Курсовая теория на тему Органическое вещество почв

Содержание:

Введение 3
Глава 1. Природа органического вещества почв 6
1.1 Понятие органического веществ почв 6
1.2 Источники органического вещества почв 7
Глава 2. Трансформация органического вещества почвы 10
2.1. Минерализация 10
2.2. Деятельность почвенной фауны 11
2.3. Гумификация 13
Глава 3. Природа гумуса 15
3.1. Гумусовые кислоты 15
3.1.1. Органоминеральные производные гумусовых кислот 17
3.2. Гуминовые кислоты 18
3.3. Ульминовые кислоты 21
3.4. Гумины 22
3.5. Фульвокислоты 24
Глава 4. Роль и значение органического вещества почв 27
Заключение 29
Список использованной литературы 31

Введение:

Актуальность исследования органическому веществу традиционно придается очень большое значение в формировании свойств почвы и ее плодородия, однако роль органических веществ, их функция рассматриваются зачастую далеко не одинаково. Некоторые авторы связывают с гумусом все важнейшие стороны почвообразовательного процесса, считая, что гумус, его состав и свойства являются отражением истории и направления развития почвы, и в то же время именно органические вещества рассматриваются как главные агенты, преобразующие материнскую породу. Известный исследователь гумуса В.В. Пономарева в 1956 г. писала по этому поводу, что типы почвообразования можно считать почти синонимами типов гумусообразования или, точнее, цикла превращения органических остатков. Противоположное отношение к почвенному гумусу, в его крайнем выражении, сводится к мнению о полезности гумуса лишь в той мере, в какой минерализация органических веществ почвы может пополнить запас доступных растениям элементов минерального питания и азота. Очевидно, что столь крайние точки зрения не могут правильно отразить реальную роль органических веществ в почвообразовании и плодородии почв, а тем самым и адекватно оценить значение гумуса, особенно для почв, используемых в сельском хозяйстве [6].
Реальная роль органических веществ в почвах многогранна и зачастую противоречива. Рассмотрим некоторые, наиболее общие аспекты значения органического вещества в плодородии почв.
В составе органического вещества почв сосредоточено до 95-99% всех запасов азота, значительная часть фосфора и серы. Только в очень малогумусных почвах несколько повышена доля минеральных форм соединений азота: нитратов и аммонийного азота. Запасы азота органических соединений в пахотном слое чернозема достигают 8-10 т/га, и даже в подзолистых почвах они составляют 3-4 т/га. Запасы органических фосфатов достигают 15-30 % от общего количества фосфора в пахотных горизонтах, а иногда повышаются до 50 %; в почвах гумидных регионов сера, как и азот, также представлена большей частью органическими соединениями.
Значение органического вещества в почвообразовании
Кроме азота, фосфора и серы, в состав органического вещества почв входят такие важнейшие элементы, как калий, кальций, магний; железо, многие микроэлементы. Установлено, что в препаратах гуминовых кислот содержится в десятки раз больше меди и кобальта, в 6 раз больше стронция, в 3-5 раз больше марганца и в 20 раз больше цинка, чем в почвах, из которых были получены эти препараты. Особенность этих соединений заключается в том, что в результате минерализации органического вещества важнейшие элементы питания растений переходят в доступные растениям формы. Мобилизация тех же элементов, находящихся в форме оксидов, слоистых силикатов, а тем более каркасных силикатов, требует значительно больших затрат энергии. Иными словами, запасы элементов питания растений в виде органических соединений не только значительны по размерам, но и представляют ту форму, которая может быть легко мобилизована.
В связи с этим неоднократно обсуждался вопрос, и разрабатывались практические приемы мобилизации элементов питания растений, связанных в органическом веществе почв [1]. В необходимых случаях и при очень высоком содержании органического вещества такая мобилизация возможна, но для большинства пахотных почв она нежелательна, поскольку даже частичная потеря органического вещества влечет за собой ухудшение химических и водно-физических свойств почв, а в конечном итоге приводит к деградации почвы. Мобилизацию элементов питания можно рассматривать только как временную меру. Природное накопление элементов питания в составе органических веществ почвы влечет за собой их своеобразную консервацию. Опираясь на радиоуглеродное датирование, можно считать, например, что некоторые азотсодержащие фрагменты гумуса не участвуют в биологическом круговороте на протяжении сотен лет. В этом проявляется одна из противоречивых сторон влияния гумуса на почвенные свойства и процессы. Следует, однако, упомянуть, что при разложении гумуса в условиях хорошей аэрации и достаточной влажности в припочвенные слои атмосферы поступает большое количество углекислоты.
Различные органические вещества (гумусовые кислоты, полисахариды и др.) пропитывают почвенные агрегаты, склеивают механические элементы, придают водопрочность структурным отдельностям. Обволакивая минеральные частицы, органические вещества частично изолируют их от почвенного раствора, повышают их устойчивость к внутрипочвенному выветриванию. С другой стороны, так называемые агрессивные фракции почвенного органического вещества, преимущественно фульвокислоты, активно воздействуют на почвенные минералы, способствуя не только увеличению подвижности элементов минерального питания растений, но и вызывая в определенной экологической обстановке развитие процесса оподзоливания.
Цель исследования: изучить органическое вещество почв.
Объект исследования: гумус.
Предмет исследования: органическое вещество почв.
Для достижения поставленной цели нужно решить следующие задачи:
1. Изучить природу органического вещества почв;
2. Рассмотреть трансформацию органического вещества почвы;
3. Изучить природу гумуса;
4. Выяснить роль и значение органического вещества почв.
Структура работы. Работа состоит из введения, двух глав теоретического анализа, заключения, списка литературы. Объем работы составляет 32 страницы. Количество литературных источников – 21.

Заключение:

Органическое вещество почвы является источником питания для микроорганизмов и растений, в нем содержится почти весь почвенный азот и до 50 % фосфора. Образование водорастворимых органоминеральных соединений, содержащих в своем составе необходимые для растений макро- и микроэлементы, имеет огромное значение в формировании режима питания растений в почвах.
Большое влияние органическое вещество оказывает на формирование физических и физико-механических свойств почв: плотность, пористость, липкость, связность, удельное сопротивление и др. Особенно велика роль гуминовых кислот в образовании водопрочных агрегатов.
Содержание и состав органического вещества определяют биологическую активность почвы, численность, состав и активность почвенных микроорганизмов, особенно при поступлении в почву свежих органических веществ, богатых азотом и зольными элементами.
Гумусовые вещества, прочно закрепленные минеральными соединениями (гумин, гуматы кальция, гуминово-глинистые комплексы), определяют физико-химические свойства почвы (емкость поглощения, буферность и др., санитарно-защитные функции и противоэрозионную устойчивость почвы.
Огромное и разностороннее значение органического вещества в формировании почвенного плодородия определяет необходимость постоянной заботы о регулировании содержания органического вещества и его воспроизводстве при сельскохозяйственном использовании почв.
Большое число элементарных почвенных процессов происходит при участии гумусовых веществ [4]. Это элювиальные, биогенно-аккумулятивные, метаморфические и другие ЭПП. Запасы, состав и содержание органического вещества в почве служат главными показателями плодородия и влияют на все ее свойства и режимы. Живая биомасса является источником зольных элементов и азота, необходимых для питания растений. Часть этих веществ усваивается флорой в ходе ионообменных реакций или находится в поглощенном состоянии. Другая часть становится доступной растениям после высвобождения и минерализации органических веществ. В почве гумус выступает как оптимизатор физико-химических свойств. Более гумусированные слои обладают высокой буферностью к окислению-восстановлению, кислотно-основным воздействиям и действию токсикантов. Катионы, поглощенные органоминеральными коллоидами, становятся доступными для растений и интенсивно их питают [11]. Также органическое вещество воздействует на структуру, механические и физические свойства почв. Чем выше гумусированность, тем ниже плотность, лучше структура и водопрочность структурных агрегатов, более оптимизированы твердость, пластичность, липкость и удельное сопротивление. За счет гумуса почва получает темную окраску, что содействует поглощению тепла.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Природа органического вещества почв

1.1 Понятие органического веществ почв

Органическое вещество почвы — это сложная система всех органических веществ, присутствующих в профиле в свободном состоянии или в форме органоминеральных соединений, исключая те, которые входят в состав живых организмов.
Главным источником органического вещества почвы являются остатки растений и животных на разных стадиях разложения. Наибольший объем биомассы поступает за счет опавших растительных остатков, значительно меньше вклад беспозвоночных и позвоночных животных и микроорганизмов, однако они играют важную роль в обогащении органического вещества азотсодержащими компонентами.
Органическое вещество почвы по своему происхождению, характеру и функциям делится на две группы: органические остатки и гумус. В качестве синонима термина «гумус» иногда используют термин «перегной».
Органические остатки представлены главным образом наземным и корневым опадом высших растений, который не утратил своего анатомического строения. Химический состав растительных остатков различных ценозов варьирует в широких пределах [19]. Общим для них является преобладание углеводов (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества), лигнина, белков и липидов. Весь этот сложный комплекс веществ после отмирания живых организмов поступает в почву и трансформируется в минеральные и гуминовые вещества, а частично выносится из почвы с грунтовыми водами, возможно, до нефтеносных горизонтов.
Разложение органических остатков почвы включает механическое и физическое разрушение, биологическую и биохимическую трансформацию и химические процессы. В разложении органических остатков большая роль принадлежит ферментам, почвенным беспозвоночным животным, бактериям и грибам. Ферменты — это структурированные белки, имеющие множество функциональных групп. Основным источником ферментов являются; растения. Выполняя в почве роль катализаторов, ферменты в миллионы раз ускоряют процессы распада и синтеза органических веществ.
Гумусное состояние почв — это совокупность общих запасов и свойств органических веществ, создающаяся процессами их накопления, трансформации и миграции в почвенном профиле и отображающаяся в наборе внешних признаков. Система показателей гумусного состояния включает содержание и запасы гумуса, его профильное распределение, обогащенность азотом, степень гумификации и типы гуминовых кислот.

1.2 Источники органического вещества почв

В пределах почвенного профиля присутствуют разнообразные минеральные и органические вещества. Почва в своем составе имеет как живую биомассу, так и всевозможные химические соединения. Без знания их свойств агроном не сможет эффективно управлять плодородием и увеличивать урожайность. Поэтому изучение органических и минеральных веществ почвы издавна привлекает внимание специалистов сельского хозяйства. В последние годы особенно возрос интерес к исследованию растительных и животных остатков в составе верхнего слоя суши.
Итак, органическое вещество почвы – это совокупность всей живой биомассы в форме гумуса и остатков растений и животных. Оно играет ключевую роль в формировании свойств почвенного слоя, с которыми связаны фитосанитарные функции и развитие плодородия [21]. Главными источниками органического вещества в почве выступают отмершие растения в виде корневой и надземной масс. В меньшем количестве поступают остатки фауны.
Источниками органического вещества почвы являются: растительные остатки (листья, стебли и корни растений), зеленые удобрения и навоз. Все эти растительные вещества очень сильно различаются по скорости разложения. Некоторые из них являются сочными и нежными и разлагаются очень быстро, оставляя в почве мало органического вещества; другие — деревянистые и грубые — разлагаются медленно и долго сохраняют в почве запасы органического вещества. Блер и Ваксман дают следующую классификацию источников органического вещества почвы и скорости их разложения:
1. Зеленые удобрения разлагаются быстро, освобождают содержащиеся в них азот и фосфор для питания растений и оставляют в почве мало органического вещества.
2. Отходы животноводства, такие, как сушеная кровь, рыбные отходы и мясокостная мука, также разлагаются быстро; азот этих отходов переходит в доступную для растений форму, и в почве остается мало органического вещества.
3. Стойловый навоз является идеальным источником органического вещества. Часть содержащихся в нем минеральных элементов питания и азота освобождается быстро, а часть органического вещества остается в почве; однако экономически выгодные дозы навоза слабо повышают содержание органического вещества в почве.
4. Компосты из растительных остатков представляют собой превосходные источники органического вещества, если в них содержится достаточное количество азота, чтобы обеспечить активное разложение. Компоста являются слишком дорогими для внесения их под полевые культуры.
5. Стерня растений и такие растительные отходы, как солома, кукурузные стебли, хвоя сосны, медленно разлагаются в почве [14]. Они имеют низкое содержание азота и должны находиться в почве некоторое время, прежде чем будет высеяна последующая культура, а во многих случаях, когда в почву заделывают такие растительные отходы, желательно вносить под эту культуру и минеральные азотные удобрения.
6. Торф и лесную подстилку нужно считать только источниками органического вещества, потому что они отличаются низким содержанием фосфора и калия, а содержащийся в них азот очень медленно переходит в усвояемую форму. Они являются слишком дорогими для внесения их под полевые культуры.
Их соотношение зависит от местных условий и состава зональной растительности. Так, для почв тундры характерна небольшая доля органических остатков. Затем к тайге, лесам и лесостепям она нарастает. При переходе в степную зону опад сокращается вследствие сухого климата, зато возрастает доля корнеопада. В пустынных областях доля органических остатков минимальна, а в лесах тропиков и субтропиков она снова резко увеличивается.
Характер поступления опада в почву/ Органические остатки проникают в почвенный профиль неодинаково: в лесах их основное количество поступает на поверхность слоя, а в травянистых местностях — непосредственно внутрь в форме отмерших корней. От характера попадания в почву опада зависят дальнейшие процессы его превращения. В химическом составе сухих остатков присутствуют белки, углеводы, воски, смолы, лигнин и другие вещества. Также содержатся зольные элементы: кремний, калий, магний, кальций, сера, фосфор, железо и ряд других. Наиболее быстро гумификации и минерализации подвергается опад, который богат основаниями (магнием, кальцием) и веществами, легкодоступными для микроорганизмов (аминокислотами, белками, растворимыми углеводами) [8].
Растительные остатки, содержащие много смол, лигнина и дубильных веществ, разлагаются медленно. Что касается опада культурных растений, среди них быстрее всего трансформации подвергаются остатки