Рассматривая разнообразные соединения углерода, огромную роль в плодородии почв и почвообразовании играют органические вещества. Органическое вещество почвы – совокупность органических веществ, которые находятся в форме гумуса, а также остатков растений и животных. Важнейшей составляющей почвенного органического вещества является гумус. Гумус – часть органического вещества почвы, которая представлена совокупностью неспецифических и специфических органических веществ почвы [4,5].
Запасы, состав и содержание гумуса относятся к числу главных показателей, от которых зависят ценные свойства почвы. Эти же показатели используют при решении задач диагностики и классификации почв.
Гумус способен выполнять многочисленные функции при формировании почвенного плодородия. Приемлемое содержание гумуса в почвах позволяет обеспечить агрономически ценную структуру и благоприятный водно-воздушный режим, при этом улучшая прогреваемость почв. С гумусом связывают основные физико-химические показатели почв, такие как кислотно-основная буферность почв и высокая емкость катионного обмена; от уровня содержания гумуса и его качества зависят кислотность и положительное изменение восстановительных процессов.
В различных природных условиях скорость и характер гумусообразования разнообразны и зависят от связанных между собой условий почвообразования: теплового и водно-воздушного режимов почвы, её физико-химических свойств, гранулометрического и видового составов, а также поступление растительных остатков и характер интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов.
Наиболее специфичными органическими веществами, формирующими гумус, являются гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумин.
Гуминовые кислоты – это группа веществ, растворимых в щелочах, но нерастворимых в кислотах. Их извлекают из почвы в виде темноокрашенных растворов солей – гуматов Na, K или NH4. Главными компонентами молекулы гуминовой кислоты являются ядро, боковые цепи и периферические функциональные группы. Ядро гуминовых веществ представляет собой ряд ароматических циклических колец. Боковыми цепями могут быть углеводные, аминокислотные и другие цепочки. Функциональные группы представлены фенолгидроксильными и карбоксильными группами, играющими основную роль в образовании почвы, так как создают процессы взаимодействия гуминовых кислот с минеральной частью почвы. Гуминовые кислоты являются наиболее ценной частью гумуса, увеличивающие поглотительную способность почвы, способствуя накоплению элементов почвенного плодородия, а также образованию водопрочной структуры.
Фульвокислоты - гумусовые вещества красноватой или желтой окраски, остающиеся в растворе после подкисления щелочной вытяжки из почвы и выпадения в осадок гуминовых кислот. Как и гуминовые кислоты, фульвокислоты являются группой похожих по строению высокомолекулярных соединений. Элементарный состав фульвокислот отличается от элементарного состава гуминовых кислот наименьшим содержанием С и N и наибольшим содержанием С и Н. Их соли – фульваты, также хорошо растворимы в воде и плохо закрепляются в почве. Фульвокислоты обладают сильнокислой реакцией, что позволяет им энергично разрушать минеральную часть почвы, тем самым вызывая развитие почвенного подзолообразовательного процесса.
Гумином является органическое вещество, входящее в почвенный состав, нерастворимое в щелочах, кислотах и органических растворителях. Эта часть гумусовых веществ представлена комплексом гуминовых кислот, фульвокислот и их производных, прочно связанных между собой и с минеральной частью почвы. Поэтому инертность гумина обуславливается в большей степени характером связей, чем химической природой.
Следует отметить влияние ландшафтной асимметрии на динамику процессов почвообразования.
Рисунок 1 – Схема участка исследования
Рельеф является главным фактором перераспределения солнечной радиации, оказывая влияние на тепловой, водный, солевой, питательный и окислитильно-восстановительный режимы почв. Неравномерное распределение тепла и влаги между южным и северным склонами проявилось в неоднородности такого биологического фактора почвообразования, как видовой состав и продуктивность фитоценозов. Это, в свою очередь, повлияло на такие показатели состояния почв, как мощность гумусового горизонта и качественно-количественный состав гумуса [2,3,6]. Для изучения закономерностей географического распределения почв на каждом склоне, были исследованы водораздельные участки под естественной растительностью, которые расположены в подзонах южных черноземов. Содержимое общего гумуса в образцах почвы определяли методом Тюрина в модификации ЦИНАО [1].
Таблица 1 - Содержание гумуса в черноземах обыкновенных, расположенных на выровненной территории поселка Переволоцкий
|
Место отбора проб |
Глубина отбора, см |
|||
|
0 – 10 см |
10 – 20 см |
20 – 30 см |
30 – 40 см |
|
|
Выровненный участок |
7,95 |
7,38 |
6,33 |
5,99 |
Таблица 2 – Содержание гумуса в южных черноземах, расположенных на склоне северного направления (с. Алексеевка, Переволоцкого района) (%)
|
Место отбора проб |
Глубина отбора, см |
|||
|
0 – 10 см |
10 – 20 см |
20 – 30 см |
30 – 40 см |
|
|
Вершина склона |
2,78 |
2,55 |
1,39 |
1,6 |
|
Середина склона |
4,46 |
3,99 |
4,01 |
2,81 |
|
Низина склона |
7,85 |
7,42 |
6,7 |
6,13 |
Таблица 3 – Содержание гумуса в южных черноземах, расположенных на склоне южного направления (с. Алексеевка, Переволоцкого района) (%)
|
Место отбора проб |
Глубина отбора, см |
|||
|
0 – 10 см |
10 – 20 см |
20 – 30 см |
30 – 40 см |
|
|
Вершина склона |
2,78 |
2,55 |
1,57 |
1,4 |
|
Середина склона |
3,61 |
3,49 |
3,75 |
3,51 |
|
Низина склона |
5,39 |
5,27 |
5,34 |
4,32 |
Таблица 4 – Содержание гумуса в темно-каштановых почвах, расположенных на выровненных территориях вблизи поселка Зубочистка 1 Переволоцкого района
|
Место отбора проб |
Глубина отбора, см |
|||
|
0 – 10 см |
10 – 20 см |
20 – 30 см |
30 – 40 см |
|
|
Выровненный участок |
5,13 |
4,83 |
4,28 |
4,00 |
Рисунок 2 – Общие запасы гумуса
Подводя итог, из вышесказанного можно заметить, что черноземы обыкновенные выровненных территорий и черноземы южные северного склона обладают схожими свойствами, содержание и запасы гумуса характеризуются как высокие. Еще можно заметить, что черноземы южные южного склона и темно-каштановые почвы выровненных территорий так же имеют схожие свойства, содержание гумуса и его запасы характеризуются как средние. Содержание же гумуса и его запасы в почвах на вершине склона характеризуются низким показателем. Таким образом, склоны северной экспозиции содержат большое количество общего гумуса и имеют большие запасы гумуса, чем склоны южных направлений. Это связано с тем, что гидротермический режим, ферментативная активность на склонах северной экспозиции сильнее и лучше развиты, чем на клонах южной экспозиции.