Гумус, его образования, состав и свойства

Надпочвенный опад и внутрипочвенный опад.

Опад состоит из различных органических соединений: 1. Углеводы (в составе углеводов преобладает целлюлоза и гемицеллюлоза); 2. белковые вещества; 3. лигнин; 4. липиды; 5. Дубильные вещества.

C₆H₁₀O₅  целлюлоза

C₂₀H₃₀  Смолы

В белковых появляется N₂.

Подвергаются воздействию микроорганизмов и с этим опадом происходят сложные биохимические превращения. В горизонтах Ao, Aov, A1 3 процесса:

1. Тление - в результате этого процесса органические   вещества с опадом превращаются в полностью окисленные вещества (H₂ CO_3, H₂O),    соли(Ca₂ SO_4, K₂CO₃ ) и окислы (Al₂O_3, Mn₂O₃ ).

2. Гниение – процесс анаэробный в результате гниения образуются вещества:

  CH_4,  H₂S, H_2, NH₃,  PH_3.

3. Брожение – образование сложных органических соединений (спирты, альдегиды, органические кислоты).

Минерализация вызывается микроорганизмами.

C, H, O                                        CO_2, H₂O

                  Минерализация

Углеводы переходят в моносахариды (происходит в результате гидролиза), затем брожение (спирты) → подвергаются дальнейшему брожению → уксусная кислота → распадается до углекислоты → CO₂↑ и H₂O. 

Белковые соединения переходят в пептоны, затем в пептиды, затем в аминокислоты, далее в фенольные соединения → распад до H₂O и CO₂

В процессе минерализации из недоступной в доступную переходят K,P, S, N.

Наряду с минерализацией в подстилочных горизонтах (Ao, Aov, Ad, A1) происходит сложный геохимический процесс – гумификация (образуется гумус).

                Растительные остатки.                        I стадия  moor

 

    Углеводы      белковые   лигнины

                       вещества

фенольные           амино-   фенольные       II стадия moder

соединения       кислоты соединения

 

 

                           конденсация                     III стадия mull

                           

                  полимеризация  

 

 

I стадия – растительные остатки еще сохраняют свое анатомическое строение, наиболее прочные растительные ткани сохраняются, но такие как паренхима – разлагаются. В результате разложения образуются аминокислоты и фенольные соединения. Происходит в подстилочных горизонтах: Ao, Aov  - верхняя часть. Растительные остатки приобретают бурый цвет.

II стадия moder. Фенольные соединения и аминокислоты подвергаются конденсации, т. е. они объединяются. На этой стадии растительные остатки полностью утрачивают свое анатомическое строение. Конденсация в средней части (Ao’’) – слои ферментации. Преобладает черная окраска.

III стадия mull – гумусовая. Осуществляется в слое гумификации Ao’’’. образование гумуса.

Органическое вещество почвы(100%) – сумма 2-х слагаемых.

1.Органические вещества индивидуального природы (протеины, углеводороды, аминокислоты, сахара, органические кислоты, полифенольные соединения)- 10-15%.

2. Группа специфических органических веществ почвы (гумус) – 90-85%.

Гумус - это система органоминеральных азотсодержащих соединений циклического строения и кислотной природы.

В составе гумуса органоминеральные и азотсодержащие соединения: C, O, H, + N+ S, Fe, Zn, P и т. д.

Циклического строения.  

Кислотной природы – способность гумуса вести, как кислоты. Гумус может реагировать с металлами, входящими в состав почвы.

Гумус = Фульвокислоты + гуминовые кислоты + гумины.

Фульвоксилоты. Образуются преимущественно в составе гумуса в составе лесных почв. Фульвокислоты – это сильные кислоты – легко взаимодействуют с металлами, входящими в состав минералов твердой фазы почвы, при взаимодействии с металлами образуются соли. Фульвокислоты + Fe →фульваты.

Фульваты щелочноземельных элементов (Na, K, Ca) при взаимодействии образуются фульваты, которые растворяются в воде. Легко вымываются из почвенной толщи. При взаимодействии фульвокислот с полуторными оксидами (Te, Al, Mn) – образуются фульваты, которые растворимы лишь в кислой среде, а при снижении кислотности выпадают в осадок в горизонте B.   Фульвокислоты хорошо растворимы в воде и хорошо перемещаются в почве.

Гуминовые кислоты. В почве травянистых сообществ. В отличии от фульвокислот гуминовые кислоты нерастворимы в воде. Они неподвижны, слабые кислоты – плохо взаимодействуют с металлами, входящими в состав твердой фазы почвы. При взаимодействии с металлами образуются гуматы. Гуматы Ca, Mg – нерастворимы в воде, гуматы K, Na  - растворимы- наблюдается при переувлажнении почв – переходят в состояние золя.

Различие фульво- и гуминовых кислот:

1. Длина молекулы.

2. Периферические радикалы  свойства кислот (активность).

3. разное количество атомов (C, N)/

Гумус является важнейшим компонентов почвы, который определяет многие свойства почв.

1. Содержание гумуса выражают в %. Колеблется от долей %- от 0.01 до 16%    

В верхних слоях почвы (A1,Ad).

2. запасы гумуса в тоннах на Га. Содержание гумуса во всех слоях почвы.

1 га = 100*100 = 10000 м ².

V = 10000 * 0.2 = 2000  м ³ .

Средний удельный вес почвы 1.5 т/ м ³

Вес почв = 2000  м ³ * 1.5 т/ м ³ = 3000 т

3000 т = 100%

150 т = 5%.

Может быть 700 т/га.

Содержание гумуса с глубиной меняется: лесные цинозы – резко убывает с глубиной, травянистые сообщества – плавно убывает с глубиной.

 

Гумус влияет на:

1. Наличие азота в почвах (60% азота из гумуса, которые получают растения).

2. Содержание других зольных элементов (S, P, K).

3. Емкость поглощения – прямопропорционально (Чем ↑ гумуса, тем ↑ Ёмкость поглощения).

4. Кислотность почв (РН). Лесные почвы обладают кислой реакцией по сравнению с травянистыми сообществами.

5. Структура почв: чем больше гумуса, тем лучше структура, так как гумус является “цементом”.

6. Направленность процессов почвообразования, где гуминовые кислоты – там аккумулятивный тип. Где фульвокислоты – там элювиальный.

7. Тепловые свойства почв. Чем ↑ гумуса, тем почва лучше, быстрее и глубхе прогревается.

8. Аккумулятор солнечной энергии.

9. Гумус способен связывать пестициды.