ХИМИЯ ПОЧВЫ. ОРГАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ

Содержание гумуса и его состав в почвах. Накопление гумуса. Главные формы гумусовых веществ

Разнообразие условий почвообразования в различных зонах нашей страны отчетливо отражается в количестве гумуса и его распределении по почвенному профилю, которые характерны для каждого почвенного типа. Из  14 видно, что наибольшим содержанием гумуса в верхнем горизонте и медленным снижением его по профилю отличается мощный чернозем, который даже на глубине 100 см содержит еще значительное количество органического вещества. Чем дальше на север или на юг расположены почвы от зоны мощных черноземов, тем меньшее количество гумуса они содержат и тем меньше мощность гумусового слоя. В связи с этим почвы отличаются между собой и по общему запасу гумуса( 15), причем особенно резкие различия существуют между запасами гумуса в 100-сантиметровом слое: если запас гумуса в этом слое мощного чернозема принять за 100, то в подзолистых почвах он равен 13, в сероземах—11; исключением среди южных почв являются красноземы — почвы влажных субтропиков, содержащие относительно много гумуса.

Размеры накопления гумуса в почве определяются сочетанием таких факторов, как растительность, климат, рельеф, физические, химические и физико-химические свойства почв, связанные с характером материнской породы, деятельность микроорганизмов, а также возраст почв. Важнейшим фактором накопления гумуса в почве является основной источник органических веществ — растительность, точнее — количество ежегодно поступающих в почву отмерших надземных частей и отмерших корней растений и их состав. Данные обширных исследований показывают ( 16), что поступление в почву растительных остатков достигает наибольших размеров под многолетней луговой и степной растительностью (60—130 ц1га в год), превышая поступление органических веществ в почву в зоне сухих и пустынных степей с их бедной растительностью (40— 80 ц/га в год) и даже в лесах, несмотря на их огромную биомассу (20—64 ц/га в год).

Сопоставление данных по запасу гумуса с гидротермическим режимом для основных почвенных типов показывает (), что накопление гумуса в наибольших размерах происходит при умеренных условиях температуры и влажности, обеспечивающих хорошее развитие растительности и умеренную деятельность микроорганизмов. Большое количество осадков при низких температурах в северных зонах приводит к вымыванию продуктов разложения. Малое количество осадков при повышенных температурах в южных зонах является причиной слабого развития растительности и бурной деятельности микроорганизмов в отдельные периоды. И то и другое приводит к меньшему накоплению гумуса в северных и южных почвах по сравнению с черноземами. Сочетание высоких температур с большим количеством осадков (не нашедшее отражения в  22), характерное для влажных субтропиков, соответствует относительно большому накоплению гумуса в красноземах (см.  14 и 15).

Комплекс факторов почвообразования не в меньшей, а пожалуй, в еще большей степени, чем на величину запасов гумуса и их распределение по почвенному профилю, влияет на качественный состав гумуса в разных почвах.

Главные формы гумусовых веществ — гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумин составляют 80—90% почвенного гумуса, причем на долю гуминовых кислот и фульвокислот, являющихся наиболее характерными и активными формами, приходится 40— 60% гумуса.

Изменение в содержании гуминовых кислот по почвенным типам связано с изменением в содержании'гумуса: больше всего гуминовых кислот и относительно (в процентах от общего содержания гумуса в почве) и особенно абсолютно (в процентах от веса почвы) в черноземах. К северу и к югу от черноземов содержание гуминовых кислот в почвах и их роль среди других гумусовых веществ уменьшаются ( 17).

Что касается фульвокислот, то процент их содержания в гумусе разных почв изменяется слабее и менее закономерно; можно лишь отметить относительно высокое содержание фульвокислот 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. Отношение С гуминовых кислот: С фульвокислот в гумусе черноземов имеет наибольшее значение: 1,5—2,5, снижаясь к северу и к югу от зоны этих почв (см.  17). Величина этого соотношения является важной качественной характеристикой почв.

К настоящему времени накоплен уже значительный материал (Тищенко и Рыдалевская, 1936; Наткина, 1940; Л. Н. Александрова, 1955; Кононова, 1956), устанавливающий, что отдельные группы почв отличаются не только по процентному содержанию гуминовых кислот в их гумусе, но и по природе этих кислот. Из  18, где приведен элементарный состав гумусовых веществ различных почв, видно, что процент С в гуминовых кислотах возрастает от подзолистых почв к черноземам и снова уменьшается у почв более южных; процент Н меняется в обратном направлении.

Отношение С : Н является косвенным показателем степени конденсированности частиц гумусовых веществ; оно имеет наибольшее значение для гуминовых кислот чернозема (21,4); менее конденсированы частицы гуминовых кислот серой лесной почвы, каштановой почвы и серозема, С : Н которых соответственно равны: 17,0; 16,7 и 15,9; наименьшей конденсацией отличаются частицы

Для фульвокислот различия в элементарном составе, а следовательно, и в степени конденсированности частиц — слабее. Несколько более высокий процент С 2,5 и более широкое отношение С : Н в фульвокислотах сильноподзолистой почвы и краснозема, возможно, объясняются примесью к ним гуминовых кислот, которые вследствие своей слабой конденсированности в этих почвах могут частично выделяться в процессе анализа вместе с фульвокислотами.

Разная степень конденсированности ядра гуминовых кислот различных почв сказывается в их различном цвете: в ряду почв — сильноподзолистые, дерново- подзолистые, серые лесные, черноземы — окраска гуминовых кислот постепенно изменяется от светло-бурой с оранжевым оттенком до темно-бурой, почти черной. Увеличение степени конденсированности соответствует увеличению оптической плотности ( 23).

Другим показателем степени конденсированности частиц гумусовых веществ является их устойчивость к коагулирующему действию электролитов, определяемая порогом коагуляции. По этому показателю наиболее конденсированной является также гуминовая кислота черноземов ( 19).

Выше уже отмечалось, что фульвокислоты можно рассматривать как начальные формы (или продукты деструкции) гуминовых кислот. Очевидно, в условиях одних почв (подзолистые, красноземы) гумусообразование задерживается на стадии фульвокислот, в других (черноземы, каштановые почвы) происходит, по выражению М. М. Кононовой, дозревание гумусовых веществ, накопляются гуминовые кислоты, имеющие высококонденсированное ароматическое ядро.