Что такое органическое вещество почвы его составляющие: Органическое вещество почвы как фактор, определяющий её плодородие

Органическое вещество почвы как фактор, определяющий её плодородие

Органическое вещество почвы – это фактор плодородия почвы, источник энергии для развития и формирования почвы, это то, что отличает плодородную почву от материнской породы.

Состав почвы

Органическое вещество почвы представляет собой комплекс органических соединений, входящих в состав почвы. Эти вещества разделены на две группы:

• преобладающая группа гумусовых веществ;
• группа растительных и животных остатков разной степени разложения и промежуточных продуктов разложения (негумифицированные органические вещества).

Гумусовые вещества

Органическое вещество почвы представлено на 85-90% гумусных веществ (фульвокислоты, гуминовые кислоты и гумин). По своей природе это устойчивые к разложению, консервированные органические вещества, на 50-60% состоят из углерода, 30-45% кислорода и только на 2.5-5% из азота. Так же в их состав входят сера, фосфор и др. Гуминовые кислоты и фульвокислоты, а также образованная в почве при разложении органических веществ углекислота, растворяющая минеральные соединения фосфора, калия, кальция, магния, в результате чего эти элементы переходят в доступную для растений форму.

Подвижные питательные элементы гумуса в меньшей степени участвуют в питании растений, чем негумифицированные вещества, поскольку медленно минерализуются, но создают для разложения остатков благоприятную среду. Однако при длительном выращивании сельскохозяйственных культур без внесения удобрений может происходить постепенное разложение и использование гумусовых веществ, что приводит к значительному уменьшению общего количества органического вещества почвы и снижению ее плодородия. Систематическое применение органических и минеральных удобрений, обеспечивая повышение урожайности сельскохозяйственных культур, способствует сохранению и накоплению запасов гумуса и азота в почве, поскольку с ростом урожая увеличивается количество корневых и пожнивных остатков в почве и усиливаются процессы образования гумуса.

Накопление гумуса в почве способствует созданию благоприятных условий для развития и деятельности микроорганизмов. Микроорганизмы активизируют многие биохимические процессы в почве, участвуют в процессе минерализации органического вещества, увеличивают доступность питательных веществ почвы и удобрений для растений. Поэтому почвы, богатые микроорганизмами более плодородны и обеспечивают получение более высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Негумифицированные органические вещества

Вторая группа органических соединений, которая входит в состав почвы, хотя и является количественно меньшей, но по своему значению в чем-то даже и превосходит гумус. В эту группу входят растительные и животные остатки различной степени разложения, промежуточные продукты разложения (жиры, белки, смолы, клетчатка, органические кислоты и др.). Негумифицированные органические вещества составляют 10-20% от общего количества органики в почве, они являются непосредственным источником элементов питания для растений и животных, некоторые из них влияют на трансформацию питательных элементов почвы и удобрений из недоступной для растений формы в доступную, и наоборот. В них содержатся все макро- и микроэлементы, необходимые растениям и животным.

Содержание органического вещества в почве колеблется от 1-3% до 8-10% и больше в плодородных черноземах. В нашей практике встречались образцы почвы с содержанием общего органического вещества от 0.5-0.7% до 5-6%, среднее содержание органического вещества в образцах почвы – 2.0-3.5%. Данная статистика говорит о снижении плодородия наших почв и нерациональном их использовании.

Органическое вещество является основой плодородия почв, служит своеобразным резервом необходимых растениям питательных веществ, имеет большое влияние на структуру почвы, является источником энергии для многих полезных микроорганизмов. В органическом веществе содержится 98% азота, от 30 до 40% фосфора, до 90% серы (от общего их содержания в почве). Вот почему при анализе почв и расчете доз удобрений, нам так важно знать содержание общего органического вещества, поскольку это вещества, которые растения потребляют в большом количестве, и они могут быть получены ими из почвы.

Грунт при выращивании растений

В почве при выращивании растений происходят одновременно два противоположных процесса: синтез, накопление органического вещества и его разрушение (минерализация). При минерализации азот, фосфор и сера переходят в доступную для растений минеральную форму. Интенсивность минерализации влияет на культуру и технологию ее выращивания (система обработки почв и минерального питания). Поэтому так важно создавать оптимальные условия для накопления и минерализации органического вещества в почве. Лучшие условия создаются в структурных и рыхлых почвах, где происходит пополнение растительных и животных остатков, создается оптимальное значение pH, достаточное количество элементов питания для роста и развития.

Значение органического вещества почвы имеет особенно важное значение в разработке доз азотных, фосфорных и серных удобрений, а также влияет

Теги: химический анализ удобрений

Популярные запросы

Глава 4. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ И ЕГО СОСТАВ

Глава 4. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ И ЕГО СОСТАВ

§1. Источники органического вещества и его состав

Важнейшей составляющей частью почвы является органическое вещество, которое представляет собой сложное сочетание растительных и животных остатков, находящихся на различных стадиях разложения, и специфических почвенных органических веществ, называемых гумусом.

Потенциальным источником органического вещества считают все компоненты биоценоза, которые попадают на или в почву (отмирающие микроорганизмы, мхи, лишайники, животные и т.д.), но основным источником накопления гумуса в почвах служат зеленые растения, которые ежегодно оставляют в почве и на ее поверхности большое количество органического вещества. Биологическая продуктивность растений широко варьирует и находится в пределах от 1– 2 т/год сухого органического вещества (тундра) до 30 – 35 т/год (влажные субтропики).

Растительный опад различается не только количественно, но и качественно (см. главу 2). Химический состав органических веществ, поступающих в почву, очень разнообразен и во многом зависит от типа отмерших растений. Большую часть их массы составляет вода (75 – 90 %). В состав сухого вещества входят углеводы, белки, жиры, воски, смолы, липиды, дубильные вещества и другие соединения. Подавляющее большинство этих соединений – высокомолекулярные вещества. Основная часть растительных остатков состоит главным образом из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и дубильных веществ, при этом наиболее богаты ими древесные породы. Белка больше всего содержится в бактериях и бобовых растениях, наименьшее его количество обнаружено в древесине.

Кроме того, органические остатки всегда содержат некоторое количество зольных элементов. Основную массу золы составляют кальций, магний, кремний, калий, натрий, фосфор, сера, железо, алюминий, марганец, образующие в составе гумуса органоминеральные комплексонаты. Содержание кремнезема (SiO₂) колеблется от 10 до 70 %, фосфора – от 2 до 10 % массы золы. Название зольных элементов связано с тем, что при сжигании растений они остаются в золе, а не улетучиваются, как это происходит с углеродом, водородом, кислородом и азотом.

 В весьма малом количестве в золе встречаются микроэлементы – бор, цинк, йод, фтор, молибден, кобальт, никель, медь и др. Наиболее высокой зольностью обладают водоросли, злаковые и бобовые растения, меньше всего золы содержится в древесине хвойных пород. Состав органического вещества можно представить следующим образом (рис.6).

§2. Трансформация органического вещества в почве

Превращение органических остатков в гумус – сложный биохимический процесс, совершающийся в почве при непосредственном участии микроорганизмов, животных, кислорода воздуха и воды. В этом процессе главная и решающая роль принадлежит микроорганизмам, которые участвуют во всех этапах образования гумуса, чему способствует огромная населенность почв микрофлорой. Животные, населяющие почву, тоже активно участвуют в превращении органических остатков в гумус. Насекомые и их личинки, дождевые черви измельчают и перетирают растительные остатки, перемешивают их с почвой, заглатывают, перерабатывают и выбрасывают неиспользованную часть в виде экскрементов в толщу почвы.

Отмирая, все растительные и животные организмы подвергаются процессам разложения до более простых соединений, конечной стадией которых является полная минерализация органического вещества. Образовавшиеся неорганические вещества используются растениями как элементы питания. Скорость процессов разложения и минерализации различных соединений неодинакова. Интенсивно минерализуются растворимые сахара, крахмал; достаточно хорошо разлагаются белки, гемицеллюлозы и целлюлоза; устойчивы – лигнин, смолы, воски. Другая часть продуктов разложения потребляется самими микроорганизмами (гетеротрофными) для синтеза вторичных белков, жиров, углеводов, образующих плазму новых поколений микроорганизмов, а после отмирания последних снова подвергается процессу разложения. Процесс временного удержания органического вещества в микробной клетке называется микробным синтезом. Часть продуктов разложения превращается в специфические сложные высокомолекулярные вещества – гумусовые вещества. Совокупность сложных биохимических и физико-химических процессов превращения органического вещества, в результате которых образуется специфическое органические вещество почвы – гумус, называется гумификацией. Все три процесса идут в почве одновременно и взаимосвязаны друг с другом. Трансформация органического вещества происходит при участии ферментов, выделяемых микроорганизмами, корнями растений, под влиянием которых осуществляются биохимические реакции гидролиза, окисления, восстановления, брожения и т.д. и образуется гумус.

Существует несколько теорий гумусообразования. Первой в 1952 году появилась конденсационная теория, разработанная М.М.Кононовой. В соответствии с этой теорией образование гумуса идет как постепенный процесс поликонденсации (полимеризации) промежуточных продуктов разложения органических веществ (сначала образуются фульвокислоты, а из них – гуминовые). Концепция биохимического окисления разработана Л.Н.Александровой в 70-е годы XX в. Согласно ей, ведущее значение в процессе гумификации имеют реакции медленного биохимического окисления продуктов разложения, в результате которых образуется система высокомолекулярных гумусовых кислот переменного элементного состава. Гумусовые кислоты вступают во взаимодействие с зольными элементами растительных остатков, освобождающимися в процессе минерализации последних, а также с минеральной частью почвы, образуя различные органо-минеральные производные гумусовых кислот. При этом происходит расщепление единой системы кислот на ряд фракций, различных по степени растворимости и строению молекулы. Менее дисперсная часть, образующая с кальцием и полуторными оксидами нерастворимые в воде соли, формируется как группа гуминовых кислот. Более дисперсная фракция, дающая преимущественно растворимые соли, образует группу фульвокислот. Биологические концепции гумусообразовапия предполагают, что гумусовые вещества – продукты синтеза различных микроорганизмов. Данная точка зрения была высказана В.Р.Вильямсом, она получила развитие в работах Ф.Ю.Гельцера, С.П.Ляха, Д.Г.Звягинцева и др.

В различных природных условиях характер и скорость гумусообразования неодинаковы и зависят от взаимосвязанных условий почвообразования: водно-воздушного и теплового режимов почвы, её гранулометрического состава и физико-химических свойств, состава и характера поступления растительных остатков, видового состава и интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов.

Трансформация остатков происходит в аэробных или анаэробных условиях в зависимости от водно-воздушного режима. В аэробных условиях при достаточном количестве влаги в почве, благоприятной температуре и свободном доступе О₂ процесс разложения органических остатков развивается интенсивно при участии аэробных микроорганизмов. Наиболее оптимальными условиями являются температура 25 – 30 °С и влажность – 60 % от полной влагоемкости почвы. Но в этих же условиях быстро идет минерализация как промежуточных продуктов разложения, так и гумусовых веществ, поэтому в почве накапливается относительно мало гумуса, но много элементов зольного и азотного питания растений (в сероземах и других почвах субтропиков).

В анаэробных условиях (при постоянном избытке влаги, а также при низких температурах, недостатке О₂) процессы гумусообразования идут медленно при участии, главным образом, анаэробных микроорганизмов. При этом образуются много низкомолекулярных органических кислот и восстановленные газообразные продукты (СН₄, H₂S), угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов. Процесс разложения постепенно затухает, и органические остатки превращаются в торф – массу слаборазложившихся и неразложившихся растительных остатков, частично сохранивших анатомическую структуру. Наиболее благоприятны для накопления гумуса сочетание в почве аэробных и анаэробных условий с чередованием периодов иссушение и увлажнения. Такой режим характерен для черноземов.

Видовой состав почвенных микроорганизмов и интенсивность их жизнедеятельности также влияют на образование гумуса. Северные подзолистые почвы в результате специфических гидротермических условий характеризуются наименьшим содержанием микроорганизмов с небольшим видовым разнообразием и низкой жизнедеятельностью. Следствием этого является медленное разложение растительных остатков и накопление слаборазложенного торфа. Во влажных субтропиках и тропиках отмечаются интенсивное развитие микробиологической деятельности и в связи с этим активная минерализация остатков. Сопоставление запасов гумуса в различных почвах с разным количеством микроорганизмов в них свидетельствует о том, что как очень слабая, так и высокая биогенность почвы не способствует накоплению гумуса. Наибольшее количество гумуса накапливается в почвах со средним содержанием микроорганизмов (черноземы).

Гранулометрический состав и физико-химические свойства почвы имеют не менее значительное влияние. В песчаных и супесчаных хорошо прогреваемых и аэрируемых почвах разложение органических остатков идет быстро, значительная часть их минерализуется, гумусовые веществ мало и они плохо закрепляются на поверхности песчаных частиц. В глинистых и суглинистых почвах процесс разложения органических остатков при равных условиях происходит медленнее (из-за недостатка О₂), гумусовых вещества закрепляются на поверхности минеральных частиц и накапливаются в почве.

Химический и минералогический состав почвы определяет количество питательных веществ, необходимых для микроорганизмов, реакцию среды, в которой идет образование гумуса, и условия для закрепления гумусовых веществ в почве. Так, почвы, насыщенные кальцием, имеют нейтральную реакцию, которая благоприятна для развития бактерий и закрепления гуминовых кислот в виде нерастворимых в воде гуматов кальция, что обогащает ее гумусом. В кислой среде при насыщенности почв водородом и алюминием образуются растворимые фульвокислоты, которые имеют повышенную подвижность и ведут к большому накоплению гумуса. Закреплению гумуса в почве способствуют также глинистые минералы типа монтмориллонита и вермикулита.

В связи с различием в факторах, влияющих на образование гумуса, в разных почвах количество, качество и запасы гумуса неодинаковы. Так, в верхних горизонтах черноземов типичных содержится 10 – 14 % гумуса, серых темных лесных – 4 – 9 %, дерново-подзолистых – 2 – 3 %, темных каштановых, желтоземах – 4 – 5 %, бурых и серо-бурых полупустынных – 1 – 2 %. Запасы органического вещества в природных зонах также различны. Наибольшие запасы, по данным И.В.Тюрина, имеют различные подтипы черноземов, торфяники, серые лесные, средние – темно-каштановые, красноземы, низкие – подзолистые, дерново-подзолистые, сероземы типичные. В пахотных почвах Республики Беларусь содержится гумуса: в глинистых – 65 т/га, в суглинистых – 52 т/га, в супесчаных – 47 т/га, в песчаных – 35 т/га. Почвы Республики Беларусь в зависимости от содержания гумуса в пахотном слое делятся на 6 групп (табл. 3). В почвах других природных зон существуют свои градации в зависимости от содержания гумуса.

Таблица 3

Группировка почв Республики Беларусь по содержанию гумуса

В Республике Беларусь большая часть земель относится к почвам II и III групп, около 20 % – к почвам IV группы (рис. 7).

§3. Состав и классификация гумуса

Гумус – это специфическое высокомолекулярное азотсодержащее органическое вещество кислотной природы. Составляет главную часть органического вещества почвы, которая полностью утратила черты анатомического строения отмерших растительных и животных организмов. Почвенный гумус состоит из специфических гумусовых веществ, включающих гуминовые кислоты (ГК), фульвокислоты (ФК) и гумин (см. рис. 6), которые отличаются по растворимости и экстрагируемости.

Гуминовые кислоты – это нерастворимые в воде, минеральных и органических кислотах темноокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие вещества. Они хорошо растворяются в щелочах с образованием коллоидных растворов темно-вишневой или коричнево-черной окраски.

При взаимодействии с катионами металлов гуминовые кислоты образуют соли – гуматы. Гуматы одновалентных металлов хорошо растворимы в воде и вымываются из почвы, а гуматы двух- и трехвалентных металлов в воде не растворяются и хорошо закрепляются в почвах. Средняя молекулярная масса гуминовых кислот равна 1400. Они содержат С – 52 – 62 %, Н – 2,8 – 6,6 %, О – 31 – 40 %, N – 2 – 6 % (по массе). Основные компоненты молекулы гуминовой кислоты – ядро, боковые цепи и периферические функциональные группы. Ядро гуминовых веществ состоит из ряда ароматических циклических колец. Боковыми цепями могут быть углеводные, аминокислотные и другие цепочки. Функциональные группы представлены несколькими карбоксильными (–СООН) и фенолгидроксильными группами, которые играют важную роль в почвообразовании, так как обусловливают процессы взаимодействия гуминовых кислот с минеральной частью почвы. Гуминовые кислоты составляют наиболее ценную часть гумуса, они увеличивают поглотительную способность почвы, способствуют накоплению элементов почвенного плодородия и образованию водопрочной структуры.

Фульвокислоты – это группа гумусовых кислот, остающаяся в растворе после осаждения гуминовых кислот. Это также высокомолекулярные органические азотсодержащие кислоты, в которых в отличие от гумусовых кислот содержится меньше углерода, но больше кислорода и водорода. Имеют светлую окраску (желтую, оранжевую), хорошо растворимы в воде. Соли (фульваты) также растворимы в воде и слабо закрепляются в почве. Фульвокислоты обладают сильнокислой реакцией, энергично разрушают минеральную часть почвы, вызывая развитие почвенного подзообразовательного процесса.

Соотношение между гуминовыми кислотами и фульвокислотами в разных почвах неодинаково. В зависимости от этого показателя (С_ГК : С_ФК) различают следующие типы гумуса: гуматный (> 1,5), гуматно-фульватный (1,5 – 1), фульватно—гуматный (1 – 0,5), фульватный (< 0,5). Качество гумуса, плодородие почвы зависят от преобладания той или иной группы. К северу и к югу от черноземов содержание гуминовых кислот в почвах уменьшается. Относительно высокое содержание фульвокислот наблюдается в гумусе подзолистых почв и красноземов. Можно сказать, что условия, благоприятствующие накоплению гумуса в почвах, способствуют и накоплению устойчивой и наиболее агрономически ценной его части – гуминовых кислот. Соотношение С_ГК : С_ФК имеет наибольшее значение (1,5 – 2,5) в гумусе черноземов, снижаясь к северу и к югу от зоны этих почв.  При интенсивном использовании пахотных земель без достаточного внесения органических удобрений наблюдается снижение как общего содержания гумуса (дегумификация), так и гуминовых кислот.

Гумин – это часть гумусовых веществ, которые не растворяются ни в одном растворителе, представлены комплексом органических веществ (гуминовые кислоты, фульвокислоты и их органо-минеральные производные), прочно связанных с минеральной частью почвы. Это инертная часть почвенного гумуса.

Специфичность и состав гумусовых комплексов служит основой классификации типов гумуса. Р.Е.Мюллером предложена классификация лесных форм гумуса как биологической системы взаимодействия органических веществ, микробиоты и растительности. Среди этих комплексов выделяются 3 типа гумуса.

Мягкий гумус – муль образуется в лиственных или смешанных лесах с интенсивной деятельностью почвенной фауны при благоприятных гидротермических условиях и наличии достаточного количества оснований, прежде всего кальция, в подстилках и почвах, имеет слабокислую реакцию, равномерно пропитывает минеральную часть почвы и легко подвергается минерализации. В мулевых почвах почти не накапливается подстилка, так как поступающий опад энергично разлагается микробиотой. В составе гумуса преобладают гуминовые кислоты.

Грубый гумус – мор, содержащий большое количество полуразложившихся остатков, характерен для хвойных лесов, образуется при малом содержании зольных элементов в опаде, недостатке оснований и высоком содержании кремнезема в почве, имеет кислую реакцию, устойчив к воздействию микроорганизмов, минерализуется медленно при участии грибов. В результате медленного развития процессов гумификации и минерализации в почвах образуется мощный подстилочный торфообразный горизонтA₀, состоящий из 3 слоев: а) слоя слаборазложившегося органического вещества (L), представляющего собой свежий опад, б) полуразложившегося ферментационногослоя (F), в) гумифицированного слоя (H).

Промежуточная форма – модер развивается в условиях достаточно быстрой минерализации растительных остатков, где значительную роль играет функциональная деятельность почвенных животных, измельчающих растительные остатки, что значительно облегчает их последующее разложение почвенной микрофлорой.

§4. Значение и  баланс гумуса почвы

Накопление гумуса является результатом почвообразовательного процесса, одновременно сами гумусовые вещества оказывают большое влияние на дальнейшее направление процесса почвообразования и свойства почвы. Функции гумуса в почве очень разнообразны:

1) формирование специфического почвенного профиля (с горизонтом А), образование структуры почв, улучшение водно-физических свойств почвы, увеличение поглотительной способности и буферности почв;

2) источник минеральных элементов питания для растений (N, P, K, Ca, Mg, S, микроэлементы), источник органического питания гетеротрофных почвенных организмов, источник СО₂ в приземном слое атмосферы и биологически активных соединений в почве, что непосредственно стимулирует рост и развитие растений, мобилизирует элементы питания, влияет на биологическую активность почвы;

3) выполняет санитарно-защитные функции – ускоряет разрушение пестицидов, закрепляет загрязняющие вещества, снижая поступление их в растения.

В связи с разнообразной ролью органического вещества в плодородии почв актуальное значение приобретает проблема гумусового баланса пахотных почв. Как и любой баланс, гумусовый баланс включает статьи прихода (поступление органических остатков и их гумификация) и расхода (минерализация и другие потери). В естественных условиях почва чем старше, тем плодороднее: баланс положительный или нулевой, в пахотных почвах чаще – отрицательный. В среднем пахотные почвы теряют около 1 т/га гумуса в год. Для регулирования количества гумуса применяют систематическое внесение достаточного количества органического вещества в виде навоза (из 1 т навоза образуется ≈ 50 кг гумуса), торфяных компостов, посев многолетних трав, применение зеленых удобрений (сидератов), известкование кислых почв и гипсование щелочных.

Гумусное состояние почв служит важным показателем плодородия и определяется системой показателей, включающих уровень содержания и запасы органического вещества, его профильное распределение, обогащенность азотом (С : N) и кальцием, степень гумификации, типы гумусовых кислот и их соотношение. Отдельные его параметры служат объектом мониторинга окружающей среды.

Значение органического вещества почвы

Значение органического вещества почвы

По содержанию органического вещества почвы
характеризуется как минеральное или органическое. Минеральные почвы образуют большую часть
возделываемых земель и может содержать от следовых до 30 процентов органического вещества.
Органические почвы естественно богаты органическим веществом в основном для климатических условий.
причины. Хотя они содержат более 30 процентов органического вещества,
именно по этой причине они не являются жизненно важными почвами для выращивания сельскохозяйственных культур.

Этот бюллетень по почвам концентрируется на органическом веществе
динамика посева почв. Короче говоря, в нем обсуждаются обстоятельства, которые истощают
органические вещества и негативные последствия этого. Затем бюллетень переходит к
более проактивные решения. Он рассматривает «корзину» практик, чтобы
чтобы показать, как они могут увеличить содержание органического вещества, и обсуждает землю и
выгоды от урожая, которые затем накапливаются.

Органическое вещество почвы – это любой материал, первоначально произведенный
живые организмы (растения или животные), которые возвращаются в почву и проходят через
процесс разложения (табл. 1). В любой момент он состоит из диапазона
материалов из неповрежденных исходных тканей растений и животных в
существенно разложившаяся смесь материалов, известная как гумус (рис.
1).

Тарелка 1
Пожнивные остатки, добавленные в почву, разлагаются
почвенная макрофауна и микроорганизмы, повышающие
содержание органического вещества в почве.

А.Дж. БОТ

Большая часть органического вещества почвы образуется из тканей растений. Завод
остатки содержат 60-90 процентов влаги. Остальное сухое вещество состоит из
углерод (C), кислород, водород (H) и небольшие количества серы (S), азота (N),
фосфор (P), калий (K), кальций (Ca) и магний (Mg). Хотя присутствует
в небольших количествах эти питательные вещества очень важны с точки зрения почвы
управление фертильностью.

Органическое вещество почвы состоит из множества компонентов. Эти
включают, в различных пропорциях и на множестве промежуточных стадий, активную органическую
фракция, включающая микроорганизмы (10-40 процентов), и устойчивые или стабильные
органическое вещество (40-60 процентов), также называемое гумусом.

Разработаны формы и классификация органического вещества почв.
описан Тейтом (1987) и Тенгом (1987). Для практических целей органические
вещество можно разделить на надземную и подземную фракции. Над землей
органическое вещество включает растительные остатки и остатки животных; подземный органический
вещество состоит из живой почвенной фауны и микрофлоры, частично разложившихся растений
и остатки животных, и гуминовые вещества. Соотношение C:N также используется для
указать тип материала и легкость разложения; твердые древесные материалы
с высоким соотношением C:N более эластичны, чем мягкие лиственные материалы с низким
Соотношение C:N.

Хотя органическое вещество почвы можно удобно разделить
на разные фракции, они не представляют собой статические конечные продукты. Вместо,
присутствующие количества отражают динамическое равновесие. Общая сумма и
Распределение органического вещества в почве зависит от свойств почвы и
по количеству ежегодных поступлений растительных и животных остатков в экосистему.
Например, в данной почвенной экосистеме скорость разложения и
Накопление органического вещества почвы определяется такими свойствами почвы, как
текстура, pH, температура, влажность, аэрация, минералогия глины и почва
биологическая активность. Сложность заключается в том, что органическое вещество почвы, в свою очередь,
влияет на многие из этих свойств почвы или изменяет их.

Органическое вещество, существующее на поверхности почвы в виде растительного сырья
остатки помогают защитить почву от воздействия осадков, ветра и солнца.
Удаление, заделка или сжигание остатков подвергает почву негативному
климатические воздействия, а удаление или сжигание лишает почвенные организмы их
первичный источник энергии.

Органические вещества в почве выполняют несколько функций. Из
с практической сельскохозяйственной точки зрения, это важно по двум основным причинам: (i)
в качестве «оборотного фонда питательных веществ»; и (ii) в качестве средства для улучшения почвы
структуру, поддерживать почву и минимизировать эрозию.

В качестве оборотного питательного фонда органическое вещество служит двум основным
функции:

• В качестве почвенного органического вещества
  вещество получают в основном из растительных остатков, оно содержит все необходимые
  питательные вещества для растений. Поэтому накопленное органическое вещество является кладовой растений.
  питательные вещества.

• Стабильная органическая фракция
  (гумус) поглощает и удерживает питательные вещества в доступной для растений форме.

Органические вещества выделяют питательные вещества в доступной для растений форме
при разложении. Чтобы поддерживать эту систему круговорота питательных веществ, скорость
внесение органического вещества из растительных остатков, навоза и любых других источников должно
равной скорости разложения, и учитывать скорость поглощения
растений и потери в результате вымывания и эрозии.

Если скорость добавления меньше, чем скорость
разложение, органическое вещество почвы уменьшается. И наоборот, где скорость
добавление выше, чем скорость разложения, органическое вещество почвы
увеличивается. Термин устойчивое состояние описывает состояние, при котором скорость
присоединение равно скорости разложения.

С точки зрения улучшения структуры почвы активные и некоторые
устойчивые органические компоненты почвы вместе с микроорганизмами (особенно
грибы), участвуют в связывании почвенных частиц в более крупные агрегаты.
Агрегация важна для хорошей структуры почвы, аэрации, инфильтрации воды.
устойчивость к эрозии и образованию корки.

Традиционно агрегация почвы связывалась либо с
общий C (Matson et al. ., 1997) или уровни органического C (Dalal and Mayer,
1986а, 1986б). Совсем недавно были разработаны методы фракционирования C на
на основе лабильности (легкость окисления), признавая, что эти субпулы C могут
оказывают большее влияние на физическую устойчивость почвы и являются более чувствительными индикаторами
чем общие значения C динамики углерода в сельскохозяйственных системах (Lefroy, Blair
и Стронг, 19 лет93; Блэр, Лефрой и Лайл, 1995 г.; Блэр и Крокер, 2000).
Было показано, что лабильная углеродная фракция является индикатором ключевого химического состава почвы.
и физические свойства. Например, показано, что эта дробь
первичный фактор, контролирующий разрушение заполнителя в Ferrosols (не растрескивающийся красный
глины), измеряемый процентом заполнителей размером менее 0,125 мм в
поверхностная корка после имитации дождя в лаборатории (Bell et al . ,
1998, 1999).

Устойчивая или стабильная фракция органического вещества почвы
способствует в основном способности удерживать питательные вещества (емкость катионного обмена [CEC])
и цвет почвы. Эта фракция органического вещества разлагается очень медленно.
Следовательно, он оказывает меньшее влияние на плодородие почвы, чем активное органическое вещество.
дробная часть.

Главы 2 и 3 посвящены преобразованию органических
вещества почвенными организмами и с природными факторами, влияющими на уровень
содержание органического вещества в почве. В главе 4 обсуждаются различные
приемы, влияющие на накопление органического вещества в почве. Глава 5
исследует, как создать засухоустойчивую почву, а в главе 6 исследуются различные
аспект устойчивого производства продуктов питания. В главе 7 рассматривается роль сохранения
сельское хозяйство, а в Главе 8 представлены выводы.

Приложение 1 содержит справочную информацию о различных почвах.
организмы, имеющие значение в сельском хозяйстве. Приложение 2 содержит подробную информацию о влиянии
органического вещества на биологических, химических и физических почвах
характеристики.

Что делают органические вещества в почве?

Из всех компонентов почвы органическое вещество, вероятно, является наиболее важным и наименее изученным. Органическое вещество служит резервуаром питательных веществ и воды в почве, способствует уменьшению уплотнения и образования поверхностной корки, а также увеличивает инфильтрацию воды в почву. Тем не менее, его часто игнорируют и пренебрегают. Давайте рассмотрим вклад органического вещества почвы и поговорим о том, как его сохранить или увеличить.

Что такое органическое вещество?

Часто мы думаем об органическом веществе как о растительных и животных остатках, которые мы вносим в почву. Мы видим кучу листьев, навоза или частей растений и думаем: «Ого! Я добавляю в почву много органических веществ». Этот материал на самом деле является органическим материалом, а не органическим веществом.

В чем разница между органическим материалом и органическим веществом? Органический материал — это все, что было живым и сейчас находится в почве или на ней. Чтобы он стал органическим веществом, он должен быть разложен на гумус. Гумус представляет собой органический материал, преобразованный микроорганизмами в устойчивое к разложению состояние. Органический материал нестабилен в почве, легко меняет форму и массу по мере разложения. Целых 90 процентов быстро исчезает из-за разложения.

Органическое вещество стабильно в почве. Он разлагается до тех пор, пока не становится устойчивым к дальнейшему разложению. Обычно только около 5 процентов его минерализуется ежегодно. Эта скорость увеличивается, если условия температуры, кислорода и влажности становятся благоприятными для разложения, что часто происходит при чрезмерной обработке почвы. Именно стабильное органическое вещество анализируется в почвенном тесте.

Сколько органических веществ содержится в почве?

Акр почвы, измеренный на глубине 6 дюймов, весит примерно 2 000 000 фунтов, что означает, что 1 процент органического вещества в почве будет весить около 20 000 фунтов на акр. Помните, что требуется не менее 10 фунтов органического материала, чтобы разложиться до 1 фунта органического вещества, поэтому требуется не менее 200 000 фунтов (100 тонн) органического материала, внесенного или возвращенного в почву, чтобы добавить 1 процент стабильного органического вещества при благоприятных условиях. .

В почвах, образовавшихся под степной растительностью, уровни органического вещества, как правило, сравнительно высоки, поскольку органический материал поступал как из верхних побегов, так и из корней. Обычно мы не думаем о корнях как о источнике органического материала, но исследование, проведенное на Верхних Великих равнинах, показало, что в смешанной прерии надземная (побеговая) урожайность составляла 1,4 тонны органического материала на акр, в то время как урожайность корней составляла около 4 тонны на сотку. Растения давали корни, которые более чем в два раза превышали вес побегов.

Почвы, образовавшиеся под лесной растительностью, обычно имеют сравнительно низкий уровень органического вещества. Есть по крайней мере две причины для таких уровней:

1. деревья дают гораздо меньшую корневую массу на акр, чем травянистые растения, и
2. дерева ежегодно не отмирают и разлагаются. Вместо этого большая часть органического материала в лесу связана с деревом, а не возвращается в почву.

Почвы, сформировавшиеся под степной растительностью, обычно имеют содержание естественного органического вещества как минимум в два раза выше, чем почвы, сформировавшиеся под лесной растительностью.

Каковы преимущества органических веществ?

• Питательные вещества
  Органические вещества являются резервуаром питательных веществ, которые могут поступать в почву. Каждый процент органического вещества в почве выделяет от 20 до 30 фунтов азота, от 4,5 до 6,6 фунтов P ₂ O ₅ и от 2 до 3 фунтов серы в год. Высвобождение питательных веществ происходит преимущественно весной и летом, поэтому летние культуры получают больше пользы от минерализации органических веществ, чем озимые.
• Способность удерживать воду
  Органическое вещество ведет себя как губка, способная поглощать и удерживать до 90 процентов своего веса в воде. Большим преимуществом водоудерживающей способности органического вещества является то, что оно отдает большую часть поглощаемой им воды растениям. Напротив, глина содержит большое количество воды, но большая ее часть недоступна для растений.
• Агрегация структуры почвы
  Органические вещества заставляют почву комковаться и образовывать почвенные агрегаты, что улучшает структуру почвы. С лучшей структурой почвы улучшается проницаемость (проникновение воды через почву), что, в свою очередь, улучшает способность почвы поглощать и удерживать воду.
• Предотвращение эрозии
  Это свойство органического вещества малоизвестно. Данные, используемые в универсальном уравнении потери почвы, показывают, что увеличение содержания органического вещества в почве с 1 до 3 процентов может уменьшить эрозию на 20–33 процента из-за увеличения инфильтрации воды и образования стабильных агрегатов почвы, вызванных органическим веществом.

Как поддерживать или повышать уровень органического вещества в почве?

Создание органического вещества в почве — длительный процесс, но он может быть полезным. Вот несколько способов сделать это.

• Уменьшить или исключить обработку почвы
  Обработка почвы улучшает аэрацию почвы и вызывает прилив микробного действия, который ускоряет разложение органических веществ. Обработка почвы также часто увеличивает эрозию. Практика No-till может помочь создать органическое вещество.
• Уменьшение эрозии
  Большая часть органического вещества почвы находится в верхнем слое почвы. Когда почва эродирует, органические вещества уходят вместе с ней. Сохранение почвы и органического вещества почвы идет рука об руку.
• Покровные культуры
  Выращивание покровных культур может помочь создать или сохранить органическое вещество почвы. Однако наилучшие результаты достигаются, если выращивание покровных культур сочетается с мерами по уменьшению обработки почвы и борьбе с эрозией.