Познавательно-нормативная информация об агрономически важных свойствах почв

Часть 1. Гумус

Что собой представляет гумус, каковы его свойства и роль в земледелии

Гумус – это гетерогенная полидисперсная система высокомолекулярных азотистых соединений кислотной природы. По окраске и отношению к растворителям гумусовые вещества делят на три группы соединений: гуминовые кислоты, фульвокислоты, гумины.

В переводе с латинского «гумус» – это не что иное, как почва. И этим всё сказано: без гумуса почвы просто не существует. Этим термином обозначается класс веществ, содержащихся в почвах, сходных по химическим характеристикам, однако весьма разнообразных по составу, а соответственно и свойствам. Гумус содержит большое количество элементов минерального питания, которые становятся доступными для корневых систем растений вследствие реакций обмена и после разрушения его минеральными кислотами и микроорганизмами. Поскольку он не имеет постоянного химического состава, главной его характеристикой является соотношение гуминовых и фульвокислот. Соотношение кислот, их характеристики определяются условиями, при которых они образовались. Наиболее важны: климатические условия, тип растительного покрова, из биомассы которого образовались эти вещества, минералогический состав минеральной части почвы, её физико-химические характеристики. Наиболее ценная часть гумуса - гуминовые кислоты. В гуминовых кислотах содержится в среднем (%): углерода 52-62; водорода 2,5-5,8, кислорода 31-39 и азота 2,6-6,1. Они образуются в условиях умеренного климата на почвах с реакцией, близкой к нейтральной, из органического вещества биомассы злаковых трав, опада деревьев лиственных пород.

В момент образования гуминовые кислоты растворимы в воде, а при взаимодействии с катионами водорода, двух- и трёхвалентных элементов выпадают в осадок. Их соли - гуматы: NH₄ и К+ растворимы в воде и могут вымываться в нижние горизонты, образуя истинные и коллоидные растворы. Гуминовые кислоты и их соли образуют органо-минеральные микроагрегаты сероватого, серо-бурого и бурого цветов, так называемые гумины. Гуматы и гуминовые кислоты, накапливаясь, окрашивают почву в серый, буровато-серый или чёрный цвета. Пропитанные ими комочки почвы склеиваются, образуя структурные элементы. Гуминовые кислоты и их соли подвергаются разложению бактериями.

Фульвокислоты большей частью образуются в условиях влажного прохладного климата при преобладающем действии грибной микрофлоры, то есть при разложении мхов, лишайников и лесной подстилки преимущественно хвойных пород. Фульвокислоты имеют буро-жёлтую окраску, очень кислую реакцию (рН 2,6-2,8), растворимы в воде. Элементарный состав их (%): углерода 40-52, водорода 4-6, кислорода 40-48 и азота 2-6. С одно- и двухвалентными катионами фульвокислоты образуют водорастворимые соли - фульваты. Фульваты Fe³⁺ и Аl³⁺, как правило, образуют комплексные соединения, нерастворимые в воде, но растворимые в растворах с кислой и щелочной реакциями. При высоком содержании ионов железа и алюминия в почве образуются фульваты железа и алюминия, которые выпадают в осадок, образуя коллоидные соединения. Фульвокислоты способны вступать в реакцию с минеральной частью почвы, вследствие чего разрушают вторичные минералы с высвобождением кальция, магния, калия, железа и алюминия. В дальнейшем часть этих катионов вымывается в более глубокие слои.

От соотношения и содержания гуминовых кислот и фульвокислот в почвах зависит общая активность гумусовых кислот по отношению к минеральной части почвы. При соотношении гуминовых и фульвокислот до 0,2 гумусонакопление почти отсутствует, разрушение минеральной части максимально интенсивно; при 0,2 - 0,5 гумусонакопление слабое, а влияние гумусовых кислот на минеральную часть активное; при 0,5-0,7 наблюдается средняя скорость гумусонакопления, а действие органических кислот на минеральную часть почвы слабое; при соотношении более 1,0 происходит интенсивное гумусонакопление, минеральная часть остаётся почти неизменной.

Гумины теперь принято называть негидролизуемыми остатками. Это совокупность гуминовых и фульвокислот, прочно связанных с минеральной частью почвы. В их состав входят также компоненты растительных остатков, трудно разлагаемые микроорганизмами: целлюлоза, лигнин, угольки. Гумины не растворяются ни в одном растворителе, поэтому их называют инертным гумусом.

Кроме гумусовых веществ в почвах содержатся органо-минеральные соединения. Большей частью это соли неспецифических кислот (щавелевой, лимонной, уксусной, муравьиной), комплексные соли неспецифических и гумусовых кислот и адсорбционные органо-минеральные соединения. Соли гуминовых кислот называют гуматами, фульвокислот – фульватами. Большинство фульватов являются легкорастворимыми соединениями.

Для понимания качества этого важного показателя плодородия почвы разработаны методики определения содержания и соотношения составляющих. По содержанию гумуса почвы делятся на группы. Пределы содержания гумуса для каждой группы в нашей стране и многих странах мира стандартизированы. Группировка почв по содержанию гумуса согласно ДСТУ 4362:2004 приведена в таблице 1.

Таблица 1. Группировка почв по содержанию гумуса (по методу Тюрина)

Показатель содержания гумуса в значительной мере связан с хозяйственной деятельностью человека. Это влияние в подавляющем большинстве случаев отрицательное, то есть приводит к необратимым потерям гумуса. По данным научных учреждений и лабораторий ГУ «Госплодородие» потери содержания гумуса за последние 50 лет достигают в среднем около 1%. Основными «разрушителями» гумуса являются азотные удобрения и пары. В связи с этим заделка в почву побочной продукции, органических удобрений, компостов, биомассы сидеральных культур является стабилизирующим фактором, замедляющим процессы разложения гумуса и обеспечивающим повышение плодородия почвы. Заделка побочной продукции оказывает ощутимое влияние на баланс элементов питания, в первую очередь углерода как основного элемента для формирования гумусовых веществ, так и других химических элементов, в частности и микроэлементов (Табл. 2).

Таблица 2. Баланс микроэлементов в почве при заделке соломы в севообороте

(60% колосовых 40% пропашных)

Примечание: К - Без заделки побочной продукции, В - Заделка побочной продукции.