Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Органическое вещество почв это совокупность живой биомассы и органических остатков растений, животных, микроорганизмов, продуктов их метаболизма и специфических новообразованных органических веществ почвы гумуса.
Происхождение.
Потенциальными источниками органического вещества почв можно считать все компоненты биоценоза, которые попадают на поверхность почв или в толщу почвенного профиля и участвуют в процессах почвообразования.
Запасы биомассы биоценозов, ее структура и динамика неодинаковы в разных природных зонах. В абсолютном большинстве наземных биоценозов зеленые растения (автотрофы) имеют наибольшую биомассу и годичный прирост, превышающую биомассу беспозвоночных животных и микроорганизмов в несколько десятков или сотен раз, а позвоночных животных в несколько тысяч раз. Поэтому надземный и корневой опад и продукты метаболизма высших растений дают основной материал, из которого формируется органическое вещество почв. Однако специфический химический состав животных и микроорганизмов, высокое содержание в них белков определяют заметную их роль в обогащении органического вещества почв азотсодержащими компонентами.
Химический состав биомассы в значительной мере определяет все последующие этапы новообразования гумуса. В формировании молекул гумусовых кислот принимают участие любые структурные химические единицы органического вещества , освобождающиеся в процессе трансформации отпада и опада. В биогеоценозах разных природных зон неодинаковые запасы и состав фитомассы определяют различия в поступлении в почву белков, углеводов, липидов и ароматических соединений.
Источники гумуса
Растения в биогеоценозах имеют биомассу, превышающую биомассу животных и микроорганизмов в десятки и сотни раз. Поэтому растительный опад и продукты метаболизма высших растений дают основной материал, из которого образуется гумус. Специфический химический состав животных и микроорганизмов, высокое содержание в них белков определяют их роль в обогащении гумуса азотом.
В составе гумуса выделяют 3 группы: гуминовые кислоты (ГК), фульвокислоты (ФК), гумины.
Гуминовые кислоты (ГК) - группа темно-окрашенных от бурых до черных ГК, которые хорошо растворяются в минеральных кислотах и в воде. Из щелочных растворов ГК осаждаются водородом минеральных кислот, а также двух- и трехвалентными катионами. Основными компонентами молекулы являются ядро, периферические боковые цепи и функциональные группы. Ядро молекулы представлено ароматическим или гетероциклическими кольцами типа бензола, пиридина, нафталина и др. Ядерные фрагменты соединены между собой углеродными С-С- , кислородными -О-, азотными N -, углеводородными -СН2 мостиками и образуют рыхлое сетчатое строение. Боковые цепи содержат функциональные группы, преимущественно карбоксильные СООН и фенолгидроксильные (-ОН) с участием метоксильных, карбонильных, амидных, которые предопределяют кислотную природу этих соединений. Н* функциональных групп способен замещается на металлы. При этом образуются соли ГК гуматы.
Фульвокислоты (ФК) группа светлоокрашенных (светло-желтая) гумусовых кислот, сходных по составу и строению с ГК, но имеющих ряд существенных отличий:
1 более низкая молекулярная масса;
2 ароматическая ядерная часть выражена меньше, а периферическая часть лучше;
3 - хорошо растворяются не только в щелочах, но и в кислотах и в воде. На этом основано их отделение от ГК при анализе;
4 в элементном составе С меньше, но больше О. Содержание N и Н такое же, но азот лучше гидролизуется;
5 в периферической части больше карбоксильных и фенолгидроксильных функциональных групп и более высокая емкость катионного обмена (до 1000 и больше мг-экв/ 100 г препарата);
6 обладают большей подвижностью в почвенном профиле и агрессивностью по отношению к минеральной части;
При взаимодействии ФК с катионами образуются соли фульваты. Водные растворы ФК обладают очень кислой реакцией (рН 2,6), что способствует растворению и выносу веществ из поверхностных горизонтов.
Гумины не гидролизуются, не переходят в раствор. Это совокупность ГК и ФК очень прочно связанных с минеральной частью почв.
Значение органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений.
Роль органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений очень многообразна. Значительная часть элементарных почвенных процессов (ЭПП) происходит с участием гумусовых веществ. К ним относятся биогенно-аккумулятивные, элювиальные, элювиально-аккумулятивные, метаморфические и другие. Процессы взаимодействия органических веществ с минеральной частью почв лежат в основе почвообразования.
Содержание, запасы и состав гумуса входят в состав главных показателей почвенного плодородия. Они оказывают также влияние на все режимы и свойства почв.
Органическое вещество является источником азота и зольных элементов питания растений. В нем содержится 98% валового азота, с ним связано 40-60% фосфора, 80-90% серы, значительные количества кальция, магния, калия и других макро- и микроэлементов. Часть этих элементов находится в поглощенном состоянии и усваивается растениями в результате ионообменных реакций. Другая часть высвобождается и становится доступной растения после минерализации органических веществ. Установлено, что около 50% потребности в азоте культурные растения получают за счет почвенного органического вещества, прежде всего легкоразлагаемого, остальные 50% за счет минеральных удобрений.
Органическое вещество оптимизирует физико-химические свойства почв. Поглотительная способность органических коллоидов значительно выше, чем минеральных, и достигает 1000 и более мг-экв./100 г препарата гумусовых веществ. Более гумусированные почвы обладают более высокой буферностью по отношению к кислотно-основным воздействиям, окислению-восстановлению и действию токсикантов. Поглощенные органическими и органо-минеральными коллоидами катионы являются доступными для растений и активно участвуют в их питании.
Органическое вещество оказывает существенное влияние на структурное состояние, физические, водно-физические и физико-механические свойства почв. С увеличением гумусированности снижается плотность, увеличивается общая порозность, улучшается структура почвы, повышается водопрочность структурных агрегатов; увеличивается влагоемкость и водоудерживающая способность, водопроницаемость, диапазон активной влаги, гигроскопическая влажность; становятся оптимальными физико-механические свойства почвы: липкость, пластичность, твердость, удельное сопротивление. Гумус придает почве темную окраску, что способствует поглощению тепла.
Органическое вещество играет ведущую роль в биологическом режиме почв. Источники гумуса поддерживают в почвах определенный уровень биологической активности; собственно гумусовые вещества способствуют сохранению микроорганизмов в почвах и создают комфортные условия для их функционирования. Повышенная биологическая активность почв способствует снижению численности патогенных микроорганизмов, ускоряет микробиологическую деградацию пестицидов.
В составе органических веществ содержатся физиологически активные вещества, ускоряющие рост и развитие растений.
Распространение
Черноземы распространены на материках северного полушария в Евразии и Северной Америке. Они занимают 260 млн.га (1,7% суши), в том числе 23 млн.га горные черноземы. Почти половина площади черноземов приходится на долю территории бывшей СССР, где они образуют пояс, вытянутый островами с запада на восток на расстояние около 7 тыс. км, занимая 163 млн. га, или 7,4% площади. Кроме того, 10,5 млн.га принадлежит горным черноземам.
Условия образования
Черноземы это почвы травянистых формаций, приуроченных к степной и лесостепной зонам. Характерный гумусовый профиль обязан воздействию травянистой растительности с её мощной, быстро отмирающей и легко гумифицирующейся корневой системой. Черноземы развиваются в условиях суббориального слабоаридного климата с хорошо выраженной сезонной контрастностью.
Климатический пояс умеренный, сектор умеренно континентальный, характерно чередование увлажнения и иссушения и господство положительных температур. Среднегодовая температура +3 +7 °C. Годовая сумма осадков 300600 мм. Рельеф волнисто-равнинный (периодически изрезан западинами, балками, оврагами, речными террасами). Черноземы распространены преимущественно на платформенных равнинах, но встречаются также островами среди других почв в межгорных впадинах, котловинах и на слабо эродируемых склонах горным систем.
Растительность многолетняя травянистая лугово-степной и степной подзоны, ежегодно оставляющей в почве значительное количество растительных остатков. В соответствующих гидротермических условиях идёт их разложение с образованием гумусовых соединений (гумификация), накапливаемых в верхних слоях почвы. Вместе с гумусом в почве в виде сложных органо-минеральных соединений закрепляются такие элементы питания растений, как азот, фосфор, сера, железо и т. д.
Почвообразующие породы лёссы и лессовидные суглинки, четвертичные лёссы и лёссовидные породы, карбонатные, пористые.
Подтипы черноземных почв
Подтип черноземов оподзоленных. Почвы характеризуются высоким естественным плодородием. Широко используются в сельском хозяйстве для производства высокоценных зерновых, технических и масличных культур, а также под овощные и плодовые культуры. Нуждаются во внесении фосфорных и калийных удобрений.
Подтип черноземов выщелоченных. Почвы характеризуются высоким естественным плодородием. Широко используются в сельском хозяйстве для производства зерна, и прежде всего озимой и яровой пшеницы. Наряду с зерном значительное место занимают сахарная свекла, подсолнечник, картофель. Широко развито овощеводство и садоводство. Нуждаются во внесении фосфорных и калийных удобрений.
Подтип черноземов типичных. В этих почвах черноземный процесс получает свое максимальное выражение, отсюда и название подтипа. Обладают наиболее высоким естественным плодородием. Используются прежде всего для производства высокоценных зерновых, технических и масличных культур. Необходимо применение фосфорных, калийных и органических удобрений, приемов по накоплению и сохранению влаги в ночве и противоэрозионных мероприятий.
Подтип черноземов обыкновенных. Несмотря на высокое естественное плодородие почв, черноземы обыкновенные бедны подвижными формами фосфора. Почвы обладают оптимальным водно - воздушным режимом, хорошо оструктурены, структура водопрочная. Почвы широко используются в сельском хозяйстве. Основой получения устойчивых урожаев является совместное внесение органических и минеральных удобрений.
Подтип черноземов южных. Почвы обладают высоким естественным плодородием, широко используются в сельском хозяйстве. На них возделываются пшеница, сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза, бобовые.
Строение профиля
Для черноземов характерно наличие двух генетических горизонтов:
Однако встречаются и бескарбонатные черноземы (в Восточноазиатском и Североамериканском секторах, на элювии плотных силикатных пород, в горах) и, наоборот, черноземы карбонатные с поверхности во всем профиле.
В наиболее типичном выражении профиль целинного чернозема представлен следующим набором генетических горизонтов:
О степной войлок;
А гумусовый однородный темноокрашенный горизонт с зернистой структурой;
АВ гумусовый, темноокрашенный с некоторым побурением, усиливающимся книзу, с темно-бурыми, серо-коричневыми пятнами, заклинками, затеками, кротовинами; структура ореховато- или комковато-зернистая;
В горизонт переходный к породе, имеет преимущественно бурую (до палевой) окраску; с языками и затеками гумуса, призмовидную стуктуру; по степени гумусированности, признакам иллювиирования веществ, наличию и формам выделения карбонатов, характеру структуры, обилию кротовин обычно разделяется на несколько подгоризонтов; в оподзоленны и выщелочных черноземах разделяются на горизонты Bt в верхней части и Вса в нижней, а в других подтипах выделяется как Вса;
С материнская порода, обычно Сса.
До сих пор дискуссионных является вопрос об отнесении к типу черноземов почв, сходных с черноземом по гумусности, мощности и структуре гумусового горизонта, но не имеющих горизонта карбонатной аккумуляции, т.е бескарбонатных или остаточно-карбонатных (на известковых плотных породах).
Генезис.
Происхождение черноземных почв. По вопросу о происхождении черноземов существуют следующие гипотезы и теории: 1) гипотезы о морском происхождении черноземов; 2) теории болотного происхождения черноземов; 3) теория растительно - наземного происхождения черноземов.
Первые исследователи черноземных почв считали их морским илом, оставшимся после отступления Черного и Каспийского морей, или продуктом размыва ледниковыми водами черных морских сланцевых глин.
Другие исследователи считали, что территория черноземной зоны в прошлом представляла собой сильно заболоченную тундру. С наступлением теплого климата и дренировании территории происходило энергичное разложение болотной и тундровой растительности, что и привело к развитию черноземов.
Сторонники теории растительно-наземного происхождения черноземов (Докучаев и др.) объясняют их возникновение поселением лугово - степной и степной травянистой растительности.
Возможность использования.
Черноземы является наиболее освоенными почвами земного шара. Потенциальные ресурсы для расширения площади пашни в черноземной зоне практически отсутствуют, если не считать небольшие площади сопутствующих черноземам лугово-черноземных почв.
В мировом земледелии черноземы преимущественно используются под зерновые культуры: пшеницу, кукурузу, ячмень. Большие площади заняты посевами сахарной свеклы и подсолнечника, виноградниками и садами. В нашей стране на черноземах получают 80% товарного зерна, большую часть подсолнечника и сахарной свеклы. Продукция, выращенная на этой почве, отличается высоким качеством. В частности, здесь возделывают твердые пшеницы, славящиеся на мировом рынке.
Черноземы почвы наиболее высокого потенциального плодородия, реализации которого мешает в первую очередь неблагоприятный водный режим в период произрастания сельскохозяйственных культур. Кроме того, черноземы подвержены периодическим засухам, которые даже в лесостепи случаются 12 раза в 10 лет, в степных районах частота засух возрастает в 23 раза.
Поэтому на черноземах огромное значение имеют система накопления и сохранения в почве влаги атмосферных осадков, правильная организация территории, создание полезащитных лесных полос, снегозадержание и другие мероприятия, направленные на создание благоприятного водного режима. Целостный комплекс мероприятий был разработан В. В. Докучаевым и осуществлен в Каменной Степи, до сих пор служащей эталоном рациональной организации территории в черноземной зоне.
Перспективным приемом повышения продуктивности черноземов является орошение, но здесь оно должно быть строго регулируемым и должно сопровождаться строгим контролем за свойствами черноземов, которые быстро ухудшаются при неправильном орошении.
Для каждого из почвенных горизонтов, выделенных в профиле, указывают его индекс в соответствии с п. 1.1. Полевой индекс может быть обобщенным (например, горизонт В); уточнение индекса (например, Bt или Bm) проводят позже, на основании лабораторно-аналитических и микроморфологических исследований.
Отмечают положение верхней и нижней границ горизонта, отсчитывая их каждый раз от поверхности почвы. При некоторых видах производственного обследования почв обязательной является и запись средней мощности каждого горизонта.
В органогенных горизонтах характеризуют цвет, влажность, тип органических остатков (хвоя, листья, древесина и т.д.) и степень их разложенности, наличие корней и других компонентов живой фазы.
В минеральных горизонтах характеризуют: цвет (окраску) и его равномерность; агрегированность (структуру); гранулометрический состав; влажность; сложение (плотность, твердость, прочность, пористость, трещиноватость); новообразования (стяжения, пленки-кутаны); биогенные морфологические элементы (корни, ходы корней и животных и т.д.); включения, в том числе антропогенного происхождения; характер перехода в следующий горизонт (выраженность перехода и форму границы).
Указанные основные признаки характеризуют во всех случаях. В некоторых специфических случаях необходимо кроме того характеризовать дополнительные признаки (тиксотропность, плывунность, льдистость).