Pomoc w Tele2, taryfach, pytaniach

Rozdział 4. MATERIA ORGANICZNA W GLEBIE I JEJ SKŁAD

§1. Źródła materii organicznej i jej skład

Najważniejszym składnikiem gleby jest materia organiczna, będąca złożonym połączeniem szczątków roślinnych i zwierzęcych w różnych stadiach rozkładu oraz specyficznych substancji organicznych gleby, zwanych humusem.

Wszystkie składniki biocenozy, które opadają na lub do gleby (martwe mikroorganizmy, mchy, porosty, zwierzęta itp.) są uważane za potencjalne źródło materii organicznej, ale rośliny zielone, które są corocznie pozostawiane w glebie i na niej, są głównym źródłem akumulacji próchnicy w glebie, na powierzchni znajduje się duża ilość materii organicznej. Produktywność biologiczna roślin jest bardzo zróżnicowana i waha się od 1–2 t/rok suchej masy organicznej (tundra) do 30–35 t/rok (wilgotne obszary podzwrotnikowe).

Ściółka roślinna różni się nie tylko ilościowo, ale również jakościowo (patrz rozdział 2). Skład chemiczny substancji organicznych dostających się do gleby jest bardzo zróżnicowany i w dużej mierze zależy od rodzaju martwych roślin. Większość ich masy stanowi woda (75 - 90%). W skład suchej masy wchodzą węglowodany, białka, tłuszcze, woski, żywice, lipidy, garbniki i inne związki. Zdecydowana większość tych związków to substancje wielkocząsteczkowe. Główną część resztek roślinnych stanowią głównie celuloza, hemiceluloza, lignina i garbniki, a gatunki drzew są w nie najbogatsze. Najwięcej białka występuje w bakteriach i roślinach strączkowych, najmniej w drewnie.

Ponadto pozostałości organiczne zawsze zawierają pewną ilość pierwiastków popiołu. Większość popiołu to wapń, magnez, krzem, potas, sód, fosfor, siarka, żelazo, glin, mangan, które w składzie próchnicy tworzą kompleksoorganiczne minerały. Zawartość krzemionki (SiO 2) waha się od 10 do 70%, fosforu - od 2 do 10% masy popiołu. Nazwa pierwiastków popiołu wynika z faktu, że podczas spalania rośliny pozostają w popiele i nie ulatniają się, jak dzieje się to z węglem, wodorem, tlenem i azotem.

W bardzo małej ilości w popiele znajdują się mikroelementy - bor, cynk, jod, fluor, molibden, kobalt, nikiel, miedź itp. Największą zawartość popiołu mają algi, zboża i rośliny strączkowe, najmniej popiołu znajduje się w drewnie iglastym . Skład materii organicznej można przedstawić w następujący sposób (ryc. 6).

§2. Przemiany materii organicznej w glebie

Przemiana pozostałości organicznych w próchnicę jest złożonym procesem biochemicznym zachodzącym w glebie przy bezpośrednim udziale mikroorganizmów, zwierząt, tlenu z powietrza i wody. W tym procesie główną i decydującą rolę odgrywają mikroorganizmy, które biorą udział we wszystkich etapach powstawania próchnicy, czemu sprzyja ogromna populacja gleb z mikroflorą. Zwierzęta zamieszkujące glebę również aktywnie uczestniczą w przekształcaniu resztek organicznych w próchnicę. Owady i ich larwy, dżdżownice rozdrabniają i rozdrabniają resztki roślin, mieszają je z glebą, połykają, przetwarzają i wyrzucają do gleby niewykorzystaną część w postaci odchodów.

Podczas obumierania wszystkie organizmy roślinne i zwierzęce przechodzą procesy rozkładu do prostszych związków, których końcowy etap jest zakończony mineralizacja materia organiczna. Powstałe substancje nieorganiczne są wykorzystywane przez rośliny jako składniki pokarmowe. Szybkość rozkładu i mineralizacji różnych związków nie jest taka sama. Cukry rozpuszczalne i skrobia są intensywnie mineralizowane; białka, hemicelulozy i celuloza rozkładają się dość dobrze; odporny - lignina, żywice, woski. Kolejna część produktów rozkładu jest zużywana przez same mikroorganizmy (heterotroficzne) do syntezy wtórnych białek, tłuszczów, węglowodanów, które tworzą osocze nowych pokoleń mikroorganizmów, a po śmierci tych ostatnich ponownie poddawana jest procesowi proces rozkładu. Proces czasowego zatrzymania materii organicznej w komórce drobnoustroju nazywa się synteza mikrobiologiczna. Niektóre produkty rozkładu są przekształcane w specyficzne złożone substancje wielkocząsteczkowe - substancje humusowe. Zespół złożonych procesów biochemicznych i fizykochemicznych przemian materii organicznej, w wyniku których powstaje specyficzna materia organiczna gleby, próchnica, nazywa się upokorzenie. Wszystkie trzy procesy zachodzą w glebie jednocześnie i są ze sobą powiązane. Przemiany materii organicznej zachodzą przy udziale enzymów wydzielanych przez mikroorganizmy, korzenie roślin, pod wpływem których zachodzą biochemiczne reakcje hydrolizy, utleniania, redukcji, fermentacji itp. i powstaje próchnica.

Istnieje kilka teorii powstawania próchnicy. Pierwszy w 1952 roku pojawił się kondensacja teoria opracowana przez M.M. Kononova. Zgodnie z tą teorią powstawanie próchnicy przebiega jako stopniowy proces polikondensacji (polimeryzacji) pośrednich produktów rozkładu substancji organicznych (najpierw powstają kwasy fulwowe, a z nich kwasy huminowe). Pojęcie utlenianie biochemiczne opracowany przez L.N. Alexandrova w latach 70. XX wieku. Według niej wiodącą rolę w procesie humifikacji odgrywają reakcje powolnego biochemicznego utleniania produktów rozkładu, w wyniku którego powstaje układ wielkocząsteczkowych kwasów huminowych o zmiennym składzie pierwiastkowym. Kwasy huminowe oddziałują z pierwiastkami popiołowymi resztek roślinnych uwalnianymi podczas ich mineralizacji, a także z mineralną częścią gleby, tworząc różne organiczno-mineralne pochodne kwasów huminowych. W tym przypadku pojedynczy układ kwasów dzieli się na szereg frakcji różniących się stopniem rozpuszczalności i budową cząsteczki. Część mniej rozproszona, która tworzy nierozpuszczalne w wodzie sole z wapniem i półtoratlenkami, tworzy grupa kwasów humusowych. Bardziej rozproszona frakcja, dająca głównie rozpuszczalne sole, tworzy grupę kwasów fulwowych. Biologiczny koncepcje powstawania próchnicy sugerują, że substancje humusowe są produktami syntezy różnych mikroorganizmów. Ten punkt widzenia został wyrażony przez V.R. Williamsa, został rozwinięty w pracach F.Yu Geltsera, SP Lyakha, D.G. Zwiagincewa i innych.

W różnych warunkach naturalnych charakter i szybkość powstawanie próchnicy nie jest tożsame i zależy od wzajemnie powiązanych warunków glebotwórczych: reżimów wodno-powietrznych i termicznych gleby, jej składu granulometrycznego i właściwości fizykochemicznych, składu i charakteru zaopatrzenia w szczątki roślinne, składu gatunkowego i intensywności żywotnej aktywności mikroorganizmów.

Przemiana pozostałości zachodzi w warunkach tlenowych lub beztlenowych, w zależności od reżimu wodno-powietrznego. W aerobik W warunkach o dostatecznej wilgotności gleby, sprzyjającej temperaturze i swobodnym dostępie do O 2 intensywnie rozwija się proces rozkładu resztek organicznych z udziałem mikroorganizmów tlenowych. Najbardziej optymalne warunki to temperatura 25 - 30 ° C i wilgotność - 60% całkowitej wilgotności gleby. Ale w tych samych warunkach mineralizacja zarówno pośrednich produktów rozkładu, jak i substancji humusowych przebiega szybko, dlatego w glebie gromadzi się stosunkowo mało próchnicy, ale wiele elementów odżywiania roślin popiołem i azotem (w glebach szarych i innych glebach subtropikalnych).

W warunkach beztlenowych (przy stałym nadmiarze wilgoci, a także przy niskich temperaturach przy braku O 2 ) procesy powstawania próchnicy przebiegają powoli z udziałem głównie mikroorganizmów beztlenowych. W tym przypadku powstaje wiele niskocząsteczkowych kwasów organicznych i zredukowanych produktów gazowych (CH 4 , H 2 S), które hamują żywotną aktywność mikroorganizmów. Proces rozkładu stopniowo zanika, a szczątki organiczne zamieniają się w torf - masę słabo rozłożonych i nierozłożonych szczątków roślinnych, częściowo zachowujących budowę anatomiczną. Połączenie warunków tlenowych i beztlenowych w glebie z naprzemiennymi okresami suszenia i nawilżania jest najkorzystniejsze dla gromadzenia się próchnicy. Ten reżim jest typowy dla czarnoziemów.

Na powstawanie próchnicy wpływa także skład gatunkowy mikroorganizmów glebowych oraz intensywność ich aktywności życiowej. Gleby bielicowe północne, w wyniku specyficznych warunków hydrotermalnych, charakteryzują się najmniejszą zawartością mikroorganizmów o małej różnorodności gatunkowej i małej aktywności życiowej. Konsekwencją tego jest powolny rozkład resztek roślinnych i nagromadzenie słabo rozłożonego torfu. W wilgotnych subtropikach i tropikach obserwuje się intensywny rozwój aktywności mikrobiologicznej i związaną z tym aktywną mineralizację osadów. Porównanie zasobów próchnicy w różnych glebach o różnej liczebności mikroorganizmów wskazuje, że zarówno bardzo niska, jak i wysoka biogeniczność gleb nie sprzyja akumulacji próchnicy. Najwięcej próchnicy gromadzi się w glebach o średniej zawartości mikroorganizmów (czarnoziemy).

Nie mniej istotny wpływ ma skład granulometryczny i właściwości fizykochemiczne gleby. W glebach piaszczystych i piaszczysto-gliniastych, dobrze nagrzanych i napowietrzonych rozkład resztek organicznych przebiega szybko, znaczna ich część jest zmineralizowana, mało jest substancji humusowych i są one słabo utrwalone na powierzchni cząstek piasku. W glebach gliniastych i gliniastych proces rozkładu pozostałości organicznych w równych warunkach jest wolniejszy (z powodu braku O 2 ), substancje humusowe wiążą się na powierzchni cząstek mineralnych i gromadzą się w glebie.

Skład chemiczny i mineralogiczny gleby determinuje ilość niezbędnych mikroorganizmom składników pokarmowych, odczyn środowiska, w którym powstaje próchnica oraz warunki wiązania substancji humusowych w glebie. Gleby nasycone wapniem mają więc odczyn obojętny, co sprzyja rozwojowi bakterii i wiązaniu kwasów huminowych w postaci nierozpuszczalnych w wodzie humusów wapnia, co wzbogaca ją w próchnicę. W kwaśnym środowisku, gdy gleby są nasycone wodorem i glinem, powstają rozpuszczalne kwasy fulwowe, które mają zwiększoną mobilność i prowadzą do dużego nagromadzenia próchnicy. Minerały ilaste, takie jak montmorylonit i wermikulit, również przyczyniają się do wiązania próchnicy w glebie.

Ze względu na różnice w czynnikach wpływających na powstawanie próchnicy, ilość, jakość i rezerwy próchnicy nie są takie same w różnych glebach. I tak górne poziomy typowych czarnoziemów zawierają 10–14% próchnicy, szare ciemne gleby leśne 4–9%, gleby bielicowe 2–3%, ciemne kasztanowce, gleby żółte 4–5%, gleby półpustynne brunatne i szarobrązowe 1 - 2%. Zróżnicowane są również zasoby materii organicznej na terenach naturalnych. Największe rezerwaty, według I.V. Tyurina, mają różne podtypy czarnoziemów, torfowisk, szarych lasów, średnich - ciemnych kasztanów, gleb czerwonych, niskich - bielicowych, sodowo-bielicowych, typowych gleb szarych. Gleby orne Republiki Białoruś zawierają próchnicę: gliniasty– 65 t/ha, w gliniasty– 52 t/ha, w piaszczysty - 47 t/ha, w piaszczysty– 35 t/ha. Gleby Republiki Białorusi, w zależności od zawartości próchnicy w warstwie ornej, dzielą się na 6 grup (tab. 3). W glebach innych stref naturalnych występują gradacje w zależności od zawartości próchnicy.

Tabela 3

Grupowanie gleb Republiki Białoruś według zawartości próchnicy

W Republice Białoruś większość gruntów należy do gleb grupy II i III, około 20% - do gleb grupy IV (ryc. 7).

§3. Skład i klasyfikacja humusu

Humus jest specyficzną, wysokocząsteczkową substancją organiczną zawierającą azot o charakterze kwaśnym. Stanowi główną część materii organicznej gleby, która całkowicie utraciła cechy budowy anatomicznej martwych organizmów roślinnych i zwierzęcych. Próchnica glebowa składa się z określonych substancji humusowych, w tym kwasów huminowych (HA), kwasów fulwowych (FA) i huminy (patrz ryc. 6), które różnią się rozpuszczalnością i ekstrakcją.

Kwasy huminowe- są to ciemne, wysokocząsteczkowe substancje zawierające azot, nierozpuszczalne w wodzie, kwasach mineralnych i organicznych. Dobrze rozpuszczają się w alkaliach, tworząc roztwory koloidalne o barwie ciemnej wiśni lub brązowo-czarnej.

Podczas interakcji z kationami metali kwasy huminowe tworzą sole - humaty. Humaty metali jednowartościowych są dobrze rozpuszczalne w wodzie i są wypłukiwane z gleby, podczas gdy humaty metali dwuwartościowych i trójwartościowych nie rozpuszczają się w wodzie i dobrze wiążą w glebie. Średnia masa cząsteczkowa kwasów humusowych wynosi 1400. Zawierają one C - 52 - 62%, H - 2,8 - 6,6%, O - 31 - 40%, N - 2 - 6% (wag.). Głównymi składnikami cząsteczki kwasu huminowego są rdzeń, łańcuchy boczne i obwodowe grupy funkcyjne. Rdzeń substancji humusowych składa się z szeregu aromatycznych pierścieni cyklicznych. Łańcuchy boczne mogą być łańcuchami węglowodanowymi, aminokwasowymi i innymi. Grupy funkcyjne reprezentowane są przez kilka grup karboksylowych (–COOH) i fenolohydroksylowych, które odgrywają ważną rolę w formowaniu gleby, gdyż warunkują procesy interakcji kwasów humusowych z mineralną częścią gleby. Kwasy humusowe są najcenniejszą częścią próchnicy, zwiększają chłonność gleby, przyczyniają się do gromadzenia pierwiastków żyznych gleby i tworzenia struktury odpornej na działanie wody.

Kwasy fulwowe to grupa kwasów humusowych pozostających w roztworze po wytrąceniu kwasów huminowych. Są to również wysokocząsteczkowe organiczne kwasy zawierające azot, które w przeciwieństwie do kwasów huminowych zawierają mniej węgla, za to więcej tlenu i wodoru. Mają jasną barwę (żółtą, pomarańczową), łatwo rozpuszczają się w wodzie. Sole (fulwaty) są również rozpuszczalne w wodzie i słabo wiążą się z glebą. Kwasy fulwowe mają silnie kwaśny odczyn, energicznie niszczą mineralną część gleby, powodując rozwój procesu podzoobrazovaniya gleby.

Stosunek kwasów huminowych do kwasów fulwowych w różnych glebach nie jest taki sam. W zależności od tego wskaźnika (C HA: C FA) wyróżnia się następujące rodzaje próchnicy: humusowy(> 1,5), fulwatowany (1,5 – 1), fulvatno-humusowy (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.

Gumin- jest to część substancji humusowych, które nie rozpuszczają się w żadnym rozpuszczalniku, są reprezentowane przez kompleks substancji organicznych (kwasy humusowe, kwasy fulwowe i ich pochodne organiczno-mineralne), silnie związane z mineralną częścią gleby. Jest to obojętna część próchnicy glebowej.

Specyfika i skład kompleksów próchnicznych stanowią podstawę klasyfikacji typów próchnicznych. R.E. Muller zaproponował klasyfikację leśnych form próchnicy jako biologicznego systemu interakcji między substancjami organicznymi, mikrobiomem i roślinnością. Wśród tych kompleksów wyróżnia się 3 rodzaje próchnicy.

Humus miękki - mul Powstaje w lasach liściastych lub mieszanych o intensywnej aktywności fauny glebowej w sprzyjających warunkach hydrotermalnych i obecności wystarczającej ilości zasad, głównie wapnia, w ściółce i glebach; Ściółka prawie nie gromadzi się w glebach mułów, ponieważ przychodząca ściółka jest energicznie rozkładana przez mikroflorę. W składzie próchnicy dominują kwasy huminowe.

Gruby próchnica - zaraza, zawierająca dużą ilość na wpół rozłożonych pozostałości, jest charakterystyczna dla lasów iglastych, powstaje przy niskiej zawartości pierwiastków popiołowych w ściółce, braku zasad i dużej zawartości krzemionki w glebie, ma odczyn kwaśny, jest odporny na mikroorganizmy, mineralizuje się powoli z udziałem grzybów. W wyniku powolnego rozwoju procesów humifikacji i mineralizacji w glebach tworzy się potężny poziom ściółkowy torfopodobny A 0, składający się z 3 warstw: a) warstwy słabo rozłożonej materii organicznej (L), będącej ściółką świeżą, b) częściowo rozłożona warstwa fermentacyjna (F), c) warstwa humifikowana (H).

Forma pośrednia - mod rozwija się w warunkach dość szybkiej mineralizacji resztek roślinnych, gdzie istotną rolę odgrywa aktywność funkcjonalna zwierząt glebowych, rozdrabniających szczątki roślinne, co znacznie ułatwia ich późniejszy rozkład przez mikroflorę glebową.

§cztery. Znaczenie i bilans próchnicy glebowej

Nagromadzenie próchnicy jest wynikiem procesu glebotwórczego, natomiast same substancje humusowe mają ogromny wpływ na dalszy kierunek procesu glebotwórczego i właściwości gleby. Funkcje próchnicy w glebie są bardzo zróżnicowane:

1) kształtowanie się specyficznego profilu glebowego (z poziomem A), kształtowanie struktury gleby, poprawa właściwości wodno-fizycznych gleby, wzrost chłonności i pojemności buforowej gleb;

2) źródło składników mineralnych dla roślin (N, P, K, Ca, Mg, S, pierwiastki śladowe), źródło pożywienia organicznego dla heterotroficznych organizmów glebowych, źródło CO 2 w powierzchniowej warstwie atmosfery i biologicznie związki aktywne w glebie, co bezpośrednio stymuluje wzrost i rozwój roślin, mobilizuje składniki pokarmowe, wpływa na aktywność biologiczną gleby;

3) pełni funkcje sanitarno-ochronne - przyspiesza niszczenie pestycydów, wiąże zanieczyszczenia, ograniczając ich wnikanie do roślin.

W związku ze zróżnicowaną rolą materii organicznej w żyzności gleb problem bilansu próchnicznego gleb uprawnych nabiera aktualnego znaczenia. Jak każdy bilans, bilans próchnicy obejmuje pozycje dochodów (dopływ pozostałości organicznych i ich humifikacji) oraz wydatków (mineralizacja i inne straty). W warunkach naturalnych im starsza gleba, tym bardziej żyzna: bilans jest dodatni lub zerowy, na glebach ornych częściej ujemny. Średnio gleby orne tracą rocznie ok. 1 t/ha próchnicy. Do regulacji ilości próchnicy stosuje się systematyczne wprowadzanie odpowiedniej ilości materii organicznej w postaci obornika (z 1 tony obornika powstaje ≈ 50 kg próchnicy), kompostów torfowych, wysiewu traw wieloletnich, stosowania nawozów zielonych (nawozów zielonych), wapnowania gleb kwaśnych i gipsu zasadowego.

Stan próchniczy gleb jest ważnym wskaźnikiem żyzności i jest określany przez system wskaźników, w tym poziom zawartości i rezerw materii organicznej, jej profil rozmieszczenia, wzbogacenie w azot (C:N) i wapń, stopień humifikacji , rodzaje kwasów humusowych i ich stosunek. Niektóre z jego parametrów są przedmiotem monitoringu środowiska.

część organiczna gleba reprezentowane przez organizmy żywe (faza żywa lub biofaza), nierozłożone pozostałości organiczne i substancje humusowe (ryc. 1)

Organiczna część gleby

Ryż. 1. Część organiczna gleby

Żywe organizmy zostały omówione powyżej. Teraz konieczne jest zdefiniowanie pozostałości organicznych.

pozostałości organiczne- są to substancje organiczne, tkanki roślin i zwierząt, częściowo zachowujące swój pierwotny kształt i strukturę. Należy zwrócić uwagę na różny skład chemiczny różnych pozostałości.

Substancje humusowe to wszystkie substancje organiczne gleby, z wyjątkiem organizmów żywych i ich szczątków, które nie utraciły struktury tkankowej. Ogólnie przyjmuje się ich podział na specyficzne substancje humusowe właściwe i niespecyficzne substancje organiczne o indywidualnym charakterze.

Niespecyficzne substancje humusowe zawierają substancje o indywidualnym charakterze:

a) związki azotowe, na przykład proste i złożone, białka, aminokwasy, peptydy, zasady purynowe, zasady pirymidynowe; węglowodany; monosacharydy, oligosacharydy, polisacharydy;

b) lignina;

c) lipidy;

e) garbniki;

f) kwasy organiczne;

g) alkohole;

h) aldehydy.

Zatem niespecyficzne substancje organiczne to pojedyncze związki organiczne i pośrednie produkty rozkładu pozostałości organicznych. Stanowią one około 10-15% ogólnej zawartości próchnicy w glebach mineralnych i mogą sięgać 50-80% ogólnej masy związków organicznych w poziomach torfowych i ściółce leśnej.

W rzeczywistości substancje humusowe reprezentują specyficzny układ wielkocząsteczkowych związków organicznych zawierających azot o cyklicznej strukturze i kwaśnym charakterze. Zdaniem wielu badaczy budowa cząsteczki związku humusowego jest złożona. Ustalono, że głównymi składnikami cząsteczki są rdzeń, łańcuchy boczne (obwodowe) oraz grupy funkcyjne.

Uważa się, że rdzeń stanowią pierścienie aromatyczne i heterocykliczne, składające się z pięcio- i sześcioczłonowych związków typu:

benzen furan pirol naftalen indol

Łańcuchy boczne rozciągają się od rdzenia do obwodu cząsteczki. Są one reprezentowane w cząsteczce związków humusowych przez łańcuchy aminokwasowe, węglowodanowe i inne.

W skład substancji humusowych wchodzą karboksyl (-COOH), fenolohydroksyl (-OH), metoksyl (-CH3O) i alkohol hydroksylowy. Te grupy funkcyjne określają właściwości chemiczne substancji humusowych. Cechą charakterystyczną systemu substancji humusowych właściwych jest niejednorodność, tj. obecność w nim składników różnych etapów humifikacji. Z tego złożonego systemu wyróżnia się trzy grupy substancji:

a) kwasy huminowe;

b) kwasy fulwowe;

c) huminy, a dokładniej pozostałości nieulegające hydrolizie.

Kwasy huminowe (HA)- ciemno zabarwiona grupa substancji humusowych, ekstrahowana z gleby roztworami alkalicznymi i wytrącana kwasami mineralnymi przy pH = 1-2. Charakteryzują się one następującym składem pierwiastkowym: zawartość C od 48 do 68%, H - 3,4-5,6%, N - 2,7-5,3%. Związki te są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie i kwasach mineralnych, łatwo wytrącają się z roztworów kwasu hialuronowego kwasami H+, Ca2+, Fe3+, A13+. Są to związki humusowe o charakterze kwaśnym, co zawdzięcza karboksylowym i fenolohydroksylowym grupom funkcyjnym. Wodór tych grup można zastąpić innymi kationami. Zdolność do wymiany zależy od charakteru kationu, pH środowiska i innych warunków. W reakcji obojętnej wymieniane są tylko jony wodorowe grup karboksylowych. Zdolność wchłaniania dzięki tej właściwości HA wynosi od 250 do 560 meq na 100 g HA. Przy odczynie zasadowym zdolność absorpcji wzrasta do 600-700 mg·eq/100 g HA dzięki zdolności do wymiany jonów wodorowych grup hydroksylowych. Masa cząsteczkowa HA określana różnymi metodami waha się od 400 do setek tysięcy. W cząsteczce HA najwyraźniej reprezentowana jest część aromatyczna, której masa przeważa nad masą łańcuchów bocznych (obwodowych).

Kwasy huminowe nie mają struktury krystalicznej, większość z nich występuje w glebie w postaci żeli, które łatwo peptują pod wpływem zasad i tworzą roztwory molekularne i koloidalne.

Kiedy HA oddziałuje z jonami metali, powstają sole, które są tzw humaty. Humaty NH4+, Na+, K+ są dobrze rozpuszczalne w wodzie i mogą tworzyć roztwory koloidalne i molekularne. Rola tych związków w glebie jest ogromna. Na przykład humaty Ca, Mg, Fe i Al są zasadniczo słabo rozpuszczalne, mogą tworzyć wodoodporne żele, przechodząc w stan stacjonarny (akumulacja), a także są podstawą do tworzenia struktury wodoodpornej.

Kwasy fulwowe (FA) - specyficzna grupa substancji humusowych, rozpuszczalnych w wodzie i kwasach mineralnych. Charakteryzują się następującym składem chemicznym: zawartość C od 40 do 52%; H - 5-4%, tlen -40-48%, N - 2-6%. Kwasy fulwowe, w przeciwieństwie do HA, są dobrze rozpuszczalne w wodzie, kwasach i zasadach. Roztwory mają kolor żółty lub słomkowożółty. Stąd te związki mają swoją nazwę: po łacinie fulvus - żółty. Wodne roztwory FA są silnie kwaśne (pH 2,5). Masa cząsteczkowa kwasów fulwowych, oznaczana różnymi metodami, waha się od 100 do kilkuset, a nawet tysięcy konwencjonalnych jednostek masy.

Cząsteczka kwasu fulwowego ma prostszą budowę w porównaniu do kwasów huminowych. Część aromatyczna tych związków jest mniej wyraźna. W strukturze cząsteczki FA dominują łańcuchy boczne (obwodowe). Aktywnymi grupami funkcyjnymi są grupy karboksylowe i fenolohydroksylowe, których wodór wchodzi w reakcje wymiany. Zdolność wymienna FA może sięgać 700-800 mg·eq na 100 g preparatów kwasu fulwowego.

Podczas interakcji z mineralną częścią gleby kwasy fulwowe tworzą związki organiczno-mineralne z jonami metali, a także minerałami. Kwasy fulwowe, dzięki silnemu odczynowi kwasowemu i dobrej rozpuszczalności w wodzie, aktywnie niszczą mineralną część gleby. W tym przypadku powstają sole kwasów fulwowych, które charakteryzują się dużą ruchliwością w profilu glebowym. Związki organiczno-mineralne kwasów fulwowych aktywnie uczestniczą w migracji materii i energii w profilu glebowym, w tworzeniu m.in. poszczególnych poziomów genetycznych.

Pozostałość nieulegająca hydrolizie (huminy) – grupa substancji humusowych, która jest pozostałością nierozpuszczalnych w zasadach związków organicznych w glebie. Do tej grupy należą zarówno właściwe substancje humusowe, np. huminy składają się z kwasów huminowych silnie związanych z minerałami, jak i silnie związanych pojedynczych substancji i pozostałości organicznych o różnym stopniu rozkładu z mineralną częścią gleby.

Gleba to złożony zestaw składników, które są ze sobą połączone. Skład gleby obejmuje:

• pierwiastki mineralne.
• związki organiczne.
• roztwory glebowe.
• powietrze glebowe.
• substancje organiczno-mineralne.
• mikroorganizmy glebowe (biotyczne i abiotyczne).

Do analizy składu gleby i określenia jej parametrów niezbędne jest posiadanie wartości składu naturalnego – w zależności od tego dokonuje się oceny zawartości określonych zanieczyszczeń.

Większość nieorganicznej (mineralnej) części gleby to krzemionka krystaliczna (kwarc). Może stanowić od 60 do 80 procent ogólnej liczby pierwiastków mineralnych.

Dość dużą liczbę składników nieorganicznych zajmują takie glinokrzemiany, jak mika i skalenie. Obejmuje to również minerały ilaste o charakterze wtórnym, na przykład montmorylonity.

Montmorylonity mają duże znaczenie dla właściwości higienicznych gleby ze względu na zdolność wchłaniania kationów (w tym metali ciężkich), a tym samym chemicznej dezynfekcji gleby.

Również część mineralna składników glebowych obejmuje takie pierwiastki chemiczne (głównie w postaci tlenków), jak:

• aluminium
• żelazo
• krzem
• potas
• sód
• magnez
• wapń
• fosfor

Ponadto istnieją inne komponenty. Często mogą występować w postaci soli siarkowych, fosforowych, węglowych i chlorowodorowych.

Składniki organiczne gleby

Większość składników organicznych znajduje się w próchnicy. Są to w pewnym stopniu złożone związki organiczne, mające w swoim składzie takie pierwiastki jak:

• węgiel
• tlen
• wodór
• fosfor

Znaczna część składników organicznych gleby znajduje się w stanie rozpuszczonym w wilgoci glebowej.

Jeśli chodzi o skład gazu w glebie, jest to powietrze, z mniej więcej następującym odsetkiem:

1) azot - 60-78%

2) tlen - 11-21%

3) dwutlenek węgla - 0,3-8%

Powietrze i woda określają taki wskaźnik, jak porowatość gleby i mogą wynosić od 27 do 90% całkowitej objętości.

Oznaczanie składu granulometrycznego gleby

Skład granulometryczny (mechaniczny) gleby to stosunek cząstek gleby o różnej wielkości, niezależnie od ich pochodzenia (chemicznego lub mineralogicznego). Te grupy cząstek są łączone we frakcje.

Skład granulometryczny gleby ma decydujące znaczenie w ocenie poziomu żyzności i innych kluczowych wskaźników glebowych.

W zależności od dyspersji cząstki gleby dzielą się na dwie główne kategorie:

1) cząstki o średnicy większej niż 0,001 mm.

2) cząstki o średnicy mniejszej niż 0,001 mm.

Pierwsza grupa cząstek pochodzi z wszelkiego rodzaju formacji mineralnych i fragmentów skał. Druga kategoria występuje podczas wietrzenia minerałów ilastych i składników organicznych.

Czynniki wpływające na tworzenie się gleb

Przy określaniu składu gleby należy zwrócić uwagę na czynniki glebotwórcze – mają one istotny wpływ na strukturę i skład gleby.

Zwyczajowo rozróżnia się następujące główne czynniki glebotwórcze:

• pochodzenia skały macierzystej gleby.
• wiek gleby.
• topografia powierzchni gleby.
• klimatyczne warunki powstawania gleb.
• skład mikroorganizmów glebowych.
• działalność człowieka wpływająca na glebę.

Clarke jako jednostka miary składu chemicznego gleby

Clark to konwencjonalna jednostka, która określa normalną ilość określonego pierwiastka chemicznego w idealnej (niezanieczyszczonej) glebie. Na przykład jeden kilogram naturalnie czystej gleby powinien zawierać około 3,25% wapnia - to jest 1 clarke. Poziom pierwiastka chemicznego 3-4 clarki lub więcej wskazuje, że gleba jest silnie zanieczyszczona tym pierwiastkiem.

Gleba jest złożonym systemem składającym się ze składników mineralnych i organicznych. Służy jako podłoże do rozwoju roślin. Do udanego rolnictwa konieczna jest znajomość cech i sposobów formowania gleby - pomaga to zwiększyć jej żyzność, czyli ma duże znaczenie gospodarcze.

Skład gleby obejmuje cztery główne elementy:
1) substancja mineralna;
2) materia organiczna;
3) powietrze;
4) woda, która jest bardziej poprawnie nazywana roztworem glebowym, ponieważ pewne substancje są w niej zawsze rozpuszczone.

Materia mineralna gleby

Za pomocą gleba składa się ze składników mineralnych o różnej wielkości: kamieni, tłucznia i „drobnej ziemi”. Ten ostatni jest zwykle podzielony w kolejności gruboziarnistości cząstek na glinę, muł i piasek. Skład mechaniczny gleby zależy od względnej zawartości w niej piasku, mułu i gliny.

Skład mechaniczny gleby silnie wpływa na drenaż, zawartość składników odżywczych i reżim temperaturowy gleby, innymi słowy na strukturę gleby z agronomicznego punktu widzenia. Gleby o średniej i drobnej teksturze, takie jak gliny, iły i muły, są zwykle bardziej odpowiednie do wzrostu roślin, ponieważ zawierają wystarczającą ilość składników odżywczych i są w stanie lepiej zatrzymywać wodę z rozpuszczonymi solami. Gleby piaszczyste osuszają się szybciej i tracą składniki odżywcze w wyniku wypłukiwania, ale są korzystne dla wczesnych zbiorów; wiosną wysychają i nagrzewają się szybciej niż gliniane. Obecność kamieni, czyli cząstek o średnicy większej niż 2 mm, jest istotna z punktu widzenia zużycia narzędzi rolniczych i wpływu na odwadnianie. Zwykle wraz ze wzrostem zawartości kamieni w glebie maleje jej zdolność do zatrzymywania wody.

materia organiczna gleby

materia organiczna z reguły stanowi tylko niewielką część objętościową gleby, ale jest bardzo ważna, ponieważ decyduje o wielu jej właściwościach. Jest głównym źródłem takich składników odżywczych dla roślin jak fosfor, azot i siarka; przyczynia się do tworzenia agregatów glebowych, czyli drobnoziarnistej struktury, co jest szczególnie ważne na glebach ciężkich, ponieważ w ich wyniku zwiększa się przepuszczalność wody i napowietrzanie; służy jako pokarm dla mikroorganizmów. Materia organiczna w glebie dzieli się na detrytus lub martwą materię organiczną (MOB) i faunę i florę.

Humus(humus) to materiał organiczny powstały w wyniku niepełnego rozkładu MOB. Znaczna jej część nie występuje w postaci wolnej, ale jest związana z cząsteczkami nieorganicznymi, przede wszystkim z cząsteczkami gleby gliniastej. Wraz z nimi próchnica stanowi tzw. kompleks absorpcyjny gleby, który jest niezwykle ważny dla niemal wszystkich zachodzących w niej procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych, w szczególności dla retencji wody i składników pokarmowych.

Wśród organizmów glebowych szczególne miejsce zajmują dżdżownice. Te detrytusożerne wraz z MOB połykają duże ilości cząstek mineralnych. Poruszając się pomiędzy różnymi warstwami gleby, robaki stale ją mieszają. Ponadto pozostawiają kanały ułatwiające jej napowietrzanie i drenaż, poprawiając tym samym jej strukturę i związane z nią właściwości. Dżdżownice najlepiej rozwijają się w środowisku obojętnym i lekko kwaśnym, rzadko występują przy pH poniżej 4,5.

materia organiczna gleby- jest to złożony układ wszystkich substancji organicznych występujących w profilu w stanie wolnym lub w postaci związków mineraloorganicznych, z wyłączeniem tych, które wchodzą w skład organizmów żywych.

Głównym źródłem materii organicznej gleby są szczątki roślin i zwierząt na różnych etapach rozkładu. Największa ilość biomasy pochodzi z opadłych resztek roślinnych, udział bezkręgowców i kręgowców oraz mikroorganizmów jest znacznie mniejszy, ale odgrywają one ważną rolę we wzbogacaniu materii organicznej w składniki zawierające azot.

Materię organiczną gleb dzieli się ze względu na jej pochodzenie, charakter i funkcje na dwie grupy: pozostałości organiczne i próchnicę. Jako synonim terminu „humus” czasami używany jest termin „humus”.

pozostałości organiczne reprezentowane są głównie przez ściółkę gruntową i korzeniową roślin wyższych, która nie utraciła swojej budowy anatomicznej. Skład chemiczny szczątków roślin z różnych cenoz jest bardzo zróżnicowany. Wspólna dla nich jest przewaga węglowodanów (celuloza, hemiceluloza, pektyna), ligniny, białek i lipidów. Cały ten złożony kompleks substancji po śmierci organizmów żywych przedostaje się do gleby i przekształca się w substancje mineralne i humusowe, a następnie jest częściowo usuwany z gleby wraz z wodami gruntowymi, być może do poziomów roponośnych.

Rozkład organicznych pozostałości glebowych obejmuje zniszczenie mechaniczne i fizyczne, przemiany biologiczne i biochemiczne oraz procesy chemiczne. Enzymy, bezkręgowce glebowe, bakterie i grzyby odgrywają ważną rolę w rozkładzie pozostałości organicznych. Enzymy są strukturalnymi białkami z wieloma grupami funkcyjnymi. Głównym źródłem enzymów są; rośliny. Pełniąc rolę katalizatorów w glebie, enzymy milion razy przyspieszają procesy rozkładu i syntezy substancji organicznych.

Humus to zbiór wszystkich związków organicznych występujących w glebie, z wyjątkiem tych, które są częścią organizmów żywych i pozostałości organicznych, które zachowały budowę anatomiczną.

W składzie próchnicy wyodrębnia się niespecyficzne związki organiczne i specyficzne substancje humusowe.

Niespecyficzne zwana grupą substancji organicznych o znanym charakterze i indywidualnej budowie. Dostają się do gleby z rozkładających się szczątków roślinnych i zwierzęcych oraz z wydzielinami korzeni. Związki niespecyficzne są reprezentowane przez prawie wszystkie składniki, z których składają się tkanki zwierzęce i roślinne oraz przyżyciowe wydzieliny makro- i mikroorganizmów. Należą do nich lignina, celuloza, białka, aminokwasy, monosacharydy, wosk i kwasy tłuszczowe.

Na ogół udział niespecyficznych związków organicznych nie przekracza 20% ogólnej ilości próchnicy glebowej. Niespecyficzne związki organiczne to dostające się do gleby produkty o różnym stopniu rozkładu i humifikacji materiału roślinnego, zwierzęcego i mikrobiologicznego. Związki te decydują o dynamice szybko zmieniających się właściwości gleby: potencjału redoks, zawartości mobilnych form składników pokarmowych, liczebności i aktywności mikroorganizmów glebowych oraz składu roztworów glebowych. Substancje humusowe natomiast decydują o stabilności w czasie innych właściwości gleby: pojemności wymiennej, właściwości wodno-fizycznych, reżimu powietrza i barwy.

Specyficzna część organiczna gleby - substancje humusowe- reprezentują heterogeniczny (heterogeniczny) układ polidyspersyjny wysokocząsteczkowych związków aromatycznych zawierających azot o charakterze kwaśnym. Substancje humusowe powstają w wyniku złożonego procesu biofizyczno-chemicznego przemiany (humifikacji) dostających się do gleby produktów rozkładu resztek organicznych.

W zależności od składu chemicznego resztek roślinnych, czynników ich rozkładu (temperatura, wilgotność, skład mikroorganizmów) wyróżnia się dwa główne typy humifikacji: fulwatową i humusową. Każdy z nich odpowiada określonemu składowi grup ułamkowych próchnicy. Skład grupowy humusu rozumiany jest jako zbiór i zawartość różnych substancji powiązanych strukturą i właściwościami związków. Najważniejszymi grupami są kwasy huminowe (HA) i kwasy fulwowe (FA).

Kwasy humusowe zawierają 46-62% węgla (C), 3-6% azotu (N), 3-5% wodoru (H) i 32-38% tlenu (O). W składzie kwasów fulwowych jest więcej węgla - 45-50%, azotu - 3,0-4,5% i wodoru - 3-5%. Kwasy huminowe i fulwowe prawie zawsze zawierają siarkę (do 1,2%), fosfor (dziesiątki i setki procent) oraz kationy różnych metali.

W ramach grup HA i FA wyróżnia się frakcje. Skład frakcyjny próchnicy charakteryzuje zestaw i zawartość różnych substancji zaliczanych do grup HA i FA, zgodnie z formami ich związków ze składnikami mineralnymi gleby. Największe znaczenie dla tworzenia gleb mają następujące frakcje: brązowe kwasy humusowe (BHA) związane z półtoratlenkami; czarne kwasy huminowe (CHA) związane z wapniem; frakcje I i Ia kwasów fulwowych związanych z ruchomymi formami półtoratlenków; HA i FA, silnie związane z półtoratlenkami i minerałami ilastymi.

Skład grupowy próchnicy charakteryzuje stosunek ilościowy kwasów huminowych i kwasów fulwowych. Ilościową miarą rodzaju próchnicy jest stosunek zawartości węgla w kwasach huminowych (C HA) do zawartości węgla w kwasach fulwowych (C FA). Zgodnie z wartością tego stosunku (С gk / С fk) można wyróżnić cztery rodzaje próchnicy:

• - humat - więcej niż 2;
• - fulwat-humat - 1-2;
• - humus-fulwanian - 0,5-1,0;
• - fulwat - mniej niż 0,5.

Skład grupowy i frakcyjny próchnicy naturalnie i konsekwentnie zmienia się w strefowym szeregu genetycznym gleb. W glebach bielicowych i darniowo-bielicowych kwasy huminowe prawie nie powstają i mało się kumulują. Stosunek Cgk / Cfc jest zwykle mniejszy niż 1 i najczęściej wynosi 0,3-0,6. W glebach szarych i czarnoziemach bezwzględna zawartość i udział kwasów humusowych jest znacznie wyższy. Stosunek С gk / С fk w czarnoziemach może osiągnąć 2,0-2,5. W glebach położonych na południe od czarnoziemów udział kwasów fulwowych ponownie stopniowo wzrasta.

Nadmierna wilgotność, zawartość węglanów w skale, zasolenie odciskają piętno na składzie grupowym próchnicy. Uzupełniające nawodnienie zwykle sprzyja gromadzeniu się kwasów huminowych. Podwyższona wilgotność jest również charakterystyczna dla gleb powstałych na skałach węglanowych lub pod wpływem twardych wód gruntowych.

Wzdłuż profilu glebowego zmienia się również skład grupowy i frakcyjny próchnicy. Skład frakcyjny próchnicy w różnych poziomach zależy od mineralizacji roztworu glebowego i wartości pH. Profil zmian w składzie grupowym próchnicy w większości

Gleby glebowe podlegają jednemu ogólnemu schematowi: udział kwasów humusowych maleje wraz z głębokością, udział kwasów fulwowych wzrasta, stosunek C ha / C fc maleje do 0,1-0,3.

Głębokość humifikacji, czyli stopień przemiany resztek roślinnych w substancje humusowe, a także stosunek C GC / C FC zależą od szybkości (kinetyki) i czasu trwania procesu humifikacji. Kinetykę humifikacji determinują właściwości glebowo-chemiczne i klimatyczne, które stymulują lub hamują aktywność mikroorganizmów (składniki pokarmowe, temperatura, pH, wilgotność) oraz podatność resztek roślinnych na przemiany w zależności od budowy molekularnej substancji (cukry proste, białka są łatwiej przekształcane, lignina, polisacharydy są trudniejsze).

W warstwach próchnicznych gleb klimatu umiarkowanego rodzaj próchnicy oraz głębokość humifikacji wyrażona stosunkiem C HA / C FA koreluje z długością okresu aktywności biologicznej.

Okres aktywności biologicznej to okres, w którym powstają sprzyjające warunki do normalnej wegetacji roślin, aktywna aktywność mikrobiologiczna. Czas trwania okresu aktywności biologicznej zależy od czasu trwania okresu, w którym temperatura powietrza stale przekracza 10 ° C, a rezerwa wilgoci produkcyjnej wynosi co najmniej 1-2%. W serii strefowej gleb wartość C HA /C ph charakteryzująca głębokość humifikacji odpowiada długości okresu aktywności biologicznej.

Jednoczesne uwzględnienie dwóch czynników – okresu aktywności biologicznej i nasycenia gleb zasadami, pozwala określić obszary powstawania różnych typów próchnicy. Próchnica humusowa powstaje tylko przy długim okresie aktywności biologicznej i wysokim stopniu nasycenia gleby zasadami. Ta kombinacja warunków jest typowa dla czarnoziemów. Gleby silnie kwaśne (bielicowe, darniowo-bielicowe), niezależnie od okresu aktywności biologicznej, posiadają próchnicę fulwatowaną.

Substancje humusowe gleby są wysoce reaktywne i aktywnie oddziałują z matrycą mineralną. Pod wpływem substancji organicznych niestabilne minerały skały macierzystej ulegają zniszczeniu, a pierwiastki chemiczne stają się bardziej dostępne dla roślin. W procesie oddziaływań organiczno-mineralnych powstają agregaty glebowe, które poprawiają stan strukturalny gleby.

Kwasy fulwowe najaktywniej niszczą minerały glebowe. Oddziałując z półtoratlenkami (Fe 2 O 3 i Al 2 O 3), FA tworzą mobilne kompleksy glinu i żelaza z próchnicą (fulwaty żelaza i glinu). Kompleksy te związane są z tworzeniem się iluwialno-próchniczych poziomów glebowych, w których są osadzane. Fulwaty zasad alkalicznych i ziem alkalicznych są dobrze rozpuszczalne w wodzie i łatwo migrują w dół profilu. Ważną cechą FA jest ich niezdolność do wiązania wapnia. Dlatego wapnowanie gleb kwaśnych należy przeprowadzać regularnie, co 3-4 lata.

Kwasy humusowe, w przeciwieństwie do FA, tworzą z wapniem słabo rozpuszczalne związki organiczno-mineralne (humaty wapnia). Z tego powodu w glebach tworzą się poziomy akumulacyjne próchnicy. Substancje humusowe w glebie wiążą jony wielu potencjalnie toksycznych metali - Al, Pb, Cd, Ni, Co, co zmniejsza niebezpieczne działanie chemicznego zanieczyszczenia gleby.

Procesy powstawania próchnicy w glebach leśnych mają swoją własną specyfikę. Zdecydowana większość ściółki roślinnej w lesie przedostaje się na powierzchnię gleby, gdzie powstają specjalne warunki do rozkładu resztek organicznych. Z jednej strony to swobodny dostęp tlenu i odpływ wilgoci, z drugiej wilgotny i chłodny klimat, duża zawartość trudnorozkładalnych związków w ściółce, szybki ubytek w wyniku wypłukiwania podłoża uwalniane podczas mineralizacji ściółki. Takie warunki wpływają na aktywność życiową zwierząt glebowych i mikroflory, która odgrywa ważną rolę w procesach przemian pozostałości organicznych: rozdrabniania, mieszania z mineralną częścią gleby, biochemicznego przetwarzania związków organicznych.

W wyniku różnych kombinacji wszystkich czynników rozkładu pozostałości organicznych powstają trzy rodzaje (formy) materii organicznej gleb leśnych: muł, mod, mor. Forma materii organicznej w glebach leśnych jest rozumiana jako ogół substancji organicznych zawartych zarówno w ściółce leśnej, jak iw poziomie próchniczym.

Przy przejściu z mory na modrę i mułę zmieniają się właściwości materii organicznej gleby: zmniejsza się kwasowość, zwiększa się zawartość popiołu, stopień nasycenia zasadami, zawartość azotu, intensywność rozkładu ściółki leśnej. W glebie typu mulle ściółka zawiera nie więcej niż 10% całkowitego zasobu materii organicznej, natomiast w przypadku typu mora ściółka stanowi do 40% jej całkowitego zasobu.

Podczas formowania się materii organicznej typu mora tworzy się gruba, trójwarstwowa ściółka, dobrze oddzielona od leżącego poniżej poziomu mineralnego (najczęściej poziomy E, EI, AY). W rozkładzie ściółki bierze udział głównie mikroflora grzybowa. Brak dżdżownic, odczyn silnie kwaśny. Dno lasu ma następującą strukturę:

O L - górna warstwa o grubości około 1 cm, składająca się ze ściółki, która zachowała swoją budowę anatomiczną;

О F - warstwa środkowa o różnej grubości, składająca się z częściowo rozłożonej jasnobrązowej ściółki, przeplatanej strzępkami grzybów i korzeniami roślin;

Oj - dolna warstwa ściółki mocno rozłożona, ciemnobrązowa, prawie czarna, rozmazana, z wyczuwalną domieszką cząstek mineralnych.

W typie moderskim dno lasu składa się zwykle z dwóch warstw. Pod warstwą lekko rozłożonej ściółki wyróżnia się dobrze rozłożona warstwa próchnicza o miąższości około 1 cm, przechodząca stopniowo w wyraźnie zaznaczony poziom próchniczy o miąższości 7-10 cm.Dżdżownice odgrywają ważną rolę w rozkładzie śmieci. W składzie mikroflory grzyby dominują nad bakteriami. Materia organiczna warstwy próchnicznej jest częściowo wymieszana z mineralną częścią gleby. Odczyn ściółki jest lekko kwaśny. W glebach leśnych o nadmiernej wilgotności zahamowane są procesy rozkładu ściółki roślinnej i tworzą się w nich poziomy torfowe. Skład wyjściowych resztek roślinnych wpływa na akumulację i tempo rozkładu materii organicznej w glebach leśnych. Im więcej ligniny, żywic, garbników w resztkach roślinnych, a mniej azotu, tym wolniej przebiega proces rozkładu i tym więcej pozostałości organicznych gromadzi się w ściółce.

Na podstawie określenia składu roślin, z których ściółka powstała, zaproponowano klasyfikację ściółki leśnej. Według N. N. Stiepanowa (1929) można wyróżnić następujące rodzaje ściółki: iglaste, drobnolistne, szerokolistne, porosty, mech zielony, mech, trawa, mech, torfowiec, trawa mokra, trawa bagienna, trawa szeroka.

Stan próchnicy gleby- jest to zbiór ogólnych rezerw i właściwości substancji organicznych, tworzonych w wyniku procesów ich akumulacji, przemian i migracji w profilu glebowym i przejawiający się w zespole cech zewnętrznych. System wskaźników stanu próchnicy obejmuje zawartość i zasoby próchnicy, jej profil rozkładu, wzbogacenie w azot, stopień humifikacji oraz rodzaje kwasów humusowych.

Poziomy akumulacji próchnicy dobrze współgrają z długością okresu aktywności biologicznej.

W składzie węgla organicznego obserwuje się regularny wzrost rezerw kwasów huminowych z północy na południe.

Gleby strefy arktycznej charakteryzują się niską zawartością i niewielkimi rezerwami materii organicznej. Proces humifikacji zachodzi w skrajnie niesprzyjających warunkach przy niskiej aktywności biochemicznej gleb. Gleby północnej tajgi charakteryzują się krótkim okresem (ok. 60 dni) i niskim poziomem aktywności biologicznej oraz ubogim składem gatunkowym mikroflory. Procesy humifikacji są powolne. W glebach strefowych północnej tajgi powstaje profil gruboziarnisty. Horyzont akumulacyjny próchnicy w tych glebach jest praktycznie nieobecny, zawartość próchnicy pod ściółką wynosi do 1-2%.

W podstrefie gleb darniowo-bielicowych tajgi południowej ilość promieniowania słonecznego, reżim wilgotnościowy, szata roślinna, bogaty skład gatunkowy mikroflory glebowej oraz jej wyższa aktywność biochemiczna w dość długim okresie przyczyniają się do głębszego przekształcenia resztek roślinnych. Jedną z głównych cech gleb południowej podstrefy tajgi jest rozwój procesu darniowego. Miąższość poziomu akumulacyjnego jest niewielka i wynika z głębokości penetracji głównej masy korzeni roślinności zielnej. Średnia zawartość próchnicy w poziomie AY leśnych gleb darniowo-bielicowych waha się od 2,9 do 4,8%. Zasoby próchnicy w tych glebach są niewielkie iw zależności od podtypu gleby i składu granulometrycznego wynoszą od 17 do 80 t/ha w warstwie 0-20 cm.

W strefie leśno-stepowej zasoby próchnicy w warstwie 0-20 cm wahają się od 70 t/ha na glebach szarych do 129 t/ha na glebach ciemnoszarych. Zasoby próchnicy w czarnoziemach strefy leśno-stepowej w warstwie 0-20 cm wynoszą do 178 t/ha, aw warstwie 0-100 cm do 488 t/ha. Zawartość próchnicy w poziomie A czarnoziemów sięga 7,2%, stopniowo zmniejszając się wraz z głębokością.

W północnych regionach europejskiej części Rosji znaczna ilość materii organicznej koncentruje się w glebach torfowych. Krajobrazy bagienne zlokalizowane są głównie w strefie leśnej i tundrze, gdzie opady znacznie przewyższają parowanie. Zawartość torfu jest szczególnie wysoka na północy tajgi oraz w leśnej tundrze. Najstarsze złoża torfu zajmują z reguły zbiorniki jeziorne ze złożami sapropelu sprzed nawet 12 tys. lat. Początkowa depozycja torfu na takich bagnach nastąpiła około 9-10 tys. lat temu. Najbardziej aktywne torfy zaczęto deponować w okresie około 8-9 tys. lat temu. Czasami występują złoża torfu mające około 11 tysięcy lat. Zawartość HA w torfach waha się od 5 do 52%, wzrastając w okresie przejścia od torfu wysokiego do torfu nizinnego.

Różnorodność funkcji ekologicznych gleby związana jest z zawartością próchnicy. Warstwa humusu tworzy specjalną powłokę energetyczną planety, tzw humosfera. Energia zgromadzona w humorosferze jest podstawą istnienia i ewolucji życia na Ziemi. Humosfera pełni następujące ważne funkcje: akumulacyjną, transportową, regulacyjną, ochronną, fizjologiczną.

Funkcja akumulacyjna charakterystyczne dla kwasów huminowych (HA). Jej istota polega na gromadzeniu w składzie substancji humusowych najważniejszych składników pokarmowych organizmów żywych. W postaci substancji aminowych w glebach gromadzi się do 90-99% całego azotu, ponad połowa fosforu i siarki. W tej postaci potas, wapń, magnez, galaretka - 30 i prawie wszystkie pierwiastki śladowe niezbędne dla roślin i mikroorganizmów są gromadzone i przechowywane przez długi czas.

funkcja transportowa ze względu na fakt, że substancje humusowe mogą tworzyć trwałe, ale rozpuszczalne i zdolne do geochemicznej migracji złożone związki organiczno-mineralne z kationami metali. W tej formie aktywnie migruje większość mikroelementów, znaczna część związków fosforu i siarki.

Funkcja regulacyjna ze względu na fakt, że substancje humusowe biorą udział w regulacji prawie wszystkich najważniejszych właściwości gleby. To one kształtują barwę poziomów próchnicznych i na tej podstawie ich reżim termiczny. Gleby humusowe są na ogół znacznie cieplejsze niż gleby zawierające mało substancji humusowych. Substancje humusowe odgrywają ważną rolę w kształtowaniu struktury gleby. Biorą udział w regulacji odżywiania mineralnego roślin. Materia organiczna gleby jest wykorzystywana przez jej mieszkańców jako główne źródło pożywienia. Rośliny pobierają około 50% azotu z rezerw glebowych.

Substancje humusowe mogą rozpuszczać wiele minerałów glebowych, co prowadzi do mobilizacji niektórych mineralnych składników odżywczych, które są trudno dostępne dla roślin. Zdolność kationowymienna, pojemność buforowa jonowo-solna i kwasowo-zasadowa gleb oraz reżim redoks zależą od wielu właściwości substancji humusowych w glebach. Fizyczne, wodno-fizyczne i fizyczno-mechaniczne właściwości gleb są ściśle związane z zawartością próchnicy poprzez jej grupowy skład. Gleby dobrze zhumoryzowane są lepiej ustrukturyzowane, ich skład gatunkowy mikroflory jest bardziej zróżnicowany, a liczba bezkręgowców jest większa. Gleby takie są bardziej przepuszczalne dla wody, łatwiejsze w obróbce mechanicznej, lepiej zachowują elementy reżimu pokarmowego roślin, mają dużą chłonność i pojemność buforową, a także większa jest w nich efektywność nawozów mineralnych.

funkcja ochronna z uwagi na to, że substancje humusowe gleby chronią lub zachowują biotę glebową, szatę roślinną w przypadku wystąpienia różnego rodzaju niekorzystnych sytuacji ekstremalnych. Gleby próchniczne są lepiej odporne na suszę czy podmokłe, mniej podatne na erozję deflacyjną i dłużej zachowują zadowalające właściwości przy nawadnianiu dużymi dawkami lub wodami zmineralizowanymi.

Gleby bogate w substancje humusowe wytrzymują większe obciążenia techogeniczne. W równych warunkach zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi ich toksyczne działanie na rośliny na czarnoziemach objawia się w mniejszym stopniu niż na glebach darniowo-bielicowych. Substancje humusowe dość silnie wiążą wiele radionuklidów, pestycydów, zapobiegając w ten sposób ich przedostawaniu się do roślin lub innym negatywnym skutkom.

Funkcja fizjologiczna jest to, że kwasy humusowe i ich sole mogą stymulować kiełkowanie nasion, aktywować oddychanie roślin i zwiększać produktywność bydła i drobiu.

Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.