Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Июль » 17 » 3. Органические компоненты почвы. Гумус.
09:08
3. Органические компоненты почвы. Гумус.

Все почвы образовались в результате разрушения горных пород, поэтому основными компонентами всех базовых почв являются: песок, глинистые кристалосольватные структуры и ил (пыль). После выхода первых растения на сушу, они некоторое время привыкали к новым условиям получения минеральной части питания, адаптируясь к грунтовому осмосу (через корень) вместо поверхностного осмоса (через всю площадь поверхности (как у большинства водорослей)).

Так началось освоение суши живыми организмами. Не забегая далеко вперед, озвучу вкратце биологический цикл сухопутной биосферы. Исходным источником энергии для всех живых существ является солнце, его энергию аккумулируют зеленые растения при помощи фотосинтеза (строительство органических молекул из диоксида углерода, воды и минеральных добавок). Энергия зеленых растений переходит к животным, употребляющим их в пищу, и так далее. Нас сейчас интересует судьба растительного сырья, не съеденного животными. Как мы знаем, растительное сырье состоит, в первую очередь из поли-, моно- и олигосахаридов, лигнина и соединений, являющихся физическими и химическими временными заместителями в боковых цепях лигниновых макромолекул.

После гибели растения, его биомасса попадает в почву и подвергается различным деструктивным воздействиям. Эти воздействия носят различный характер и могут быть выражены в различной степени в зависимости от региона планеты (температура), глубины залегания растения в грунте и пористости грунта (кислородное окисление), количественного содержание в почве микроорганизмов и грибков (биологическая деструкция посредством пищеварительных энзимов) и др. Основную роль играет биологическая деструкция под действием микроорганизмов (бактерии съедают растение), при этом, моно- и дисахариды (глюкоза, сахароза, фруктоза и др.) легко и быстро усваиваются бактериями. Вспомните, для наглядности, сбраживание молока или выхаживание теста.

Полисахариды, вроде клетчатки, значительно медленнее усваиваются бактериями, их макромолекулы для начала нужно разрушить ферментами до водорастворимых кусочков. Дольше всех, воздействию бактерий противостоят те компоненты, которые призваны защищать растение от вредителей – макромолекулы лигнина и бактерицидно-инсектицидные компоненты ряда терпенов или алкалоидов. Всем этим соединениям характерно наличие ароматических (бензольных) ядер, в том числе, конденсированных (как в нафталине, антрацене или фенантрене). Кроме того, имея полимерную структуру, эти соединения сохраняют ее в течении некоторого времени и в продуктах распада.

В связи с постепенной деструкцией макромолекул под действием различных факторов, кислородного окисления (в том числе, каталитического, под действием энзимов и соединений переходных металлов содержащихся в почве) и "обгладывания” бактериями, лигниновые и терпеновые соединения измельчаются в более мелкие кусочки ощетинившиеся различными функциональными группами. Среди функциональных групп основными являются: гидроксильные, карбонильные, карбоксильные, фенолгидроксильные и метоксильные и амидные. Общее у всех этих групп то, что они все гидрофильны, что позволяет данным соединениям легко набухать и пластифицироваться в воде. Основная же роль этих функциональных групп состоит в том, что они превращают эти обрывки полимерных структур в ионообменные смолы.

Одно из важнейших свойств почвы – ионообменная емкость, она выражается в мг*эквилентах на сто граммов почвы. Этот показатель определяется по отдельности для катионов и анионов, и характеризует интенсивность и масштаб водяной миграции в почве ионов легкорастворимых в воде солей. Чем этот показатель выше, тем большей ионной буферной емкостью обладает почва, что непосредственно сказывается на потенциале ее плодородности.

Раз уж мы заговорили о буферной емкости почвы, то нельзя не упомянуть о кислотности почвы. Большинство почв имеют слабокислую среду за счет присутствия в почве мелкодисперсного гидратированного ("набухшего”) с поверхности кварцевого материала. Фактически являющегося мелко растертым стеклом, ощетинившимся с поверхности реденьким слоем полисиликатных кислотных групп (группы ≡SiOH). Но, в основном кислотность почвы является следствием наличия в ней обломков лигниновых и других органических соединений (в том числе, целлюлозы содержащей концевые карбоксильные группы). Все эти кислоты являются слабыми кислотами, но их изрядное количество в почве дает о себе знать. Большая часть этих кислот связаны с ионами металлов в кислые или реже (в случае иона щелочного металла) основные соли. Так как, смесь слабой кислоты и ее соли является буферным раствором (раствор, не меняющий своего pH при добавлении небольшого количества щелочи или сильной кислоты). Щелочную среду почва может иметь только в случае засоления карбонатами и другими основными солями, что случается в засушливых регионах с низким содержание органических соединений в почве (например, пустыни, солончаки, степи и пр.). Определение характера среды почв производится экстракцией 1Н раствором KCl, с последующим титрованием экстракта низко концентрированным раствором щелочи или сильной кислоты.

Роль органических соединений в составе почвы огромна, и в первую очередь, для плодородности. Так как, органические примеси разрыхляют почву, повышают ее влагоёмкость, вносят в нее водорастворимые соединения азота и фосфора, выполняют роль ионного буфера и способствуют переносу ионов к поверхности корней.

Завершая разговор о органической составляющей почвы, приведу краткую и нашедшую наибольшее применение классификацию данных компонентов. Как и для минеральной части почвы, эта классификация основана на дисперсности и генезисе (кто от кого произошел).

Все химически активные органические соединения почвы называют собирательным словом – "гумус”. Молекулы средних размеров, некоторое время пролежавшие в почве, именуют Гуминовые кислоты. Их содержание в почве определяют промыванием почвы слабым раствором щелочи с последующим подкислением экстракта. При этом, масса выпавших соединений и составляет гуминовые кислоты. Данные соединения практически не растворимы в воде и слабо вымываются грунтовыми водами. Содержащиеся в них азот и фосфор переходят в форму, усваиваемую растениями, в течении 1-2 лет. Смыв данных соединений из поверхностных слоев почвы возможен только поверхностными водами (ручьи, паводки и подобное). Так как, физико-механически эти соединения напоминают крахмал, желе, или клей и образуют органическую основу речного ила.

Более крупные и "свежие ” органические компоненты почвы называются Гумин. Эти вещества достаточно прочно связанны многочисленными химическими и физическими связями с минеральными компонентами почвы, поэтому их определение представляет наибольшую сложность. Обычно их подвергают гидролизу раствором кислоты и отделяют хроматографией или экстракцией малополярным органическим растворителем. В гумине сохраняется в значительной степени полимерная структура, поэтому он может переходить в водорастворимое состояние за 5-15 лет, в зависимости от условий.

Самые низкомолекулярные компоненты гумуса называют фульвокислоты. Для них характерно образование со щелочью хорошо растворимых в воде солей. Они имеют высокое удельное содержание кислородсодержащих функциональных групп, но, в них ниже содержание ароматических циклов.

Таким образом, органические компоненты почвы имеют огромное значение для плодородности почвы. Их состав и содержание динамичны, и зависят от количества и состава попадающего в почву растительного сырья.

Категория: Почва и агрокультура | Просмотров: 2260 | Добавил: Chemadm | Теги: гумус, биологические вещества в почве, перегной, плодородие | Рейтинг: 4.9/23
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]