Агрофак

ПОМОЩНИК АГРОНОМА

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Home Почвоведение Свойства почв Классификация гумуса

Классификация гумуса

Классификация гумуса основана прежде всего на морфологии гумусовых горизонтов, которая представляет собой результат основных процессов образования органического вещества — минерализации и гумификации. К важным элементам классификации относятся также природа образовавшихся продуктов и формы связи их с минеральной частью почвы, обусловливающие макроструктуру и даже микроструктуру.

Биологические факторы имеют, следовательно, совершенно особое значение; ведущую роль при минерализации и гумификации играет не только микробиологическая активность, но также и деятельность животных (артропод и дождевых червей). Все это способствует механическому размельчению опада, его внедрению в минеральное вещество и образованию органо-минеральных комплексов. Соотношением этих биологических факторов обусловливается относительное значение двух характерных гумусовых горизонтов — А0 (органический горизонт, лежащий на минеральной почве, неполно разложившийся и еще сохраняющий структуру растительного опада) и А4 (смешанный горизонт, одновременно органический и минеральный, с очень изменчивой структурой, зависящей от типа гумуса и возникающей в результате образования комплексов из минерального и органического веществ; последние трансформированы в результате биологической активности).

Горизонт А0 в тех случаях, когда он очень мощный (некоторые типы мора), может быть подразделен на несколько слоев — подстилку, слой с неполной ферментацией (F), и гумифицированный слой с тонким, бесструктурным гумусом (Н).

Микроклиматические условия формирования гумуса также немаловажны, на что уже указывалось при описании основных процессов — минерализации и гумификации. Это привело большинство исследователей к мысли о необходимости выделять три главных типа гумуса, образовавшегося при аэробиозе (что не исключает существование периодов временного анаэробиоза): мюлль, модер и мор. Кроме того, выделяют гидроморфный гумус, появляющийся в условиях преобладающего анаэробиоза: анмоор (временный анаэробиоз), торф (постоянный анаэробиоз).

Мы увидим, что в первой группе существуют ксерофильные формы (префикс ксеро) и гидрофильные формы (префикс гидро). Последние являются переходными к гидроморфному гумусу, но обычно образуются в почвах, которые лучше аэрированы и оструктурены.

Необходимо точно представлять морфологию главных типов гумуса (мюлль, модер, мор, анмоор, торф), так как часто возникают неясности. Основываясь на работах Франца и Лафонда (Franz, 1960; Lafond, 1952), можно определять эти типы гумуса по морфологии и степени преобладания органической или минеральной части, а также по биологии и активности организмов, участвующих в их создании.

1. Гумус, образующийся в условиях аэрации.

А) Морфология и степень смешения с минеральным веществом:

Мор — ничтожное или слабое смешение органической части с минеральной; горизонт А0 очень отчетливый и мощный.

Модер — неполное смешение органической части с минеральной; неясная граница между А0 и А1 отсутствует образование глинисто-гумусового комплекса; в основе микроструктуры находятся органические микроагрегаты, прилипшие к минеральным частичкам.

Мюлль — полное включение органической части в минеральную с образованием глинисто-гумусового комплекса. А0 отсутствует; в основе микроструктуры находятся глинисто-гумусовые агрегаты размером от 0,1 до 1 мм.

Б) Биохимия:

Мор — слабая трансформация опада, производимая главным образом грибами, особенно миксомицетами.

Модер — сильная биологическая трансформация под влиянием артропод в сочетании с влиянием грибов и бактерий.

Мюлль — сильная биологическая трансформация под влиянием дождевых червей и бактерий; образование глинисто-гумусового комплекса.

Подчеркнем, что кальциевый мюлль, то есть мюлль, насыщенный кальцием и магнием, следует классифицировать отдельно по причине его сильной гумификации, приводящей к обильному и глубокому включению органического вещества, которое тесно связано с глиной в пределах горизонта А1в

2. Гумус, образующийся в условиях анаэробиоза.

А) Морфология и степень смешения с минеральным веществом:

Торф — ничтожное или слабое включение органической части

В минеральную; волокнистая структура.

Анмоор — если не сплошное, то по крайней мере заметное включение, ощущаемое до глубины 10—20 см; структура массивная.

Б) Биохимия:

Торф — биохимическая трансформация очень слабая.

Анмоор — биохимическая трансформация сильная, развивающаяся под влиянием перемежающегося воздействия аэробных и анаэробных организмов; гумификация интенсивная.

Характерные величины для оценки гумуса. Отношение S/T (степень насыщенности) и значение pH дают представление об относительном содержании обменных катионов и обменного водорода. В принципе более активный гумус содержит больше обменных катионов; гумификация в большей степени, чем минерализация, стимулируется повышенным содержанием катионов, а именно двухвалентных Са и Mg (случай кальциевого мюлля). Быстрота минерализации, напротив, может быть относительно независимой от отношения S/Т и значения pH и оставаться значительной даже в условиях ненасыщенности, если другие факторы этому благоприятствуют: например, условия температуры и влажности, содержание азота. Так, некоторые типы мюллевого гумуса с очень быстрым разложением бывают очень кислыми и сильно ненасыщенными (кислый мюлль). В то же время встречается гумус типа мор, образованный на известняковой материнской породе, в которой pH достигает порядка 5—6, а гумус мор содержит много обменных оснований (кальциевый мор). Можно видеть, что значение S/Т или pH не используется для характеристики основных типов гумуса (кроме кальциевого мюлля). Напротив, эти величины помогают различать подтипы гумуса (кислый мюлль, кальциевый модер, кальциевый мор).

Степень гумификации и природа образовавшихся гуминовых кислот. Речь идет об оценке в процентах органического вещества, превратившегося в коллоидный, вновь образовавшийся гумус, то есть в фульво - и гуминовые кислоты.

Эта степень может быть определена различными методами, которые, однако, дают лишь приблизительные величины, так как часть гумусовых веществ не экстрагируется. Полученные результаты имеют, следовательно, лишь сравнительное значение, применительное к данному методу.

Степень гумификации обычно выражается через углерод: углерод фульвокислот плюс углерод гуминовых кислот, выраженный в процентах от валового содержания углерода.

Эта величина часто дополняется величиной отношения (в %) бурых гуминовых кислот к серым (иногда с указанием на переходные формы), а также отношением фульвокислот к гуминовым кислотам (Duchaufour et al., 1963).

Подчеркнем, что хорошим показателем полимеризации служит восстанавливающая способность гуминовых кислот по отношению к 0,1 н. КМпО4, которая выражается по соответствию веса углерода к единице объема КМпО4. Серые гуминовые кислоты обладают меньшей восстанавливающей способностью, чем бурые. Так, для гуминовых кислот чернозема 1 куб. см КМпО4 соответствует 0,65 мг, а для гуминовых кислот торфяников — 0,40 мг.

Значение Г, отнесенное к проценту органического вещества, является хорошим критерием для косвенной оценки степени гумификации и природы образовавшихся гумусовых комплексов. Это значение тем выше, чем органическое вещество более гумифицировано, то есть оно указывает на качество гумуса.

Отношение минерального азота к валовому, или Nминерал/Nорганич вещ. (в %) является показателем современной, кратковременной активности гумуса. Это, следовательно, не постоянный критерий. Измерения через определенные интервалы позволяют производить наблюдения над развитием биологической активности гумуса в природе или путем опытов по инкубации в сушильной бане при различных условиях. Кривые продуцирования минерального азота в зависимости от времени дают даже более точные данные, чем измерения по выделению СО2 при минерализующей активности почвенных микроорганизмов (Duchaufour, 1953; Zottl, 1958).

Отношение углерода к азоту, C/N, является особенно ценным показателем. Содержание в почве углерода хорошо отражает содержание в ней органического вещества; отношение C/N указывает на содержание азота в гумусе; чем больше азота, следовательно, чем уже отношение C/N, тем значительнее быстрота минерализации, это особенно касается свежего слабо трансформированного органического вещества. При отношениях C/N, равных 25 и выше (неактивный мор), минерализация происходит медленнее, и поэтому продуцируется только небольшое количество минерального азота (Duchaufour, Mangenot, 1957). Когда быстрота минерализации увеличивается, отношение C/N снижается. Оптимальной признана величина, равная 10. Таким образом, отношение C/N является лучшим критерием для характеристики гумуса.

Изменение отношения C/N в процессе разложения подстилок. В естественных, неокультуренных почвах отношение C/N в органическом веществе поверхностного горизонта дает сведения о запасах азота в подстилке, следовательно, об исходном веществе гумуса. Глубже, в горизонте А1 отношение C/N зависит от вновь образовавшихся гумусовых веществ, относительное количество которых увеличивается книзу; это проявляется в понижении отношения C/N, достигающего со временем равновесной величины, характерной для данного типа гумуса.

Новейшие исследования (Bocock et al., 1960; Livens et al., 1957; Viro, 1956; Zottl,. 1960) позволили уточнить изменения C/N при превращении свежего органического вещества в гумус. Использовались разные методы: наблюдения в поле, наблюдения над разложением подстилок в нейлоновых мешочках, экспериментальные наблюдения в лабораториях.

Было констатировано, что виды, листья которых содержат много азота и обладают сравнительно узким отношением C/N (ольха, ясень, бобовые), освобождают с одинаковой скоростью как СО2 так и минерализованный азот; при этом C/N остается постоянным или снижается очень мало; образующийся гумус представляет собой активный мюлль, продуцирующий много минерального азота.

При более широком отношении C/N в опаде как разложение, так и освобождение азота оказываются замедленными по сравнению с освобождением СО2; в этих случаях отношение C/N в продуцированном гумусе оказывается пониженным; в общем оно более низкое в горизонте А1 чем в подстилке (лесной мюлль).

При широких значениях C/N в растительном опаде (окисляющие виды) минерализация азота приближается к нулю (мор) при заметной минерализации углерода; при этом отношение C/N в горизонте А снижается меньше, чем в гумусе типа мюлль; это происходит из-за потери органического азота, растворяющегося при выщелачивании.

В минеральных горизонтах [А2, (В), В] отношение C/N различается в зависимости от типа почв. В почвах биологически активных (бурых лесных, лессивированных) отношение узкое и часто меньше 10. Согласно Стивенсону (Stevenson, 1958), это явление происходит в результате фиксации необменного NH4 в минеральных горизонтах. В почвах биологически неактивных (подзолистые), в которые растворимое органическое вещество мигрирует и аккумулируется в горизонте В, отношение C/N в этом горизонте остается повышенным и достигает 20 и более. Это существенная особенность, позволяющая отличать лессивированные почвы от подзолистых.

Изменение отношения С/N в окультуренных почвах. В освоенных почвах условия специфичны; отношение C/N характеризует микрофлору и достигает, как правило, 8—10 в биологически активных почвах. Если уносят вещества с высоким C/N, например солому, то микроорганизмы в избытке освобождают углерод в форме СО2 и фиксируют минеральный азот в органической форме (Barbier, Boischot, 1954), что может плохо отразиться на культурах, поскольку гумификация протекает довольно активно. Напротив, если внести вещества с узким C/N, например сухую кровь, то происходит быстрая минерализация избытка азота в аммиачной и нитратной формах, но гумификация остается незначительной. В обоих случаях искусственные гумусовые вещества приобретают отношение равновесия (например, 10), характерное для почвы.

Многие авторы (Henin, 1960; Кононова, 1961) стремились определить изогумусовый коэффициент К, на который можно помножить количество свежего органического вещества для получения веса образовавшегося устойчивого гумуса. Этот коэффициент варьирует в зависимости от органического вещества, в частности от eгo C/N; он низкий для веществ с узким C/N (например, сухая кровь, где C/N равен 3,4) и увеличивается в веществах с широким C/N, например в соломе, которые очень медленно трансформируются в устойчивый гумус. Вот несколько величин для К: навоз — 0,40—0,50, люцерна — 0,20—0,30; солома — 0,10—0,20.

В общем же величины К всегда приблизительны, они зависят также от таких факторов, как текстура и аэрация (в среде, хорошо аэрируемой, К уменьшается, а в плохо аэрируемой — увеличивается).

 

Кто на сайте

Сейчас 24 гостей онлайн