Гумус- сложный динамический комплекс высокомолекулярных соединений, образовавшие при разложение растительных остатков. Он представляет собой специфическое тёмноокрашенное высокомолекулярное органическое вещество почвы кислотной природы, образовавшееся в результате превращения органических остатков.
Процессы превращения органических веществ остатков гумуса можно разделить на три группы:
Входят химические процессы, происходящие под влиянием ферментов, или энзимы, оставшихся в органических остатках, и при участии минеральных катализаторов.
Входят процессы, происходящие под влиянием различных почв обитающих животных (от простейших до млекопитающих).
Входят биохимические процессы, связанные с деятельностью микроорганизмов.
В состав гумуса входят две группы соединений:
органические вещества индивидуальной природы (представлены соединениями, входящими в состав растительных остатков. К ним относятся: белки, аминокислоты, углеводы, жиры, воски и другие соединения);
специфические органические вещества (гумусовые) (составляют 80-90% всей массы почвенного гумуса. В состав гумусовых веществ входят гуминовые кислоты, фульвоскислоты и гумин.
Гуминовые кислоты – темноокрашенные высокомолекулярные азотосодержащие органические кислоты. Они не растворимы в воде и в кислотах, но растворимы в щелочах.
Фульвокислоты - желтоокрашенные высокомолекулярные азотосодержащие органические кислоты. В них в отличие от ГК содержится меньше углерода, но больше кислорода и водорода.
Гумин – темноокрашенное соединение, прочно связанная с минеральной частью почвы, не извлекается водой, кислотами и щелочами.
Играет главную роль в формирование профиля почвы, формирует хорошо выраженныйтёмноокрашенный гумусовый горизонт. Гумус склеивает почвенные частицы в агрегаты, способствуя созданию агрономической ценной структуры и благоприятных для жизни растений физических свойств почвы. В гумусе содержаться основные элементы питания растений (N,P, K,S, Ca, Mg). Гумусовые вещества служат пищей для гетеротрофных почвенных организмов. Придает окраску и поглощает солнечной энергии.
Почвы, богаты гумусом, характеризуются большей поглотительной способностью, лучшими водными и физическими свойствами
Закономерности распределения гумусовых веществ в почвах
Степень и характер формирования и накопления гумуса в почвах зависит в основном от радиационного баланса и режима влажности. Мощность гумусового горизонта, содержание и запасы гумуса закономерно изменяются в почвах зонального ряда. Наибольшее значение перечисленных показателей характерно для черноземов типичных лесостепной зоны. Мощность гумусового горизонта в них может достигать 1.5 м, содержание гумуса до 15% (табл.3). К северу и югу от зоны распространения черноземов типичных мощность гумусового горизонта, содержание и запасы гумуса постепенно снижаются до минимальных значений. Параллельно общему содержанию гумуса изменяется относительное содержание гуминовых кислот. Больше всего их в черноземах. К северу и к югу от черноземов их содержание постепенно снижается. Изменение содержания фульвокислот менее закономерно, но в целом противоположно содержанию гуминовых кислот. Содержание нерастворимого остатка составляет 30-40% от общего содержания гумуса и слабо варьирует по типам почв. Характерным для каждого типа почв является отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот, которые также наибольшие в черноземах (около 2 и более), постепенно снижается к подзолистым, бурым пустынно-степным почвам. По этому отношению выделяются следующие типы гумуса: гуматный > 2, фульватно-гуматный 1-2, гуматно-фульватный – 0.5-1, фульватный - <0.5.
В составе гуминовых кислот доля свободных и связанных с подвижными формами полуторных оксидов от подзолистых почв к почвам аридных регионов снижается от 90-100% до 10% и менее, а с кальцием, наоборот, возрастает в том же диапазоне. В почвах влажных и переменно-влажных тропических и субтропических областей содержание гумуса повышается на 3-4% с преобладанием в его составе, как правило, фульвокислот.
Роль органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений. Роль органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений очень многообразна. Значительная часть элементарных почвенных процессов (ЭПП) происходит с участием гумусовых веществ. К ним относятся биогенно-аккумулятивные, элювиальные, элювиально-аккумулятивные, метаморфические и другие. Процессы взаимодействия органических веществ с минеральной частью почв лежат в основе почвообразования.
Содержание, запасы и состав гумуса входят в состав главных показателей почвенного плодородия. Они оказывают также влияние на все режимы и свойства почв.
Органическое вещество является источником азота и зольных элементов питания растений. В нем содержится 98% валового азота, с ним связано 40-60% фосфора, 80-90% серы, значительные количества кальция, магния, калия и других макро- и микроэлементов. Часть этих элементов находится в поглощенном состоянии и усваивается растениями в результате ионообменных реакций. Другая часть высвобождается и становится доступной растения после минерализации органических веществ. Установлено, что около 50% потребности в азоте культурные растения получают за счет почвенного органического вещества, прежде всего легкоразлагаемого, остальные 50% за счет минеральных удобрений.
Органическое вещество оптимизирует физико-химические свойства почв. Поглотительная способность органических коллоидов значительно выше, чем минеральных, и достигает 1000 и более мг-экв./100 г препарата гумусовых веществ. Более гумусированные почвы обладают более высокой буферностью по отношению к кислотно-основным воздействиям, окислению-восстановлению и действию токсикантов. Поглощенные органическими и органо-минеральными коллоидами катионы являются доступными для растений и активно участвуют в их питании.
Органическое вещество оказывает существенное влияние на структурное состояние, физические, водно-физические и физико-механические свойства почв. С увеличением гумусированности снижается плотность, увеличивается общая порозность, улучшается структура почвы, повышается водопрочность структурных агрегатов; увеличивается влагоемкость и водоудерживающая способность, водопроницаемость, диапазон активной влаги, гигроскопическая влажность; становятся оптимальными физико-механические свойства почвы: липкость, пластичность, твердость, удельное сопротивление. Гумус придает почве темную окраску, что способствует поглощению тепла.\
Органическое вещество играет ведущую роль в биологическом режиме почв. Источники гумуса поддерживают в почвах определенный уровень биологической активности; собственно гумусовые вещества способствуют сохранению микроорганизмов в почвах и создают комфортные условия для их функционирования. Повышенная биологическая активность почв способствует снижению численности патогенных микроорганизмов, ускоряет микробиологическую деградацию пестицидов.
В составе органических веществ содержатся физиологически активные вещества, ускоряющие рост и развитие растений.
