Reklama portale

Kas yra organinės medžiagos dirvožemyje. Organinės dirvožemio dalies sudėtis. Dirvožemio organiniai komponentai

organinė dalis dirvožemis atstovaujama gyvų organizmų (gyvosios fazės arba biofazės), nesuirusių, organinių liekanų ir humusinių medžiagų (1 pav.)

Organinė dirvožemio dalis

Ryžiai. 1. Organinė dirvožemio dalis

Gyvi organizmai buvo aptarti aukščiau. Dabar būtina apibrėžti organines liekanas.

organinių liekanų- tai organinės medžiagos, augalų ir gyvūnų audiniai, iš dalies išlaikantys savo pirminę formą ir struktūrą. Reikėtų pažymėti skirtingą įvairių likučių cheminę sudėtį.

Huminės medžiagos yra visos organinės dirvožemio medžiagos, išskyrus gyvus organizmus ir jų liekanas, nepraradusias audinių struktūros. Visuotinai priimta jas skirstyti į specifines humusines medžiagas, tinkamas ir nespecifines individualaus pobūdžio organines medžiagas.

Nespecifinėse humusinėse medžiagose yra individualaus pobūdžio medžiagų:

a) azoto junginiai, pavyzdžiui, paprasti ir sudėtingi, baltymai, aminorūgštys, peptidai, purino bazės, pirimidino bazės; angliavandeniai; monosacharidai, oligosacharidai, polisacharidai;

b) ligninas;

c) lipidai;

e) taninai;

f) organinės rūgštys;

g) alkoholiai;

h) aldehidai.

Taigi nespecifinės organinės medžiagos yra atskiri organiniai junginiai ir tarpiniai organinių liekanų skilimo produktai. Jie sudaro apie 10-15% viso humuso kiekio mineraliniuose dirvožemiuose ir gali siekti 50-80% visos organinių junginių masės durpių horizontuose ir miško paklotėje.

Tiesą sakant, humusinės medžiagos yra specifinė didelės molekulinės azoto turinčių ciklinės struktūros ir rūgštinių organinių junginių sistema. Daugelio tyrinėtojų teigimu, humuso junginio molekulės struktūra yra sudėtinga. Nustatyta, kad pagrindiniai molekulės komponentai yra šerdis, šoninės (periferinės) grandinės ir funkcinės grupės.

Manoma, kad šerdį sudaro aromatiniai ir heterocikliniai žiedai, sudaryti iš penkių ir šešių narių junginių:

benzenas furanas pirolis naftalenas indolas

Šoninės grandinės tęsiasi nuo molekulės šerdies iki periferijos. Humusinių junginių molekulėje jie atstovaujami aminorūgščių, angliavandenių ir kitomis grandinėmis.

Humusinių medžiagų sudėtyje yra karboksilo (-COOH), fenolhidroksilo (-OH), metoksilo (-CH3O) ir alkoholio hidroksilo. Šios funkcinės grupės apibrėžia Cheminės savybės humuso medžiagos. Būdingas humusinių medžiagų sistemos bruožas yra heterogeniškumas, t.y. įvairių humifikacijos stadijų komponentų buvimas jame. Iš šios sudėtingos sistemos išskiriamos trys medžiagų grupės:

a) humino rūgštys;

b) fulvo rūgštys;

c) huminai, arba, tiksliau, nehidrolizuojamas likutis.

Humino rūgštys (HA)- tamsios spalvos humusinių medžiagų grupė, išgauta iš dirvožemio šarminiais tirpalais ir nusodinta mineralinėmis rūgštimis, kai pH = 1-2. Jiems būdinga tokia elementų sudėtis: C kiekis nuo 48 iki 68%, H - 3,4-5,6%, N - 2,7-5,3%. Šie junginiai praktiškai netirpsta vandenyje ir mineralinėse rūgštyse, lengvai nusodinami iš HA tirpalų rūgštimis H+, Ca2+, Fe3+, A13+. Tai rūgštinio pobūdžio humuso junginiai, atsirandantys dėl karboksilo ir fenolio hidroksilo funkcinių grupių. Šių grupių vandenilis gali būti pakeistas kitais katijonais. Galimybė pakeisti priklauso nuo katijono pobūdžio, terpės pH ir kitų sąlygų. Neutralioje reakcijoje pakeičiami tik karboksilo grupių vandenilio jonai. Dėl šios HA savybės sugerties pajėgumas yra nuo 250 iki 560 mekv 100 g HA. Esant šarminei reakcijai, absorbcijos geba padidėja iki 600-700 mg·ekv/100 g HA dėl galimybės pakeisti hidroksilo grupių vandenilio jonus. HA molekulinė masė, nustatyta įvairiais metodais, svyruoja nuo 400 iki šimtų tūkstančių. HA molekulėje ryškiausiai pavaizduota aromatinė dalis, kurios masė vyrauja prieš šoninių (periferinių) grandinių masę.

Humino rūgštys neturi kristalinės struktūros, dauguma jų dirvožemyje yra gelių pavidalu, kurios, veikiant šarmams, lengvai peptizuojasi ir sudaro molekulinius bei koloidinius tirpalus.

Kai HA sąveikauja su metalų jonais, susidaro druskos, kurios vadinamos humates. Humatai NH4+, Na+, K+ gerai tirpsta vandenyje ir gali sudaryti koloidinius ir molekulinius tirpalus. Šių junginių vaidmuo dirvožemyje yra didžiulis. Pavyzdžiui, Ca, Mg, Fe ir Al humatai iš esmės yra blogai tirpūs, gali sudaryti vandeniui atsparius gelius, pereidami į stacionarią būseną (akumuliaciją), taip pat yra pagrindas vandeniui atsparios struktūros formavimuisi.

fulvo rūgštys (FA) - specifinė humusinių medžiagų grupė, tirpi vandenyje ir mineralinėse rūgštyse. Būdinga tokia cheminė sudėtis: C kiekis nuo 40 iki 52 %; H - 5-4%, deguonis -40-48%, N - 2-6%. Fulvo rūgštys, skirtingai nei HA, gerai tirpsta vandenyje, rūgštyse ir šarmuose. Tirpalai yra geltonos arba šiaudų geltonumo spalvos. Iš čia šie junginiai gavo savo pavadinimą: lotyniškai fulvus – geltona. Vandeniniai FA tirpalai yra stipriai rūgštūs (pH 2,5). Fulvo rūgščių molekulinė masė, nustatoma įvairiais metodais, svyruoja nuo 100 iki kelių šimtų ir net tūkstančių įprastų masės vienetų.

Fulvo rūgšties molekulės struktūra yra paprastesnė, palyginti su humusinėmis rūgštimis. Aromatinė šių junginių dalis yra mažiau ryški. FA molekulės struktūroje vyrauja šoninės (periferinės) grandinės. Aktyvios funkcinės grupės yra karboksilo ir fenolhidroksilo grupės, kurių vandenilis patenka į mainų reakcijas. FA mainų pajėgumas gali siekti 700-800 mg·ekv 100 g fulvo rūgšties preparatų.

Sąveikaujant su mineraline dirvožemio dalimi, fulvo rūgštys sudaro organinius-mineralinius junginius su metalų jonais, taip pat mineralus. Fulvo rūgštys dėl stiprios rūgštinės reakcijos ir gero tirpumo vandenyje aktyviai ardo mineralinę dirvožemio dalį. Tokiu atveju susidaro fulvo rūgščių druskos, kurios turi didelį mobilumą dirvožemio profilyje. Fulvo rūgščių organiniai-mineraliniai junginiai aktyviai dalyvauja medžiagų ir energijos migracijoje dirvožemio profilyje, formuojant, pavyzdžiui, atskirus genetinius horizontus.

Nehidrolizuojamas likutis (huminai) – humusinių medžiagų grupė, kuri yra šarmuose netirpių organinių junginių likutis dirvožemyje. Šią grupę sudaro ir pačios humusinės medžiagos, pvz., huminus sudaro humusinės rūgštys, tvirtai surištos su mineralais, ir stipriai surištos atskiros medžiagos bei įvairaus skilimo laipsnio organinės liekanos su mineraline dirvožemio dalimi.

4 skyrius. DIRVOŽEMIO ORGANINĖS MEDŽIAGOS IR JOS SUDĖTIS

§ vienas. Organinių medžiagų šaltiniai ir jų sudėtis

Svarbiausia dirvožemio sudedamoji dalis yra organinė medžiaga, kuri yra sudėtingas augalų ir gyvūnų liekanų įvairiuose skilimo etapuose ir specifinių dirvožemio organinių medžiagų, vadinamų humusu, derinys.

Potencialiu organinių medžiagų šaltiniu laikomi visi biocenozės komponentai, patenkantys ant arba į dirvą (negyvi mikroorganizmai, samanos, kerpės, gyvūnai ir kt.), tačiau pagrindiniu humuso kaupimosi dirvose šaltiniu yra žali augalai, kurie kasmet paliekami dirvožemyje ir ant jo.paviršiuje daug organinių medžiagų. Biologinis augalų produktyvumas labai įvairus ir svyruoja nuo 1–2 t/metus sausųjų organinių medžiagų (tundra) iki 30–35 t/metus (drėgni subtropikai).

Augalų kraikas skiriasi ne tik kiekybiškai, bet ir kokybiškai (žr. 2 skyrių). Į dirvą patenkančių organinių medžiagų cheminė sudėtis yra labai įvairi ir labai priklauso nuo žuvusių augalų rūšies. Didžiąją jų masės dalį sudaro vanduo (75 - 90%). Į sausųjų medžiagų sudėtį įeina angliavandeniai, baltymai, riebalai, vaškai, dervos, lipidai, taninai ir kiti junginiai. Didžioji dauguma šių junginių yra stambiamolekulinės medžiagos. Didžiąją augalų liekanų dalį sudaro celiuliozė, hemiceliuliozė, ligninas ir taninai, o medžių rūšys jų yra turtingiausios. Daugiausia baltymų yra bakterijose ir ankštiniuose augaluose, mažiausias kiekis – medienoje.

Be to, organinėse liekanose visada yra tam tikras kiekis pelenų elementų. Didžiąją pelenų dalį sudaro kalcis, magnis, silicis, kalis, natris, fosforas, siera, geležis, aliuminis, manganas, kurie sudaro organomineralinius kompleksonatus humuso sudėtyje. Silicio dioksido (SiO 2) kiekis svyruoja nuo 10 iki 70%, fosforo - nuo 2 iki 10% pelenų masės. Pelenų elementų pavadinimas kilęs dėl to, kad deginant augalus jie lieka pelenuose ir nelakuoja, kaip nutinka anglies, vandenilio, deguonies ir azoto atveju.

Pelenuose randama labai mažai mikroelementų – boro, cinko, jodo, fluoro, molibdeno, kobalto, nikelio, vario ir kt. Didžiausias pelenų kiekis yra dumbliai, javai ir ankštiniai augalai, mažiausiai pelenų randama spygliuočių medienoje. . Organinių medžiagų sudėtį galima pavaizduoti taip (6 pav.).

§2. Organinių medžiagų transformacija dirvožemyje

Organinių likučių pavertimas humusu yra sudėtingas biocheminis procesas, vykstantis dirvožemyje, tiesiogiai dalyvaujant mikroorganizmams, gyvūnams, oro deguoniui ir vandeniui. Šiame procese pagrindinis ir lemiamas vaidmuo tenka mikroorganizmams, kurie dalyvauja visuose humuso susidarymo etapuose, o tai palengvina didžiulė dirvožemių populiacija su mikroflora. Dirvožemyje gyvenantys gyvūnai taip pat aktyviai dalyvauja organinių liekanų pavertime humusu. Vabzdžiai ir jų lervos, sliekai susmulkina ir sumala augalų liekanas, sumaišo jas su žeme, praryja, apdoroja ir nepanaudotą dalį išmatų pavidalu išmeta į dirvą.

Mirdami visi augalų ir gyvūnų organizmai suyra iki paprastesnių junginių, kurių galutinis etapas yra baigtas. mineralizacija organinės medžiagos. Susidariusias neorganines medžiagas augalai naudoja kaip maistines medžiagas. Įvairių junginių skilimo ir mineralizacijos greitis nėra vienodas. Intensyviai mineralizuojasi tirpūs cukrūs ir krakmolas; baltymai, hemiceliuliozės ir celiuliozė gana gerai suyra; atsparus - ligninas, dervos, vaškai. Kitą skilimo produktų dalį sunaudoja patys mikroorganizmai (heterotrofiniai) antrinių baltymų, riebalų, angliavandenių sintezei, iš kurių susidaro naujos kartos mikroorganizmų plazma, o pastarosioms žuvus, vėl veikiama. skilimo procesas. Laikino organinių medžiagų sulaikymo mikrobinėje ląstelėje procesas vadinamas mikrobų sintezė. Dalis skilimo produktų virsta specifinėmis sudėtingomis stambiamolekulinėmis medžiagomis – humusinėmis medžiagomis. Sudėtingų biocheminių ir fizikinių ir cheminių organinių medžiagų virsmo procesų visuma, dėl kurios susidaro specifinė dirvožemio organinė medžiaga – humusas. humifikacija. Visi trys procesai dirvožemyje vyksta vienu metu ir yra tarpusavyje susiję. Organinių medžiagų transformacija vyksta dalyvaujant mikroorganizmų, augalų šaknų išskiriamiems fermentams, kuriems veikiant vyksta biocheminės hidrolizės, oksidacijos, redukcijos, fermentacijos ir kt. reakcijos. ir susidaro humusas.

Yra keletas humuso susidarymo teorijų. Pirmoji pasirodė 1952 m kondensacija teoriją sukūrė M.M.Kononova. Remiantis šia teorija, humuso susidarymas vyksta kaip laipsniškas organinių medžiagų tarpinių skilimo produktų polikondensacijos (polimerizacijos) procesas (pirmiausia susidaro fulvo rūgštys, o iš jų – humusinės rūgštys). Koncepcija biocheminė oksidacija XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje sukūrė L. N. Alexandrova. Pagal ją humifikacijos procese esminę reikšmę turi lėtos biocheminės skilimo produktų oksidacijos reakcijos, dėl kurių susidaro kintamos elementinės sudėties didelės molekulinės humuso rūgščių sistema. Humino rūgštys sąveikauja su augalų liekanų pelenų elementais, išsiskiriančiais pastarųjų mineralizacijos metu, taip pat su mineraline dirvožemio dalimi, sudarydamos įvairius organinius-mineralinius humuso rūgščių darinius. Šiuo atveju viena rūgščių sistema suskaidoma į keletą frakcijų, kurios skiriasi tirpumo laipsniu ir molekulės struktūra. Mažiau išsklaidyta dalis, kuri su kalciu ir seskvioksidais sudaro vandenyje netirpias druskas, susidaro kaip huminių rūgščių grupė. Labiau išsklaidyta frakcija, duodanti daugiausia tirpių druskų, sudaro fulvo rūgščių grupę. Biologinis humuso susidarymo sampratos leidžia teigti, kad humusinės medžiagos yra įvairių mikroorganizmų sintezės produktai. Tokį požiūrį išreiškė V. R. Williamsas, jis buvo plėtojamas F. Yu Geltserio, S. P. Lyakho, D. G. Zvyagintsevo ir kitų darbuose.

Įvairiomis gamtinėmis sąlygomis charakteris ir greitis humuso susidarymas yra nevienodas ir priklauso nuo tarpusavyje susijusių dirvožemio formavimosi sąlygų: dirvožemio vandens-oro ir šiluminio režimo, jo granulometrinės sudėties ir fizikinių-cheminių savybių, augalų liekanų atsargų sudėties ir pobūdžio, rūšinės sudėties. ir mikroorganizmų gyvybinės veiklos intensyvumas.

Likučių transformacija vyksta aerobinėmis arba anaerobinėmis sąlygomis, priklausomai nuo vandens-oro režimo. IN aerobinis sąlygomis, kai dirvožemyje yra pakankamai drėgmės, palanki temperatūra ir laisva prieiga prie O 2, intensyviai vystosi organinių likučių skilimo procesas, dalyvaujant aerobiniams mikroorganizmams. Optimaliausios sąlygos yra 25 - 30 ° C temperatūra ir drėgmė - 60% visos dirvožemio drėgmės talpos. Tačiau tomis pačiomis sąlygomis tiek tarpinio skilimo produktų, tiek huminių medžiagų mineralizacija vyksta sparčiai, todėl dirvožemyje susikaupia santykinai mažai humuso, tačiau daug augalų pelenų ir azoto mitybos elementų (pilkuose ir kituose subtropiniuose dirvožemiuose).

Anaerobinėmis sąlygomis (esant nuolatiniam drėgmės pertekliui, taip pat esant žemai temperatūrai, trūkstant O 2) humuso susidarymo procesai vyksta lėtai, daugiausia dalyvaujant anaerobiniams mikroorganizmams. Tokiu atveju susidaro daug mažos molekulinės masės organinių rūgščių ir redukuotų dujinių produktų (CH 4 , H 2 S), kurie slopina gyvybinę mikroorganizmų veiklą. Skilimo procesas palaipsniui blėsta, o organinės liekanos virsta durpėmis – silpnai irusių ir nesuirusių augalų liekanų mase, iš dalies išlaikančiomis anatominę struktūrą. Aerobinių ir anaerobinių sąlygų derinys dirvožemyje su kintančiomis džiūvimo ir drėkinimo laikotarpiais yra palankiausias humuso kaupimuisi. Šis režimas būdingas chernozemams.

Dirvožemio mikroorganizmų rūšinė sudėtis ir jų gyvybinės veiklos intensyvumas taip pat turi įtakos humuso susidarymui. Šiauriniai podzoliniai dirvožemiai dėl specifinių hidroterminių sąlygų pasižymi mažiausiu mikroorganizmų kiekiu, maža rūšių įvairove ir mažu gyvybiniu aktyvumu. To pasekmė – lėtas augalų liekanų irimas bei silpnai suirusių durpių kaupimasis. Drėgnose subtropikuose ir tropikuose pastebimas intensyvus mikrobiologinio aktyvumo vystymasis ir kartu su tuo aktyvi likučių mineralizacija. Palyginus humuso atsargas skirtinguose dirvožemiuose, kuriuose yra skirtingas mikroorganizmų skaičius, matyti, kad tiek labai mažas, tiek didelis dirvožemio biogeniškumas neprisideda prie humuso kaupimosi. Daugiausia humuso susikaupia dirvožemiuose, kuriuose yra vidutinis mikroorganizmų (chernozemų) kiekis.

Ne mažiau reikšmingos įtakos turi ir grunto granuliometrinė sudėtis bei fizikinės ir cheminės savybės. Smėlingose ​​ir priesmėlio priemolio, gerai įkaitintose ir aeruotose dirvose organinių likučių skaidymas vyksta sparčiai, nemaža jų dalis mineralizuojasi, mažai humusinių medžiagų, jos blogai fiksuojasi smėlio dalelių paviršiuje. Molinguose ir priemolio dirvožemiuose organinių likučių irimo procesas vienodomis sąlygomis vyksta lėčiau (dėl O 2 trūkumo), humusinės medžiagos fiksuojasi mineralinių dalelių paviršiuje ir kaupiasi dirvoje.

Cheminė ir mineraloginė dirvožemio sudėtis lemia mikroorganizmams reikalingų maisto medžiagų kiekį, aplinkos, kurioje susidaro humusas, reakciją, humusinių medžiagų fiksavimo dirvožemyje sąlygas. Taigi kalciu prisotinti dirvožemiai turi neutralią reakciją, palankią bakterijų vystymuisi ir huminių rūgščių fiksavimui vandenyje netirpių kalcio humatų pavidalu, kurie praturtina jį humusu. Rūgščioje aplinkoje, dirvoms prisotinus vandenilio ir aliuminio, susidaro tirpios fulvo rūgštys, kurios padidina judrumą ir lemia didelį humuso kaupimąsi. Molio mineralai, tokie kaip montmorilonitas ir vermikulitas, taip pat prisideda prie humuso fiksavimo dirvožemyje.

Dėl skirtingų veiksnių, turinčių įtakos humuso susidarymui, humuso kiekis, kokybė ir atsargos skirtinguose dirvožemiuose nėra vienodi. Taigi tipiškų chernozemų viršutiniuose horizontuose yra 10–14 % humuso, pilkuose tamsiuose miško dirvožemiuose 4–9 %, velėniniuose-podzoliniuose – 2–3 %, tamsiuose kaštoniniuose, geltonuose – 4–5 %, ruduose ir pilkai ruduose pusdykuminiuose dirvožemiuose. 1-2%. Organinių medžiagų atsargos natūraliose teritorijose taip pat skiriasi. Didžiausi rezervatai, anot I.V.Tyurino, turi įvairių porūšių černozemų, durpynų, pilkųjų miškų, vidutinių – tamsių kaštoninių, raudonžemių, žemųjų – podzolinių, velėninių-podzolinių, tipiškų pilkųjų dirvožemių. Baltarusijos Respublikos ariamuose dirvožemiuose yra humuso: molingas– 65 t/ha, in priemolio– 52 t/ha, in smėlio - 47 t/ha, in smėlio– 35 t/ha. Baltarusijos Respublikos dirvožemiai, priklausomai nuo humuso kiekio ariamajame sluoksnyje, skirstomi į 6 grupes (3 lentelė). Kitų gamtinių zonų dirvožemiuose yra gradacijų, priklausančių nuo humuso kiekio.

3 lentelė

Baltarusijos Respublikos dirvožemių grupavimas pagal humuso kiekį

Dirvožemio grupės

% organinių medžiagų (pagal dirvožemio svorį)

labai žemas

pakylėtas

labai aukštai

Baltarusijos Respublikoje daugiausia žemės priklauso II ir III grupių dirvožemiams, apie 20 % - IV grupės dirvožemiams (7 pav.).

§3. Humuso sudėtis ir klasifikacija

Humusas yra specifinė didelės molekulinės azoto turinti rūgštinės prigimties organinė medžiaga. Ji sudaro pagrindinę dirvožemio organinių medžiagų dalį, kuri visiškai prarado negyvų augalų ir gyvūnų organizmų anatominės struktūros ypatybes. Dirvožemio humusą sudaro specifinės humusinės medžiagos, įskaitant humino rūgštis (HA), fulvo rūgštis (FA) ir huminą (žr. 6 pav.), kurios skiriasi tirpumu ir ekstrahavimu.

Humino rūgštys- tai tamsios spalvos didelės molekulinės azoto turinčios medžiagos, netirpios vandenyje, mineralinėse ir organinėse rūgštyse. Jie gerai ištirpsta šarmuose, kai susidaro koloidiniai tamsios vyšninės arba rudai juodos spalvos tirpalai.

Sąveikaujant su metalų katijonais huminės rūgštys sudaro druskas – humatus. Vienavalenčių metalų humatai gerai tirpsta vandenyje ir yra išplaunami iš dirvožemio, o dvivalenčių ir trivalenčių metalų humatai netirpsta vandenyje ir gerai fiksuojasi dirvožemyje. Vidutinis molekulinė masė huminių rūgščių yra 1400. Juose C - 52 - 62%, H - 2,8 - 6,6%, O - 31 - 40%, N - 2 - 6% (pagal masę). Pagrindiniai humino rūgšties molekulės komponentai yra šerdis, šoninės grandinės ir periferinės funkcinės grupės. Humusinių medžiagų šerdį sudaro daugybė aromatinių ciklinių žiedų. Šoninės grandinės gali būti angliavandenių, aminorūgščių ir kitos grandinės. Funkcines grupes atstovauja kelios karboksilo (–COOH) ir fenolhidroksilo grupės, kurios vaidina svarbų vaidmenį dirvožemio formavime, nes lemia huminių rūgščių sąveikos su mineraline dirvožemio dalimi procesus. Huminės rūgštys yra vertingiausia humuso dalis, jos didina dirvožemio įgeriamumą, prisideda prie dirvožemio derlingumo elementų kaupimosi ir vandeniui atsparios struktūros formavimo.

Fulvo rūgštys yra grupė humusinių rūgščių, likusių tirpale po huminių rūgščių nusodinimo. Tai taip pat didelės molekulinės azoto turinčios organinės rūgštys, kuriose, skirtingai nei humusinėse rūgštyse, yra mažiau anglies, bet daugiau deguonies ir vandenilio. Jie yra šviesios spalvos (geltona, oranžinė), lengvai tirpsta vandenyje. Druskos (fulvatai) taip pat tirpsta vandenyje ir silpnai fiksuojasi dirvoje. Fulvo rūgštys turi stipriai rūgštinę reakciją, energingai naikina mineralinę dirvožemio dalį, sukeldamos dirvožemio podzoobrazovaniya procesą.

Humino ir fulvo rūgščių santykis skirtinguose dirvožemiuose nėra vienodas. Atsižvelgiant į šį rodiklį (C HA: C FA), išskiriami šie humuso tipai: humate(> 1,5), humatas-fulvatas (1,5 – 1), fulvatno-humate (1 – 0,5), fulvic (< 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.

Guminas- tai dalis humusinių medžiagų, kurios netirpsta jokiame tirpiklyje, atstovaujamos organinių medžiagų (humino rūgščių, fulvo rūgščių ir jų organinių-mineralinių darinių) komplekso, tvirtai susietų su mineraline dirvožemio dalimi. Tai inertiška dirvožemio humuso dalis.

Humuso kompleksų specifiškumas ir sudėtis yra humuso tipų klasifikavimo pagrindas. R. E. Mulleris pasiūlė miško humuso formas klasifikuoti kaip biologinė sistema organinės medžiagos, mikrobiotos ir augmenijos sąveika. Tarp šių kompleksų išskiriami 3 humuso tipai.

Minkštas humusas – mul Susiformuoja lapuočių ar mišriuose miškuose, kuriuose intensyviai veikia dirvožemio fauna esant palankioms hidroterminėms sąlygoms, o paklotuose ir dirvose yra pakankamai bazių, pirmiausia kalcio; Mulų dirvose kraikas beveik nesikaupia, nes patekusią kraiką mikrobiota smarkiai skaido. Humuso sudėtyje vyrauja humuso rūgštys.

Rupus humusas – maras, turintis daug pusiau suirusių likučių, būdingas spygliuočių miškams, susidaro su mažu pelenų elementų kiekiu kraikoje, trūksta bazių ir daug silicio dioksido dirvožemyje, pasižymi rūgštine reakcija, yra atsparus mikroorganizmams ir lėtai mineralizuojasi dalyvaujant grybams. Dėl lėto dirvožemio humifikacijos ir mineralizacijos procesų vystymosi susidaro galingas kraiko durpes primenantis horizontas A 0, susidedantis iš 3 sluoksnių: a) silpnai suirusių organinių medžiagų (L) sluoksnio, kuris yra šviežias kraikas; b) pusiau suiręs fermentacijos sluoksnis (F), c) humifikuotas sluoksnis (H).

Tarpinė forma – šiuolaikiška vystosi gana sparčios augalinių liekanų mineralizacijos sąlygomis, kur didelę reikšmę turi funkcinis dirvožemio gyvūnų, sumalančių augalų liekanas, aktyvumas, o tai labai palengvina vėlesnį jų skaidymą dirvožemio mikroflorai.

§4. Dirvožemio humuso svarba ir balansas

Humuso kaupimasis yra dirvožemio formavimosi proceso rezultatas, o pačios humuso medžiagos turi didelę įtaką tolesnei dirvožemio formavimosi proceso krypčiai ir dirvožemio savybėms. Humuso funkcijos dirvožemyje yra labai įvairios:

1) specifinio dirvožemio profilio (su horizontu A) formavimas, dirvožemio struktūros formavimas, vandens-fizinių dirvožemio savybių gerinimas, dirvožemių įgeriamosios ir buferinės talpos didinimas;

2) mineralinių maisto medžiagų šaltinis augalams (N, P, K, Ca, Mg, S, mikroelementai), heterotrofinių dirvožemio organizmų organinės mitybos šaltinis, CO 2 šaltinis atmosferos paviršiniame sluoksnyje ir biologiškai. dirvožemyje esantys aktyvūs junginiai, kurie tiesiogiai skatina augimą ir augalų vystymąsi, mobilizuoja maisto medžiagas, veikia dirvožemio biologinį aktyvumą;

3) atlieka sanitarines ir apsaugines funkcijas – spartina pesticidų naikinimą, fiksuoja teršalus, mažindamas jų patekimą į augalus.

Atsižvelgiant į įvairialypį organinių medžiagų vaidmenį dirvožemio derlingumui, šiuo metu aktuali yra ariamo dirvožemio humuso balanso problema. Kaip ir bet kuris balansas, humuso balansas apima pajamų (organinių likučių patekimas ir jų humifikacija) ir išlaidų (mineralizacijos ir kitų nuostolių) straipsnius. Natūraliomis sąlygomis kuo senesnė dirva, tuo derlingesnė: balansas teigiamas arba nulinis, ariamose dirvose dažniau neigiamas. Ariamose dirvose per metus vidutiniškai netenkama apie 1 t/ha humuso. Humuso kiekiui reguliuoti naudojamas sistemingas pakankamo kiekio organinių medžiagų įvedimas mėšlo pavidalu (iš 1 tonos mėšlo susidaro ≈ 50 kg humuso), durpių kompostai, daugiamečių žolių sėja, naudojimas. žaliųjų trąšų (žaliųjų trąšų), rūgščių dirvožemių kalkinimo ir šarminio gipso.

Dirvožemio humusingumas yra svarbus derlingumo rodiklis, kurį lemia rodiklių sistema, apimanti organinių medžiagų kiekį ir atsargas, jos pasiskirstymą profilyje, sodrinimą azotu (C:N) ir kalciu, humifikacijos laipsnį. , huminių rūgščių rūšys ir jų santykis. Kai kurie jo parametrai yra aplinkos monitoringo objektas.

dirvožemio organinės medžiagos- tai sudėtinga visų organinių medžiagų, esančių profilyje laisvos būsenos arba organinių mineralinių junginių pavidalu, sistema, išskyrus tuos, kurie yra gyvų organizmų dalis.

Pagrindinis dirvožemio organinių medžiagų šaltinis yra įvairių irimo stadijų augalų ir gyvūnų liekanos. Didžiausias biomasės kiekis gaunamas iš kritusių augalų liekanų, bestuburių ir stuburinių bei mikroorganizmų indėlis daug mažesnis, tačiau jie atlieka svarbų vaidmenį praturtinant organines medžiagas azoto turinčiais komponentais.

Dirvožemio organinės medžiagos pagal kilmę, pobūdį ir funkcijas skirstomos į dvi grupes: organines liekanas ir humusą. Kaip termino „humusas“ sinonimas kartais vartojamas terminas „humusas“.

organinių liekanų daugiausia atstovauja aukštesniųjų augalų žemės ir šaknų kraikas, nepraradęs anatominės struktūros. Įvairių cenozių augalų liekanų cheminė sudėtis labai skiriasi. Jiems būdingas angliavandenių (celiuliozės, hemiceliuliozės, pektino), lignino, baltymų ir lipidų vyravimas. Visas šis sudėtingas medžiagų kompleksas, žuvus gyviems organizmams, patenka į dirvožemį ir virsta mineralinėmis bei humusinėmis medžiagomis, o iš dalies pašalinamas iš dirvožemio su gruntiniu vandeniu, galbūt į naftingus horizontus.

Organinių dirvožemio likučių skaidymas apima mechaninį ir fizinį naikinimą, biologinį ir biocheminį virsmą bei cheminius procesus. Svarbų vaidmenį skaidant organines liekanas atlieka fermentai, dirvožemio bestuburiai, bakterijos ir grybai. Fermentai yra struktūriniai baltymai, turintys daug funkcinių grupių. Pagrindinis fermentų šaltinis yra; augalai. Dirvožemyje kaip katalizatoriai, fermentai milijonus kartų pagreitina organinių medžiagų skilimo ir sintezės procesus.

Humusas yra visų dirvožemyje randamų organinių junginių rinkinys, išskyrus tuos, kurie yra gyvų organizmų dalis ir organines liekanas, išlaikiusias anatominę struktūrą.

Humuso sudėtyje nespecifinis organiniai junginiai ir specifinės – huminės medžiagos.

Nespecifinis vadinama žinomos prigimties ir individualios sandaros organinių medžiagų grupe. Į dirvą jie patenka iš pūvančių augalų ir gyvūnų liekanų bei su šaknų išskyromis. Nespecifinius junginius sudaro beveik visi komponentai, sudarantys gyvūnų ir augalų audinius bei makro- ir mikroorganizmų intravitalines išskyras. Tai yra ligninas, celiuliozė, baltymai, aminorūgštys, monosacharidus, vaškas ir riebalų rūgštys.

Apskritai nespecifinių organinių junginių dalis neviršija 20% viso dirvožemio humuso kiekio. Nespecifiniai organiniai junginiai – tai įvairaus laipsnio augalinės, gyvūninės ir mikrobinės medžiagos skilimo ir humifikacijos produktai, patenkantys į dirvožemį. Šie junginiai lemia greitai besikeičiančių dirvožemio savybių dinamiką: redokso potencialą, judrių maistinių medžiagų formų kiekį, dirvožemio mikroorganizmų gausą ir aktyvumą, dirvožemio tirpalų sudėtį. Huminės medžiagos, priešingai, lemia kitų dirvožemio savybių stabilumą laikui bėgant: mainų pajėgumą, vandens-fizines savybes, oro režimą ir spalvą.

Specifinė organinė dirvožemio dalis - huminių medžiagų- atstovauja heterogeninei (heterogeninei) polidispersinei didelės molekulinės azoto turinčių rūgštinių aromatinių junginių sistemai. Huminės medžiagos susidaro vykstant sudėtingam biofiziniam ir cheminiam į dirvožemį patenkančių organinių liekanų skilimo produktų virsmo (humifikacijos) procesui.

Atsižvelgiant į augalų liekanų cheminę sudėtį, jų skilimo veiksnius (temperatūrą, drėgmę, mikroorganizmų sudėtį), išskiriami du pagrindiniai humifikacijos tipai: fulvatas ir humatas. Kiekvienas iš jų atitinka tam tikrą humuso trupmeninės grupės sudėtį. Grupinė humuso sudėtis suprantama kaip įvairių medžiagų, susijusių su junginių struktūra ir savybėmis, rinkinys ir kiekis. Svarbiausios grupės yra humino rūgštys (HA) ir fulvo rūgštys (FA).

Humino rūgštys turi 46-62% anglies (C), 3-6% azoto (N), 3-5% vandenilio (H) ir 32-38% deguonies (O). Fulvo rūgščių sudėtyje yra daugiau anglies - 45-50%, azoto - 3,0-4,5% ir vandenilio - 3-5%. Humino ir fulvo rūgštyse beveik visada yra sieros (iki 1,2%), fosforo (dešimtis ir šimtai procentų) bei įvairių metalų katijonų.

Kaip HA ir FA grupių dalis, išskiriamos frakcijos. Frakcinė humuso sudėtis apibūdina įvairių medžiagų, įtrauktų į HA ir FA grupes, rinkinį ir kiekį pagal jų junginių su mineraliniais dirvožemio komponentais formas. Aukščiausia vertė dirvožemio formavimuisi jie turi šias frakcijas: rudąsias humino rūgštis (BHA), susijusias su seskvioksidais; juodosios huminės rūgštys (CHA), susijusios su kalciu; fulvo rūgščių I ir Ia frakcijos, susijusios su judriomis seskvioksido formomis; HA ir FA, stipriai susiję su seskvioksidais ir molio mineralais.

Grupinė humuso sudėtis apibūdina kiekybinį humuso ir fulvo rūgščių santykį. Kiekybinis humuso rūšies matas yra anglies kiekio humusinėse rūgštyse (C HA) ir anglies kiekio fulvo rūgštyse (C FA) santykis. Pagal šio santykio reikšmę (С gk / С fk) galima išskirti keturis humuso tipus:

  • - humate - daugiau nei 2;
  • - fulvatas-humatas - 1-2;
  • - humatas-fulvatas - 0,5-1,0;
  • - fulvatas - mažiau nei 0,5.

Grupinė ir dalinė humuso sudėtis natūraliai ir nuosekliai kinta zoninėse dirvožemių genetinėse eilutėse. Podzoliniuose ir velėniniuose-podzoliniuose dirvožemiuose humusinės rūgštys beveik nesusidaro ir mažai kaupiasi. C gk / C fc santykis paprastai yra mažesnis nei 1 ir dažniausiai yra 0,3–0,6. Pilkuose dirvožemiuose ir chernozemuose absoliutus huminių rūgščių kiekis ir dalis yra daug didesni. Santykis С gk / С fk chernozemuose gali siekti 2,0-2,5. Dirvožemiuose, esančiuose į pietus nuo chernozemų, fulvo rūgščių dalis vėl palaipsniui didėja.

Perteklinė drėgmė, uolienų karbonatų kiekis, druskingumas palieka pėdsaką grupinėje humuso sudėtyje. Papildomas drėkinimas dažniausiai skatina huminių rūgščių kaupimąsi. Padidėjęs drėgnumas taip pat būdingas dirvožemiams, susidariusiems ant karbonatinių uolienų arba veikiant kietam gruntiniam vandeniui.

Humuso grupinė ir dalinė sudėtis taip pat keičiasi pagal dirvožemio profilį. Frakcinė humuso sudėtis skirtinguose horizontuose priklauso nuo dirvožemio tirpalo mineralizacijos ir pH vertės. Daugumoje humuso grupės sudėties profilio pokyčiai

dirvožemiams taikomas vienas bendras modelis: didėjant gyliui, huminių rūgščių dalis mažėja, fulvo rūgščių dalis didėja, santykis C gc / C fc sumažėja iki 0,1-0,3.

Huminimo gylis arba augalų likučių pavertimo humusinėmis medžiagomis laipsnis, taip pat santykis C GC / C FC priklauso nuo humifikacijos proceso greičio (kinetikos) ir trukmės. Huminimo kinetiką lemia dirvožemio cheminės ir klimatinės savybės, skatinančios arba slopinančios mikroorganizmų veiklą (maistinės medžiagos, temperatūra, pH, drėgmė), augalų liekanų jautrumas transformacijai, priklausomai nuo medžiagos molekulinės struktūros (monosacharidai, baltymai lengviau virsta, ligninas, polisacharidai – sunkiau).

Vidutinio klimato dirvožemių humusinguose horizontuose humuso tipas ir humifikacijos gylis, išreikštas C HA /C FA santykiu, koreliuoja su biologinio aktyvumo periodo trukme.

Biologinio aktyvumo laikotarpis – laikotarpis, per kurį susidaro palankios sąlygos normaliai augalų vegetacijai, aktyviai mikrobiologinei veiklai. Biologinio aktyvumo periodo trukmę lemia laikotarpio trukmė, kai oro temperatūra nuolat viršija 10 °C, o produktyvios drėgmės rezervas yra ne mažesnis kaip 1-2%. Zoninėje dirvožemių serijoje C HA /C ph reikšmė, apibūdinanti humifikacijos gylį, atitinka biologinio aktyvumo periodo trukmę.

Vienu metu įvertinus du veiksnius - biologinio aktyvumo laikotarpį ir dirvožemio prisotinimą bazėmis, galima nustatyti įvairių rūšių humuso susidarymo sritis. Humatinis humusas susidaro tik esant ilgam biologiniam aktyvumui ir aukštam dirvožemio prisotinimui bazėmis. Toks sąlygų derinys būdingas chernozemams. Stipriai rūgštūs dirvožemiai (podzoliniai, velėniniai-podzoliniai), nepriklausomai nuo biologinio aktyvumo laikotarpio, turi fulvato humuso.

Dirvožemio humusinės medžiagos yra labai reaktyvios ir aktyviai sąveikauja su mineraline matrica. Veikiant organinėms medžiagoms, sunaikinami nestabilūs pagrindinės uolienos mineralai ir cheminiai elementai tapti prieinamesni augalams. Organo-mineralinės sąveikos procese susidaro dirvožemio agregatai, kurie pagerina dirvožemio struktūrinę būklę.

Fulvo rūgštys aktyviausiai naikina dirvožemio mineralus. Sąveikaujant su seskvioksidais (Fe 2 O 3 ir Al 2 O 3), FA sudaro judrius aliuminio ir geležies-humuso kompleksus (geležies ir aliuminio fulvatus). Šie kompleksai yra susiję su iliuvialinio-humuso dirvožemio horizontų, kuriuose jie nusėda, susidarymu. Šarminių ir šarminių žemių bazių fulvatai gerai tirpsta vandenyje ir lengvai migruoja profiliu. Svarbi FA savybė yra jų nesugebėjimas fiksuoti kalcio. Todėl rūgščias dirvas kalkinti tenka reguliariai, kas 3-4 metus.

Humino rūgštys, priešingai nei FA, su kalciu sudaro blogai tirpius organinius mineralinius junginius (kalcio humatus). Dėl to dirvose susidaro humuso kaupimosi horizontai. Dirvožemio humusinės medžiagos suriša daugelio potencialiai toksiškų metalų – Al, Pb, Cd, Ni, Co jonus, o tai sumažina pavojingas poveikis cheminė dirvožemio tarša.

Humuso susidarymo procesai miško dirvose turi savo ypatybes. Didžioji dalis augalų šiukšlių miške patenka į dirvos paviršių, kur susidaro ypatingos sąlygos organinių liekanų skaidymui. Viena vertus, tai laisvas deguonies patekimas ir drėgmės nutekėjimas, kita vertus, drėgnas ir vėsus klimatas, didelis kraiko sunkiai suyrančių junginių kiekis, greiti nuostoliai dėl pagrindų išplovimo. išsiskiriančios pakratų mineralizacijos metu. Tokios sąlygos turi įtakos dirvožemio gyvūnų gyvybinei veiklai ir mikroflorai, kuri atlieka svarbų vaidmenį organinių likučių virsmo procesuose: šlifavimas, maišymas su mineraline dirvožemio dalimi, biocheminis organinių junginių apdorojimas.

Dėl įvairių organinių liekanų skilimo visų veiksnių derinių susidaro trys miško dirvožemio organinės medžiagos tipai (formos): mulle, moder, mor. Organinės medžiagos forma miško dirvožemyje suprantama kaip organinių medžiagų, esančių tiek miško paklotėje, tiek humuso horizonte, visuma.

Pereinant nuo moros prie moderinių ir mulių, keičiasi dirvožemio organinių medžiagų savybės: mažėja rūgštingumas, didėja pelenų kiekis, prisotinimo bazėmis laipsnis, azoto kiekis, miško paklotės irimo intensyvumas. Mulinio tipo dirvožemyje kraikas sudaro ne daugiau kaip 10% viso organinių medžiagų atsargų, o mora tipo atveju kraikas sudaro iki 40% viso jo atsargų.

Formuojantis mora tipo organinėms medžiagoms, susidaro storas trisluoksnis kraikas, kuris gerai atsiskiria nuo požeminio mineralinio horizonto (dažniausiai horizontai E, EI, AY). Skilimo metu daugiausia dalyvauja grybelinė mikroflora. Sliekų nėra, reakcija stipriai rūgšti. Miško paklotė turi tokią struktūrą:

O L - apie 1 cm storio viršutinis sluoksnis, susidedantis iš kraiko, išlaikiusio anatominę struktūrą;

О F - skirtingo storio vidurinis sluoksnis, susidedantis iš pusiau suirusio šviesiai rudo kraiko, susipynusio su grybų hifais ir augalų šaknimis;

O - apatinis labai suirusio kraiko sluoksnis, tamsiai rudas, beveik juodas, išteptas, su pastebima mineralinių dalelių priemaiša.

Šiuolaikinio tipo miško paklotė dažniausiai susideda iš dviejų sluoksnių. Po šiek tiek suirusio kraiko sluoksniu išskiriamas apie 1 cm storio gerai suiręs humuso sluoksnis, palaipsniui virstantis aiškiai apibrėžtu 7-10 cm storio humuso horizontu.Sliekai vaidina svarbų vaidmenį irstant vada. Mikrofloros sudėtyje grybai vyrauja prieš bakterijas. Humusingo sluoksnio organinės medžiagos iš dalies susimaišo su mineraline dirvožemio dalimi. Vado reakcija yra šiek tiek rūgšti. Perteklinės drėgmės miško dirvose stabdomi augalų kraiko irimo procesai, jose susidaro durpių horizontai. Pradinių augalų liekanų sudėtis įtakoja organinių medžiagų kaupimąsi ir skilimo greitį miško dirvose. Kuo daugiau augalų liekanose lignino, dervų, taninų ir kuo mažiau azoto, tuo lėčiau vyksta skilimo procesas ir kraike susikaupia daugiau organinių likučių.

Remiantis augalų, iš kurių buvo suformuota paklotė, sudėties, buvo pasiūlyta miško paklotės klasifikacija. Pasak N. N. Stepanovo (1929), galima išskirti tokius kraiko tipus: spygliuočių, mažalapių, plačialapių, kerpių, žalių samanų, samaninių žolinių, žolinių, samaninių, sfagninių, šlapių žolinių, žolinių-pelkių. , ir plačiažolės.

Dirvožemio humuso būklė- tai bendrųjų organinių medžiagų atsargų ir savybių rinkinys, susidaręs dėl jų kaupimosi, transformacijos ir migracijos procesų dirvožemio profilyje ir rodomas išorinių savybių rinkinyje. Humuso būklės rodiklių sistema apima humuso kiekį ir atsargas, jo profilio pasiskirstymą, sodrinimą azotu, humifikacijos laipsnį, humuso rūgščių rūšis.

Humuso kaupimosi lygiai gerai sutampa su biologinio aktyvumo periodo trukme.

Organinės anglies sudėtyje nuolat didėja huminių rūgščių atsargos iš šiaurės į pietus.

Arkties zonos dirvožemiams būdingas mažas organinių medžiagų kiekis ir mažos atsargos. Huminimo procesas vyksta itin nepalankiomis sąlygomis, esant žemam biocheminiam dirvožemių aktyvumui. Šiaurinės taigos dirvožemiams būdingas trumpas laikotarpis (apie 60 dienų) ir žemas biologinio aktyvumo lygis, taip pat prastas. rūšių sudėtis mikroflora. Huminimo procesai vyksta lėtai. Šiaurinės taigos zoniniuose dirvožemiuose susidaro stambaus humuso profilio tipas. Humuso kaupimo horizontas šiuose dirvožemiuose praktiškai nėra, humuso kiekis po kraiku yra iki 1-2%.

Pietinės taigos velėninių-podzolinių dirvožemių pozonyje saulės spinduliuotės kiekis, drėgmės režimas, augalijos danga, turtinga rūšinė dirvožemio mikrofloros sudėtis ir didesnis biocheminis aktyvumas per gana ilgą laikotarpį prisideda prie gilesnės augalų liekanų transformacijos. Vienas iš pagrindinių pietinės taigos pozonio dirvožemių ypatybių yra velėninio proceso vystymasis. Kaupiamojo horizonto storis yra mažas ir atsiranda dėl pagrindinės žolinės augmenijos šaknų masės įsiskverbimo gylio. Vidutinis humuso kiekis AY horizonte miško velėniniuose-podzoliniuose dirvožemiuose svyruoja nuo 2,9 iki 4,8%. Humuso atsargos šiuose dirvožemiuose yra nedidelės ir, priklausomai nuo dirvožemio potipio ir granulometrinės sudėties, svyruoja nuo 17 iki 80 t/ha 0-20 cm sluoksnyje.

Miško stepių zonoje humuso atsargos 0-20 cm sluoksnyje svyruoja nuo 70 t/ha pilkose dirvose iki 129 t/ha tamsiai pilkose. Humuso atsargos miško stepių zonos chernozemuose 0-20 cm sluoksnyje yra iki 178 t/ha, o 0-100 cm sluoksnyje - iki 488 t/ha. Černozemų A horizonte humuso kiekis siekia 7,2%, palaipsniui mažėjant gyliui.

Šiauriniuose Rusijos europinės dalies regionuose nemažas kiekis organinių medžiagų yra sutelktas durpiniuose dirvožemiuose. Pelkės kraštovaizdžiai daugiausia išsidėstę miško zonoje ir tundroje, kur kritulių kiekis gerokai viršija garavimą. Durpių kiekis ypač didelis taigos šiaurėje ir miško tundroje. Seniausi durpių telkiniai, kaip taisyklė, užima ežerų baseinus su sapropelio telkiniais iki 12 tūkst. Pradinis durpių nusėdimas tokiose pelkėse įvyko maždaug prieš 9-10 tūkst. Aktyviausios durpės pradėtos kauptis maždaug prieš 8-9 tūkstančius metų. Čia kartais yra apie 11 tūkstančių metų senumo durpių telkiniai. HA kiekis durpėse svyruoja nuo 5 iki 52%, didėja pereinant nuo aukštapelkių durpių prie žemapelkių durpių.

Ekologinių dirvožemio funkcijų įvairovė siejama su humuso kiekiu. Humuso sluoksnis sudaro ypatingą planetos energetinį apvalkalą, vadinamą humosfera. Humorosferoje sukaupta energija yra gyvybės Žemėje egzistavimo ir evoliucijos pagrindas. Humosfera atlieka šias svarbias funkcijas: kaupiamąją, transportavimo, reguliavimo, apsauginę, fiziologinę.

Kaupiamoji funkcija būdingas humino rūgštims (HA). Jo esmė yra svarbiausių gyvų organizmų maistinių medžiagų kaupimasis humusinių medžiagų sudėtyje. Amininių medžiagų pavidalu dirvose susikaupia iki 90-99% viso azoto, daugiau nei pusė fosforo ir sieros. Šioje formoje kalio, kalcio, magnio, želė - 30 ir beveik visi augalams bei mikroorganizmams reikalingi mikroelementai sukaupiami ir saugomi ilgą laiką.

transportavimo funkcija dėl to, kad humusinės medžiagos gali sudaryti stabilius, bet tirpius ir gebančius geochemiškai migruoti kompleksinius organinius mineralinius junginius su metalo katijonais. Tokia forma aktyviai migruoja dauguma mikroelementų, nemaža dalis fosforo ir sieros junginių.

Reguliavimo funkcija dėl to, kad humusinės medžiagos dalyvauja beveik visų svarbiausių dirvožemio savybių reguliavime. Jie sudaro humuso horizontų spalvą ir, remiantis tuo, jų terminį režimą. Huminiai dirvožemiai paprastai yra daug šiltesni nei dirvožemiai, kuriuose mažai humuso medžiagų. Huminės medžiagos vaidina svarbų vaidmenį formuojant dirvožemio struktūrą. Jie dalyvauja reguliuojant augalų mineralinę mitybą. Dirvožemio organines medžiagas jos gyventojai naudoja kaip pagrindinį maisto šaltinį. Iš dirvožemio atsargų augalai paima apie 50 % azoto.

Huminės medžiagos gali ištirpinti daugelį dirvožemio mineralų, todėl mobilizuojasi kai kurie augalams sunkiai prieinami mineraliniai mitybos elementai. Katijonų mainų pajėgumas, dirvožemio jonų-druskų ir rūgščių-šarmų buferinis pajėgumas, redokso režimas priklauso nuo humusinių medžiagų savybių skaičiaus dirvožemyje. Dirvožemio fizinės, vandens-fizinės ir fizikinės-mechaninės savybės yra glaudžiai susijusios su humuso kiekiu pagal jo grupinę sudėtį. Gerai humusingi dirvožemiai yra geresnės struktūros, įvairesnė jų rūšinė mikrofloros sudėtis, didesnis bestuburių skaičius. Tokios dirvos yra laidesnės vandeniui, lengviau apdirbamos mechaniškai, geriau išlaiko augalų mitybos režimo elementus, pasižymi didele įgeriamumu ir buferine galia, jose didesnis mineralinių trąšų efektyvumas.

apsauginė funkcija dėl to, kad dirvožemio humusinės medžiagos saugo arba išsaugo dirvožemio biotą, augalinę dangą atsiradus įvairių rūšių nepalankios avarinės situacijos. Humusingi dirvožemiai geriau atsparūs sausrai ar užmirkimui, mažiau jautrūs defliacinei erozijai ir ilgiau išlaiko patenkinamas savybes laistant didelėmis dozėmis arba mineralizuotu vandeniu.

Daug humusinių medžiagų turintys dirvožemiai atlaiko didesnes technogenines apkrovas. Esant vienodoms dirvožemio užterštumo sunkiaisiais metalais sąlygomis, jų toksinis poveikis augalams ant chernozemų pasireiškia mažiau nei velėniniuose podzoliniuose dirvožemiuose. Huminės medžiagos gana stipriai suriša daugelį radionuklidų, pesticidų, taip užkertant kelią jų patekimui į augalus ar kitam neigiamam poveikiui.

Fiziologinė funkcija yra tai, kad huminės rūgštys ir jų druskos gali paskatinti sėklų daigumą, suaktyvinti augalų kvėpavimą ir padidinti galvijų bei paukščių produktyvumą.

Jei radote klaidą, pažymėkite teksto dalį ir spustelėkite Ctrl + Enter.

Dirvožemis yra sudėtinga sistema, susidedanti iš mineralinių ir organinių komponentų. Jis tarnauja kaip substratas augalų vystymuisi. Sėkmingam ūkininkavimui būtina žinoti dirvožemio formavimosi ypatumus ir būdus – tai padeda didinti jo derlingumą, tai yra turi didelę ekonominę reikšmę.

Dirvožemio sudėtis susideda iš keturių pagrindinių komponentų:
1) mineralinė medžiaga;
2) organinės medžiagos;
3) oras;
4) vanduo, kuris tiksliau vadinamas dirvožemio tirpalu, nes jame visada yra ištirpusios tam tikros medžiagos.

Mineralinė dirvožemio medžiaga

Autorius dirvožemį sudaro įvairaus dydžio mineraliniai komponentai: akmenys, skalda ir „smulki žemė“. Pastarasis dalelių grubėjimo tvarka paprastai skirstomas į molį, dumblą ir smėlį. Dirvožemio mechaninę sudėtį lemia santykinis smėlio, dumblo ir molio kiekis jame.

Dirvožemio mechaninė sudėtis stipriai veikia dirvožemio drenažą, maistinių medžiagų kiekį ir temperatūros režimą, kitaip tariant, dirvožemio struktūrą agronominiu požiūriu. Augalams augti dažniausiai labiau tinka vidutinės ir smulkios tekstūros dirvožemiai, tokie kaip molis, priemolis ir dumblas, nes juose yra pakankamai maisto medžiagų ir geriau sulaiko vandenį su ištirpusiomis druskomis. Smėlio dirvožemiai greičiau nusausina ir praranda maistines medžiagas dėl išplovimo, tačiau yra naudingi ankstyvam derliui; pavasarį jie išdžiūsta ir įšyla greičiau nei moliniai. Akmenų, t. y. dalelių, kurių skersmuo didesnis nei 2 mm, buvimas yra svarbus žemės ūkio padargų susidėvėjimui ir drenažui. Paprastai, padidėjus akmenų kiekiui dirvožemyje, sumažėja jo gebėjimas sulaikyti vandenį.

dirvožemio organinės medžiagos

organinės medžiagos, kaip taisyklė, sudaro tik nedidelę dirvožemio tūrio dalį, tačiau tai labai svarbu, nes tai lemia daugelį jo savybių. Tai yra pagrindinis augalų maistinių medžiagų, tokių kaip fosforas, azotas ir siera, šaltinis; prisideda prie dirvožemio agregatų susidarymo, t. y. smulkiai grumstos struktūros, o tai ypač svarbu sunkiems dirvožemiams, nes dėl to padidėja vandens pralaidumas ir aeracija; jis tarnauja kaip maistas mikroorganizmams. Dirvožemio organinės medžiagos skirstomos į detritus arba negyvas organines medžiagas (MOB) ir biotą.

Humusas(humusas) yra organinė medžiaga, susidaranti nevisiškai suskaidžius MOB. Didelė jo dalis neegzistuoja laisvos formos, o yra susijusi su neorganinėmis molekulėmis, pirmiausia su molio dirvožemio dalelėmis. Kartu su jais humusas sudaro vadinamąjį dirvožemio absorbcinį kompleksą, kuris yra nepaprastai svarbus beveik visiems jame vykstantiems fiziniams, cheminiams ir biologiniams procesams, ypač vandens ir maistinių medžiagų sulaikymui.

Tarp dirvožemio organizmų ypatingą vietą užima sliekai. Šie detritivoriai kartu su MOB praryja daug mineralinių dalelių. Judėdami tarp skirtingų dirvožemio sluoksnių, kirminai nuolat ją maišo. Be to, jie palieka praėjimus, kurie palengvina jo aeraciją ir drenavimą, taip pagerindami jo struktūrą ir susijusias savybes. Sliekai geriausiai klesti neutralioje ir šiek tiek rūgščioje aplinkoje, retai pasitaiko, kai pH žemesnis nei 4,5.

Iš ko sudarytas dirvožemis? Tai atrodė paprastas klausimas. Visi žinome, kas tai yra. Kasdien vaikštome juo, sodiname augalus, kurie duoda derlių. Tręšiame žemę, atkasame. Kartais galima išgirsti, kad žemė nederlinga. Bet ką mes iš tikrųjų žinome apie dirvožemį? Daugeliu atvejų tik tai, kad tai yra viršutinis sluoksnis žemės paviršiaus. Ir tai nėra tiek daug. Pažiūrėkime, iš kokių komponentų žemė susideda, kokia ji gali būti ir kaip ji susidaro.

Dirvožemio sudėtis

Taigi, dirvožemis yra derlingiausias Jis susideda iš įvairių komponentų. Be kietųjų dalelių, jis apima vandenį ir orą ir net gyvus organizmus. Tiesą sakant, pastarieji vaidina lemiamą vaidmenį formuojant. Jo vaisingumo laipsnis priklauso ir nuo mikroorganizmų. Apskritai dirvožemis susideda iš fazių: kietos, skystos, dujinės ir „gyvos“. Pažiūrėkime, kokie komponentai juos sudaro.

Kietosios dalelės apima įvairius mineralus ir cheminius elementus. Ji apima beveik visą periodinę lentelę, bet įvairiomis koncentracijomis. Dirvožemio derlingumo laipsnis priklauso nuo kietųjų dalelių komponento. Skysti komponentai taip pat vadinami dirvožemio tirpalu. Tai vanduo, kuriame ištirpsta cheminiai elementai. Skysčių yra net dykumose, tačiau jose yra nedaug.

Taigi, iš ko susideda dirvožemis, be šių pagrindinių sudedamųjų dalių? Tarpas tarp kietųjų dalelių užpildytas dujiniais komponentais. Dirvožemio oras susideda iš deguonies, azoto, anglies dioksido, jo dėka žemėje vyksta įvairūs procesai, pavyzdžiui, augalų šaknų kvėpavimas ir irimas. Gyvi organizmai – grybai, bakterijos, bestuburiai ir dumbliai – aktyviai dalyvauja dirvožemio formavimosi procese ir žymiai keičia jo sudėtį, įnešdami cheminių elementų.

Mechaninė dirvožemio struktūra

Dabar aišku, iš ko susideda dirvožemis. Bet ar jo struktūra yra vienalytė? Ne paslaptis, kad dirvožemis skiriasi. Jis gali būti smėlio ir molio arba akmenuotas. Taigi, dirvožemį sudaro įvairaus dydžio dalelės. Jo struktūrą gali sudaryti didžiuliai rieduliai ir smulkūs smėlio grūdeliai. Dažniausiai į dirvą patenkančios dalelės skirstomos į kelias grupes: molis, dumblas, smėlis, žvyras. Tai būtina žemės ūkiui. Būtent nuo dirvožemio struktūros priklauso, kiek pastangų reikia įdėti ją įdirbant. Tai priklauso ir nuo to, kaip gerai žemė sugers drėgmę. Gerame dirvožemyje yra vienodas smėlio ir molio procentas. Toks dirvožemis vadinamas priemoliu. Jei smėlio yra šiek tiek daugiau, tada žemė yra trupanti ir lengvai apdorojama. Tačiau tuo pat metu toks dirvožemis blogiau sulaiko vandenį ir mineralus. Molio dirvožemis yra drėgnas ir lipnus. Ji blogai nusausina. Tačiau tuo pat metu jame yra daugiausia maistinių medžiagų.

Mikroorganizmų vaidmuo dirvožemio formavimuisi

Dirvožemio savybės priklauso nuo to, iš kokių komponentų jis susideda. Tačiau ne tik tai lemia jo savybes. Iš žuvusių gyvūnų ir augalų liekanų organinės medžiagos patenka į dirvą. Taip yra dėl mikroorganizmų – saprofitų. Jie vaidina svarbų vaidmenį skilimo procesuose. Dėl jų energingos veiklos dirvožemyje kaupiasi vadinamasis humusas. Tai tamsiai ruda medžiaga. Į humuso sudėtį įeina riebalų rūgščių esteriai, fenolio junginiai ir karboksirūgštys. Dirvožemyje šios medžiagos dalelės sulimpa su moliu. Pasirodo, vienas kompleksas. Humusas pagerina dirvožemio kokybę. Padidina jo gebėjimą išlaikyti drėgmę ir mineralus. Pelkėtose vietose humuso masės formavimasis vyksta labai lėtai. Organinės liekanos palaipsniui supresuojamos į durpes.

Dirvožemio formavimo procesas

Dirvožemis formuojasi labai lėtai. Kad jo mineralinė dalis visiškai atsinaujintų maždaug iki 1 metro gylio, reikia mažiausiai 10 tūkst. Tai, iš ko sudarytas dirvožemis, yra nuolatinio vėjo ir vandens darbo produktai. Taigi iš kur atsiranda dirvožemis?

Visų pirma, tai yra uolienų dalelės. Jie yra dirvožemio pagrindas. Klimato veiksnių įtakoje jie sunaikinami ir susmulkinami, nusėda ant žemės. Palaipsniui šią mineralinę dirvožemio dalį apgyvendina mikroorganizmai, kurie, perdirbdami organines liekanas, sudaro joje humusą. Bestuburiai, nuolatos prasibraunantys pro joje esančius praėjimus, jį atlaisvina, taip prisidedant prie geros aeracijos.

Laikui bėgant keičiasi dirvožemio struktūra, ji tampa derlingesnė. Šiame procese vaidmenį atlieka ir augalai. Augdami jie prisideda prie jo mikroklimato keitimo. Dirvožemio formavimuisi įtakos turi ir žmogaus veikla. Jis dirba ir dirba žemę. Ir jei dirvožemis susideda iš nederlingų komponentų, tada žmogus jį tręšia, įvesdamas ir mineralines, ir organines trąšas.

kompozicija

Apskritai šiuo metu nėra visuotinai priimtos dirvožemių klasifikacijos. Tačiau vis tiek įprasta juos suskirstyti į kelias grupes pagal mechaninę sudėtį. Šis skirstymas ypač aktualus žemės ūkyje. Taigi, klasifikacija grindžiama tuo, kiek dirvožemyje yra molio:

purus smėlio (mažiau nei 5%);

Prijungtas smėlio (5-10%);

Smėlėtas (11-20%);

Lengvas priemolis (21-30%);

Vidutinio priemolio (31-45%);

Sunkus priemolis (46-60%);

Molio (daugiau nei 60%).

Ką reiškia žodis „derlingas“ dirvožemis?

Tai, iš kokių dalių susideda dirvožemis, turi įtakos jo derlingumo laipsnis. Bet kas daro žemę tokia? Dirvožemio sudėtis tiesiogiai priklauso nuo daugelio veiksnių. Tai ir klimatas, ir augalų gausa, ir jame gyvenančių gyvų organizmų buvimas. Visa tai turi įtakos cheminei medžiagai, nuo to, kokie komponentai yra dirvožemyje, priklauso jo derlingumo laipsnis. Mineraliniai komponentai, tokie kaip kalcis, azotas, varis, kalis, magnis ir fosforas, laikomi labai naudingais norint gauti didelį derlių. Šios medžiagos į žemę patenka skaidant organines liekanas. Jei dirvoje daug mineralinių junginių, vadinasi, ji derlinga. Augalai jame klestės. Tokia dirva idealiai tinka daržovių ir vaisinių kultūrų auginimui.