Этапы и условия минерализации почвы. Понятие минерализации почвы. Естественное возобновление леса
Минеральная часть почвы возникла в результате выветривания горных пород и минералов верхних слоев литосферы и их превращений в процессе почвообразования. Это подтверждается сходством химического состава литосферы и почв. Под совокупным влиянием на минеральную природу физических и химических факторов, в особенности живых организмов (растений и микроорганизмов), произошли глубокие изменения, которые и привели к образованию на поверхности земной коры почвенного покрова.
Таким образом, «строителями» почвы являются растения и микроорганизмы, а также микро- и макрофауна, обитающая в почве, строительным же материалом - горные (материнские) породы и окружающая их атмосфера и гидросфера, а энергетическим источником почвообразования - солнечная энергия.
Почвы наследуют геохимические особенности почвообразующих пород. Например, богатство породы окисью кремния определяет и повышенное содержание его в почве, а избыток глинистых минералов отражается на преобладании их в генетических горизонтах почвы. На карбонатных породах развиваются почвы, обогащенные щелочно-земельными элементами, а на засоленных породах формируются засоленные почвы и т.д. Однако решающую роль в почвообразовании играет биологический фактор.
Под влиянием живых организмов в почве по сравнению с земной корой количество углерода увеличилось в 20 раз, а азота - в 10 раз. Это свидетельствует о том, что растения способствуют накоплению биологически важных элементов в почве. Почвообразование в естественных условиях протекает довольно медленно. С помощью удобрений и правильной агротехники интенсивность почвенных процессов можно значительно ускорить. Например, при применении удобрений усиливается жизнедеятельность не только растений, но и почвенной микрофлоры, что резко ускоряет процессы
накопления органических веществ и биологически важных элементов, т.е. повышается плодородие почвы.
б о
с/Ч “ Ф “ [ЗД]6"
Рис. 3.1. Группы соединений тетраэдров 8Ю4
В преобладающей части почв минеральную основу ее твердой фазы составляют кремнекислородные соединения. Самый распространенный минерал в почве - кварц (окись кремния). Алюминий и железо большей частью входят в состав алюмосиликатных и ферро- силикатных минералов. Атомы кремния в соединении с кислородом образуют прочносвязанные группы 8104, в которых кремний окружен в тетраэдрической координации четырьмя атомами кислорода. Так как кремний четырехвалентен, а кислород двухвалентен, то тетраэдр 8Ю4 имеет ненасыщенные валентности кислорода, его можно рассматривать как четырехзарядный анион. Весьма существенна способность тетраэдров 8Ю4 соединяться между собой с образованием групп из определенного числа атомов кремния и кислорода (рис. 3.1).
В структуре минералов тонкодисперсных фракций почв кремнекислородные тетраэдры соединены в слои, цепочки или изолированные группы тетраэдров 8Ю4, представляющие собой сложные анионные комплексы, так как у атома кислорода, не участвующего в соединении между собой двух 8Ю4-тетраэдров, остается свободная валентность или один отрицательный заряд. В
сложных сочетаниях из кремнекислородных тетраэдров часть атомов кремния может быть замещена атомами алюминия, что повышает ненасыщенность анионного радикала.
В кристаллической решетке кварца тетраэдр 8104 соединен через общие атомы кислорода с четырьмя другими тетраэдрами 8104 по схеме
Общая формула такого соединения (8Ю2)и. У полевых шпатов часть атомов кремния в подобной структуре замещается на алюминий, вследствие чего у такого кремнеалюмокислородного каркаса возникает отрицательный заряд, который компенсируется соответствующим количеством катионов натрия, кальция и других, располагающихся внутри каркаса, в «полостях» решетки. Например, полевой шпат альбит, имеющий общую формулу Ыа^АЮв], построен из связанных между собой кремнекислородных и алюмо- кислородных тетраэдров, причем на каждые три атома кремния приходится один атом алюминия и один ион натрия, нейтрализующий отрицательный заряд каркаса.
Алюминий в тетраэдрической координации с ионами кислорода или гидроксила образует октаэдрические группы, в которых ион алюминия окружен шестью ионами кислорода или гидроксила. Общая формула такого соединения (слоя) [А1(0Н)3]л соответствует составу минерала гиббсита (гидраргиллита), встречающегося в почве. Структуру подобных минералов можно записать следующим образом:
...[(ОН)зА12(ОН)з] л...[(ОН)зА12(ОН)з] ¦ и...[(ОН)3А12(ОН)3] л.
Формула показывает химический состав слоя (пакета), а точки - межпакетные промежутки.
В почвах встречаются первичные и вторичные минералы. К первичным относятся минералы, перешедшие из земной коры в почву в неизмененном или почти неизмененном виде. К ним можно отнести минералы почвенного скелета: кварц и его разновидности, полевые шпаты, в том числе плагиоклазы, слюды, роговые обманки, авгит, турмалин, магнетит, кальцит, доломит и др. Первичные минералы входят в состав материнских почвообразующих пород, возникших в результате выветривания и разрушения горных пород, из которых
слагается оболочка земной коры. В почвах эти минералы присутствуют в основном в виде частиц песчаной размерности (от
- 05 до 1,0 мм) и пылеватых частиц (от 0,001 до 0,05 мм). В незначительном количестве некоторые из них присутствуют в виде илистых (lt;0,001 мм) и коллоидных (lt;0,25 мкм) частиц.
В основе кристаллической решетки алюмосиликатных минералов мелкодисперсной фракции почв лежат сочетания из кремнекислородных тетраэдрических и алюмогидроксильных октаэдрических слоев.
У каолинита кристаллическая решетка образована пакетами из двух слоев, связанных между собой общими атомами кислорода: тетраэдрического кремнекислородного и октаэдрического алюмо- гидроксильного по типу
... п... ¦ п.
У монтмориллонита, гидрослюд пакет кристаллической решетки образован одним алюмогидроксильным слоем и двумя присоединенными к нему кремнекислородными по типу
... п... п...
У минералов каолинитовой группы связь между пакетами прочнее, межпакетные пространства небольшие. Взаимодействие микрокристаллических частиц с раствором в этом случае происходит только на внешней поверхности.
У минералов монтмориллонитовой группы межпакетные пространства больше, связь между пакетами непрочная, при увлажнении вода входит в межпакетные пространства. Поэтому в обмене на катионы почвенного раствора принимают участие катионы, расположенные как на поверхности частиц, так и находящиеся в межпакетных промежутках. Этим объясняется более высокая обменная поглотительная способность минералов монтмориллонитовой группы, а также наличие у них необменного поглощения катионов.
Почвенные глинистые минералы разделяются на четыре группы: монтмориллонитовые (монтмориллонит, бейделлит, нонтро- нит и др.), каолинитовые (каолинит и галлуазит), гидрослюды и минералы полуторных окислов (гематит, бемит, гидраргиллит, гётит и др.). Из вторичных минералов наивысшей поглотительной способностью обладают монтмориллонитовые, наименьшей - каолинит. Например, емкость поглощения каолинита в 8-15 раз меньше емкости поглощения монтмориллонита. Эта особенность минералов имеет существенное значение в поглощении удобрений и ее следует учитывать при их применении. Вторичные алюмосиликатные минералы в почве находятся в виде кристаллов, имеют высокую дисперсность, обладают большой поглотительной способностью.
В состав минеральной части почвы входят и аморфные вещества. Это гидраты окислов алюминия А120з*лН20 и железа Ре20з*лН20, а также гидраты кремнезема 8Ю2*иН20. Они могут кристаллизоваться. Минералы окислов и гидроксилов алюминия и железа встречаются в значительных количествах в красноземах и желтоземах.
По химическому составу минералы подразделяются на силикаты и алюмосиликаты. Из силикатов наиболее распространен кварц. Обычно в почвах его содержится более 60%, а в песчаных - выше 90%. Это химически инертный, стойкий и прочный минерал.
Алюмосиликаты представлены первичными и вторичными минералами. Из первичных больше всего полевых шпатов: калиевых (ортоклаз КА^зОв) и натриево-кальциевых (плагиоклазы). Слюд в почве меньше по сравнению с полевыми шпатами. Они содержат калий. Мусковит содержит много алюминия, а биотит - это железисто-магнезиальная слюда. Полевые шпаты и слюды постепенно разрушаются, освобождая калий, кальций, магний, железо и другие питательные элементы для растений.
Вторичные алюмосиликаты по химической природе относятся к гидроалюмосиликатам и подразделяются на три группы.
- Монтмориллониты (монтмориллонит - А128140ю(0Н)2 ^Н20, бейделлит - А1381з09(0Н)з‘лН20 и др.). Эта группа глин характеризуется высокой дисперсностью, набухаемостью, липкостью и вязкостью.
- Каолиниты (каолинит - А1281205(0Н)4 и галлуазит А1281205(0Н)4-2Н20). Эта группа глин менее дисперсна, обладает небольшой набухаемостью и липкостью. В дерново-подзолистых почвах и черноземах, сформированных на покровных суглинках, в составе высокодисперсных минералов преобладают монтмориллонит и гидрослюды. В красноземах, желтоземах и дерново-подзолистых почвах, образовавшихся на продуктах древнего гумидного выветривания гранита, в значительных количествах содержатся минералы каолинитовой группы.
- Гидрослюды (гидромусковит, гидробиотит, вермикулит) образуются из слюд, имеют непостоянный химический состав, по физическим свойствам занимают среднее положение между монтмориллонитом и каолинитом. Слюды определяют агрохимические и физические свойства почвы. Они являются источником калийного питания растений. Энергия поглощения калия коллоидами велика, вследствие чего в поглощающем комплексе многих почв его содержится 0,5-10 ммоль/100 г почвы. В некоторых почвах имеется недостаток калия, например в красноземах, латеритах, что объясняется малым содержанием в них слюд и гидрослюд и богатством почв минералами каолинитовой группы, которая почти не содержит калия.
В почве кроме макроэлементов содержится некоторое количество микроэлементов: одних (йод, бор) больше, чем в литосфере, других (медь, кобальт) меньше, а некоторых примерно столько же (табл. 3.1). Основным источником микроэлементов в почве служат почвообразующие горные породы. Например, почвы, образовавшиеся на продуктах выветривания кислых пород (граниты, липариты, граниты-порфиры и др.), бедны никелем, кобальтом, медью, а почвы, образовавшиеся на продуктах выветривания основных пород (базальтах, габбро и др.), наоборот, обогащены этими элементами. Некоторые микроэлементы (I, В, Б, Бе, Аз) могут поступать в почву с газами из атмосферы, от вулканических извержений и с метеоритными осадками, причем для таких микроэлементов, как йод, фтор, эти источники являются основными.
3.1. Содержание микроэлементов в почве (А) и литосфере (Б), масс. %
| Элемент | А | В | Элемент | А | В |
| Мп | 8,5 ¦ 10"2 | 9 10"2 | Си | 2 10"3 | 1 10"2 |
| И | 2 10"2 | 2,7 10’2 | Ъп | 5 10"3 | 5 10"3 |
| \?а | 1 10"2 | 1,5 10"2 | Со | О ОО | 3 1(Г3 |
| В | 1 10"3 | 3 КГ4 | Мо | 3 кг4 | 3 10" |
| N1 | 4 10"3 | ОО О | I | 5 10-4 | 3 10‘5 |
Разные по гранулометрическому составу фракции минеральной части почвы резко различаются по содержанию различных минералов. В песке и крупной пыли преобладают кварц и полевые шпаты. А мелкодисперсные (lt;0,001 мм) илистая и коллоидная фракции состоят главным образом из вторичных алюмосиликатных минералов. В связи с этим различные механические фракции почвы существенно различаются по химическому составу.
В песчаных и пылеватых почвах кремния больше. С уменьшением размера частиц его содержание снижается, а количество алюминия, железа, калия, магния и фосфора возрастает (табл. 3.2). Высокодисперсная часть почвы содержит и гумус-показатель ее потенциального плодородия. Поэтому илистая и коллоидная фракции представляют наибольшую ценность для питания растений. Эти фракции обусловливают и поглотительную способность почвы. В них наиболее активно протекают процессы физической и физикохимической адсорбции.
3.2. Примерный химический состав разных механических фракций почвы,
масс. %
| Фракции, мм | 81 | А1 | Ре | Са | | К | Р |
| 1,0-0,2 | 43,4 | 0,8 | 0,8 | 0,3 | 0,3 | 0,7 | 0,02 |
| 0,2-0,04 | 43,8 | 1,1 | 0,8 | 0,4 | 0,1 | 1,2 | 0,04 |
| 0,04-0,01 | 41,6 | 2,7 | 1,0 | 0,6 | 0,2 | 1,9 | 0,09 |
| 0,01-0,002 | 34,6 | 7,0 | 3,6 | 1,1 | 0,2 | 3,5 | - |
| lt; 0,002 | 24,8 | 11,6 | 9,2 | 1,1 | 0,6 | 4,1 | 0,18 |
Почвы разного гранулометрического состава существенно различаются по физическим, физико-химическим и химическим свойствам. Неодинаков у них и минералогический состав.
Песчаные и супесчаные почвы состоят из кварца и полевых шпатов, суглинистые - из смеси первичных и вторичных минералов, а глинистые - преимущественно из вторичных глинистых минералов с примесью кварца.
Содержание основных зольных питательных веществ - кальция, калия, магния, железа и др. - также определяется степенью дисперсности почв, так как они содержатся в минеральной части почвы, фосфор и сера находятся как в минеральной, так и в органической части, а количество азота определяется уровнем гумусированности почв. Следовательно, почвы разного гранулометрического состава существенно различаются и по содержанию в них питательных элементов. Более тяжелые глинистые и суглинистые почвы богаче элементами питания, чем песчаные и супесчаные.
Уже в процессе обработки почвы на лесокультурной площади происходит механическое поранение верхних почвенных слоев, в результате чего с поверхности удаляются растения и их остатки и обнажается минеральная часть почвы и даже почвогрунта. Такого рода качественно изменённая поверхность лесокультурной площади даже в случае частичной обработки почвы может становиться существенным препятствием для продвижения огня при низовых пожарах.
В условиях сухих боров повышенная густота посадки культур сосны и повышенная густота стояния являются необходимым биологическим свойством боровых сосняков. Однако при этом происходит концентрация отмершего органического вещества (хвои, веточек, чешуек коры, т.е. опада), дающего пищу огню при низовом пожаре. Поэтому предупредительным мероприятием против пожаров внутри насаждений сухого бора являетсярыхление междурадий, в результате которого неразложившаяся сухая подстилка и опад, перемешиваясь с минеральными частицами почвы, теряют огнеопасные свойства и быстрее разлагаются. Такое рыхление желательно проводить через 2–3 года. Если же в период между рыхлением возникает беглый пожар, то действие его и последствия менее опасны (Шмидт, 1948).
Осуществляя минерализацию почвы путём рыхления междурядий, опашки молодняков сосны, а также путём прокладки минерализованных полос и противопожарных канав, фактически проводят работу по созданию простейших противопожарных барьеров. Их функционирование надо рассматривать как действенный приём профилактики тушения лесных пожаров.
Минерализованные полосы – это очищенные от лесных горючих материалов до минерального слоя почвы или обработанные почвообрабатывающими орудиями или иным способом линейные участки территории. Основное назначение – задерживать распространение низового пожара или служить опорной линией при отжиге и пуске встречного огня. Минерализованные полосы – это участки территорий, с которых удалены практически все группы наземных лесных горючих материалов. Они являются основным профилактическим мероприятием, направленным против проникновения огня на лесокультурные площади. Минерализованные полосы могут быть самостоятельным противопожарным барьером или входить в состав более сложного противопожарного барьера в качестве его элемента.
Минерализованные полосы можно создавать почвообрабатывающими орудиями общего и специального назначения – плугами ПКЛ-70, ПЛП-135, сельскохозяйственными плугами, лесными фрезами, бульдозерами, специальными тракторными полосопро-ювдывателями ПФ-1, тракторными и ручными грунтомётами. Вид орудия определяется в каждом конкретном случае. Образуются минерализованные полосы и при трелёвке древесины по трелёвочным волокам, проложенным в насаждениях при проведении рубок ухода, что необходимо учитывать и использовать при разработке плана прокладки минерализованных полос. Действующими правилами по охране лесов от пожаров установлена только минимальная ширина защитной минерализованной полосы – 1,4 м. Она создаётся за один проход двухотвального плуга ПКЛ-70.
Минерализованная полоса может «работать», т. е. задерживать продвижение низового огня только до накопления на её поверхности нового слоя горючих материалов. Поэтому необходимо предусматривать проведение систематического ухода за минерализованными полосами, их подновление и восстановление. Обычно, если минерализованная полоса создана весной, уход за ней проводят осенью, а на следующий год - весной и осенью.
Количество уходов зависит от местных лесорастительных условий и способа создания полос; может быть достаточным и один уход за пожароопасный сезон. При уходе используются те же орудия, которыми устраиваются полосы. Например, уход за полосами, созданными плугом ПКЛ-70, можно делать дисковыми лесными культиваторами. При разработке генпланов противопожарного устройства лесов определяется общая потребность в минерализованных полосах по лесничествам и в целом по предприятиям.
Противопожарные канавы устраиваются для защиты ценных лесов от возможных подземных (торфяных) пожаров. Противопожарные канавы прокладывают по границам торфяников, на их территории и в насаждениях с заторфованными почвами; глубина канав – до минерального слоя грунта или до уровня грунтовых вод. Роль противопожарных канав выполняют и осушительные каналы при условии, если они заполнены водой. Сеть противопожарных канав должна быть, как правило, замкнутой, чтобы не оставалось мест для прохода огня через слой торфа.
Находящиеся на территории лесфонда торфоперерабатываю-щие предприятия обязаны отделять эксплуатационную площадь торфяного месторождения от окружающих лесных массивов противопожарным разрывом шириной 75–100 м. По внутреннему краю разрыва (от торфопредприятия) прокладывается водоотводящий канал, размеры которого (ширина по дну, по верху и глубине) определяются специальным проектом.
Противопожарные канавы прокладываются канавокопателями (при небольшой мощности торфяного слоя), экскаваторами – на более мощных торфяниках, взрывным способом. Взрывные работы допускаются только при условии полного соблюдения «Единых правил безопасности при ведении взрывных работ» и выполняются, как правило, специализированными организациями. Глубина канав или каналов, прокладываемых в один проход плужными канавокопателями, составляет 0,6–1,2 м (в зависимости от марки канавокопателя); ширина по дну – 0,2–0,4 м; ширина по верху – 1,5–2,8 м.
Приветствую всех любителей металлопоиска. Сейчас мы с вами поговорим о важном понятий, которым является минерализация почвы. Наверно новички уже сталкивались с этим понятием и кто то для себя не смог ответить на вопрос "Что же такое степень минерализаций?", "Что такое минерализаций?", "На что она влияет?", "как с ней бороться?" и тд. Вот сейчас мы попробуем ответить на эти достаточно простые вопросы и дать советы которые помогут вам при выборе металлоискателя и в дальнейшем при работе с ними. И так, минерализация - это наличие в почве электропроводящих примесей или магнитных примесей или магнитных примесей. Степень минерализаций может быть различной, например в одном месте степень минерализаций будет минимальной, то есть присутствие тех элементов о которых я сказал будет минимальной. В другом месте наоборот количество таких примесей будет большим. Что же ожидает поисковика в том или другом случае, там, где степень минерализаций будет минимальной искать будет легче всего. Многие металлоискатели не имею в своем комплексе настроек возможности балансировки детектора по грунту. Балансировка металлоискателей нужна что бы преодолевать существующую минерализацию и создавать условия для наиболее глубокого поиска. Там, где степень минерализаций мала Вы будете вести поиск на максимальной глубине, там, где степень минерализаций высока Вы будете терять в глубине обнаружения. Но те металлоискатели которые обладают балансировкой грунта, ручной или автоматической будут иметь преимущество перед теми металлоискателями которые таковой настройкой не обладают. Степень минерализаций может различаться регионально, то есть допустим в Подмосковье преимущественно низкая и близкая к средней степени минерализаций. Но если Вы уедете в другое место Вы можете столкнуться с тем что степень минерализаций достаточно высока. Поэтому выбирая свой обратите внимание на то обладает он возможностью балансировки по грунту и если можно уточните информацию о степени минерализаций в вашем регионе. Это очень поможет вам в дальнейшем каких-то проблем. Соответственно когда Вы выходите на поиск с металлоискателем, Вы обязаны настроиться на грунт, то есть отстроить металлоискатель. Если металлоискатель не обладает балансировкой грунта, то вам придется пожертвовать его чувствительностью, Вы будете снижать уровень чувствительности соответственно будете терять несколько сантиметров в глубине обнаружения. Если металлоискатель может настроиться на грунт в автоматическом или ручном режиме, то Вы балансируете его по текущему грунту и получаете предельно возможные на данном грунте значения глубины обнаружения. Вот что такое минерализация и те способы которые можно применить для борьбы с нею. Я желаю Вам удачи. Выбирая металлоискатель обязательно обращайте внимание на имеет ли он возможность балансировки по грунту или не имеет таковой. И получите по возможности информацию о степени минерализаций в тех местах и регионах где Вы собираетесь искать. Удачи. Встретимся.
Минерализация азота до аммиака включительно производится разными бактериями и плесневыми грибами, причем среди бактерий имеются как аэробные, так и анаэробные. Вследствие этого образование аммиака в лесных почвах даже с резко выраженными формами плотного грубого гумуса и при возможном недостатке кислорода после работ Коссовича и Прянишникова казалось вполне правдоподобным и ясным.[ ...]
ГУМУС (Г.) - органическое вещество почвы, детрит экосистемы. Г. - основа плодородия почвы. Количество Г. в почве поддерживается двумя противоположно направленными микробиологическими процессами: гумификацией (анаэробный процесс превращения остатков животных и растений в Г.) и минерализацией (аэробный процесс разрушения Г. до простых органических и минеральных соединений). В почвах естественных экосистем эти процессы находятся в равновесии.[ ...]
Баланс гумуса в почве может быть бездефицитным, когда его приход в результате гумификации свежих растительных остатков и органических удобрений полностью уравновешивает расход за счет минерализации и эрозии почвы. Баланс считается положительным, когда приход вновь образованного гумуса превышает его расход, и отрицательным, когда приход гумуса не компенсирует его потери. Расход гумуса рассчитывают по интенсивности его минерализации в конкретных условиях.[ ...]
Дефицит гумуса, обусловленный ежегодной минерализацией вещества, потерей гумуса с поверхностным стоком и его вымыванием из пахотного слоя, в настоящее время может быть компенсирован путем внесения значительных количеств различных видов органических удобрений.[ ...]
Содержание гумуса после погребения почвы или культурного слоя постепенно снижается, что в основном обусловлено процессами минерализации органического вещее гва. Гак, в степных почвах через 170 лет после их погребения остается 60 %, через 1000 лет - 43 %, а через 2000 лет - только 40 % гумуса от исходного (Губин, 1984; Иванов, 1992). На основе этих данных возможно определение исходного содержания гумуса в почвах с известным временем погребения (Иванов, 1992).[ ...]
При распаде гумуса под влиянием микроорганизмов (как и при минерализации прочих содержащих фосфор органических веществ) высвобождаются минеральные соли фосфорной кислоты в доступном растениям виде. Однако они не накапливаются в значительных количествах в воднорастворимом состоянии, так как связываются почвой химически, физико-химически и биологически.[ ...]
Образованию гумуса и закреплению гумусовых веществ благоприятствуют следующие условия: поступление в почву значительных количеств растительных остатков, обогащенных азотом и основаниями (Са, Мя), и их превращение в условиях непосредственного контакта с минеральными компонентами; близкая к нейтральной или слабощелочная реакция; достаточное присутствие в почвах мобильных форм кальция (карбонаты, обменный кальций); оптимальный температурный и водно-воздушный режимы с периодическим кратковременным иссушением и промерзанием почвы, предохраняющими образующиеся гумусовые вещества от минерализации; умеренная окислительная среда без возникновения длительного и глубокого анаэробиозиса; умеренная биологическая активность.[ ...]
Орошение ускоряет минерализацию запасов органического вещества, поэтому внимание к содержанию гумуса в орошаемых почвах должно быть постоянной заботой со стороны земледельца на поливных землях.[ ...]
Химический состав гумуса очень сложен. Для него всегда характерно присутствие окрашенных веществ, так называемых гуминовых кислот, которые отсутствуют в живых растениях. Эти кислоты состоят из лигнинопротеинового коллоидного комплекса, который обладает сильной ионообменной и адсорбционной способностью. При минерализации гумуса постепенно освобождаются необходимые растениям элементы питания. Кроме того, он служит кладовой для большого числа органических соединений, освобождаемых в ходе разложения органического вещества в почве или синтезируемых микроорганизмами: антибиотиков, гормонов и катализаторов, значение которых для биологической деятельности почв совершенно очевидно, но еще плохо изучено.[ ...]
Третья стадия разложения, минерализация гумуса, протекает в холодных регионах очень медленно, а в теплых областях или там, где почва хорошо аэрирована (например, на пашне), значительно быстрее. Полагают, что микроорганизмы и их ферменты отличаются от тех, которые принимают участие в двух первых стадиях разложения (более подробно об этом см. в гл. 19).[ ...]
Главными статьями расхода гумуса являются его минерализация и потери при эрозии. Поэтому агроном при осуществлении приемов регулирования органического вещества должен четко знать, где и в какой степени возможно проявление эрозии, и системой противоэрозионных мероприятий резко снизить или полностью исключить эту расходную статью гумусового баланса. В соответствии с технологией возделывания культур он должен понимать, при выращивании какой культуры могут происходить наибольшие потери гумуса в результате его минерализации, и уметь снизить эти потери за счет возможного сокращения обработок или восполнения их путем внесения повышенных доз органических удобрений.[ ...]
Главный материал для образования гумуса черноземов дает корневая система степных растений. Надземные их части быстро разлагаются на поверхности почвы до конечных продуктов минерализации. Лес, дающий много подстилки и мало ежегодно отмирающих корней, не может образовать чернозема. Просачивание органических веществ в черноземную почву в сколько-нибудь значительных количествах невозможно. Преобладание в черноземах накопления гумуса над его разложением связано с повышенной плотностью, недостаточной аэрацией и нередким в летний период недостатком влаги.[ ...]
Плодородие зависит от количества гумуса в почве, а его накопление, как и мощность почвенных горизонтов, зависит от климатических условий и рельефа местности. Наиболее богаты гумусом степные почвы, где гумификация идет быстро, а минерализация медленно. Наименее богаты гумусом лесные почвы, где минерализация по скорости опережает гумификацию.[ ...]
Механическая обработка усиливает минерализацию органического вещества, в том числе гумуса. Поэтому сокращение частоты и уменьшение обработок снижают его потери. Несоблюдение про-тивоэрозионных приемов обработки особенно отрицательно сказывается на режиме органического вещества почвы.[ ...]
ДЕГУМИФИКАЦИЯ ПОЧВЫ - потеря почвами гумуса за счет его не-компенсируемой минерализации либо удаления гумусированного слоя или его части в ходе эрозии. Д.п. один из процессов ее деградации. ДЕЗАКТИВАЦИЯ [от фр. dés - приставка, означающая удаление, уничтожение или отсутствие чего-либо и лат. aktivus - деятельный] - удаление или уменьшение радиоактивного загрязнения поверхности различных предметов, сооружений, почвы. Д. погружением предполагает полное погружение объекта в рабочую среду (дезактивирующий раствор). Д. переплавкой предполагает плавление металла и удаление радиоактивных веществ со шлаком.[ ...]
В условиях климата зоны наблюдается активная минерализация растительных остатков и образующихся гумусовых веществ. Отмеченные особенности процессов гумусообразования и гумусонакопления обусловливают относительно невысокое содержание гумуса в серо-коричневых почвах и дифференциацию этого показателя. Содержание гумуса и мощность гумусового профиля возрастают от серо-коричневых почв равнин (светлые серо-коричневые почвы) к почвам предгорий (серо-коричневые обыкновенные) и далее к почвам низкогорий (серо-коричневые темные).[ ...]
Наиболее устойчивым продуктом разложения является гумус, или гумусовые вещества, который, как уже указывалось, представляет собой обязательный компонент всех экосистем. Удобно различать три стадии разложения: 1) размельчение детрита в результате физического и биологического воздействий, сопровождаемое высвобождением растворенного органического вещества; 2) сравнительно быстрое образование гумуса и высвобождение сапротрофами дополнительного количества растворимых органических веществ: 3) более медленная минерализация гумуса.[ ...]
Применение высоких доз азотных удобрений вызывает быструю минерализацию гумуса, азотсодержащих соединений почвы, способствует росту газообразных потерь азота. Выделяющийся в атмосферу диоксид азота N02, по мнению многих ученых, способствует разрушению озонового слоя, защищающего живые организмы от жесткого ультрафиолетового облучения.[ ...]
В Кулундинской Степи наблюдается довольно активный процесс минерализации органического вещества, особенно в случае проведения вспашки. Мульчирование соломой в больших нормах способствует накоплению гумуса в почве и улучшению соотношения между азотом и фосфором. Так, при внесении 30 ц/га соломы в почву поступает 8-12 кг/га 1М, 25-50 - КгО и 5-8 кг/га РйОз.[ ...]
В тех случаях, когда в лесу накопились мощные залежи грубого гумуса из еловой хвои, минерализация азота даже на сплошных лесосеках не идет до стадии нитратов, а может заканчиваться стадией образования аммиачного азота. Однако рубка здесь часто не в состоянии вызвать нитрификацию. Но если грубый гумус смешать с минеральным слоем почвы путем механической обработки последней, то в этих случаях можно вызвать нитрификацию.[ ...]
Биологические причины разрушения структуры связаны с процессами минерализации гумуса.[ ...]
Почвенный азот, представленный в виде сложных органических веществ гумуса, становится доступным для растений только после его минерализации, то есть превращения под влиянием микроорганизмов в минеральные усвояемые растениями формы - в аммонийные и нитратные соли. Интенсивность минерализации азота гумуса зависит от физико-химических свойств почвы, климатических и агротехнических условий.[ ...]
Наиболее устойчивыми продуктами разложения являются гумино-вые вещества (гумус), которые, как уже подчеркивалось, представляют собой обязательный компонент экосистем. Удобно различать три стадии разложения: 1) измельчение детрита путем физического и биологического воздействия; 2) относительно быстрое образование гумуса и высвобождение растворимых органических веществ сапротрофами; 3) медленная минерализация гумуса. Медленность разложения гумуса - один из факторов, обусловливающих запаздывание разложения по сравнению с продукцией и накоплением кислорода; о значении двух последних процессов уже говорилось. Обычно гумус выглядит как темное, часто желтовато-коричневое аморфное или коллоидное вещество. Согласно М. М. Кононовой (1961), физические свойства и химическое строение гумуса мало различаются в географически удаленных или биологически различных экосистемах. Однако охарактеризовать химически вещества гумуса весьма трудно, и это не удивительно, если учесть огромное разнообразие органических веществ, из которых он происходит. В общем гуминовые вещества представляют собой продукты конденсации ароматических соединений (фенолов) с продуктами распада белков и полисахаридов. Модель молекулярной структуры гумуса показана на стр. 475. Это бензольное кольцо фенола с боковыми цепями; такое строение обусловливает устойчивость гуминовых веществ к микробному разложению. Расщепление соединений, очевидно, требует специальных ферментов типа дезоксигеназ (Джибсон, 1968), которые часто отсутствуют у обычных почвенных и водных сапротрофов. По иронии судьбы многие токсические продукты, которые человек вводит в окружающую среду - гербициды, пестициды, промышленные сточные воды, - являются производными бензола и представляют серьезную опасность из-за своей устойчивости к разложению.[ ...]
Пропашные культуры уступают злаковым по количеству послеуборочных остатков, а минерализация гумуса при их возделывании значительно возрастает за счет неоднократных обработок. В связи с этим потери гумуса в почвах под пропашными более высокие. Особенно неблагоприятно влияет на баланс гумуса содержание почвы под чистым паром. Растительные остатки в почву не поступают (за исключением остатков сорных растений, отмершей фауны, водорослей). Почвы периодически обрабатывают (перепашка, культивация). Поэтому значительно возрастают потери гумуса за счет его минерализации, достигая 1-2 т/га.[ ...]
На юге Западной Сибири (Алтайский край) черноземные почвы за 18-20 лет потеряли 1,5-2,0 % гумуса. Ежегодные его потери составили 1,5-2,0 т/га. Значительная доля этих потерь (около 80 %) приходится на эрозию и дефляцию и лишь около 20 % на минерализацию гумуса при возделывании сельскохозяйственных культур.[ ...]
При окислении нестойкого органического вещества сточных вод и отмершего планктона полной минерализации не происходит; остаются вновь образовавшиеся стойкие органические соединения: водный гумус сточных вод и водный гумус планктонного происхождения. Это стойкое органическое вещество, как и водный гумус почвенного происхождения окисляется со значительно меньшей скоростью, и закономерности их окисления еще не достаточно изучены. Поэтому применение вышеуказанных расчетов к водам, в которых преобладает стойкое органическое вещество, а также которые содержат неорганические восстановители, неприемлемо: в этом случае расход кислорода на указанные соединения может быть того же порядка, как и на окисление нестойких органических соединений.[ ...]
Почвы степей достаточно резко отличаются от лесных почв и, прежде всего, высоким содержанием гумуса - в пять-де-сять раз выше. Злаки, по сравнению с деревьями, живут недолго и в почву попадает большое количество органики в виде гумуса, так как гумификация идет быстро в сухом климате, а минерализация очень медленно. Так возникают самые плодородные почвы - черноземы. На них растет наиболее высокая чистая первичная продукция, или урожай, культурных злаков - пшеницы, кукурузы и т. д.[ ...]
Микроорганизмы - активнейший стимулятор биохимических процессов, без них была бы невозможной полная минерализация органического вещества, «земная поверхность очень скоро оказалась бы погребенной под неразложившимися остатками растений и животных; они совершают доступную только им (клубеньковые бактерии) фиксацию свободного азота атмосферы, обогащая этим почву. Без микроорганизмов не было бы почвы, по крайней мере почвенного гумуса. Между тем в гумусе почвы законсервировано такое же количество органического вещества, какое содержится во всей биомассе планеты» (Г. В. Добровольский, Л. А. Гришина и др., 1985).[ ...]
Разложение детрита путем его физического размельчения и биологического воздействия и доведение его сапро-фагами до образования гумуса (гумификация) идет относительно быстро. Однако последний этап, минерализация гумуса, процесс медленный, обусловливающий запаздывание разложения по сравнению с продуцированием и накопление гумуса в почвах.[ ...]
Даже при длительном развитии травянистой растительности под пологом леса в подзолистой почве обычно не накапливается большого количества гумуса и питательных веществ. Во-первых, это связано с тем, что дерновому процессу противостоит подзолистый, который хотя и слабо проявляется, но полностью не снимается под травянистыми или тем более под мохово-травянистыми лесами. Во-вторых, органические остатки травянистых растений, выросших на бедной подзолистой почве, содержат сравнительно мало зольных элементов и азота, кроме того, дополнительно обеззоливаются при промывании почвы осадками. Недостаток зольных элементов, азота, кальция и магния в самой почве и в органических остатках замедляет минерализацию последних микроорганизмами; образуются кислые подвижные гумусовые вещества. Лишь небольшая часть их закрепляется в почве биогенным кальцием, железом или глинистыми минералами. Поэтому в гумусово-аккумулятивном горизонте дерново-подзолистой почвы не накапливается больших количеств гумуса.[ ...]
Таким образом, для прорастания семян сосны, лиственницы и ели на сплошных вырубках на месте типов леса, например, зеленомошной группы, где после рубки нередко образуются травяные типы вырубок, полезна минерализация почвы (рис. 71). Однако это не значит, что гумус и подстилка утрачивают свое значение для прорастания семян. Напротив, в ряде случаев надо обязательно перемешивать органическую часть почвы с минеральной. Для того чтобы органическая часть не оставалась на поверхности отдельным слоем, необходимо уплотнять перемешанную почвенную массу. Можно сохранять и отдельный тонкий органический слой, но все частицы его должны плотно прилегать к минеральной части. Перемешивание органической и минеральной части почвы с уплотнением ее имеет большое значение для улучшения роста молодых растений.[ ...]
Так, степные почвы отличаются от лесных тем, что гумификация здесь идет быстро, а минерализация замедлена. Поскольку травы и их корневая система недолговечны, ежегодно в почву поступает много органического вещества, которое быстро разлагается; сохраняется лишь небольшая часть подстилки или грубого гумуса; все остальное переходит в гумус. В лесу подстилка и корни разлагаются медленно и, поскольку минерализация идет быстро, слой гумуса остается тонким (фиг. 54). Так, степные почвы содержат в среднем около 12 000 т гумуса на 1 га, а лесные - около 100 т на 1 га (Добенмайр, 1947). Не случайно «житницы мира» расположены в степных районах с достаточным количеством осадков.[ ...]
Главным источником биогенных катионов в почве является разрушение материнских пород, но нельзя пренебречь и приносом их атмосферными осадками. Катионы абсорбируются корнями, но в наибольших количествах накапливаются в листве и таким путем входят в корм растительноядных организмов. Минерализация экскрементов и трупоЕ возвращает биогенные катионы в почву и таким образом осуществляется их круговорот. Гумус в почве является накопителем биогенных элементов.[ ...]
По данным многолетних опытов, в пахотном слое дерново-подзолистых почв ежегодно минерализуется в среднем 6-7 ц, а в черноземных почвах - около 10 ц органического вещества на 1 га, при этом образуется соответствующее количество минеральных соединений азота, доступных для растений. Поскольку азота в гумусе содержится около 5%, то на каждую часть этого элемента, взятую растениями из почвы, необходима минерализация двадцатикратного количества гумуса.[ ...]
ПЛОДОРОДИЕ (почвы, П.) -способность почвы удовлетворять потребность растений в воде и элементах минерального питания, от которой зависит первичная биологическая продукция экосистемы (урожай - для агроэкосистем). П. - комплексный показатель, которой оценивается по урожайности сельскохозяйственных культур и зависит от содержания гумуса, наличия в почве подвижных (водорастворимых) форм элементов минерального питания, режима ее увлажнения, реакции почвенного раствора, наличия в ней токсичных ионов. На П. влияет также структура почвы, определяющая соотношение процессов минерализации и гумификации органического вещества и т. д. В современном мире общей тенденцией является уменьшение П.: на деградирующей почве развивается меньше растений, поэтому становится меньше детрита, соответственно уменьшается количество гумуса в почве, т. е. усиливается ее деградация - порочный круг замыкается.[ ...]
Второй подход, назовем его производственным, при выборе основных показателей исходит из ’’агрономической ценности” тех или иных микроорганизмов и биохимических процессов. Он достаточно условный, поскольку само понятие ’’агрономической ценности” весьма относительно и со временем может изменяться в соответствии с изменением технологии производства и углублением наших знаний. Так, минерализация органического вещества - ’’агрономически ценный” процесс, но при условии полного воспроизводства гумуса и восстановления структуры почвы. В противном случае рано или поздно произойдет дегумификация и деградация почвы со всеми вытекающими для ее плодородия последствиями. Процесс нитрификации является интегральным показателем процессов минерализации азотсодержащих веществ и, несомненно, полезен в естественных ландшафтах.[ ...]
ПАР (П.) - поле в севообороте, на котором происходит восстановление плодородия почв и подавление сорных растений. Различаются чистые П., на которых в год парования не возделываются растения, и занятые П., на которых выращиваются почвовосстанавливающие культуры (многолетние травы, однолетние бобовые). Чистые П. используются в зоне недостаточного увлажнения на черноземных почвах, их главная задача - накопить в почве влагу. При этом неизбежно за счет минерализации гумуса происходит потеря питательных элементов и в первую очередь азота. Необходимость чистых П. в этих условиях обосновал Т. Мальцев.[ ...]
Выщелоченные черноземы занимают 14% общей площади Республики Башкортостан. Богатство почв органическими веществами в сочетании с механическим составом обеспечивают высокую, максимальную гигроскопичность. Отмечается сравнительно высокое содержание кремнезема и серы и несколько пониженное - кальция, натрия, магния. Отношение С;Ы указывает на обогащенность гумуса азотом . Выщелоченные черноземы недостаточно обеспечены подвижными формами марганца, кобальта, молибдена, цинка и меди. Они отличаются высокой микробиологической активностью, в составе их преобладают спорообразуюшие бактерии, участвующие в процессах минерализации органических веществ. Здесь также широко распространены нитрифицирующее и а?отфлксирующие бактерии .