Гумус почвы. Что это такое и как образуется

Что это такое и правильно ли так говорить? Ведь гумус в переводе с латыни – это земля или почва. То есть получается «земля почвы». Можно было бы сказать не совсем корректное выражение. И, тем не менее, оно существует и особого неприятия не вызывает. И вот почему.

Почва – это поверхностный слой литосферы Земли, который обладает плодородием и состоит из живых организмов и трех фракций: твердой, жидкой и газообразной. Под гумусом принято понимать органическое вещество, в котором содержатся компоненты, необходимые для питания растений. Таким образом, он лишь составная часть почвы, в которую, кроме него, входят еще неорганические вещества. Хотя содержание гумуса в ней иногда достигает 90%. По определению гумуса в почве составляют критерий оценки ее плодородности.

В состав гумуса входят определенные органические соединения в разных формах, а также получившиеся в результате их взаимодействий продукты. Образуется гумус как результат жизнедеятельности организмов, существующих в земле.

Дождевой червь

Первенство среди этих организмов отдают дождевому червю. Трудно оценить справедливость такого высказывания, тем более, если оно принадлежит самому Чарльзу Дарвину. Именно он указал на их роль в 1881 году, а Томас Дж. Баррет в 1947 году предложил одомашнивать дождевого червя в своей книге. Но дождевой червь лишь звено в сложной цепи, итогом которой является появление гумуса. Да и он сам не является продуктом прямого потребления растений. Он еще должен быть подготовлен или разложен микроорганизмами, симбиотическими.

Сами черви и иные живые организмы, как их остатки и органические вещества в них входящие, гумусом не являются, хотя находятся в земле.

В состав гумуса входят органические вещества. Характеризуется состав их количественным и групповым выражением. Это огромное количество разнообразных соединений углерода: ферменты или белки – катализаторы, витамины, пигменты, гормоны, экстрактивные вещества и многие другие.

Эти органические вещества связаны с минеральной частью почвы. По формам этих связей определяют фракционный его состав.

В ней остаются продукты жизнедеятельности организмов, растительных и животных, а также их остатки. Это темноокрашенные органические соединения, которые подвергаются гумификации и подразделяются на группы: гидрофобные и гидрофильные.

Кроме того, эти органические соединения, появившиеся в процессе гумификации, являются кислотами и называются гумусовыми. Это высокомолекулярные азотосодержащие оксикислоты с бензоидным ядром. Они есть: гуминовые, гематомелановые и фульвокислоты.

Гуминовые растворимы в щелочах и нерастворимы в кислотах. Гиматомелановые – в этаноле, а фульвокислоты – в воде, щелочах и кислотах. Особняком стоит такое органическое вещество, как гумин, который не растворим ни в кислотах, ни в щелочах, ни в органических растворителях.

Количество углерода лежит в основе определения степени гумификации. Он определяется как соотношение массы долей углерода в гумусовой кислоте к общему его количеству в почве.

Образование гумуса является частью пищевой цепи биосистемы и происходит в соответствии с ее правилами. Пищевая цепь – это взаимоотношения между организмами, в данном случае микробов, грибов и животных, выраженные в поедании одних другими и сопровождающиеся передачей вещества и энергии. Энергия при передаче по пищевой цепи теряется и потому цепь, обычно, не превышает 5 звеньев.

Обитатели почвы

Начинают пищевую цепь микроорганизмы, которые могут переработать такие органические соединения как сахар, крахмал и тому подобное, то есть легкодоступные. Более сложные соединения, как целлюлозу, жиры, растительные белки и так далее, «поедают» микробы и организмы, обладающие более сильным набором ферментов. Сюда же относят и грибы, которые могут «переварить» любые органические соединения растительного происхождения.

Все эти организмы не имеют пищеварительных органов и питаются, всасывая растворенные под действием их ферментов вещества всем своим телом. Эти организмы растут и увеличивают свою численность, но все полученные вещества на это не расходуются.

Эти неиспользованные вещества соединяются и превращаются в гуминовые и фульвокислоты. Последние вступают в реакцию и веществами неорганической природы и создают соли, которые являются первичным гумусом.

Химические и физические свойства образовавшегося первичного гумуса, состоящего из органических соединений – кислот и неорганических – солей, зависит от состава органических остатков подвергшиеся переработке на этом этапе.

Теперь наступает время включиться в пищевую цепь почвенным животным, в том числе и кольчатым червям. Они поглощают микробов вместе с землей. В их пищеварительной трубке происходит переваривание, благодаря ферментам своего организма, способным расщеплять белок уже животного происхождения. Объем проходящей за сутки белковой и почвенной массы может быть равным их весу. Кроме микробов, черви в процессе питания заглатывают и растительные останки, которые также могут переваривать.

Не весь объем переваренных веществ идет на рост и увеличение количества червей и других организмов на этом этапе пищевой цепи. Часть пищи не усваивается, попадает обратно и соединяется с минеральной ее частью в еще более сложные образования. Расширяется состав, впоследствии образуется биогумус, который отличается по химическим характеристикам от первичного материала.

В гумусе находится до 99% азота почвы, 60% фосфора, до 80% серы, другие микроэлементы. Но эти питательные вещества недоступны для растений, и становятся пищей для них лишь после разложения, когда выделяется углекислота – источник их воздушного питания.

Читайте также Бешенство свиней

Содержание гумуса в почве имеет значение не только для ее плодородия. Он склеивает пылевые частицы в водопрочные комочки, тем самым укрепляя ее структуру. Чем его больше, тем прочнее почва, меньше подвержена эрозии и температурным колебаниям, больше может удержать воздуха, влаги и питательных веществ.

Он обладает свойством связывать отравляющие вещества, такие как соли тяжелых металлов, радионуклиды, ароматические углероды и другие, которые появляются в процессе производственной и иной хозяйственной деятельности человека. Это главное защитное или экологическое его свойство. Связанные таким образом они «консервируются» и не попадают в организмы живых существ и человека.

Содержание гумуса в почве существенно различается. Наибольшее его количество в черноземах. Оно может достигать 10%. В тяжелых – до 2,5%, подзолистых и дерновых его до 1,5%, а в тундрах и пустынях и того меньше. Богаты им, как правило, влажные почвы, так как вода сдерживает поступление кислорода, и он медленнее разлагается. Например, торфяники имеют около 90% в своем составе органических остатков и гумусовых веществ.

Количество энергии, сосредоточенное в нем на 1 га земли можно сравнить с 50 тоннами бензина, а если это чернозем, то с 250 тоннами.

Плодородие земли, при современных методах ведения сельскохозяйственного производства, зависит не только от содержания гумуса. Широкое применение химических удобрений существенно влияет на ее эффективность. Но это, возможно, лишь при умелом их применении и правильном сочетании.

Большое и частое внесение удобрений способствует ускоренному разложению гумуса, что на начальном этапе даст значительный рост урожайности – до 2 раз. Но, со временем, пополнение его объемов сократится и внесение удобрений не приведет не только к росту плодородия, но и к его существенному уменьшению. В почве, а вместе с этим и в сельскохозяйственных культурах, будут накапливаться пестициды, нитраты и другие, вредные и отравляющие вещества, которые в скором времени попадут и в организм человека.

В завершение этой статьи также рекомендуем ознакомиться со статьей гумус: состав, образование, использование

Источники