Органические соединения почвы: Органическое вещество почвы как фактор, определяющий её плодородие

Содержание

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

Россельхознадзор — Полезная информация

Состав почвы

17.12.2018

Почва – не просто среда размещения корней растений и резервуар элементов питания. В ней постоянно протекают физико-химические и биологические процессы превращения (мобилизации) питательных элементов.

Почва состоит из твердой, жидкой (почвенный раствор) и газообразной (почвенный воздух) частей. В твердой части почвы содержатся основные запасы питательных элементов. Она состоит из минеральной части (90–99% массы) и органической части (1–10%). Минеральная часть почвы в свою очередь на 90 % состоит из трех элементов: кислорода, кремния и алюминия. Углерод, водород, кислород, фосфор и сера содержатся в почве как в минеральной, так и органической части. Азот почти целиком содержится в органической части, калий – только в минеральной части почвы.

По происхождению минералы делятся на первичные и вторичные. Первичные минералы – кварц, полевые шпаты, слюды – входят в материнские почвообразующиеся породы и присутствуют в виде частиц песка, пыли и меньше в виде илистых и коллоидных частиц. При разрушении минералов под влиянием химических процессов и жизнедеятельности различных организмов образуются гидраты полуторных оксидов, гидраты кремнезема, различные соли и вторичные минералы. Вторичные минералы находятся в почве преимущественно в виде илистых и коллоидных частиц и редко в виде пылеватых частиц.

Органические вещества твердой части почвы подразделяются на две большие группы: негумифицированные и гумифицированные вещества. Негумифицированные (подвижные) органические вещества – это отмершие, но еще не разложившиеся или полуразложившиеся остатки растений (корни) и микробов (животных). Негумифицированные органические вещества сравнительно легко разлагаются в почве. Содержащиеся в них элементы питания (азот, фосфор, сера и др.) переходят в доступную для растений минеральную форму. Органические вещества не полностью минерализуются. Одновременно в почве идет синтез новых очень сложных органических веществ, которые служат источником для образования гумусовых, или перегнойных, веществ.

Гумифицированные (перегнойные) органические вещества – это высокомолекулярные азотсодержащие соединения специфической природы. Они составляют основную часть (90%) органического вещества почвы. Гумус представляет собой аккумулятор солнечной энергии на планете.

Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот, гиматомелановых кислот и гуминов.

Жидкая часть почвы, или почвенный раствор – это наиболее подвижная, изменчивая и активная часть почвы, из которой растения поглощают ионы. В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органоминеральные вещества, совершаются важные химические процессы. На состав и концентрацию почвенного раствора воздействуют: удобренность почвы, влажность, интенсивность деятельности микроорганизмов, минерализация органического вещества, вымывания в нижележащие слои, усвоение ионов растениями и т.д.

Газообразная часть почвы, или почвенный воздух, отличается от атмосферного воздуха большим содержанием углекислого газа – от 0,1 до 3% против 0,03% в атмосфере и пониженным содержанием кислорода. В почве при разложении органического вещества, дыхании корней постоянно потребляется кислород и выделяется углекислый газ. На состав почвенного воздуха сильное влияние оказывают характер растительности, атмосферное давление, колебания температуры.

 

 

 

Распечатать

к списку

Электронная приемная

Ответы на часто задаваемые вопросы

Изменение адреса и телефонов

Управление Россельхознадзора уведомляет о том, что в подразделении Управления по г. Самара сменился адрес и номера телефонов:

В настоящий момент подразделение по г. Самара располагается по адресу:

443008, г. Самара, Томашевский тупик, дом 12.

Телефоны:

Приемная – (846) 342-53-00

Канцелярия – (846) 342-53-04

Отдел государственного ветеринарного надзора – (846) 374-07-78

Отдел государственного земельного надзора – (846) 374-07-79

Отдел государственного фитосанитарного надзора – (846) 374-07-80

Проверочные листы:

Вакансии

ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ о проведении конкурса на зачисление в кадровый резерв для замещения ведущей и старшей групп должностей Управления Россельхознадзора по Саратовской и Самарской областям
13. 09.22

О переносе конкурса
13.09.22

08.08.2022 ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ о проведении конкурса на замещение вакантных должностей федеральной государственной гражданской службы Управления Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору по Саратовской и Самарской областям
08.08.22

22 июня 2022 ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ о проведении конкурса на зачисление в кадровый резерв для замещения ведущей группы должностей Управления Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору по Саратовской и Самарской областям
22.06.22

09июня 2022 ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ о проведении конкурса на зачисление в кадровый резерв для замещения старшей группы должностей Управления Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору по Саратовской и Самарской областям
09.06.22

Компост и органическое вещество почвы: Чем больше, тем лучше?

  1. Дом
  2. Двор и сад
  3. Новости двора и сада
  4. Компост и органические вещества почвы: чем больше, тем лучше?

Органические материалы, такие как компост, растительные остатки или навоз, творят чудеса с садовой почвой и здоровьем растений. Если вы добавляли органические материалы в свой сад, поздравляем! Вы проделали большую работу по созданию органического вещества почвы и укреплению ее здоровья.

Теперь давайте сделаем еще один шаг к тому, чтобы ваше прекрасное органическое вещество почвы оставалось благом, а не помехой для растений или окружающей среды. В конце концов, хорошего может быть слишком много — даже почвенной органики. Но сначала давайте посмотрим, что делает органическое вещество почвы таким важным.

Органическое вещество почвы: что это такое и почему это важно?

Органическое вещество почвы (ПОВ) – это часть почвы, состоящая из живых и мертвых объектов в различных стадиях разложения, таких как корни растений и микробы. Органические (на основе углерода) материалы, которые мы добавляем в почву, такие как компост или органические удобрения, также вносят свой вклад в ПОВ, поскольку они включаются и разлагаются почвенными организмами. И хотя ПОВ составляет лишь небольшую часть почвы по объему (2-8%), его очень важен для здоровья почвы и растений. SOM — это место, где происходит волшебство!

Вот некоторые вещи, которые органические вещества почвы делают с вашей почвой:

  • Обеспечивает растения необходимыми питательными веществами (такими как азот, фосфор и сера), поскольку он разлагается микробами.
  • Питает и обеспечивает среду обитания для различных почвенных организмов, в том числе тех, которые помогают бороться с вредителями и болезнями растений.
  • Облегчает проникновение корней растений в почву в поисках воды, воздуха и питательных веществ.
  • Удерживает воду в песчаных (сухих) почвах и помогает с дренажем и доступностью кислорода в глинистых (влажных, тяжелых) почвах.
  • Обеспечивает удержание питательных веществ, в которых нуждаются растения (SOM составляет большую часть емкости катионного обмена почвы или CEC).

«Первый национальный банк» грунта

Покровные культуры являются одним из способов внести «депозит» на банковский счет органического вещества почвы.

Когда дело доходит до SOM, не существует универсального решения для почвы. Некоторые почвы естественным образом способны удерживать больше ПОВ, чем другие. Если у вас песчаная почва, 2% SOM может быть верхним пределом того, что вы можете поддерживать, тогда как в глинистых почвах 2% SOM считается очень низким. Это происходит по нескольким причинам, но одна из них заключается в том, что в песчаных почвах меньше укромных уголков для накопления органического вещества (гумуса) соболя.

Независимо от уровня SOM в вашей почве, вы можете думать о почве как о банке: чтобы вырастить «банковский счет» SOM, вам нужно откладывать больше, чем снимать.

«Отложения» могут включать растительные остатки, компост, покровные культуры, органические (углеродсодержащие) удобрения и другие органические материалы, которые разлагаются микробами.

«Изъятие» включает сбор урожая, при котором также удаляются питательные вещества из почвы, используемые для выращивания этих растений; тяжелая обработка почвы, которая ускоряет разложение ПОВ, разбивая почвенные агрегаты и подвергая их воздействию кислорода; и эрозия почвы, которая удаляет не только почву, но и питательные вещества и органические остатки в почве.

На самом деле процесс «банковского счета» SOM намного сложнее. Но суть в том, что со временем, если добавления органических материалов больше, чем вычитания, SOM может увеличиваться.

Создание SOM — это хорошо, верно?

«Здоровая, продуктивная почва имеет хорошую долю органического вещества. Вы можете успешно повысить качество почвы, регулярно добавляя органические вещества». — Советы по сохранению заднего двора NRCS

Да! Это правда, и многие из этих преимуществ связаны с изменением свойств почвы, таких как дренаж и микробное разнообразие. Однако это еще не все.

Хотя это может показаться маловероятным, особенно с учетом того, как часто садовникам говорят добавлять органические материалы в свои сады, вполне возможно, что в вашей почве слишком много органических веществ.

Поскольку органические материалы, которые мы добавляем в наши сады, обычно содержат медленно доступные, низкие уровни доступных для растений питательных веществ, таких как азот (N) и фосфор (P), мы часто считаем их малоопасными для растений и для окружающей среды. Например, компост из садовых отходов может содержать около 1,3% N и около 0,4% P (поскольку P 2 O) по сухому весу по сравнению с универсальным садовым удобрением, которое может содержать 10% N и 10% P или более. В таких небольших количествах может показаться, что компост не представляет опасности для здоровья растений или почвы.

Но со временем SOM может вырасти до такой степени, что в почве будет доступно значительно больше питательных веществ, чем растения могут использовать. Вот когда возникает проблема; избыток питательных веществ может нанести вред растениям и загрязнить наши озера, реки и грунтовые воды (включая питьевую воду). В некоторых случаях эти проблемы могут возникнуть в результате одного инцидента, например, при чрезмерном внесении органических удобрений или навоза, но часто эти проблемы накапливаются со временем.

Фосфор

Чрезмерный рост водорослей и ряски на озере Комо в Сент-Поле

Хотя слишком много фосфора в почве, как правило, не является проблемой для растений (они берут только то, что им нужно), это определенно проблема для озер и ручьев. Фосфор — это то, что подпитывает чрезмерный рост растений, включая цветение токсичных водорослей, в наших пресноводных озерах и реках. И хотя общественные и домашние сады не занимают много места в ландшафте, они могут играть огромную роль в увеличении избытка фосфора в наших водах.

Например, исследование накопления фосфора в городских садах в Сент-Поле, проведенное в 2019 году, показало, что повторное внесение компоста привело к среднему значению теста на содержание фосфора в почве 80 ppm (частей на миллион, P-тест Брея). Это число само по себе может не иметь большого значения, но учтите, что 80 частей на миллион фосфора почти в четыре раза выше , чем то, что UMN Extension считает «очень высоким» доступным фосфором для растениеводства.

Когда количество доступного растениям фосфора в почве так велико, существует гораздо на больше фосфора, чем могут использовать растения. И хотя городские сады в городах-побратимах могут составлять лишь 0,1% площади суши, количество фосфора, вносимого с компостом, представляет собой один из крупнейших потенциальных источников фосфора в местных водосборных бассейнах.

Наиболее распространенный путь проникновения переносимого через почву фосфора в наши воды – это его прикрепление к мелким частицам почвы, которые движутся со стоком во время дождя. Даже небольшое количество стока может перемещать частицы почвы из сада на тротуар и в сточные канавы, откуда они попадают, например, в ближайшую ливневую канализацию и прямо в озеро или реку.

Хотя эрозия почвы в сельских районах, включая сельскохозяйственные поля, сады и участки на берегу озера (а также лесные массивы), также являются потенциальными источниками фосфора в пресную воду, очень высокие уровни фосфора в некоторых садах могут сделать их непропорциональным источником фосфора. Другими словами, даже домашние или общественные сады могут стать очагами загрязнения питательными веществами.

Азот

Высокий уровень аммония, выделяемый из недоработанного компоста, убил эти растения перца.

Высокий уровень азота в почве может быть проблемой как для растений, так и для окружающей среды. Большая часть азота в органическом веществе почвы находится в органической химической форме, что означает, что он связан с углеродом в виде больших молекул, которые растения обычно не могут использовать. Однако, когда организмы разлагают SOM, они превращают органический N в аммоний (NH 4 + ) и нитраты (NO 3 — ), неорганические химические формы, которые принимают растения.

Когда корни растений подвергаются воздействию слишком большого количества аммония, растения могут сгореть или даже погибнуть. Чаще всего применение непереработанного компоста или сырого навоза (особенно птичьего помета) приводит к повреждению растений аммонием, но аммоний, высвобождаемый при очень высоких уровнях SOM, также может повредить растения, как это наблюдалось в исследовании городских садов, проведенном Орегонским государственным университетом.

Когда нитрат высвобождается из ПОВ, он легко усваивается растениями. Высокий уровень нитратов в почве, как правило, непосредственно не токсичен для растений, но может привести к чрезмерному росту листьев и снижению плодоношения. Однако, если доступного нитрата больше, чем растения могут использовать, или если растений вообще нет, например, ранней весной или поздней осенью, нитрат легко теряется с водой, которая проходит через почву. Нитраты не только попадают в озера и ручьи, где наносят вред рыбам и другим водным организмам, но и загрязняют грунтовые воды, которые являются источником питьевой воды примерно для 75% жителей Миннесоты.

Несмотря на то, что сад может быть небольшим, важно, как за ним ухаживают. Мы все являемся частью водораздела, и действия, которые мы все предпринимаем в наших садах, могут иметь последствия в дальнейшем. Каждый из нас может внести свой вклад в защиту озер, рек и подземных вод, которые мы ценим и на которые полагаемся. Это включает в себя разумное использование компоста, навоза и удобрений в наших домах и общественных садах. Это не означает отказа от использования компоста или навоза; скорее, это означает сделать еще один шаг в управлении растением, почвой и здоровье природных ресурсов.

Итак, что мне теперь делать?

В будущем лучше всего сбалансировать добавление компоста или других органических материалов с тестированием почвы, чтобы действительно понять, как эти материалы влияют на SOM вашего сада. Если вы еще не сделали анализ почвы, сейчас самое время это сделать.

Пока вы ждете результатов анализа почвы, вы можете подумать о том, как сохранить почву и питательные вещества в вашем саду на месте — аналогично тому, как это делают многие фермеры из Миннесоты, но в меньших масштабах.

Варианты снижения потерь почвы и питательных веществ включают:

  • Уменьшение объема обработки почвы.
  • Использование покровных культур.
  • Мульчирование вокруг посевов для удержания почвы на месте.
  • Создание буфера вокруг сада для минимизации стока.

Чтобы сократить объем обработки почвы в саду, обрабатывайте только то место, где вы будете сажать, а не всю площадь. Или используйте ручные инструменты, а не культиваторы, или даже поэкспериментируйте с нулевой обработкой почвы. Садовый буфер может быть таким же простым, как позволить вашему газону расти немного длиннее, или более сложным, например, многолетними растениями, удобными для опылителей.

После того, как вы получите результаты анализа почвы, подумайте, нужно ли вам адаптировать управление в будущем.

Вот пример. У нас есть старый фермерский дом на нескольких акрах рядом с бывшей молочной фермой. В течение десятилетий наше поле было получателем навоза, а наша суглинистая почва прекрасна и богата органическим веществом. Наш тест почвы показал, что у нас очень высокий уровень фосфора и калия (запредельно высокий!), но для оптимального роста растений было рекомендовано немного азота. Лично я предпочитаю использовать органические источники питательных веществ в своем саду, поэтому вместо того, чтобы использовать много компоста, я теперь использую комбинацию покровных культур (с бобовыми для N) и кровяной муки, которая составляет около 13% N, только 2% P (как P 2 O 5 ) и 1% K (как K 2 O). Если бы мне пришлось использовать неорганическое удобрение, я бы, вероятно, использовал мочевину, которая содержит около 46% азота и не содержит фосфора или калия.

Все это может показаться довольно сложным, но суть в том, что добавление органических материалов в ваш сад — в сочетании с тестированием почвы — является идеальным способом улучшения здоровья почвы, растений и окружающей среды.

Вот еще несколько ресурсов, которые помогут вам в этом:

  • У лаборатории испытаний грунтов МН
  • Видео: Зачем проверять почву?
  • Краткое руководство по удобрению растений
  • Покровные культуры и сидераты в приусадебных участках
  • Органическое вещество почвы в системах земледелия
  • Поправки к органическим веществам и почве — Мэрилендский университет

Автор: Энн Сойер, педагог по повышению квалификации в сфере образования водоразделов

Похожие темы:
Новости двора и сада

Обзор страницы

Что такое почвенный органический углерод?

Последнее обновление страницы: вторник, 28 июня 2022 г. — 10:09

Чем органический углерод почвы отличается от органического вещества почвы?

Почвенный органический углерод (SOC) относится только к углеродному компоненту органических соединений. Органическое вещество почвы (SOM) трудно измерить напрямую, поэтому лаборатории, как правило, измеряют и сообщают SOC.

Почвенный органический углерод и секвестрация углерода

Связывание углерода в SOC было предложено как один из способов смягчения последствий изменения климата за счет сокращения содержания углекислого газа в атмосфере. Аргумент состоит в том, что небольшое увеличение SOC на очень больших площадях сельскохозяйственных и пастбищных угодий значительно уменьшит содержание углекислого газа в атмосфере. Чтобы восстановление было продолжительным, органическое вещество должно находиться в более стабильных или устойчивых фракциях (таблица 1). Для получения дополнительной информации см. Органический углерод почвы и депонирование углерода.

Что такое органическое вещество почвы?

SOM состоит в основном из углерода, водорода и кислорода и имеет небольшие количества других элементов, таких как азот, фосфор, сера, калий, кальций и магний, содержащиеся в органических остатках. Он делится на «живые» и «мертвые» компоненты и может варьироваться от совсем недавних материалов, таких как стерня, до в значительной степени разложившихся материалов, которым может быть много сотен лет. Около 10% подземного органического вещества, такого как корни, фауна и микроорганизмы, являются «живыми» (рис. 1).

SOM существует в виде 4 отдельных фракций, которые сильно различаются по размеру, времени оборота и составу в почве (Таблица 1):

  1. растворенное органическое вещество
  2. взвешенное органическое вещество
  3. гумус
  4. устойчивое органическое вещество.

Рисунок 1. Большая часть органического вещества почвы мертва или разлагается, при этом живые организмы составляют около 10% пула органического вещества почвы

Resistant organic matter is very old and is made up of chemically resistant residues and organic remnants such as charcoal.»>

Таблица 1 Размер, время оборота и состав 4 фракций органического вещества почвы
Фракция Размер микрометры (мкм) и миллиметры (мм) Время оборота Состав
Растворенное органическое вещество <45 мкм (в растворе) От минут до дней Растворимый корневые экссудаты, простые сахара и побочные продукты разложения. Обычно он составляет менее 5% от общего органического вещества почвы.
Твердые органические вещества 53 мкм – 2 мм 2–50 лет Свежий или разлагающийся растительный и животный материал с идентифицируемой клеточной структурой. Составляет 2–25 % общего органического вещества почвы.
Гумус <53 мкм Десятилетие (от 10 до 100 лет) Старые разложившиеся органические соединения, устойчивые к разложению. Может составлять более 50% всего органического вещества почвы.
Устойчивое органическое вещество <53 мкм – 2 мм От 100 до 1000 лет Относительно инертный материал, такой как химически стойкие материалы или органические остатки (например, древесный уголь). Может составлять до 10% органического вещества почвы.

Вернуться к началу

Сколько почвенного органического углерода содержится в почвах Западной Австралии?

Большинство почв Западной Австралии имеют низкое содержание органического углерода (Viscarra Rosssel et al. 2014). Малое количество осадков, теплые условия в течение большей части года и песчаные почвы ограничивают накопление стабильного SOC.

Как правило, содержание органического углерода в сельскохозяйственных почвах засушливых районов Западной Австралии составляет от 0,7% до 4% (рис. 2), хотя SOC может составлять от 0,3% для пустынных почв и до 14% для интенсивных молочных почв. Большая часть органического вещества находится вблизи поверхности почвы. На юго-западе Западной Австралии около 60% органического вещества в верхних 30 см почвы находится в верхних 10 см.

Рисунок 2 Концентрация (%) почвенного органического углерода в верхнем слое 0–10 см почвы. Области низкой достоверности выделены белым цветом; серые области представляют местную растительность и заповедники (Источник: Griffin et al. 2013)

Оценка запасов органического вещества почвы по органическому углероду почвы

1 Начните с измеренного общего органического углерода %

Около 58% массы органического вещества существует в виде углерода. Мы можем оценить процент SOM от SOC%, используя коэффициент преобразования 1,72 (полученный из 100/58).

Органическое вещество (%) = общий органический углерод (%) x 1,72

Этот коэффициент преобразования может варьироваться в разных почвах, но 1,72 обеспечивает приемлемую оценку SOM для большинства целей.

2 Преобразование % в вес для данной глубины и площади

Запас ПОУ в тоннах углерода на гектар (тС/га) = (почвенный органический углерод %) x (масса почвы в заданном объеме)

Для например, почва с SOC 1,3% (0,013) и объемной плотностью 1,2 грамма на кубический сантиметр (что эквивалентно 1,2 тонны на кубический метр) будет иметь SOC на глубине 10 см (0,1 м) на гектар (10 000 м 2 ) из:

(0,013) x (1,2 x 0,1 x 10 000) = 15,6 тС/га.

Используя коэффициент преобразования 1,72, количество SOM будет составлять: 15,6 x 1,72 = 26,8 тонн органического вещества.

Вернуться к началу

Круговорот органического вещества в почве

Тип почвы, климат и управление влияют на поступление органического вещества в почву и его оборот или разложение. Осадки являются основным фактором роста растений (биомассы) и биологической активности, что приводит к разложению органического вещества, попадающего в почву. Различные фракции ПОВ (растворенные, взвешенные, гумусовые и устойчивые) переворачиваются с совершенно разной скоростью (рис. 3). Кроме того, SOM непрерывно переключается между живыми, разлагающимися и стабильными фракциями в почве (рис. 4).

Рисунок 3. Различные фракции органического вещества почвы разлагаются в почве в разные периоды времени

Рисунок 4. Органическое вещество преобразуется из одной формы в другую по мере того, как оно разлагается и превращается в различные органические фракции почвы (рисунок адаптирован из дополнительной публикации Университета Миннесоты WW -07402)

  1. Входы: растения и животные становятся частью SOM, поскольку они умирают или создают побочные продукты.
  2. Трансформация: почвенные организмы расщепляют и потребляют органическое вещество, создавая различные формы органических остатков. Например, свежие растительные остатки разбиваются на более мелкие кусочки (<2 мм) и становятся частью фракции твердых частиц органического вещества. Этот материал далее разлагается, и в гумусовый бассейн поступает меньшее количество более биологически устойчивого материала.
  3. Высвобождение питательных веществ: питательные вещества и другие соединения, не требуемые микроорганизмами, высвобождаются и становятся доступными для растений.
  4. Стабилизация органических веществ: по мере разложения органических остатков они становятся более устойчивыми к дальнейшим изменениям.

Вернуться к началу

Сколько почвенного органического углерода, попадающего в почву, остается там?

Микроорганизмы переваривают до 90% органического углерода, поступающего в почву в составе органических остатков. При этом они выдыхают углерод обратно в атмосферу в виде углекислого газа. В то время как до 30% органических материалов могут в конечном итоге быть преобразованы в гумус, в зависимости от типа почвы и климата, в австралийских сельскохозяйственных почвах это значение часто значительно меньше. Существует 3 основных фактора, влияющих на способность данного типа почвы удерживать SOC (рис. 5). Почвы с более высоким естественным содержанием глины обычно удерживают больше органического вещества и, следовательно, содержат больше органического углерода, чем песчаные почвы.

Рисунок 5 Влияние типа почвы, климата и факторов управления на удержание органического вещества почвы в почве (Источник: Ingram & Fernandes 2001)

SOM в основном является результатом поступления за вычетом потерь и может зависеть от типа почвы , климат и управление (таблица 2). SOM увеличивается, когда затраты превышают потери, и наоборот. Входы в значительной степени зависят от производства растительной биомассы, хотя также могут быть результатом внесения в почву удобрений или побочных продуктов животноводства. Потери происходят при разложении органического вещества и, в некоторых случаях, при эрозии почв.

Таблица 2 Влияние почвы, климата и факторов управления на накопление органического вещества почвы в Западной Австралии Тип почвы
  • Природная глина в почве связывается с органическое вещество, которое помогает защитить его от разрушения или ограничивает доступ к нему микробов и других организмов.
  • Органическое вещество в крупнозернистых песчаных почвах не защищено от микробного воздействия и быстро разлагается.
Климат
  • В сопоставимых системах земледелия с аналогичным типом почвы и управлением органическое вещество почвы увеличивается с количеством осадков. Это связано с тем, что увеличение количества осадков способствует более активному росту растений, что приводит к накоплению большего количества органических веществ в почве.
  • Органические вещества разлагаются медленнее при понижении температуры. В Западной Австралии во влажных условиях каждое повышение температуры на 10°C удваивает скорость разложения органического вещества (Hoyle et al. 2006). Это означает, что влажные и теплые условия часто приводят к наиболее быстрому разложению органических материалов.
Управление земельными и почвенными ресурсами
  • Максимальное увеличение биомассы сельскохозяйственных культур и пастбищ за счет повышения эффективности водопользования и агрономического управления приведет к увеличению поступления органических веществ.
  • Поскольку большая часть органического вещества находится в верхнем слое почвы 0–10 см, защита поверхности почвы от эрозии имеет важное значение для сохранения органического вещества почвы.
  • Обработка структурированных почв снижает запасы органического вещества почвы, подвергая ранее защищенное органическое вещество микробному разложению.
  • Добавление несельскохозяйственных органических остатков, таких как навоз, солома и уголь, может увеличить содержание органического вещества в почве. Агрономические выгоды должны быть измерены, чтобы установить экономическую жизнеспособность.
  • Ландшафт может влиять на производство биомассы (входы), связанное с наличием воды.
  • Перенос почвы и органического вещества вниз по склону в результате эрозии может увеличить запасы почвенного органического вещества в нижних частях ландшафта.
  • Почвенные ограничения снижают скорость роста и разложения растений. Это может замедлить количество и скорость преобразования органического вещества в более стабильные фракции.
  • Микроорганизмы и особенно бактерии плохо растут на сильнокислых или щелочных почвах, и, следовательно, органические вещества в этих почвах разлагаются медленно.

Вернуться к началу

Как измерить или интерпретировать результаты по органическому углероду в почве?

Изменения стабильного ПОУ обычно происходят очень медленно (в течение десятилетий), и зачастую трудно измерить небольшие изменения на относительно большом фоне почвенного углерода. Изменения SOC в значительной степени определяются тем, сколько биомассы выращивается и сохраняется над и под землей.

Около 45% органического вещества представляет собой углерод, а более легкие по текстуре почвы удерживают менее 30% этого количества. Например, в почвах Западной Австралии содержится от 20 до 160 тС/га. Типичная австралийская система производства зерна, производящая 2 т/га пшеницы, вероятно, ежегодно сохраняет в почве 0,1–0,5 т органического вещества на гектар. Это соответствует изменению SOC во многих случаях менее чем на 1% от общего запаса.

Прежде чем с какой-либо степенью уверенности можно будет измерить значительное изменение, требуется более значительное изменение общего запаса органического углерода, для которого может потребоваться несколько лет или больше. Учитывая, что годовой ввод органических остатков, вероятно, будет менее 0,2 тС/га в типичной системе возделывания зерновых, время, необходимое для обнаружения значительного изменения SOC, обычно составляет более 10 лет.

Отслеживая SOC с течением времени, можно оценить изменения, вызванные управлением (рис. 6). Однако свежие остатки (рис. 1) могут сильно различаться в зависимости от сельскохозяйственных культур или пастбищ, выращиваемых каждый год.

Для точного измерения изменений SOC требуется:

  • стратегия отбора проб почвы, фиксирующая естественные колебания содержания углерода в почве
  • мера концентрации SOC заданные интервалы глубины.

Изменения SOC чаще всего наблюдаются в верхнем слое почвы 0–10 см.

При анализе почвы на органический углерод обычно указывается процент общего SOC. Используя меру объемной плотности, можно рассчитать количество углерода на гектар на заданную глубину почвы, как показано ранее.

Рисунок 6. Изменения SOC можно отслеживать с течением времени с помощью точной программы отбора проб почвы. Изменения в общем SOC и распределении органического углерода на разных глубинах могут помочь вам понять, как методы управления влияют на SOC с течением времени.

Ссылки

Гриффин, Э., Хойл, Ф.К. и Мерфи, Д.В. 2013, «Органический углерод в почве», в Отчетная карта по устойчивому использованию природных ресурсов в сельском хозяйстве , Министерство сельского хозяйства и продовольствия, Западная Австралия, просмотрено 16 Ноябрь 2016 г., https://www.agric.wa.gov.au/sites/gateway/files/2.4%20Soil%20organic%20carbon.pdf

Hoyle, FC 2013, Управление органическим веществом почвы: практическое руководство , Корпорация исследований и разработок зерна, Кингстон, просмотрено 15 октября 2018 г.