Что такое минерализация почвы. Понятие минерализации почвы. Естественное возобновление леса

Минерализацию поверхности почвы проводят при наличии обсеменителей с целью создания благоприятных условий для прорастания семян и выживания всходов под пологом поступающих в рубку насаждений с полнотой не более 0,6, на вырубках и прогалинах путем обработки почвы механическими, химическими или огневыми средствами в зависимости от механического состава и влажности почвы, густоты и высоты напочвенного покрова, мощности подстилки, степени минерализации поверхности почвы во время лесосечных работ, количества обсеменителей и других условий участка. Доля минерализованной поверхности должна составлять не менее 30% от площади всего участка. Плужные и фрезерные полосы должны располагаться не ближе 5 м от обсеменителей или 2-3 м - от групп сохранившегося подроста и тонкомера.

Оптимальный срок проведения минерализации поверхности почвы

В год плодоношения в конце лета или осенью, а в отдельных случаях – ранней весной следующего года с од­новременной заделкой семян, выпавших в осенне-зимний период.

Минерализацию почвы необходимо проводить в семенной год с урожаем семян не ниже третьего балла.

Древостои, под пологом которых, после минерализации поверхности почвы появился самосев главных пород, подлежат рубке в период, когда обеспечивается его наибольшая сохранность.

^ 9.3 Огораживание вырубок

При опасности повреждения молодых деревьев домашними и

дикими животными участки с естественным возобновлением леса следует

огораживать со всех сторон или в местах прогона скота.

^ 9.4 Оставление обсеменителей

Оставление семенников (деревьев и куртин) - обязательная лесоводственная мера при отводе и разработке лесосек как важнейшее условие обеспечения возобновления, но в план содействия естественному возобновлению леса, как самостоятельный вид мероприятий, не включается. Размещение и количество оставляемых обсеменителей определяется региональными руководствами (наставлениями), правилами рубок в лесах Казахстана (2005г).

Количество обсеменителей (указывается в лесорубочном билете), оставляемых на лесосеке, их расположение и конфигурация зависят от биологических особенностей древесных пород, условий произрастания, способов трелевки, ширины лесосек наличия подроста и т. д. Семенники должны быть ветроустойчивыми, обильноплодоносящими, с хорошей формой ствола, без наследственных пороков.

На крупных вырубках, где исключен налет семян с прилегающих лесов и когда это выгодно экономически, целесообразно оставлять обсеменители: семенники отдельностоящих ветроустойчивых деревьев сосны, лиственницы, кедра по 15-30 шт/га; семенные группы 5-10 шт/га (в группе 3-6 сосен, лиственниц, кедров и иногда елей); семенные куртины – участки леса площадью 0,1-0;5 га квадратной, прямоугольной или иной формы (на лесосеках шире 200 м); семенные полосы – участки леса в форме вытянутых полос шириной 20-25 м. Рекомендуется отводить еловые куртины размером 40 X 50 м при отсутствии избыточного увлажнения и 60 X 60 м на сырых почвах (на расстоянии 100-150 м одна от другой).

^ 9.5 Дополнение вырубок

На вырубках с количеством самосева, сохраненного подроста и тонкомера, недостаточным для успешного естественного возобновления леса, возможна дополнительная посадка сеянцев и саженцев. При этом количество посадочных мест не должно превышать 25% от принятой нормы

для сплошных лесных культур в данных условиях.

Результаты проведенных мер содействия естественному возобновлению леса оцениваются в соответствии с действующей технической документацией, утвержденной уполномоченным органом. Составляются перечетная ведомость проведенных мер содействия естественному возобновлению леса, которая является приложением к «Акту технической приемки площадей с проведенными мерами содействия естественному возобновлению леса». Документ вводится после проведения работ и учитывает проведенные меры содействия естественному возобновлению леса. Акт техприемки проведенных мер содействия ЕВ вводится при приемке площадей с проведенными мерами содействия естественному возобновлению леса. Он отражает выполнение намеченных мероприятий в целом и по отдельным критериям.

10 Защитное лесоразведение

^ 10.1 Неблагоприятные природные явления, их краткая характеристика

Климат на территории Казахстана характеризуется двумя важнейшими особенностями: малым количеством атмосферных осадков и обилием тепла и света в период вегетации сельскохозяйственных растений. Несоответствие между количеством тепла и влаги увеличивается с севера на юг республики.

Расположение южных районов равнинного Казахстана в довольно низких широтах придаёт климату аридный характер, вследствие чего здесь развиты пустынные ландшафты. К северу аридность смягчается и пустынные ландшафты сменяются полупустынными, затем степными и на самом севере – лесостепными.

Вместе с континентальностью климата на территории республики увеличивается частота и сила таких неблагоприятных климатических явлений для сельского хозяйства как засуха, суховеи, пыльные бури, холодные и метелевые ветры.

^ Под засухой следует понимать неблагоприятное сочетание гидрометеорологических условий, приводящее к сухости воздуха и почвы, при котором в организме растений происходит нарушение водного баланса, вызывающее резкое снижение или полную гибель урожая. Засуха может быть почвенная, атмосферная и общая.

^ Почвенная засуха заключается в истощении запасов воды в почве. Причины почвенной засухи – отсутствие осенних осадков, сдувание снега с полей, большой поверхностный сток талых и ливневых вод, недостаток осадков в весенне-летний период, нарушение агротехники выращивания сельскохозяйственных культур, избыток солей в почве, вызывающие физическую сухость почвы.

^ Атмосферная засуха заключается в недостатке влаги в атмосфере. Чаще всего она наблюдается при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха. К атмосферной засухе относятся периоды с температурой свыше 25°С и относительной влажностью воздуха менее 20%. При этом у растений резко повышается расход влаги на транспирацию, продуктивность использования влаги уменьшается, а корневая система не успевает обеспечивать подачу воды из почвы. Атмосферная засуха является неизбежным следствием континентального климата.

Сочетание почвенной и атмосферной засух называется общей засухой. Наиболее губительной бывает засуха, сопровождаемая суховеями.

Суховеем называется комплекс метеорологических условий, обуславливающих высокую испаряемость. Различают слабые и сильные суховеи. Слабые суховеи бывают при скорости ветра 5 м/с, относительной влажности воздуха ниже 20% и температуре воздуха более 25°С. Сильные суховеи наблюдаются при скорости ветра свыше 8 м/с, относительной влажности ниже 20% и температуре воздуха более 30°С. Суховеи могут продолжаться несколько дней подряд.

Возникновение суховеев раньше объясняли поступлением сухих воздушных масс из пустынь и полупустынь. В настоящее время их возникновение объясняется интенсивным движением воздуха по периферии устойчивого антициклона, в центре которого обычно наблюдается жаркая погода.

Пыльными или чёрными бурями называется процесс разрушения и переноса верхних горизонтов почвы сильными ветрами. Возникают они при различных скоростях ветра: на лёгких супесчаных почвах при скорости ветра 10-12 м/с, а на связных – при 12-15 м/с. Почвы, содержащие в своём составе более 50% агрегатов размером менее 1 мм, считаются эрозионноопасными.

Чёрные бури наблюдаются чаще в мае-июне, когда почва на полях ещё слабо покрыта растительностью. Возникают они в дневные часы и длятся от одного до трёх часов. Число дней с пыльными бурями, особенно в Северном Казахстане, может за год достигать 60 и более. Наиболее разрушительные чёрные бури, охватывающие иногда большие пространства степной зоны, повторяются через каждые 5-10 лет.

Метелевые и холодные ветры также являются отрицательными природными явлениями.

Метелевые ветры сдувают снег с возвышенных мест, ветроударных склонов, а иногда и с ровных полей в балки и овраги. Нередко вместе со снегом с полей выдуваются и почвенные частицы.

При выдувании снега с полей возрастает вероятность вымерзания озимых культур и трав, уменьшается поступление влаги в почву, создаются предпосылки для возникновения почвенной засухи.

Холодные ветры в зимнее время иногда вызывают вымерзание сельскохозяйственных культур, а также подмерзание деревьев и кустарников в садах и лесных насаждениях. Весной холодные ветры вызывают повреждение растений, задерживают их вегетацию, способствуют формированию местных заморозков.

Для снижения отрицательного влияния вышеперечисленных неблагоприятных природных явлений из всех средств, которыми в настоящее время располагает сельское хозяйство, наиболее эффективным и экономически доступным является использование различных видов защитных лесных насаждений.

^ 10.2 Виды защитных лесонасаждений

Лесомелиоративные насаждения, особенно в комплексе с другими мерами, хорошо защищают почву от эрозии, повышают влажность полей, ослабляют вредное влияние засух, суховеев и пыльных бурь. Урожайность сельскохозяйственных культур и валовый сбор зерна и других продуктов на полях, защищённых лесными полосами выше, чем на открытых, не только в годы засух, но и в благоприятные годы. Кроме того, лесомелиоративные насаждения надёжно защищают сельскохозяйственные территории от разрушения смывом и размывом.

Очень важное значение имеет выращивание лесных насаждений по берегам рек, озёр, водоёмов, вокруг балок и оврагов, вдоль железнодорожных и шоссейных дорог для защиты их от заносов снегом и песком, а также создание лесных насаждений для закрепления и хозяйственного освоения песчаных массивов.

Лесомелиоративные мероприятия по защите почвы от ветровой и водной эрозии и улучшению микроклимата предусматривают создание высокоэффективных систем контурно-мелиоративных насаждений водосборных площадей, целесообразно размещённых по территории землепользования с учётом рельефа местности и состояния почвенного покрова. Эта система включает следующие виды защитных лесонасаждений:

А) полезащитные лесные полосы шириной 9-12 м; их размещают на пашне в условиях равнины и на водоразделах для защиты полей от вредного действия суховеев, метелей и ветровой эрозии;

Б) водорегулирующие лесные полосы шириной до 15 м; их размещают на пахотных склонах для регулирования поверхностного стока, уменьшения водной эрозии почвы, улучшения микроклимата полей;

В) прибалочные и приовражные лесные полосы шириной 15-21 м вдоль балок и оврагов и овражно-балочные лесные насаждения внутри балок и оврагов для регулирования поверхностного стока воды, прекращения водной эрозии, хозяйственного использования непродуктивных земель, улучшения микроклимата на прилегающих полях.

Кроме этих основных для сельскохозяйственных полей видов мелиоративных насаждений, имеются и другие, учитывающие специфику защищаемой территории:

А) лесные полосы на орошаемых землях вдоль оросительных и водосбросных каналов для уменьшения испарения воды, понижения уровня грунтовых вод, защиты полей от суховеев и пыльных бурь;

Б) лесные полосы и насаждения на пастбищных землях для повышения продуктивности пастбищ и защиты животных от ветра и зноя;

В) кулисные и массивные лесные насаждения на неиспользуемых в сельском хозяйстве разбитых песчаных почвах для закрепления песков, превращения их в продуктивные земли;

Г) лесные полосы вдоль дорог для защиты от заноса снегом и песком;

Д) защитные и декоративные насаждения в сельских населённых пунктах и вокруг них для оздоровления окружающей среды;

Е) лесные насаждения на отвалах горных выработок для их рекультивации.

Правильно созданная система контурно-мелиоративных насаждений во взрослом состоянии представляет собой своеобразное устройство, которое при постоянно меняющихся погодных условиях автоматически регулирует их, сохраняя почву от ветровой и водной эрозии, улучшая микроклимат полей и в целом весь агроландшафт. Всё это придаёт лесомелиорации важное значение в решении проблемы охраны природы и улучшения природных условий сельскохозяйственного производства.

^ 10.3 Конструкции лесных полос

Защитные лесные насаждения в большинстве случаев представляют собой систему лесных полос, влияние которых на микроклимат, почву, гидрологические процессы и урожай сельскохозяйственных культур зависят от их конструкции.

Под конструкцией лесных полос понимается степень и характер их ветропроницаемости. Конструкция определяется соотношением в профиле полосы просветов и плотных (непродуваемых) участков.

Для успешного выполнения своего основного назначения в различных почвенно-климатических условиях лесным полосам придают соответствующую конструкцию – плотную (непродуваемую), умеренно-ажурную, ажурную, ажурно-продуваемую и продуваемую (табл.10.1)

Лесные полосы плотной конструкции состоят из деревьев всех ярусов и кустарников, при большой густоте их размещения и без просветов по всему вертикальному профилю. Ветровой поток обычно не проходит сквозь такую полосу, а обтекает её сверху.

Полосы умеренно-ажурной, ажурной и ажурно-продуваемой конструкций создаются также из деревьев разных ярусов и кустарников, но менее густые, с мелкими просветами по вертикальному профилю.

Таблица 10.1- Конструкции лесных полос

Полосы продуваемой конструкции отличаются обычно одним ярусом деревьев и отсутствием кустарникового подлеска, вследствие чего такие полосы легко проницаемы для воздушных потоков в нижнем приземном слое. В нижней части между поверхностью почвы и кронами деревьев имеются 1,5-2 м просветы.

^ 10.4 Полезащитные лесные полосы

Размещение полезащитных лесных полос. К размещению полезащитных лесных полос предъявляют требование – обеспечить максимальную защиту почвы и посевов сельскохозяйственных культур от ветровой эрозии, суховеев и сильных ветров при минимальной занятости пахотных земель под насаждения.

Система полезащитных лесных полос состоит из основных и вспомогательных полос продуваемой или ажурной конструкций.

Основные (продольные) полосы выполняют главную защитную роль и их размещают перпендикулярно к господствующим наиболее вредоносным ветрам в данном районе.

На полях сложной конфигурации допускается отклонение продольных лесных полос от этого направления, но не более, чем на 30°.

Вспомогательные или поперечные лесные полосы создаются перпендикулярно к продольным с целью ослабления влияния вредоносных ветров, имеющих одинаковое направление с основными полосами.

Расстояния между основными лесными полосами устанавливают в зависимости от почвенных условий и не должны превышать:

На лугово-чернозёмных и выщелоченных чернозёмах – 500 м;

На обыкновенных и южных чернозёмах – 450 м;

На тёмно-каштановых почвах – 300 м;

На типичных каштановых почвах – 250 м;

На светло-каштановых почвах – 200 м;

На серозёмных почвах – 300 м;

На степных супесчаных почвах – 300 м.

Что касается расстояния между вспомогательными (поперечными) полосами, то оно с учётом производительного использования сельскохозяйственной техники устанавливается в пределах 1500-2000 м.

При таком размещении лесных полос пахотная площадь будет разбита на прямоугольные клетки, окаймлённые зелёными лентами.

Для проезда тракторов с прицепными орудиями и автомашин в местах пересечения основных и поперечных полезащитных лесных полос оставляют разрывы шириной 20-30 м. Кроме того, для этих же целей в продольных лесных полосах через каждые 500-700 м делают разрывы шириной до 10 м.

В степных районах Северного и Западного Казахстана наиболее высокими мелиоративными и защитными свойствами обладают 2-х и 3-рядные основные полезащитные полосы с шириной междурядий 3-4 м. С ухудшением лесорастительных условий древесные породы нуждаются в увеличении площади питания. Это требование на практике удовлетворяется за счёт уменьшения числа рядов, увеличения ширины междурядий и расстояния между растениями в рядах (табл.10.2).

Таблица10.2- Размещение растений в полезащитных лесных полосах (ширина междурядий, расстояние в ряду, м) по данным КазНИИЛХА

Подготовка почвы под лесные полосы. Главная цель подготовки почвы в любой почвенно-климатической зоне – создать хороший водно-пищевой режим, обеспечить наилучшие условия для успешного роста и развития корневой системы древесно-кустарниковых пород. При хорошей подготовке почвы древесные растения лучше приживаются и быстрее растут, сокращаются затраты на дополнение посадок и агротехнические уходы.

Почва под лесные полосы готовится по системе чёрного или раннего пара. Система чёрного пара включает последовательное проведение следующих приёмов обработки почвы: лущение стерни дисковыми лущильниками или плоскорезами за 10-12 дней до основной вспашки; осеннюю вспашку плугами с отвалами на глубину 25-27 см с одновременным прикатыванием кольчатыми катками; в зимний период 2-3-х-кратное снегозадержание; за весенне-летний период 3-4-х-кратную сплошную обработку почвы культиваторами или плоскорезами; осеннюю перепашку плугами без отвалов или глубокорыхлителями на глубину 35-40 см.

Система раннего пара включает: основную вспашку почвы в мае плугами с отвалами на глубину 25-27 см с одновременным прикатыванием кольчатыми катками; 3-х-кратную летнюю обработку почвы культиваторами или плоскорезами; осеннюю перепашку почвы плугами без отвалов или глубокорыхлителями на глубину 35-40 см.

Казахский НИИ лесного хозяйства и агролесомелиорации рекомендует почву под защитные лесонасаждения готовить по системе чёрного или раннего пара, но обычную осеннюю перепашку пара заменять глубокой плантажной перепашкой на глубину 50-60 см (так называемый «плантажный пар»). Такая подготовка почвы способствует большему накоплению влаги (на 15-30%) нежели обычный пар, снижает солонцеватость почв и, самое главное, разрушает уплотнённый карбонатный горизонт, что создаёт благоприятные условия для активного роста корневых систем древесных растений.

Посадка лесных полос. Лучший срок посадки лесных полос – весна. Если осень влажная и тёплая, неплохая приживаемость посадок наблюдается и при осенних сроках: растения до наступления морозов успевают восстановить часть активной корневой системы и могут противостоять иссушающему действию ветра и мороза. В районах с суровыми зимами осенних посадок следует избегать.

Хвойные породы в любом случае лучше высаживать весной.

Весеннюю посадку проводят как можно раньше в период до посева зерновых культур в течение 5-7 дней и обязательно заканчивают до распускания почек.

Закладка лесных полос проводится посадкой сеянцев или саженцев и, в отдельных случаях, черенков (тополи, ивы).

Сеянцы древесных и кустарниковых пород, обычно 1-2-летнего возраста, с хорошо развитой мочковатой корневой системой длиной не менее 25-27 см выкапывают из питомника осенью и весной, хвойные породы – сосну и лиственницу – лучше весной. Подпаханные выкопочной скобой сеянцы выбирают из почвы, сортируют, связывают в пучки по 100 штук, временно прикапывают или перевозят на место посадки. При перевозке корни сеянцев переслаивают мокрой соломой или опилками, а затем сверху укрывают соломой или брезентом.

Создавать лесные полосы посадкой черенками следует в исключительных случаях – в условиях орошения, в понижениях или в хорошо увлажнённую почву. Для этого черенки нарезают длиной 25-27 см с диаметром верхнего среза 0,5-1,0 см с хорошо развитыми почками.

В ряде случаев защитные лесонасаждения создают посадкой саженцев, т.е. крупномерным посадочным материалом 3-5-летнего возраста, высотой 1,5-3,0 м. Обычно используют саженцы тополя, берёзы, вяза, ясеня, клёна, липы.

Уход за лесными полосами. Важным условием успешного лесоразведения в степных районах является рыхление почвы и уничтожение сорняков в молодых насаждениях. Если тщательный уход отсутствует, то почва уплотняется, сорняки быстро разрастаются, высасывают почвенную влагу и молодые растения могут быстро погибнуть. Особенно важно вести борьбу с сорняками в первые годы жизни насаждений, когда высаженные сеянцы и саженцы разобщены, находятся в своеобразном микроклимате и не в состоянии конкурировать с сорной растительностью.

Агротехнический уход за лесными полосами включает механизированную обработку междурядий, прополку сорняков в рядах и опашку закраек. Для обработки междурядий используют культиваторы, плоскорезы. Закрайки опахивают плугами.

Сроки и количество обработок устанавливают в зависимости от состояния почвы, интенсивности роста сорняков. В первый год междурядья обрабатывают 4-5, на второй – 3-4, на третий и четвёртый годы – 2-3 раза. В последующие годы в течение всей жизни насаждений междурядья обрабатывают не менее 1-2 раза ежегодно. Глубина обработки почвы 8-10 см. Закрайки полос опахивают два раза в год – летом и осенью. Глубина вспашки – 18-22 см.

При своевременном и хорошем уходе древесные растения быстро растут и смыкаются своими кронами. Образуется лесное насаждение. Сомкнувшиеся лесные полосы исключают из площади пашни и переводят в лесное угодье.

Чтобы поддерживать полезащитные лесные полосы в продуваемом и ажурно-продуваемом состоянии, в них проводят специальные меры ухода – удаление нижних сучьев, изреживание насаждений, удаление малоразвитых, усохших, больных и повреждённых деревьев, а также поросли.

Подрезку нижних сучьев начинают на 3-4 год после посадки и повторяют через 2-3 года. Сначала их подрезают на высоту до 1 метра, а затем поднимают крону до 2 метров. Сучья удаляют острым секатором и ножовкой. Обрезку лучше делать летом в сухую погоду и удалённые сучья сразу же вывозить с поля.

К изреживанию насаждений приступают в 5-6-летнем возрасте, а в дальнейшем проводят по мере необходимости. Работы эти лучше вести осенью. В зависимости от плотности насаждений первый раз удаляют от 25 до 50% деревьев. Во всех случаях удаляют деревья равномерно по всей площади. Малоразвитые, усохшие, больные и повреждённые древесные растения удаляют ежегодно весной и осенью.

Инвентаризация и дополнение лесных полос. После проведения лесопосадочных работ обычно не все высаженные растения приживаются. Некоторые из них отмирают в первый же год после посадки. Причинами гибели высаженных растений могут быть плохая подготовка почвы, некачественный посадочный материал, несвоевременное проведение агротехнических уходов и др.

Инвентаризацию или учёт площади созданных полос и приживаемости посадок проводят ежегодно в конце вегетационного периода, а сомкнувшихся посадок – периодически.

Учёт приживаемости начинается с общего осмотра посадок в натуре. В случае большой неоднородности в приживаемости растений на площади лесных полос выделяют глазомерно относительно характерные участки, границы которых наносят на карту-схему лесных полос. В пределах каждого участка закладывают пробные площади для точного учёта приживаемости растений. На участках лесных полос площадью до 3 га размер пробной площади должен составлять 5%, на участках 4-5 га – 4%, от 6 до 10 га – 3% и свыше 10 га – 2%. На пробной площади проводят сплошной перечёт сохранившихся и погибших растений. Причём, пробную площадь закладывают по всей ширине лесополосы.

По каждой лесной полосе составляют инвентаризационную ведомость и выводят средний процент приживаемости растений по каждому однородному участку. В зависимости от этого планируют и проводят дополнение посадок, т.е. посадку растений в местах отпада. Приживаемость считается высокой при 85-90% посадочных мест с живыми растениями. В этом случае дополнение посадок не делают. Если отпад составляет свыше 50% от числа посадочных мест, то такие лесополосы не дополняют, их считают погибшими, распахивают и сажают заново. Дополняют посадки обычно вручную под лопату высококачественным посадочным материалом.

Уже в процессе обработки почвы на лесокультурной площа­ди происходит механическое поранение верхних почвенных сло­ев, в результате чего с поверхности удаляются растения и их остатки и обнажается минеральная часть почвы и даже почвогрунта. Такого рода качественно изменённая поверхность лесо­культурной площади даже в случае частичной обработки почвы может становиться существенным препятствием для продвиже­ния огня при низовых пожарах.

В условиях сухих боров повышенная густота посадки культур сосны и повышенная густота стояния являются необходимым биологическим свойством боровых сосняков. Однако при этом происходит концентрация отмершего органического вещества (хвои, веточек, чешуек коры, т.е. опада), дающего пищу огню при низовом пожаре. Поэтому предупредительным мероприятием против пожаров внутри насаждений сухого бора являетсярыхле­ние междурадий, в результате которого неразложившаяся сухая подстилка и опад, перемешиваясь с минеральными частицами почвы, теряют огнеопасные свойства и быстрее разлагаются. Та­кое рыхление желательно проводить через 2–3 года. Если же в период между рыхлением возникает беглый пожар, то действие его и последствия менее опасны (Шмидт, 1948).

Осуществляя минерализацию почвы путём рыхления между­рядий, опашки молодняков сосны, а также путём прокладки минерализованных полос и противопожарных канав, фактически проводят работу по созданию простейших противопожарных ба­рьеров. Их функционирование надо рассматривать как действен­ный приём профилактики тушения лесных пожаров.

Минерализованные полосы – это очищенные от лесных горю­чих материалов до минерального слоя почвы или обработанные почвообрабатывающими орудиями или иным способом линейные участки территории. Основное назначение – задержи­вать распространение низового пожара или служить опорной линией при отжиге и пуске встречного огня. Минерализованные полосы – это участки территорий, с которых удалены практи­чески все группы наземных лесных горючих материалов. Они яв­ляются основным профилактическим мероприятием, направлен­ным против проникновения огня на лесокультурные площади. Минерализованные полосы могут быть самостоятельным проти­вопожарным барьером или входить в состав более сложного про­тивопожарного барьера в качестве его элемента.

Минерализованные полосы можно создавать почвообрабатыва­ющими орудиями общего и специального назначения – плугами ПКЛ-70, ПЛП-135, сельскохозяйственными плугами, лесными фрезами, бульдозерами, специальными тракторными полосопро-ювдывателями ПФ-1, тракторными и ручными грунтомётами. Вид орудия определяется в каждом конкретном случае. Образуются ми­нерализованные полосы и при трелёвке древесины по трелёвоч­ным волокам, проложенным в насаждениях при проведении рубок ухода, что необходимо учитывать и использовать при разработке плана прокладки минерализованных полос. Действующими прави­лами по охране лесов от пожаров установлена только минимальная ширина защитной минерализованной полосы – 1,4 м. Она создаёт­ся за один проход двухотвального плуга ПКЛ-70.

Минерализованная полоса может «работать», т. е. задерживать продвижение низового огня только до накопления на её поверх­ности нового слоя горючих материалов. Поэтому необходимо пре­дусматривать проведение систематического ухода за минерализо­ванными полосами, их подновление и восстановление. Обычно, если минерализованная полоса создана весной, уход за ней про­водят осенью, а на следующий год - весной и осенью.

Количество уходов зависит от местных лесорастительных усло­вий и способа создания полос; может быть достаточным и один уход за пожароопасный сезон. При уходе используются те же ору­дия, которыми устраиваются полосы. Например, уход за полоса­ми, созданными плугом ПКЛ-70, можно делать дисковыми лес­ными культиваторами. При разработке генпланов противопожар­ного устройства лесов определяется общая потребность в минера­лизованных полосах по лесничествам и в целом по предприятиям.

Противопожарные канавы устраиваются для защиты ценных лесов от возможных подземных (торфяных) пожаров. Противопожарные канавы прокладывают по границам торфяников, на их территории и в насаждениях с заторфованными почвами; глуби­на канав – до минерального слоя грунта или до уровня грунто­вых вод. Роль противопожарных канав выполняют и осушитель­ные каналы при условии, если они заполнены водой. Сеть проти­вопожарных канав должна быть, как правило, замкнутой, чтобы не оставалось мест для прохода огня через слой торфа.

Находящиеся на территории лесфонда торфоперерабатываю-щие предприятия обязаны отделять эксплуатационную площадь торфяного месторождения от окружающих лесных массивов про­тивопожарным разрывом шириной 75–100 м. По внутреннему краю разрыва (от торфопредприятия) прокладывается водоотводящий канал, размеры которого (ширина по дну, по верху и глубине) определяются специальным проектом.

Противопожарные канавы прокладываются кана­вокопателями (при небольшой мощности торфяного слоя), экс­каваторами – на более мощных торфяниках, взрывным способом. Взрывные работы допускаются только при условии полного со­блюдения «Единых правил безопасности при ведении взрывных работ» и выполняются, как правило, специализированными орга­низациями. Глубина канав или каналов, прокладываемых в один проход плужными канавокопателями, составляет 0,6–1,2 м (в зави­симости от марки канавокопателя); ширина по дну – 0,2–0,4 м; ширина по верху – 1,5–2,8 м.

Процесс минерализации - это комплекс физико-химических и биохимических окислительно-восстановительных микропроцессов, приводящих к полному разложению органических остатков и собственно гумусовых веществ до конечных продуктов окисления - окислов и солей. Этот процесс обязателен и необходим в цикле биокруговорота углерода, так как он обусловливает освобождение и переход в доступную форму основных элементов минерального питания растений.
Необходимо разделять: 1) прямую и относительно быструю минерализацию растительных остатков без заметной гумификации; 2) минерализацию уже сформированных гумусовых веществ.
Реально в любой почве одновременно протекают оба процесса, но их соотношение в зависимости от конкретных условий различно. Так, в торфяных и торфянистых почвах минерализация растительных остатков выражена слабо, а минерализация гумусовых веществ практически отсутствует. В степях опад, поступающий на поверхность почвы, минерализуется быстро, тогда как гумусовые вещества, закрепляясь в почвенном профиле, минерализуются крайне медленно. Автоморфные почвы тропиков характеризуются высокими скоростями минерализации не только поступающего опада, но и новообразованного гумуса.
Процессы минерализации не образуют признаков в твердой фазе почвы, поэтому судить о скорости их протекания можно по показателю дыхания почвы, который является суммарным результатом минерализации как растительных остатков, так и гумуса. Самая высокая интенсивность выделения CO2 с поверхности почвы свойственна влажным дождевым лесам тропического пояса, что обусловлено большой массой опада и быстрой его минерализацией. Наиболее низкие показатели почвенного дыхания (менее 0,1 г СО2/м2 в час) характерны для болотных и пустынных экосистем. В растительных сообществах средних широт отмечены значительные колебания показателей интенсивности почвенного дыхания - от 0,1 до 9,5 г CO2/м2 в час, связанные с различной активностью почв разных экосистем.
Другой метод изучения минерализации заключается в наблюдении кинетики процессов с помощью меченых атомов. Он позволяет непосредственно изучать не только интенсивность процессов минерализации растительных остатков и гумуса, но и отдельных групп соединений. Нами на основании данных радиоуглеродного анализа рассчитаны коэффициенты минерализации гумуса и гуминовых кислот чернозема.

Минерализация азота до аммиака включительно производится разными бактериями и плесневыми грибами, причем среди бактерий имеются как аэробные, так и анаэробные. Вследствие этого образование аммиака в лесных почвах даже с резко выраженными формами плотного грубого гумуса и при возможном недостатке кислорода после работ Коссовича и Прянишникова казалось вполне правдоподобным и ясным.[ ...]

ГУМУС (Г.) - органическое вещество почвы, детрит экосистемы. Г. - основа плодородия почвы. Количество Г. в почве поддерживается двумя противоположно направленными микробиологическими процессами: гумификацией (анаэробный процесс превращения остатков животных и растений в Г.) и минерализацией (аэробный процесс разрушения Г. до простых органических и минеральных соединений). В почвах естественных экосистем эти процессы находятся в равновесии.[ ...]

Баланс гумуса в почве может быть бездефицитным, когда его приход в результате гумификации свежих растительных остатков и органических удобрений полностью уравновешивает расход за счет минерализации и эрозии почвы. Баланс считается положительным, когда приход вновь образованного гумуса превышает его расход, и отрицательным, когда приход гумуса не компенсирует его потери. Расход гумуса рассчитывают по интенсивности его минерализации в конкретных условиях.[ ...]

Дефицит гумуса, обусловленный ежегодной минерализацией вещества, потерей гумуса с поверхностным стоком и его вымыванием из пахотного слоя, в настоящее время может быть компенсирован путем внесения значительных количеств различных видов органических удобрений.[ ...]

Содержание гумуса после погребения почвы или культурного слоя постепенно снижается, что в основном обусловлено процессами минерализации органического вещее гва. Гак, в степных почвах через 170 лет после их погребения остается 60 %, через 1000 лет - 43 %, а через 2000 лет - только 40 % гумуса от исходного (Губин, 1984; Иванов, 1992). На основе этих данных возможно определение исходного содержания гумуса в почвах с известным временем погребения (Иванов, 1992).[ ...]

При распаде гумуса под влиянием микроорганизмов (как и при минерализации прочих содержащих фосфор органических веществ) высвобождаются минеральные соли фосфорной кислоты в доступном растениям виде. Однако они не накапливаются в значительных количествах в воднорастворимом состоянии, так как связываются почвой химически, физико-химически и биологически.[ ...]

Образованию гумуса и закреплению гумусовых веществ благоприятствуют следующие условия: поступление в почву значительных количеств растительных остатков, обогащенных азотом и основаниями (Са, Мя), и их превращение в условиях непосредственного контакта с минеральными компонентами; близкая к нейтральной или слабощелочная реакция; достаточное присутствие в почвах мобильных форм кальция (карбонаты, обменный кальций); оптимальный температурный и водно-воздушный режимы с периодическим кратковременным иссушением и промерзанием почвы, предохраняющими образующиеся гумусовые вещества от минерализации; умеренная окислительная среда без возникновения длительного и глубокого анаэробиозиса; умеренная биологическая активность.[ ...]

Орошение ускоряет минерализацию запасов органического вещества, поэтому внимание к содержанию гумуса в орошаемых почвах должно быть постоянной заботой со стороны земледельца на поливных землях.[ ...]

Химический состав гумуса очень сложен. Для него всегда характерно присутствие окрашенных веществ, так называемых гуминовых кислот, которые отсутствуют в живых растениях. Эти кислоты состоят из лигнинопротеинового коллоидного комплекса, который обладает сильной ионообменной и адсорбционной способностью. При минерализации гумуса постепенно освобождаются необходимые растениям элементы питания. Кроме того, он служит кладовой для большого числа органических соединений, освобождаемых в ходе разложения органического вещества в почве или синтезируемых микроорганизмами: антибиотиков, гормонов и катализаторов, значение которых для биологической деятельности почв совершенно очевидно, но еще плохо изучено.[ ...]

Третья стадия разложения, минерализация гумуса, протекает в холодных регионах очень медленно, а в теплых областях или там, где почва хорошо аэрирована (например, на пашне), значительно быстрее. Полагают, что микроорганизмы и их ферменты отличаются от тех, которые принимают участие в двух первых стадиях разложения (более подробно об этом см. в гл. 19).[ ...]

Главными статьями расхода гумуса являются его минерализация и потери при эрозии. Поэтому агроном при осуществлении приемов регулирования органического вещества должен четко знать, где и в какой степени возможно проявление эрозии, и системой противоэрозионных мероприятий резко снизить или полностью исключить эту расходную статью гумусового баланса. В соответствии с технологией возделывания культур он должен понимать, при выращивании какой культуры могут происходить наибольшие потери гумуса в результате его минерализации, и уметь снизить эти потери за счет возможного сокращения обработок или восполнения их путем внесения повышенных доз органических удобрений.[ ...]

Главный материал для образования гумуса черноземов дает корневая система степных растений. Надземные их части быстро разлагаются на поверхности почвы до конечных продуктов минерализации. Лес, дающий много подстилки и мало ежегодно отмирающих корней, не может образовать чернозема. Просачивание органических веществ в черноземную почву в сколько-нибудь значительных количествах невозможно. Преобладание в черноземах накопления гумуса над его разложением связано с повышенной плотностью, недостаточной аэрацией и нередким в летний период недостатком влаги.[ ...]

Плодородие зависит от количества гумуса в почве, а его накопление, как и мощность почвенных горизонтов, зависит от климатических условий и рельефа местности. Наиболее богаты гумусом степные почвы, где гумификация идет быстро, а минерализация медленно. Наименее богаты гумусом лесные почвы, где минерализация по скорости опережает гумификацию.[ ...]

Механическая обработка усиливает минерализацию органического вещества, в том числе гумуса. Поэтому сокращение частоты и уменьшение обработок снижают его потери. Несоблюдение про-тивоэрозионных приемов обработки особенно отрицательно сказывается на режиме органического вещества почвы.[ ...]

ДЕГУМИФИКАЦИЯ ПОЧВЫ - потеря почвами гумуса за счет его не-компенсируемой минерализации либо удаления гумусированного слоя или его части в ходе эрозии. Д.п. один из процессов ее деградации. ДЕЗАКТИВАЦИЯ [от фр. dés - приставка, означающая удаление, уничтожение или отсутствие чего-либо и лат. aktivus - деятельный] - удаление или уменьшение радиоактивного загрязнения поверхности различных предметов, сооружений, почвы. Д. погружением предполагает полное погружение объекта в рабочую среду (дезактивирующий раствор). Д. переплавкой предполагает плавление металла и удаление радиоактивных веществ со шлаком.[ ...]

В условиях климата зоны наблюдается активная минерализация растительных остатков и образующихся гумусовых веществ. Отмеченные особенности процессов гумусообразования и гумусонакопления обусловливают относительно невысокое содержание гумуса в серо-коричневых почвах и дифференциацию этого показателя. Содержание гумуса и мощность гумусового профиля возрастают от серо-коричневых почв равнин (светлые серо-коричневые почвы) к почвам предгорий (серо-коричневые обыкновенные) и далее к почвам низкогорий (серо-коричневые темные).[ ...]

Наиболее устойчивым продуктом разложения является гумус, или гумусовые вещества, который, как уже указывалось, представляет собой обязательный компонент всех экосистем. Удобно различать три стадии разложения: 1) размельчение детрита в результате физического и биологического воздействий, сопровождаемое высвобождением растворенного органического вещества; 2) сравнительно быстрое образование гумуса и высвобождение сапротрофами дополнительного количества растворимых органических веществ: 3) более медленная минерализация гумуса.[ ...]

Применение высоких доз азотных удобрений вызывает быструю минерализацию гумуса, азотсодержащих соединений почвы, способствует росту газообразных потерь азота. Выделяющийся в атмосферу диоксид азота N02, по мнению многих ученых, способствует разрушению озонового слоя, защищающего живые организмы от жесткого ультрафиолетового облучения.[ ...]

В Кулундинской Степи наблюдается довольно активный процесс минерализации органического вещества, особенно в случае проведения вспашки. Мульчирование соломой в больших нормах способствует накоплению гумуса в почве и улучшению соотношения между азотом и фосфором. Так, при внесении 30 ц/га соломы в почву поступает 8-12 кг/га 1М, 25-50 - КгО и 5-8 кг/га РйОз.[ ...]

В тех случаях, когда в лесу накопились мощные залежи грубого гумуса из еловой хвои, минерализация азота даже на сплошных лесосеках не идет до стадии нитратов, а может заканчиваться стадией образования аммиачного азота. Однако рубка здесь часто не в состоянии вызвать нитрификацию. Но если грубый гумус смешать с минеральным слоем почвы путем механической обработки последней, то в этих случаях можно вызвать нитрификацию.[ ...]

Биологические причины разрушения структуры связаны с процессами минерализации гумуса.[ ...]

Почвенный азот, представленный в виде сложных органических веществ гумуса, становится доступным для растений только после его минерализации, то есть превращения под влиянием микроорганизмов в минеральные усвояемые растениями формы - в аммонийные и нитратные соли. Интенсивность минерализации азота гумуса зависит от физико-химических свойств почвы, климатических и агротехнических условий.[ ...]

Наиболее устойчивыми продуктами разложения являются гумино-вые вещества (гумус), которые, как уже подчеркивалось, представляют собой обязательный компонент экосистем. Удобно различать три стадии разложения: 1) измельчение детрита путем физического и биологического воздействия; 2) относительно быстрое образование гумуса и высвобождение растворимых органических веществ сапротрофами; 3) медленная минерализация гумуса. Медленность разложения гумуса - один из факторов, обусловливающих запаздывание разложения по сравнению с продукцией и накоплением кислорода; о значении двух последних процессов уже говорилось. Обычно гумус выглядит как темное, часто желтовато-коричневое аморфное или коллоидное вещество. Согласно М. М. Кононовой (1961), физические свойства и химическое строение гумуса мало различаются в географически удаленных или биологически различных экосистемах. Однако охарактеризовать химически вещества гумуса весьма трудно, и это не удивительно, если учесть огромное разнообразие органических веществ, из которых он происходит. В общем гуминовые вещества представляют собой продукты конденсации ароматических соединений (фенолов) с продуктами распада белков и полисахаридов. Модель молекулярной структуры гумуса показана на стр. 475. Это бензольное кольцо фенола с боковыми цепями; такое строение обусловливает устойчивость гуминовых веществ к микробному разложению. Расщепление соединений, очевидно, требует специальных ферментов типа дезоксигеназ (Джибсон, 1968), которые часто отсутствуют у обычных почвенных и водных сапротрофов. По иронии судьбы многие токсические продукты, которые человек вводит в окружающую среду - гербициды, пестициды, промышленные сточные воды, - являются производными бензола и представляют серьезную опасность из-за своей устойчивости к разложению.[ ...]

Пропашные культуры уступают злаковым по количеству послеуборочных остатков, а минерализация гумуса при их возделывании значительно возрастает за счет неоднократных обработок. В связи с этим потери гумуса в почвах под пропашными более высокие. Особенно неблагоприятно влияет на баланс гумуса содержание почвы под чистым паром. Растительные остатки в почву не поступают (за исключением остатков сорных растений, отмершей фауны, водорослей). Почвы периодически обрабатывают (перепашка, культивация). Поэтому значительно возрастают потери гумуса за счет его минерализации, достигая 1-2 т/га.[ ...]

На юге Западной Сибири (Алтайский край) черноземные почвы за 18-20 лет потеряли 1,5-2,0 % гумуса. Ежегодные его потери составили 1,5-2,0 т/га. Значительная доля этих потерь (около 80 %) приходится на эрозию и дефляцию и лишь около 20 % на минерализацию гумуса при возделывании сельскохозяйственных культур.[ ...]

При окислении нестойкого органического вещества сточных вод и отмершего планктона полной минерализации не происходит; остаются вновь образовавшиеся стойкие органические соединения: водный гумус сточных вод и водный гумус планктонного происхождения. Это стойкое органическое вещество, как и водный гумус почвенного происхождения окисляется со значительно меньшей скоростью, и закономерности их окисления еще не достаточно изучены. Поэтому применение вышеуказанных расчетов к водам, в которых преобладает стойкое органическое вещество, а также которые содержат неорганические восстановители, неприемлемо: в этом случае расход кислорода на указанные соединения может быть того же порядка, как и на окисление нестойких органических соединений.[ ...]

Почвы степей достаточно резко отличаются от лесных почв и, прежде всего, высоким содержанием гумуса - в пять-де-сять раз выше. Злаки, по сравнению с деревьями, живут недолго и в почву попадает большое количество органики в виде гумуса, так как гумификация идет быстро в сухом климате, а минерализация очень медленно. Так возникают самые плодородные почвы - черноземы. На них растет наиболее высокая чистая первичная продукция, или урожай, культурных злаков - пшеницы, кукурузы и т. д.[ ...]

Микроорганизмы - активнейший стимулятор биохимических процессов, без них была бы невозможной полная минерализация органического вещества, «земная поверхность очень скоро оказалась бы погребенной под неразложившимися остатками растений и животных; они совершают доступную только им (клубеньковые бактерии) фиксацию свободного азота атмосферы, обогащая этим почву. Без микроорганизмов не было бы почвы, по крайней мере почвенного гумуса. Между тем в гумусе почвы законсервировано такое же количество органического вещества, какое содержится во всей биомассе планеты» (Г. В. Добровольский, Л. А. Гришина и др., 1985).[ ...]

Разложение детрита путем его физического размельчения и биологического воздействия и доведение его сапро-фагами до образования гумуса (гумификация) идет относительно быстро. Однако последний этап, минерализация гумуса, процесс медленный, обусловливающий запаздывание разложения по сравнению с продуцированием и накопление гумуса в почвах.[ ...]

Даже при длительном развитии травянистой растительности под пологом леса в подзолистой почве обычно не накапливается большого количества гумуса и питательных веществ. Во-первых, это связано с тем, что дерновому процессу противостоит подзолистый, который хотя и слабо проявляется, но полностью не снимается под травянистыми или тем более под мохово-травянистыми лесами. Во-вторых, органические остатки травянистых растений, выросших на бедной подзолистой почве, содержат сравнительно мало зольных элементов и азота, кроме того, дополнительно обеззоливаются при промывании почвы осадками. Недостаток зольных элементов, азота, кальция и магния в самой почве и в органических остатках замедляет минерализацию последних микроорганизмами; образуются кислые подвижные гумусовые вещества. Лишь небольшая часть их закрепляется в почве биогенным кальцием, железом или глинистыми минералами. Поэтому в гумусово-аккумулятивном горизонте дерново-подзолистой почвы не накапливается больших количеств гумуса.[ ...]

Таким образом, для прорастания семян сосны, лиственницы и ели на сплошных вырубках на месте типов леса, например, зеленомошной группы, где после рубки нередко образуются травяные типы вырубок, полезна минерализация почвы (рис. 71). Однако это не значит, что гумус и подстилка утрачивают свое значение для прорастания семян. Напротив, в ряде случаев надо обязательно перемешивать органическую часть почвы с минеральной. Для того чтобы органическая часть не оставалась на поверхности отдельным слоем, необходимо уплотнять перемешанную почвенную массу. Можно сохранять и отдельный тонкий органический слой, но все частицы его должны плотно прилегать к минеральной части. Перемешивание органической и минеральной части почвы с уплотнением ее имеет большое значение для улучшения роста молодых растений.[ ...]

Так, степные почвы отличаются от лесных тем, что гумификация здесь идет быстро, а минерализация замедлена. Поскольку травы и их корневая система недолговечны, ежегодно в почву поступает много органического вещества, которое быстро разлагается; сохраняется лишь небольшая часть подстилки или грубого гумуса; все остальное переходит в гумус. В лесу подстилка и корни разлагаются медленно и, поскольку минерализация идет быстро, слой гумуса остается тонким (фиг. 54). Так, степные почвы содержат в среднем около 12 000 т гумуса на 1 га, а лесные - около 100 т на 1 га (Добенмайр, 1947). Не случайно «житницы мира» расположены в степных районах с достаточным количеством осадков.[ ...]

Главным источником биогенных катионов в почве является разрушение материнских пород, но нельзя пренебречь и приносом их атмосферными осадками. Катионы абсорбируются корнями, но в наибольших количествах накапливаются в листве и таким путем входят в корм растительноядных организмов. Минерализация экскрементов и трупоЕ возвращает биогенные катионы в почву и таким образом осуществляется их круговорот. Гумус в почве является накопителем биогенных элементов.[ ...]

По данным многолетних опытов, в пахотном слое дерново-подзолистых почв ежегодно минерализуется в среднем 6-7 ц, а в черноземных почвах - около 10 ц органического вещества на 1 га, при этом образуется соответствующее количество минеральных соединений азота, доступных для растений. Поскольку азота в гумусе содержится около 5%, то на каждую часть этого элемента, взятую растениями из почвы, необходима минерализация двадцатикратного количества гумуса.[ ...]

ПЛОДОРОДИЕ (почвы, П.) -способность почвы удовлетворять потребность растений в воде и элементах минерального питания, от которой зависит первичная биологическая продукция экосистемы (урожай - для агроэкосистем). П. - комплексный показатель, которой оценивается по урожайности сельскохозяйственных культур и зависит от содержания гумуса, наличия в почве подвижных (водорастворимых) форм элементов минерального питания, режима ее увлажнения, реакции почвенного раствора, наличия в ней токсичных ионов. На П. влияет также структура почвы, определяющая соотношение процессов минерализации и гумификации органического вещества и т. д. В современном мире общей тенденцией является уменьшение П.: на деградирующей почве развивается меньше растений, поэтому становится меньше детрита, соответственно уменьшается количество гумуса в почве, т. е. усиливается ее деградация - порочный круг замыкается.[ ...]

Второй подход, назовем его производственным, при выборе основных показателей исходит из ’’агрономической ценности” тех или иных микроорганизмов и биохимических процессов. Он достаточно условный, поскольку само понятие ’’агрономической ценности” весьма относительно и со временем может изменяться в соответствии с изменением технологии производства и углублением наших знаний. Так, минерализация органического вещества - ’’агрономически ценный” процесс, но при условии полного воспроизводства гумуса и восстановления структуры почвы. В противном случае рано или поздно произойдет дегумификация и деградация почвы со всеми вытекающими для ее плодородия последствиями. Процесс нитрификации является интегральным показателем процессов минерализации азотсодержащих веществ и, несомненно, полезен в естественных ландшафтах.[ ...]

ПАР (П.) - поле в севообороте, на котором происходит восстановление плодородия почв и подавление сорных растений. Различаются чистые П., на которых в год парования не возделываются растения, и занятые П., на которых выращиваются почвовосстанавливающие культуры (многолетние травы, однолетние бобовые). Чистые П. используются в зоне недостаточного увлажнения на черноземных почвах, их главная задача - накопить в почве влагу. При этом неизбежно за счет минерализации гумуса происходит потеря питательных элементов и в первую очередь азота. Необходимость чистых П. в этих условиях обосновал Т. Мальцев.[ ...]

Выщелоченные черноземы занимают 14% общей площади Республики Башкортостан. Богатство почв органическими веществами в сочетании с механическим составом обеспечивают высокую, максимальную гигроскопичность. Отмечается сравнительно высокое содержание кремнезема и серы и несколько пониженное - кальция, натрия, магния. Отношение С;Ы указывает на обогащенность гумуса азотом . Выщелоченные черноземы недостаточно обеспечены подвижными формами марганца, кобальта, молибдена, цинка и меди. Они отличаются высокой микробиологической активностью, в составе их преобладают спорообразуюшие бактерии, участвующие в процессах минерализации органических веществ. Здесь также широко распространены нитрифицирующее и а?отфлксирующие бактерии .

Совокупность процессов трансформации органических веществ в почвах составляют процесс гумусообразования, который определяет формирование и эволюцию гумусового профиля почв. К процессам трансформации органических веществ относят: поступление в почву растительных остатков, их разложение, минерализацию и гумификацию, минерализацию гумусовых веществ, взаимодействие органических веществ с минеральной частью почвы, миграцию и аккумуляцию органических и органо-минеральных соединений.

Любые органические остатки, попадающие в почву или находящиеся на ее поверхности, разлагаются под воздействием микроорганизмов и почвенной фауны, для которых они служат строительным и энергетическим материалом. Процесс разложения органических остатков слагается из двух звеньев – минерализации и гумификации.

Минерализация – распад органических остатков до конечных продуктов – воды, диоксида углерода и простых солей. В результате минерализации происходит сравнительно быстрый переход различных элементов (азот, фосфор, сера, кальций, магний, калий, железо и др.), закрепленных в органических остатках, в минеральные формы и потребление их живыми организмами следующих поколений.

Гумификация – совокупность биохимических и физико-химических процессов трансформации продуктов разложения органических остатков в гумусовые кислоты почвы. Итог гумификации – закрепление органического вещества в почве в форме новых продуктов, устойчивых к микробиологическому разложению, служащих аккумуляторами огромных запасов энергии и элементов питания.

Факторы минерализации

Наиболее интенсивно распад органических остатков до конечных продуктов идет при оптимальной влажности почвы (60…80% от полной влагоемкости) и температуре (20-250С). При увеличении влажности и температуры или их снижении уменьшается скорость разложения остатков. При постоянном и резком недостатке влаги и высоких температурах в почву поступает мало растительных остатков, разложение их замедлено и осуществляется в виде процессов «тления». Темп разложения растительных остатков в значительной степени зависят от типа биогеоценоза и типа почвы.

Большое влияние на интенсивность разложения опада оказывает и химический состав растительных остатков. При высоком содержании в составе растительных остатков соединений, устойчивых к микробиологическому воздействию, они накапливаются на поверхности почвы в количествах, значительно превышающих масштабы ежегодного опада (почвы тундры и таежно-лесной зоны). По этой причине древесина, хвоя и другие компоненты растительного опада, содержащие много лигнина, смол, дубильных веществ, но мало азотистых белковых соединений, разлагаются медленно. Надземная масса трав, особенно бобовых, разлагается быстрее, а корневые остатки минерализуются с меньшей скоростью вследствие увеличения в них доли лигнино-целлюлозного компонента. Когда же растительные остатки обогащены белковыми соединениями, то их разложение протекает весьма интенсивно (почвы лесостепи).

Важно учитывать особенности климатических условий, которые определяют характер функционирования почвенной фауны и микроорганизмов.

Значительное влияние на скорость минерализации оказывают минералогический и гранулометрический составы почвы. При оптимальных условиях разложения в почвах тяжелого гранулометрического состава, богатых высокодисперсными глинистыми минералами, минерализационные процессы тормозятся. Это обусловлено высокими величинами свободной поверхности минералов, благодаря чему на них сорбируются промежуточные продукты разложения и новообразованные гумусовые вещества, что предохраняет их дальнейшей минерализации. В почвах с преобладанием первичных минералов, сорбция практически не выражена, поэтому процесс минерализации протекает очень активно. Это свойственно почвам легкого гранулометрического состава, в связи с чем они всегда содержат мало гумуса. В почвах с кислой реакцией среды процессы разложения остатков тормозятся вследствие угнетения бактериальной микрофлоры. При наличии в почве поливалентных металлов (железо, марганец, алюминий), образуются комплексные органо-минеральные соединения, устойчивые к действию микроорганизмов. Одновалентные катионы и щелочная реакция среды способствуют образованию подвижных водорастворимых органических соединений, что благоприятствует их последующей минерализации.

Таким образом, свойства почвы прямо или косвенно влияют на скорость разложения органических остатков. Прямое влияние выражается в степени развития процессов взаимодействия продуктов распада с компонентами почвы, косвенное – в регулировании интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов и их состава.

Концепции гумусообразования

Если минерализация органических остатков изучена довольно подробно, то механизм гумификации остается до конца не ясным. К настоящему времени предложен ряд концепций образования гумусовых веществ, но все они носят гипотетический характер.

Конденсационная (полимеризационная) гипотеза.

Впервые она была выдвинута А.Г.Трусовым (1913). Большой вклад в развитие этой гипотезы внесла М.М.Кононова. Сущность процесса гумификации, с ее точки зрения, может быть охарактеризована следующими положениями:

Процесс гумификации растительных остатков сопровождается минерализацией входящих в них компонентов до диоксида углерода, воды, аммиака и других компонентов;

Все компоненты растительных тканей могут быть первоисточниками структурных единиц гумусовых кислот в форме продуктов распада, продуктов микробного метаболизма, распада и ресинтеза;

Ответственное звено процесса формирования гумусовых веществ – конденсация структурных единиц, которая происходит путем окисления фенолов ферментами типа фенолоксидаз и взаимодействие их с аминокислотами и пептидами;

Заключительное звено формирования системы гумусовых веществ – поликонденсация (полимеризация) представляет собой химический процесс.

Гипотеза биохимического окисления

С принципиально иных позиций рассматривал процесс гумусообразования И.В.Тюрин. Он считал, что основная черта гумификации – реакции медленного биохимического окисления различных высокомолекулярных веществ, имеющих циклическое строение. Это положение получило дальнейшее развитие в трудах Л.Н.Александровой.

По Л.Н.Александровой, гумификация – сложный биофизико-химический процесс трансформации промежуточных высокомолекулярных продуктов разложения органических остатков в особый класс органических соединений – гумусовые кислоты.

Гумификация представляет собой очень длительный процесс и состоит из 3 этапов:

Новообразование гумусовых кислот (биохимическое окислительное кислотообразование), т.е. формирование системы гумусовых кислот осуществляется при непосредственном участии оксидаз микроорганизмов. На этом же этапе начинается фракционирование системы образующихся гумусовых веществ на гуминовые и фульвокислоты. Взаимодействуя с минеральными компонентами почвы и зольными элементами, высвобождающимися из растительных остатков, возникшая система гумусовых веществ распадается на группы. Менее подвижная часть формируется как группа гуминовых кислот, а более дисперсные фракции, образующие растворимые соли, составляют группу фульвокислот.

На втором этапе происходит дальнейшая трансформация новообразованных кислот. В гуминовых кислотах постепенно возрастает степень ароматизации за счет частичного разрушения алифатических компонентов и внутримолекулярных группировок. Важная черта этой стадии – гидролитическая и окислительная направленность.

На третьем этапе происходит постепенная минерализация гумусовых веществ, осуществляющаяся при участии многообразной системы экзоферментов микроорганизмов. Основные реакции этого этапа – гидролиз и оксиредукция, в результате которых происходит гидролитическое расщепление молекул гумусовых соединений, разрушение гетероциклических и ароматических группировок и в конечном итоге полное окисление продуктов распада до аммиака, воды, диоксида углерода. Фрагменты молекул гумусовых веществ ароматической природы не подвергаются полной минерализации, а, взаимодействуя с новообразованными соединениями, повторно включаются в процесс гумификации.

Матричная достройка или фрагментарное обновление гумусовых веществ

Теория фрагментарного обновления А.Д.Фокина основана на том, что продукты разложения органических веществ могут не формировать целиком новую гумусовую молекулу, а включаться путем конденсации сначала в периферические фрагменты уже сформированных молекул, а затем в циклические структуры. Таким образом, атомный и фрагментарный состав почвенного гумуса постоянно обновляется за счет новых поступлений органического материала. При этом периферические фрагменты обновляются в несколько раз быстрее, чем ядерные. Продукты разложения органического вещества практически одновременно включаются во все фракции почвенного гумуса, причем в количествах, приблизительно пропорциональных содержанию этой фракции.