Гумус – тайное оружие высоких урожаев:

как синтезировать его из растительных остатков

После уборки урожая на полях остаются растительные остатки – стебли, листья, корни. Их количество напрямую зависит от возделываемой культуры-предшественника.

Правильный выбор предшественников в севообороте ключевой момент в обеспечении почвы свежей органикой. Одни культуры скудны на остатки, другие щедры. Предшественникам у нас посвящена целая статья.

Из этих растительных остатков в дальнейшем образуется ценный гумус – основа плодородия почвы и высоких урожаев.

Процесс превращения органики в гумус довольно сложен и длителен. Давайте разберём его пошагово, чтобы понять механизм этого волшебного преобразования.

Откуда берется органика в почве

На естественных лугах основным источником органического вещества являются отмершие части растений - стебли, листья, корни. На пашне ситуация иная: здесь аграрии убирают большую часть урожая, оставляя в поле лишь незначительные растительные остатки. Поэтому на обрабатываемых землях приходится активно пополнять запасы органики в почве за счет сидерации, заделки навоза и компостов.

Однако и на пашне ежегодно в почву поступает немало растительных остатков:

Пожнивные остатки

стебли, листья, которые остаются на поле после уборки

Листостебельные остатки

отмершие столоны картофеля, корневища, корневые шейки трав

Корни растений

отмирающие в течение вегетации

Давайте разберемся, каким образом эти остатки превращаются в гумус.

Химическая подготовка

Этап 1

Сразу после отмирания растительных клеток в остатках начинаются химические реакции. Например, белки вступают во взаимодействие с ароматическими соединениями клеточных оболочек. Этот процесс можно ускорить с помощью минеральных или органических катализаторов. Процесс можно ускорить, добавляя в почву природные и искусственные катализаторы.

Природные катализаторы:

■

Глинистые минералы – монтмориллонит, вермикулит, каолинит. Они расщепляют сложные органические молекулы, увеличивают поверхность для действия ферментов.

■

Гидроксиды железа и алюминия – ускоряют гидролиз органики, повышают биодоступность азота и фосфора.

■

Навоз и компосты – содержат ферменты, ускоряющие расщепление целлюлозы, лигнина, белков и других соединений.

■

Известь – регулирует кислотность, активизирует почвенные ферменты.

Искусственные катализаторы:

■

Ферментные препараты – целлюлазы, протеазы, липазы. Расщепляют основные органические молекулы.

■

Минеральные удобрения – азотные, фосфорные, калийные. Стимулируют рост микроорганизмов.

■

Хелаты металлов – ускоряют реакции окисления-восстановления.

■

Гуминовые кислоты – увеличивают биодоступность питательных веществ.

Таким образом, применение катализаторов на 30-50% сокращает период химической подготовки органики, ускоряя синтез ценного гумуса.

Механическое измельчение

Этап 2

Дождевые черви и другие обитатели почвы перемешивают растительные остатки с минеральной фракцией. Кроме того, при прохождении через их пищеварительный тракт органика частично разлагается, что облегчает дальнейшее разложение микроорганизмами.

На втором этапе важно максимально измельчить и перемешать растительные остатки с минеральной частью почвы. Для этого можно использовать следующие приемы:

Увеличение численности почвенной фауны:

■

Внесение органики (навоз, компосты) – улучшает кормовую базу дождевых червей, многоножек.

■

Рыхление почвы – облегчает передвижение почвенных животных.

■

Известкование кислых почв – создает оптимальный для фауны уровень pH.

Механическая обработка:

■

Дискование и культивация – измельчают пожнивные остатки, смешивают их с почвой.

■

Щелевание и глубокое рыхление – усиливают аэрацию, активизируют микроорганизмы.

■

Умеренное уплотнение почвы – усиливает измельчение остатков корнями растений.

Таким образом, оптимизируя условия для почвенной фауны и проводя обработки, можно на 20-40% ускорить измельчение растительных остатков.

Минерализация микроорганизмами

Этап 3

На этом этапе бактерии и грибы активно используют свежую органику как источник энергии и питания. Сначала разлагаются простые соединения вроде сахаров и белков. За ними следуют целлюлоза и лигнин. Процесс сопровождается выделением тепла, углекислого газа и минеральных соединений азота, фосфора, серы.

Чтобы ускорить третий этап превращения растительных остатков в гумус, нужно оптимизировать условия для роста и размножения почвенных микроорганизмов:

Создание благоприятных условий:

■

Поддержание влажности на уровне 60-80% от ППВ.

■

Температурный режим 18-28°C.

■

Оптимальная аэрация почвы.

■

рН близкий к нейтральному.

Улучшение питания:

■

Внесение азотных удобрений (мочевина, аммиачная селитра).

■

Фосфорные удобрения для стимуляции микоризы.

■

Балансирование соотношения C:N:P в почве.

Заселение полезными микроорганизмами:

■

Внесение биопрепаратов (азотфиксаторы, фосфатмобилизаторы, целлюлозоразрушители).

■

Использование микробных удобрений.

■

Сидерация бобовых культур.

Благодаря оптимизации условий минерализацию органики можно ускорить на 30-60% по сравнению с естественным разложением.

Гумификация

Этап 4

На заключительном этапе из продуктов минерализации синтезируются гуминовые кислоты - основа стабильного гумуса. Этот процесс катализируют глинистые минералы и гидроксиды Fe и Al. Гуминовые кислоты образуют прочные связи с минеральной частью почвы. Так старая органика превращается в новый гумус!

Чтобы ускорить заключительный этап превращения органики в стабильный гумус, можно предпринять следующее:

Добавление природных катализаторов:

■

Глинистые минералы (монтмориллонит, вермикулит, цеолиты)

■

Полуторные оксиды (гидроксиды Al и Fe)

■

Гуминовые и фульвокислоты

Они увеличивают поверхность сорбции, стабилизируют органические молекулы.

Внесение органоминеральных комплексов:

■

Природные цеолиты, обогащенные гуминовыми кислотами

■

Лигногуматы и гуматы на основе бурых углей

■

Биоактивированные органоминеральные субстраты

Они содержат стабильный гумус и катализаторы для его синтеза.

Использование сидератов и органики:

■

Заделка сидератов с высоким C:N (горчица, рапс)

■

Внесение перепревшего навоза и компостов

Обеспечивают оптимальное соотношение C:N для гумификации.

Благодаря этим приемам скорость образования гумуса можно увеличить на 20-40%.

Что влияет на синтез гумуса

Скорость превращения растительных остатков в гумус зависит от многих факторов:

Влажность и температура

в комфортных для микроорганизмов условиях разложение ускоряется

Аэрация почвы

достаточный доступ кислорода стимулирует активность почвенных микробов

pH почвы

оптимум разложения органики при рН 6-7. Про влияние кислотности на доступность питательных элементов мы разобрали в отдельной статье.

Содержание питательных элементов

их нехватка замедляет жизнедеятельность микроорганизмов

Химсостав растительных остатков

легче разлагаются свежие остатки с высоким содержанием NPK

Таким образом, превращение растительных остатков в гумус - это сложный многоступенчатый биохимический процесс. Создавая оптимальные условия в почве, аграрий может ускорить синтез ценного гумуса, улучшая тем самым плодородие пашни.

Понравилась эта статья?