Почвенный гумус

Гумус — слово латинское, буквально оно переводится как земля, почва. В почвоведении этим термином обозначают специфическую группу высокомолекулярных темноокрашенных веществ, образующихся в процессе разложения органических остатков в почве. Эти соединения синтезируются из продуктов распада и гниения отмерших растительных и животных тканей.

Тот, кто хоть раз копал землю, знает, что верхний слой почвы более темный, чем нижние горизонты. В нем много мелких корешков и перегноя — размельченных полуразложившихся растительных остатков, перемешанных с минеральной почвой. Все эти остатки, перегнивающие в почве,— материал, из которого при участии почвообитающих микроорганизмов и животных формируются новые органические соединения, очень устойчивые, в которых сосредоточено большое количество элементов минерального питания растений. Это и есть гумус.

В разных природных областях гумусированный слой почвы имеет разную глубину и окраску. Например, в Подмосковье он темно-серого цвета, толщиной всего несколько сантиметров. А в тучных черноземах Украины гумусовый горизонт черный, его мощность более метра.

Плодородие почвы зависит от наличия в ней необходимых питательных веществ в доступной для растений форме. Гумусовые соединения — это резерв питательных элементов. Они очень медленно разлагаются, переходят в формы, доступные для растений и полностью поглощаются корнями. За счет гумуса почва способна давать стабильные урожаи в течение длительного времени. Постепенно этот резерв истощается, и если новообразование гумуса по каким-либо причинам идет медленнее, чем его трата, урожайность начинает снижаться, что мы и наблюдаем на землях, которые интенсивно эксплуатируются и при этом неправильно обрабатываются и удобряются.

Почвенный гумус — это комплекс разных химических соединений, в котором выделяют несколько групп, различающихся по химическому составу, свойствам, степени устойчивости в почве. Например, темную окраску ему придают гуминовые кислоты, наиболее устойчивые и долго живущие в почве компоненты гумуса. В черноземных почвах их содержание очень высоко. А в подзолистых преобладают так называемые серые гуминовые кислоты — фульвокислоты — более подвижные, быстрее разлагающиеся в почве. Поэтому-то в Нечерноземной зоне гумусовый горизонт светлый и маломощный.

Процессы гумификации очень сложны, их скорость и характер определяются многими причинами: ландшафтно-климатическими условиями, составом растительности, микробным и животным населением почвы. Превращение остатков растений в перегной связано с измельчением растительных тканей и перемешиванием их с минеральными частицами. На этом этапе большую роль играют почвенные животные, питающиеся такими остатками и роющие подземные ходы и норы.

Отмершие части растений сначала становятся добычей крупных беспозвоночных, которые отрывают, размельчают и растирают большие частицы. В мертвых растительных тканях много клетчатки и лигнина. Эти соединения очень медленно разлагаются в почве и плохо перевариваются в кишечнике животных, но после переработки в кишечном тракте беспозвоночных они сильно размельчаются и обогащаются выделениями. Затем в земле их быстро заселяет почвенная микрофлора, продолжая дальнейшее разрушение и разложение. Некоторые группы животного населения почвы способны к очень активному разложению клетчатки с помощью симбиотических микроорганизмов. К ним относятся, например, мокрицы, многоножки, слизни, улитки, личинки многих насекомых.

При отсутствии животных разрушение растительных тканей резко замедляется. Отмершие корни люцерны, например, длительное время сохраняют свою структуру, а если заселить их личинками мушек-сциарид, то всего за несколько дней превращаются в аморфную темную массу. Существует тесная связь между обилием почвенных животных и активностью гумусообразовання.

Для формирования высококачественного гумуса важное условие — достаточная аэрация почвы. Животные же постоянно формируют систему ходов, которые постоянно прочищаются и поддерживаются их обитателями. Эта система ходов создает вентиляцию и обеспечивает проникновение кислорода в глубокие горизонты почвы, и благодаря этому там могут развиваться аэробные процессы.

Деятельность животных оказывает также известное влияние, на кислотность почвы. Например, дождевые черви в процессе обмена веществ выделяют большое количество углекислого кальция. При высокой численности червей этот кальций существенно изменяет кислотность почвы, приближая ее к нейтральной реакции. Некоторые многоножки и мокрицы имеют толстый хитиновый панцирь, пропитанный кальцием.

Во время линек или после гибели насекомых их панцири разрушайся, и кальций включается в обменные почвенные процессы. В лесостепных дубравах, где многоножки-диплоподы очень многочисленны, поступление кальция из их панцирей составляет до 50 кг на гектар в год.

Многие почвенные животные в ходе обмена веществ выделяют ряд активных соединений, которые непосредственно участвуют в реакциях, ведущих к формированию гумусовых веществ. Среди микроорганизмов важнейшее значение в формировании гумуса имеют бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы. В клетках некоторых актиномицетов образуются специфические темноокрашенные соединения, молекулы которых при взаимодействии друг с другом формируют гумусовые вещества. Актиномицеты способны синтезировать фульвокислоты. Такие широко распространенные в почве грибки, как пенициллы и аспергиллы, участвуют в начальных стадиях гумификации растительных остатков.

Микроорганизмы осуществляют и разложение гумуса в почве. Это — плесневые грибки, актиномицеты, дрожжи, термофильные бактерии. Разложение и минерализация гумуса ускоряются при недостатке органического материала, богатого азотом.

Ученые-почвоведы различают разные типы гумуса, отличающиеся по своим свойствам и особенностям формирования. Наиболее низкокачественный гумус — так называемый сырой или грубый кислый гумус — «мор». Он образуется при низких температурах, избытке влаги или в бедных почвах. Мор содержит много полуразложившихся растительных остатков. Основные агенты его формирования — грибы. Нужно отметить, что грибы выделяют вещества, создающие кислую реакцию почвы. Тем самым они препятствуют поселению животных и замедляют темпы размельчения растительных тканей. В результате в гумифицированной массе остается много крупных частиц, богатых лигнином и клетчаткой, удерживающих большое количество элементов питания, что делает такой гумус малопродуктивным.

Тонкое размельчение растительных остатков животными, выделение ими слизистых и щелочных продуктов в массу разлагающейся органики приводят к образованию тонкозернистого высококачественного «сладкого гумуса», или «мулля». Мулль формируется в почвах при высоком обилии дождевых червей. Большое значение имеет выделение червями слизи, склеивающей органические и минеральные частицы. Из них формируются устойчивые водопрочные почвенные агрегаты, которые долгое время не распадаются и образуют зернистую структуру почвы.

Существуют и другие переходные типы гумуса. Их формирование во многом зависит от состава и активности почвенных организмов и запаса органического материала в почве. На полях почва быстро истощается, содержание гумуса в ней снижается. А причина в том, что вместе с урожаем убирают и резерв органического материала, в котором аккумулированы продукты минерального питания растений. Уменьшается и количество животных, а вслед за этим снижается активность гумусообразования.

В почве начинается минерализация имеющегося в ней запаса гумуса, а после его истощения происходит падение почвенной продуктивности (таяние гумуса). Внесение больших доз минеральных удобрений не может компенсировать снижения природного почвенного плодородия, поскольку растения усваивают лишь незначительную часть их. А избыточные концентрации удобрений в почвенном растворе и в сочных тканях растений снижают качество сельскохозяйственной продукции. Широкую печальную известность приобрели нитратные отравления овощами и фруктами, выращенными в условиях завышенных норм минеральных удобрений

Для сохранения естественного почвенного плодородия и для повышения урожайности прежде всего необходимо внесение органических удобрений. Только они могут компенсировать потери органического материала, изымаемого при сборе урожая. Обогащение почвы органикой приводит и к активизации деятельности микроорганизмов и животных, участвующих в процессах гумификации, что также способствует формированию гумусового резерва и поддержанию его баланса.

Для закрытого грунта, где интенсивно эксплуатируется небольшая земельная площадь, можно использовать «биогумус» — высококачественное органическое удобрение, полученное при переработке дождевыми червями разных органических остатков (навоз, отстойные илы и др.). Это — относительно дорогое удобрение, полученное в условиях промышленного культивирования червей, однако, это с лихвой окупится высокими урожаями экологически чистой продукции при сохранении биопотенциала почвы.