stringtranslate.com

Перегной

Гумус имеет характерный черный или темно-коричневый цвет и представляет собой скопление органического углерода . Помимо трех основных почвенных горизонтов: (A) поверхностного / верхнего слоя почвы, (B) подпочвы и (C) субстрата, некоторые почвы имеют органический горизонт (O) на самой поверхности. Твердая коренная порода (R) не является почвой в строгом смысле этого слова.

В классическом [1] почвоведении гумус — это темное органическое вещество в почве, образующееся в результате разложения растительных и животных веществ. Это своего рода органическое вещество почвы . Он богат питательными веществами и удерживает влагу в почве. Гумус – это латинское слово, означающее «земля» или «земля». [2]

В сельском хозяйстве термин «гумус» иногда также используется для описания зрелого или натурального компоста , извлеченного из леса или другого спонтанного источника для использования в качестве кондиционера почвы . [3] Он также используется для описания верхнего горизонта почвы , содержащего органическое вещество ( тип гумуса , [4] гумусовая форма , [5] или гумусовый профиль [6] ).

Гумус содержит много питательных веществ, которые улучшают здоровье почвы, наиболее важным из которых является азот . Соотношение углерода и азота (C:N) в гумусе обычно колеблется от 8:1 до 15:1, в среднем около 12:1. [7] Это также существенно влияет на объемную плотность почвы. Гумус аморфен и не имеет клеточной структуры, характерной для растений, микроорганизмов или животных. [8]

Описание

Основными материалами, необходимыми для процесса гумификации, являются растительные материалы. Состав гумуса варьируется в зависимости от состава первичных материалов и вторичных микробных и животных продуктов. Скорость разложения различных соединений влияет на состав гумуса. [9]

Трудно дать точное определение гумусу, поскольку это очень сложное вещество, до конца не изученное. Гумус отличается от разлагающегося органического вещества почвы . Последний выглядит грубым и имеет видимые остатки исходного растительного или животного материала. Полностью гумифицированный гумус, напротив, имеет однородный темный, губчатый, студенистый вид и аморфен; он может постепенно разрушаться в течение нескольких лет или сохраняться на протяжении тысячелетий. [10] Он не имеет определенной формы, структуры или качества. Однако при исследовании под микроскопом в гумусе могут быть обнаружены крошечные остатки растений, животных или микробов, которые подверглись механическому, но не химическому разложению. [11] Это предполагает неоднозначную границу между гумусом и органическим веществом почвы. Хотя гумус и отличается от других, он является неотъемлемой частью органического вещества почвы. [12]


Данных о составе лесного гумуса мало, поскольку это сложная смесь, которую исследователям сложно анализировать. Исследователи в 1940-х и 1960-х годах пытались использовать химическое разделение для анализа растительных и гуминовых соединений в лесной почве, но это оказалось невозможным. В последние годы были проведены дальнейшие исследования, хотя они остаются активной областью исследований. [13] [14] [15]

Гумификация

Микроорганизмы разлагают большую часть органического вещества почвы на неорганические минералы, которые корни растений могут поглощать в качестве питательных веществ. Этот процесс называется « минерализация ». В этом процессе азот ( азотный цикл ) и другие питательные вещества ( питательный цикл ) в разложившемся органическом веществе перерабатываются. В зависимости от условий, в которых происходит разложение, часть органического вещества не минерализуется, а трансформируется в результате процесса, называемого «гумификация». До появления современных аналитических методов ранние данные заставляли ученых полагать, что гумификация приводит к образованию соединений органических полимеров , устойчивых к действию микроорганизмов, [16] однако недавние исследования показали, что микроорганизмы способны переваривать гумус. [17]

Гумификация может происходить естественным путем в почве или искусственно при производстве компоста . Органическое вещество гумифицируется сочетанием сапротрофных грибов, бактерий, микробов и животных, таких как дождевые черви, нематоды, простейшие и членистоногие. [18] [ циркулярная ссылка ] Остатки растений, в том числе переваренные и выделенные животными, содержат органические соединения: сахара, крахмалы, белки, углеводы, лигнины, воски, смолы, органические кислоты. Разложение почвы начинается с разложения сахаров и крахмалов из углеводов, которые легко разлагаются по мере проникновения детритофагов первоначально в мертвые органы растений, тогда как оставшаяся целлюлоза и лигнин разлагаются медленнее. [19] [ нужна страница ] Простые белки, органические кислоты, крахмалы и сахара быстро разлагаются, в то время как сырые белки, жиры, воски и смолы остаются относительно неизменными в течение более длительных периодов времени.

Лигнин, быстро трансформируемый грибами белой гнили , [20] является одним из первичных предшественников гумуса [21] вместе с побочными продуктами микробной [22] и животной [23] деятельности. Таким образом, гумус, полученный в результате гумификации, представляет собой смесь соединений и сложных биологических химикатов растительного, животного или микробного происхождения, которые имеют множество функций и преимуществ в почве. Некоторые считают перегной дождевых червей ( вермикомпост ) оптимальным органическим удобрением . [24]

Стабильность

Большая часть гумуса в большинстве почв сохраняется более 100 лет, а не разлагается на CO 2 , и может считаться стабильной; это органическое вещество было защищено от разложения под действием микробов или ферментов, поскольку оно скрыто (заключено) внутри небольших агрегатов частиц почвы или плотно сорбировано или образует комплексы с глинами . [25] Большая часть гумуса, который не защищен таким образом, разлагается в течение 10 лет и может считаться менее стабильным или более лабильным .

Стабильный гумус вносит в почву мало питательных веществ, доступных растениям, но помогает поддерживать ее физическую структуру. [26] Очень стабильная форма гумуса образуется в результате медленного окисления (окислительно -восстановительного процесса ) почвенного углерода после внесения в верхний слой почвы тонкоизмельченного древесного угля . Предполагается, что этот процесс сыграл важную роль в формировании необычайно плодородной амазонской terra preta do Indio . [27] [ нужна страница ] Однако недавняя работа [28] предполагает, что сложные органические молекулы почвы могут быть гораздо менее стабильными, чем считалось ранее: «имеющиеся данные не подтверждают образование крупномолекулярных и стойких «гуминовых веществ» в почвах. Вместо этого органическое вещество почвы представляет собой континуум постепенно разлагающихся органических соединений».

Горизонты

Гумус имеет характерный черный или темно-коричневый цвет и является органическим за счет накопления органического углерода. Почвоведы используют заглавные буквы O, A, B, C и E для обозначения основных горизонтов и строчные буквы для обозначения этих горизонтов. Большинство почв имеют три основных горизонта: поверхностный горизонт (А), подпочвенный (Б) и субстрат (С). Некоторые почвы имеют на поверхности органогенный горизонт (О), но этот горизонт может быть и погребенным. Основной горизонт (Е) используется для подповерхностных горизонтов, значительно потерявших полезные ископаемые ( элювиация ). В названии «Коренная порода», которая не является почвой, используется буква R.

Польза органических веществ и перегноя почвы

Некоторые считают, что важность химически стабильного гумуса заключается в его плодородии , которое он обеспечивает почвам как в физическом, так и в химическом смысле, [29] хотя некоторые эксперты в области сельского хозяйства уделяют больше внимания другим его свойствам, таким как его способность подавлять болезни. . [30] Он помогает почве удерживать влагу [31] за счет увеличения микропористости [32] и способствует формированию хорошей структуры почвы . [33] [34] Включение кислорода в крупные органические молекулярные комплексы создает множество активных, отрицательно заряженных участков, которые связываются с положительно заряженными ионами (катионами) питательных веществ для растений , делая их более доступными для растения посредством ионного обмена . [35] Гумус позволяет почвенным организмам питаться и размножаться, и его часто называют «жизненной силой» почвы. [36] [37]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Попкин, Габриэль (27 июля 2021 г.), Почвоведческая революция перечеркивает планы по борьбе с изменением климата, Журнал Quanta,«Последнее издание книги «Природа и свойства почв», опубликованное в 2016 году, цитирует статью Лемана 2015 года и признает, что «наше понимание природы и генезиса почвенного гумуса значительно продвинулось с начала века, требуя, чтобы некоторые давно признанные концепции должны быть пересмотрены или оставлены».
  2. ^ "Гумус" . Проверено 23 сентября 2008 г. - через Dictionary.com Random House Dictionary Unabridged .
  3. ^ "Гумус". Британская онлайн -энциклопедия . 2011 . Проверено 24 ноября 2011 г.
  4. ^ Чертов, О.Г.; Корнаров А.С.; Крокер, Г.; Грейс, П.; Клир, Дж.; Коршенс, М.; Поултон, PR; Рихтер, Д. (1997). «Моделирование тенденций содержания органического углерода в почве в семи долгосрочных экспериментах с использованием модели типов гумуса SOMM». Геодерма . 81 (1–2): 121–135. Бибкод : 1997Geode..81..121C. дои : 10.1016/S0016-7061(97)00085-2.
  5. ^ Бариц, Р. (2003). Гумусовые формы в лесах Северо-Германской низменности. Штутгарт: Швейцербарт.
  6. ^ Бантинг, BT; Лундберг, Дж. (1995). «Гумусовый профиль-концепция, класс и реальность». Геодерма . 40 (1–2): 17–36. Бибкод : 1987Geode..40...17B. дои : 10.1016/0016-7061(87)90011-5.
  7. ^ Вейл, Рэй Р.; Брэди, Найл К. (2017). Природа и свойства почв (15-е изд.). Колумбус, Огайо: Pearson Education (опубликовано в апреле 2017 г.). п. 536. ИСБН 978-0-13-325448-8. LCCN  2016008568. OCLC  936004363.
  8. ^ Уайтхед, округ Колумбия; Тинсли, Дж. (1963). «Биохимия гумусообразования». Журнал науки о продовольствии и сельском хозяйстве . 14 (12): 849–857. Бибкод : 1963JSFA...14..849W. doi : 10.1002/jsfa.2740141201.
  9. ^ Кёгель-Кнабнер, Ингрид; Зех, Вольфганг; Хэтчер, Патрик Г. (1988). «Химический состав органического вещества лесных почв: гумусовый слой». Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde (на немецком языке). 151 (5): 331–340. дои : 10.1002/jpln.19881510512.
  10. ^ Ди Джованни, К.; Диснар, младший; Бише, В.; Кэмпи, М. (1998). «Sur la présence de matières Organiques mésocénozoïques dans des humus actuels (бассейн де Шайлексон, Ду, Франция)». Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série IIA (на французском языке). 326 (8): 553–559. Бибкод : 1998CRASE.326..553D. дои : 10.1016/S1251-8050(98)80206-1.
  11. ^ Николя Бернье и Жан-Франсуа Понг (1994). «Динамика образования гумуса в течение лесогенетического цикла в горном еловом лесу» (PDF) . Биология и биохимия почвы . 26 (2): 183–220. CiteSeerX 10.1.1.635.6402 . дои : 10.1016/0038-0717(94)90161-9. 
  12. ^ «Humintech® | Определение органических веществ почвы и продуктов на основе гуминовых кислот» . Архивировано из оригинала 21 сентября 2015 года . Проверено 5 апреля 2009 г.
  13. ^ Ваксман С.А. (1936). Гумус. Происхождение, химический состав и значение в природе. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Уильямс и Уилкинс
  14. ^ Стивенсон Ф.Дж. Химия гумуса: генезис, состав, реакции. (2-й). Уайли, 1994. ISBN 978-0-471-59474-1 . 
  15. ^ Майер РМ. Глава 16 – Биогеохимический круговорот. Экологическая микробиология (3-е место). Академик Пресс, 2015. С. 339–373. ISBN 9780123946263 doi : 10.1016/B978-0-12-394626-3.00016-8 
  16. ^ Вейл, Рэй Р.; Брэди, Найл К. (2017). Природа и свойства почв (15-е изд.). Колумбус, Огайо: Pearson Education (опубликовано в апреле 2017 г.). п. 549. ИСБН 978-0-13-325448-8. LCCN  2016008568. OCLC  936004363. В настоящее время считается, что гуминовые вещества в почвенных экстрактах не отражают природу большей части органического вещества в том виде, в котором оно существует в почве.
  17. ^ Попкин, Г. (2021). «Почвенная революция перечеркивает планы по борьбе с изменением климата». Журнал Кванта . Исследователи почвы пришли к выводу, что даже самые большие и сложные молекулы могут быть быстро поглощены многочисленными и прожорливыми почвенными микробами.
  18. ^ Биология почвы
  19. ^ Берг, Б.; МакКлогерти, К. (2007). Растительный опад: разложение, образование гумуса, секвестрация углерода (2-е изд.). Спрингер. ISBN 978-3-540-74922-6.
  20. ^ Левин, Л.; Форкьяссен, Ф.; Рамос, AM (2002). «Медная индукция лигнин-модифицирующих ферментов у гриба белой гнили Trametes trogii». Микология . 94 (3): 377–383. дои : 10.2307/3761771. JSTOR  3761771. PMID  21156508.
  21. ^ Гонсалес-Перес, М.; Видаль Торрадо, П.; Кольнаго, Луизиана; Мартин-Нето, Л.; Отеро, XL; Милори, ДМБП; Хенель Гомес, Ф. (2008). «Характеристика гуминовых кислот в сподозолях влажных тропических лесов на юго-востоке Бразилии». Геодерма . 146 (3–4): 425–433. Бибкод : 2008Geode.146..425G. doi :10.1016/j.geoderma.2008.06.018.
  22. ^ Никер, Х.; Альмендрос, Г.; Гонсалес-Вила, Ф.Дж.; Людеманн, HD; Мартин, Ф. (1995). «ЯМР 13C и 15N анализ меланинов некоторых грибов в сравнении с органическим веществом почвы». Органическая геохимия . 23 (11–12): 1023–1028. Бибкод : 1995OrGeo..23.1023K. дои : 10.1016/0146-6380(95)00094-1.
  23. ^ Мусколоа, А.; Бовалоб, Ф.; Гионфриддоб, Ф.; Нарди, С. (1999). «Гуминовые вещества дождевых червей оказывают ауксиноподобное воздействие на рост клеток Daucus carota и метаболизм нитратов». Биология и биохимия почвы . 31 (9): 1303–1311. дои : 10.1016/S0038-0717(99)00049-8.
  24. ^ «Вермикультура/Бермикомпост». Агри.И.Ник.в . Порт-Блэр : Министерство сельского хозяйства, администрация Андаманских и Никобарских островов. 18 июня 2011 года. Архивировано из оригинала 17 января 2016 года . Проверено 17 апреля 2009 г.
  25. ^ Дунгайт, Дж.А.; Хопкинс, Д.В.; Грегори, А.С.; Уитмор, AP (2012). «Обмен органических веществ в почве регулируется доступностью, а не неподатливостью» (PDF) . Биология глобальных изменений . 18 (6): 1781–1796. Бибкод : 2012GCBio..18.1781D. дои : 10.1111/j.1365-2486.2012.02665.x. S2CID  86741232 . Проверено 30 августа 2014 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  26. ^ Оудс, Дж. М. (1984). «Органическое вещество почвы и структурная стабильность: механизмы и последствия для управления». Растение и почва . 76 (1–3): 319–337. дои : 10.1007/BF02205590. S2CID  7195036.
  27. ^ Леманн, Дж.; Керн, округ Колумбия; Глейзер, Б.; Вудс, Висконсин (2004). Амазонские темные земли: происхождение, свойства, управление . Спрингер. ISBN 978-1-4020-1839-8.
  28. ↑ Леманн, Йоханнес (1 декабря 2015 г.). «Спорная природа органического вещества почвы». Природа . 528 (7580): 60–68. Бибкод : 2015Natur.528...60L. дои : 10.1038/nature16069 . PMID  26595271. S2CID  205246638.
  29. ^ Харгитай, Л. (1993). «Содержание органического вещества и качество гумуса в почве в поддержании плодородия почвы и охране окружающей среды». Ландшафт и городское планирование . 27 (2–4): 161–167. дои : 10.1016/0169-2046(93)90044-E.
  30. ^ Хойтинк, ХА; Фэи, ПК (1986). «Основы борьбы с почвенными патогенами растений с помощью компостов». Ежегодный обзор фитопатологии . 24 : 93–114. doi : 10.1146/annurev.py.24.090186.000521.
  31. ^ К.Майкл Хоган. 2010. Абиотический фактор. Энциклопедия Земли. редакторы Эмили Моноссон и К. Кливленд. Национальный совет по науке и окружающей среде. Архивировано 8 июня 2013 года в Wayback Machine . Вашингтон
  32. ^ Де Маседо, младший; До Амарал, Менегуэлли; Оттони, ТБ; Араужо, Хорхе Араужо; де Соуза Лима, Дж. (2002). «Оценка полевой емкости и удержания влаги на основе регрессионного анализа химических и физических свойств Alfisols и Ultisols в штате Рио-де-Жанейро». Сообщения в области почвоведения и анализа растений . 33 (13–14): 2037–2055. doi : 10.1081/CSS-120005747. S2CID  98466747.
  33. ^ Хемпфлинг, Р.; Шультен, HR; Хорн, Р. (1990). «Значение состава гумуса для физической/механической стабильности сельскохозяйственных почв: исследование методом прямого пиролиза-масс-спектрометрии». Журнал аналитического и прикладного пиролиза . 17 (3): 275–281. дои : 10.1016/0165-2370(90)85016-G.
  34. ^ Разработка почвы: Свойства почвы. Архивировано 28 ноября 2012 г. в Wayback Machine.
  35. ^ Аб Салай, А. (1964). «Катионообменные свойства гуминовых кислот и их значение в геохимическом обогащении UO2++ и других катионов». Geochimica et Cosmochimica Acta . 28 (10): 1605–1614. Бибкод : 1964GeCoA..28.1605S. дои : 10.1016/0016-7037(64)90009-2.
  36. ^ аб Эло, С.; Маунуксела, Л.; Салкиноя-Салонен, М.; Смоландер, А.; Хаахтела, К. (2006). «Гумусовые бактерии ельников европейской: свойства, способствующие росту растений, и способность колонизации березы, овсяницы красной и ольхи». ФЭМС Микробиология Экология . 31 (2): 143–152. дои : 10.1111/j.1574-6941.2000.tb00679.x . ПМИД  10640667.
  37. ^ аб Врикен-Буйс, MJ; Хасинк, Дж.; Брюссаард, Л. (1998). «Связь биомассы почвенных микроартропод с органическим веществом и распределением пор по размерам в почвах при различном землепользовании». Биология и биохимия почвы . 30 : 97–106. дои : 10.1016/S0038-0717(97)00064-3.
  38. ^ Эйхерагибель, Б.; Сильвестри, Дж. Морар (2008). «Влияние гуминовых веществ, полученных в результате переработки органических отходов, на рост и минеральное питание кукурузы» (PDF) . Биоресурсные технологии . 99 (10): 4206–4212. doi :10.1016/j.biortech.2007.08.082. ПМИД  17962015.
  39. ^ Зандонади, Д.Б.; Сантос, член парламента; Бусато, Дж.Г.; Перес, LEP; Фасанья, Арканзас (2013). «Физиология растений под воздействием гумифицированного органического вещества». Теоретическая и экспериментальная физиология растений . 25 : 13–25. дои : 10.1590/S2197-00252013000100003 .
  40. ^ Олнесс, А.; Арчер, Д. (2005). «Влияние органического углерода на доступную воду в почве». Почвоведение . 170 (2): 90–101. Бибкод : 2005SoilS.170...90O. дои : 10.1097/00010694-200502000-00002. S2CID  95336837.
  41. ^ Влияние органического углерода на доступную воду в почве: Почвоведение
  42. ^ Кикучи, Р. (2004). «Влияние раскисления подстилки на лесную почву во время талого стока: лабораторный эксперимент и его основная формулировка для имитационного моделирования». Хемосфера . 54 (8): 1163–1169. Бибкод : 2004Chmsp..54.1163K. doi :10.1016/j.chemSphere.2003.10.025. ПМИД  14664845.
  43. ^ Цезарь-Тонтхат, TC (2002). «Почвенносвязывающие свойства слизи, продуцируемой грибом базидиомицетом, в модельной системе». Микологические исследования (Представлена ​​рукопись). 106 (8): 930–937. дои : 10.1017/S0953756202006330.
  44. ^ Хуанг, DL; Цзэн, генеральный директор; Фэн, CL; Ху, С.; Цзян, XY; Тан, Л.; Вс, ПТ; Чжан, Ю.; Цзэн, В.; Лю, HL (2008). «Разложение загрязненных свинцом лигноцеллюлозных отходов Phanerochaete chrysosporium и снижение токсичности свинца». Экологические науки и технологии . 42 (13): 4946–4951. Бибкод : 2008EnST...42.4946H. дои : 10.1021/es800072c. ПМИД  18678031.
  45. ^ Амелунг, В.; Боссио, Д.; де Врис, В.; Кёгель-Кнабнер, И.; Леманн, Дж.; Амундсон, Р.; Бол, Р.; Коллинз, К.; Лал, Р.; Лейфельд, Дж.; Минасны, Б. (27 октября 2020 г.). «На пути к глобальной стратегии смягчения последствий почвенного климата». Природные коммуникации . 11 (1): 5427. Бибкод : 2020NatCo..11.5427A. дои : 10.1038/s41467-020-18887-7 . ISSN  2041-1723. ПМК 7591914 . ПМИД  33110065. 
  46. ^ Тан, Чунь Юй; Ли, Юлей; Сун, Цзинпэн; Антониетти, Маркус; Ян, Фань (25 июня 2021 г.). «Искусственные гуминовые вещества улучшают микробную активность по связыванию CO2». iScience . 24 (6): 102647. Бибкод : 2021iSci...24j2647T. doi : 10.1016/j.isci.2021.102647. ISSN  2589-0042. ПМЦ 8387571 . ПМИД  34466779. 

Внешние ссылки