Материал: GOSY-1_vmeste

Экологическая роль гумуса

•Энергия орг в-ва почв исп-ся микроорг-ми и беспозвоночными животными для своей ж/д, для фиксации N, многих внутрипочвенных пр преобразования почвенной массы, для воспроизв-ва и поддержания почвенного плодородия.

•Физ св-ва почв тесно связаны с % сод-ем и запасами орг в-ва. Почвы с высоким сод-ем гумуса быстрее просыхают весной и раньше пригодны к обработке, требуют меньше затрат на мех обработку. Эксплуатационные расходы на высокогумусных почвах сокращаются при возрастании производ-ти почвообрабатывающих агрегатов. Увеличение сод-я орг в-ва ведет к снижению равновесной плотности почв, что создает условия для минимализации обработок при повышении их интенсивности.

•Физ-хим св-ва почв (емкость поглощ-я, буферность) нах-ся в тесной корреляции с сод-ем орг в-ва.

•Орг в-во - источник многих пит компон-ов и прежде всего N: 50% N растения берут из почвенных запасов. Служит основой создания opt условий для эффективного исп-я высоких доз минер-х удобр-й. Снижает побочное отриц действие хим удобр-й, способствует закреплению их излишка и нейтрализации вредных примесей.

•Содержит большое кол-во физиологически активных в-в. Биологическая активность почв находится в тесной прямой корреляции с орг в-вом почвы. В более гумусированных почвах разнообразнее видовой состав микроорганизмов и беспозвоночных животных и выше их численность. Ферментативная активность почв возрастает при нарастании кол-ва гумуса.

•Сод-е орг в-ва, особенно подвижной части, определяет интенсивность поступления СО2 в приземный слой воздуха, что позволяет наращивать интенсивность фотосинтеза растений. Почвы с высокой биологической активностью способны производить более высокий урожай полевых культур.

Орг в-во почвы делят на мобильное, обеспечивающее эффективное плодородие, высокий текущий урожай культур, их отзывчивость на агромероприятия (свежий опад растений, растит остатки, в-ва индивидуальной природы, легкоминерализующиеся части ГВ), и стабильное, обусловливающее устойчивость плодородия почв, урожаев и св-в почв в многолетнем цикле (специфические ГВ).

Оптимальное гумусное состояние - которое благоприятно для получения запланированного урожая при обязательном условии наиболее эффективного исп вносимых удоб-й и максимальной эффективности агротехнич-х приемов. Определяется комплексом показателей (сод-е орг в-ва, его запасы, обогащенность N (C:N), обогащенность Са, тип гумуса (Сгк:Сфк), уровень варьирования этих показателей).

Важные факторы миграции орг в-ва:

-водный режим -состав гумуса

В кислых условиях низкомолекулярные орг в-ва интенсивно мигрируют(холодные,влажные условия) обр-ся ФК(> подвижен чем ГК). , обр иллювированный гумусовый гор-т (существует водная миграция, вплоть до миграции в воды)

Южнее Са связывает орг в-во, он коагулятор.

В нейтральный почвах орг в-во инертно, скоагулированно. In situ

Щелочные почвы (солончаки) вызывают повышенную миграцию гумуса, поэтому наблюд-ся его потечность.

Теория Орлова: зависимость гумификации от внешних условий

Главный фактор - продолжительность биологической активности (ПБА) влияет на мощность гумус гор-та

-Геохимическая обстановка определяет степень насыщенности основаниями

Наибольшая глубина гумификации у черноземов, коричневых почв

Тропич, субтропич пояса – ПБА высокая (почти год, но кислая р-ция , ненасыщенность основаниями не дают образовываться мощным гумусовым гор-там).

-продуктивность растит сообщества

-хар-р поступления опада

Сод гумуса существенно различается в зональных почвенных типах. Увеличивается от таежных подзолистых почв (2-3%) к дерново- подзолистым и далее к серым лесным (4-6%) и черноземным (в среднем 10%) и вновь падает в каштановых почвах сухих степей (3-4%), в бурых полупустынных (1-2%) и серо-бурых почвах пустынь (0,3-0,5%). Меняются и запасы гумуса. общий запас гумуса в метровом слое подзолистых почв 100 т/га, в серых лесных - 150-300, в типичных черноземах > 700 т/га. К югу от луговых степей запасы гумуса быстро уменьшаются, составляя в бурых полупустынных почвах -62 т/га.

Закономерен также характер распределения гумуса в профиле различных почв. В подзолистых и серых лесных почвах распределение гумуса резко убывающее: примерно половина всего запаса гумуса концентрируется в слое 0-20 см. В черноземах же гумус распределен на большую глубину, в верхнем слое (0-20 см) здесь содержится лишь около 25-30% общего запаса метровой толщи. С продвижением к югу в каштановых и бурых полупустынных почвах вновь наблюдается несколько большая концентрация гумуса в слое 0-20 см.

Это явление объясняется особенностью поступления растительных остатков, служащих исходным материалом для образования гумуса. В лесных почвах главным источником гумусовых веществ служит подстилка, а в почвах под травянистой растительностью — остатки корневой системы, масса которой в несколько раз превышает массу надземных органов. По содержанию органического азота главные типы почв располагаются в таком же порядке, как и по содержанию гумуса.

Гумусообразование in situ — процесс разложения растительных остатков на месте их отмирания и последующего новообразования гумуса без его переме­щения по профилю. Морфологически характеризуется образованием поверхностного темного гумусового горизонта комковатой или зернистой структуры, наиболее темного и оструктуренного в профиле, содержащего значительное количество живых и мертвых корней растений. В шлифе под микроскопом видны многочисленные хлопьевидные гумусовые сгустки, обволакивающие зерна скелета; четко видны остатки растительных тканей на разных стадиях разложения; встречаются обычно опаловые фитолитарии, иногда окристаллизованные до кристобалита.

Формы воды в почве.

Вода в почвах неоднородна. Разные ее порции имеют разные физические свойства (термодинамический потенциал, теплоемкость, плотность, вязкость, удельный объем, химический состав, подвижность молекул, осмотическое давление и т. д.). обусловленные характером взаимного расположения и взаимодействия молекул воды между собой и с другими фазами почвы — твердой, газовой, жидкой. Порции почвенной воды, обладающие одинаковыми свойствами, получили название категорий или форм почвенной воды.

Категории почвенной влаги различаются между собой прочностью связи с твердой фазой почвы и степенью подвижности.

Родэ выделил 5 форм почвенной воды:

1. Твердая вода — лед

2)Химически связанная вода

2.1 конституционную и

2.2кристаллизационную.

3) Парообразная вода

4) Физически связанная, или сорбированная вода

4.1 прочносвязанную и

4.2 рыхлосвязанную.

5)Свободная вода

. 5.1капиллярной

5.1.1капиллярно-подвешенную (5.1.1.1Стыковая капиллярно-подвешенная),

5.1.2 капиллярно-подпертую,

5.1.3.капиллярно-посаженную.

5.2 гравитационная

5.2.1 просачивающ. гравитационная

5.2.2Вода водоносных горизонтов

1) Твердая вода — лед. почвенная вода — всегда раствор, температура замерзания воды в почве ниже 0°С.

2)Химически связанная вода (включает а)конституционную и б)кристаллизационную).

а) группаОН химических соединений (гидроксиды Fe, Al, Mn; орг. и органоминеральные соединения; глинистые минералы).

б) целые водными молекулы кристаллогидратов, преим-но солей (полугидрат— CaSО₄•¹/₂ H₂O, гипс — CaSО₄•2H₂О, мирабилит — Na₂SО₄•10H₂O). Отличаются исключительно высокой прочностью связей и полной подвижностью.

а+б наз-ся кристалло-гидратной водой.

Эта вода входит в состав твердой фазы почвы и не является самостоятельным физическим телом, не передвигается и не обладает свойствами растворителя.

3) Парообразная вода. содержится в почвенном воздухе порового пространства в форме водяного пара и передвигается в форме водяного пара в поровом пр-ве. Понижение температуры почвы приводит к насыщению почв. воздуха и конденсации пара, парообразная вода переходит в жидкую; при повышении температуры -обратный процесс. Парообразная вода в почве передвигается в ее поровом пространстве от участков с высокой упругостью водяного пара к участкам с более низкой упругостью (активное движение), а также вместе с током воздуха (пассивное движение).

4) Физически связанная, или сорбированная, вода. -вода, сорбированная на поверхности почвенных частиц, обладающих определенной поверхностной энергией за счет сил притяжения, имеющих различную природу. При соприкосновении почвенных частиц с молекулами воды последние притягиваются этими частицами, образуя вокруг них пленку. Удержание молекул воды происходит в данном случае силами сорбции. Мол. воды-собой диполи, т. е. частицы с двумя полюсами, несущими заряды противоположного знака, они обладают способностью притягиваться не только поверхностью почвенных частиц, но и вступать в связь друг с другом, притягиваясь полюсами противоположного знака. Все молекулы сорбированной воды находятся, таким образом, в строго ориентированном положении.

В зависимости от прочности удержания воды сорбционными силами физически связанную воду подразделяют на а)прочносвязанную и б)рыхлосвязанную.

а)Прочносвязанная вода-вода, поглощенная почвой из парообразного состояния. Свойство почвы сорбировать парообразную воду называют гигроскопичностью почв, а поглощенную таким образом воду — гигроскопической (Г). Прочносвязанная вода — это вода гигроскопическая. Она удерживается у поверхности почвенных частиц очень высоким давлением — порядка (1÷2)•10⁹ Па, образуя вокруг почвенных частиц тончайшие пленки. Высокая прочность удержания обусловливает полную неподвижность гигроскопической воды.

Она не замерзает, не растворяет электролиты, отличается повышенной вязкостью и не доступна растениям.

Количество водяного пара, сорбируемого почвой, находится в тесной зависимости от относительной влажности воздуха, с которым соприкасается почва . Чем она больше, тем большее количество воды сорбируется почвой. При низкой относительной влажности воздуха (порядка 20—40%) имеет место сорбция воды непосредственно почвенными частицами с образованием моно — бимолекулярного слоя. Дальнейшее увеличение относительной влажности воздуха обусловливает возрастание толщины водной пленки.

Предельное количество воды, которое может быть поглощено почвой из парообразного состояния при относительной влажности воздуха, близкой к 100% (94—98%), называют максимальной гигроскопической водой (МГ). При влажности почвы МГ толщина пленки из мол. воды- 3—4 слоя. Чем выше в почве содержание илистой и особенно коллоидной фракции, тем выше будет гигроскопичность почв и МГ. Гумус также увеличивает гигроскопичность почвы.