уровни накопления гумуса в почве, его профильное распределение, качественный состав, образования органоминеральных производных и миграционную способность гумусовых веществ. Набор определенных показателей гумусного состояния почв может изменяться в зависимости от стоящей перед исследователем задачей.

Почти для всех показателей  в таблице 9.1 указаны градации величин, позволяющие оценить степень  выраженности каждого из признаков. Пределы величин, характеризующие отдельные уровни, выражаются целыми числами: запас гумуса в слое 0-20 см считается очень высоким, если его содержание превысило 200 т/га, высоким – при 150-200 т/га, средним – при 100-150 т/га, низким – при 50-100 т/га, очень низким при накоплении гумуса менее 50 т/га.

Наибольшее число уровней  показателей выделено для облегчения группировки почв. Эту же цель преследует и целочисленные пределы для  каждого уровня. Хотя такой подход несколько упрощает характеристику природной обстановки, но все же каждый из уровней с некоторым приближением отвечает действительным свойствам почв конкретных типов. Так, высокое содержание гумуса (6-10%) действительно свойственно черноземам, а низкое (2-4 %) и очень низкое (менее 2%) – дерново-подзолистым почвам и подзолам.

Одним из важнейших показателей является содержание гумуса в перегнойно-аккумулятивном горизонте, а для культурных почв – в пахотном горизонте. С этим показателем связаны практически все свойства почвы, влияющие на ее плодородие. Однако только этот показатель недостаточен ни для оценки обеспеченности почвы гумусом, ни для выявления темпов гумусонакопления. Более полную характеристику дает учет запасов гумуса или его распределение по профилю. В таблице 2 рассмотрены показатели гумусного состояния почв.

 

2. Показатели гумусного состояния почв.

(Л. А. Гришина, Д.  С. Орлов, 1978)

Признак	Уровень признака	Пределы величины
Содержание гумуса в  верхнем горизонте минерального профиля почвы, %	Очень высокое	Выше 10
	Высокое	6-10
	Среднее	4-6
	Низкое	2-4
	Очень низкое	Менее 2
Запас гумуса в слое 20 см/100 см, т/га	Очень высокий	Выше 200/600
	Высокий	150-200/400-600
	Средний	100-150/200-400
	Низкий	50-100/100-200
	Очень низкий	Менее 50/100
Степень гумификации  органического вещества,                        С гк /С общ*100%	Очень высокая	Выше 40
	Высокая	40-30
	Средняя	30-20
	Слабая	20-10
	Очень слабая	Менее 10
Тип гумуса, С гк *С фк	Гуматный	Менее 1,5
	Фульватно-гуматный	1-1,5
	Гуматно-фульватный	1-0,5
	Фульватный	Менее 0,5
Содержание «свободных» гуминовых кислот, % к сумме ГК	Очень высокое	Выше 80
	Высокое	60-80
	Среднее	40-60
	Низкое	20-40
	Очень низкое	Менее 20
Содержание прочно связанных  ГК, % к сумме ГК	Высокое	Выше 20
	Среднее	10-20
	Низкое	Менее 10
Содержание негидролизуемого остатка, % С общ	Высокое	Выше 60
	Среднее	40-60
	Низкое	Менее 40
Профильное распределение  гумуса в метровой минеральной толще	Резко убывающее
	Постоянно убывающее
	Равномерное
	Бимодальное

 

Мощная и очень мощная подстилки характерны для подзолистых почв хвойных лесов. Средняя мощность подстилки имеется обычно у дерново-подзолистых почв смешанных лесов, маломощная  - у почв мелколиственных и широколиственных лесов. С мощностью подстилки сопряжена степень выраженности ее горизонтов. Для характеристики содержания гумуса в почве могут быть приняты градации, которые включают очень низкое содержание гумуса (менее 2 %), свойственное подзолистым почвам и сероземам. Среднее содержание гумуса (4-6 %) присуще серым лесным почвам, некоторым типам черноземов и темно-каштановым почвам. Высокое содержание гумуса (6-10%) характерно для наиболее плодородных почв: обыкновенных и типичных черноземов. Очень высокое содержание гумуса встречается сравнительно редко и свойственно таким почвам как луговые черноземы и черноземно-луговые почвы. Максимальная степень гумификации свойственна черноземам, минимальная – тундровым и болотистым почвам (Л. А. Гришина, 1986).

 

ПОКАЗАТЕЛИ  ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗОЛИСТЫХ  ПОЧВ

Подзолистые почвы образуются в результате подзолообразовательного процесса (оподзоливание), существенной особенностью которого является  разрушение в верхней части профиля почвы первичных и вторичных минералов, а так же вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты и грунтовые воды.

В таблице 3 рассмотрены показатели гумусного состояния подзолистых почв.

Таблица 3

3. Показатели гумусного  состояния подзолистых почв.

(Л. А. Гришина, 1978)

Признак	Почвы
	Слабоподзолистые	Дерново-подзолистые
Мощность подстилки, см	Мощная, 6	Среднемощная, 4
Масса подстилки, т/га	Высокая, 34	Средняя, 17
Содержание гумуса, %	Очень низкое, 0,5	Низкое, 3,2
Запасы органического  вещества в слое 0-20 см/ 0-100 см, т/га	Низкие, 65/83	Низкие 77/107
Обогащенность азотом, отношение  С : N	Высокая ,9	Высокая, 9
Степень гумификации, С гк/С общ*100%	Средняя, 20	Средняя, 23
Тип гумуса, С гк /С фк	Фульватный, 0,5	Средняя, 23
Содержание свободных  ГК, %	Очень высокое, 87	Очень высокое, 83
Содержание ГК, связанных  с Са+2, % к сумме ГК	Очень высокое, 7	Очень низкое, 10
Содержание негидролизуемого остатка, % к С общ	Среднее, 46	Низкое, 30
Профильное распределение  гумуса	Бимодальное	Резко убывающее
Оптическая плотность	Средняя, 0,06	Средняя, 0,07
«Дыхание» почв, кг/га ч	Низкое, 5	Среднее, 7
Присутствие пигмента Pg в ГК	Нет	Да