Гумус: что это такое и почему в южных регионах гумуса больше, чем в северных?

Выращивание культур на бедных почвах

О том, что почвы на большей части России далеко не черноземные, известно, наверное, всем. В большинстве случаев российским огородникам приходится иметь дело максимум с умеренно гумусными или среднегумусными грунтами. Разумеется, для успешного выращивания томатов, огурцов, капусты и прочих культур такую землю приходится улучшать.

Минеральные удобрения в этом случае, конечно, также будут полезны. Но только если использовать их в комплексе с органикой. Поэтому перед тем, как приступать к высадке семян или рассады, в почву следует внести навоз или компост. Можно также использовать и собственно сам гумус. Что это такое, мы с вами выяснили. Это очень полезный субстрат, наличие в почве которого и определяет ее плодородность. По эффективности действия навоз и компост он значительно превосходит.

Что мы не видим, но о чем знают химики

Каждое растение — уникальный организм, в котором есть разные ферменты для различных нужд (их еще называют белками-катализаторами), а также витамины (про них все знают, потому овощи едят исключительно для добавки сего вещества в организм), гормоны (про вещества капусты, которые похожи на женские гормоны, часто рассказывается), пигменты (антоциан дает окраску ягодам смородины). Но это тоже не гумус.Витамины — хорошо, но это тоже не гумус. Наша земная жизнь создана на основе углерода. Это в неорганических веществах углерод — не обязательный элемент, а его отсутствие в органических молекулах говорит о другой форме жизни, не углеродной, и такие на земле тоже изредка встречаются.

Для создания (или синтеза) и для расщепления (или анализа) природа создала механизмы, которым нужны ферменты. Сами реакции не свободны, их протекание запрограммировано природой. Она создала настоящий огромнейший производственный комплекс, который умеет синтезировать гумус. Из чего? Из тех неживых органических форм, что ранее были живыми, то есть из опада, корешков, червячков. Образованием гумуса занимаются живые органические формы, то есть те же бактерии и червячки. Гумус почвы – это сообщество органических соединений, некий запас веществ, которые растения считают питательными. Не мы, заметьте, а растения. И этот комплекс создается почвенными животными, среди которых важнейшие работы приходятся на долю дождевых червей.

Важнейшие работы по созданию гумуса выполняют дождевые черви. Может быть, я неправильный пример приведу, но все-таки. Нам кажется, что рыбы в океане должно быть очень много, потому что он огромен. На самом деле это не так, не во всех водах рыба водится. Есть такие районы, где нет рыбного промысла, потому что они практически безжизненны. Все неживое органическое вещество падает на дно, туда, где нет солнца, где высокое давление, где рыбы жить не могут. Океанические течения (не те, о которых рассказывали в школе на уроках) либо уносят питательные вещества ко дну, либо поднимают их на поверхность. Именно там, где питательные вещества течениями поднимаются на поверхность, находятся районы рыбных промыслов. А мы-то и не догадываемся, почему рыбы живут в холодных водах северных морей. Оказывается, там потоки воды поднимают корм для простейших, ракообразных и других мелких водных животных, которыми кормится рыба.Нечто подобное происходит и в почве. Все питательные вещества почвы называются словом «гумус». Конечно, определение дилетантское, но ведь понятно, что суперфосфат и мочевина не станут его источниками.

Полезно и прибыльно

Производить биогумус можно не только для себя, на нем можно и подзаработать неплохо… Один червь за день перерабатывает примерно один грамм субстрата, с выходом биогумуса до 50%. Считаем, за 4 месяца 5000 червей с 1 кв. м, переработав 600 кг субстрата, дадут ~300 кг биогумуса, если в деньгах, то стоимость, грн. (с НДС) фасованный (3 кг) до 1000 упаковок ~3,00. Свыше 1000 упаковок ~ 2,50, нефасованный — до 1 т ~ 700,00 Свыше 1 т ~ 600,00. Если на земельном участке выделить под это дело одну сотку, то получится за лето неплохой бизнес, считайте сами. При этом затраты труда — периодическая поливка водой и подготовка субстрата.

Система органических веществ почвы

Органическое вещество почвы подразделяется на две группы: органические остатки и гумус(по Д.С. Орлову,1985) (рис. ).

Неразложившиеся остатки, которые видны невооруженным глазом или под лупой, составляют 5-10 % от общего содержания органического вещества почвы. Входящие в их состав органические компоненты являются источником образования гумуса, на долю которого в большинстве минеральных почв приходится до 90-99 % от общего содержания органического вещества.

Гумусом называют сложный динамический комплекс органических соединений образующихся при разложении и гумификации органических остатков и продуктов жизнедеятельности живых организмов. В составе гумуса различают промежуточные продукты распада и гумификации, неспецифические органические соединения и специфические гумусовые вещества.

Неспецифические органические или индивидуальные соединения — это обширная группа органических веществ поступающих в почву из разлагающихся растительных и животных остатков, с прижизненными выделениями корней, макро- и микроорганизмов.

Сюда относятся лигнин, целлюлоза, белки, липиды, углеводы и другие, хорошо известные в биохимии соединения

При их дальнейшей трансформации образуются промежуточные продукты разложения и гумификации.

Они составляют группу разнообразных и плохо изученных органических соединений почвы. Эту систему веществ можно разделить на две категории: 1) высокомолекулярные продукты разложения, 2) низкомолекулярные соединения.

О природе высокомолекулярных соединений мы фактически не имеем достоверных материалов.

Предположительно сюда могут быть отнесены продукты частичного гидролиза, окисления и деметоксилирования лигнина, белков, углеводов и т.п., которые еще не могут считаться специфическими гумусовыми веществами, но также уже не идентифицируются как характерные для живых организмов индивидуальные органические соединения.

К низкомолекулярным органическим соединениям относятся различные аминокислоты, моносахариды, соединения фенольной природы.

Обычным компонентом среди соединений этой группы являются низкомолекулярные органические кислоты алифатического ряда: щавелевая, янтарная, яблочная, муравьиная и т.п. В большинстве случаев органические кислоты присутствуют в почве в виде солей, так как активно взаимодействуют с минеральной частью. Их содержание может достигать 30-40 % от всей суммы водорастворимых органических веществ. Особенно активно образуются низкомолекулярные органические кислоты при разложении лесных подстилок и в анаэробных условиях.

Неспецифические соединения — индивидуальные органические соединения и промежуточные продукты распада и гумификации.

Судьба веществ этой группы в почве может быть различной. Часть из них усваивается микроорганизмами, частично они распадаются до конечных продуктов, а какое-то количество включаясь в процесс гумификации трансформируется в специфические гумусовые вещества.

Необходимость выделения в составе гумуса специфических гумусовых веществ и неспецифических органических соединений обусловлена тем, что гумусовые вещества накапливаются преимущественно в почвах и являются специфическим продуктом почвообразования, тогда как неспецифические соединения синтезируются в живых организмах и поступают в почву в составе растительных и других органических остатков.

Только в составе гумуса полностью доминируют гумусовые вещества составляя до 90-95 % его массы .

Специфические гумусовые вещества представлены гумусовыми кислотами, негидролизуемым остатком и прогуминовыми веществами. Прогуминовые вещества —“молодые” гуминоподобные продукты во многом сходные с промежуточными продуктами распада органических остатков. Обнаруживаются они при детальном фракционировании выделенных из почв гумусовых соединений и изучены очень слабо.

Негидролизуемый остаток (гумин) представляет собой ту часть гумуса почвы, которую не удается экстрагировать разбавленными растворами щелочей, кислот или органическими растворителями.

Он включает: гумусовые кислоты, прочно связанные с минеральной частью, в первую очередь с глинистыми минералами и декарбоксилированные гумусовые вещества, утратившие способность растворяться в щелочах. Кроме того, в составе негидролизуемого остатка найдены лигнин , целлюлоза, полисахариды, углистые частицы, находящиеся на разных стадиях разложения растительные остатки и обломки хитинного покрова насекомых.

Что такое гумус?

Улучшение производства овощей и фруктов в пределах как сельхозпредприятия, так и личного садоводства и огородничества возможно путем изменения структуры плодородного слоя земли. Подробный ответ на этот вопрос представлен в интернет-энциклопедии. Википедия гласит, что это такое основное вещество, которое относится к органике и входит в состав почвенного субстрата.

Гумусовый слой отмечается повышенным содержанием органических веществ. В почвенной структуре присутствует от 85 до 90 % питательных элементов, именно это свойство является определяющим для повышения плодородности.

Гумус представляет соединение органических веществ и результатов их взаимодействия. Предусматривается формирование органических соединений в виде органо-минеральных образований.

Существует и другое определение гумуса в почве. Согласно научным источникам, гумусовый слой представляет собой систему азотистых соединений, образующихся за счет минерализационного процесса по отношению к растительным остаткам. Для протекания минерализации требуется ферментативное влияние. Оно создается за счет жизнедеятельности микроорганизмов, присутствующих в субстрате. Краткий вариант – это результат перегноя, производимый на участке. Результат такого производства особо популярен на приусадебных участках, в огородах, садах.

Другие трактовки понятия делают уточнение об основе производства. Базисом для создания плодородного слоя служит помет. Он является результатом смешения органических остатков животной жизнедеятельности. Существует классификация помета. В ее основе находится источник его появления.

Для углубления необходимо рассмотреть словообразование термина. «Humus» согласно дословному переводу с латинского языка означает «земля». Он является основополагающим компонентом, имеющим в своем составе питательные вещества, необходимые для развития растений.

Состав

С точки зрения структуры под гумусом следует понимать комплекс химических веществ.

Для гумусового слоя характерен следующий состав:

• Неорганическая часть, которая составляет 10 % и включает элементы неорганической природы происхождения. Подразумеваются минералы из числа фульватов и гуматов.
• Органическая часть, составляющая 90 %. Включает гуминовые кислоты, гуматы и фульвокислоты.

Гуминовые кислоты представляют собой высокомолекулярные органические соединения, для которых присуще содержание азота. Данная категория характеризуется циклическим строением. Отсутствует растворимость в кислотах и воде. Отмечается растворимость в слабо-щелочной среде. Гуминовые кислоты включают углеродную (50 %), водородную (5 %), кислородную (40 %) и азотную (5 %) составляющие.

Гуматы образуются как результат взаимодействия минеральной почвенной части и гуминовых кислот. Подразделяются на гуматы щелочей, магния, кальция.

Для щелочной категории свойственна хорошая водная растворимость, образование коллоидных растворов. Категория магния и кальция не обладает водной растворимостью ввиду образования водопрочной структуры.

Группа фульвокислот является высокомолекулярными органическими кислотами с содержанием азота и водной, кислотной, щелочной растворимостью. Присутствует растворимость в определенных растворителях органического характера. Включают в своем составе водород, азот, углерод, кислород. Гарантируют ускоренное разрушение минералов в почвенной структуре.

Состав и количество гумуса в различных типах почвы

Гумус состоит из таких основных групп веществ:

1. Промежуточные элементы перегнивания органики: аминокислоты, полифенолы, моносахариды.
2. Вещества исходных биологических остатков: воск, смола, лигнин, углеводы, белки.
3. Органические частицы, специфичные для земли (гумусовые вещества). Это основа гумуса — 85 % его объема. Группа состоит из 2-х подгрупп кислот — темноокрашенных гуминовых и желтых фульвокислот.

Темноокрашенные гуминовые кислоты

Легко растворяются в щелочном окружении и осаждаются кислотами. В почве хранятся в виде солей различных металлов: алюминия, кальция, магния, натрия. Их функции различны:

1. Гуманаты магния и калия не растворяются в воде, в механизме образования почвы выполняют роль разработчиков структуры — склеивают соединения в агрегаты и окрашивают материал в темный цвет. Повышенное содержание гуманатов кальция в черноземе обеспечивает водопрочную особенность материала.
2. Гуманаты щелочных металлов значительно лучше растворимы водой. В структурообразовании почвы играют незначительную роль. Чернозем, насыщенный этими соединениями, не отличается особой водопрочностью.

Фульвокислоты

Фульвокислоты (апокреновая и креновая) — высокомолекулярные азотосодержащие вещества органического происхождения. Состав: углерод — до 52%, кислород — до 48%, водород и азот в пределах 2-6% каждый элемент.

При взаимодействии с металлами образуются соли — фульваты. Соли натрия, аммония, магния, калия и кальция растворяются в воде, поэтому быстро вымываются из слоя земли.

Фульвокислоты разрушают минералы (первичные и вторичные), что в комплексе с влажным климатом и почвой с бедным основанием приводит к утрате плодородия.

Содержание гумуса в почве: типы и состав

Содержание гумуса в различных типах почвы неодинаково. Процент вещества варьируется в зависимости от наличия массы органических частиц и влияет на плодородность слоя.

Классификация

Содержание гумуса в структуре почвы варьируется. Максимальное значение, которого он достигает, составляет 15 %. Это является отличительным свойством черноземов. Такой показатель, как уровень содержания гумуса в различных типах почв, лежит в основе почвенной классификации.

Согласно удельному весу гумуса почвенных структур принято выделять следующие категории:

• Малогумусовая. Содержание питательных веществ – менее 1 %, которое обусловлено низким уровнем растительности и повышенным содержанием в верхних слоях мульчи. Отличается малым удельным весом перегноя и извести. Характерно плохое проникновение воздуха и влаги, сниженная жизнедеятельность микроорганизмов. Отсутствует ускоренное гумусное образование. Пример – подзолистые почвы, свойственные для хвойных лесов.
• Умеренно гумусная. Содержание питательных элементов – 1 – 2 %. Считается более плодородной категорией, чем малогумусовая.
• Среднегумусная. Содержание органики – не более 3%. Удельный вес субстрата переводит в более высокий ранг по плодородности.
• Гумусная. Удельный вес органики – от 3 до 5 %. Основное применение – цветочное разведение и выращивание растений в огороде.

Существует деление гумусных слоев на следующие типы:

• Подзолистая почва. Второе название – мор. Характеристики – чрезмерная грубость, повышенное содержание детрита, низкая активность микроорганизмов на фоне кислой среды.
• Дерново-подзолистая почва. Второе название – модер. Уровень биологической активности – средний. Сохраняется кислая среда, отмечается слабый уровень взаимодействия с минеральной почвенной частью.
• Чернозем. Второе название – мюлль. Уровень биологической активности – высокий, присутствует нейтральная среда. Характеризуется активным взаимодействием с минеральной почвенной частью.
• Дерново-глеевая почва. Второе название – анмоор. Формируется в области временно увлажненной почвы. Почва верховых болот. Характерно для алиготрофного торфа, считается беднообогащенным.
• Почва низинных болот. Актуально для эутрофного торфа, относится к категории богатообогащенного.

Органическая часть почвы

Вместе с органическими веществами в почву поступают азотсодержащие соединения – аминокислоты, белки, алкалоиды, а также лигнин, дубильные вещества, смолы, органические кислоты (щавелевая, лимонная, винная.

Элементный состав органического вещества, поступающего в почву, характеризуется тем, что оно примерно на 5% (в пересчете на сухое вещество) представлено углеродом, водородом, азотом; остальные 5% – многочисленная группа зольных элементов – кальций, магний, калий, натрий, кремний, фосфор, железо, сера, а также микроэлементы – медь, бор, марганец, цинк и др.

Органические остатки, поступившие в почву, подвергаются различным биохимическим и физико-химическим преобразованиям.

Подъем ферментов, выделяемых микроорганизмами, изменяется анатомическое строение остатков, а сложные органические соединения распадаются на более простые – их называют промежуточными продуктами преобразования органических остатков.

В результате гидролиза белков образуются пептоны, пептиды, и свободные аминокислоты. При гидролизе сложных белков вместе с кислотами образуются углеводы, фосфорная кислота, азотсодержащие гетероциклические основы.

Разложение жиров сопровождается образованием лигнина и жирных кислот.

Продуктами распада лигнина являются фенолы.

Много промежуточных соединений образуется при разложении углеводов – моносахариды, органические кислоты, альдегиды и др.

Процесс синтеза органических веществ протекает в условиях биокатализа, действия ферментов, выделяемых микроорганизмами. Сущность этого процесса сводится к тому, что промежуточные продукты разложения opганического вещества, попадая под воздействием реакций биохимического окисления, поликонденсации, полимеризации, дают качественно новые органические соединения, которые называют гумусовыми, или перегнойными, а процесс их образования – гумификацией.

Обычно под гумусом  понимают группу темноокрашенных высокомолекулярных азотсодержащих органических веществ кислотной природы, большая часть которых – коллоиды.

Собственно гумусовые вещества составляют 85–90% общего количества органических соединений почвы. Наибольшее количество и качество гумуса дает травянистая растительность и ее корневая система. В образовании гумуса принимают участие простейшие животные почв и микроорганизмы, которые разрушают сложные органические вещества. Такой процесс называют биохимическим. В результате образуются две основные группы соединений:

неспецифичный гумус (лигнин, целлюлоза, воски, смолы и др. полуразрушенные соединения),

специфический гумус (гуминовые и фульвокислоты, гумин).

Строение гумуса очень сложное и не совсем выясненное. Гумусовые вещества представляют собой гетерогенную, полидисперсную систему высокомолекулярных, азотсодержащих, ароматических органических соединений кислотной природы.

В их составе выделяют три группы:

• гуминовые кислоты,
• фульвокислоты,
• гумин, или негидролизуемый остаток.

Качественное соотношение этих групп характеризует групповой состав гумуса. В составе групп выделяются фракции, отличающиеся друг от друга некоторыми свойствами (растворимость, молекулярная масса, элементный состав и др.).

Количественное соотношение фракций характеризует фракционный состав гумуса.

Гуминовые кислоты — группа темно-окрашенных (от бурой до черной) гумусовых кислот (бурые, серые, гиматомелановые), которые хорошо растворяются в щелочных растворах, но не растворяются в минеральных кислотах и в воде.

Лучший гумус тот, в котором преобладает гумин с гуминовой кислотой, как в наших дерновых почвах или в черноземных. В большинстве почв суши преобладает фульватный состав гумуса.

Наибольшее количество доброкачественного гумуса имеют черноземы (4–15%). Поэтому эти почвы самые плодородные.

В гумусе накапливаются многочисленные элементы питания растений — N, Р, S, К, Са, микроэлементы, которые высвобождаются при разложении его гетеротрофами.

Процессы разложения гумусовых веществ сопровождаются выделением углекислого газа, необходимого зеленым растениям для фотосинтеза. Кроме того, гумус является источником биологически активных веществ в почве (ферменты, витамины, ростовые вещества), положительно влияющих на рост и развитие растений, мобилизацию элементов.

Как использовать гумус

Для повышения плодородности почвы на своем дачном участке важно регулярно вносить гумус. Это следует делать обязательно, если изначально земля на участке скудна и ее нужно приспосабливать для земледелия

Но и чернозем также нуждается в гумусовой поддержке.

Внося органику в почву, вы каждый раз повышаете содержание гумуса в ней. Для этого следует ежегодно вносить в землю — навоз, компост, перегной, а также выращивать седераты, с последующей их запашкой.

Как вносить навоз и птичий помет

Особую осторожность следует проявлять, если вы решили внести свежий, не перепревший навоз, который еще не превратился в гумус. Бывалые огородники знают, что при попадании свежего навоза и птичьего помета в землю в чистом виде, выделяется большое количество тепла и корни молодых растений могут получить сильный ожог и даже погибнуть

Перед внесением навоза необходимо тщательно прорыхлить землю, добавить в нее измельченной соломы или листвы. Тогда питательные вещества из навоза будут медленно выходить в грунт и равномернее в нем распределяться, а растения не получат тепловой ожог.

Конечно, лучше всего вносить перепревший навоз, но и из свежего навоза можно самим приготовить хорошее органическое удобрение. Для этого в него вносят листву или солому, затем гасят известью и добавляют золу. Полученный состав можно вносить:

• для засыпки кругов, вокруг только что высаженных деревьев и кустарников;
• в междурядья посаженных кустиков клубники и других ягодников;
• для подкормки рассады;
• для настаивания черенков и семян.

Норма гумуса под садовые и огородные культуры составляет 2-4 ведра на 1 квадратный метр. Удобрение вносится в землю на штык лопаты. Расход гумуса для рассады идет чуть больше и составляет в пропорции с простой водой — 1/2:1.

При внесении птичьего помета его следует также разбавлять водой (соотношение 1:10), тогда все питательные вещества быстро проникнут к корням растения и не причинят им вреда.

Как правильно использовать компост

Компост или листовой перегной — самый лучший, экологичный материал для формирования гумусного слоя почвы. В компостную яму можно вносить пищевые отходы, растения после прополки, опавшую листву, опилки и любую другую растительную органику. Сверху яму присыпают землей и за зиму органические останки перегнивают. Так образуется компост, готовый для внесения в землю.

Для того, чтобы получить зрелый компост, понадобится 1-2 года (в зависимости от объема компостной ямы). Но процесс можно ускорить в 2 раза, если несколько раз месяц перелопачивать кучу. Еще можно быстрее добиться результата (за 3-4 месяца) путем полива кучи раствором Компостин.

Готовый субстрат можно вносить в почву для улучшения ее структуры и состава.

Предлагаю посмотреть видео, о том, как своими руками сделать компостную яму, чтобы получить качественный гумус.

Инструкция по применению удобрения

Биогумус вполне доступно создать в домашних условиях. Не потребуется тратить время на поиски красных калифорнийских червей. Достаточно накопать дождевых на своем участке или в другом месте. Место для получения – свежий воздух, в емкости (дерево, пластик).

Изготовление в домашних условиях предусматривает расчет размера емкости: длина не менее метра, а ширина до полуметра. Не потребуется ровной поверхности. Но следует смесь накрывать полиэтиленом, чтобы свежий воздух не давал сухости. Подливать воду по необходимости. По истечении времени рабочий раствор биогумуса готов.

Как хранить:

удобрение биогумус пакеты с биогумусом держат в прохладном месте, без воздействия солнечных лучей;
в помещении, где находится органическое средство, не должно быть сырости, но ультрафиолет также негативно влияет на качество жидкого средства и сухого концентрата;
важно сохранять целостность упаковки, следить, чтобы к пакетам не добрались мыши, другие грызуны, насекомые-вредители;
темное помещение, с хорошей вентиляцией и умеренной температурой – оптимальный вариант зоны для размещения органического средства;
даже при воздействии низких температур и последующем размораживании биогумус сохраняет положительные свойства, но экстремальные условия нежелательны.

При необходимости биогумус можно приобрести в готовом виде. Выпускается в двух агрегатных формах:

• сухой гранулированный в полиэтиленовых мешках;
• жидкий в пластиковых бутылках.

Жидкое удобрение в виде вытяжки является высокоэффективным антимикробным препаратом. Обработка семян и рассады значительно увеличивает их стойкость к болезням и вредителям.

Инструкция по применению биогумуса жидкого:

• можно вносить в любое время года, не содержит вредные для растений ядовитые хлор и фтор;
• пригоден для всех видов почв;
• может использоваться для внесения в открытый грунт и цветочные горшки;
• применяется в разных формах: внесение в землю, подкормка, опрыскивание, замачивание;
• перед использованием раствор должен выстояться в теплом месте не менее 4-х часов;
• подкормку не проводят в период завязи и после цветения;
• при использовании необходимо придерживаться правил.