содержание      ..     6      7      8      9     ..

Значение гумуса для почвенного плодородия и влияние сельскохозяйственной деятельности человека на содержание гумуса в почвах (1968 год)

Выше уже отмечалось, что с появлением гумуса в породе она становится почвой, приобретая специфическое свойство почв — плодородие. Роль гумуса в почвенном плодородии велика и многогранна. К отдельным ее сторонам мы еще неоднократно будем возвращаться ниже. Здесь отметим лишь следующие три момента.

1. Гумусовые вещества содержат в ядре и боковых цепях азот и ряд зольных элементов (Са, К, S, Р и др.), имеющих важное питательное значение для растений. При разложении гумуса эти элементы освобождаются и делаются доступными растениям. Таким образом, гумус является запасным фондом питательных веществ.

2. Гумусовые вещества, благодаря наличию функциональных групп, обладают большой поглотительной способностью по отношению к катионам. При этом гумииовые кислоты, образуя с Са, Mg и полуторными окислами неподвижные, устойчивые соединения, предохраняют их от вымывания (обратную роль, как мы видели, играют фульвокислоты, способствующие выносу оснований из почвы).

3. Гуминовые кислоты благодаря своим клеящим свойствам связывают минеральные частицы, образуя почвенные агрегаты, и тем самым играют важную роль в создании почвенной структуры и связанных с ней благоприятных физических свойств почвы.

Из сказанного видно, что наиболее ценной частью почвенного гумуса являются гуминовые кислоты. Почвы, богатые гумусом и гуминовыми кислотами в составе гумуса (как, например, черноземы), обладают и более высоким потенциальным плодородием по сравнению с почвами, бедными гумусом. Отсюда следует, что в практике сельскохозяйственного производства забота о сохранении гумуса (в богатых почвах), повышении его содержания и увеличении в его составе гуминовых кислот (в бедных почвах) должна быть одной из первоочередных задач.

Гумусовые вещества обнаруживают значительную стойкость к разложению; однако это, конечно, не означает, что они не разлагаются микроорганизмами. То обстоятельство, что каждая почва характеризуется определенным и длительно сохраняющимся содержанием органического вещества, говорит лишь о том, что противоположные процессы — образования гумуса и его разложения — находятся в динамическом равновесии, определяемом всем комплексом природных условий почвообразования в данной зоне. При изменении этих условий происходят изменения в содержании гумуса и его состава.
 

Весьма разнообразные группы микроорганизмов могут разлагать гуминовую кислоту, при этом значение отдельных групп и видов микроорганизмов неодинаково. Одни микроорганизмы (плесневые грибы, актиномицеты, сульфатредуцирующие бактерии), видимо, могут использовать лишь боковые группировки гуминовой кислоты, другие способны разлагать ее основное ароматическое ядро; последние и являются истинными возбудителями процесса распада гуминовой кислоты, внешним проявлением которого является обесцвечивание среды, содержащей гуминовую кислоту в качестве источника энергии. Согласно данным Мишустина (1960), быстрому распаду гуминовой кислоты способствует наличие в среде в небольших количествах доступных источников углерода (как глюкоза) и азота (аммонийные соли). Отмеченное положение объясняется тем, что в средах, богатых доступными источниками питания, быстро нарастает микробная масса, продуцирующая комплекс ферментов, участвующих в разложении гумуса. Наиболее энергично гуминовая кислота разлагается некоторыми культурами неспороносных бактерий, принадлежащих к роду Pseudomonas. При наличии аэрации и в благоприятных условиях питания за относительно небольшой срок этими бактериями может быть разрушено значительное количество гуминовой кислоты.

1 В более поздних публикациях (Егоров, J963; Лыков, 1963), посвященных исследованию опыта ТСХА, сообщаются данные, несколько отличающиеся от приведенных здесь, но выражающие те же закономерности.

Другим важным фактором накопления гумуса в опыте явилось удобрение. Положительное влияние на содержание гумуса в почве оказывали минеральные удобрения, что объясняется повышением урожая под влиянием этих удобрений, а следовательно, и увеличением количества корневых и пожнивных остатков. Что касается повышения процента гумуса под влиянием внесения минеральных удобрений на бессменном пару (см. табл. 21), то оно, очевидно, объясняется интенсификацией жизнедеятельности автотрофных организмов (зеленых водорослей, нитрифицирующих бактерий), плазма которых служит дополнительным источником углерода. Этот фактор имеет, конечно, то или иное значение и на полях, занятых культурами.

Гораздо более велика роль органических удобрений. В опыте, изложенном выше (см. табл. 21), ежегодное применение навоза в пару позволило не только сохранить первоначальный уровень содержания гумуса в почве, но даже несколько поднять его. Значительное увеличение количества гумуса при унавоживании наблюдается и под культурами.

На делянках опыта ТСХА, занятых севооборотом, содержание гумуса занимает среднее положение между содержанием его в почве бессменного пара и под бессменными культурами; минеральные удобрения и (в большей мере) навоз повышают содержание гумуса и в почве севооборотных делянок (Лыков, 1963).

Систематическое унавоживание дерново-подзолистых почв обогащает их органическим веществом и в связи с этим улучшает их свойства. Конечно, не весь углерод навоза переходит в углерод почвенного гумуса; большая часть его при разложении полностью минерализуется, окисляясь до СО2. Исследования показали (Кононова, 1951), что в углерод гумуса (пахотного и подпахотного слоев) превращается от 1/4 до 1/3 углерода навоза. Примерно те же соотношения указывает Рассел (1955) для почв Великобритании.

Таблица 23 Содержание гумуса и азота (в %) в дерново-подзолистых почвах в зависимости от степени окультуренности
(по Благовидову, 1948)

Таблица 24 Состав гумуса дерново-подзолистых почв различной степени окультуренности (пахотный горизонт)
(по Левину, 1959)

Таблица 25
Содержание гумуса в целинных и старопахотных черноземах

Таблица 26
Влияние длительного использования мощного чернозема на содержание в нем гумуса и азота
(«Михайловская целина» и примыкающие земли колхозов Сумской обл.)
(по Соколову и др., 1963)

Одновременно с увеличением содержания гумуса при окультуривании почв происходит изменение его состава: относительное увеличение содержания в гумусе гуминовых кислот и уменьшение содержания фульвокислот (табл. 24).

Мы увидим ниже, что одновременно с обогащением дерново-подзолистых почв гумусом в процессе их окультуривания происходит улучшение всех основных свойств этих почв и, следовательно, повышение их плодородия.

В черноземах содержание гумуса также изменяется под влиянием сельскохозяйственной культуры, но здесь эти изменения значительно менее резки, чем в дерново-подзолистых почвах. Обрабатываемые почвы содержат несколько меньшее количество гумуса, чем целинные, как это можно видеть на нескольких примерах, приведенных в табл. 25.

Размеры убыли гумуса в черноземных почвах зависят от продолжительности их использования в качестве пахотных угодий (табл. 26); при этом в первые годы после распашки снижение процента гумуса имеет место, главным образом, в самом верхнем слое почвы, а в более глубоких слоях наблюдается даже некоторое повышение содержания гумуса, что объясняется более благоприятным режимом влажности распаханных почв и большим распространением в глубь корневой системы. В дальнейшем на старопахотных почвах большего возраста убыль гумуса происходит уже по всему почвенному профилю.

Аналогичные данные получены для темно-каштановых почв юга Украины (табл. 27).

Таблица 27 Влияние длительного использования темно-каштановой почвы на содержание в ней гумуса и азота
(«Аскания Нова» Херсонской обл.) (по Дин-Жуй-Сину, I960)

Таблица 28
Влияние навоза (7,5 т/га в год) и эквивалентного количества минеральных удобрений на содержание гумуса и азота в слабовыщелоченном мощном черноземе (Мироновская опытная станция Киевской обл.) (по Соколову и др. у 1963)

Как видно из приведенных данных, на бедных гумусом сероземах так же, как и на дерново-подзолистых почвах, необходимы мероприятия, компенсирующие потери органического вещества, которые происходят в процессе их культурного использования.

При решении задачи сохранения и повышения запаса почвенного гумуса в основу должно быть положено главное требование, предъявляемое к сельскому хозяйству,— требование максимальной производительности каждого гектара земли. Выбор системы обработки, обеспечивающей экономное разложение органических остатков, окажет положительное действие в любой почвенной зоне. Применение гербицидов позволит уменьшить число обработок. Широкое применение органических (и минеральных) удобрений, компенсируя потери гумуса при сельскохозяйственном использовании почвы, позволяет сохранить и повысить содержание гумуса в почвах самых разнообразных типов. Для почвенных зон, где гумуса мало и он легкоподвижен, большое значение имеет культура многолетних трав (клевера на дерново-подзолистых почвах, люцерны — на сероземах).

 

Таблица 30 Содержание гумуса в типичном сероземе (по Б. В. Горбунову, 1942)

Таблица 31
Влияние культуры хлопчатника на содержание гумуса и азота (Совхоз Баяут, Голодная степь, Горизонт 0—20) (по Гельцер и др., 1933)

Таблица 32 Накопление перегноя под люцерной в орошаемых сероземах (по Кононовой, 1951)

Таблица 33

Изменение в содержании гумуса (в %) и пахотном слое сероземов давнего орошения в связи с применением удобрений
(Опыт с бессменной культурой хлопчатника на Лк-Кавакской опытной станции закладки 1926 г.)
(по Белоусову, 1960)

содержание      ..     6      7      8      9     ..