ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 4923
Скачиваний: 17
ются
разложению
и
используются
в
качестве
питательного
материала
новыми
поколениями
микроорганизмов
.
При
разложении
растительных
остатков
их
органические
вещества
превра
-
щаются
в
более
подвижные
и
простые
соединения
(
промежуточные
продукты
разложения
)
Часть
этих
соединений
полностью
минерализуется
микроорганизма
-
ми
,
то
есть
разлагается
до
элементов
минерального
питания
,
углекислого
газа
и
воды
.
Продукты
распада
используются
новыми
поколениями
зеленых
растений
как
источник
питания
.
Часть
промежуточных
продуктов
разложения
органических
остатков
по
-
требляет
другая
группа
микроорганизмов
для
построения
вторичных
белков
,
жи
-
ров
,
углеводов
,
образующих
плазму
новых
поколений
микроорганизмов
.
Еще
часть
промежуточных
продуктов
разложения
органических
остатков
потребляет
другая
группа
микроорганизмов
для
построения
вторичных
белков
,
жиров
,
углеводов
,
образующих
плазму
новых
поколений
микроорганизмов
.
Еще
часть
промежуточных
продуктов
разложения
превращается
в
специфи
-
ческие
сложные
высокомолекулярные
соединения
–
гумусовые
вещества
.
Этот
процесс
носит
название
гумификации
.
Процессы
разложения
и
минерализации
растительных
остатков
осуществ
-
ляются
при
участии
окислительных
ферментов
,
выделяемых
микроорганизмами
.
При
участии
ферментов
происходит
гидролитическое
расщепление
сложных
мо
-
лекул
белков
,
углеводов
,
липидов
с
образованием
промежуточных
продуктов
раз
-
ложения
.
Так
,
белки
расщепляются
на
пептиды
,
а
затем
на
аминокислоты
,
углево
-
ды
–
на
простые
сахара
и
органические
кислоты
(
уксусную
,
янтарную
и
др
.),
спирты
.
Дубильные
вещества
относительно
устойчивы
к
разложению
микроорга
-
низмами
,
вступая
во
взаимодействие
с
белковыми
веществами
,
образуют
слож
-
ный
нерастворимый
комплекс
.
Таким
образом
они
закрепляют
в
почве
белковые
соединения
.
Жиры
разлагаются
до
глицерина
и
жирных
кислот
,
а
при
более
глу
-
боком
разложении
–
до
поли
-
и
моносахаров
.
При
недостатке
кислорода
развива
-
ются
различные
типы
брожений
и
образуются
недоокисленные
продукты
(
метан
,
спирт
,
органические
кислоты
).
Скорость
разложения
и
минерализация
различных
соединений
неодинакова
.
Сравнительно
быстро
разлагаются
растворимые
сахара
,
крахмал
,
белки
;
несколь
-
ко
медленнее
–
целлюлоза
и
гемицеллюлоза
,
а
наиболее
устойчивы
к
разложению
лигнин
,
воски
,
смолы
,
дубильные
вещества
.
Одновременно
с
процессами
разложения
органических
веществ
идут
про
-
цессы
гумификации
,
в
результате
чего
образуются
относительно
устойчивые
к
разложению
гумусовые
вещества
.
Процесс
гумификации
–
это
совокупность
сложных
биохимических
и
физико
-
химических
процессов
,
итогом
которых
явля
-
ется
превращение
органических
веществ
в
специфические
органические
вещества
–
гумус
.
Гумусом
называется
сложный
комплекс
высокомолекулярных
азотосодер
-
жащих
органических
соединений
,
образовавшихся
при
разложении
и
гумифика
-
ции
растительных
остатков
.
Процесс
гумификации
настолько
сложен
,
что
современная
наука
не
вырабо
-
тала
единых
взглядов
на
его
характер
.
Существуют
несколько
концепций
,
с
той
степенью
достоверности
объясняющих
образование
гумуса
.
Конденсационную
(
полимеризационную
)
концепцию
разрабатывали
в
раз
-
ные
годы
А
.
Г
.
Трусов
,
М
.
М
.
Кононова
,
В
.
Фляйг
.
В
соответствии
с
этой
концепци
-
ей
формирование
гумусовых
веществ
рассматривается
как
процесс
постепенной
поликонденсации
(
полимеризации
)
промежуточных
продуктов
разложения
орга
-
нических
веществ
.
Концепция
биохимического
окисления
предложена
И
.
В
.
Тюриным
,
она
по
-
лучила
развитие
в
работах
Л
.
Н
.
Александровой
.
Согласно
этой
концепции
гуми
-
фикация
–
сложный
биофизико
-
химический
процесс
превращения
высокомолеку
-
лярных
промежуточных
продуктов
разложения
органических
остатков
в
гумусо
-
вые
вещества
.
Ведущее
значение
при
этом
имеют
реакции
медленного
биохими
-
ческого
окисления
.
Биологические
концепции
гумусообразования
предполагают
,
что
гумусовые
вещества
–
продукты
синтеза
различных
микроорганизмов
.
Данная
точка
зрения
была
высказана
В
.
Р
.
Вильямсом
,
она
получила
развитие
в
работах
Ф
.
Ю
.
Гельцера
,
С
.
П
.
Ляха
,
Д
.
Г
.
Звягинцева
и
др
.
Наряду
с
вышеперечисленными
существует
еще
ряд
концепций
,
объясняю
-
щих
процесс
гумификации
,
однако
до
настоящего
времени
все
они
не
имеют
дос
-
таточного
экспериментального
подтверждения
.
Гумусовые
кислоты
,
образовавшиеся
в
почве
,
не
являются
инертными
.
Они
вступают
во
взаимодействие
с
зольными
элементами
растительных
остатков
,
а
также
минеральной
частью
почвы
,
образуя
различные
органо
-
минеральные
про
-
изводные
гумусовых
кислот
.
Состав
и
свойства
гумуса
.
Почвенный
гумус
состоит
из
следующих
ос
-
новных
групп
органических
веществ
:
гуминовые
кислоты
;
фульвокислоты
;
гуми
-
ны
;
органо
-
минеральные
производные
гумусовых
кислот
.
Гуминовые
кислоты
.
Это
высокомолекулярные
азотосодержащие
органиче
-
ские
вещества
,
образующиеся
при
разложении
отмерших
растений
и
гумифика
-
ции
,
окрашенные
в
черный
или
коричнево
-
черный
цвет
.
Молекулярная
-
масса
–
от
400
до
1 000 000.
Эти
кислоты
практически
нерастворимы
в
воде
и
минеральных
кислотах
,
но
хорошо
растворимы
в
щелочах
,
аммиаке
,
соде
,
пирофосфате
натрия
с
образованием
коллоидных
растворов
темной
окраски
(
от
вишневой
до
темно
-
коричневой
и
черной
).
Из
растворов
эти
кислоты
хорошо
осаждаются
водородом
минеральных
кислот
,
солями
алюминия
,
железа
,
кальция
,
магния
в
виде
аморфно
-
го
студнеобразного
осадка
.
В
состав
гуминовых
кислот
входят
(%
по
массе
):
углерод
– 52-62,
водород
–
2,8-6,6,
кислород
- 31-40,
азот
- 2-6.
Молекула
гуминовой
кислоты
имеет
ядро
,
боковые
цепи
и
периферические
функциональные
группы
.
В
ядро
входят
ряд
ароматических
циклических
колец
.
Боковыми
цепями
могут
быть
углеводные
,
аминокислотные
и
другие
цепочки
.
Функциональные
группы
представлены
карбоксильными
(-
СООН
)
и
феногидрок
-
сильными
(
ОН
)
группами
,
которые
играют
важную
роль
в
почвообразовании
,
так
как
обуславливают
процессы
взаимодействия
гуминовых
кислот
с
минеральной
частью
почвы
.
При
взаимодействии
с
катионами
аммония
,
щелочных
и
щелочноземельных
металлов
гуминовые
кислоты
образуют
соли
–
гуматы
.
Гуматы
обладают
различ
-
ными
свойствами
.
Соли
аммония
,
натрия
и
калия
хорошо
растворимы
в
воде
.
Они
легко
мигрируют
по
почвенному
профилю
с
током
атмосферных
осадков
.
Гуматы
калия
и
магния
нерастворимы
в
воде
и
образуют
в
почве
водопрочные
гели
,
за
счет
клеящей
и
цементирующей
способности
которых
формируется
водопрочная
структура
почвы
.
Основная
масса
гуминовых
кислот
представлена
гелями
,
прочно
связанными
с
минеральной
частью
почвы
.
Фульвокислоты
.
Это
азотосодержащие
высокомолекулярные
органические
кислоты
,
которые
от
гуминовых
отличаются
светлой
(
желтой
,
оранжевой
)
окра
-
ской
,
более
низким
содержанием
углерода
,
растворимостью
в
кислотах
.
Элементный
состав
(%
по
массе
):
углерод
– 41-46,
водород
– 4-5,
азот
–3-4.
Содержание
кислорода
динамично
и
зависит
от
количества
углерода
,
как
правило
,
в
фульвокислотах
его
больше
,
чем
в
гуминовых
кислотах
.
Фульвокислоты
имеют
сильнокислую
реакцию
и
хорошо
растворимы
в
во
-
де
.
Благодаря
этому
они
энергично
разрушают
минеральную
часть
почвы
,
причем
степень
их
разрушительного
действия
определяется
уровнем
содеражания
геми
-
новых
кислот
.
Гуминовые
кислоты
как
бы
ингибируют
агрессивность
фульвокис
-
лот
.
Молекулы
фульвокислот
построены
по
такому
же
принципу
,
как
и
молеку
-
лы
гуминовых
,
однако
ядро
менее
выражено
,
боковых
цепей
несколько
больше
,
а
по
количеству
функциональных
групп
они
значительно
превосходят
гуминовые
кислоты
.
Взаимодействуя
с
минеральной
частью
,
фульвокислоты
образуют
соли
–
фульваты
.
Практически
все
фульваты
растворимы
в
воде
.
Гумины
.
Это
часть
гумусовых
веществ
,
которые
нерастворимы
ни
в
одном
растворителе
.
Они
представлены
комплексом
гуминовых
,
фульвокислот
и
их
ор
-
гано
-
минеральных
производных
,
прочно
связанных
с
минеральной
частью
почвы
.
Органо
-
минеральные
производные
гуминовых
и
фульвокислот
.
За
счет
мно
-
гочисленных
функциональных
групп
гумусовые
кислоты
,
взаимодействуя
с
ми
-
неральной
частью
почвы
,
образуют
органо
-
минеральные
производсные
.
Эти
взаимодействия
могут
осуществлятся
путем
сорбции
гумусовых
веществ
мине
-
ральными
соединениями
твердой
фазы
почвы
,
путем
образования
комплексных
гетерополярных
солей
(
при
взаимодействии
с
метеллами
),
путем
образования
простых
гетерополярных
солей
(
при
взаимодействии
со
щелочными
и
щелочно
-
земельными
металлами
).
Образование
органо
-
минеральных
производных
придает
стабильность
гу
-
мусу
,
способствует
его
аккумуляции
,
накоплению
микро
-
и
макроэлементов
,
спо
-
собствует
агрегатообразованию
.
В
случае
образования
большого
количества
органо
-
минеральных
производ
-
ных
фульвокислот
может
увеличиваться
подвижность
минеральных
компонентов
и
,
следовательно
,
потери
их
за
счет
выноса
с
током
вод
.
При
техногенном
загрязнении
почв
образование
органо
-
минеральных
про
-
изводных
играет
исключительно
важную
роль
,
так
как
этот
процесс
способствует
связыванию
токсинов
и
загрязнителей
.
Влияние
природных
условий
на
характер
и
скорость
гумусообразования
.
Многообразие
природно
-
климатических
условий
предопределяет
различия
в
гу
-
мусообразовании
.
Характер
и
скорость
гумусообразования
зависят
от
целого
ряда
факторов
,
важнейшими
из
которых
являются
:
водно
-
воздушный
и
тепловой
ре
-
жимы
,
гранулометрический
состав
,
физико
-
химические
свойства
почвы
,
состав
и
характер
поступления
растительных
остатков
,
видовой
состав
микрофлоры
и
ее
активнось
.
В
зависимости
от
водно
-
воздушного
режима
гумусообразования
протекает
в
аэробных
или
анаэробных
условиях
.
При
влажности
почвы
60-80%
от
полной
влагоемкости
и
температуре
25-30
0
С
разложение
растительных
остатков
протека
-
ет
весьма
интенсивно
.
Промежуточные
продукты
разложения
органического
ве
-
щества
быстро
минерализуются
,
высвобождается
значительное
количество
эле
-
ментов
минерального
питания
,
но
гумуса
накапливается
мало
.
То
есть
в
таких
ус
-
ловиях
процессы
минерализации
доминируют
на
процессами
гумификации
.
При
постоянном
и
значительном
недостатке
влаги
количество
растительно
-
го
опада
невелико
,
процессы
трансформации
замедлены
.
Это
приводит
к
накопле
-
нию
гумуса
в
небольших
количествах
.
При
постоянном
избытке
влаги
(
анаэробные
условия
)
процессы
гумусооб
-
разования
замедляются
,
особенно
если
избыток
влаги
сочетается
с
низкими
тем
-
пературами
.
В
разложении
растительных
остатков
участвуют
анаэробные
бакте
-
рии
.
Промежуточные
продукты
разложения
содержат
многонизкомолекулярных
органических
кислот
и
восстановленных
газообразных
продуктов
.
Эти
соедине
-
ния
подавляют
микробиологическую
активность
,
в
результате
чего
разложение
растительных
остатков
замедляется
,
происходит
скопление
полуразложившихся
остатков
,
частично
сохранивших
анатомическое
строение
, -
торфа
.
Наибольшее
количесво
гумуса
в
почвах
накапливается
при
сочетании
опти
-
мального
гидротермического
режима
с
периодически
повторяющемся
,
не
очень
сильным
иссушением
.
Такие
условия
создаются
при
формировании
черноземов
.
На
гумусообразование
значительное
влияние
оказывает
состав
раститель
-
ных
остатков
и
характер
их
поступления
в
почву
.
Так
,
остатки
травянистой
расти
-
тельности
богаты
белками
,
углеводами
и
зольными
элементами
.
Основная
часть
их
попадает
непосредственно
в
почву
в
виде
корней
,
их
разложение
происходит
при
тесном
контакте
с
почвенными
частицами
в
присутствии
значительного
ко
-
личества
оснований
,
прежде
всего
кальция
.
Основная
группа
микроорганизмов
–
бактерии
.
В
таких
условиях
образует
-
ся
высококачественный
мулевый
(«
мягкий
»)
гумус
,
равномерно
пропитывающий
минеральную
часть
почвы
.
Мулевый
гумус
также
образуется
под
лиственными
лесами
,
хотя
растительный
опад
в
этом
случае
попадает
на
поверхность
почвы
.
Остатки
древесной
растительности
бедны
белками
,
содержат
мало
зольных
элементов
,
но
обогащены
лигнином
,
восками
,
смолами
,
дубильными
веществами
.
Поступают
они
преимущественно
на
поверхность
почвы
и
разложение
их
осуще
-
ствляется
грибной
микрофлорой
.
При
разложении
такого
опада
образуется
значи
-
тельное
количество
легко
передвигающихся
с
током
воды
вниз
по
профилю
орга
-
нических
кислот
.
Нейтрализации
их
не
происходит
из
-
за
недостатка
оснований
,
процессы
гумификации
подавлены
кислой
реакцией
.
В
таких
условиях
формиру
-
ется
модер
(«
грубый
»)
гумус
,
в
составе
которого
преобладают
фульвокислоты
.
Таким
образом
,
в
почвах
накапливается
различное
количество
гумуса
(
от
0,5–1
до
10-12%
и
более
),
существенно
различающегося
по
качеству
.
Качество
гумуса
определяют
по
соотношению
гуминовых
и
фульвокислот
в
его
составе
(
С
гк
:
С
фк
).
Различают
следующие
типы
гумуса
:
гуматный
(
более
1,5),
фульфатно
-
гуматный
(1-1,5),
гуматно
-
фульватный
(1-0,5)
и
фульватный
(
менее
0,5).
Значительное
влияние
на
гумусообразование
оказывают
гранулометриче
-
ский
состав
и
физико
-
химические
свойства
почвы
.
Песчаные
и
супесчаные
почвы
имеют
хорошую
аэрацию
,
быстро
прогреваются
.
В
этих
почвах
органические
ос
-
татки
интенсивно
разлагаются
,
образовавшиеся
гумусовые
вещества
плохо
закре
-
пляются
на
поверхности
песчаных
частиц
и
быстро
минерализуются
.
В
глинистых
и
суглинистых
почвах
процесс
разложения
растительных
ос
-
татков
происходит
значительно
медленнее
,
гумусовых
веществ
образуется
боль
-
ше
и
они
хорошо
закрепляются
на
поверхности
минеральных
частиц
.
Гумусонакопление
зависит
не
только
от
количества
образовавшегося
гуму
-
са
,
но
и
от
условий
его
закрепления
в
почве
.
Большую
роль
в
этом
играет
кальций
,
так
как
для
почв
,
насыщенных
кальцием
,
характерна
нейтральная
реакция
среды
,
благоприятная
для
развития
бактерий
.
В
этих
почвах
образуется
много
нераство
-
римых
гуматов
кальция
.
Наряду
в
этим
Закреплению
гумуса
способствует
нали
-
чие
в
почвах
глинистых
минералов
.
Роль
гумусовых
веществ
в
жизни
растений
,
почвообразовании
и
плодоро
-
дии
почв
.
С
гумусовыми
веществами
почв
тесно
связана
жизнь
растений
.
Органи
-
ческие
вещества
почвы
частично
обеспечивают
потребности
растений
в
углеки
-
слом
газе
,
который
необходим
для
фотосинтеза
.
Гумус
содержит
большие
запасы
питательных
веществ
.
Например
,
азот
представлен
в
верхних
слоях
почвы
в
основном
органическими
формами
.
Гумус
содержит
биологические
активные
вещества
,
которые
стимулируют
физиологические
и
биохимические
процессы
в
растениях
.
На
высокогумусных
почвах
вырастают
растения
с
повышенным
содержанием
хлорофилла
.
Вытяжки
солей
гуминовых
кислот
(
гумат
натрия
)
являются
стимуляторами
роста
растений
.
Их
применяют
в
качестве
растворов
для
опрыскивания
,
замачивания
семян
,
поли
-
ва
растений
.
Вытяжки
фульвокислот
и
их
солей
способствуют
интенсификации
поступления
в
растения
элементов
минерального
питания
.
В
последние
годы
из
торфа
и
угля
при
обогащении
аммиаком
и
суперфос
-
фатом
получают
гумусовые
удобрения
,
которые
применяют
в
малых
дозах
.
В
гумусе
содержатся
и
сохраняются
на
продолжительный
срок
основные
элементы
минерального
питания
и
микроэлементы
.
В
процессе
минерализации
гумуса
они
переходят
в
доступную
для
растений
форму
.
Огромное
значение
имеет
гумус
как
фактор
поглотительной
способности
почвы
.
Чем
больше
в
почве
гумусовых
веществ
,
тем
выше
ее
емкость
поглоще
-