Реклама

Разделы сайта

Реклама от Google AdSense

!!! Чтобы найти нужные вам саженцы, культуру, сорт и т.д., воспользуйтесь поиском, размещённым вверху каждой страницы. На сайте можно найти почти любой посадочный материал: семена, саженцы и прочее. Нужно самим поискать а не ждать "золотую рыбку" для услуг. По личным вопросам к авторам необходимо обращаться по указанным на страницах адресам, а не в комментариях. Личная переписка удаляется
Каталоги на посадочный материал постоянно обновляются. Советуем регулярно проверять изменения в соответствующих разделах, на персональных страницах садоводов и на других страницах сайта

При введении комментария просим указывать своё имя и регион и свой e-mail-адрес

Гумус и его роль в питании растений

Гумус и его роль в питании растений

Что такое гумус?

Что такое гумус? Вопрос вроде совсем простой. Но, тем не менее, попробуйте ответить на этот вопрос прежде, чем продолжите читать.

Приведу цитату из монографии А. И. Попова «Гуминовые вещества: свойства, строение, образование» (2004 г.):

«Под гумусом в соответствии с ГОСТ 27593-88 (СТ СЭВ 5298-85) понимается часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических (гуминовых) и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений, входящих в состав живых организмов и их остатков.

Как считает Д. С. Орлов с сотрудниками [266], гумус – хорошо сформированная система органических соединений, которая включает в себя ГВ и любые другие органические соединения, измененные или не измененные в процессе гумификации, относящиеся только к почвам.

Подобного суждения придерживаются Ж. Лозе и К. Матье [211]; согласно этим авторам, гумус – совокупность тёмноокрашенных и относительно устойчивых продуктов различных стадий разложения органического вещества почвы.

В то же время, В. Зихман [815] и У. Мюллер-Вегенер [650] называют системой гуминовых веществ высоко организованные системы, состоящие из гуминового и негуминового органического материала.

Вместе с тем в литературе довольно часто гуминовые (или гумусовые) вещества отождествляют с термином «гумус» [26, 27, 96, 97, 140, 285, 355, 368, 369, 805 и др.]. Как полагал С. А. Ваксман [45], гумус представляет собой сложный агрегат аморфных веществ, окрашенных в коричневый или тёмно-бурый цвет, получившийся путем разложения микроорганизмами растительных и животных остатков при аэробных или анаэробных условиях в почве, компостах, торфяных болотах и водных бассейнах. Другими словами, гумус – это совокупность органических веществ, претерпевающих различные стадии разложения и синтеза, а не определённая стадия разложения органического материала [44].

По мнению И. Б. Арчеговой [27], гумус – органическое, органоминеральное коллоидное вещество, которое устойчиво связано с минеральной массой.

М. И. Дергачёва [98] рассматривает гумус как систему педогенных разновозрастных веществ, которым свойственны динамичность состояния, цикличность внутрисистемных превращений и вследствие этого динамично-устойчивый тип существования в годовом цикле развития почв.

В. В. Пономарёва и Т. А. Плотникова [285. С. 75] писали: «Нередко, говоря о том, что такое гумус, ограничиваются определением, что это специфический продукт биохимического превращения растительных и животных остатков, более сложный и устойчивый к разложению, чем органические остатки, из которых он образовался. Иногда говорят, что гумус – промежуточный продукт разложения органических остатков. Оба определения, особенно второе, нельзя считать правильными. Говоря о происхождении и природе гумуса, нельзя ограничиваться лишь биохимической стороной вопроса: у него есть очень важная экологическая сторона, которая заставляет отвечать не только на вопрос, что есть гумус, но и почему, для чего в поверхностном слое суши Земли образуется и накапливается гумус».

Наиболее образное определение гумусу дал С. А. Вильде [805. С. 1]. Перевод его высказывания звучит следующим образом: «Гумус – что это такое? Душа почвы. Продукт и источник жизни. Посредник опавших листьев и соли земли. Часть круговорота природы ... река, которая впадает в себя же; река жизни, передающая энергию из почвы в растения, а затем в животных и обратно в почву. Один из тёмных компонентов почвы, который всё ещё остаётся им, несмотря на электронные анализы».

Оригинальной точки зрения придерживался датский учёный конца 19-го века П. Е. Мюллер, который считал, что гумус – биологическая система, в которой взаимодействуют органические вещества, минеральные соединения, микрофлора (бактерии и грибы), микрофауна (протисты и микроскопические беспозвоночные) и растительность, а не совокупность определенных химических соединений.

В силу того что термин «гумус» в литературе трактуется неоднозначно и несколько шире, чем термин «гуминовые вещества», во избежание путаницы термин «гумус» будет употребляться в тексте только в тех случаях, когда он будет приводиться в цитате какого-либо автора».

Теперь стало понятней, что такое гумус?

С/Х образования у меня нет, решил разобраться, зачем нужен гумус. Заглянул в несколько учебников, прочитал несколько десятков авторефератов диссертаций в которых, так или иначе, затрагивается гумус.

Вот что выяснил: чёткого определения, что же такое гумус в науке не существует до сих пор. Каждый ученый волен трактовать это понятие, как ему захочется.

Некоторые считают синонимами слова «органические вещества почв» и «гумус». Но термин «органические вещества почв» (ОВП) тоже не определён. Иногда к органическим веществам почв относят всю не живую органику, включая торф, лесные и луговые подстилки, степной войлок, сапропель, компост. Это самое широкое понимание гумуса.

В более узком понимании «гумус» – это только то, что относится к почве, исключая подстилки и неразложившиеся фрагменты органических остатков, но включающие органические вещества, утратившие клеточное строение но не подвергшиеся гумификации. Ещё более узкое понимание слова «гумус» – «специфические вещества почв – гуминовые (гумусные) вещества».

В научной литературе можно встретить разные определения, А. И. Попов вообще отказался употреблять этот термин в своей монографии во избежание путаницы. В учебнике «Химия почв: органическое вещество» (Н. А. Мартынова 2011г.) для слова «гумус» дано сразу пять разных определений.

С самым широким пониманием термина «гумус» всё понятно. Это всё неживое органическое вещество – растительные и животные остатки и продукты их трансформации. С более узкими пониманиями гумуса и составом этого самого гумуса всё несколько сложней.

Если считать термин «органическое вещество почвы» шире, чем, собственно, гумус, можно использовать определения из учебника («Химия почв …»):

«Органическое вещество почвы (ОВП) – это:

1) совокупность всех органических веществ, находящихся в форме гумуса и останков животных и растений;

2) сложный комплекс, состоящий из специфических (гуминовых) веществ и индивидуальных органических соединений, а также из продуктов их взаимодействия между собой и с минеральной частью почвы».

Как видите, один учебник даёт два определения ОВП. Первое определение включает в понятие ОВП все органические вещества, вплоть до неразложившихся остатков растений и животных.

Второе определение исключает из ОВП растительные и животные остатки, и продукты их разложения, «не утратившие связь с элементами структурной организации клеток и тканей». То есть в ОВП не включаются продукты разложения органических остатков, которые можно увидеть (фрагменты органических остатков) и механически отделить от почвы.

«Органическое вещество почвы представлено двумя группами веществ: (1.)органическими остатками отмерших организмов (главным образом растений), в разной степени затронутых разложением, и (2.) продуктами их гумификации – гумусовыми веществами (гумусом). Первая группа, называемая неспецифической частью гумуса, – это частично видимые невооружённым глазом остатки растений (и животных). Их содержание существенно варьирует и зависит от состава растений, условий их роста и разложения и т.д. В состав неспецифической части гумуса также входит небольшая часть (10-15%), представленная веществами различных классов органических соединений – белков, углеводов, аминокислот, сахаров, дубильных веществ, ферментов, веществ аллелопатической природы и др.». (Учебник «Почвоведение с основами геологии»).

В этом учебнике в одном абзаце слово «гумус» оказалось в двух значениях: гумус как ОВП и гумус как «гумусовые вещества».

Из предыдущего определения видно, что ОВП (гумус) подразделяют на неспецифические (индивидуальные) органические вещества и специфические вещества. В широком смысле неспецифические ОВП – это вся органика кроме гумифицированной и органоминеральных соединений.

Неспецифические органические вещества в узком смысле: «углеводы (целлюлоза, моносахариды, дисахариды, гемицеллюлоза, пектиновые вещества), лигнин, белки, жиры, липиды, дубильные вещества, воски и смолы и др. Особую роль играют ферменты и фенолы». Они составляют 10-15% от органического вещества почвы (если считать ОВП без учёта неполностью разложившихся органических остатков).

Специфические органические вещества по-другому называют гуминовыми (гумусовыми) веществами. Учебник: «В соответствии с современной точкой зрения [Орлов, 1990, 2005; Попов, 2004а, 2006, 2007б; Почвоведение, 1998], к гуминовым веществам относятся гумусовые (перегнойные) кислоты, гумин (негидролизуемый остаток), прогуминовые вещества (иначе меланины или парагуминовые вещества), и некоторые другие органические соединения, а также их органоминеральные производные».

К особой группе органического вещества почв учёные относят пестициды, нефть и нефтепродукты, полициклические ароматические углеводороды и другие подобные вещества.

Несмотря на многочисленные попытки классификации ГВ вопросы по номенклатуре и соответствующей терминологии этих соединений наукой пока ещё полностью не решены.

Кроме того совершенных методов изучения гумуса пока нет. Постоянно появляются новые методы исследования, которые четко показывают ошибки и погрешности предыдущих методов. У учёных нет единого мнения насчёт этих методов.

Все теоретически «подкованные» садоводы, огородники знают, что гумусные кислоты подразделяются на гуминовые кислоты и фульвокислоты. На сегодня, есть авторитетное мнение, что «фульвокислоты» в природе не существуют. Выделяя гумусовые вещества, воздействуют на органическое вещество щелочами и кислотами. Некоторые учёные полагают, что фульвокислоты синтезируются в процессе этих реакций. Короче, на сегодня с гумусом связано ещё много загадок, многое неоднозначно.

Мы, любители (в смысле не учёные), умудряемся спорить о роли гумуса, даже не зная, что же это такое. Точней, каждый вкладывает в это слово свой смысл. В такой ситуации разногласия просто обязаны быть. Разногласия, собственно, это неплохо. Плохо, что иногда эти "непонятки" приводят к совсем не безобидным, неверным выводам. В следующих постах попытаюсь немного распутать "непонятки" и «противоречия» связанные с гумусом.

Гумус: стабильный и питательный

Органическое вещество почвы (гумус) принято классифицировать ещё и по его устойчивости к разрушению, участию в химических и биохимических реакциях в почве.

Вот что говорит наука:

«В настоящее время основой исследований, посвящённых изучению органического вещества почв, являются представления о его гетерогенности, о наличии в его составе фракций, различающихся по формам и прочности связи с минеральными компонентами почв, по экстракционной подвижности, по лабильности, а также по разделении на пулы углерода, характеризующиеся неодинаковой термодинамической устойчивостью.

Однако до настоящего времени роль изменений в составе гумуса при различных видах антропогенного воздействия на почвы исследована недостаточно. До сих почти не проводилось сравнительного изучения свойств отдельных фракций гуминовых кислот и их влияния на важнейшие почвенно-экологические свойства.

Не ставился вопрос об уровне стабилизации фракций гумусовых веществ, то есть о предельном теоретически возможном уровне изменения гумусного состояния почв разного гранулометрического состава. Крайне мало данных, характеризующих химическую природу разных фракций гуминовых кислот почв.

Нет строгого определения терминов «лабильные» и «подвижные» органические вещества, как и нет общепринятых методов их выделения. Нет единодушия в оценке не только информативности, но и пригодности разных методов извлечения лабильных веществ для характеристики гумусного состояния почв, грунтов и органических удобрений» (2012 год).

То есть, ясности в этом вопросе до сих пор нет. Но всё же, попробуем составить хоть какое-то представление, о чём идет речь. Курсивом вставляю цитаты из научных работ, свои комментарии обычным шрифтом.

«Органическая часть почвы чрезвычайно гетерогенна, что обусловливает разную устойчивость его компонентов к разложению. По этому признаку органическое вещество разделяется на 2 фракции: легкоминерализуемое (ЛМОВ) и устойчивое.

Легкоминерализуемое органическое вещество представляет собой сумму лабильных (растительные и животные остатки и микробобиомасса) и подвижных форм, преходящих в жидкую фазу почвы (водо- и щёлочно-растворимые соединения).

ЛМОВ характеризует ближайший резерв органического вещества для микробиологической трансформации и вовлечения в круговорот, а также имеет важное значение для функционирования и продуктивности наземных экосистем.

Структура, состав компонентов легкоминерализуемого органического вещества слабо изучена …»

«Органическое вещество почвы гетерогенно по генезису и структуре. Это обусловливает разную устойчивость составляющих органического вещества почвы к биоразложению. По этому признаку органическое вещество почвы может быть разделено на 2 фракции: легкоминерализуемое (ЛМОВ) и устойчивое, прочносвязанное с минеральной частью почвы (Сстаб).

Фракция ЛМОВ в почве представлена лабильной (растительные и животные остатки, микробная биомасса) и подвижной, легко переходящей в растворимое состояние, формой органических продуктов.

Легкоминерализуемое ОВ составляет ближайший резерв органического вещества почвы для биоразложения. Оно чутко реагирует на любые изменения экологической ситуации. Именно эта фракция органического вещества почвы, а не собственно гумус, будет определять реакцию почв на изменение климата».

«Оптимизация гумусного состояния почв предполагает разработку таких приёмов хозяйственной деятельности, которые могут создать условия для получения высокого и устойчивого урожая без деградации почвенного плодородия. С этих позиций органическое вещество почвы делят на мобильное, обеспечивающее эффективное плодородие, высокий текущий урожай культур, их отзывчивость на агромероприятия, и стабильное, обусловливающее устойчивость плодородия почв, урожаев и свойств почв в многолетнем цикле. К первой группе относят свежий опад растений, растительные остатки, вещества индивидуальной природы, легкоминерализующиеся части гумусовых веществ. Ко второй группе – специфические гумусовые вещества».

«В качестве разновидностей гумуса различают гумус питательный и устойчивый. Питательный гумус легко перерабатывается и служит микроорганизмам источником питания, а устойчивый гумус с трудом поддаётся переработке и выполняет прежде всего, физические и химические функции, контролируя баланс питательного вещества, количество воды и воздуха в почве. Таким образом, гумус служит основным поставщиком и резервом элементов питания растений».

Не хочу вдаваться в подробности, они, возможно, не так важны для садоводов-любителей. Поэтому резюмирую то, что сказано в цитатах.

Современная наука выделяет стабильный (консервативный, устойчивый) гумус, и легкоминеразизуемый (питательный, неустойчивый) гумус. «Легкоминерализуемый» гумус в свою очередь делится на лабильный (мобильный) гумус и подвижный (водо- щёлоче-растворимый) гумус.

Кроме такой классификации в некоторых научных работах выделяют ещё и третий тип органического вещества почв (гумуса) – что-то среднее между стабильным и легкоминерализуемым. Полагаю, что это деление весьма условно, и к реальной почве больше подходит такое определение:

«Почвенное органическое вещество (ПОВ) является сложной системой органических и органоминеральных соединений. Вследствие гетерогенности, ПОВ представляет собой непрерывный ряд (континуум) органических соединений, различающихся по устойчивости к разложению почвенными микроорганизмами: от лабильных пулов, которые обновляются в течение часов и суток, до очень устойчивых, сохраняющихся в почве в течение тысячелетий».

То есть чёткого деления по устойчивости сделать нельзя, каждая часть органического вещества почвы (гумуса) имеет свою устойчивость. Это как говорить о горячем и холодном. Мы можем сказать, что предмет горячий или холодный. Можем сказать тёплый – не очень горячий (не очень холодный). Но у каждого предмета своя «степень горячести». Так же у органических веществ почв (гумуса) – разная степень устойчивости к трансформации.

Стоит отметить, что к легкоминарализуемой части ОВП (гумуса) относят все виды органических остатков (опад, отпад, отмершую корневую массу, останки почвенной живности), продукты их разложения, некоторые гуминовые вещества. То есть как при самой широкой трактовке слова «гумус», так и при самой узкой трактовке, гумус содержит легкоминерализуемую часть.

Некоторые органоминеральные соединения (что, собственно, тоже гумус) тоже являются легкоминарализуемыми, подвижными.

Деление на стабильный и легко минарализуемый гумус нужно по тому, что для этих форм органического вещества почв (гумуса) свойственны (условно) разные роли в почвенном плодородии.

«Основную роль в формировании продуктивности полевых культур играет не общее количество органического вещества, а содержание его лабильных форм. Урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность полевых севооборотов … находится в средней зависимости от содержания гумуса и сильной – от легкоразлагаемого органического вещества».

«Органическое вещество в почве состоит из негумифицированной части (неразложившиеся или полуразложившиеся растительные и животные остатки, плазма микроорганизмов) и гумуса. В ней также находятся углеводы, белковые и другие азотсодержащие органические соединения, органические кислоты, жиры, являющиеся промежуточными продуктами распада остатков растительного и животного происхождения и тел микроорганизмов. На негумифицированную часть приходится только 10-15% общего количества органического вещества почвы. Вместе с тем, роль их в питании растений и жизни почвы исключительно велика. Негумифицированные органические вещества под влиянием микроорганизмов сравнительно быстро разлагаются в почве, обогащая её необходимыми элементами пищи в доступной для растений форме».

Две предыдущих цитаты взяты из разных источников, поэтому присутствуют некоторые разночтения. В общем, в научных работах отмечается, что потенциальное плодородие, стабильность урожаев обеспечивается в большей степени стабильным органическим веществом почв (ОВП).

Эффективное (динамическое) плодородие в большей степени обеспечивается легкоминеарлизуемой частью ОВП (гумуса). В этом плане закономерно называть легкоминерализуемую часть гумуса – «питательным» гумусом.

В реальной почве, чётко разделить функции стабильного и легкоминерализуемого (питательного) гумуса невозможно.

Во-первых, эти формы постоянно переходят из одной в другую. Питательный гумус служит источником стабильного гумуса. Стабильный гумус, частично разлагаясь, служит источником для питательной формы. Не забываем, что весь гумус – это множество переходных форм между стабильным и питательным.

Во-вторых, стабильная форма гумуса сильно влияет на физико-химические свойства почв. Поэтому высокое эффективное плодородие легче достигается в присутствии стабильной формы.

Таким образом, с любой позиции мы не можем однозначно сказать, какая из этих форм важней. Нужны обе.

«К настоящему времени накоплен довольно больший фактический материал, разносторонне характеризующий консервативную часть органического вещества почвы. Этого нельзя сказать о лабильном органическом веществе, проблема которого не получила должного освещения».

Читая научные публикации последних лет, замечаешь чёткую тенденцию: сегодня наука уделяет большое внимание именно легкоминарализуемому (лабильному, подвижному, питательному) ОВП (гумусу).

О влиянии гумуса на почву, растения, микроорганизмы

О влиянии гумуса на почву и растения написано много. Новые исследования открывают новые качества гумуса. Этот класс веществ долго ещё будет удивлять исследователей.

«Образование гуминовых веществ не просто утилизация органических остатков, которая необходима в биосфере. Важнее то, что при этом возникает новый класс природных соединений, не существующих в живых организмах, но необходимых для существования и обеспечения непрерывности современных жизненных форм».

«ГВ обладают высокой биологической активностью которая проявляется в благоприятном влиянии гумусовых веществ на рост и развитие растений, а также их устойчивости к стрессам»

«Растворимые гумусовые вещества (HSs) благодаря низким молекулярным массам слагающих их блоков способны легко проникать через биомембраны водных организмов, взаимодействовать с ними и изменять одновременно как их приспособляемость, так и окружающую абиотическую среду».

«Гумус как совокупность взаимосвязанных специфических почвенных органических веществ представляет собой открытую природную систему, связанную в своём существовании и функционировании с другими системами биосферы и подчиняющуюся законам её развития. Как и любая другая система подобного рода, гумус является саморазвивающейся и саморегулирующейся системой, чья основная функциональная роль заключается в регуляции устойчивости экосистем, одним из механизмов которой является отторжение-возврат части органического вещества в пределах круговорота. Другой механизм связан со способностью гумуса почв к аккумуляции, миграции и обмену, что обусловливает более длительное сохранение части углерода, запасов минеральных элементов, связывания и вывода за пределы зоны питания растений токсичных и невостребованных веществ».

«Гуминовые вещества, покрывая поверхность контакта твёрдой фазы с жидкой и газообразной фазами почвы, являются той химически активной плёнкой, которая определяет характер межфазных взаимодействий в верхних, наиболее биохимически активных горизонтах почвенного профиля . Фактически они являются своеобразным биохимическим посредником, через который в почвенном профиле происходит контакт живого и косного материала, био- и литосферы».

«Гумус, в основном, – источник азота, при этом он играет также роль запасающего вещества для азота. ГВ абиогенно связывают молекулярный азот».

«Макромолекулы гумусовых веществ сорбируются на внешней стороне цитоплазматической мембраны или клеточной стенки, образуя ажурную сетку, свободно пропускающую в клетку элементы минерального питания и низкомолекулярные органические соединения типа сахаров или аминокислот.

В то же время происходит эффективное связывание токсичных для клетки ионов тяжёлых металлов и свободных радикалов, присутствующих во внешней среде. Следствием этого является снижение затрат энергии клетки на устранение негативного эффекта, вызванного попаданием ксенобиотиков во внутриклеточную среду. Высвобождаемая энергия может быть направлена, в частности, на увеличение интенсивности процессов клеточного деления, и, как следствие, происходит ускорение развития клеток и растения в целом, возрастает их устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды».

«По эффективности действия ГВ не уступают витаминам группы В, РР, С и АТФ, что подтверждает мысль о влиянии их на растительный организм через усиление системы энергетического обеспечения клетки».

«Гумусовые вещества оказывают стимулирующее действие и на почвенную биоту: микроорганизмы, грибы и водоросли».

«Гумусовые кислоты аккумуляторы органического вещества почвы – аминокислот, углеводов, пигментов, биологически активных веществ. Кроме того, в гумусовых кислотах концентрируются ценные неорганические компоненты – элементы минерального питания (азот, фосфор, калий), а также микроэлементы (железо, цинк, медь, марганец, бор, молибден и т.д.)».

«Особого внимания заслуживают адаптогенные свойства гуминовых веществ, обусловленные их способностью связывать радионуклиды, ионы тяжёлых металлов, разрушать пестициды по истечении срока их действия, облегчать и ускорять процесс детоксикации культурных растений».

«Гуминовый комплекс выступает элиситором индуцированного иммунитета. Пероксидасомы растительных клеток играют фундаментальную роль в защите от патогенов, усиление их функции с помощью гуминового комплекса может явиться новой формой биологической защиты растений».

«Физические свойства почв тесно связаны с процентным содержанием и запасами органического вещества. По данным И. В. Кузнецовой, повышение содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах от 2,5-3 до 5-6% приводит к увеличению водопрочных агрегатов в пахотном слое до 50%, общей порозности до 55-60%, наименьшей влагоёмкости до 43-44%, диапазона активной влаги до 20-25%».

«Биологическая активность почв находится в тесной прямой корреляции с органическим веществом почвы. В более гумусированных почвах разнообразнее видовой состав микроорганизмов и беспозвоночных животных и выше их численность. Ферментативная активность почв также возрастает при нарастании количества гумуса. Содержание органического вещества, особенно подвижной его части, определяет интенсивность поступления СО2 в приземный слой воздуха, что позволяет наращивать интенсивность фотосинтеза растений. Почвы с высокой биологической активностью, как правило, способны производить более высокий урожай полевых культур».

«На высокогумусных почвах вырастают растения с повышенным содержанием хлорофилла».

«Огромное значение имеет гумус как фактор поглотительной способности почвы. Чем больше в почве гумусовых веществ, тем выше её ёмкость поглощения. В такой почве хорошо закрепляются катионы. Так, в богатых гумусом тяжело суглинистых чернозёмах ёмкость поглощения достигает 50-60 м-экв/100 г почвы, а в бедных гумусом песчаных дерново-подзолистых почвах – всего 1-2 м-экв/100 г. Величина ёмкости поглощения в значительной степени характеризует уровень плодородия почвы».

«Гумусное состояние почв определяет развитие многих элементарных почвообразовательных процессов, в том числе гумусово-аккумулятивного и подзолистого, что находит соответствующее отражение в морфологическом облике почв. Роль органического вещества в формировании кислотно-основного состояния почвы обусловлена, главным образом, выраженными коллоидными свойствами гумусовых веществ. Это имеет особое значение для лёгких почв, отличающихся низкими ёмкостью поглощения и буферностью минеральной части».

«Минерализация органических веществ – первостепенный источник поступления в почвы доступных растениям элементов-биофилов в концентрациях, близких к экологическим потребностям организмов. При минерализации сложные органические соединения при участии различных групп микроорганизмов превращаются в простые химические вещества – воду, углекислый газ, соли различных анионов и катионов. В процессе минерализации участвует большая часть органических остатков: до 80-90%. Продукты минерализации попадают в почвенные растворы и в значительной степени становятся объектом питания растений, т. е. вновь включаются в биологический круговорот. Минерализации подвергаются и гумусовые вещества, но значительно медленнее, что обеспечивает регулярность и стабильность минерального азотного и фосфорного питания живых организмов почвы».

«Гумусовые вещества почв следует рассматривать как консервант солнечной энергии, которая была накоплена благодаря процессам фотосинтеза зелёными растениями в бесчисленном множестве неспецифических органических соединений, а затем трансформирована в вещества почвенного гумуса. Постепенное её высвобождение осуществляет энергетическое обеспечение многих почвенных процессов, включая плодородие почв. Следовательно, почвенный гумус имеет конкретную калорийную энергетическую значимость».

«Положительная роль отмеченных функций органического вещества в развитии и проявлении почвенного плодородия заметно возрастает в экстремальных условиях (недостаточное или избыточное увлажнение, загрязнение почвенной среды). Разносторонняя агрономическая и экологическая роль органического вещества в функционировании агроландшафтов определяет необходимость постоянной заботы агронома о регулировании органического вещества и его воспроизводстве».

Думаю, тут всё понятно. В приведённых цитатах разговор идёт (в основном) о влиянии гумуса в рамках природного земледелия. Гумус в рамках традиционного земледелия, ещё более важен. Он, по сути – это единственное, что пока сдерживает окончательную деградацию пахотных почв.

Думаю, что тому, у кого есть понимание важности гумуса в любом земледелии, мысль выносить гумус с участка покажется (мягко говоря) неправильной.

Едят ли растения гумус?

Пожалуй, все «продвинутые» садоводы-любители, постоянно читающие периодические издания и книги садово-огородной направленности,  прекрасно знают, что растения питаются минеральными веществами. На вопрос: «Едят ли растения гумус?», с уверенностью ответят: «Нет, не едят!». И будут неправы. На сегодня наука утверждает, что растения могут потреблять гуминовые вещества. И  об этом учат в вузах («Химия почв: органическое вещество» Н. А. Мартынова, 2011).

Почему же такие разные мнения у большинства любителей и учёных? Думаю, что на это есть несколько причин.

Информация о последних открытиях учёных нескоро попадает в популярные издания. От открытий и до практического использования тоже, как правило проходит несколько лет, или даже десятков лет.  Не секрет, что далеко не все агрономы (как и любители) интересуются последними открытиями учёных. И даже при наличии информации, от открытия к знанию широких масс садоводов-любителей путь достаточно долгий.

В нашем сознании под влиянием школьной программы, периодических изданий, популярных книг о садоводстве сложились определенные стереотипы. И так как основная масса увлеченных садоводов – люди старшего поколения и средних лет, то расстаться со стереотипами очень сложно.

Что говорит наука? Цитаты из научной литературы даю курсивом, свои комментарии – обычным шрифтом. (При публикации я не использовал формат автора статьи – автор сайта).

«Экспериментально подтверждена возможность ассимиляции растениями готовых органических соединений, в частности гуминовых веществ, и, как следствие, изменение биохимического состава растений и увеличение его энергоёмкости.

Разработана концепция органотрофного питания сосудистых растений, в соответствии с которой фотосинтезирующие растения являются факультативными органотрофными организмами. По нашему мнению, можно провести аналогию между функционированием пищеварительной системы облигатных гетеротрофных организмов (особенно с внутриполостным пищеварением) и работой корневой системы растений».

«На основании собственных экспериментальных данных и анализа научной литературы установлено существование второго биологического круговорота углерода – круговорота органических соединений (структурных и функциональных блоков биологических макромолекул), многократно используемых на различных трофических уровнях экологических систем для образования, прежде всего, структурных элементов растений и гуминовых веществ почв».

«Опираясь на анализ научной литературы, выявлено, что трофическое взаимоотношение растений и почвы целесообразно рассматривать как специфическую двойную трофическую цепь, в которой утилизация педобиотой отмерших остатков растений сопровождается созданием (посредством той же биоты) органоминеральных фитонутриентов. Почва в этой системе выполняет трансформационно-трофическую функцию. Данный подход позволил уточнить определения плодородия почв биогеогеоценозов и пахотных почв».

 «Трофическая функция почвенного органического вещества заключается в том, что высшие зелёные растения помимо зольных элементов и азота потребляют из него органические соединения, представляющие собой структурные фрагменты биологических макромолекул, что приводит к повышению энергонасыщенности биохимического состава растений».

 «Гумифицированный материал оказывает непосредственное действие на рост и развитие зелёных сосудистых растений, что связано со способностью последних ассимилировать органические соединения из почвенного органического вещества без участия микроорганизмов».

«Круговорот органических веществ в фитоценозах (естественных и антропогенных) можно рассматривать как специфическую замкнутую двойную трофическую цепь, в которой утилизация почвенной биотой опада и отпада растений (их «поглощение») сопровождается созданием (посредством той же биоты) источника пищи для растений – специфических (гуминовых) соединений».

«Биологическая активность ГВ, проявляющаяся в благоприятном влиянии гумусовых кислот на рост и развитие растений, на наш взгляд, обусловлена тем, что ГВ, попадая в растения, включаются в биохимические и биофизические процессы».

 «Ассимиляция зелёными сосудистыми растениями структурных и функциональных блоков биологических макромолекул является распространенным дополнительным типом питания в природных условиях, который обеспечивает существенный энергетический и структурный выигрыш на уровне экосистем».

Учеными давно доказано, что растения способны потреблять простые органические вещества почвы (ОВП) Эти вещества классифицируются наукой как «неспецифические ОВП (неспецифические гумусовые вещества). То есть, если трактовать слово «гумус» в широком значении, то можно сказать: давно доказано, что растения «едят гумус». Но в узком понимании гумуса, «неспецифические ОВП» не входят в состав гумуса.

На сегодня доказано, что и гумус в узком понимании (гуминовые вещества) потребляется растениями. Растения могут питаться как минеральными элементами питания (зольными элементами и азотом) так и фрагментами молекул гуминовых веществ.

Прямое использование в питании растений гуминовых веществ – это второй биологический круговорот углерода и азота, в котором отсутствует этап полной минерализации гуминовых веществ.

«Потребление растениями органических соединений значительно расширяет представления о питании растений и о функционировании системы почва-растение.

Так, помимо основного известного цикла углерода (рис. 1): CO2 → растения → опад и отпад (почва) → ГВ → CO2, существует второй цикл углерода – круговорот органических соединений, являющихся структурными фрагментами макромолекул (например, фенилпропановыми фрагментами лигнина): растения → опад и отпад (почва) → ГВ → органические нутриенты → растения, который является также дополнительным циклом и азота. При включении в этот цикл фитофагов, хищников и сапротрофов трофическая цепь удлиняется, но суть её не меняется, – изменяется лишь состав и количество поступающего в почву органического материала».

Причём, такое питание имеет свои преимущества: «Гуминовые вещества могут поглощаться и усваиваться растениями. В этом случае растения «экономят» энергию, чем больше величина «сэкономленной» энергии, тем растение лучше себя «чувствует» и меньше болеет».

Механизм перевода ГВ в усваиваемое растениями состояние описывает доктор сельскохозяйственных наук  Попов Александр Иванович в своей работе «Органическое вещество почв агроценозов и его роль в функционировании системы почва-растением» 2006:

«Механизм перевода ГВ в водорастворимое состояние следующий: увеличение оводнения почвенного раствора приводит к снижению осмотического давления почвенного раствора, в почвенный раствор поступают корневые выделения, содержащие полиосновные карбоновые кислоты, которые взаимодействуют с металлами, связывающими структурные фрагменты ГВ, и тем способствуют «разборке» структурированных коллоидных мицелл гумусовых соединений на водорастворимые структурные фрагменты».

В этой цитате вижу ещё один важный момент: корневая система растений сама, без помощи ризосферных микроорганизмов способна разлагать гумус до усваиваемого растениями состояния.

По сути, учёные говорят то же самое, что десяток лет рассказывает А. И. Кузнецов в Интернете и периодике – «динамическое питание» растений как минеральными так и органическими питательными веществами. Об этом можно прочитать в книге Н. Курдюмова «Мир вместо защиты».

Способность растений поглощать органические вещества, как один из теоретических аспектов «активной мульчи» А. И. Кузнецова, очень часто вызывает неприятие и насмешки оппонентов. А. И. обвиняют в невежестве и неприятии науки.

Вот характерный пример такой «обвинительно речи»: «… знахарство и невежество близки. Как «невежество» и «природное земледелие». Последнее является знахарством в земледелии и основывается на невежестве (незнании) ...»

«… Этим я хотел подчеркнуть терпение … к невежественным теоретическим взглядам лидеров природного земледелия, которые вносят в сообществах смуту, отрицая науку и доказывая свои взгляды, имеющие в основе коммерческие интересы и не опирающиеся на научные знания …»

«… как представитель науки, не ведёт должной борьбы с природным земледелием, как лженаукой в земледелии, являющейся теоретической основой для сектантства …».

Это пример, когда «валят с больной головы на здоровую». Человек, не имеющий знаний «клеймит» в незнании знающего. К сожалению, это не редкость.

Незнание может быть силой. Если понимание своего незнание ведет к поиску знания. Именно такое незнание было бы кстати природникам. Их оппоненты, уже «всё знают».

Гуминовые вещества и ксенобиотики

Из работы: «ВЕРОЯТНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЖИВЫЕ КЛЕТКИ» В. В. Дёмин 1, В. А. Терентьев 2, Ю. А. Завгородняя 3, М. В. Бирюков 3

1. Институт Почвоведения МГУ-РАН, Москва. 2. Всероссийский НИИ рыбного хозяйства и океанографии, Москва. 3. Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва:

«Способность гуминовых кислот связывать разнообразные токсиканты хорошо известна. Однако в многочисленных исследованиях защитное действие гуминовых кислот описывается реакциями, протекающими только в растворе или на границах раздела фаз. Мы полагаем, что в реальных почвенных условиях клеточные стенки микроорганизмов и корней высших растений постоянно пропитаны гуминовыми веществами, и именно эти фильтры являются важным барьером на пути поступления токсикантов внутрь живой клетки.

Общим результатом описанных взаимодействий гуминовых веществ с живыми клетками является высвобождение энергии, которая вместо того, чтобы расходоваться на компенсацию неблагоприятных воздействий внешней среды, может быть затрачена клеткой на рост и размножение, что в конечном итоге приводит к усилению конкурентоспособности данного организма, как на уровне популяции, так и при межпопуляционных отношениях».

Тут интересные моменты. В докладе наряду с термином «токсиканты» использован (как синоним) термин «ксенобиотики».

В некоторых словарях к ксенобиотикам напрямую относят минеральные удобрения и пестициды:

«Ксенобиотики (от греч. ξενος ) –  чужеродные для живых организмов химические вещества естественно не входящие в биотический круговорот, и, как правило, прямо или косвенно порождённые хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся: пестициды, минеральные удобрения, моющие средства (детергенты), радионуклиды, синтетические красители, полиароматические углеводороды и др. Попадая в окружающую природную среду, они могут вызвать аллергические реакции, гибель организмов, изменить наследственные признаки, снизить иммунитет, нарушить обмен веществ, нарушить ход процессов в естественных экосистемах вплоть до уровня биосферы в целом».

Агрохимия не скрывает вред от примесей присутствующих в минералке.

Если гипотеза верна, то применение минералки совместно с органикой – это создание проблемы (затрата энергии растений и биоты на компенсацию неблагоприятных воздействий внешней среды – ксенобиотиков – токсикантов) и её решение одновременно.

То есть увеличение урожая происходит не напрямую, а через … ну, в общем через решение созданных нами же проблем. В этом плане органика без минералки используется намного лучше.

Если сравнивать минеральное питание обеспеченное за счёт органики и то же количество за счёт минералки, то урожай на органике должен быть выше.

Гипотезу подтверждают исследования О. В. Тарханова: органика при том же количестве биогенных элементов даёт больший эффект, чем минералка.

Агрохимия подтверждает – последействие (полезное) органики – несколько лет, чего нет у минералки (за некоторыми исключениями)

Разные мнения о роли гумуса

В спорах садоводов-любителей природников и их оппонентов просматриваются диаметрально противоположные взгляды на процессы, происходящие в почвах. Но противоречия во взглядах нередко только кажущиеся. Чаще всего эти противоречия от того, что обе стороны (как природники, так и их оппоненты) неправильно применяют термины, не имеют достаточно знаний, для того, чтобы увидеть, что противоречий, в общем-то и нет.

Например, моменты, связанные с гумусом, воспринимаются однобоко: если есть гумус – «динамическое питание не нужно», или если есть «динамическое питание» – гумус не нужен. При невнимательном прочтении авторов, продвигающих «природное земледелие» – А. И. Кузнецова и Н. И. Курдюмова, такое мнение может сложиться.

Полагаю, что для А. И. и Н. И. эти вопросы (все, что связано с гумусом) видятся азбукой – всем понятными, банальными вещами. Но по факту, для многих любителей, воспитанных на периодике и научно-популярных книгах, эта азбука не понятна. Честно говоря, для меня эта азбука более детально прорисовалась только сейчас.

Для простоты построю повествование на основе текста из книги Н. Курдюмова. Цитаты привожу курсивом, свои комментарии обычным шрифтом. (Автор сайта не нашёл возможным сохранить формат автора статьи).

Н. И.: «Факт Природы: на этой планете есть всего одна система земледелия, способная вечно воспроизводить устойчивые растительные сообщества: природная, или углеродно-круговоротная. Факт земледелия: или мы грамотно копируем природную систему, воссоздавая процветание биоценоза – или теряем почвы, пищу, здоровье и среду для жизни».

 Наука разложила «культурные» почвы на молекулы, но так и не увидела главное: роль органики опада. И не могла увидеть: в культурных почвах этой органики – мизер. Выпаханная почва – по сути, уже не почва».

Современная наука сейчас как раз много внимания уделяет «легкоминерализуемому органическому веществу почв (лабильному гумусу)», большая часть которого – как раз и есть органика опада в разной степени разложения. Наука: «Формирование лабильного органического вещества идёт за счёт произрастающих растений: корней и опавших надземных органов. Совокупность этих остатков составляет подземное растительное вещество и по нашим представлениям является лабильной формой легкогидролизуемой части органического вещества».

Эти вопросы недостаточно изучены, о чем наука говорит однозначно: «К настоящему времени накоплен довольно больший фактический материал, разносторонние характеризующий консервативную часть органического вещества почвы. Этого нельзя сказать о лабильном органическом веществе, проблема которого не получила должного освещения».

Термин «выпаханная почва» в научном контексте означает противоположность термину «окультуренная почва». Окультуренная почва – эта почва с улучшенными свойствами относительно местных природных почв. В том числе с увеличенным количеством гумуса как стабильного, так и легкоминерализуемого. Выпаханная почва тоже содержит гумус, но он по большей части инертный – потерявший большую часть своих качеств.

Н. И.:  «Начало начал жизни – зелёные листья. Тут, начавшись с глюкозы, готовится пища для всех обитателей Земли. Годовой «урожай» биосферы – около 240 миллиардов тонн сухой растительной биомассы! Такова растительная жизнь: она кормит. А животная жизнь, разложив органику обратно на воду и углекислый газ, высвобождает энергию Солнца и пользуется ею для всеобщего радостного шебуршания. И мы с вами – больше всех прочих».

Некоторые понимают выделенное буквально: растениям нужна только энергия, вода и углекислый газ. На самом деле вода и углекислый газ – это конечные продукты минерализации, после того, как растения и почвенная биота усвоили из продуктов минерализации биогенные вещества – то есть те вещества, которые необходимы для жизни живых организмов. Кроме того, процесс минерализации в реальной почве никогда не проходит в гордом одиночестве. Попутно ему всегда идёт гумификация.

Н. И.: «Формула фотосинтеза проста: углекислый газ + вода + энергия солнца = глюкоза. Самый простой сахар – и питание, и сырьё для синтеза самых разных веществ. Клетчатка для каркаса, жиры для энергии, разные белки – ферменты, гормоны и питательные запасы, антибиотики, витамины и прочие биоактивные вещества (БАВ) – всё вышло из глюкозы. Конечно, с помощью массы других атомов и молекул. Их растения выуживают из почвы – корнями. Но как именно? Это – главный вопрос агрономии. И представьте, он всё ещё открыт!»

Н. И.: «Читая учебники, мы просвещённо верим: всё просто, как в гидропонной теплице. Мол, в растворе есть всякие соли, всосал, как насос – и вся премудрость».

Как правило, знания любителей основаны на школьных учебниках, в которых многие процессы показаны сильно упрощённо.

Н. И.: Это было бы здорово! Увы, практика удобрений вовсе не так однозначна. Во-первых, одни элементы тут же вымываются, а другие прочно связываются и уже нерастворимы. Во-вторых, растворённые соли конфликтуют и конкурируют – одни блокируют усвоение других. В-третьих, и главное: отнюдь не солями едиными живо растение!

Из плодородной почвы оно получает кучу органических веществ: углеводы, аминокислоты, органические соли и разные БАВ, вплоть до гормонов.

Выделенное  и есть «гумус» в широком смысле слова – неспецифические гумусовые вещества. Те, кто читал учебники для вузов, давно это знают. Но кроме этого растения способны потреблять и гумус в узком значении этого термина – собственно гуминовые вещества (специфическое ОВП).

Н. И.: «Вот тут, во время пира, растения  и получают свою законную долю – массу питательных и биоактивных веществ. И получают изрядно! Специально для этого созданы поверхностные, питающие корни – половина, а у деревьев, злаков и прочих мочковато-корневых – три четверти корневой системы. Эти корни распластаны под мульчёй, простираясь далеко за пределы крон. Их задача – быстро всосать пищеварительный микробный «бульон», ухватив каждую росинку, любой дождик».

Мульчу разлагают и сапрофиты. Они могут быть как обязательными (облигатными), так и необязательными (факультативными) ризосферными микроорганизмами. В мульче, там, где корни, будут преимущественно ризосферные микроорганизмы – сапрофиты.

Ризосферная биота, как и другие микроорганизмы могут быть разрушителями гумуса или разрушителями органических остатков в зависимости от условий. Говорить, ризосферные микроорганизмы важней, чем сапрофиты – значит сказать, что «педобиота» важней, чем «почвенные организмы»: слова разные, а смысл один.

Эта самая биота готовит «бульон», в котором кроме минеральных солей есть негумифицированные органические соединения, гуминовые вещества (гумус в широком и узком смысле).

Н. И.: «В это же время  глубинные, или водяные корни достают из подпочвы воду и толику минералов – их растворила и сохранила в гумусе, опять-таки, поедаемая органическая мульча».

Когда мы говорим, что гумусный тип питания (по отношению к «динамическому питанию») – «запасной», «дополнительный», нужно обязательно учитывать приведённые выше слова Н. И. В природе многие функции организмов, веществ, почвы многократно дублируются на случай непредвиденных обстоятельств.

То есть, как в природе, так и при применении «активной мульчи» всегда параллельно происходят оба типа питания растений – как «динамический», так и гумусный. Одни корни питаются в мульче, другие в то же время в «гумусоаккумулятивном горизонте», где почти нет свежих органических остатков, зато есть гумусовые вещества. И это касается не только чернозёмов, но и других типов почв.

Так же и при движении корней к источнику питания – растению нужно чем-то питаться. Корневые выделения разрушают гуминовые вещества, создавая питание растению.

Кроме того, гумус (как в широком, так и в узком смысле) всегда есть там, где разлагается органика. Наука: «Гуминовые (гумусовые) вещества – полидисперсные высокомолекулярные органические азотсодержащие соединения нерегулярной структуры, характеризующиеся высокой биохимической и термодинамической устойчивостью … могут формироваться не только в почвах, но и в др. природных объектах: углях, торфах, сапропелях, лечебных грязях, компостах и др.».

Нельзя строго отделить «динамическое питание» от гумусного даже в мульче. «Динамическое питание» включает в себя и гумусное питание в «активной мульче».

Н. И.: «Итого: плодородие – это активное почвенное пищеварение, поедание и переваривание. Почва ест – растения питаются и процветают. Кончилась еда – плодородие исчезает. И корни вынуждены довольствоваться «запасными консервами», в которых почти нечего есть – гумусом. Выживание и какую-то урожайность он обеспечит. Но ведь нам нужна высочайшая продуктивность!

Учитывая сказанное мной выше, определение гумуса, как вещества в котором «почти нечего есть», выглядит в корне неверным. Однако ошибки тут нет, если учитывать, насколько нечётко наукой определено понятие «гумус». Здесь Н. И. говорит о стабильном гумусе выпаханных почв.

Наука: «Интенсивное использование пахотных почв влечёт за собой нарушение естественных потоков вещества и  энергии, что приводит к уменьшению содержания гумуса, либо к увеличению в нём трудно минерализуемых компонентов в результате чего гумус становится инертным».

«Последние исследования показывают, что плодородие почв определяется не столько количеством гумуса, сколько количеством быстро минерализующихся его компонентов и, в особенности, гидролизуемой (алифатической) частью молекул гумусовых кислот».

«Гидролизуемая часть гумусовых кислот отчуждается в течение многих десятилетий до установления нового стационарного гумусового уровня, при котором в отсутствии должного гумусового контроля сохранившаяся устойчивая ядерная часть молекул гумусовых кислот становится инертной массой, потерявшей способность осуществлять обменные реакции».

Такой инертный гумус и есть те бесполезные консервы, в которых уже нечего есть.

Н. И: «Реальный гумус – огромное вольное разнообразие полимеров. Гуминовые кислоты, фульвокислоты, гуматы, фульваты – их выделяют весьма условно. Для практики это совершенно не важно. Важнее вот что: количество и качество гумуса зависит не от состава микробов, а от климата, исходного «корма» и минеральной части почвы. Гумус накапливается только в умеренном и холодном климате: здесь сапрофиты и растения не успевают усвоить всю органику – зимой спят. В сухих степях её оседает больше всего: там ещё и в засуху органика почти не усваивается. В дождливых лесах Нечерноземья гумуса меньше: изрядная его часть вымывается водой».

В данном случае не стоит путать «гумификацию» и «гумусонакопление». Гумус всегда есть там, где разлагается органика. Но в некоторых условиях, например в экваториальных лесах, гумус не накапливается – частично потребляется растениями и почвенной биотой, частично вымывается. В цитате Н. И. говорит о гумусонакоплении.

Н. И.: «В почве гумус живёт тысячелетиями – если, конечно, почву не перелопачивать. Разлагать его прочные соединения могут только «специалисты» с особо мощными ферментами – грибы (шампиньоны, зонтики, навозники, говорушки, дождевики и пр.) и некоторые бактерии. Но энергии тут уже почти нет, есть почти нечего, и охотников крайне мало».

Здесь разговор опять о стабильном гумусе. Если почву не перекапывают, то стабильный гумус не становится инертным, он создаёт важные физико-химические свойства почвы. В присутствии свежих органических остатков, действительно нет охотников его разлагать.

Н. И.: «Фактически, гумус –  не источник пищи, а её осадок, «отстойник». Не причина, а следствие, свидетель плодородия. Гумусный слой – признак того, что здесь долго разлагалась органика растений. Он показывает, насколько нестабильно почвенное пищеварение. Для почвы это – общий буфер, склад-накопитель и среда обмена минералов и некоторых БАВ. Растения получают из гумусной кладовой очень мало. Гумус – такая же «пища» для них, как для нас, пардон, … осадки канализации».

Понятно, что речь и здесь идёт о стабильном гумусе. На сильно выпаханных полях гумус может частично утратить и свойства буфера, склада-накопителя и среды обмена минералов и некоторых БАВ. В естественных условиях и «природном земледелии» на глубине гумус очень слабо разлагается. Растениям, из самого гумуса есть не чего. Но, гумус выполняет роль почвенного поглащающего комплекса – задерживает от вымывания питательные вещества, БАВ. Растения могут потреблять эти сохраненные гумусом вещества.

Н. И. «Настоящая пища для корней – продукты переваривания органики, поставляемые «кухней» сапрофитов».  Гуминовые вещества – неотъемлемая часть продуктов переваривания органики.

Н. И.: «Наглядное доказательство – влажные тропические леса. Здесь грибы и микробы активнее на порядок, органика разлагается круглый год, и гумус просто не накапливается – не успевает. Но самая буйная на планете растительность – результат бесконечного пира сапрофитов, а вовсе не гумусных запасов.

Тут стоит обратить внимание на слово «запасов». Гумусонакопления (создания гумусных запасов) нет, но гумификация и потребление растениями гумуса (как в узком, так и в широком смысле) происходит в полной мере.

Пример тропических лесов можно приводить, как доказательство, что в некоторых случаях возможно плодородие без запасов гумуса. Но это совершенно не значит, что гумус вообще не нужен. В том числе и гумус стабильный.

Говоря об экваториальных лесах, стоит помнить о том, что культурные растения в тех местах прекрасно растут не на естественной почве, а на «терра-претте» – почве, в которой создан искусственный гумус.

Н. И. «Итак, роль сапрофитов проста: расщеплять и поедать то, что дали растения. Мульча – «откормочный цех» почвы, а в целом – система возврата. Микробов и грибов тут плодится тьма тьмущая. В лесу их больше, чем червей: до 400 г на кв. метре, а в степи ещё вдвое больше! Выделяя свои продукты и углекислый газ органики, сменяя друг друга и сами, становясь пищей, они постепенно отдают растениям всё, что от них получили. И лишь крохотные остатки этой органики переходят в состояние стабильного гумуса.

Тут стоит учитывать один момент. Когда мы говори о какой-то системе, то нужно учитывать, что существует надсистема (более широкая система) и подсистемы (более узкие системы, обеспечивающие работу системы). Система возврата – не исключение. Систему возврата нельзя воспринимать как линейно протекающий процесс: органические остатки – продукты минерализации – растения.

В реальной почве минерализация и гумификация идут  и параллельно и последовательно. Нельзя сказать, что чисто параллельно и нельзя сказать сто чисто последовательно. Условия в каждой микрозоне почвы меняются часто и быстро. Из-за этого меняются микробные сообщества, меняется их стратегия по получению энергии. Это одно.

Второе: ГВ – это не только стабильный гумус, но и разного рода мобильные соединения, в том числе легкоминерализуемые. Эти два факта создают такую картину: Из органических остатков в результате минерализации получаются в первую очередь (1.) легкоминерализуемые ГВ и (2.) минеральные вещества.

Далее минеральные (2) вещества могут быть использованы растениями, биотой почвы или вымыться из почвы или вступить в реакции гумификации. Но чаще всё это происходит одновременно,  то есть нужно ставить вместо «или» «и». В одной микрозоне почвы так, в другой микрозоне – по-другому. Учитывая высокую гетерогенность почвы, можно сказать, что в одном куске почвы идут одновременно оба процесса.

В то же самое время легкоминерализуемые ГВ (2) могут стать частью более крупной молекулы ГВ или минерализоваться. Тут надо размышлять на уровне молекулы, а не на уровне грядки. На уровне грядки ничего не меняется, тогда как одни  и те же молекулы разных веществ могут бессчётное количество раз переходить из минеральной в органическую (ГВ) форму и обратно. А так же попадать в состав огромных полимеров – устойчивого гумуса и снова переходить в минеральную форму. Так же бессчётное количество раз.

Даже в одном почвенном агрегате (комочке почвы) есть разные микрозоны. Например, на поверхности комочка может происходить минерализация ГВ, а внутри него – гумификация. Корень растения попал в агрегат (все видели гирлянды почвенных комочков нанизанных на корнях растений), и начинает растворять образованный там ранее гумус (ГВ). В это же самое время на поверхности комочка может происходить гумификация.

Наука: «Почвенное органическое вещество (ПОВ) является сложной системой органических и органоминеральных соединений. Вследствие гетерогенности, ПОВ представляет собой непрерывный ряд (континуум) органических соединений, различающихся по устойчивости к разложению почвенными микроорганизмами: от лабильных пулов, которые обновляются в течение часов и суток, до очень устойчивых, сохраняющихся в почве в течение тысячелетий».

«Гуминовые вещества – сложная окислительно-восстановительная система. Обладают высокой биохимической устойчивостью в силу того, что их структурные единицы соединены между собой разнообразными химическими связями, и, кроме того, в их молекулах имеются системы полисопряженных связей. Поэтому в пределах одной макромолекулы ГВ отдельные её фрагменты могут разрушаться с различной скоростью. Обновление поврежденных участков макромолекул ГВ осуществляется фрагментарным или молекулярно-обменным путём. ГВ относят также к диссипативным структурам, для существования которых необходим постоянный обмен энергии и вещества, и которые стабильны до тех пор, пока связаны с окружающей средой».

Эти реакции обратимы и взаимосвязаны. По ходу этих реакций растения получают питание – поглощают минеральные и органические вещества, в том числе ГВ.

В выпаханном поле тоже это происходит. Но в гораздо меньшем объёме. Потому что не хватает свежих органических остатков. Количество легкоминерализуемых форм ГВ уменьшается, разлагается часть стабильного гумуса. То есть можно условно сказать, что на выпаханных полях гумус (ГВ) «не источник пищи, а её осадок, «отстойник».

Н. И. «Плодородие – сам процесс гумусообразования. Полноценное питание растений – это пищеварение почвы в буквальном смысле этого слова … Растениям важна не просто сама пища, но и возможность усвоить её: здоровье корней, стабильная влага, угольная кислота, активная структура и физика почвы. Эти условия создают только пирующие сапрофиты».

Для полноты понимания: пирующие сапрофиты создают эти условия, создавая гумус (ГВ) – именно ГВ создают: «здоровье корней, стабильную  влагу, активную структуру и физику почвы». Причем чему-то способствует и стабильный гумус.

Н. И.: «А гумус – их общие «экскременты» в конечной стадии распада и минерализации. Строго говоря, в последней стадии минерализации – простые минеральные соли, вода и углекислота. Но не гумус. Гумус остается гумусом пока в нём есть органические вещества. Полная минерализация предполагает отсутствие органических составляющих в веществах. Условно так сказать можно о гумине (нерастворимом остатке, который тоже гумус).

Н. И.: «Гумус – запас на чёрный день». Это верно. Но чёрный день в почве «происходит постоянно». В каждой отдельно взятой микрочастице почвы чёрные дни могут случаться и при «активной мульче» – съели микроорганизмы органические остатки, часть минерализовалось и перешло в почвенный раствор, часть гумифицировалось.

Для микробной колонии, жившей на этой конкретной частице органических остатков и корней, для которых эта колония была ризосферной, настал чёрный день. Эта частица органики – как отдельная планета со своим населением. А для растения и почвы в целом – никакой ни чёрный день, всё радуется жизни.

Что будет делать конкретная колония? Она перейдёт в режим ожидания – перейдёт к покоящимся формам, а часть погибнет. На её место придут другие микроорганизмы, способные питаться менее питательной пищей. А что же корни? Они останутся без питания? Нет, они будут потреблять ГВ. Некоторые будут поступать в растения, другие с помощью корневых выделений и ризосферной биоты будут минерализованы и в таком виде потреблены растением.

По сути, гумус – это преимущество природного земледелия и «активной мульчи» в частности. В этих системах хозяйствования, в наиболее полной мере проявляются все полезные свойства гумуса.

«Динамическое плодородие» – это (в том числе) активное включение второго цикла углерода – поглощение растениями не полностью минерализованных ГВ. Традиционная агротехника способствует в большей мере минерализации ГВ – микробное сообщество из-за недостатка свежих органических остатков перестраивается на потребление гумуса.

Для чего садоводу-любителю, огороднику вникать во все эти подробности? Тут есть весьма важный прикладной аспект.

Известный «природник» Сергей Дьяков в своей рассылке (10.000 подписчиков!) учит, что гумус при динамическом плодородии не нужен. И демонстрирует на фото и видео, что он вывозит гумус в лес (!). В комментариях на посты в рассылке уже несколько человек выразили желание сделать то же самое.

Тут важна не причина, по которой это делает сам С. Дьяков. А то, что его многочисленные читатели принимают его слова за рекомендацию. Считаю такую рекомендацию вредной.

Я не могу похвастаться тем, что досконально знаю, что происходит в мульче и почве. Но в выяснении этого вопроса могу опираться на слова людей, продвигающих технологии «активной мульчи» А. И. Кузнецова и Н. И. Курдюмова, и научные работы и учебники.

Так уж случилось, что в начале я познакомился со статьями А. И. Кузнецова и успел лично с ним пообщаться, а уж потом прочитал некоторые статьи О. Тарханова и гораздо позже прочитал все это в изложении Н. И. Курдюмова.

Вот что я уяснил после статей и общения с А. И: гумус важное условие функционирования «динамического плодородия» и (в то же время) побочный эффект этого процесса. А. И недвусмысленно говорил: в присутствии гумуса «активная мульча» работает эффективней.

После прочтении постов С. Дьякова о «излишках плодородия» заглянул в книгу Н. Курдюмова «Мир вместо защиты». Нашёл места, где говорится о гумусе. И, похоже, нашёл, откуда убеждение С. Дьякова о ненужности гумуса.

Действительно, читая о гумусе в «Мире вместо защиты», может сложиться впечатление, что гумус не нужен. Возможно, Николай Иванович переусердствовал с расстановкой акцентов), пытаясь подчеркнуть новизну подхода Тарханова и Кузнецова. Но перечитайте эти моменты ещё раз внимательно. Там однозначно говорится и о важности гумуса для жизни растений. Но эта информация подается «не ярко» на фоне подчёркивания важности «динамического питания».

Рискну предположить, что А. И. Кузнецов не акцентирует роль гумуса в динамическом питании растений по одной простой причине – он хозяйствует на чернозёме с метровым слоем плодородной почвы. Он видит разницу между питанием за счёт чернозёма (гумуса) и «динамическим питанием». И говорит про эту разницу.

На моём участке 15 лет назад было 15 см чёрной почвы богатой гумусом (убитое поле) теперь черной почвы больше 30 см. И я видел чётко, что с увеличением толщины плодородного слоя, урожаи росли. В данном случае я не говорю о прямой корреляции толщины плодородного слоя с урожаем. Изменялось кроме этого много факторов. Но факт заставляет задуматься.

Заставляет задуматься и тот факт, что на супесях и песках (почвах с низким естественным плодородием) эффект «активной мульчи» проявляется наиболее ярко. На чернозёмах (более плодородных) – менее ярко. То есть если отталкиваться от низкого урожая (малоплодородная почва) эффект виден лучше.

В 2012 году (крайне засушливом и без полива) о полноценном «динамическом питании» в моем огороде не могло быть и речи – без достаточного увлажнения эта система не работает. Но без урожая я не остался. Полагаю, что дело не только в технологии применяемой в 2012 году. Но и в «последействии» «активной мульчи» – накоплении свежего гумуса. Такое «последействие» особенно ярко проявляется в экстремальных условиях – засуха, жара и др.

С вопросами минерализации, гумификации органических остатков и гумуса я пока досконально не разобрался. Но ясно одно. Гумус – гумусу рознь. Есть гумус, активно влияющий на почвенные процессы, есть влияющий слабо. Наука в отношении гумуса на сегодняшний момент определённо может сказать – гумус вещество со случайными свойствами.

Но есть формы почти инертные – не разлагаемые биотой и слабо разрушающиеся физико-химическими реакциями в почве. Есть нестабильные – легко минерализуемые. Первые влияют на эффективное плодородие гораздо меньше чем вторые.

Но в любом случае наличие гумуса улучшает физико-химические свойства почв. Считаю, что сторонникам «активной мульчи» не стоит сбрасывать со счетов все те важные свойства гумуса, о которых говорят агрохимики, почвоведы, агрономы.

Тут важней экологический подход: высшие растения, почвенные организмы и почва – это три компонента природной системы взаимосвязанные и взаимозависимые. Растения создают себе условия посредством почвенной (ризосферной) биоты – почву. Условия для растений и ризосферной биоты создают длинные и сложные пищевые цепи организмов, разлагающих органические остатки (сапрофаги, сапрофиты). В структурных элементах почвы (комочках) и на их поверхности живут почвенные микроорганизмы, которые сами же участвовали в создании этих комочков (агрегатов).

То есть микроорганизмы и растения создают для себя комфортные условия – почву. А при наличии гумуса условия намного комфортней. Так что гумус не только свидетель (продукт) плодородия, но и его активный участник. «Динамическое плодородие» увеличивает количество гумуса, а гумус усиливает «динамическое плодородие».

Всё сказанное выше никак не противоречит тому, что говорит А. Кузнецов и Н. Курдюмов. Я всего лишь смещаю акценты.

Продукт жизнедеятельности экосистемы (гумус) можно считать многолетней «какашкой» живых элементов этой экосистемы, и это верно. Можно считать почву с большим содержанием гумуса – комфортабельной кухней для почвенного пищеварения. И это верно. Важно не придавать слову «какашка» смысл – «совершенно бесполезное вещество».

Думаю, что С. Дьяков именно так (гумус – бесполезное вещество) понял пропагандистов «динамического плодородия».

Стоит сказать ещё вот о чем. То, что С.Дьяков выносит с участка (чёрная почва) скорей всего не инертный, стабильный гумус. Это смесь не до конца минерализованных органических остатков с песком. В которых есть видимо и гумус. Важно вот что – в этом грунте огромное количество микроорганизмов, создающих благоприятную структуру почвы и разрушающих нестабильный гумус (дающих питание растениям за счёт гумуса).

Есть основания полагать, что большинство этих микроорганизмов являются ризосферными. То есть обеспечивающими защиту растений от патагенов и регулирующими питание растений.

Думаю, что Сергей не дал возможности почвенной биоте и растениям сформировать «новую, более эффективную кухню». Для этого нужно больше времени.

Если гумус у вас образуется, стоит радоваться, что это происходит. А не удалять его с участка. Не разрушать кухню, искусно созданную растениями и почвенными поварами.

Другой автор пишет: «Главная черта гумуса в том, что он удерживает полезную влагу и накапливает её для растений в отличие от сидератов и мульчи».

Можно сказать и так: «Главная черта гумуса в том, что он удерживает полезную влагу и накапливает её для растений в отличие от дождевых червей и микроорганизмов»

Или так: «Главная черта перловки в том, что она является легкоусвояемым питанием, в отличие от ячменя».

Найдите, что общего в этих заявлениях? Очевидно: сравниваются вещи, которые сравнивать нельзя.

Перловку делают из ячменя. Черви и микроорганизмы способствуют образованию гумуса. Сидераты и мульча являются источником гумуса. Хочешь иметь перловку – выращивай ячмень. Хочешь иметь гумус – используй сидераты или (и) мульчу (органические остатки).

Наука: «Гумус в почве образуется и накапливается из нескольких источников органики: главного – надземного и подземного опада и корневых экссудатов растений, второстепенных – перегнивания макро-, мезо- и микробиоты, дополнительного – внесенных органических удобрений, пожнивных остатков. Во всех звеньях процесса гумификации активно и параллельно с климатическими и физико-химическими факторами принимают участие различные группы микроорганизмов. В первую очередь это ризосферные и сапрофитные бактерии, грибы и актиномицеты».

Наука: «Для устойчивого земледелия необходима оптимизация гумусного состояния почв … Научная организация земледелия должна предусматривать не только бездефицитный баланс гумуса, но и расширенное его воспроизводство … Основные пути компенсации минерализованного гумуса в почве следующие [Авад, 2008]: 1) использование всех видов органических удобрений, а также сочетание их с минеральными; 2) запашка сидератов, почвеннокорневых остатков и др.; 3) посев в севооборотах бобовых трав и бобовозлаковых травосмесей с преобладанием бобового компонента; 4) использование соломы на удобрение по соответствующей технологии с добавлением азотных удобрений; 5) применение в качестве удобрения различных отходов органического происхождения». («Иркутский государственный университет» Биолого-почвенный факультет Н. А. Мартынова «Химия почв: органическое вещество почв», Учебно-методическое пособие).

Наука: «Роль травяной подстилки проявляется в питании растений, гумусообразовании, сохранении влаги и защите почв от эрозии». (Швабенланд И. С. «Структура и запасы лабильного органического вещества на отвалах вскрышных пород Изыхского каменноугольного месторождения республики Хакасия» 2012 г.).

Наука: «… Осенью и весной основным материалом для образования гумуса служат растительные остатки … В середине вегетационного периода в качестве главных источников гумификации выступают продукты метаболизма микроорганизмов и корневые выделения..». («К вопросу об источниках образования почвенного гумуса» Орлова Н. Е., Бакина Л. Г.)

Проще: источником гумуса является любое органическое вещество. Остатки растений, микробиота и почвенные животные, прижизненные выделения растений (в том числе сидератов) и педобиоты.

Упуская некоторые нюансы и упрощая имеем: нет мульчи (органических остатков) или (и) сидератов нет и гумуса.

Я не видел ни одной популярной статьи или научной работы, где сравнивались бы свойство удерживать влагу гумуса и источников гумуса. Но даже если отвлечься от явной нелогичности сравнения, стоит иметь в виду, что никто никогда вам не предложит по одной цене килограмм гумуса и килограмм растительных остатков.

Гумус нужно кому-то из чего-то произвести. А это: сырьё + время + работники + энергия + что то ещё – за всё нужно платить. Или же заплатишь деньги за готовый продукт или же заплатишь органикой почвенной биоте за «изготовление» продукта на месте.

Вывод:

Гумус это комплекс настолько разных веществ, что правы те, кто говорит: «Таким образом, гумус служит основным поставщиком и резервом элементов питания растений». И те, кто говорит прямо противоположное.

Это теоретически. А практически, все мы должны заботиться о накоплении гумуса там, где его мало. Об этом однозначно говорит современная наука.

О. Телепов, Омская область

2013 г. – 28.08.15

Другие статьи Телепова Олега Александровича читайте на его Персональной странице

Комментарии (0)
Сады Сибири © 2016

Сады Сибири

Внимание Ваш браузер устарел!

Мы рады приветствовать Вас на нашем сайте! К сожалению браузер, которым вы пользуетесь устарел. Он не может корректно отобразить информацию на страницах нашего сайта и очень сильно ограничивает Вас в получении полного удовлетворения от работы в интернете. Мы настоятельно рекомендуем вам обновить Ваш браузер до последней версии, или установить отличный от него продукт.

Для того чтобы обновить Ваш браузер до последней версии, перейдите по данной ссылке Microsoft Internet Explorer.
Если по каким-либо причинам вы не можете обновить Ваш браузер, попробуйте в работе один из этих:

Какие преимущества от перехода на более новый браузер?