Залежно від умов швидкість розкладання органічних залишків може бути різною, тому і кількість нагромаджую-щегося в грунті гумусу також буде неоднаковим. Хімічний склад органічної речовини грунту є складним процесом. У ньому мож-но виділити чотири групи з'єднань, що розрізняються по про-похождення:
гумусові речовини, що представляють собою найбільш харак-терни і специфічну частину органічної речовини грунту;
з'єднання, що виникли в процесі мікробного синтезу і вхо-дящие до складу живих, а також мертвих, але ще не розклалися мікроорганізмів; органічні сполуки, що входять до складу неразложившихся рослинних і тваринних залишків. Їх особливо багато в ліс-них підстилках і торфу;
проміжні продукти розкладання сполук, що входять в дві попередні групи.
Гумусові речовини зазвичай складають від 80 до 90% загальної кількості міститься в грунті органічної речовини.
Серед гумусових речовин розрізняють три головні групи со-єднань: гумінові кислоти; фульвокислоти; гумин і ульмін (гумусові вугілля). Кожна група об'єднує близькі за складом, будовою і властивостями сполуки. Всі гумусові речовини є-ються високомолекулярними сполуками циклічного ладі-ня, що містять азот, і мають кислотну природу.
Постійним компонентом гумінових кислот є азот; Частина його представлена амінокислотами, які перебувають в не-міцної зв'язку з ядром гуминовой кислоти. Інша частина пов'язана з ядром міцно. Наявність в складі гумінових кислот міцно свя-занного азоту свідчить про те, що ці кислоти є продуктами конденсації поліфенов, джерелом яких служать дубильні речовини і лігнін з амінокислотами.
У групі гумінових кислот виділяють бурі гумінові кисло-ти, що знаходяться в грунті переважно у вільному перебуваючи-ванні, і чорні, які утворюють солі з кальцієм і магнієм. Бу-які гумінові кислоти називають ще ульмінові. Вони мають менше конденсована ядро і більш рухливі.
За хімічною будовою гумінові кислоти являють собою справжні органічні кислоти, т. Е. З'єднання, в со-ставши яких входять карбоксильні групи (СООН). Таких груп в молекулі гумінових кислот чотири, т. Е. Ці кислоти є при-чиною чотирьохосновним. Молекулярна маса їх близько 1400. Крім карбоксильних гумінові кислоти мають три-шість фенольних груп (ОН), первинні і вторинні спиртові групи (ОН), а також метоксільние (ОСНз) і карбонільні (СО) групи. До складу ядра молекул гумінових кислот входять бензольні кільця.
Гумінові кислоти у вільному вигляді представляють собою чорний блискучий порошок голчастого або зернистого ладі-ня. При обробці водою вони дають слабкі колоїдні раство-ри бурого кольору. З лужними катіонами - натрієм, ка-мнем, амонієм, літієм гумінові кислоти дають солі, українське-гшорімие в воді з утворенням молекулярних розчинів. Такі розчини в тонкому шарі прозорі, бурого кольору, а в товстому шарі непрозорі і чорного кольору. З двовалентними катіонами кальцію, барію, магнію і іншими, а також з тривалентними катіонами заліза і алюмінію гумінові кислоти дають солі, нера-створімие в воді.
Фульвокислоти здатні руйнувати мінерали, утворювати комплексні і внутрішньокомплексні з'єднання з гідроксидами і грають істотну роль в подзолообразованія. Екві-валентна маса фульвокислот дорівнює 160, т. Е. Вдвічі нижче, ніж у гумінових кислот. Вільні фульвокислоти мають колоїд-ний характер. Ступінь дисоціації фульвокислот значно вище, ніж у гумінових кислот. Солі фульвокислот з щелоч-ними і лужноземельними металами розчинні у воді. З алюмінієм і залізом фульвокислоти дають з'єднання, нера-створімие в воді при нейтральній реакції, але розчиняють-ся при кислому або лужної реакції розчину. У грунті фуль-вокіслоти, мабуть, пов'язані з гуміновими кислотами, утворюючи з ними з'єднання типу складних ефірів. У гумусово-ілювій-альних горизонтах деяких підзолистих грунтів фульвокислоти закріплена в формі сполук із залізом і особливо з алюмінію-ням.
Гумин і ульмін. Вивчено найбільш слабо. Вони є са-мій інертною частиною грунтового гумусу, не перехідного в ра-створ при звичайних методах впливу (слабкі розчини вугле-кислих або їдких лугів). Гумин є складність ний комплекс, до складу якого входять гумінові і Фульвіо-кислоти, з'єднані за типом складних ефірів. Значна інертність гуміну і ульміна пояснюється їх міцнішим зв'язком з мінеральною частиною грунту, особливо з частками глини мі-нераль, а також, можливо, високим ступенем ущільнення (конденсації). Крім того, в цю ж фракцію органічної речовини можуть входити деякі найбільш стійкі з'єднань-ня вихідних рослинних залишків, наприклад суберин, Кутін, спорополеніни.
До складу органічної речовини грунту входять деякі дру-Гії сполуки рослинного, тваринного і мікробного від-ходіння.
Найважливіша якість гумусу - його колоїдної. Колоїдні, поверхнево-активні речовини мають комплексними (аніонно-катіонними) мицеллами з явним переважанням аніонних ацідоідних властивостей. Саме колоїдної пояснюється важлива роль гумусу в грунтознавстві і землеробстві. Колоїдні поверхно-стно-активні речовини гумусу проявляють високу активність навіть при гранично малій товщині адсорбційних шарів. Ні-великі добавки гумусових речовин до ґрунтоутворювальної породи роблять її відмінною від чистої породи поруч нових властивостей, в тому числі родючістю.
Колоїдні поверхнево-активні речовини здатні ра-створять органічні сполуки, нерозчинні або українське-створімие в воді. При цьому розчинення неполярних углеводоров-дов відбувається повністю у внутрішній частині міцел, а полярні речовини типу октанола, довголанцюжкових амінів і фено-лов розташовуються усередині міцели так, що їх вуглеводневі ланцюги спрямовані в ядро міцели, а полярні групи - в водну фазу.
Деякі розчинні полярні речовини, такі, як глиця-рин, цукру, і інші нерозчинні в вуглеводнях з'єднання схильні до адсорбції на зовнішній поверхні міцел.
Все це призводить до утворення надзвичайно складних по хи-вів складу мицелл гумусових речовин, на поверхні ко-торих розташовується велика кількість йоногенних (функцио-нальних) груп. Серед них переважають карбоксильні, фенол-гідроксильні і аміногрупи, які і обумовлюють відомого-ні властивості гумусових речовин грунтів.
5.4. Гумусовий стан грунтів
У різних природних умовах характер і швидкість гумусо-освіти (розкладання і гуміфікація органічних залишків) неоднакові і залежать від ряду взаємопов'язаних умов грунтово-освіти. Найголовнішими з них є водно-повітряний і тепловий режими грунтів, склад і характер надходження раститель-них залишків, видовий склад і інтенсивність життєдіяльності мікроорганізмів, гранулометричний склад і фізико-хімічес-кі властивості грунту.
Залежно від водно-повітряного режиму гумусообразованія протікає в аеробних або анаеробних умовах.
В аеробних умовах, т. Е. При достатній кількості вологи (60-80% повної вологоємності), а також при сприятливій температурі (25-30 ° С) процес розкладання органічних ос-татков розвивається посилено. У цих же умовах інтенсивно йде мінералізація як проміжних продуктів розкласти-ня, так і гумусових речовин. У грунті накопичується відноси-кові мало гумусу, але багато елементів зольного і азотного живлення рослин.
При постійному і різкому нестачі вологи в грунті запасається мало рослинних залишків, процеси розкладання і гуміфіка-ції сповільнюються, і гумусу накопичується трохи.
В анаеробних умовах, т. Е. При постійному надлишку вологи, а також при низьких температурах процес гумусообразования за-сповільнює.
Найбільш сприятливі для накопичення гумусу поєднання в грунті оптимального гідротермічного і водно-повітряного ре-жимів і періодично повторювані осушення. У таких умо-вах відбуваються постійне розкладання органічних залишків, досить енергійне гумусірованності їх і закріплення утворюють-трудящих гумусових речовин мінеральною частиною грунту. Такий ре-жим характерний для чорноземів.
Найбільший запас гумусу відзначається в потужних огрядних чорно-земах, де кількість кореневих залишків дуже велике, а період швидкого розкладання обмежується навесні. У міру продвиж-ня від смуги потужних чорноземів на південь і північ запаси гумусу в грунті знижуються, що пояснюється головним чином зміною кліматичних умов і характеру рослинності.
В торфовищах також спостерігаються значні запаси орга-ного речовини і його консервація як результат постійного надмірного зволоження.
Основні фактори ефективного гумусообразования на працю-них грунтах: відвальна обробка (оранка), яка забезпечує анаеробні умови для розкладання рослинних залишків, їх гуміфікації, а також переважне обробіток луговий рослинної формації (багаторічних трав).
Ці положення багато десятиліть були теоретичною основою обробки грунту і управління гумусообразованія.
Однак дослідження Н. І. Картамишева показали, що корені-вая система однорічних рослин піддається процесу повного аеробного розкладання, якщо після їх збирання грунт в умов не-достатку вологи тривалий час не обробляється. Якщо ж на по-поверхні грунту одразу після збирання однорічних рослин створити мульчирующий шар, то процеси повного розпаду невідомі происхо-дять. Отже, процес гумусообразования в орних грунтах визначається в значній мірі способом обробки грунту.
За даними Г. Д. Курчева, Е. Н. Мишустина, процес гумусо-освіти активно відбувається і в аеробних умовах в самих верхніх (0-5 см) шарах грунту під дією ґрунтових беспоз-воночних тварин. Умови для цього створює дрібна мульчують-ющая обробка грунту.