Тема 4. Склад, властивості і значення гумусу.

СКЛАД, ВЛАСТИВОСТІ І ЗНАЧЕННЯ ГУМУСУ

Питання теми

Утворення гумусу.

Склад гумусу.

Значення гумусових речовин в грунті.

 Основні терміни: мінералізація, гуміфікація, гумус, специфічні гумусові речовини, гумінові кислоти, фульвокислоти, гуміни.

Утворення гумусу. Відмираючи, рослини і тварини підлягають процесам розкладу. Кінцевим результатом їх розкладу є мінералізація органічних речовин. Інтенсивність розкладання залежить від речовин, які розкладаються і від умов зовнішнього середовища. Найшвидше розкладаються цукри, органічні кислоти, спирти, потім білки, амінокислоти, жири, пектини, геміцелюлоза і, нарешті, клітковина і лігнін. Дуже повільно розкладаються віск, смоли та інші стійкі речовини.

Органічні речовини мінералізуються не відразу, вони проходять ряд довгих і складних перетворень. У ґрунті можна знайти органічні речовини на різних стадіях розкладання.

Одночасно з мінералізацією відбувається процес гуміфікації, тобто утворення гумусу.

Гумус – це комплекс відносно стійких органічних речовин, які знаходяться в тісному зв’язку з мінеральними речовинами.

Гумус основна частина органічних речовин ґрунту.

Вміст гумусу в різних ґрунтах різний. Максимальну кількість гумусу містять чорноземи - 80-90%. У північному і південному напрямку від чорноземної зони кількість гумусу в ґрунтах поступово зменшується.

Вміст гумусу в дерново-підзолистих ґрунтах складає 60-70% від загальної кількості органічних речовин, в болотних – 70-80%.

Склад гумусу. У складі гумусу виділяють дві групи сполук – негуміфіковані органічні речовини і специфічні органічні речовини.

Негуміфіковані органічні речовини представлені різноманітними сполуками, які входять до складу рослинних решток. Це амінокислоти, білки, моносахариди, полісахариди, жири, віск, дубильні речовини, органічні кислоти, лігнін, смоли, спирти та інші сполуки. Вміст цих речовин в гумусі становить 10-15%, лише в торф’яних горизонтах вміст цих речовин доходить до 80% від усієї органічної маси.

Специфічні органічні речовини або гумусові речовини. Вони складають основну частину ґрунтового гумусу – 80-90%. Гумусові речовини – це компоненти високомолекулярних азотовмісних кислот. Гумусові речовини поділяють на гумінові кислоти, фульвокислоти і гуміни.

Гумінові кислоти – це високомолекулярні органічні кислоти темного кольору, які містять близько 52-62% вуглецю, 31-39% кисню, 2,5-5,8% водню і 2,6-5,1% азоту. Крім того, в дуже малих кількостях, вони містять фосфор, сірку, залізо, кремній, алюміній та інші елементи. Ці речовини не постійні елементи гумінових кислот, вони приєднуються в результаті хімічних реакцій.

Молекула гумінової кислоти містить карбоксильну і фенолгідроксильну групи. Ці групи відіграють велику роль у ґрунтоутворенні. Вони зумовлюють поглинальні властивості ґрунтів по відношенню до катіонів, а також, взаємодію гумінових кислот з іншими компонентами гумусу, мінеральними речовинами і добривами.

При взаємодії з катіонами лужних і лужноземельних металів гумінові кислоти утворюють солі – гумати. Гумати натрію та калію, а також гумати амонію розчинні у воді і легко вимиваються з ґрунту опадами. Гумати лужноземельних металів нерозчинні у воді, утворюють водостійкі сполуки і добре закріплюються в ґрунті.

Фульвокислоти, так само як гумінові кислоти, є високомолекулярними азотовмісними органічними кислотими. На відміну від гумінових кислот, вони містять менше вуглецю, але більше кисню і водню. Вони містять 44-50% вуглецю, 42-48% кисню, 4,5-6% водню і 2,5-5,5% азоту. У слабких розчинах ці речовини мають світло-жовтий колір, а в концентрованих – цегляно-жовтий, тому вони називаються фульвокислоти (fulvus – жовтий).

Фульвокислоти мають дуже кислу реакцію і добре розчиняються у воді, тому ці кислоти руйнують мінеральну частину ґрунту і впливають на процес ґрунтоутворення, а саме на підзолоутворення.

При взаємодії з катіонами лужних і лужноземельних металів фульвокислоти утворюють солі, які добре розчиняються у воді і здатні вимиватись з ґрунту.

Гуміни – інертна частина ґрунтового гумусу. Гуміни складаються з гумінових кислот і фульвокислот. Ці кислоти в гумінах знаходяться в складних зв’язках і утворюють різноманітні комплекси з мінеральною частиною ґрунту, особливо з частинками глинистих мінералів.

В результаті взаємодії різних гумусових речовин з мінеральною частиною ґрунту утворюються органо-мінеральні комплекси, природа яких вивчена недостатньо.

Співвідношення гумінових кислот і фульвокислот в різних ґрунтах неоднакове. Наприклад, в дерново-підзолистих ґрунтах і кремнеземах міститься більше фульвокислот, а в чорноземах – гумінових кислот.

Хімічний склад гумусу впливає на якість ґрунтів. Найбільш сприятливі властивості мають ґрунти в гумусі яких переважають гумінові кислоти.

Значення гумусових речовин в грунті. Гумус має велике значення. Гумусові речовини поступово мінералізуються і збагачують ґрунт елементами мінерального живлення. Таким чином, гумусові речовини – важливе джерело для утворення мінеральних сполук, які є необхідною умовою родючості ґрунту.

Гумусові речовини покращують фізичні, хімічні і біологічні властивості ґрунтів і тим покращують родючість. Гумус – важливий фактор утворення структури ґрунту.

При розкладанні органічних речовин, які входять до складу гумусу, виділяються різні кислоти, які підсилюють хімічне вивітрювання і утворення мінеральних сполук.

Гумінові кислоти підсилюють ріст і розвиток рослин.

Органічні речовини є поживою для більшості ґрунтових мікроорганізмів. Чим більше гумусу, тим багатша мікрофлора і тим інтенсивніше протікають біологічні і біохімічні процеси, які відіграють важливу роль в накопиченні поживних речовин.

Властивості і родючість ґрунтів в значній мірі залежать від вмісту гумусу. Гумус – це комплекс відносно стійких органічних речовин, які знаходяться в тісному зв’язку з мінеральними речовинами. До складу гумусу входять негуміфіковані і специфічні гумусові речовини.