Распределение и миграции гумуса в ландшафте

ТЮМЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ
Ханты-Мансийский автономный округ - ЮГРА
Департамент образования и науки

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХМАО

Кафедра экологии

Доклад

По дисциплине  «Геохимия и геофизика биосферы»

Тема: «Распределение и миграции гумуса в ландшафте»

                                                                                             Выполнила: студентка 05-86г.

                                    Степанова Е. С.

                            Проверил:    Бабюк С.И.

Сургут, 2012

Гу́мус (лат. humus «земля, почва») — основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям . Гумус составляет 85—90 % органического вещества почвы и является важным критерием при оценке её плодородности.

Гумус составляют индивидуальные (в том числе специфические) органические соединения, продукты их взаимодействия, а также органические соединения, находящиеся в форме органо-минеральных образований.

Гумус является продуктом жизнедеятельности почвенных организмов, прежде всего дождевых червей. На роль дождевых червей в образовании гумуса указал Чарльз Дарвин. Растения не могут непосредственно усваивать гуминовые вещества. Это в начале XX века показал Д. Н. Прянишников. Разложением гумуса для растений занимаются симбиотические микроорганизмы.

Гумус обеспечивает агрономическую ценность почвы. В нем сосредоточено до 50% углерода и кислорода, 7% водорода, почти 100% запаса почвенного азота, много фосфора, калия, кальция, серы, других макро- и микроэлементов. В форме различных солей гуминовых кислот (гуматов) эти элементы служат источником питательных веществ для растений. Один из важнейших показателей плодородия почв – количество запасенного в них гумуса. Он активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов в растительном организме, способствует усиленному поступлению в него элементов, что сопровождается повышением урожая и улучшением его качества.

   Гумус (в концентрированном виде – биогумус) позволяет эффективно реанимировать почвы после длительной обработки пестицидами и обеспложивания аммиаком, аммиачной водой, непомерными дозами химических удобрений и пестицидов. Свежеприготовленный биогумус – эффективное микробиологическое удобрение. Внесение его в почву нормализует развитие в ней почвенных микробов и обменных процессов, свойственных здоровой почве.

   Аграрной наукой было разработано довольно много методов борьбы с эрозией почв, в том числе такие, как травосеяние, севообороты, терассирование, высадка лесозащитных полос и т.д. Но наиболее эффективный метод - внесение в почву большого количества биогумуса. Попадая в почву, он структурирует почву, делает ее воздухо- и водопроницаемой, пористой, влагоемкой и влагоудерживающей. Растения, высаженные в насыщенные гумусом почвы более устойчивы к засухам.   Гумус – аккумулятор солнечной энергии. Подсчитано, что в почвах накоплено до 88% энергии, которая сохраняется в самом гумусе и растительном веществе.   Гумус следует рассматривать как один из наиболее важных источников углекислоты, обеспечивающий потребности фотосинтеза в растениях. Непрерывное поступление СО2 идет из почвы в корневую систему растений и часть в приземный слой атмосферы и оказывает огромное влияние на развитие растений, их фотосинтез. Даже незначительное повышение концентрации углекислоты в почве и приземном слое воздуха может увеличивать урожай растений на 30-100%.   Гумус связывает тяжелые металлы в почве и предохраняет растения от их токсического воздействия, в том числе и от тяжелых радионуклидов. Сельскохозяйственная продукция, выращенная на высокогумусированых почвах является экологически чистой и натуральной.
   Гумус накапливался и сохранялся в почвах в течение длительного времени. Количество его в почве зависит от климатических условий и колеблется от 0.6 т\г (тундры и пустыни) до 1000 т\г (черноземы). Мощность гумусного слоя существенно различается и составляет в тундровых почвах 5 см, а в южных степях России до 100 и более см.

Гумусовый фонд почвы – это итоговый результат длительных (столетия и тысячелетия) разнообразных процессов продукции, разложения и консервации веществ животного, растительного и микробного происхождения.

Образование гумуса - очень сложный процесс биологических и биохимических превращений остатков растительного (а также животного) происхождения в почве, главным образом в третьем, заключительном слое листового и травяного опада - гумусовом горизонте. Сначала в этом процессе участвуют микроорганизмы, способные использовать и усваивать ("переваривать") легкодоступные органические соединения (сахар, крахмал и т.п.). То, что они не смогли "съесть" (труднодоступные комплексные соединения: целлюлозу, лигнин, жиры и растительные белки) поедают другие группы микробов и организмов, способные это делать, обладающие более мощным ферментами. К ним подключаются грибы, у которых ферментативный аппарат ещё мощнее - их ферменты способны растворить и расщепить практически все органические соединения растительного происхождения; они довершают процесс разрушения детрита. Все эти группы (и микробы, и грибы) по способу питания - осмотрофы; они всасывают растворённые ("переваренные" под действием их ферментов) вещества всем своим телом, у них нет пищеварительных органов.

Почвенные ресурсы. Наиболее важное свойство, которое человек ценит в почвах и стремится использовать, — плодородие, т.е. способность почвы создавать урожай растений. Плодородие обусловлено наличием в почвах органического вещества — гумуса, или перегноя. Благодаря плодородию, почвы являются величайшим природным богатством.

Самыми плодородными почвами являются черноземы, формирующиеся в оптимальных условиях для гумусонакопления. Именно в этих почвах запасы гумуса в метровом слое почвы особенно велики. В типичных черноземах они достигают 709 ц/га (Кононова М.М., 1963). В выщелоченных черноземах запасы гумуса уменьшаются (512 ц/га), еще заметнее они снижаются в серых лесных почвах (215 ц/га), а в подзолистых не достигают и 100 ц/га. Таким образом, к северу запасы гумуса уменьшаются, снижается и плодородие почв вследствие возрастания их выщелоченности и увеличения заболоченности, т.е. переувлажнения.

К югу от типичных черноземов запасы гумуса также уменьшаются: в черноземах обыкновенных они составляют 426 ц/га, в южных — 391 ц/га, темно-каштановых — 229 ц/га. В светло-каштановых почвах запасы гумуса сокращаются до 116 ц/га, в бурых пустынно-степных — до 62 ц/га. Снижение плодородия почв в сухих степях и полупустынях обусловлено не только уменьшением запасов гумуса, но и засолением почв.

С запасами гумуса тесно связана естественная продуктивность почв, которая может быть выражена величиной годового прироста биомассы на единицу площади. На подзолистых и дерново-подзолистых почвах биомасса составляет 45-85 ц/га, на черноземах — 90-137 ц/га, на каштановых снижается до 40 ц/га. Естественно, что обладающие высоким естественным плодородием черноземы уже давно распаханы. Ныне свыше 50% пашни России размещено на черноземах. Около 15% пашни приходится на серые и бурые лесные почвы и примерно столько же — на дерново-подзолистые и подзолистые. Чуть более 10% пашни приурочено к каштановым, главным образом темно-каштановым почвам.

   Под влиянием длительной обработки почвы постепенно теряют запасы питательных веществ, структура их разрушается. Стремясь поднять продуктивность земледелия, человек вкладывает определенный труд в обработку почвы, вносит в нее удобрения, использует специальные агротехнические приемы, при помощи которых стремится изменить многие важные свойства почв в нужном для него направлении. Благодаря этому многие окультуренные почвы стали более плодородными, чем их девственные аналоги.

Для накопления гумуса наиболее благоприятна смена оптимального гидротермического режима в сочетании с оптимальным воздушным на некоторое периодически повторяющееся искушение. В этом случае происходит постепенное разложение растительных остатков, достаточно энергичная их гумификация и закрепление гумусовых веществ минеральной частью почвы. Большое значение имеет характер растительности. Немаловажны для накопления гумуса гранулометрический состав и физико–химические свойства почвы. В легких почвах разложение и минерализация растительных остатков протекают быстро, конечные продукты в почве не закрепляются. В суглинках и глинах, наоборот, процессы трансформации замедлены, образующиеся гумусовые кислоты хорошо закрепляются в почвах, особенно богатых глинистыми минералами и щелочноземельными металлами. В результате содержание гумуса в почвах изменяется в широких пределах и по общему содержанию органического вещества (%) все почвы условно делятся на : безгумусовые - <1; очень низкогумусовые – 1 – 2; низкогумусовые – 2 – 4; среднегумусовые – 4 – 6; высокогумусовые – 6 – 10; очень высокогумусовые тучные – 10 – 15; перегнойные - 15-20.

В гумусе в виде химической энергии органических соединений аккумулирована энергия Солнца, трансформированная зелеными растениями в процессе фотосинтеза, что обусловливает многогранную роль гумуса в жизни биосферы.