מהם חומר אורגני באדמה. הרכב החלק האורגני של האדמה

פרק 4. חומר אורגני בקרקע והרכבו

§1. מקורות החומר האורגני והרכבו

המרכיב החשוב ביותר של הקרקע הוא חומר אורגני, שהוא שילוב מורכב של שרידי צמחים ובעלי חיים בשלבי פירוק שונים, וחומרים אורגניים ספציפיים בקרקע הנקראים חומוס.

כל מרכיבי הביוקנוזה הנופלים על הקרקע או לתוך האדמה (מיקרואורגניזמים מתים, טחבים, חזזיות, בעלי חיים וכו') נחשבים למקור פוטנציאלי לחומר אורגני, אך צמחים ירוקים, הנשארים מדי שנה באדמה ועליה, הם המקור העיקרי להצטברות חומוס בקרקעות פני כמות גדולה של חומר אורגני. התפוקה הביולוגית של צמחים משתנה מאוד ונעה בין 1-2 טונות לשנה של חומר אורגני יבש (טונדרה) ועד 30-35 טונות לשנה (סובטרופיים לחות).

פסולת צמחים שונה לא רק מבחינה כמותית, אלא גם מבחינה איכותית (ראה פרק 2). ההרכב הכימי של חומרים אורגניים הנכנסים לקרקע מגוון מאוד ותלוי במידה רבה בסוג הצמחים המתים. רוב המסה שלהם היא מים (75 - 90%). הרכב החומר היבש כולל פחמימות, חלבונים, שומנים, שעוות, שרפים, שומנים, טאנינים ותרכובות נוספות. הרוב המכריע של תרכובות אלו הם חומרים מקרומולקולריים. החלק העיקרי של שאריות הצמח מורכב בעיקר מתאית, המיצלולוז, ליגנין וטאנינים, בעוד שמיני העצים הם העשירים בהם. חלבון נמצא בעיקר בחיידקים ובקטניות, הכמות הקטנה ביותר נמצאת בעץ.

בנוסף, שאריות אורגניות מכילות תמיד כמות מסוימת של יסודות אפר. עיקר האפר הוא סידן, מגנזיום, סיליקון, אשלגן, נתרן, זרחן, גופרית, ברזל, אלומיניום, מנגן, היוצרים קומפלקסים אורגנומינרליים בהרכב החומוס. תכולת הסיליקה (SiO 2) נעה בין 10 ל-70%, זרחן - בין 2 ל-10% ממסת האפר. שמם של יסודות האפר נובע מכך שכאשר שורפים צמחים הם נשארים באפר, ואינם מתנדפים, כפי שקורה בפחמן, מימן, חמצן וחנקן.

בכמות קטנה מאוד מצויים מיקרו-אלמנטים באפר - בורון, אבץ, יוד, פלואור, מוליבדן, קובלט, ניקל, נחושת ועוד. לאצות, דגנים וקטניות יש את תכולת האפר הגבוהה ביותר, הכי פחות אפר נמצא בעץ מחטני . הרכב החומר האורגני יכול להיות מיוצג באופן הבא (איור 6).

§2. טרנספורמציה של חומר אורגני באדמה

הפיכת שאריות אורגניות לחומוס היא תהליך ביוכימי מורכב המתרחש בקרקע בהשתתפות ישירה של מיקרואורגניזמים, בעלי חיים, חמצן אוויר ומים. בתהליך זה, התפקיד העיקרי והמכריע שייך למיקרואורגניזמים המעורבים בכל שלבי היווצרות החומוס, אשר מתאפשרת על ידי האוכלוסייה העצומה של קרקעות עם מיקרופלורה. בעלי חיים המאכלסים את הקרקע מעורבים באופן פעיל בהפיכת שאריות אורגניות לחומוס. חרקים וזחליהם, תולעי אדמה מרסקים וטוחנים שאריות צמחים, מערבבים אותם עם האדמה, בולעים, מעבדים ומשליכים את החלק שאינו בשימוש בצורת צואה לאדמה.

כאשר מתים, כל האורגניזמים הצומח והחי עוברים תהליכי פירוק לתרכובות פשוטות יותר, שהשלב האחרון שלהן הושלם מינרליזציהחומר אורגני. החומרים האנאורגניים המתקבלים משמשים את הצמחים כחומרי הזנה. קצב הפירוק והמינרליזציה של תרכובות שונות אינו זהה. סוכרים מסיסים ועמילן עוברים מינרליזציה אינטנסיבית; חלבונים, hemicelluloses ותאית מתפרקים די טוב; עמיד - ליגנין, שרפים, שעווה. חלק אחר של תוצרי הפירוק נצרך על ידי המיקרואורגניזמים עצמם (הטרוטרופיים) לסינתזה של חלבונים משניים, שומנים, פחמימות, היוצרים את הפלזמה של דורות חדשים של מיקרואורגניזמים, ולאחר מותם של האחרונים הוא נתון שוב ל- תהליך של פירוק. תהליך השמירה הזמנית של חומר אורגני בתא מיקרוביאלי נקרא סינתזה מיקרוביאלית. חלק מתוצרי הפירוק מומרים לחומרים מקרו-מולקולריים מורכבים ספציפיים - חומרים הומוסיים. מערכת התהליכים הביוכימיים והפיזיקו-כימיים המורכבים של טרנספורמציה של חומר אורגני, שכתוצאה מכך נוצר חומר אורגני ספציפי של האדמה, חומוס, נקרא האישה.כל שלושת התהליכים מתרחשים באדמה בו זמנית וקשורים זה בזה. הטרנספורמציה של חומר אורגני מתרחשת בהשתתפות אנזימים המופרשים על ידי מיקרואורגניזמים, שורשי צמחים, שבהשפעתם מתבצעות תגובות ביוכימיות של הידרוליזה, חמצון, הפחתה, תסיסה וכו'. ונוצר חומוס.

ישנן מספר תיאוריות של היווצרות חומוס. הראשון בשנת 1952 הופיע הִתְעַבּוּתתיאוריה שפותחה על ידי M.M.Kononova. בהתאם לתיאוריה זו, היווצרות החומוס ממשיכה כתהליך הדרגתי של פולי עיבוי (פילמור) של תוצרי פירוק ביניים של חומרים אורגניים (חומצות פולוויות נוצרות תחילה, ומהן נוצרות חומצות הומיות). מוּשָׂג חמצון ביוכימיפותח על ידי L.N. Alexandrova בשנות ה-70 של המאה העשרים. לפי זה, לתגובות של חמצון ביוכימי איטי של תוצרי פירוק, הגורמות להיווצרות מערכת של חומצות הומיות במשקל מולקולרי גבוה בהרכב אלמנטרי משתנה, יש תפקיד מוביל בתהליך ההום. חומצות הומיות מקיימות אינטראקציה עם יסודות האפר של שאריות צמחים המשתחררות במהלך המינרליזציה של האחרונים, כמו גם עם החלק המינרלי של האדמה, ויוצרות נגזרות אורגנו-מינרליות שונות של חומצות הומיות. במקרה זה, מערכת בודדת של חומצות מפוצלת למספר שברים הנבדלים זה מזה במידת המסיסות ובמבנה המולקולה. החלק הפחות מפוזר, היוצר מלחים בלתי מסיסים במים עם סידן וסקוויאוקסיד, נוצר כקבוצה של חומצות הומיות. חלק מפוזר יותר, שנותן מלחים מסיסים בעיקר, יוצר קבוצה של חומצות פולוויות. בִּיוֹלוֹגִיהמושגים של היווצרות חומוס מציעים כי חומרים הומוסיים הם תוצרים של סינתזה של מיקרואורגניזמים שונים. נקודת מבט זו באה לידי ביטוי על ידי V.R. וויליאמס, היא פותחה בעבודותיהם של F.Yu. Geltser, S.P. Lyakh, D.G. Zvyagintsev ואחרים.

בתנאים טבעיים שונים אופי ומהירותהיווצרות חומוס אינה זהה ותלויה בתנאים הקשורים זה בזה של היווצרות הקרקע: משטרי המים-אוויר והתרמיות של הקרקע, ההרכב הגרנולומטרי והתכונות הפיזיקוכימיות שלה, הרכב ואופי האספקה של שאריות צמחים, הרכב המינים ועוצמתה. של פעילות חיונית של מיקרואורגניזמים.

הטרנספורמציה של שאריות מתרחשת בתנאים אירוביים או אנאירוביים, בהתאם למשטר המים-אוויר. בְּ אירוביתנאים עם כמות מספקת של לחות באדמה, טמפרטורה נוחה וגישה חופשית ל- O 2, תהליך הפירוק של שאריות אורגניות מתפתח באופן אינטנסיבי בהשתתפות מיקרואורגניזמים אירוביים. התנאים האופטימליים ביותר הם טמפרטורה של 25 - 30 מעלות צלזיוס ולחות - 60% מיכולת הלחות הכוללת של הקרקע. אבל באותם תנאים, מינרליזציה הן של תוצרי פירוק ביניים והן של חומרים הומוסיים ממשיכה במהירות, לכן, מעט חומוס יחסית מצטבר באדמה, אך אלמנטים רבים של הזנת אפר וחנקן של צמחים (בקרקעות אפורות ובקרקעות סובטרופיות אחרות).

בתנאים אנאירוביים (עם עודף מתמיד של לחות, כמו גם בטמפרטורות נמוכות, חוסר O 2), תהליכי היווצרות החומוס מתנהלים לאט עם השתתפות, בעיקר, של מיקרואורגניזמים אנאירוביים. במקרה זה, נוצרות חומצות אורגניות רבות במשקל מולקולרי נמוך ומוצרים גזים מופחתים (CH 4, H 2 S), המעכבים את הפעילות החיונית של מיקרואורגניזמים. תהליך הפירוק דועך בהדרגה, והשרידים האורגניים הופכים לכבול - גוש של שרידי צמחים מפורקים ובלתי מפורקים, השומרים בחלקם על המבנה האנטומי. השילוב של תנאים אירוביים ואנאירוביים בקרקע עם תקופות ייבוש והרטבה מתחלפות, נוח ביותר להצטברות חומוס. משטר זה אופייני לצ'רנוזמים.

הרכב המינים של מיקרואורגניזמים בקרקע ועוצמת פעילותם החיונית משפיעים גם על היווצרות החומוס. קרקעות פודזוליות צפוניות, כתוצאה מתנאים הידרותרמיים ספציפיים, מאופיינות בתכולה הנמוכה ביותר של מיקרואורגניזמים עם מגוון מינים נמוך ופעילות חיונית נמוכה. התוצאה של זה היא פירוק איטי של שאריות צמחים והצטברות של כבול מפורק חלש. בסובטרופיים ובאזורים הטרופיים הלחים מציינים התפתחות אינטנסיבית של פעילות מיקרוביולוגית, ובקשר לכך, מינרליזציה פעילה של שאריות. השוואה של עתודות חומוס בקרקעות שונות עם מספר שונה של מיקרואורגניזמים בהן מצביעה על כך שגם ביוגניות קרקע נמוכה מאוד וגם גבוהה אינה תורמת להצטברות חומוס. הכמות הגדולה ביותר של חומוס מצטברת בקרקעות עם תכולה ממוצעת של מיקרואורגניזמים (צ'רנוזמים).

להרכב הגרנולומטרי ולמאפיינים הפיזיקליים הכימיים של הקרקע יש השפעה משמעותית לא פחות. בקרקעות חוליות וחוליות, מחוממות היטב ומאווררות, הפירוק של שאריות אורגניות מתרחש במהירות, חלק ניכר מהן עובר מינרליזציה, יש מעט חומרים הומוסיים והם מקובעים בצורה גרועה על פני חלקיקי החול. בקרקעות חרסיות וחרסיות, תהליך הפירוק של שאריות אורגניות בתנאים שווים הוא איטי יותר (בשל חוסר O 2), חומרים הומוסיים מתקבעים על פני השטח של חלקיקים מינרליים ומצטברים באדמה.

ההרכב הכימי והמינרלוגי של הקרקע קובע את כמות החומרים המזינים הדרושים למיקרואורגניזמים, את תגובת הסביבה בה נוצר חומוס ואת התנאים לקיבוע חומרים הומוסיים בקרקע. לפיכך, לקרקעות רוויות בסידן יש תגובה ניטרלית, המיטיבה לפיתוח חיידקים ולקיבוע חומצות הומיות בצורת חומצות סידן בלתי מסיסות במים, מה שמעשיר אותה בחומוס. בסביבה חומצית, כאשר קרקעות רוויות במימן ובאלומיניום, נוצרות חומצות פולוויות מסיסות, אשר מגבירים את הניידות ומובילות להצטברות גדולה של חומוס. מינרלים חרסיתיים כמו מונטמורילוניט וורמיקוליט תורמים אף הם לקיבוע החומוס באדמה.

בשל השוני בגורמים המשפיעים על היווצרות החומוס, הכמות, האיכות והעתודות של החומוס אינן זהות בקרקעות שונות. לפיכך, האופקים העליונים של צ'רנוזמים טיפוסיים מכילים 10-14% חומוס, קרקעות יער כהות אפורות 4-9%, קרקעות סודי-פודזוליות 2-3%, ערמונים כהים, קרקעות צהובות 4-5%, אדמה חומה ואפורה-חומה. 1 - 2%. גם עתודות החומר האורגני באזורים טבעיים שונות. לשמורות הגדולות ביותר, על פי I.V. Tyurin, יש תתי סוגים שונים של צ'רנוזמים, אדמות כבול, יער אפור, ערמון בינוני - כהה, קרקעות אדומות, קרקעות נמוכות - פודזוליות, סוד-פודזוליות, קרקעות אפורות טיפוסיות. קרקעות העיבוד של הרפובליקה של בלארוס מכילות חומוס: חימרית– 65 t/ha, in חרסית– 52 t/ha, in חולי - 47 t/ha, in חוֹלִי– 35 t/ha. הקרקעות של הרפובליקה של בלארוס, בהתאם לתכולת החומוס בשכבת העיבוד, מחולקות ל-6 קבוצות (טבלה 3). בקרקעות של אזורים טבעיים אחרים, יש הדרגות בהתאם לתכולת החומוס.

שולחן 3

קיבוץ קרקע של הרפובליקה של בלארוס לפי תכולת חומוס

קבוצות אדמה		% חומר אורגני (בהתבסס על משקל הקרקע)
	מאוד נמוך


	מוּרָם

	גבוה מאוד

ברפובליקה של בלארוס, רוב האדמה שייכת לקרקעות מקבוצות II ו-III, כ-20% - לקרקעות מקבוצה IV (איור 7).

§3. הרכב וסיווג של חומוס

חומוסהוא חומר אורגני ספציפי בעל אופי חומצי המכיל חנקן גבוה מולקולרי. הוא מהווה את החלק העיקרי של החומר האורגני של הקרקע, שאיבד לחלוטין את התכונות של המבנה האנטומי של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים מתים. חומוס הקרקע מורכב מחומרים הומוסיים ספציפיים, כולל חומצות הומיות (HA), חומצות פולוויות (FA) והומין (ראה איור 6), הנבדלים ביניהם במסיסות וביכולת מיצוי.

חומצות הומיות- אלו חומרים כהים המכילים חנקן מולקולריים שאינם מסיסים במים, מינרלים וחומצות אורגניות. הם מתמוססים היטב באלקליות עם היווצרות של פתרונות קולואידים של דובדבן כהה או צבע חום-שחור.

בעת אינטראקציה עם קטיוני מתכת, חומצות הומיות יוצרות מלחים - הומטים. הומאטים של מתכות חד ערכיות מסיסים מאוד במים ונשטפים מהאדמה, בעוד שחומטים של מתכות דו ערכיות ותלת ערכיות אינם מתמוססים במים ומתקבעים היטב בקרקעות. המשקל המולקולרי הממוצע של חומצות הומיות הוא 1400. הן מכילות C - 52 - 62%, H - 2.8 - 6.6%, O - 31 - 40%, N - 2 - 6% (במשקל). המרכיבים העיקריים של מולקולת החומצה ההומית הם הליבה, שרשראות צד וקבוצות תפקודיות היקפיות. הליבה של חומרים הומוסיים מורכבת ממספר טבעות מחזוריות ארומטיות. שרשראות צד יכולות להיות פחמימות, חומצות אמינו ושרשראות אחרות. קבוצות פונקציונליות מיוצגות על ידי מספר קבוצות קרבוקסיל (–COOH) ופנול-הידרוקסיל, הממלאות תפקיד חשוב בהיווצרות הקרקע, שכן הן קובעות את תהליכי האינטראקציה של חומצות הומיות עם החלק המינרלי של הקרקע. חומצות הומיות הן החלק היקר ביותר בחומוס, הן מגבירות את יכולת הספיגה של הקרקע, תורמות להצטברות אלמנטים של פוריות הקרקע וליצירת מבנה עמיד במים.

חומצות פולוויותהיא קבוצה של חומצות הומיות שנותרו בתמיסה לאחר משקעים של חומצות הומיות. מדובר גם בחומצות אורגניות בעלות מולקולריות גבוהה המכילות חנקן, שבניגוד לחומצות הומיות, מכילות פחות פחמן, אך יותר חמצן ומימן. יש להם צבע בהיר (צהוב, כתום), הם מסיסים בקלות במים. גם מלחים (פולבטים) מסיסים במים ומתקבעים בצורה חלשה באדמה. חומצות פולוויות יש תגובה חומצית חזקה, להרוס במרץ את החלק המינרלי של האדמה, מה שגורם להתפתחות תהליך podzoobrazovaniya הקרקע.

היחס בין חומצות הומיות לחומצות פולוויות בקרקעות שונות אינו זהה. בהתאם לאינדיקטור זה (C HA: C FA), ניתן להבחין בין סוגי החומוס הבאים: humate(> 1,5), humate-fulvate (1,5 – 1), fulvatno-humate (1 – 0,5), fulvic (< 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 С ГК: С ФК 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.

גומין- זהו חלק מחומרים הומוסיים שאינם מתמוססים בשום ממס, מיוצגים על ידי קומפלקס של חומרים אורגניים (חומצות הומיות, חומצות פולוויות ונגזרותיהם האורגניות-מינרליות), הקשורים היטב לחלק המינרלי של האדמה. זהו חלק אינרטי של חומוס אדמה.

הספציפיות וההרכב של מתחמי חומוס משמשים כבסיס לסיווג סוגי חומוס. R.E. Muller הציע סיווג של צורות חומוס ביער כמערכת ביולוגית של אינטראקציה בין חומרים אורגניים, מיקרוביוטה וצמחייה. בין מתחמים אלה, 3 סוגים של חומוס נבדלים.

חומוס רך - מולהוא נוצר ביערות נשירים או מעורבים עם פעילות אינטנסיבית של בעלי חיים בקרקע בתנאים הידרותרמיים נוחים ונוכחות של כמות מספקת של בסיסים, בעיקר סידן, בפסולת ובקרקעות; פסולת כמעט ואינה מצטברת באדמת פרדים, שכן הפסולת הנכנסת מתפרקת במרץ על ידי המיקרוביוטה. הרכב החומוס נשלט על ידי חומצות הומיות.

חומוס גס - מגיפה, המכיל כמות גדולה של שאריות מפורקות למחצה, מאפיין יערות מחטניים, נוצר עם תכולה נמוכה של יסודות אפר בהמלטה, מחסור בבסיסים ותכולה גבוהה של סיליקה באדמה, בעל תגובה חומצית, הוא עמיד בפני מיקרואורגניזמים, ומינרליזציה לאט בהשתתפות פטריות. כתוצאה מהתפתחות איטית של תהליכי האיבה ומינרליזציה בקרקעות, נוצר אופק עוצמתי דמוי כבול A 0, המורכב מ-3 שכבות: א) שכבת חומר אורגני מפורק חלש (L), שהיא פסולת טרייה, ב) שכבת תסיסה מפורקת למחצה (F), ג) שכבה מופלטה (H).

צורת ביניים - מודרמתפתחת בתנאים של מינרליזציה מהירה למדי של שאריות צמחים, כאשר הפעילות התפקודית של חיות הקרקע, הטוחנות שאריות צמחים, משחקת תפקיד משמעותי, מה שמקל מאוד על פירוקם לאחר מכן על ידי מיקרופלורה בקרקע.

§ ארבע. חשיבות ואיזון של חומוס קרקע

הצטברות החומוס היא תוצאה של תהליך היווצרות הקרקע, בעוד שלחומרי החומוס עצמם יש השפעה רבה על המשך הכיוון של תהליך היווצרות הקרקע ותכונות הקרקע. הפונקציות של חומוס באדמה מגוונות מאוד:

1) היווצרות פרופיל קרקע ספציפי (עם אופק A), היווצרות מבנה הקרקע, שיפור התכונות הפיזיקליות-מים של הקרקע, הגדלת כושר הספיגה וכושר החיץ של קרקעות;

2) מקור להזנה מינרלית לצמחים (N, P, K, Ca, Mg, S, יסודות קורט), מקור להזנה אורגנית לאורגניזמי קרקע הטרוטרופיים, מקור ל-CO 2 בשכבת פני השטח של האטמוספרה ומבחינה ביולוגית. תרכובות פעילות באדמה, הממריצות ישירות צמיחה ופיתוח צמחים, מגייסות חומרי הזנה, משפיעות על הפעילות הביולוגית של הקרקע;

3) מבצע פונקציות סניטריות והגנה - מאיץ את הרס חומרי הדברה, מתקן מזהמים, מפחית את כניסתם לצמחים.

בהקשר לתפקיד המגוון של החומר האורגני בפוריות הקרקע, יש חשיבות עכשווית לבעיית מאזן החומוס של קרקעות עיבוד. כמו כל איזון, גם יתרת החומוס כוללת סעיפי הכנסה (הזרמת שאריות אורגניות והשחתן) והוצאות (מינרליזציה והפסדים אחרים). בתנאים טבעיים, ככל שהאדמה מבוגרת יותר, כך פורייה יותר: האיזון חיובי או אפס, בקרקעות עיבוד הוא לרוב שלילי. בממוצע, קרקעות עיבוד מאבדות כ-1 t/ha של חומוס בשנה. כדי לווסת את כמות החומוס, משתמשים בהחדרה שיטתית של כמות מספקת של חומר אורגני בצורה של זבל (מ-1 טון זבל נוצר ≈ 50 ק"ג חומוס), קומפוסט של כבול, זריעה של דשאים רב-שנתיים, השימוש של דשנים ירוקים (זבל ירוק), סיד קרקעות חומציות וגבס אלקליין.

מצב החומוס של קרקעות מהווה אינדיקטור חשוב לפוריות ונקבע על ידי מערכת מדדים, לרבות רמת התכולה והמאגרים של חומר אורגני, התפלגות הפרופיל שלו, העשרה בחנקן (C:N) וסידן, דרגת ההמלחה. , סוגי חומצות הומיות ויחסן. חלק מהפרמטרים שלו משמשים אובייקט לניטור סביבתי.

חלק אורגני קרקעמיוצג על ידי אורגניזמים חיים (שלב חי, או ביו-פאזה), שאריות אורגניות לא מפורקות וחומרים הומוסיים (איור 1)

חלק אורגני של האדמה

אורז. 1. חלק אורגני של האדמה

אורגניזמים חיים נדונו לעיל. כעת יש צורך להגדיר שאריות אורגניות.

שרידים אורגניים- אלו חומרים אורגניים, רקמות של צמחים ובעלי חיים, השומרים באופן חלקי על צורתם ומבנהם המקוריים. יש לשים לב להרכב הכימי השונה של שאריות שונות.

חומרים הומיותכולם חומרים אורגניים של הקרקע, למעט אורגניזמים חיים ושרידיהם, שלא איבדו את מבנה הרקמה שלהם. מקובל בדרך כלל לחלק אותם לחומרים הומוסיים ספציפיים מתאימים וחומרים אורגניים לא ספציפיים בעלי אופי אינדיבידואלי.

חומרים הומוסיים לא ספציפיים מכילים חומרים בעלי אופי אינדיבידואלי:

א) תרכובות חנקניות, למשל, פשוטות ומורכבות, חלבונים, חומצות אמינו, פפטידים, בסיסים פורין, בסיסי פירמידין; פחמימות; חד סוכרים, אוליגוסכרידים, רב סוכרים;

ב) ליגנין;

ג) שומנים;

ה) טאנינים;

ו) חומצות אורגניות;

ז) אלכוהולים;

ח) אלדהידים.

לפיכך, חומרים אורגניים לא ספציפיים הם תרכובות אורגניות בודדות ותוצרי פירוק ביניים של שאריות אורגניות. הם מהווים כ-10-15% מכלל תכולת החומוס של קרקעות מינרליות ויכולים להגיע ל-50-80% מהמסה הכוללת של תרכובות אורגניות באופקי כבול ובמלטת יער.

למעשה, חומרים הומוסיים מייצגים מערכת ספציפית של תרכובות אורגניות המכילות חנקן מולקולרי גבוה בעלות מבנה מחזורי ואופי חומצי. לדברי חוקרים רבים, המבנה של מולקולת תרכובת החומוס מורכב. נקבע כי המרכיבים העיקריים של המולקולה הם הליבה, שרשראות צד (היקפיות) וקבוצות פונקציונליות.

מאמינים כי הליבה היא טבעות ארומטיות והטרוציקליות, המורכבות מתרכובות בנות חמישה ושישה איברים מהסוג:

בנזן פוראן פירול נפתלין אינדול

שרשראות צד נמשכות מהליבה ועד לפריפריה של המולקולה. הם מיוצגים במולקולה של תרכובות הומיות על ידי חומצות אמינו, פחמימות ושרשראות אחרות.

הרכב החומרים ההומיים מכיל קרבוקסיל (-COOH), פנול-הידרוקסיל (-OH), מתוקסיל (-CH3O) ואלכוהול הידרוקסיל. קבוצות פונקציונליות אלו קובעות את התכונות הכימיות של חומרים הומוסיים. תכונה אופיינית למערכת החומרים ההומיים היא הטרוגניות, כלומר. נוכחות בו של מרכיבים משלבים שונים של האישה. שלוש קבוצות של חומרים נבדלות ממערכת מורכבת זו:

א) חומצות הומיות;

ב) חומצות פולוויות;

ג) הומינים, או, ליתר דיוק, שאריות שאינן ניתנות להידרוליזה.

חומצות הומיות (HA)- קבוצה בצבע כהה של חומרים הומוסיים, המופקים מהאדמה בתמיסות אלקליות ומושקעים בחומצות מינרלים ב-pH = 1-2. הם מאופיינים בהרכב היסודות הבא: תכולת C מ-48% עד 68%, H - 3.4-5.6%, N - 2.7-5.3%. תרכובות אלו כמעט ואינן מסיסות במים ובחומצות מינרלים; הן מושקעות בקלות מתמיסות HA על ידי חומצות H+, Ca2+, Fe3+, A13+. אלו הן תרכובות חומוס בעלות אופי חומצי, הנובע מקבוצות פונקציונליות של קרבוקסיל ופנול הידרוקסיל. ניתן להחליף את המימן של קבוצות אלו בקטיונים אחרים. היכולת להחליף תלויה באופי הקטיון, ב-pH של המדיום ובתנאים נוספים. בתגובה ניטרלית, רק יוני מימן של קבוצות קרבוקסיל מוחלפים. יכולת הספיגה עקב תכונה זו של HA היא מ-250 עד 560 מ"ק לכל 100 גרם של HA. עם תגובה אלקלית, כושר הספיגה עולה ל-600-700 מ"ג·eq/100 גרם של HA בשל היכולת להחליף יוני מימן של קבוצות הידרוקסיל. המשקל המולקולרי של HA כאשר הוא נקבע בשיטות שונות נע בין 400 למאות אלפים. במולקולת HA, החלק הארומטי מיוצג בצורה הברורה ביותר, שמסתו גוברת על המסה של השרשראות הצדדיות (היקפיות).

לחומצות הומיות אין מבנה גבישי, רובן נמצאות באדמה בצורה של ג'לים, אשר מתפרצים בקלות על ידי פעולת אלקליים ויוצרים תמיסות מולקולריות וקולואידיות.

כאשר HA יוצר אינטראקציה עם יוני מתכת, נוצרים מלחים, הנקראים humates. Humates NH4+, Na+, K+ מסיסים מאוד במים ויכולים ליצור פתרונות קולואידים ומולקולריים. תפקידן של תרכובות אלו בקרקע הוא עצום. לדוגמה, Ca, Mg, Fe ו-Al humates הם בעצם מסיסים גרועים, יכולים ליצור ג'לים עמידים במים, תוך שהם עוברים למצב נייח (הצטברות), והם גם הבסיס להיווצרות מבנה עמיד במים.

חומצות פולוויות (FA) -קבוצה מסוימת של חומרים הומוסיים, מסיסים במים וחומצות מינרלים. מאופיין בהרכב הכימי הבא: תכולת C מ-40 עד 52%; H - 5-4%, חמצן -40-48%, N - 2-6%. חומצות פולוויות, בניגוד ל-HA, מסיסות מאוד במים, חומצות ואלקליות. התמיסות בצבע צהוב או צהוב קש. מכאן קיבלו התרכובות הללו את שמם: בלטינית fulvus - צהוב. תמיסות מימיות של FA הן חומציות חזקות (pH 2.5). המשקל המולקולרי של חומצות פולוויות, הנקבע בשיטות שונות, נע בין 100 לכמה מאות ואף אלפי יחידות מסה קונבנציונליות.

למולקולה של חומצה פולבית יש מבנה פשוט יותר בהשוואה לחומצות הומיות. החלק הארומטי של תרכובות אלה פחות בולט. המבנה של מולקולת FA נשלט על ידי שרשראות צדדיות (היקפיות). קבוצות פונקציונליות פעילות הן קבוצות קרבוקסיל ופנול-הידרוקסיל, שהמימן שלהן נכנס לתגובות חליפין. יכולת ההחלפה של FA יכולה להגיע ל-700-800 מ"ג·eq ל-100 גרם של תכשירי חומצה פולווית.

בעת אינטראקציה עם החלק המינרלי של הקרקע, חומצות פולוויות יוצרות תרכובות אורגנו-מינרליות עם יוני מתכת, כמו גם מינרלים. חומצות פולוויות, בשל התגובה החומצית החזקה שלהן ומסיסותן הטובה במים, הורסת באופן פעיל את החלק המינרלי של האדמה. במקרה זה נוצרים מלחים של חומצות פולוויות, בעלי ניידות גבוהה בפרופיל הקרקע. תרכובות אורגנו-מינרליות של חומצות פולוויות מעורבות באופן פעיל בנדידת חומר ואנרגיה בפרופיל הקרקע, בהיווצרות, למשל, של אופקים גנטיים בודדים.

שאריות לא ניתנות להידרוליזה (הומינים) - קבוצת חומרים הומוסיים, שהיא שארית של תרכובות אורגניות בלתי מסיסות בקרקע. קבוצה זו מורכבת הן מחומרים הומוסיים נאותים, למשל, הומינים מורכבים מחומצות הומיות, הקשורות מאוד למינרלים, והן מחומרים בודדים ומשאירים אורגניים בעלי דרגות שונות של פירוק עם החלק המינרלי של הקרקע.

אדמה היא קבוצה מורכבת של רכיבים המשולבים זה עם זה. הרכב הקרקע כולל:

יסודות מינרליים.
תרכובות אורגניות.
פתרונות קרקע.
אוויר אדמה.
חומרים אורגנו-מינרליים.
מיקרואורגניזמים בקרקע (ביוטי ואביוטי).

כדי לנתח את הרכב הקרקע ולקבוע את הפרמטרים שלה, יש צורך בערכים של ההרכב הטבעי - בהתאם לכך, מתבצעת הערכה לתוכן של זיהומים מסוימים.

רוב החלק האנאורגני (מינרלי) של האדמה הוא סיליקה גבישית (קוורץ). זה יכול להיות בין 60 ל-80 אחוז מהמספר הכולל של יסודות מינרליים.

מספר גדול למדי של רכיבים אנאורגניים תפוסים על ידי אלומינוסיליקטים כגון נציץ ופלדספארי. זה כולל גם מינרלים חימריים בעלי אופי משני, למשל מונטמורילוניטים.

למונטמורילוניטים חשיבות רבה לאיכויות ההיגייניות של הקרקע בשל היכולת לספוג קטיונים (כולל מתכות כבדות) ובכך לחטא את הקרקע בצורה כימית.

כמו כן, החלק המינרלי של מרכיבי הקרקע כולל אלמנטים כימיים (בעיקר בצורה של תחמוצות) כמו:

אֲלוּמִינְיוּם
בַּרזֶל
סִילִיקוֹן
אֶשׁלָגָן
נתרן
מגנזיום
סִידָן
זַרחָן

בנוסף, ישנם מרכיבים נוספים. לעתים קרובות הם יכולים להיות בצורת מלחים גופרתיים, זרחנים, פחמניים ומלחים הידרוכלוריים.

רכיבים אורגניים בקרקע

רוב הרכיבים האורגניים נמצאים בחומוס. אלה הם, במידה זו או אחרת, תרכובות אורגניות מורכבות, בהרכבן של יסודות כמו:

פַּחמָן
חַמצָן
מֵימָן
זַרחָן

חלק ניכר ממרכיבי הקרקע האורגניים נמצא מומס בלחות הקרקע.

באשר להרכב הגז של הקרקע, זה אוויר, עם בערך האחוז הבא:

1) חנקן - 60-78%

2) חמצן - 11-21%

3) פחמן דו חמצני - 0.3-8%

אוויר ומים קובעים אינדיקטור כמו נקבוביות הקרקע ויכולים לנוע בין 27 ל-90% מהנפח הכולל.

קביעת ההרכב הגרנולומטרי של הקרקע

ההרכב הגרנולומטרי (המכני) של הקרקע הוא היחס בין חלקיקי אדמה בגדלים שונים, ללא קשר למקורם (כימי או מינרלוגי). קבוצות אלו של חלקיקים משולבות לשברים.

להרכב הגרנולומטרי של הקרקע חשיבות מכרעת בהערכת רמת הפוריות ומדדי קרקע מרכזיים נוספים.

בהתאם לפיזור, חלקיקי האדמה מחולקים לשתי קטגוריות עיקריות:

1) חלקיקים בקוטר של יותר מ-0.001 מ"מ.

2) חלקיקים בקוטר קטן מ-0.001 מ"מ.

קבוצת החלקיקים הראשונה מקורה מכל מיני תצורות מינרלים ושברי סלעים. הקטגוריה השנייה מתרחשת במהלך בליה של מינרלים חימר ורכיבים אורגניים.

גורמים המשפיעים על היווצרות הקרקע

בעת קביעת הרכב הקרקע יש לשים לב לגורמים יוצרי קרקע - יש להם השפעה משמעותית על מבנה הקרקע והרכבה.

נהוג להבחין בין הגורמים העיקריים הבאים ליצירת אדמה:

מקורו של סלע האם של האדמה.
גיל הקרקע.
טופוגרפיה פני השטח של הקרקע.
תנאי אקלים של היווצרות קרקע.
הרכב מיקרואורגניזמים בקרקע.
פעילות אנושית המשפיעה על הקרקע.

קלארק כיחידת מדידה של ההרכב הכימי של הקרקע

קלארק היא יחידה קונבנציונלית הקובעת את הכמות הנורמלית של יסוד כימי מסוים באדמה אידיאלית (לא מזוהמת). לדוגמה, קילוגרם אחד של אדמה טהורה באופן טבעי צריך להכיל כ-3.25% סידן - זה 1 קלארק. רמת היסוד הכימי של 3-4 קלארקים או יותר מעידה על כך שהאדמה מזוהמת מאוד ביסוד זה.

הקרקעהיא מערכת מורכבת המורכבת ממרכיבים מינרלים ואורגניים. הוא משמש כמצע לפיתוח צמחים. עבור חקלאות מוצלחת, יש צורך להכיר את התכונות והדרכים של היווצרות הקרקע - זה עוזר להגדיל את הפוריות שלה, כלומר, יש לה חשיבות כלכלית רבה.

הרכב האדמהכולל ארבעה מרכיבים עיקריים:
1) חומר מינרלי;
2) חומר אורגני;
3) אוויר;
4) מים, שנקרא יותר נכון תמיסת אדמה, שכן חומרים מסוימים מומסים בהם תמיד.

חומר מינרלי של האדמה

על ידיאדמה מורכבת ממרכיבים מינרלים בגדלים שונים: אבנים, אבן כתוש ו"אדמה עדינה". האחרון מחולק בדרך כלל לפי סדר התגבשות של חלקיקים לחימר, סחף וחול. ההרכב המכני של הקרקע נקבע על פי התכולה היחסית של חול, סחף וחמר בה.

ההרכב המכני של הקרקעמשפיע מאוד על הניקוז, תכולת החומרים התזונתיים ומשטר הטמפרטורה של הקרקע, במילים אחרות, על מבנה הקרקע מנקודת מבט אגרונומית. קרקעות בעלות מרקם בינוני ועדין כמו חרסית, אדמה וסחופת מתאימות בדרך כלל יותר לגידול צמחים, מכיוון שהן מכילות מספיק חומרים מזינים ומסוגלות יותר לשמור על מים עם מלחים מומסים. קרקעות חוליות מתנקזות מהר יותר ומאבדות חומרי הזנה באמצעות שטיפה, אך מועילות לקציר מוקדם; באביב הם מתייבשים ומתחממים מהר יותר מאשר חימר. נוכחות של אבנים, כלומר חלקיקים בקוטר של יותר מ-2 מ"מ, חשובה מנקודת מבט של בלאי של כלים חקלאיים והשפעת הניקוז. בדרך כלל, ככל שתכולת האבנים באדמה עולה, יורדת יכולתה לשמר מים.

חומר אורגני בקרקע

חומר אורגני, ככלל, מהווה רק חלק קטן של נפח של האדמה, אבל זה חשוב מאוד, שכן הוא קובע רבים ממאפייניה. זהו המקור העיקרי של חומרים מזינים צמחיים כגון זרחן, חנקן וגופרית; הוא תורם להיווצרות אגרגטים של אדמה, כלומר, מבנה דביק דק, שחשוב במיוחד עבור קרקעות כבדות, שכן כתוצאה מכך גדלים חדירות המים והאוורור; הוא משמש כמזון למיקרואורגניזמים. חומר אורגני בקרקע מחולק לדריטוס או חומר אורגני מת (MOB) ולביוטה.

חומוס(חומוס) הוא החומר האורגני הנובע מפירוק לא שלם של MOB. חלק ניכר ממנו אינו קיים בצורה חופשית, אלא קשור למולקולות אנאורגניות, בעיקר עם חלקיקי אדמת חרסית. יחד איתם, חומוס מהווה את מה שנקרא מכלול הספיגה של הקרקע, שהוא חשוב ביותר כמעט לכל התהליכים הפיזיקליים, הכימיים והביולוגיים המתרחשים בה, בפרט לאגירת מים וחומרי הזנה.

בין אורגניזמים בקרקעמקום מיוחד תופסים תולעי אדמה. זרעונים אלה, יחד עם MOB, בולעים כמויות גדולות של חלקיקי מינרלים. נעים בין שכבות שונות של אדמה, התולעים מערבבות אותה כל הזמן. בנוסף, הם משאירים מעברים המקלים על אוורור וניקוזו, ובכך משפרים את המבנה והתכונות הנלוות לו. תולעי אדמה משגשגות בצורה הטובה ביותר בסביבה ניטרלית ומעט חומצית, לעתים נדירות מתרחשות ב-pH מתחת ל-4.5.

חומר אורגני בקרקע- זוהי מערכת מורכבת של כל החומרים האורגניים המצויים בפרופיל במצב חופשי או בצורה של תרכובות אורגנומינרליות, למעט אלה שהם חלק מאורגניזמים חיים.

המקור העיקרי לחומר אורגני בקרקע הוא שרידי צמחים ובעלי חיים בשלבי פירוק שונים. הנפח הגדול ביותר של ביומסה מגיע משאריות צמחים שנפלו, תרומתם של חסרי חוליות ובעלי חוליות ומיקרואורגניזמים היא הרבה פחות, אך הם ממלאים תפקיד חשוב בהעשרת החומר האורגני ברכיבים המכילים חנקן.

חומר אורגני בקרקע מתחלק לשתי קבוצות לפי מקורו, אופיו ותפקידיו: שאריות אורגניות וחומוס. בתור מילה נרדפת למונח "חומוס", משתמשים לעתים במונח "חומוס".

שרידים אורגנייםמיוצגים בעיקר על ידי פסולת קרקע ושורש של צמחים גבוהים יותר, שלא איבדו את המבנה האנטומי שלו. ההרכב הכימי של שרידי צמחים של מפקדים שונים משתנה מאוד. המשותף להם הוא הדומיננטיות של פחמימות (צלולוזה, המיצלולוז, פקטין), ליגנין, חלבונים ושומנים. כל מכלול החומרים המורכב הזה, לאחר מותם של אורגניזמים חיים, חודר לאדמה והופך לחומרים מינרליים והומיים, ומוסר חלקית מהאדמה עם מי התהום, אולי לאופקים נושאי נפט.

הפירוק של שאריות קרקע אורגניות כולל הרס מכני ופיזיקלי, טרנספורמציה ביולוגית וביוכימית ותהליכים כימיים. אנזימים, חסרי חוליות באדמה, חיידקים ופטריות ממלאים תפקיד חשוב בפירוק שאריות אורגניות. אנזימים הם חלבונים מובנים עם קבוצות פונקציונליות רבות. המקור העיקרי לאנזימים הם; צמחים. פועלים כזרזים בקרקע, אנזימים מאיצים את תהליכי הפירוק והסינתזה של חומרים אורגניים מיליוני פעמים.

חומוסהוא אוסף של כל התרכובות האורגניות המצויות באדמה, למעט אלו שהן חלק מאורגניזמים חיים ושאריות אורגניות ששמרו על המבנה האנטומי.

בהרכב החומוס מבודדים תרכובות אורגניות לא ספציפיות וחומרים הומוסיים ספציפיים.

לא ספציפינקראת קבוצה של חומרים אורגניים בעלי אופי ידוע ומבנה אינדיבידואלי. הם נכנסים לאדמה משאריות צמחים ובעלי חיים מתפוררים ועם הפרשות שורשים. תרכובות לא ספציפיות מיוצגות על ידי כמעט כל המרכיבים המרכיבים רקמות של בעלי חיים וצמחים והפרשות תוך-חיוניות של מאקרו ומיקרואורגניזמים. אלה כוללים ליגנין, תאית, חלבונים, חומצות אמינו, חד סוכרים, שעווה וחומצות שומן.

באופן כללי, חלקן של תרכובות אורגניות לא ספציפיות אינו עולה על 20% מהכמות הכוללת של חומוס הקרקע. תרכובות אורגניות לא ספציפיות הן תוצרים בדרגות שונות של פירוק והפלה של חומר צמחי, בעלי חיים וחיידקים הנכנסים לאדמה. תרכובות אלה קובעות את הדינמיקה של תכונות הקרקע המשתנות במהירות: פוטנציאל החיזור, התוכן של צורות ניידות של חומרים מזינים, השפע והפעילות של מיקרואורגניזמים בקרקע והרכב תמיסות הקרקע. חומרים הומוסיים, להיפך, קובעים את היציבות לאורך זמן של תכונות קרקע אחרות: יכולת החלפה, תכונות פיזיות של מים, משטר אוויר וצבע.

חלק אורגני ספציפי של האדמה - חומרים הומוסיים- מייצגים מערכת הטרוגנית (הטרוגנית) פוליפדיפרסת של תרכובות ארומטיות המכילות חנקן מולקולרי גבוה בעלות אופי חומצי. חומרים הומוסיים נוצרים כתוצאה מתהליך ביו-פיזי וכימי מורכב של טרנספורמציה (הומיפיקציה) של תוצרי הפירוק של שאריות אורגניות הנכנסות לקרקע.

בהתאם להרכב הכימי של שאריות צמחים, גורמי הפירוק שלהם (טמפרטורה, לחות, הרכב מיקרואורגניזמים), נבדלים שני סוגים עיקריים של humification: fulvate ו- humate. כל אחד מהם מתאים להרכב קבוצתי מסוים של חומוס. הרכב הקבוצה של חומוס מובן כקבוצה ותכולה של חומרים שונים הקשורים במבנה ובתכונות של תרכובות. הקבוצות החשובות ביותר הן חומצות הומיות (HA) וחומצות פולוויות (FA).

חומצות הומיות מכילות 46 - 62% פחמן (C), 3 - 6% חנקן (N), 3-5% מימן (H) ו-32-38% חמצן (O). בהרכב של חומצות פולוויות, יש יותר פחמן - 45-50%, חנקן - 3.0-4.5% ומימן - 3-5%. חומצות הומיות ופולוויות מכילות כמעט תמיד גופרית (עד 1.2%), זרחן (עשרות ומאות אחוזים) וקטיונים של מתכות שונות.

כחלק מקבוצות HA ו-FA, מבחינים בין שברים. ההרכב השברירי של חומוס מאפיין את ההרכב והתכולה של חומרים שונים הנכללים בקבוצות של HA ו-FA, על פי צורות התרכובות שלהם עם המרכיבים המינרלים של האדמה. השברים הבאים הם בעלי החשיבות הגדולה ביותר להיווצרות קרקע: חומצות הומיות חומות (BHA) הקשורות לסקוואוקסיד; חומצות הומיות שחורות (CHA) הקשורות לסידן; שברים I ו-Ia של חומצות fulvic הקשורות לצורות ניידות של sesquioxides; HA ו-FA, קשורים מאוד עם sesquioxides ומינרלים חימר.

הרכב הקבוצה של החומוס מאפיין את היחס הכמותי בין חומצות הומיות וחומצות פולוויות. מדד כמותי לסוג החומוס הוא היחס בין תכולת הפחמן של חומצות הומיות (C HA) לתכולת הפחמן של חומצות פולוויות (C FA). על פי הערך של יחס זה (С gk / С fk), ניתן להבחין בין ארבעה סוגי חומוס:

- humate - יותר מ -2;
- fulvate-humate - 1-2;
- humate-fulvate - 0.5-1.0;
- fulvate - פחות מ-0.5.

ההרכב הקבוצתי והחלקי של החומוס משתנה באופן טבעי ועקבי בסדרה הגנטית האזורית של קרקעות. בקרקעות פודזוליות וסודיות-פודזוליות, כמעט לא נוצרות חומצות הומיות ומצטברות מעט. היחס C gk / C fc הוא בדרך כלל פחות מ-1 ולרוב הוא 0.3-0.6. בקרקעות אפורות וצ'רנוזמים, התוכן והשיעור המוחלט של חומצות הומיות גבוהים בהרבה. היחס С gk / С fk בצ'רנוזמים יכול להגיע ל-2.0-2.5. בקרקעות הממוקמות מדרום לצ'רנוזמים, שיעור החומצות הפולוויות עולה שוב בהדרגה.

לחות מוגזמת, תכולת קרבונט בסלע, מליחות משאירים חותם על הרכב הקבוצה של חומוס. הידרציה המשלימה בדרך כלל מקדמת הצטברות של חומצות הומיות. לחות מוגברת אופיינית גם לקרקעות הנוצרות על סלעי קרבונט או בהשפעת מי תהום קשים.

הרכב הקבוצה והחלקים של החומוס משתנים גם לאורך פרופיל הקרקע. ההרכב השברי של חומוס באופקים שונים תלוי במינרליזציה של תמיסת הקרקע ובערך ה-pH. שינויים בפרופיל בהרכב הקבוצה של חומוס ברוב

קרקעות הקרקע כפופות לדפוס כללי אחד: שיעור החומצות ההומיות יורד עם העומק, שיעור החומצות הפולוויות גדל, היחס של C ha / C fc יורד ל-0.1-0.3.

עומק ההאדה, או מידת ההמרה של שאריות צמחים לחומרים הומוסיים, כמו גם היחס C GC / C FC תלויים במהירות (קינטיקה) ומשך תהליך ההלחמה. הקינטיקה של ההאדה נקבעת על ידי מאפיינים כימיים ואקלימיים של הקרקע המעוררים או מעכבים את פעילותם של מיקרואורגניזמים (חומרי הזנה, טמפרטורה, pH, לחות), והרגישות של שאריות צמחים להתמרה בהתאם למבנה המולקולרי של החומר (חד סוכרים, חלבונים מומרים בקלות רבה יותר, ליגנין, פוליסכרידים קשים יותר).

באופק החומוס של קרקעות אקלים ממוזג, סוג החומוס ועומק ההמלחה, המתבטאים ביחס C HA /C FA, מתואמים עם משך תקופת הפעילות הביולוגית.

תקופת הפעילות הביולוגית היא פרק זמן בו נוצרים תנאים נוחים לצמחייה תקינה של צמחים, פעילות מיקרוביולוגית פעילה. משך תקופת הפעילות הביולוגית נקבע על פי משך התקופה שבה טמפרטורת האוויר עולה בהתמדה על 10 מעלות צלזיוס, והעתודה של הלחות היצרנית היא לפחות 1-2%. בסדרה האזורית של קרקעות, ערך C HA /C ph, המאפיין את עומק ההמלחה, תואם את משך תקופת הפעילות הביולוגית.

התייחסות בו-זמנית של שני גורמים - תקופת הפעילות הביולוגית ורוויה של קרקעות עם בסיסים, מאפשרת לקבוע את אזורי היווצרותם של סוגים שונים של חומוס. חומוס Humate נוצר רק עם תקופה ארוכה של פעילות ביולוגית ורמה גבוהה של רוויה בקרקע עם בסיסים. שילוב זה של תנאים אופייני לצ'רנוזמים. קרקעות חומציות חזקות (פודזולות, קרקעות סוד-פודזוליות), ללא קשר לתקופת הפעילות הביולוגית, יש חומוס fulvate.

חומרים הומוסיים בקרקע הם מאוד תגובתיים ומקיימים אינטראקציה פעילה עם המטריצה המינרלית. בהשפעת חומרים אורגניים, מינרלים לא יציבים של סלע האם נהרסים ואלמנטים כימיים נעשים נגישים יותר לצמחים. בתהליך של אינטראקציות אורגנו-מינרליות, נוצרים אגרגטים של קרקע, המשפרים את המצב המבני של הקרקע.

חומצות פולוויות הורסים באופן הפעיל ביותר מינרלים בקרקע. באינטראקציה עם sesquioxides (Fe 2 O 3 ו Al 2 O 3), FAs יוצרים קומפלקסים ניידים של אלומיניום וברזל-חומוס (פולבטים של ברזל ואלומיניום). קומפלקסים אלה קשורים להיווצרות אופקי אדמת אילוביאלים-חומוסיים, שבהם הם מופקדים. פולבטים של בסיסי אדמה אלקליין ובסיסי אדמה אלקליין מסיסים מאוד במים ונודדים בקלות במורד הפרופיל. מאפיין חשוב של FAs הוא חוסר היכולת שלהם לתקן סידן. לכן, יש לבצע חיפוי של קרקעות חומציות באופן קבוע, כל 3-4 שנים.

חומצות הומיות, בניגוד ל-FA, יוצרות תרכובות אורגנומינרליות מסיסות בצורה גרועה (סידן הומטים) עם סידן. בשל כך נוצרים אופקים מצטברים חומוס בקרקעות. חומרים הומוסיים בקרקע קושרים יונים של מתכות רבות שעלולות להיות רעילות - Al, Pb, Cd, Ni, Co, מה שמפחית את ההשפעה המסוכנת של זיהום קרקע כימי.

לתהליכי היווצרות חומוס באדמות יער יש מאפיינים משלהם. הרוב המכריע של פסולת הצמחים ביער חודר אל פני הקרקע, שם נוצרים תנאים מיוחדים לפירוק שאריות אורגניות. מצד אחד, מדובר בגישה חופשית של חמצן ויציאת לחות, מצד שני, אקלים לח וקריר, תכולה גבוהה של תרכובות בקושי מתפרקות במלטה, אובדן מהיר עקב שטיפה מהבסיסים. שוחרר במהלך מינרליזציה של המלטה. תנאים כאלה משפיעים על הפעילות החיונית של חיות קרקע ומיקרופלורה, הממלאת תפקיד חשוב בתהליכי הטרנספורמציה של שאריות אורגניות: טחינה, ערבוב עם החלק המינרלי של האדמה, עיבוד ביוכימי של תרכובות אורגניות.

כתוצאה משילובים שונים של כל גורמי הפירוק של שאריות אורגניות, נוצרים שלושה סוגים (צורות) של חומר אורגני של אדמת היער: mulle, moder, mor. צורת החומר האורגני בקרקעות יער מובנת כמכלול החומרים האורגניים הכלולים הן בפסולת היער והן באופק החומוס.

במעבר ממורה למודר ולמולה, תכונות החומר האורגני בקרקע משתנות: החומציות יורדת, תכולת האפר עולה, מידת הרוויה בבסיסים, תכולת החנקן ועוצמת הפירוק של פסולת היער. בקרקע עם סוג המול, ההמלטה מכילה לא יותר מ-10% מסך הרזרבה של החומר האורגני, בעוד שבסוג המורה, ההמלטה מהווה עד 40% מסך הרזרבה שלו.

במהלך היווצרות חומר אורגני מסוג מורה נוצרת מלטה עבה תלת-שכבתית, המופרדת היטב מהאופק המינרלי הבסיסי (בדרך כלל אופקים E, EI, AY). בפירוק המלטה לוקחת חלק בעיקר מיקרופלורה פטרייתית. תולעי אדמה נעדרות, התגובה היא חומצית חזקה. לקרקעית היער יש את המבנה הבא:

O L - שכבה עליונה בעובי של כ-1 ס"מ, המורכבת מפסולת ששמרה על המבנה האנטומי שלה;

О F - השכבה האמצעית בעובי שונה, המורכבת מהמלטה חומה בהירה מפורקת למחצה, השזורה בהיפות פטרייתיות ושורשי צמחים;

אה - השכבה התחתונה של פסולת מפורקת מאוד, חומה כהה, כמעט שחורה, מרוחה, עם תערובת בולטת של חלקיקי מינרלים.

עם הסוג המודר, רצפת היער מורכבת בדרך כלל משתי שכבות. מתחת לשכבה של פסולת מפורקת מעט, מבחינים בשכבת חומוס מפורקת היטב בעובי של כ-1 ס"מ, שהופכת בהדרגה לאופק חומוס מוגדר בבירור בעובי של 7-10 ס"מ. תולעי אדמה ממלאות תפקיד חשוב בפירוק של המלטה. בהרכב המיקרופלורה, פטריות שולטות על חיידקים. החומר האורגני של שכבת החומוס מעורב חלקית עם החלק המינרלי של האדמה. התגובה של המלטה מעט חומצית. באדמות יער עם לחות יתר מעכבים תהליכי הפירוק של פסולת צמחים ונוצרים בהם אופקי כבול. הרכב שאריות הצמח הראשוניות משפיע על הצטברות וקצב הפירוק של חומר אורגני בקרקעות היער. ככל שיותר ליגנין, שרפים, טאנינים בשאריות הצמח ופחות חנקן, תהליך הפירוק מתקדם לאט יותר ומצטברים יותר שאריות אורגניות במלטה.

בהתבסס על קביעת הרכב הצמחים, מהמלטה מהם נוצרה המלטה, הוצע סיווג של פסולת יער. לפי N. N. Stepanov (1929), ניתן להבחין בין סוגי המלטה הבאים: מחטניים, עלים קטנים, רחבי עלים, חזזית, אזוב ירוק, אזוב, דשא, אזוב, ספגנום, דשא רטוב, ביצת דשא ועשב רחב.

מצב חומוס בקרקע- זוהי קבוצה של רזרבות ותכונות כלליות של חומרים אורגניים, שנוצרו על ידי תהליכי הצטברותם, הטרנספורמציה והנדידה שלהם בפרופיל הקרקע ומוצגים בקבוצה של מאפיינים חיצוניים. מערכת האינדיקטורים של מצב החומוס כוללת את תכולת ועתודות החומוס, התפלגות הפרופיל שלו, העשרת חנקן, דרגת האחיזה וסוגי חומצות הומיות.

רמות הצטברות החומוס תואמות היטב את משך תקופת הפעילות הביולוגית.

בהרכב הפחמן האורגני, נרשמה עלייה קבועה ברזרבות של חומצות הומיות מצפון לדרום.

הקרקעות של האזור הארקטי מאופיינות בתכולה נמוכה ובמאגרים קטנים של חומר אורגני. תהליך ההאדה מתרחש בתנאים לא נוחים ביותר עם פעילות ביוכימית נמוכה של קרקעות. הקרקעות של הטייגה הצפונית מאופיינות בפרק זמן קצר (כ-60 יום) וברמה נמוכה של פעילות ביולוגית, כמו גם בהרכב מינים ירוד של מיקרופלורה. תהליכי ההאדה איטיים. בקרקעות האזוריות של הטייגה הצפונית נוצר פרופיל מסוג חומוס גס. האופק המצטבר של חומוס בקרקעות אלה נעדר כמעט, תכולת החומוס מתחת למלטה היא עד 1-2%.

בתת-האזור של קרקעות סודי-פודזוליות של הטייגה הדרומית, כמות קרינת השמש, משטר הלחות, כיסוי הצמחייה, הרכב המינים העשיר של מיקרופלורה בקרקע ופעילותה הביוכימית הגבוהה יותר לאורך תקופה ארוכה למדי תורמים לשינוי עמוק יותר של שאריות צמחים. אחד המאפיינים העיקריים של הקרקעות של תת-אזור הטייגה הדרומי הוא התפתחות תהליך הסדי. עובי האופק המצטבר קטן והוא נובע מעומק החדירה של המסה העיקרית של שורשי הצמחייה העשבונית. התכולה הממוצעת של חומוס באופק AY בקרקעות סודי-פודזוליות ביער נע בין 2.9 ל-4.8%. עתודות החומוס בקרקעות אלו קטנות ובהתאם לתת-סוג הקרקע ולהרכב הגרנולומטרי נע בין 17 ל-80 ט'/הא בשכבה של 0-20 ס"מ.

באזור ערבות היער, עתודות החומוס בשכבת 0-20 ס"מ נעות בין 70 t/ha בקרקעות אפורות ל-129 t/ha באפורות כהות. עתודות החומוס בצ'רנוזמים של אזור ערבות היער בשכבת 0-20 ס"מ הן עד 178 t/ha, ובשכבת 0-100 ס"מ - עד 488 t/ha. תכולת החומוס באופק A של הצ'רנוזמים מגיעה ל-7.2%, פוחתת בהדרגה עם העומק.

באזורים הצפוניים של החלק האירופי של רוסיה, כמות משמעותית של חומר אורגני מרוכזת בקרקעות כבול. נופי בוץ ממוקמים בעיקר באזור היער ובטונדרה, שם המשקעים עולים משמעותית על האידוי. תכולת הכבול גבוהה במיוחד בצפון הטייגה ובטונדרה היער. מרבצי הכבול העתיקים ביותר, ככלל, תופסים אגני אגמים עם מרבצי ספרופל עד גיל 12 אלף שנה. השקיעה הראשונית של כבול בביצות כאלה התרחשה לפני כ-9-10 אלף שנים. הכבול הפעיל ביותר החל להיות מושקע בתקופה לפני כ-8-9 אלף שנה. לפעמים יש מרבצי כבול בני כ-11 אלף שנה. תכולת ה-HA בכבול נעה בין 5 ל-52%, ועולה במהלך המעבר מכבול גבוה לכבול שפלה.

מגוון הפונקציות האקולוגיות של הקרקע קשור לתוכן החומוס. שכבת החומוס יוצרת מעטפת אנרגיה מיוחדת של כוכב הלכת, הנקראת הומוספירה. האנרגיה המצטברת בהומורספרה היא הבסיס לקיומם ולהתפתחותם של החיים על פני כדור הארץ. הומוספירה מבצעת את הפונקציות החשובות הבאות: צבירה, תחבורה, מווסתת, מגינה, פיזיולוגית.

פונקציה מצטברתמאפיין חומצות הומיות (HA). המהות שלה טמונה בהצטברות של חומרים מזינים החשובים ביותר של אורגניזמים חיים בהרכב של חומרים הומוסיים. בצורה של חומרים אמינים, עד 90-99% מכלל החנקן מצטבר בקרקעות, יותר ממחצית מזרחן וגופרית. בצורה זו, אשלגן, סידן, מגנזיום, ג'לי - 30 וכמעט כל יסודות הקורט הדרושים לצמחים ומיקרואורגניזמים מצטברים ומאוחסנים במשך זמן רב.

פונקציית תחבורהבשל העובדה כי חומרים הומוסיים יכולים ליצור תרכובות אורגנומינרליות מורכבות יציבות, אך מסיסות ומסוגלות להגירה גיאוכימית עם קטיוני מתכת. רוב המיקרו-אלמנטים, חלק ניכר מתרכובות זרחן וגופרית נודדים באופן פעיל בצורה זו.

פונקציה רגולטוריתבשל העובדה כי חומרים הומוסיים מעורבים בוויסות כמעט כל תכונות הקרקע החשובות ביותר. הם יוצרים את הצבע של אופקי חומוס, ועל בסיס זה, המשטר התרמי שלהם. קרקעות הומיות הן בדרך כלל הרבה יותר חמות מאשר קרקעות המכילות מעט חומרים הומוסיים. חומרים הומוסיים ממלאים תפקיד חשוב ביצירת מבנה הקרקע. הם מעורבים בוויסות התזונה המינרלית של צמחים. חומר אורגני בקרקע משמש את תושביה כמקור המזון העיקרי. צמחים לוקחים כ-50% מהחנקן ממאגרי הקרקע.

חומרים הומוסיים יכולים להמיס מינרלים רבים בקרקע, מה שמוביל לגיוס של כמה מרכיבי תזונה מינרלים שקשה לגשת לצמחים. יכולת חילופי הקטיונים, יכולת חיץ יונים-מלח וחומצה-בסיס של קרקעות ומשטר החיזור תלויים במספר התכונות של חומרים הומוסיים בקרקעות. התכונות הפיזיקליות, הפיזיקליות של המים והפיזיקליות-מכניות של קרקעות קשורות קשר הדוק לתכולת החומוס לפי הרכב הקבוצה שלה. קרקעות מבושלות היטב בנויות טוב יותר, הרכב המינים שלהן של המיקרופלורה מגוון יותר ומספר חסרי החוליות גבוה יותר. קרקעות כאלה חדירות יותר למים, קלות יותר לעבודה מכנית, שומרות טוב יותר את מרכיבי המשטר התזונתי של הצמחים, בעלות יכולת ספיגה גבוהה ויכולת חציצה גבוהה, והיעילות של דשנים מינרליים גבוהה יותר בהן.

תפקוד מגןבשל העובדה שחומרים הומוסיים בקרקע מגנים או משמרים את ביוטת הקרקע, כיסוי הצמחייה במקרה של מצבי קיצון שליליים מסוגים שונים. קרקעות חומוס עמידות טוב יותר בפני בצורת או שקיעת מים, הן פחות רגישות לשחיקת דפלציה ושומרות על תכונות משביעות רצון זמן רב יותר כשהן מושקות במינונים גבוהים או במים מינרליים.

קרקעות עשירות בחומרים הומוסיים עומדות בעומסים טכנוגניים גבוהים יותר. בתנאים שווים של זיהום קרקע עם מתכות כבדות, השפעתם הרעילה על צמחים על צ'רנוזמים באה לידי ביטוי במידה פחותה מאשר על קרקעות פודזוליות. חומרים הומוסיים קושרים רדיונוקלידים רבים, חומרי הדברה, ובכך מונעים את כניסתם לצמחים או השפעות שליליות אחרות.

תפקוד פיזיולוגיהוא שחומצות הומיות והמלחים שלהן יכולים לעורר נביטת זרעים, להפעיל את הנשימה של הצמח ולהגביר את התפוקה של הבקר והעופות.

אם אתה מוצא שגיאה, אנא סמן קטע טקסט ולחץ Ctrl+Enter.