Гуміфікація грунту. Етапи, процеси.


Гумус грунту – продовження життя на Землі


Із усіх живих істот, які населяють земну кулю, тільки зелені чи

хлорофілоносні рослини, за виключенням деяких невеликих груп організмів,

відомих під назвою автотрофних бактерій, здатні синтезувати органічну

речовину із простих речовин та із мінеральних з’єднань. Ці елементи

живлення беруться рослиною частиною із атмосфери, частиною із грунту та

води чи інших субстратів, на яких вони ростуть. Рослинне царство, здатне

здійснювати цей процес, представлено на нашій планеті формами, які

відрізняються по величині від мікроскопічних організмів до гігантських

дерев. Перші не вимагають ніякого визначеного місцеперебування; сюди

відносяться різні діаматові та інші водорості, які населяють моря, ріки та

озера; життя їх має обмежену тривалість. Другі живуть на визначених місцях,

а їх життя продовжується цілі століття. Але загальною та вельми

характерною рисою являється їх здатність синтезувати органічну речовину.

Тваринне царство використовує рослини як головне джерело живлення.

Однак тварини не використовують рослинної речовини цілком. Частина

останньої, і часто, більш значна, чи не поїдається зовсім, чи лишається в

непереривному чи частково перетравленому вигляді. Цей залишковій

матеріал піддається розкладу мікроорганізмами, які існують у грунті, воді,

відходах тваринництва та представлені численними типами та

угрупуваннями, які володіють різною активністю.

Тварини рано чи пізно відмирають, а їх рештки разом із продуктами

метаболізму також розкладаються мікроорганізмами. У результаті цих

мікробіологічних процесів елементи, які спочатку були поглинуті рослинами

для органічного синтезу, знову повертаються в кругообіг процесів

перетворення елементів. Однак рослинні та тваринні рештки не

мінералізуються повністю. Деяка частина цих решток, більш чи менш стійка

проти мікробного розкладу, на деякий період часу залишається у

нерозкладеному чи лише дещо зміненому стані та при відомих умовах може


навіть накопичуватися. Стійка речовина має темнобурий чи чорний колір та

володіє деякими особливими фізичними та хімічними властивостями та має

історичну назву - гумус.

Головне джерело живлення для рослин – органічна складова грунту.

Органічна речовина, яка формує поняття «гумус грунту» - складні органо-

мінеральні комплекси, які утворилися у результаті розпаду рослинних

решток, відмерлих решток макро- та мікроорганізмів. Трансформація

(перетворення) органічних решток грунту (гуміфікація) є складним та

довготривалим біохімічним процесом у циклі вуглецю.

У грунтознавстві гумус (дані 1790-1800 рр.) являє собою фракцію

органічної речовини грунту, яка є аморфною і не має «клітинної структури,

характерної для рослин, мікроорганізмів або тварин». Гумус - це темна

органічна матерія, яка утворюється в грунті при розкладанні мертвих рослин

і тварин. У гумусі багато поживних речовин, які покращують здоров'я

грунту, азот є найбільш важливим. Співвідношення вуглецю і азоту (C: N)

гумусу становить 10: 1.

У результаті утворення та накопичення гумусу частина елементів,

необхідних для органічного життя, в особливості, вуглець, азот, фосфор,

сірка та калій, зв’язуються та виходять із обороту. Зважаючи на те, що

найбільш важливі із цих елементів, саме вуглець, зв’язаний азот та

засвоюваний фосфор, знаходяться у природі тільки в обмеженій кількості, їх

перетворення в недоступний стан у вигляді гумусу є обмеженням розвитку

життя рослин. Так, як гумус при сприятливих умовах може піддаватися

повільному розкладу, то він слугує джерелом повільного, але постійного

притоку елементів, суттєвих для нового синтезу рослин. Гумус являється,

таким чином, запасним джерелом та стабілізатором органічного життя

на нашій планеті. Як формується гумус.

Рослинні й тваринні органічні рештки після відмирання потрапляють в

ґрунт і поступово перетворюється в гумусові речовини в результаті

складного біологічного, фізико-хімічного процесу. Результат цієї

трансформації — формування гумусу, органічного компонента ґрунту з

чорним або бурим забарвленням, що визначає родючість її верхнього шару.

Джерело гумусу в природі — це сукупність всіх учасників і факторів

процесу.

Флора


Групи культур рослинності визначають хімічний склад гумусових

речовин на даній території. Наприклад, ґрунти в степах, хвойних, або

листових лісах сильно відрізняються за структурою і кольором. Рівень

накопичення гумусу є запорукою збільшення родючості ґрунту. Так,

чорноземи містять до 12% гумусу, а підзолисті ґрунти — всього 1-2%.

Фауна


Тварини-сапрофаги (ті, що харчуються відмерлою органічною

речовиною - грибки, черви, нематоди, бактерії) перетворять рослинні рештки

в гумус, пропускаючи їх через свій травний тракт. Наприклад,

в кишківнику дощових черв'яків сприятливе середовище для гуміфікації

поживного субстрату, тому їх відходи життєдіяльності багаті гуміновими

речовинами. На кожен гектар родючого шару доводиться

кілька тонн сапрофагів.

Життєдіяльність тварин-біофагов, що харчуються живими організмами,

також впливає на гумусоутворення. Їх фекалії — це осередки

розмноження ґрунтоутворюючих сапрофагів. Умови середовища


Мікроорганізми розкладають велику частину лабільної (здатної до

розкладу) ґрунтової органічної речовини на неорганічні мінерали. Залежно

від умов, в яких відбувається розкладання, частина органічної речовини не

мінералізується, а натомість перетворюється процесом, який називається

«гуміфікація», в стійкі до розкладу (конкатентні – тобто зшиті) органічні

полімери. Ці високополімерні з'єднання піддаються розкладанню

(«мінералізації») набагато повільніше, ніж негуміфіковані органічні залишки

і тим самим створюють можливість для накопичення органічних речовин в

грунті.

Сприятливі фактори для гуміфікації та стабілізації гумусу — лужне

середовище, обмежений доступ кисню, вологість 60-80%, оптимальна для

життєдіяльності мікроорганізмів-деструкторів температура, наявність

азотовмісних сполук. При нестачі вологи, або прохолодних температурах

процесс перетворення органічної речолвини протікають повільно і в таких

умовах переважна частина органіки мінералізуються, а гумусу накопичується

мало.

На швидкість гумусоутворення впливає і склад ґрунту (проникність для

повітря, води і тепла). У занадто пухкому, піщаному субстраті частина

речовин швидко мінералізуються, не встигаючи утворити міцні молекулярні

зв'язки.

Гуміфікація відбувається не тільки в ґрунтах, а й у воді, мулі, торфі та

інших твердих горючих копалинах. Це глобальний процес трансформації

органічних залишків в нові живильні речовини для наступних поколінь

рослинності.

Етапи гумусоутворення


Гуміфікація відбувається поетапно:


- надходження рослинних залишків у ґрунт, розкладання;

- часткова мінералізація і гуміфікація післяживних решток;

- хімічне реакціонування органічних компонентів з мінеральної складової ґрунту;

- накопичення і міграція органомінеральних сполук.

Етапи гуміфікації протікають нерівномірно. Частина органічних

залишків мінералізуєтеся, тобто розпадається до кінцевих продуктів — води,

простих солей і вуглекислоти. Решта переходять в нову форму речовин зі

складною молекулярною структурою, стійкою до подальшого розкладання.

Класифікують їх, як  гумінові речовини: гумінові кислоти, гуміни і

фульвокислоти. Вони життєво необхідні длживлення, стимуляції росту і

розвитку рослинності.

Якщо науковці детально вивчили механізм мінералізації, то процес

утворення гумінових речовин поки залишається досконало не дослідженим.

Їх молекули не мають єдиної схеми побудови, а склад вважається не

стабільним (гумусові кислоти швидко вступають в хімічні реакції). Через це

структура гумусу постійно змінюється, коли в ґрунт надходять нові органічні

матеріали.

Висновок

Процес гуміфікації — це утворення нових поживних речовин з продуктів

розкладання органічного субстрату. Він виконує основну функцію для

еволюції матерії в природі та продовження життя на Землі.

Просмотров: 151

© 2020 ТОВ "АГРОФІРМА "КОЛОС"

  • Facebook Clean
  • LinkedIn Clean
  • Google+ Clean