Compoziția solului este organică și anorganică. Pamantul. Substanță minerală a solului. Materia organică a solului. Determinarea compoziției granulometrice a solului

Partea organică sol reprezentate de organisme vii (faza vie sau biofază), reziduuri organice nedescompuse și substanțe humice (Fig. 1)

Partea organică a solului

Figura: 1. Partea organică a solului

Organismele vii au fost discutate mai sus. Acum este necesar să se definească reziduurile organice.

Reziduuri organice- acestea sunt substanțe organice, țesuturi de plante și animale, păstrându-și parțial forma și structura originală. Trebuie remarcat faptul că trebuie menționată diferita compoziție chimică a diferitelor reziduuri.

Substanțe humicesunt toate materii organice ale solului, cu excepția organismelor vii și a resturilor lor, care nu și-au pierdut structura țesutului. Se acceptă în general să le împărțim în substanțe humice specifice, adecvate și substanțe organice nespecifice de natură individuală.

Substanțele humice nespecifice conțin substanțe de natură individuală:

a) compuși azotati, de exemplu, simpli și complecși, proteine, aminoacizi, peptide, baze purinice, baze pirimidinice; glucide; monozaharide, oligozaharide, polizaharide;

b) lignină;

c) lipide;

e) taninuri;

f) acizi organici;

g) alcooli;

h) aldehide.

Astfel, substanțele organice nespecifice sunt compuși organici individuali și produse intermediare de descompunere a reziduurilor organice. Acestea reprezintă aproximativ 10-15% din conținutul total de humus al solurilor minerale și pot atinge 50-80% din masa totală a compușilor organici din orizonturile de turbă și de gunoiul forestier.

Substanțele humice în sine sunt un sistem specific de compuși organici cu conținut ridicat de azot, cu structură ciclică și natură acidă. Potrivit multor cercetători, structura moleculei compusului de humus este complexă. S-a stabilit că principalele componente ale moleculei sunt nucleul, lanțurile laterale (periferice) și grupurile funcționale.

Se crede că miezul este un inel aromatic și heterociclic format din compuși cu cinci și șase membri de tipul:

benzen furan pirol naftalen indol

Lanțurile laterale se extind de la nucleu la periferia moleculei. Acestea sunt reprezentate în molecula compușilor humici de aminoacizi, carbohidrați și alte lanțuri.

Compoziția substanțelor humice conține carboxil (-COOH), fenol-hidroxil (-OH), metoxil (-CH3O) și hidroxil alcoolic. Aceste grupe funcționale determină proprietățile chimice ale substanțelor umice. O trăsătură caracteristică a sistemului de substanțe humice propriu-zise este eterogenitatea, adică prezența componentelor diferitelor etape ale umectării în ea. Trei grupuri de substanțe se disting de acest sistem complex:

a) acizi humici;

b) acizi fulvici;

c) humine sau, mai exact, un reziduu nehidrolizabil.

Acizi humici (HA) - un grup de substanțe humice de culoare închisă, extrase din sol cu \u200b\u200bsoluții alcaline și precipitate cu acizi minerali la pH \u003d 1-2. Acestea se caracterizează prin următoarea compoziție elementară: conținut de C de la 48 la 68%, H - 3,4-5,6%, N - 2,7-5,3%. Acești compuși sunt practic insolubili în apă și acizi minerali, din soluțiile de HA sunt ușor precipitați de acizii H +, Ca2 +, Fe3 +, A13 +. Aceștia sunt compuși humici de natură acidă, care se datorează grupărilor funcționale carboxil și fenol-hidroxil. Hidrogenul acestor grupări poate fi înlocuit cu alți cationi. Capacitatea de substituție depinde de natura cationului, de pH-ul mediului și de alte condiții. Într-o reacție neutră, numai ionii de hidrogen ai grupărilor carboxil sunt înlocuiți. Capacitatea de absorbție datorată acestei proprietăți a HA este de la 250 la 560 mg-echiv la 100 g de HA. Cu o reacție alcalină, capacitatea de absorbție crește la 600-700 mg echiv / 100 g de HA datorită capacității de a înlocui ionii de hidrogen ai grupărilor hidroxil. Greutatea moleculară a HA, atunci când este determinată prin diferite metode, variază de la 400 la sute de mii. În molecula HA, partea aromatică este reprezentată cel mai clar, a cărei masă prevalează asupra masei lanțurilor laterale (periferice).

Acizii humici nu au o structură cristalină; majoritatea se află în sol sub formă de geluri, care sunt ușor peptizate sub acțiunea alcalinilor și formează soluții moleculare și coloidale.

Când HA interacționează cu ionii metalici, se formează săruri, care se numesc umilește. Humatele NH4 +, Na +, K + sunt ușor solubile în apă și pot forma soluții coloidale și moleculare. Rolul acestor compuși în sol este enorm. De exemplu, humate Ca, Mg, Fe și A1 sunt în mare parte ușor solubile, pot forma geluri rezistente la apă, în timp ce trec într-o stare staționară (acumulare) și constituie, de asemenea, baza formării unei structuri rezistente la apă.

Acizi fulvici (FA) - un grup specific de substanțe humice, solubile în apă și în acizi minerali. Se caracterizează prin următoarea compoziție chimică: conținut de C de la 40 la 52%; H - 5-4%, oxigen -40-48%, N - 2-6%. Acizii fulvici, spre deosebire de HA, sunt ușor solubili în apă, acizi și alcali. Soluțiile sunt de culoare galbenă sau galben paie. Prin urmare, acești compuși și-au primit numele: în latină fulvus - galben. Soluțiile apoase de FA au o reacție puternic acidă a mediului (pH 2,5). Greutatea moleculară a acizilor fulvici, determinată prin diferite metode, variază de la 100 la câteva sute și chiar mii de unități de masă convenționale.

Molecula de acid fulvic are o structură mai simplă în comparație cu acizii humici. Partea aromatică a acestor compuși este mai puțin pronunțată. Lanțurile laterale (periferice) predomină în structura moleculei FA. Grupările funcționale active sunt grupările carboxil și fenol-hidroxil, al căror hidrogen intră în reacții de schimb. Capacitatea de schimb a FA poate ajunge la 700-800 mEq la 100 g de preparate de acid fulvic.

Atunci când interacționează cu partea minerală a solului, acizii fulvici formează compuși organo-minerali cu ioni metalici, precum și minerale. Acizii fulvici, datorită reacției lor puternic acide și solubilității bune în apă, distrug în mod activ partea minerală a solului. În acest caz, se formează săruri de acid fulvic, care sunt foarte mobile în profilul solului. Compușii organo-minerali ai acizilor fulvici sunt implicați activ în migrarea materiei și energiei în profilul solului, în formarea, de exemplu, a orizonturilor genetice individuale.

Reziduul nehidrolizabil (humini) este un grup de substanțe humice, care este un reziduu de compuși organici ai solului insolubili în alcalii. Acest grup este format atât din substanțele humice propriu-zise, \u200b\u200bde exemplu, huminurile constau din acizi humici, puternic legați de minerale, cât și din substanțe individuale puternic legate și reziduuri organice de diferite grade de descompunere cu partea minerală a solului.

Pamantul este un sistem complex format din componente minerale și organice. Servește ca substrat pentru dezvoltarea plantelor. Pentru o agricultură de succes, este necesar să se cunoască caracteristicile și modalitățile de formare a solului - acest lucru ajută la creșterea fertilității sale, adică are o mare importanță economică.

Compoziția solului există patru componente principale:
1) substanță minerală;
2) materie organică;
3) aer;
4) apa, care este mai corect numită soluție de sol, deoarece anumite substanțe sunt întotdeauna dizolvate în ea.

Materia minerală a solului

Dechva constă din componente minerale de diferite dimensiuni: pietre, piatră zdrobită și „pământ fin”. Se obișnuiește împărțirea acestuia din lut, nămol și nisip în ordinea particulelor mărite. Compoziția mecanică a solului este determinată de conținutul relativ de nisip, nămol și argilă din acesta.

Compoziția mecanică a solului afectează puternic drenajul, conținutul de nutrienți și temperatura solului, cu alte cuvinte, structura solului din punct de vedere agronomic. Solurile structurate medii până la fine, cum ar fi argile, argile și mătase, sunt în general mai potrivite pentru creșterea plantelor, deoarece conțin substanțe nutritive suficiente și sunt mai capabile să rețină apa și sărurile dizolvate. Solurile nisipoase se scurg mai repede și pierd substanțe nutritive prin levigare, dar sunt benefice pentru recoltele timpurii; primăvara se usucă și se încălzesc mai repede decât argilos. Prezența pietrelor, adică a particulelor cu un diametru mai mare de 2 mm, este importantă în ceea ce privește uzura instrumentelor agricole și impactul asupra drenajului. De obicei, pe măsură ce crește cantitatea de pietre din sol, scade capacitatea sa de a reține apa.

Materia organică a solului

Materie organică, de regulă, alcătuiește doar o mică parte din sol, dar este foarte important, deoarece determină multe dintre proprietățile sale. Este principala sursă de nutrienți ai plantelor precum fosfor, azot și sulf; promovează formarea agregatelor de sol, adică o structură fină sfărâmicioasă, care este deosebit de importantă pentru solurile grele, deoarece, ca rezultat, crește permeabilitatea și aerarea apei; servește drept hrană pentru microorganisme. Materia organică a solului este clasificată în detritus sau materie organică moartă (MOB) și biotă.

Humus (humus) este un material organic produs prin descompunerea incompletă a MOB. O parte semnificativă a acestuia nu există într-o formă liberă, ci este asociată cu molecule anorganice, în principal cu particule de sol argilos. Împreună cu ele, humusul formează așa-numitul complex absorbant al solului, care este extrem de important pentru aproape toate procesele fizice, chimice și biologice care au loc în el, în special pentru reținerea apei și a nutrienților.

Printre organismele solului un loc special este ocupat de râme. Aceste hranitoare pentru detritus, împreună cu MOB, ingeră cantități mari de particule minerale. Mișcându-se între diferite straturi de sol, viermii îl amestecă constant. În plus, lasă pasaje care îi facilitează aerarea și drenajul, îmbunătățind astfel structura și proprietățile conexe. Viermii se simt cel mai bine într-un mediu neutru și ușor acid, rar întâlnit la un pH sub 4,5.

Solul este un complex complex de componente în combinație între ele. Compoziția solului include:

  • elemente minerale.
  • compusi organici.
  • solutii de sol.
  • aerul solului.
  • substanțe organo-minerale.
  • microorganisme din sol (biotice și abiotice).

Pentru a analiza compoziția solului și a determina parametrii acestuia, trebuie să aveți valorile compoziției naturale - în funcție de aceasta, se face o evaluare a conținutului anumitor impurități.

Majoritatea părții anorganice (minerale) a solului este silice cristalină (cuarț). Poate reprezenta de la 60 la 80% din cantitatea totală de elemente minerale.

O cantitate destul de mare de componente anorganice este ocupată de aluminosilicați precum mica și feldspatii. Mineralele de argilă de natură secundară, de exemplu, montmorillonitele, pot fi, de asemenea, menționate în acest sens.

De o mare importanță pentru calitățile igienice ale solului, montmorillonitele creează datorită capacității de a absorbi cationii (inclusiv metalele grele) și astfel dezinfectează chimic solul.

De asemenea, partea minerală a componentelor solului include astfel de elemente chimice (în principal sub formă de oxizi), cum ar fi:

  • aluminiu
  • fier
  • siliciu
  • potasiu
  • sodiu
  • magneziu
  • calciu
  • fosfor

În plus, există și alte componente. Adesea pot fi sub formă de săruri sulfurice, fosforice, de cărbune și clorhidrice.


Componente organice ale solului

Majoritatea componentelor organice sunt conținute în humus. Aceștia sunt compuși organici mai mult sau mai puțin complecși care conțin elemente precum:

  • carbon
  • oxigen
  • hidrogen
  • fosfor

O parte semnificativă a componentelor organice ale solului este conținută în umiditatea solului dizolvat.

În ceea ce privește compoziția gazului solului, acesta este aer, cu aproximativ următorul procent:

1) azot - 60-78%

2) oxigen - 11-21%

3) dioxid de carbon - 0,3-8%

Aerul și apa determină un astfel de indicator ca porozitatea solului și pot fi de la 27 la 90% din volumul total.

Determinarea compoziției granulometrice a solului

Compoziția granulometrică (mecanică) a solului este raportul particulelor de sol de toate dimensiunile posibile, fără a lua în considerare originea lor (chimică sau mineralogică). Aceste grupuri de particule sunt combinate în fracții.

Compoziția granulometrică a solului are o importanță decisivă în evaluarea nivelului de fertilitate și a altor indicatori cheie ai solului.

În funcție de dispersie, particulele de sol sunt împărțite în două categorii principale:

1) particule cu un diametru mai mare de 0,001 mm.

2) particule cu un diametru mai mic de 0,001 mm.

Primul grup de particule provine din tot felul de formațiuni minerale și fragmente de rocă. A doua categorie apare în timpul degradării mineralelor argiloase și a componentelor organice.

Factori care afectează formarea solului

Atunci când se determină compoziția solului, trebuie să se acorde atenție factorilor de formare a solului - aceștia au un impact semnificativ asupra structurii și compoziției solului.

Se obișnuiește să se distingă următorii factori principali de formare a solului:

  • originea solului părinte.
  • vârsta solului.
  • relieful de suprafață al solului.
  • condițiile climatice pentru formarea solului.
  • compoziția microorganismelor din sol.
  • activitatea umană care afectează solul.

Clarke ca unitate de măsură a compoziției chimice a solului

Clark este o unitate convențională care determină cantitatea normală a unui anumit element chimic în solul ideal (nepoluat). De exemplu, un kilogram de sol natural în mod natural ar trebui să conțină aproximativ 3,25% calciu - acesta este 1 clarke. Un nivel de element chimic de 3-4 clarkes sau mai mult indică faptul că solul este destul de puternic contaminat cu acest element.

Din ce este făcut solul? Ar părea o întrebare simplă. Știm cu toții ce este. În fiecare zi mergem de-a lungul ei, plantăm în ea plante care ne dau recoltă. Îngrășăm pământul, îl dezgropăm. Uneori puteți auzi că pământul este stearpă. Dar ce știm cu adevărat despre sol? În majoritatea cazurilor, doar că acesta este stratul cel mai înalt al suprafeței pământului. Și asta nu este atât de mult. Să ne dăm seama din ce componente constă Pământul, ce poate fi și cum se formează.

Compoziția solului

Așadar, solul este cel mai fertil și constă din diferite componente. Pe lângă particulele solide, include apă și aer, și chiar și organisme vii. De fapt, acestea din urmă joacă un rol important în formarea sa. Gradul de fertilitate al acestuia depinde și de microorganisme. În general, solul este compus din faze: solid, lichid, gazos și „viu”. Să vedem ce componente le formează.

Solidele includ diverse minerale și elemente chimice. In include aproape întregul tabel periodic, dar în concentrații diferite. Gradul de fertilitate a solului depinde de componenta particulelor solide. Componentele lichide se mai numesc și soluție de conservare. Aceasta este apa în care se dizolvă elemente chimice. Există lichide chiar și în solurile deșertice, dar există o cantitate redusă a acestuia.

Deci, din ce este făcut solul în afară de aceste ingrediente de bază? Componentele gazoase umple spațiul dintre particulele solide. Aerul solului este format din oxigen, azot, dioxid de carbon și, datorită acestuia, apar diferite procese pe pământ, de exemplu, respirația rădăcinilor plantelor și putrezirea. Organismele vii - ciuperci, bacterii, nevertebrate și alge - participă activ la procesul de formare a solului și își schimbă semnificativ compoziția prin introducerea de elemente chimice.

Structura mecanică a solului

În ce constă solul este acum clar. Dar este structura sa uniformă? Nu este un secret că solul este diferit. Poate fi nisipos și argilos sau stâncos. Deci, solul este format din particule de diferite dimensiuni. Structura sa poate include bolovani uriași și mici boabe de nisip. De obicei particulele care intră în sol sunt împărțite în mai multe grupuri: argilă, nămol, nisip, pietriș. Acest lucru este esențial pentru agricultură. Structura solului determină gradul de efort care trebuie depus pentru a-l prelucra. Depinde și de cât de bine va absorbi pământul umezeala. Solul bun conține procente egale de nisip și argilă. Acest pământ este numit argilos. Dacă mai este puțin nisip, atunci solul este sfărâmicios și ușor de prelucrat. Dar, în același timp, un astfel de sol reține mai rău apa și mineralele. Solul argilos este umed și lipicios. Se scurge prost. Dar, în același timp, conține cei mai mulți nutrienți.

Rolul microorganismelor în formarea solului

Proprietățile solului depind de componentele solului. Dar nu numai acest lucru îi determină calitățile. Din rămășițele moarte ale animalelor și plantelor, materia organică pătrunde în sol. Acest lucru se datorează microorganismelor - saprofite. Acestea joacă un rol esențial în procesele de descompunere. Datorită activității lor viguroase, așa-numitul humus se acumulează în sol. Este o substanță maro închis. Humusul conține esteri de acizi grași, compuși fenolici și acizi carboxilici. În sol, particulele acestei substanțe se lipesc împreună cu argila. Se pare că este un singur complex. Humusul îmbunătățește calitatea pământului. Capacitatea sa de a reține umezeala și mineralele crește. Într-o zonă mlăștinoasă, formarea unei mase de humus se desfășoară foarte încet. Reziduurile organice sunt comprimate treptat în turbă.

Procesul de formare a solului

Solul se formează foarte încet. Pentru o reînnoire completă a părții sale minerale la o adâncime de aproximativ 1 metru, este nevoie de cel puțin 10 mii de ani. Din ce este făcut solul este produsul muncii constante a vântului și a apei. Deci, de unde vine solul?

În primul rând, acestea sunt particule de roci. Ele servesc ca bază a solului. Sub influența factorilor climatici, acestea sunt distruse și zdrobite, așezându-se pe sol. Treptat, această parte minerală a solului este colonizată de microorganisme, care, prin prelucrarea rămășițelor organice, formează humus în el. Nevertebratele, rupând în mod constant pasajele din el, îl slăbesc, contribuind la o bună aerare.

În timp, structura solului se schimbă, acesta devine mai fertil. Plantele influențează și acest proces. Crescând, ele contribuie la schimbarea microclimatului său. Activitățile umane afectează și formarea solului. El cultivă și cultivă pământul. Și dacă solul este format din componente infertile, atunci o persoană îl fertilizează, introducând atât fertilizări minerale cât și organice.

prin compoziție

În general, în prezent nu există o clasificare general acceptată a solurilor. Dar totuși, este obișnuit să le împărțim în mai multe grupuri în funcție de compoziția lor mecanică. Această diviziune este deosebit de relevantă în agricultură. Deci, clasificarea se bazează pe cât de mult constă solul din argilă:

Nisipos slab (mai puțin de 5%);

Nisipos conectat (5-10%);

Lama nisipoasă (11-20%);

Luminos ușor (21-30%);

Mediu argilos (31-45%);

Greu argilos (46-60%);

Argilă (peste 60%).

Ce înseamnă termenul „fertil”?

Din ce părți este format solul afectează gradul de fertilitate al acestuia. Dar ce face pământul astfel? Compoziția solului depinde în mod direct de mulți factori. Aceasta este clima și abundența plantelor și prezența organismelor vii care trăiesc în ea. Toate acestea afectează substanța chimică.Gradul fertilității sale depinde de componentele conținute în sol. Componentele minerale precum calciu, azot, cupru, potasiu, magneziu, fosfor sunt considerate foarte utile pentru randamente mari. Aceste substanțe intră în sol în timpul descompunerii reziduurilor organice. Dacă solul este bogat în compuși minerali, atunci este fertil. Plantele vor înflori pe ea. Acest sol este ideal pentru cultivarea legumelor și a fructelor.

Capitolul 4. SUBSTANȚA ORGANICĂ A SOLULUI ȘI COMPOZIȚIA SA

§ 1. Surse de materie organică și compoziția sa

Cea mai importantă componentă a solului este materia organică, care este o combinație complexă de resturi vegetale și animale în diferite etape de descompunere și materie organică specifică a solului numită humus.

O sursă potențială de materie organică este considerată a fi toate componentele biocenozei care cad pe sau în sol (microorganisme pe moarte, mușchi, licheni, animale etc.), dar principala sursă de acumulare a humusului în soluri este plantele verzi, care sunt lăsate anual în și pe sol. o cantitate mare de materie organică. Productivitatea biologică a plantelor variază foarte mult și variază de la 1-2 t / an de materie organică uscată (tundra) la 30-35 t / an (subtropice umede).

Deșeurile vegetale diferă nu numai cantitativ, ci și calitativ (vezi capitolul 2). Compoziția chimică a materiei organice care intră în sol este foarte diversă și depinde în mare măsură de tipul de plante moarte. Cea mai mare parte a masei lor este apă (75 - 90%). Materia uscată conține carbohidrați, proteine, grăsimi, ceruri, rășini, lipide, taninuri și alți compuși. Majoritatea covârșitoare a acestor compuși sunt substanțe cu greutate moleculară ridicată. Cea mai mare parte a reziduurilor de plante constă în principal din celuloză, hemiceluloză, lignină și taninuri, în timp ce cele mai bogate în ele sunt speciile de arbori. Proteinele se găsesc mai ales în bacterii și leguminoase, cea mai mică cantitate găsită în lemn.

În plus, reziduurile organice conțin întotdeauna unele elemente de cenușă. Cea mai mare parte a cenușii este calciu, magneziu, siliciu, potasiu, sodiu, fosfor, sulf, fier, aluminiu, mangan, care formează complexonate organominerale în humus. Conținutul de silice (SiO2) variază de la 10 la 70%, fosfor - de la 2 la 10% din masa cenușii. Denumirea elementelor de cenușă se datorează faptului că atunci când plantele sunt arse, acestea rămân în cenușă și nu se volatilizează, așa cum se întâmplă cu carbonul, hidrogenul, oxigenul și azotul.

În cantități foarte mici în cenușă există oligoelemente - bor, zinc, iod, fluor, molibden, cobalt, nichel, cupru etc. Cel mai mare conținut de cenușă este în alge, cereale și leguminoase, cea mai mică cenușă se găsește în lemnul de conifere. Compoziția materiei organice poate fi reprezentată după cum urmează (Fig. 6).

§ 2. Transformarea materiei organice în sol

Transformarea reziduurilor organice în humus este un proces biochimic complex care are loc în sol cu \u200b\u200bparticiparea directă a microorganismelor, animalelor, oxigenului din aer și apă. În acest proces, rolul principal și decisiv aparține microorganismelor, care participă la toate etapele de formare a humusului, ceea ce este facilitat de populația uriașă de soluri de către microflora. Animalele care locuiesc în sol sunt, de asemenea, implicate activ în transformarea reziduurilor organice în humus. Insectele și larvele acestora, râmele mănâncă și macină resturile de plante, le amestecă cu solul, înghit, reciclează și aruncă partea neutilizată sub formă de excremente în sol.

La moarte, toate organismele vegetale și animale suferă procese de descompunere în compuși mai simpli, a căror etapă finală este completă mineralizare materie organică. Substanțele anorganice formate sunt utilizate de plante ca elemente alimentare. Rata descompunerii și mineralizării diferiților compuși nu este aceeași. Zaharurile solubile și amidonul sunt intens mineralizate; proteinele, hemicelulozele și celuloza se descompun suficient de bine; rezistent - lignină, rășini, ceruri. O altă parte a produselor de descompunere este consumată chiar de microorganisme (heterotrofe) pentru sinteza proteinelor secundare, grăsimilor, glucidelor, care formează plasma noilor generații de microorganisme, iar după ce acestea din urmă se sting, este din nou supus procesului de descompunere. Se numește procesul de reținere temporară a materiei organice într-o celulă microbiană sinteza microbiană... Unii dintre produșii de descompunere sunt transformați în substanțe complexe moleculare ridicate specifice - substanțe humice. Ansamblul proceselor biochimice și fizico-chimice complexe de transformare a materiei organice, în urma căruia se formează o materie organică specifică a solului - humus, se numește umilire. Toate cele trei procese au loc simultan în sol și sunt interconectate între ele. Transformarea materiei organice are loc cu participarea enzimelor secretate de microorganisme, rădăcinile plantelor, sub influența cărora se efectuează reacții biochimice de hidroliză, oxidare, reducere, fermentare etc. iar humusul se formează.

Există mai multe teorii ale formării humusului. Primul în 1952 a apărut la ondensare teoria dezvoltată de M.M. Kononova. În conformitate cu această teorie, formarea humusului are loc ca un proces gradat de policondensare (polimerizare) a produșilor intermediari de descompunere a substanțelor organice (se formează mai întâi acizi fulvici, iar aceștia se formează acizi humici). Concept oxidare biochimică dezvoltat de L.N. Alexandrova în anii 70 ai secolului XX. Potrivit ei, rolul principal în procesul de humificare îl joacă reacțiile de oxidare biochimică lentă a produșilor de descompunere, în urma cărora se formează un sistem de acizi humici cu greutate moleculară mare cu compoziție elementară variabilă. Acizii humici interacționează cu elementele de cenușă ale reziduurilor vegetale, eliberate în procesul de mineralizare a acestora din urmă, precum și cu partea minerală a solului, formând diferiți derivați organo-minerali ai acizilor humici. În acest caz, un singur sistem de acizi se împarte într-un număr de fracții care diferă în ceea ce privește gradul de solubilitate și structura moleculei. Partea mai puțin dispersată, care formează săruri insolubile în apă cu calciu și sesquioxizi, se formează ca un grup de acizi humici. O fracțiune mai dispersată, care dă săruri predominant solubile, formează un grup de acizi fulvici. Biologic Conceptele de formare a humusului sugerează că substanțele humice sunt produse ale sintezei diferitelor microorganisme. Acest punct de vedere a fost exprimat de V.R. Williams, a fost dezvoltat în lucrările lui F.Yu. Geltser, S.P. Lyakh, D.G. Zvyagintsev și alții.

În diverse condiții naturale caracter și viteză formarea humusului nu este aceeași și depinde de condițiile legate de formarea solului: regimurile apă-aer și termice ale solului, compoziția granulometrică și proprietățile fizico-chimice, compoziția și natura aportului de reziduuri de plante, compoziția speciilor și intensitatea activității vitale a microorganismelor.

Transformarea reziduurilor are loc în condiții aerobe sau anaerobe, în funcție de regimul apă-aer. ÎN aerob În condiții cu o cantitate suficientă de umiditate în sol, o temperatură favorabilă și un acces liber de O 2, procesul de descompunere a reziduurilor organice se dezvoltă intens cu participarea microorganismelor aerobe. Cele mai optime condiții sunt o temperatură de 25 - 30 ° C și umiditate - 60% din capacitatea completă de umiditate a solului. Dar în aceleași condiții, mineralizarea atât a produselor intermediare de descompunere, cât și a substanțelor humice se desfășoară rapid, prin urmare, relativ puțină humus se acumulează în sol, dar multe elemente de nutrienți cu cenușă și azot ale plantelor (în solurile gri și alte soluri ale subtropicilor).

În condiții anaerobe (cu un exces constant de umiditate, precum și la temperaturi scăzute, lipsă de O 2), procesele de formare a humusului se desfășoară lent, cu participarea în principal a microorganismelor anaerobe. În acest caz, se formează mulți acizi organici cu greutate moleculară mică și produse gazoase reduse (CH 4, H 2 S), care inhibă activitatea vitală a microorganismelor. Procesul de descompunere se estompează treptat, iar rămășițele organice se transformă în turbă - o masă de plante slab descompuse și nedescompuse, păstrând parțial structura anatomică. Cel mai favorabil pentru acumularea de humus este o combinație de condiții aerobe și anaerobe în sol cu \u200b\u200bperioade alternante de uscare și umiditate. Acest regim este tipic pentru cernoziomuri.

Compoziția speciilor microorganismelor din sol și intensitatea activității lor vitale afectează și formarea humusului. Ca urmare a condițiilor hidrotermale specifice, solurile podzolice nordice se caracterizează prin cel mai mic conținut de microorganisme cu diversitate redusă de specii și activitate vitală scăzută. Consecința acestui fapt este descompunerea lentă a reziduurilor de plante și acumularea de turbă slab descompusă. În zonele subtropice și tropicale umede există o dezvoltare intensivă a activității microbiologice și, în legătură cu aceasta, mineralizarea activă a rămășițelor. Compararea rezervelor de humus în diferite soluri cu un număr diferit de microorganisme din ele indică faptul că atât biogenitatea solului foarte slabă, cât și cea ridicată nu contribuie la acumularea de humus. Cea mai mare cantitate de humus se acumulează în soluri cu un conținut mediu de microorganisme (cernoziomuri).

Compoziția granulometrică și proprietățile fizice și chimice ale solului au o influență la fel de semnificativă. În solurile nisipoase și nisipoase, solurile bine încălzite și aerate, descompunerea reziduurilor organice are loc rapid, o parte semnificativă a acestora este mineralizată, substanțele humice sunt puține și sunt slab fixate pe suprafața particulelor nisipoase. În solurile argiloase și argiloase, descompunerea reziduurilor organice în condiții egale este mai lentă (din cauza lipsei de O 2), substanțele humice sunt fixate pe suprafața particulelor minerale și se acumulează în sol.

Compoziția chimică și mineralogică a solului determină cantitatea de substanțe nutritive necesare microorganismelor, reacția mediului în care se formează humusul și condițiile de fixare a substanțelor humice în sol. Deci, solurile saturate cu calciu au o reacție neutră, care este favorabilă dezvoltării bacteriilor și fixării acizilor humici sub formă de humate de calciu insolubile în apă, care îl îmbogățește cu humus. Într-un mediu acid, când solul este saturat cu hidrogen și aluminiu, se formează acizi fulvici solubili, care au o mobilitate crescută și duc la o acumulare mare de humus. Mineralele de argilă, cum ar fi montmorillonitul și vermiculitul, contribuie, de asemenea, la fixarea humusului în sol.

Datorită diferenței dintre factorii care afectează formarea humusului, în diferite soluri cantitatea, calitatea și rezervele de humus nu sunt aceleași. Deci, orizonturile superioare ale cernoziomurilor tipice conțin 10 - 14% humus, pădure gri închisă - 4 - 9%, gazon-podzolic - 2 - 3%, castaniu închis, soluri galbene - 4 - 5%, maro și gri-maro semi-deșert - 1 - 2%. Rezervele de materie organică din zonele naturale sunt, de asemenea, diferite. Cele mai mari rezerve, conform IV Tyurin, au diverse subtipuri de cernoziomuri, turbării, pădure cenușie, castan mediu - închis, soluri roșii, scăzut - podzolic, sod-podzolic, sierozem tipic. Solurile arabile ale Republicii Belarus conțin humus: argilos- 65 t / ha, în argilos - 52 t / ha, în lut nisipos - 47 t / ha, în nisipos - 35 t / ha. Solurile Republicii Belarus, în funcție de conținutul de humus din stratul arabil, sunt împărțite în 6 grupe (Tabelul 3). Solurile din alte zone naturale au propriile lor gradații în funcție de conținutul de humus.

Tabelul 3

Gruparea solurilor din Republica Belarus după conținutul de humus

Grupuri de sol

% materie organică (pe baza greutății solului)

foarte jos

a crescut

foarte inalt

În Republica Belarus, cea mai mare parte a terenului aparține solurilor din grupele II și III, aproximativ 20% - din solurile din grupa IV (Fig. 7).

§3. Compoziția și clasificarea humusului

Humus Este o substanță organică specifică cu conținut mare de azot, de natură acidă. Este partea principală a materiei organice a solului, care a pierdut complet trăsăturile structurii anatomice a organelor de plante și animale moarte. Humusul solului este format din substanțe humice specifice, inclusiv acizi humici (HA), acizi fulvici (FA) și humin (vezi Fig. 6), care diferă prin solubilitate și capacitate de extragere.

Acizi humici - acestea sunt substanțe de culoare închisă, cu conținut ridicat de azot, insolubile în apă, acizi minerali și organici. Se dizolvă bine în alcalii cu formarea de soluții coloidale de culoare cireș închis sau maro-negru.

Atunci când interacționează cu cationii metalici, acizii humici formează săruri - humate. Humatele metalelor monovalente sunt ușor solubile în apă și sunt spălate din sol, în timp ce humatele metalelor divalente și trivalente nu se dizolvă în apă și sunt bine fixate în soluri. Greutatea moleculară medie a acizilor humici este de 1400. Conțin C - 52 - 62%, H - 2,8 - 6,6%, O - 31 - 40%, N - 2 - 6% (în greutate). Componentele principale ale moleculei de acid humic sunt nucleul, lanțurile laterale și grupurile funcționale periferice. Miezul substanțelor humice este format dintr-un număr de inele ciclice aromatice. Lanțurile laterale pot fi carbohidrați, aminoacizi și alte lanțuri. Grupurile funcționale sunt reprezentate de mai multe grupări carboxil (–COOH) și fenol-hidroxil, care joacă un rol important în formarea solului, deoarece determină procesele de interacțiune a acizilor humici cu partea minerală a solului. Acizii humici constituie cea mai valoroasă parte a humusului, cresc capacitatea de absorbție a solului, contribuie la acumularea elementelor de fertilitate a solului și la formarea unei structuri rezistente la apă.

Acizi fulvici Este un grup de acizi humici care rămân în soluție după precipitarea acizilor humici. Aceștia sunt, de asemenea, acizi organici cu greutate moleculară mare care conțin azot, care, spre deosebire de acizii humici, conțin mai puțin carbon, dar mai mult oxigen și hidrogen. Au o culoare deschisă (galben, portocaliu), ușor solubilă în apă. Sărurile (fulvații) sunt, de asemenea, solubile în apă și slab fixate în sol. Acizii fulvici au o reacție puternic acidă, distrug viguros partea minerală a solului, provocând dezvoltarea unui proces subzogen al solului.

Raportul dintre acizii humici și acizii fulvici nu este același în soluri diferite. În funcție de acest indicator (C HA: C FK), se disting următoarele tipuri de humus: umil(> 1,5), umile-fulvate (1,5 – 1), fulva-umil (1 – 0,5), fulva (< 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.

Humin - aceasta este o parte a substanțelor humice care nu se dizolvă în niciun solvent, reprezentată de un complex de substanțe organice (acizi humici, acizi fulvici și derivații lor organo-minerali), ferm asociate cu partea minerală a solului. Aceasta este o parte inertă a humusului solului.

Specificitatea și compoziția complexelor de humus servește ca bază pentru clasificarea tipurilor de humus. R. E. Müller a propus o clasificare a formelor forestiere de humus ca sistem biologic de interacțiune a substanțelor organice, a microbiotei și a vegetației. Dintre aceste complexe, se disting 3 tipuri de humus.

Humus moale - mul format în păduri de foioase sau mixte cu activitate intensivă a faunei solului în condiții hidrotermale favorabile și prezența unei cantități suficiente de baze, în primul rând calciu, în așternuturi și soluri, are o reacție ușor acidă, pătrunde uniform partea minerală a solului și se mineralizează ușor. Aproape niciun fel de așternut nu se acumulează în solurile de catâr, deoarece așternutul care intră este descompus viguros de către microbiota. Acizii humici predomină în humus.

Humus grosier - pestilență, care conține o cantitate mare de reziduuri semi-descompuse, este caracteristic pădurilor de conifere, se formează cu un conținut redus de elemente de cenușă în așternut, lipsă de baze și un conținut ridicat de silice în sol, are o reacție acidă, este rezistent la microorganisme, se mineralizează încet cu participarea ciupercilor. Ca urmare a dezvoltării lente a proceselor de humificare și mineralizare, în soluri se formează un orizont puternic asemănător cu turbă A 0, format din 3 straturi: a) un strat de materie organică slab descompusă (L), care este așternut proaspăt, b) un strat de fermentare semi-descompus (F), c) un strat umificat ( H).

Formă intermediară - modernă se dezvoltă în condiții de mineralizare destul de rapidă a reziduurilor de plante, unde activitatea funcțională a animalelor din sol, zdrobirea reziduurilor de plante, joacă un rol semnificativ, ceea ce facilitează foarte mult descompunerea lor ulterioară de către microflora solului.

§4. Valoarea și echilibrul humusului solului

Acumularea de humus este rezultatul procesului de formare a solului, în același timp substanțele humice în sine au o mare influență asupra direcției ulterioare a procesului de formare a solului și a proprietăților solului. Funcțiile humusului din sol sunt foarte diverse:

1) formarea unui profil specific de sol (cu orizontul A), formarea unei structuri a solului, o îmbunătățire a proprietăților fizice ale solului, o creștere a capacității de absorbție și a capacității de tamponare a solurilor;

2) o sursă de nutrienți minerali pentru plante (N, P, K, Ca, Mg, S, oligoelemente), o sursă de nutriție organică pentru organismele heterotrofe din sol, o sursă de CO2 în stratul de suprafață al atmosferei și compuși biologic activi din sol, care stimulează în mod direct creșterea și dezvoltarea plantelor, mobilizează substanțele nutritive, afectează activitatea biologică a solului;

3) îndeplinește funcții de protecție sanitară - accelerează distrugerea pesticidelor, fixează poluanții, reducând intrarea acestora în plante.

În legătură cu rolul variat al materiei organice în fertilitatea solului, problema echilibrului humus al solurilor arabile devine importantă. Ca orice balanță, balanța de humus include elemente de intrare (aportul de reziduuri organice și umificarea lor) și consum (mineralizare și alte pierderi). În condiții naturale, cu cât solul este mai vechi, cu atât este mai fertil: soldul este pozitiv sau zero, în solurile arabile este adesea negativ. În medie, solurile arabile pierd aproximativ 1 t / ha de humus pe an. Pentru a regla cantitatea de humus, se utilizează o introducere sistematică a unei cantități suficiente de materie organică sub formă de gunoi de grajd (aproximativ 50 kg de humus se formează din 1 tonă de gunoi de grajd), composturi de turbă, însămânțarea ierburilor perene, utilizarea îngrășămintelor verzi (siderate), calcarea solurilor acide și gipsul celor alcaline.

Starea de humus a solurilor este un indicator important al fertilității și este determinată de un sistem de indicatori care includ nivelul conținutului și rezervelor de materie organică, distribuția profilului acesteia, îmbogățirea în azot (C: N) și calciu, gradul de humificare, tipurile de acizi humici și raportul acestora. Unii dintre parametrii săi fac obiectul monitorizării mediului.

Se încarcă ...Se încarcă ...