Гумус в почве

Глава 4. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ И ЕГО СОСТАВ

§1. Источники органического вещества и его состав

Важнейшей составляющей частью почвы является органическое вещество, которое представляет собой сложное сочетание растительных и животных остатков, находящихся на различных стадиях разложения, и специфических почвенных органических веществ, называемых гумусом.

Потенциальным источником органического вещества считают все компоненты биоценоза, которые попадают на или в почву (отмирающие микроорганизмы, мхи, лишайники, животные и т.д.), но основным источником накопления гумуса в почвах служат зеленые растения, которые ежегодно оставляют в почве и на ее поверхности большое количество органического вещества. Биологическая продуктивность растений широко варьирует и находится в пределах от 1– 2 т/год сухого органического вещества (тундра) до 30 – 35 т/год (влажные субтропики).

Растительный опад различается не только количественно, но и качественно (см. главу 2). Химический состав органических веществ, поступающих в почву, очень разнообразен и во многом зависит от типа отмерших растений. Большую часть их массы составляет вода (75 – 90 %). В состав сухого вещества входят углеводы, белки, жиры, воски, смолы, липиды, дубильные вещества и другие соединения. Подавляющее большинство этих соединений – высокомолекулярные вещества. Основная часть растительных остатков состоит главным образом из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и дубильных веществ, при этом наиболее богаты ими древесные породы. Белка больше всего содержится в бактериях и бобовых растениях, наименьшее его количество обнаружено в древесине.

Кроме того, органические остатки всегда содержат некоторое количество зольных элементов. Основную массу золы составляют кальций, магний, кремний, калий, натрий, фосфор, сера, железо, алюминий, марганец, образующие в составе гумуса органоминеральные комплексонаты. Содержание кремнезема (SiO2) колеблется от 10 до 70 %, фосфора – от 2 до 10 % массы золы. Название зольных элементов связано с тем, что при сжигании растений они остаются в золе, а не улетучиваются, как это происходит с углеродом, водородом, кислородом и азотом.

В весьма малом количестве в золе встречаются микроэлементы – бор, цинк, йод, фтор, молибден, кобальт, никель, медь и др. Наиболее высокой зольностью обладают водоросли, злаковые и бобовые растения, меньше всего золы содержится в древесине хвойных пород. Состав органического вещества можно представить следующим образом (рис.6).

§2. Трансформация органического вещества в почве

Превращение органических остатков в гумус – сложный биохимический процесс, совершающийся в почве при непосредственном участии микроорганизмов, животных, кислорода воздуха и воды. В этом процессе главная и решающая роль принадлежит микроорганизмам, которые участвуют во всех этапах образования гумуса, чему способствует огромная населенность почв микрофлорой. Животные, населяющие почву, тоже активно участвуют в превращении органических остатков в гумус. Насекомые и их личинки, дождевые черви измельчают и перетирают растительные остатки, перемешивают их с почвой, заглатывают, перерабатывают и выбрасывают неиспользованную часть в виде экскрементов в толщу почвы.

Отмирая, все растительные и животные организмы подвергаются процессам разложения до более простых соединений, конечной стадией которых является полная минерализация органического вещества. Образовавшиеся неорганические вещества используются растениями как элементы питания. Скорость процессов разложения и минерализации различных соединений неодинакова. Интенсивно минерализуются растворимые сахара, крахмал; достаточно хорошо разлагаются белки, гемицеллюлозы и целлюлоза; устойчивы – лигнин, смолы, воски. Другая часть продуктов разложения потребляется самими микроорганизмами (гетеротрофными) для синтеза вторичных белков, жиров, углеводов, образующих плазму новых поколений микроорганизмов, а после отмирания последних снова подвергается процессу разложения. Процесс временного удержания органического вещества в микробной клетке называется микробным синтезом. Часть продуктов разложения превращается в специфические сложные высокомолекулярные вещества – гумусовые вещества. Совокупность сложных биохимических и физико-химических процессов превращения органического вещества, в результате которых образуется специфическое органические вещество почвы – гумус, называется гумификацией. Все три процесса идут в почве одновременно и взаимосвязаны друг с другом. Трансформация органического вещества происходит при участии ферментов, выделяемых микроорганизмами, корнями растений, под влиянием которых осуществляются биохимические реакции гидролиза, окисления, восстановления, брожения и т.д. и образуется гумус.

Существует несколько теорий гумусообразования. Первой в 1952 году появилась конденсационная теория, разработанная М.М.Кононовой. В соответствии с этой теорией образование гумуса идет как постепенный процесс поликонденсации (полимеризации) промежуточных продуктов разложения органических веществ (сначала образуются фульвокислоты, а из них – гуминовые). Концепция биохимического окисления разработана Л.Н.Александровой в 70-е годы XX в. Согласно ей, ведущее значение в процессе гумификации имеют реакции медленного биохимического окисления продуктов разложения, в результате которых образуется система высокомолекулярных гумусовых кислот переменного элементного состава. Гумусовые кислоты вступают во взаимодействие с зольными элементами растительных остатков, освобождающимися в процессе минерализации последних, а также с минеральной частью почвы, образуя различные органо-минеральные производные гумусовых кислот. При этом происходит расщепление единой системы кислот на ряд фракций, различных по степени растворимости и строению молекулы. Менее дисперсная часть, образующая с кальцием и полуторными оксидами нерастворимые в воде соли, формируется как группа гуминовых кислот. Более дисперсная фракция, дающая преимущественно растворимые соли, образует группу фульвокислот. Биологические концепции гумусообразовапия 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.

В различных природных условиях характер и скорость гумусообразования неодинаковы и зависят от взаимосвязанных условий почвообразования: водно-воздушного и теплового режимов почвы, её гранулометрического состава и физико-химических свойств, состава и характера поступления растительных остатков, видового состава и интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов.

Трансформация остатков происходит в аэробных или анаэробных условиях в зависимости от водно-воздушного режима. В аэробных условиях при достаточном количестве влаги в почве, благоприятной температуре и свободном доступе О2 процесс разложения органических остатков развивается интенсивно при участии аэробных микроорганизмов. Наиболее оптимальными условиями являются температура 25 – 30 °С и влажность – 60 % от полной влагоемкости почвы. Но в этих же условиях быстро идет минерализация как промежуточных продуктов разложения, так и гумусовых веществ, поэтому в почве накапливается относительно мало гумуса, но много элементов зольного и азотного питания растений (в сероземах и других почвах субтропиков).

В анаэробных условиях (при постоянном избытке влаги, а также при низких температурах, недостатке О2) процессы гумусообразования идут медленно при участии, главным образом, анаэробных микроорганизмов. При этом образуются много низкомолекулярных органических кислот и восстановленные газообразные продукты (СН4, H2S), угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов. Процесс разложения постепенно затухает, и органические остатки превращаются в торф – массу слаборазложившихся и неразложившихся растительных остатков, частично сохранивших анатомическую структуру. Наиболее благоприятны для накопления гумуса сочетание в почве аэробных и анаэробных условий с чередованием периодов иссушение и увлажнения. Такой режим характерен для черноземов.

Видовой состав почвенных микроорганизмов и интенсивность их жизнедеятельности также влияют на образование гумуса. Северные подзолистые почвы в результате специфических гидротермических условий характеризуются наименьшим содержанием микроорганизмов с небольшим видовым разнообразием и низкой жизнедеятельностью. Следствием этого является медленное разложение растительных остатков и накопление слаборазложенного торфа. Во влажных субтропиках и тропиках отмечаются интенсивное развитие микробиологической деятельности и в связи с этим активная минерализация остатков. Сопоставление запасов гумуса в различных почвах с разным количеством микроорганизмов в них свидетельствует о том, что как очень слабая, так и высокая биогенность почвы не способствует накоплению гумуса. Наибольшее количество гумуса накапливается в почвах со средним содержанием микроорганизмов (черноземы).

Гранулометрический состав и физико-химические свойства почвы имеют не менее значительное влияние. В песчаных и супесчаных хорошо прогреваемых и аэрируемых почвах разложение органических остатков идет быстро, значительная часть их минерализуется, гумусовые веществ мало и они плохо закрепляются на поверхности песчаных частиц. В глинистых и суглинистых почвах процесс разложения органических остатков при равных условиях происходит медленнее (из-за недостатка О2), гумусовых вещества закрепляются на поверхности минеральных частиц и накапливаются в почве.

Химический и минералогический состав почвы определяет количество питательных веществ, необходимых для микроорганизмов, реакцию среды, в которой идет образование гумуса, и условия для закрепления гумусовых веществ в почве. Так, почвы, насыщенные кальцием, имеют нейтральную реакцию, которая благоприятна для развития бактерий и закрепления гуминовых кислот в виде нерастворимых в воде гуматов кальция, что обогащает ее гумусом. В кислой среде при насыщенности почв водородом и алюминием образуются растворимые фульвокислоты, которые имеют повышенную подвижность и ведут к большому накоплению гумуса. Закреплению гумуса в почве способствуют также глинистые минералы типа монтмориллонита и вермикулита.

В связи с различием в факторах, влияющих на образование гумуса, в разных почвах количество, качество и запасы гумуса неодинаковы. Так, в верхних горизонтах черноземов типичных содержится 10 – 14 % гумуса, серых темных лесных – 4 – 9 %, дерново-подзолистых – 2 – 3 %, темных каштановых, желтоземах – 4 – 5 %, бурых и серо-бурых полупустынных – 1 – 2 %. Запасы органического вещества в природных зонах также различны. Наибольшие запасы, по данным И.В.Тюрина, имеют различные подтипы черноземов, торфяники, серые лесные, средние – темно-каштановые, красноземы, низкие – подзолистые, дерново-подзолистые, сероземы типичные. В пахотных почвах Республики Беларусь содержится гумуса: в глинистых – 65 т/га, в суглинистых – 52 т/га, в супесчаных – 47 т/га, в песчаных – 35 т/га. Почвы Республики Беларусь в зависимости от содержания гумуса в пахотном слое делятся на 6 групп (табл. 3). В почвах других природных зон существуют свои градации в зависимости от содержания гумуса.

Таблица 3

Группировка почв Республики Беларусь по содержанию гумуса

В Республике Беларусь большая часть земель относится к почвам II и III групп, около 20 % – к почвам IV группы (рис. 7).

§3. Состав и классификация гумуса

Гумус – это специфическое высокомолекулярное азотсодержащее органическое вещество кислотной природы. Составляет главную часть органического вещества почвы, которая полностью утратила черты анатомического строения отмерших растительных и животных организмов. Почвенный гумус состоит из специфических гумусовых веществ, включающих гуминовые кислоты (ГК), фульвокислоты (ФК) и гумин (см. рис. 6), которые отличаются по растворимости и экстрагируемости.

Гуминовые кислоты – это нерастворимые в воде, минеральных и органических кислотах темноокрашенные высокомолекулярные азотсодержащие вещества. Они хорошо растворяются в щелочах с образованием коллоидных растворов темно-вишневой или коричнево-черной окраски.

При взаимодействии с катионами металлов гуминовые кислоты образуют соли – гуматы. Гуматы одновалентных металлов хорошо растворимы в воде и вымываются из почвы, а гуматы двух- и трехвалентных металлов в воде не растворяются и хорошо закрепляются в почвах. Средняя молекулярная масса гуминовых кислот равна 1400. Они содержат С – 52 – 62 %, Н – 2,8 – 6,6 %, О – 31 – 40 %, N – 2 – 6 % (по массе). Основные компоненты молекулы гуминовой кислоты – ядро, боковые цепи и периферические функциональные группы. Ядро гуминовых веществ состоит из ряда ароматических циклических колец. Боковыми цепями могут быть углеводные, аминокислотные и другие цепочки. Функциональные группы представлены несколькими карбоксильными (–СООН) и фенолгидроксильными группами, которые играют важную роль в почвообразовании, так как обусловливают процессы взаимодействия гуминовых кислот с минеральной частью почвы. Гуминовые кислоты составляют наиболее ценную часть гумуса, они увеличивают поглотительную способность почвы, способствуют накоплению элементов почвенного плодородия и образованию водопрочной структуры.

Фульвокислоты – это группа гумусовых кислот, остающаяся в растворе после осаждения гуминовых кислот. Это также высокомолекулярные органические азотсодержащие кислоты, в которых в отличие от гумусовых кислот содержится меньше углерода, но больше кислорода и водорода. Имеют светлую окраску (желтую, оранжевую), хорошо растворимы в воде. Соли (фульваты) также растворимы в воде и слабо закрепляются в почве. Фульвокислоты обладают сильнокислой реакцией, энергично разрушают минеральную часть почвы, вызывая развитие почвенного подзообразовательного процесса.

Соотношение между гуминовыми кислотами и фульвокислотами в разных почвах неодинаково. В зависимости от этого показателя (СГК : СФК) различают следующие типы гумуса: гуматный (> 1,5), гуматно-фульватный (1,5 – 1), фульватно-гуматный (1 – 0,5), фульватный (< 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 СГК : СФК 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.

Гумин – это часть гумусовых веществ, которые не растворяются ни в одном растворителе, представлены комплексом органических веществ (гуминовые кислоты, фульвокислоты и их органо-минеральные производные), прочно связанных с минеральной частью почвы. Это инертная часть почвенного гумуса.

Специфичность и состав гумусовых комплексов служит основой классификации типов гумуса. Р.Е.Мюллером предложена классификация лесных форм гумуса как биологической системы взаимодействия органических веществ, микробиоты и растительности. Среди этих комплексов выделяются 3 типа гумуса.

Мягкий гумус – муль образуется в лиственных или смешанных лесах с интенсивной деятельностью почвенной фауны при благоприятных гидротермических условиях и наличии достаточного количества оснований, прежде всего кальция, в подстилках и почвах, имеет слабокислую реакцию, равномерно пропитывает минеральную часть почвы и легко подвергается минерализации. В мулевых почвах почти не накапливается подстилка, так как поступающий опад энергично разлагается микробиотой. В составе гумуса преобладают гуминовые кислоты.

Грубый гумус – мор, содержащий большое количество полуразложившихся остатков, характерен для хвойных лесов, образуется при малом содержании зольных элементов в опаде, недостатке оснований и высоком содержании кремнезема в почве, имеет кислую реакцию, устойчив к воздействию микроорганизмов, минерализуется медленно при участии грибов. В результате медленного развития процессов гумификации и минерализации в почвах образуется мощный подстилочный торфообразный горизонтA0, состоящий из 3 слоев: а) слоя слаборазложившегося органического вещества (L), представляющего собой свежий опад, б) полуразложившегося ферментационногослоя (F), в) гумифицированного слоя (H).

Промежуточная форма – модер развивается в условиях достаточно быстрой минерализации растительных остатков, где значительную роль играет функциональная деятельность почвенных животных, измельчающих растительные остатки, что значительно облегчает их последующее разложение почвенной микрофлорой.

§4. Значение и баланс гумуса почвы

Накопление гумуса является результатом почвообразовательного процесса, одновременно сами гумусовые вещества оказывают большое влияние на дальнейшее направление процесса почвообразования и свойства почвы. Функции гумуса в почве очень разнообразны:

1) формирование специфического почвенного профиля (с горизонтом А), образование структуры почв, улучшение водно-физических свойств почвы, увеличение поглотительной способности и буферности почв;

2) источник минеральных элементов питания для растений (N, P, K, Ca, Mg, S, микроэлементы), источник органического питания гетеротрофных почвенных организмов, источник СО2 в приземном слое атмосферы и биологически активных соединений в почве, что непосредственно стимулирует рост и развитие растений, мобилизирует элементы питания, влияет на биологическую активность почвы;

3) выполняет санитарно-защитные функции – ускоряет разрушение пестицидов, закрепляет загрязняющие вещества, снижая поступление их в растения.

В связи с разнообразной ролью органического вещества в плодородии почв актуальное значение приобретает проблема гумусового баланса пахотных почв. Как и любой баланс, гумусовый баланс включает статьи прихода (поступление органических остатков и их гумификация) и расхода (минерализация и другие потери). В естественных условиях почва чем старше, тем плодороднее: баланс положительный или нулевой, в пахотных почвах чаще – отрицательный. В среднем пахотные почвы теряют около 1 т/га гумуса в год. Для регулирования количества гумуса применяют систематическое внесение достаточного количества органического вещества в виде навоза (из 1 т навоза образуется ≈ 50 кг гумуса), торфяных компостов, посев многолетних трав, применение зеленых удобрений (сидератов), известкование кислых почв и гипсование щелочных.

Гумусное состояние почв служит важным показателем плодородия и определяется системой показателей, включающих уровень содержания и запасы органического вещества, его профильное распределение, обогащенность азотом (С : N) и кальцием, степень гумификации, типы гумусовых кислот и их соотношение. Отдельные его параметры служат объектом мониторинга окружающей среды.

Гумус и его роль в создании и сохранении плодородия почвы

Гумус является исключительно важной составной частью почвы. Он образуется в почве при разложении микроорганизмами разнообразных органических материалов.

Содержание гумуса в почве — показатель уровня плодородия. Особая роль гумуса объясняется его многосторонним воздействием на все агрономически важные свойства почвы. Практически все свойства почвы находятся в прямой зависимости от содержания органического вещества, 90 % которого приходится на долю гумуса. В чем же проявляется столь большое значение гумуса?

Для чего нужен гумус

Гумус осуществляет в почве тройную функцию:

• Гумус — основной накопитель питательных веществ в почве. В нем содержится 95–99 % всех запасов азота почвы, 60 % фосфора, до 80 % серы, значительная часть микроэлементов. Питательные вещества в гумусе находятся в недоступной для растений форме. Только после его разложения микроорганизмами питательные вещества переходят в доступную форму;

В составе гумуса входит гуминовая кислота — физиологически активное вещество, которое стимулирует развитие корневой системы. Гумус почвы, взаимодействуя с ее минеральной частью, способствует переводу питательных веществ в доступную для растений форму;

При разложении гумуса из почвы выделяется углекислота, которая является источником воздушного питания растений;

• Гумус способствует созданию водопрочной структуры почв (склеивая мелкие пылеватые частицы в водопрочные комочки). Чем больше гумуса в почве, тем прочнее ее структура. Структурность — ценное свойство почвы. Хорошая структура обеспечивает достаточное содержание в почве воды, воздуха, благоприятный температурный режим, тем самым создаются необходимые условия для хорошего роста и развития корней и растения в целом;

• От содержания гумуса зависит важнейшее свойство почвы — ее поглотительная способность. Чем она выше, тем почва плодороднее и лучше удерживает питательные вещества. Наибольшей поглотительной способностью обладают гумусированные почвы с высоким содержанием органического вещества;

• Гумус создает в почве благоприятные условия для развития и деятельности полезных микроорганизмов, способствующих переводу питательных веществ в доступную для растений форму.

Разные типы почв содержат разное количество гумуса. Наиболее богаты им черноземы, отличающиеся наибольшим естественным плодородием. Содержание гумуса в них колеблется от 5 до 10 %.

Естественные минеральные почвы нашей зоны (подзолистые, дерново-подзолистые) бедны гумусом. Но особенно — легкие песчаные и супесчаные — содержание гумуса в них колеблется от 0,5 % до 1,5 %. Содержание гумуса в тяжелых почвах выше — колеблется от 2,0 до 2,5 %. Богаче гумусом, как правило, переувлажненные почвы. Слабое поступление в них кислорода (из-за избыточной влажности)сдерживает разложение органического вещества, что способствует накоплению гумуса.

Особо следует сказать о торфяных почвах, которые на 90 % и более состоят из органических остатков различной степени разложения и гумусовых веществ.

Накопление гумуса зависит от количества поступающих в почву растительных остатков и внесенных органических удобрений. На садовых участках при выращивании культурных растений их наземная часть почти полностью убирается, а количество корневых остатков незначительно. Поэтому они не являются источником пополнения почвы органическим веществом (гумусом). В связи с этим особое значение приобретает внесение на садовых участках органических удобрений.

…

Учитывая большую роль гумуса в создании плодородия почв, каждый дачник на своем участке должен стремиться обогатить почву гумусом и заботиться о его сохранении.

Органические удобрения — основной источник пополнения гумуса

К органическим удобрениям относятся: навоз, перегной, сапропель, продукты жизнедеятельности человека, разнообразные компосты, птичий помет, листовая и дерновая земля, биогумус и др. Они содержат все необходимые растениям элементы питания.

Органические удобрения способны либо обогащать почву гумусом, либо служить подкормкой, не обогащая ее. Регулярное внесение больших доз органических удобрений проводят прежде всего для получения оптимального содержания гумуса в почве. Для большинства садовых растений содержание гумуса в 5–6 % является оптимальным. Его вполне достаточно для создания хорошей структуры, рыхлости и водоудерживающей способности почвы. Основное внесение органических удобрений создает в почве на длительный срок большой запас питательных веществ.

Очень важным является внесение органических удобрений при создании корнеобитаемого слоя (их закладывают на всю его глубину). При этом происходит обогащение органическим веществом всей толщи слоя.

В качестве основного удобрения используют медленно разлагающиеся органические удобрения: навоз, разнообразные компосты, сапропель, солому и др. Особенно предпочтительны компосты на торфяной основе. Только медленно разлагающиеся органические удобрения обогащают почву гумусом: 20–30 % их массы остается в почве в виде гумуса.

…

Содержание гумуса в почве повышается медленно. Так, при внесении навоза или компоста в дозе 6 кг/м2 ежегодно для увеличения содержания гумуса на 1 % потребуется 5 лет. Содержание гумуса быстрее возрастает на тяжелых почвах, медленнее на легких, так как из-за хорошей в них аэрации разложение органического вещества происходит быстрее. Именно с этим связана необходимость внесения органических удобрений в легкие почвы чаще и на меньшую глубину, чем в тяжелые(реже и на большую глубину).

Быстро разлагающиеся органические удобрения (коровяк, навозную жижу, настой зеленой массы растений, продукты жизнедеятельности человека, птичий помет, биогумус и др.) следует использовать исключительно в виде подкормок, они либо не обогащают почву гумусом, либо обогащают очень мало (лишь 1–3 % их общей массы остается в почве в виде гумуса). Однако от подкормок быстро разлагающимися органическими удобрениями не следует отказываться. Они очень эффективны, так как поддерживают оптимальный уровень питательных элементов, обеспечивают растения необходимыми микроэлементами, активизируют работу почвенных микроорганизмов. В отличие от основного внесения органических удобрений органические подкормки проводят всегда только в верхние слои почвы. Жидкие органические подкормки применяют в период интенсивного роста растений (с конца мая до конца июня) в случае замедленного и ослабленного роста растений.

Содержание гумуса в почве не остается постоянным: он регулярно создается и теряется. Формирование урожаев овощных, ягодных, плодовых культур сопровождается большим расходом питательных веществ почвы, распадом гумуса. На овощных и цветочных грядках почву в течение вегетации перекапывают, рыхлят, поливают. Эти мероприятия способствуют разложению гумуса — ежегодно при этом теряется 2–5 %. Поэтому только регулярным внесением органических удобрений можно поддерживать оптимальный уровень гумуса в почве. Процесс разложения органического вещества до образования гумуса можно регулировать поливами и рыхлением почв. Чередование влажности и сухости ускоряет образование гумуса. Некачественный кислый гумус улучшают известкованием.

…

Опыт показывает, что баланс гумуса в почве на овощных и цветочных грядках можно поддерживать, если вносить на грядки один раз в 2–3 года органические удобрения (компосты).

Следующая глава >>

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком на Litres.ru

Вес почвы

5. Вес почвы В почве, как теле пористом, приходится различать:а) объемный вес, т. е. вес единицы объема, напр., л, см – дециметра или метра, иб) удельный вес, т. е. отношение, показывающее во сколько раз твердые составные части почвы тяжелее одинакового объема воды при + 4 °C. В

Повышение плодородия кислых почв

Повышение плодородия кислых почв Большинство овощных культур для нормального роста и развития и получения хорошего урожая требуют нейтральной или слабокислой реакции почвенного слоя. Кислые северные почвы бедны элементами питания. Поэтому для получения хороших

Защитные меры по сохранению плодородия почвы

Защитные меры по сохранению плодородия почвы Мульчирование. Чтобы защитить почву от ветра и солнца, чтобы водные потоки не смыли плодородный слой почвы, ее покрывают опавшими листьями, мхом, травой, торфом, сорняками, отходами коры, древесной стружкой. Это делают после

Роль насекомоядных птиц на приусадебном участке

Роль насекомоядных птиц на приусадебном участке Сад и огород представляют собой сообщество растений, птиц и животных. Пернатые способны уничтожать насекомых-вредителей в значительных количествах, особенно в период размножения. Больше всего вредителей и стребляют

Повышение плодородия почвы

Повышение плодородия почвы Улучшать плодородие почв следует постоянно, особенно если почвы скудные. Те, кто содержит птицу или скот, находятся в лучшем положении, имея собственный навоз, а вот те, кому приходится его покупать, должны еще подумать, стоит ли овчинка выделки

ЧЕТЫРЕ УСЛОВИЯ ПЛОДОРОДИЯ

ЧЕТЫРЕ УСЛОВИЯ ПЛОДОРОДИЯ «Мы не знаем, что влага воздуха может сгущаться в почве и что вопрос этот легко решаем». И. Е. Овсинский, 1899 г. Условия освобождения питания и активности почвы следующие:1. ОПТИМАЛЬНАЯ И ПОСТОЯННАЯ ВЛАЖНОСТЬ. Если слишком сухо, почва становится

Четыре условия плодородия

Четыре условия плодородия «Если бы питательные вещества находились в легко усвояемом растениями виде, то получение обильных урожаев было бы лёгкой задачей. Достаточно было бы бросить в землю зерно, чтобы получить желаемый урожай». И.Е. Овсинский Для Ивана Евгеньевича

Гумус – «соль земли»

Гумус – «соль земли» Мы говорим о питании растений, и нам никак не обойти стороной такое знакомое многим понятие, как «гумус». Я не случайно выделила отдельный раздел, чтобы разобраться, что же это такое. Как выясняется, под эти термином многие люди понимают совершенно

Что такое гумус

Что такое гумус Не будем останавливаться на сложных объяснениях из научных книг. Они не нужны. Нам важно другое: понять, в чем польза гумуса, чтобы потом заниматься его производством на своем участке осознанно, а не потому, что вы где-то слышали о пользе гумуса.Так вот,

Как работает гумус

Как работает гумус Мы помним, что растениям для питания нужны минеральные вещества. И их в почве предостаточно. Сам гумус – это огромное хранилище минералов. Хватит на несколько сотен лет. Но эти вещества находятся в таких формах, которые растениями усваиваются плохо. Но

Как образуется гумус

Как образуется гумус Если вы хоть раз копали землю, то знаете, что сверху располагается более темный слой почвы. Возьмите эту землю руками, и вы найдете там много мелких корешков и полуразложившихся растений. Это и есть гумусовый слой. В разных природных областях

Основной индикатор плодородия почвы – дождевые черви

Основной индикатор плодородия почвы – дождевые черви Более ста лет назад Чарльз Дарвин написал: «Черви превосходным образом подготавливают землю для роста растений… Они просеивают землю настолько, что в ней не остается плотных минеральных частиц… Тщательно

Рыхлой почву делает гумус и дождевые черви

Рыхлой почву делает гумус и дождевые черви На первый вопрос отвечу кратко, потому что эту тему мы с вами уже обсудили: рыхлой почву делает гумус и дождевые черви, а при перекопке она, наоборот, уплотняется, потому что крупные частички мы разбиваем на мелкие, они смешиваются

Вопрос «Понятие о гумусе. Состав гумуса, свойства гумусовых веществ. Фракционный состав гумуса и его качество. Содержание и состав гумуса в различных типах почв»

Гумус – сложный комплекс органических соединений, который образуется в результате разложения и гумификации органических остатков.

Значение гумуса:

— является источником питания растений. При разложении образуются нитраты, фосфаты, сульфаты и др.;

— гумус – стимулятор роста и развития растений и корневой системы;

— улучшает азотное и кислородное питание, что способствует мощному развитию корней;

— огромная роль в структурообразовании, что обуславливает водно-воздушные свойства;

— обладает высокой поглотительной способностью и предотвращает от вымывания различные соединения, что дает возможность обменным реакциям при внесении удобрений;

— гумус увеличивает буферность почвы;

— огромная роль в формировании почвенного профиля.

За последние 50-80 лет в Центрально-Черноземной области потери гумуса составляют 20-30 %; на Украине- 20 %; в Бразилии – 3-4 %; в США – ниже естественного уровня. В нашей зоне в пахотном слое ежегодно теряется 500-800 кг\га гумуса (около 1% за 50 лет). Потери 1 % гумуса приводит к потере урожая до 2 ц\га. Поэтому, чтобы управлять процессами гумусообразования необходимо знать его образование, состав, качество и др.

Источниками гумуса являются остатки высших растений, низших, микроорганизмов и животных, населяющих почву.

Основную роль в образовании гумуса играют микроорганизмы. Растительные остатки под влиянием ферментов, микроорганизмов, кислорода, углекислого газа, воды разлагаются до промежуточных продуктов (белки – в аминокислоты, жиры – в глицерин, лигнин – в фенолы). Затем промежуточные продукты под воздействием тех же факторов разлагаются с одновременным протеканием 3-х процессов:

1) минерализация, которая приводит к созданию более простых соединений (аммиак, кислород, углекислый газ и др.), которые вымываются из почвенного профиля или используются растениями;

2) микробный синтез происходит под влиянием гетеротрофных организмов, которые используют органические соединения для построения своей плазмы;

3) гумификация – сложный процесс синтеза, устойчивых против разложения перегнойных веществ.

Гумус состоит из ГК (ульминовых), ФК (креновых и апокреновых), негидролизуемого остатка (гумина).

ГК – это группа высокомолекулярных азотсодержащих кислот циклического строения кислой природы. Они имеют черный или темно-бурый цвет, нерастворимые в воде и кислотах, но растворимы в слабых щелочах. Элементарный состав ГК представлен С (52-62 %), О2 (31-39 %), Н (2,5-5,8%), N (2,6-5,1 %). ГК содержат в себе карбоксильную, метоксильную и гидроксильную группы. Благодаря этим группам ГК обладают высокой поглотительной способностью обменивать активные свои группы на катионы. С катионами ГК дают соли – гуматы. Одновалентные катионы создают растворимые в воде соли, способные вымываться. С 2-х и 3-х валентными катионами – нерастворимые соединения, вызывают коагуляцию, участвуют в формировании водопрочной структуры. Е=250-700 мг-экв\100 г почвы.

ФК — это группа высокомолекулярных азотсодержащих кислот циклического строения кислой природы. В отличие от ГК меньше содержат С и больше кислорода. Элементарный состав ФК представлен С (44-50 %), О2 (42-48 %), Н (4-6 %). Они имеют соломенно-желтый цвет, растворимые во всем. В почвах находятся в свободном состоянии и в подвижном и связанных с несиликатными соединениями. Имеют функциональные группы. С катионами образуют соли – фульваты, которые растворимы в воде независимо от валентности.

Гумины – это те же ГК и ФК, но прочно связанные с минеральной частью почвы. Могут растворяться в сильных кислотах.

По соотношению С гуминовых кислот к С фульвокислот судят о качестве гумуса.

В таежно-лесной зоне, северной части лесостепи Сгк\Сфк<1, в южной части лесостепи, степи соотношение равно 1 или более 1, у черноземов – около 2, в пустынях, полупустынях и засоленных почвах – менее 1. В нашей зоне ФК представлены низкомолекулярными соединениями ГК, которые не вызывают агрессивного разрушения минеральной части почв.

Фракционный состав гумуса.

Образуется 1-ая фракция гуминовых кислот (ГК) и фульвокислот (ФК), связанных с несиликатными формами полуторных окислов (Fе2О3), т.е. это наиболее подвижные соединения в почве.

2-ая фракция ГК и ФК, связанная с кальцием, происходит коагуляция, это более устойчивая фракция гумусовых кислот.

3-я фракция ГК и ФК связана с устойчивыми глинистыми соединениями в виде полуторных окислов алюминия и железа (45-60 %).

ФК образуют фракцию 1а – это свободная, самая агрессивная фракция гумусовых кислот (рН=2,6-2,8). Она создает подзолистые почвы. Т.е. плодородие почвы зависит от качественного состава гумуса. У черноземов преобладает 2-ая и 3-я фракции.

На процессы гумификации влияют следующие условия:

1) водно-воздушный и тепловой режимы. Разложение органических остатков и образование гумуса происходит лучше всего при температуре 25-300 и влажности почвы 60-80 % ПВ.

2) Состав и характер растительных остатков.

3)Видовой состав и интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов.

На севере видовой состав микроорганизмов однообразен и немногочислен. С продвижением на юг температурный режим усиливается, интенсивность микроорганизмов, количество и видовой состав.

4) Свойства самой почвы.

Содержание гумуса разных типах почв:

— подзолистые и дерново-подзолистые почвы – от 0,5 до 2,5-3, %

— серые лесные почвы – 3-4 до 7-8 %

— черноземы – 5-12 %

— каштановые – 2-5 %

— красноземы до 5-6 %

Вопрос 2 «Структура и структурность почвы. Образование структуры. Пути разрушения и восстановления структуры почв. Факторы образования структуры. Показатели, характеризующие агрономически ценную структуру»

1. Совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называют почвенной структурой.

Способность почвы распадаться на агрегаты называют структурностью.

Размеры, формы и свойства агрегатов зависят от условий почвообразования и характерной для каждого почвенного типа, а иногда отдельных горизонтов. Для черноземов – зернистая структура. Для солонцов горизонт В имеет столбчато-призматическую структуру, для серых лесных почв горизонт А2В1 – ореховатая, подзолистые почвы – верхние горизонты бесструктурные, а горизонт В – имеет комковатую структуру.

Структура играет огромную роль в плодородии почв (Докучаев, Костычев, Тюллин, Антипов-Каратаев и др.).

Качественная оценка структуры определяется ее размерами, механической прочностью и пористостью. Агрономически ценная структура характеризуется: 1) размерами – от 0,25 до 10 мм или до 7 мм – для зоны с дефицитом влаги. Эту структуру называют мезоструктура. Макроструктура имеет размеры более 10 (7) мм, а микроструктура – менее 0,25 мм. По этим величинам можно рассчитать коэффициент структурности: К = количество мезоструктуры \ сумма макро- и микроструктуры; 2) Механическая прочность, т. е. агрегаты и комочки не должны разрушаться при многократных обработках орудиями; 3) Водопрочность – способность агрегатов противостоять разрушительным действиям воды; 4) Пористость – чтобы проникала и удерживалась в капиллярах влага. Пористость должна быть не более 45-50 %. И считают агрономически ценную структуру крупнопористую, т. к. тонкие поры снижают пористость до 30-40 %. Агрегаты находятся в плотной упаковке, куда трудно проникает вода и воздух.

Агрономически ценная структура оказывает положительное влияние на свойства и режимы почвы. Определяет физические свойства (плотность, пористость); воздушный, водный, тепловой, О-В и питательный режимы. Структура определяет физико-механические свойства почвы – это связность, коркообразование, трение при обработке и противоэрозионную устойчивость почвы.

Структура образуется в результате сложных биологических и физико-химических процессов. Условиями образования структуры являются 2 противоположно направленных процесса – это: 1) соединение или склеивание частиц почвы между собой; 2) разъединение отдельных участков склеенной массы почвы с образованием комочков не связанных между собой.

Если действует только один из процессов, то образуется бесструктурная почва. Первый процесс образует слитную массу, а второй процесс вызывает дробление, диспергирование почвы.

Чтобы образовалась структура, необходимы следующие факторы: 1) наличие в почве клеящих веществ, т. е. образование органических и минеральных коллоидов (илистые частицы и гумус). Органические соединения в 12 раз склеивают частицы прочнее, чем илистые; 2) наличие деятельного или свежего перегноя; 3) Качество гумуса с преобладанием гуминовых кислот, которые создают пористый характер почвенной массы. Преобладание фульвокислот образуют слитную массу; 4) Наличие цементирующего катиона в почве Са, который с гумусом образует необратимые формы соединений. Цементирующим фактором структуры являются полуторные окислы алюминия и железа (причем железо обладает большей прочностью); 5) периодическое промораживание и высушивание почвы, что вызывает обезвоживание коллоидов и необратимую коагуляцию; 6) Давление, которое возникает между верхними и нижними слоями; 7) большую роль в оструктуривании играют многолетние и однолетние травы, которые с одной стороны расчленяют слитную массу корнями, а с другой стороны отмирая обогащают деятельным гумусом и количество биомассы поступает больше, чем от культурных растений; 8) роль червей.

Причины разрушения структуры: 1) в результате механического воздействия многократных обработок почвы, движения сельхоз машин; 2) биологическим путем, за счет жизнедеятельности гетеротрофных микроорганизмов, которые используют для своего питания углерод органических соединений, обедняют клеем веществом; 3) физико-химические процессы в почве при замене 2-х и 3-х валентных солей одновалентными, которые вызывают пептизацию и разрушение.

Пути восстановления структуры: 1) рациональная и своевременная обработка почвы с учетом свойств и особенностей ее; 2) прекращение бессменного выгона скота на поля; 3) сбалансированное применение органических и минеральных удобрений; 4) введение в севообороты злаково-бобовых и многолетних трав. Многолетние травы в поверхностном слое оставляют после себя 4-18 т на га пожнивных и корневых остатков; 5) агрономические приемы (известкование, гипсование); 6) искусственное структурообразование, которое основывается на полиакритных полимерах.

Вопрос «Понятие о поглотительной способности почв. Виды поглотительной способности почв и их характеристика»

Поглотительная способность почв – это способность почвы поглощать различные вещества (твердые, пары воды и газы) из раствора, проходящего через нее и удерживать их.

Это свойство почвы играет большую роль в питании растений и превращении внесенных удобрений. Благодаря поглотительной способности почва удерживает легкорастворимые соединения, элементы питания, гумусовые вещества. У разных почв поглотительная способность различна и зависит от содержания коллоидов. Связь между ними прямая.

К.К. Гедройц различал пять видов поглотительной способности:

1) биологическая

2) механическая

3) физическая

4) химическая

5) физико-химическая ли обменная

Биологическая поглотительная способность связана с наличием в почве корней живых растений и микроорганизмов, которые избирательно поглощают из почвенного раствора необходимые элементы питания и переводят их в органические соединения своих тел. Тем самым эти питательные вещества предохраняются от вымывания из почвы (кальций, калий, нитраты, фосфаты и др.) и накапливаются в почве. После отмирания растений происходит постепенная их минерализация, содержащиеся в них питательные элементы переходят в доступную форму для новых поколений растений и микроорганизмов.

По мнению Ковды растения на каждом гектаре поглощают и возвращают в почвы сотни килограммов химических элементов. Емкость поглощения корней растений колеблется от 10 до 80 мг-экв\100 г почвы. Бобовые растения более активные сорбенты, чем злаки.

Биологическое поглощение зависит от: аэрации, влажности, состава органического вещества, служащего энергетическим материалом для микроорганизмов.

Биологическим путем поглощаются катионы и анионы. Из катионов – это калий, сера, кальций, железо и др. Из анионов – хорошо поглощаются РО4 кислот, частично – сульфаты и карбонаты, а хлориды и нитраты вообще не поглощаются без живых организмов. Биологическое поглощение играет особенно большую роль в превращении нитратных форм азота в почве (удобрения, содержащие нитратную группу лучше вносить весной – натриевая, калиевая, аммиачная, кальциевая селитр). А удобрения, содержащие хлор лучше вносить осенью (хлористый аммоний).

Т.о., в зависимости от конкретных условий биологическое поглощение питательных веществ микроорганизмами может иметь положительное и отрицательное значение. Например, в паровых полях протекает процесс нитрификации, т.е. образование нитратного азота и этот азот не закрепляется в почве и в последствии вымывается. Но этими процессами можно регулировать – известкование кислых почв, внесение органических и минеральных удобрений и др.

Механическая поглотительная способность – это способность почвы как пористого тела задерживать мелкие частицы из фильтрующихся суспензий. Задерживаются те частицы, диаметр которых больше, чем диаметр пор почвы. Чем тяжелее почвы по гранулометрическому составу, тем тоньше поры и выше механическое поглощение. Оно предотвращает от вымывания из почвы илистые и коллоидные частицы. Это поглощение способствует образованию новых почв (пойменных).

Отрицательной значение – это заиливание почвенных пор, что ведет к заболачиванию.

Механически в почве закрепляются нерастворимые в воде удобрения и мелиоранты (фосфоритная мука, известь, гипс).

Физическая (молекулярная) поглотительная способность – это положительная или отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул растворенных веществ.

Она зависит от суммарной поверхности твердых частиц. Чем больше в почве тонкодисперсных частиц, тем выше физическое поглощение. Оно происходит за счет сил поверхностного натяжения. За счет свободной энергии притягиваются целые молекулы паров, газа, растворенные в воде вещества и целые бактерии. При этом изменяется концентрация на поверхности этих частиц, но не меняется химический состав.

На почвенных частицах удерживаются кислород, углекислый газ, азот, водород, пары воды, аммиак. Наиболее энергично поглощается вода и аммиак, менее – углекислый газ, кислород и азот. Энергия поглощения газов снижается в следующей последовательности: пары воды, аммиак, углекислый газ, кислород, азот.

Физическое поглощение может быть положительным и отрицательным.

Положительное наблюдается тогда, когда молекулы растворенного вещества притягиваются к почвенным частицам сильнее, чем молекулы воды. Так поглощаются многие органические кислоты, алкалоиды, высокомолекулярные органические соединения.

Отрицательное физическое поглощение протекает у растворимых минеральных солей и неорганических кислот. Происходит обратный процесс. Молекулы воды закрепляются почвенными частицами сильнее, а растворенные вещества находятся в растворе (минеральные соли, кислоты, щелочи).

Для удобрений известна отрицательная адсорбция аниона хлора и нитратного азота, что обуславливает их сильную подвижность в почве и возможность вымывания из верхних слоев почвы при высокой влагообеспеченности. Такое вымывание хлора, вредного для большинства растений (особенно картофеля, табака, цитрусовых), имеет положительное значение, а для нитратного азота оно нежелательно. Поэтому это необходимо учитывать при внесении удобрений.

Физическая поглотительная способность имеет большое экологическое значение: 1) положительно сорбирует не только молекулы воды, но и молекулы газов и органических соединений, в том числе различных пестицидов, способствуя их закреплению и дальнейшему разложению; 2) на поверхности частиц удерживаются разные микроорганизмы. Различные почвы обладают неодинаковой способностью поглощать микроорганизмы. Чем тяжелее гранулометрический состав, чем больше гумуса, тем выше поглотительная способность по отношению к микроорганизмам. Бактерии при поглощении их почвой снижают свою биохимическую активность, благодаря чему улучшаются санитарные условия местности, очищаются воды колодцев и грунтовых вод.

Химическая поглотительная способность (хемосорбция) обуславливает образование нерастворимых или труднорастворимых соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве.

Химическое поглощение зависит:

1) от того, какие анионы находятся в почве. Анионы хлора и нитратный азот ни с какими катионами не образуют труднорастворимых соединений. Карбонаты и сульфаты с оновалентными катионами дают растворимые соли, а с 2-х и 3-х валентными – труднорастворимые. Фосфаты с одновалентными дают растворимые соли, а с 2-х и 3-х валентными – труднорастворимые.

2) состава коллоидов и реакции среды. Чем больше в почве амфолитоидов и чем кислее реакция среды, тем сильнее выражено химическое поглощение аниона. Гумусовые вещества снижают интенсивность поглощения фосфатов.

Химическая поглотительная способность имеет большое значение в закреплении почвами анионов фосфорной кислоты, органического вещества и катионов поливалентных металлов.

Химическое поглощение проявляется при внесении фосфорных удобрений:

Са(Н2РО4) + Са(НСО3)2 2СаНРО4 + 2Н2СО3

Суперфосфат

Са(Н2РО4) + 2Са(НСО3)2 Са3(РО4)2 + 4Н2СО3

(NН4)2НРО4 + Са(НСО3)2 СаНРО4 + 2NН4НСО3

аммофос

В кислых почвах, содержащих много полуторных окислов, химическое поглощение идет с образованием труднорастворимых фосфатов железа и алюминия. Учитывая свойство РО43- закрепляться химически необходимо вносить фосфора в почву больше, чем нужно растениям (в гранулированной форме).

Физико-химическая или обменная поглотительная способность – способность почвенных коллоидов обменивать свои ионы на ионы почвенного раствора.

Обменные реакции в основном протекают с катионами, т.к. коллоиды заряжены отрицательно. Если базоиды, то обмен происходит анионами.

Например:

ППК 2Nа + СаSО4 ППК Са + Nа2SО4 (растворимая соль)

ППК 2Н + СаСО3 ППК Са + Н2СО3 (Н2О и СО2)

ППК Са + 2NН4NО3 ППК 2NН4 + Са(NО3)2

Физико-химическое поглощение имеет ряд закономерностей:

1) Обмен происходит в строго эквивалентных количествах по законам обменных химических реакций;

2) Реакция обмена катионов происходит быстро (за 3-5 мин сорбируется 85 % катионов – по Гедройцу), но для установления динамического равновесия между катионами почвенного раствора и диффузного слоя необходимо 1-3 суток.

3) Любой поглощенный катион может быть вытеснен и заменен другим катионом почвенного раствора;

4) Энергия обменного поглощения различных катионов зависит от валентности, а при одинаковой валентности – от атомной массы иона. Она увеличивается с увеличением валентной и атомной массы. Исключением является водород, который хотя и имеет меньшую атомную массу, обладает высокой энергией поглощения и вытесняет другие катионы.

внедрение вытеснение

5) Обменное поглощение – процесс в основном обратимый.

6) Интенсивность поглощения катионов зависит от концентрации раствора. Чем ниже концентрация, тем более активно поглощение катионов.

Вопрос «Гранулометрический состав почв. Группы механических элементов, их характеристика, влияние на свойства почв. Классификация почв по гранулометрическому составу. Значение гранулометрического состава в агрономической оценке почв»

Почва является полидисперсной системой, т. к. в состав ее твердой фазы входят минеральные, органические, и органо – минеральные частицы самых различных размеров: от молекулярных м коллоидных величин до грубых дисперсий – пыли, песка, камней. Эти элементарные частицы отличаются друг от друга не только по своей величине, но и по минералогическому и химическому составам, обладают различной активностью в отношении проходящих в почве физико–химических и биологических процессов. Водный, воздушный, пищевой режимы почвы и условия роста растений в значительной мере связаны с гранулометрическим составом почвы.

Гранулометрический состав почвы – это относительное содержание в породе или почве механических элементов различной величины, выраженное в процентах к массе сухой почвы.

Н. А. Качинский предложил объединить механические элементы в следующие фракции: частицы крупнее 3 мм – камни. Фракция состоит из обломков горных пород. Положительной роли в почве нет.

3–1 – гравий, состоит из обломков горных пород и первичных минералов. В небольшом количестве улучшает воздушный режим, а в большом – затрудняет механизированные процессы;

1–0,05 – песок, состоит из первичных минералов. Такие почвы обладают хорошей аэрацией, легки в обработке, но имеют провальную водопроницаемость, в них не накапливается гумус, влага и элементы питания;

0,05–0,01 – крупная пыль, по составу и свойствам близка к песку.

0,01–0,005 –средняя пыль; 0,005–0,001 – мелкая пыль, состоят из вторичных минералов, такие почвы обладают высокой поглотительной способностью, в них накапливается много влаги, элементов питания, гумуса, но имеют плохую аэрацию, тяжелы в обработке, способны к набуханию, заплыванию и коркообразованию.

мельче 0,001 мм – ил, по составу и свойствам близок к средней и мелкой пыли.

Каждая из этих фракций отличается от остальных по своим свойствам. Для классификации почв по гранулометрическому составу все частицы крупнее 0,01 мм объединяют в «физический песок», мельче 0,01 мм – «физическую глину». Гранулометрический состав имеет большое производственное значение. Он учитывается при агротехнических мероприятиях, обработке, орошении, выборе культур и т. д.

В России утвердилась двучленная классификация, предложенная Н. М. Симбирцевым и усовершенствованная А. Н. Сабаниным и Н. А. Качинским, учитывающая генетические особенности почв (содержание гумуса, состав обменных катионов, минералогический состав и др.) и связанную с ними неодинаковую способность глинистой фракции к агрегированию. Поэтому в классификации отдельно рассмотрены три основные группы почв: с подзолистым типом почвообразования, со степным типом почвообразования, а также солонцы и сильно солонцеватые почвы.

Генетические почвенные горизонты—это формирующиеся в процессе почвообразования однородные, обычно параллельные земной поверхности слои почвы, составляющие почвенный профиль и различающиеся между собой по морфологическим признакам, составу и свойствам.

Генетические горизонты в почвенном профиле выступают как однородные составные части почвенного тела, причем их однородность подразумевается только в масштабе рассмотрения почвенного профиля. При ином, более детальном масштабе рассмотрения, почвенные горизонты оказываются весьма неоднородными, устроенными очень сложно.

На заре развития почвоведения В.В. Докучаев выделил в почве всего три генетических горизонта: А—поверхностный гумусо-аккумулятивный; В—переходный к материнской породе; С—материнская горная порода, подпочва.

Последующее развитие почвоведения привело к выделению довольно большого разнообразия генетических горизонтов различных почв, обозначаемых различными символами. До сих пор у почвоведов разных научных школ нет единства в диагностике и символике различных почвенных горизонтов, что создает немалые трудности в науке. Ниже приводится краткое описание основных генетических горизонтов почв, выделяемых в настоящее время.

Поверхностные органогенные горизонты

Т-торфяный горизонт формирующийся на поверхности в условиях постоянного избыточного увлажнения, но встречающийся иногда и в толще профиля при полициклическом почвообразовании, например в поймах рек, и характеризующийся специфической консервацией органического вещества растительных остатков без превращения его в гумус или сгорания. Торф по составу может быть древесным, травяным (тростниковый, осоковый), моховым зелено-моховой, сфагновый), лиственным, лишайниковым либо смешан­ным. Содержание органического вещества в торфе более 35% по массе (более 70% по объему):То—олиготрофный (верховой) торф, Тт—эутрофный (низинный) торф.

• Т1 — торфяный неразложенный — растительные остатки не разложены или только слабо разложены и почти полностью сохранили свою исходную форму (в США и Канаде: фибрист — Fibrist).

• Т2 — торфяный среднеразложенный — растительные остатки лишь частично сохранили свою форму в виде обрывков тканей (в США и Канаде: хемист — Hemist).

• ТЗ — торфяный разложенный — сплошная органическая мажущаяся масса без видимых следов растительных остатков (в США и Канаде: саприст — Saprist).

• ТА — торфяный минерализованный — пахотный торфяный горизонт, измененный осушением и обработкой.

  Т-торфяный горизонт

  О (Ао или АО по старой системе)—лесная подстилка или степной войлок​—маломощный (до 20 см) поверхностный слой разлагающегося органического вещества (разные подгоризонты находятся на разных стадиях разложения), частично, особенно в нижней части, перемешанного с минеральными компонентами (преимущественно механически); содержит более 35% по массе (более 70% по объему) органического вещества.

• О1 — свежий или слабо разложившийся опад, в котором растительные остатки почти полностью сохранили свою исходную форму—*слой опада*L.

• O2 — растительные остатки лишь частично сохранили свою форму в виде обрывков тканей—слой ферментации F.

• O3 — сплошная органоминеральная масса без видимых следов растительных остатков—слой гумификации Н.

• Aal — водорослевая корочка—поверхностная хорошо отслаивающаяся от нижележащей почвы корочка водорослей и их остатков, черная—в сухом состоянии и зеленеющая—при увлажнении, с большой примесью минеральных частиц в нижней части. Мощность ее—несколько миллиметров, характерна для сухостепных, полупустынных и пустынных почв.

  Лесная подстилка или степной войлок

  Ad–дернина — органоминеральный гумусо-аккумулятивный поверхностный горизонт почв, формирующийся под травянистой растительностью, особенно луговой, и состоящий, по крайней мере, на половину по объему из корней растений.

  Ad-дернина

  AT — перегнойный горизонт — гумусо-аккумулятивный горизонт, содержащий от 15 до 35% по массе органического вещества, иловатый, черный, мажущийся, творожистой структуры или бесструктурный, постоянно или периодически насыщенный водой.

• A (A1 или А1 по старой системе) — гумусовый горизонт — поверхностный или лежащий под горизонтами О, Aal, Ad, Ар, темноокрашенный (наиболее темный в профиле) гумусо-аккумулятивный горизонт с содержанием органического вещества до 15% по массе.

  А (A1 или А1 по старой системе) — гумусовый горизонт

• Ap (Ап или Апах по старой системе) — пахотный горизонт — поверхностный гумусовый горизонт почв, преобразованный периодической обработкой в земледелии.

  Ap (Ап или Апах по старой системе) — пахотный горизонт

Поверхностные неорганические горизонты

K — корковый горизонт — светлая хрупкая ячеистая корочка мощностью до 5 см на поверхности почвы, часто с полигональным растрескиванием, легко отделяющаяся от нижележащей почвы, относительно обогащенная кремнеземом и лишенная солей. Причем кварцевые зерна и зерна других первичных минералов лишены оксидных пленок и не соединяются цементирующими мостиками, за исключением случайных карбонатных («сухарный горизонт», «корка», «ноздреватый горизонт»).

К-корковый горизонт

Q — подкорковый горизонт, находящийся обычно под корковым горизонтом, светлоокрашенный, сильнопористый, чешуйчатый или слоеватый горизонт сухостепных, полупустынных или пустынных почв («слоеватый горизонт»), часто выходящий на поверхность.

S — солевая корка — белая корка или обильные выцветы солей на поверхности почвы.

S-солевая корка

Подповерхностные горизонты

Элювиальные горизонты (А2 или А2 accordingtotheoldsystem) осветленные, белесые (палево-белесый, серо-белесый, сизо-белесый, белый), располагающиеся под каким-либо из органогенных горизонтов и подстилаемые обычно иллювиальным горизонтом. Элювиальные горизонты образуются за счет вымывания из них различных веществ и остаточного накопления самых устойчивых труднорастворимых минералов. В настоящее время выделяют следующие основные элювиальные горизонты:

• E — подзолистые, образующиеся в результате кислого выветривания минералов и интенсивного выноса продуктов разрушения преимущественно в окислительной обстановке;
• EL — элювиальные горизонты, формирующиеся обычно в условиях чередования окислительных и восстановительных обстановок и кислого выщелачивания. Для этих горизонтов обычна сегрегация соединений железа и марганца в конкреции. Характерны процессы разрушения силикатных минералов, особенно тонкодисперсных, миграции пылеватых и илистых частиц без их разрушения (лессиваж, партлювация) и соединений железа в нижележащие горизонты.

• SEL — солонцово-элювиальные (надсолонцовые) горизонты образуются в результате гидролиза минералов в щелочной среде и выноса продуктов разрушения.

  E — элювиальный горизонт

  В — минеральный внутрипочвенный горизонт, лежащий в средней части профиля, и отличающийся по своим свойствам от любого поверхностного горизонта, а также от горизонтов Е, G, С, D, R. Горизонт В в почвоведении — это очень сложное и сборное понятие. С одной стороны, он включает иллювиальные горизонты, среди которых выделяются глинисто-иллювиальные (Bt), железисто-иллювиальные (Bf), гумусо-иллювиальные (Bh), солонцовые (В**nа), карбонатные (Bca), солевые (Bsa), гипсовые (B**cs) или смешанные (Bth, Bhf, и т. п.), а с другой — метаморфические горизонты, образованные при трансформации минералогического состава на месте: сиаллитно-метаморфический (В**m), ферраллитно-метаморфический (Box**). Иллювиальный горизонт называют обычно «В текстурный», а метаморфический — «В структурный». В случае неясного состава и генезиса символ В употребляется без дополнительного индекса.

  В — минеральный внутрипочвенный горизонт

  G — глеевый горизонт — минеральный горизонт, формирующийся в условиях постоянного избыточного увлажнения, характеризующийся преобладанием тусклой голубоватой, сизой, оливковой окраски, иногда с ржавыми пятнами.

Грунтовое оглеение подчеркивается снизу (G), а поверхностное — сверху (G). Глееватые горизонты имеют в дополнение к основному символу малый индекс g, например Ag, Bg, Cg, когда степень оглеения недостаточна для выделения самостоятельного глеевого горизонта.

G — глеевый горизонт

Подпочвенные горизонты

C — материнская горная порода, а точнее горизонт, лежащий под любым из описанных выше почвенных горизонтов, сходный с ними литологически и не имеющий их признаков (предположительно материнская порода).

C-материнская горная порода

D — подстилающая порода — рыхлая горная порода, лежащая под горизонтом С, и отличающаяся от него в литологическом отношении.

D-подстилающая порода

R — плотная (массивно-кристаллическая) почвообразующая или подстилающая порода.

R-плотная массивно-кристаллическая или подстилающая порода

Специфические внутрипочвенные горизонты

L — латерит — очень твердый сплошной железистый горизонт (панцирь) ячеистого (вермикулярный, ячеистый латерит — Lpl) или конкреционного (пизолистый, гороховый латерит — Ln) строения, состоящий преимущественно из оксидов железа и алюминия с примесью кварца и каолинита. Горизонт образуется за счет необратимой дегидратации и кристаллизации оксидов железа в результате механического разрушения и выноса каолинитового материала из железистой матрицы вышедшего на поверхность плинтита под воздействием атмосферных агентов, либо путем аллохтонного накопления железа из грунтовых вод при их латеральном перемещении.

L-Латерит

Рl — плинтит — внутрипочвенный уплотненный, но свободно режущийся лопатой горизонт, имеющий ферраллитную (каолинитовую) основу, вторично-гидрогенно обогащенную оксидами железа; имеет пеструю окраску при чередовании белесовато-желтых и красных пятен; иногда в нем обильны железистые конкреции диаметром 0,5—1,0 см; при выходе на поверхность необра­тимо отвердевает, превращаясь в латерит.

F — фраджипэн — очень твердый и хрупкий глинистый горизонт с резкой верхней и диффузной нижней границами, разделяющийся на вертикальном срезе на неправильные многогранники (полигоны) белесыми прожилками; при увлажнении не размягчается, как обычная глина, а сразу распадается на мелкие отдельности; формируется иногда в нижней части иллювиального горизонта некоторых типов почв бореального пояса.

Р — плотная внутрипочвенная кора — очень твердый, «каменный» горизонт, цементированный, какими-либо соединениями в результате их гидрогенного поступления и отложения внутри почвенной толщи вплоть до образования почти чистого слоя этих соединений; солевая кора (петросолевой горизонт) — Psa, гипсовая кора (петрогипсовый горизонт) — Pcs, известковая кора (петрокальциевый горизонт) — Рса, кремневая кора (дурипэн, силкрит) — Psi.

М — мягкая внутрипочвенная кора — мягкий, мучнистый горизонт, сформированный какими-либо соединениями в результате их гидрогенного поступления и отложения внутри почвенной толщи вплоть до образования почти чистого слоя этих соединений: Мса — калише, прослой мучнистого карбоната кальция; Mcs — гажа («шестоватый гипс») прослой мучнистого гипса.

N — конкреционный горизонт — рыхлый внутрипочвенный горизонт, содержащий более 50% объема различных конкреционных новообразований: N — ортштейн (содержит железистые конкреции);Nca — канкар (содержит известковые конкреции);

N-конкреционный горизонт

Z — ортзанд — сплошной или состоящий из отдельных волнистых тонких прослоек (псевдофибр), сцементированный оксидами железа песчаный горизонт.

Z-ортзанд

Дополнительные обозначения

При обозначении генетических почвенных горизонтов наряду с указанными основными символами широко используются дополнительные обозначения малыми буквами латинского алфавита, которые становятся справа от основного символа горизонта, с тем чтобы подчеркнуть его специфику:

са — наличие карбонатов кальция; cs — наличие гипса (в этом случае не отмечается наличия карбонатов); sa — присутствие легкорастворимых солей (в этом случае не отмечается наличие ни гипса, ни карбонатов); t — присутствие иллювиированной глины; h — наличие иллювиированного гумуса; na — присутствие солоноватости; m — сиаллитная метаморфизация; f — наличие признаков аккумуляции железа; ох — ферраллитная метаморфизация; g — присутствие признаков оглеения (глееватость); n — присутствие конкреций; р — распахиваемый горизонт; е — наличие признаков элювиирования; v — признаки cлитости; z — существенная перерытость почвенной фауной; у — признаки тиксотропности; cr — признаки криотурбаций; х — признаки самомульчирования; ag — устойчивое присутствие воды (ag — атмосферной, ag — грунтовой).

Особым значком впереди символа горизонта обозначается наличие мерзлоты в почве: знак ⊥ обозначает мерзлые водоупорные цементированные льдом горизонты (льдистая мерзлота); знак ↓ используется для обозначения неводоупорных мерзлых горизонтов (сухая мерзлота).

Обозначение почвенных горизонтов

В случае выделения в пределах генетического горизонта подгоризонтов они обозначаются по порядку сверху вниз дополнительными индексами, причем для горизонтов Т, AT, А и Ар используются штрихи, например Т1′, Т1″ или А’, А», А»‘, а для других горизонтов используется цифровой индекс, например В1, В2, ВЗ и т. д.

Переходные горизонты, обладающие свойствами как вышележащего, так и нижележащего, при постепенной смене одного другим обозначаются смешанными символами, например АЕ, АВ, ЕВ, ВС и т. п. Смешанные горизонты, включающие в себя морфологически оформленные участки вышележащего и нижележащего горизонтов, также получают комбинированные символы, но обозначаемые иначе: А/Е, А/В, Е/В, В/С и т. д. Погребенные горизонты выделяются квадратными скобками .

Погребенные горизонты

В случае литологической смены в пределах почвенного профиля соответствующие слои обозначаются сверху вниз порядковыми римскими номерами, например IA, IIА, IB, IIIC.

Указанная символика генетических горизонтов позволяет записывать строение почвенного профиля соответствующим образом, например:

О-Е-ЕВ-В1-В2-ВС-С — подзолистая почва;

Ap-E-EB-Bl-Bg-BCg-Cg — дерново-подзолистая пахотная глубинно-глееватая почва;

A-AB-Bt-Bca-BCca-Cca — выщелоченный чернозем;

А-АВ-Вса-ВСса-Сса — типичный чернозем;

А-АВ-Вnса-ВСса-Сса — обыкновенный чернозем;

A-AB-Bca-Bcs-Cca — южный чернозем;

T1-T2-G — торфяно-глеевая почва;

AT’-AT»-G — перегнойно-глеевая почва;

Ad-A-Bg-G — дерново-глеевая почва.