Процессы гумусообразования, состав и свойства гумуса

Превращение органических остатков – это сложный биохимический процесс, в ходе которого изменяется их анатомическое строение. Они переходят в более простые, подвижные и растворимые соединения.

Разложение лесной подстилки происходит в виде изменения опада по слоям.

L – опавшие листья, где преобладают неспоровые бактерии, дрожжеподобные грибы, нематоды, коллемболы и панцирные клещи, здесь происходит первичное разложение простых углеводов, пектина и белков.

F – преобладают базидиальные грибы и бактерии, разлагающие целлюлозу (триходерму), им сопутствуют бактерии, дрожжи и мукоровые грибы. Происходит более глубокий распад органики, включая целлюлозу, лигнин. Одновременно наблюдается синтез гумусовых веществ.

H – уменьшается число грибов, остаются гумусовые сапрофиты, актиномицеты и споровые. Завершаются процессы распада и происходит усложнение гумусовых соединений. Активно участвуют дождевые черви и другие беспозвоночные.

Таким образом, разложение органических остатков имеет биокаталитический характер с участием ферментов: белки гидролитически расщепляются на аминокислоты, жиры гидролизуются с образованием глицерина и жирных кислот, а при расщеплении углеводов целлюлозы и крахмала образуется ряд моно- и аминосахаридов.

Наиболее интенсивно минерализации подвергаются сахар, крахмал, несколько труднее – белки, целлюлоза. Очень устойчивы к минерализации лигнин, смолы и воски.

Процесс гумификации протекает параллельно процессам разложения и минерализации, в результате которой образуются устойчивые к разложению гумусовые вещества.

Гумусом называется сложный динамический комплекс органических соединений, образовавшийся при разложении и гумификации растительных остатков в почве. Он включает две группы веществ – неспецифической и специфической природы.

Вещества неспецифической природы составляют 10–15 % общего гумуса, к ним относятся: белки, углеводы, лигнин, липиды, смолы, дубильные вещества, органические кислоты.

Свойства белков так же разнообразны, как и функции, которые они выполняют. Одни белки растворяются в воде, образуя коллоидные растворы, другие – в разбавленных растворах солей, третьи нерастворимы (белки покровных тканей).

Углеводы образуются растениями в процессе фотосинтеза и служат источником запасной энергии (в растениях – крахмал, в животных организмах – гликоген). В растительных организмах углеводы являются основой клеточных мембран.

В качестве одного из структурных компонентов остатки углеводов входят в состав нуклеиновых кислот.

Жиры обладают большим запасом энергии, аккумулируются в семенах и плодах растений.

Лигнин – прочное органическое вещество, формирующее одревесневшие клетки. Воски – эфиры ненасыщенных карбоновых кислот с высшими одноатомными спиртами.

Смолы – смесь более 100 различных соединений ароматического характера.

Органические кислоты – продукты жизнедеятельности растений и микроорганизмов (щавелевая, муравьиная, уксусная, лимонная, янтарная и другие).

Зольные вещества – содержат до 60 элементов (после сжигания): Са, Мg, Nа, Р и другие, а также микроэлементы – J, В, Zn, F и так далее.

К органическим веществам гумуса специфической природы относятся: гуминовая кислота, фульвокислота, гумины. На их долю приходится 85–90 % общего гумуса.

Состав включает: углерод – 52–62 %; кислород 31–39 %; водород 2,8–5,8 %; азот 1,7–5 %; фосфор, серу, алюминий 1–10 %, pH > 5,0. Они хорошо растворимы в слабых растворах щелочей, не растворимы в воде.

Они могут закрепляться в почве и повышать водопрочность почвенной структуры.

Фульвокислоты − желтоокрашенные, высокомолекулярные органические азотсодержащие кислоты, циклического строения, передвигаются по профилю почв.

Состав включает: углерод – 40–52 %; кислород – 42–52 %; водород – 4–6 %; азот – 2–6 %, pH 2,6–2,8. При взаимодействии с минеральной частью почвы образуют соли – фульваты. Для одно- и двухвалентных катионов они обладают высокой подвижностью.

У трехвалентных катионов подвижность фульватов зависит от степени насыщенности их металлами: чем она выше, тем быстрее они выпадают в осадок.