Агроконсалтинг

for friendly farming

 

Агроконсалтинг. Технический аудит агробизнеса. Агропроекты и фермы под ключ.  Консультирование по агробизнесу. Повышение прибыльности аграрного бизнеса, получение дополнительной прибыли

   

Home       Контакты     О нас     Презентация   Реализованные проекты агроконсалтинг

География наших проектов    Наши конкурентные преимущества   Курсы агрономов

Агропроекты и фермы под ключ     Политика конфиденциальности

Технический, операционный и управленческий аудит агробизнеса

Почему выгодно инвестировать в аграрный бизнес и сельское хозяйство

Наши публикации в ведущих мировых изданиях

 
 
 
 
 

 

Last updated: 2021, Май 16

 

 

Гумус

 

Dr. Oleksii Orlov,

PhD in Agriculture

Рассмотрим что такое гумус и как гумус влияет на плодородие почвы и урожайность

Photo © Dr. Oleksii Orlov

Гумус, или перегной - это часть органического вещества почвы. На фото - очень плодородный черноземный грунт с большим содержанием гумуса, Украина. Такие почвы образуются в зонах степей и прерий, где много растительности весной, и мало влаги летом, а зимой почва замерзает - благодаря этому органическое вещество не успевает разложиться и гумус накапливается в почве. Для консультаций - обращайтесь в Agricultural Consulting!

 

Что таке гумус почвы?

Гумус, или перегной (от латинського humus - "почва", "земля") - это часть органического вещества, которое содержится в почве. Гумус образуется в результате разложения растительных (преимущественно) и животных остатков, благодаря питанию почвенных организмов - червей, личинок насекомых, грибов, бактерий и многих других микроорганизмов.

Гумус - это темное органическое вещество, которое образуется в почве, когда вещества из мертвых растений и животных (включая аэробный компост) распадаются дальше, в частности под действием анаэробных организмов. В гумусе много питательных веществ, которые улучшают состояние почвы, а из них - азот является самым важным.

Процесс образования гумуса из остатков мертвых растений и животных называется гумификацией.

В почвоведении, термин гумус, сформировался 1790-1800 годах, и означает целую фракцию комплекса грунтовых органических веществ, уже не имеющей клеточной структуры, которая характерна для растений, животных, и микроорганизмов. Гумус существенно влияет на на плотность почвы и способствует сохранению почвенной влаги и питательных веществ.

Хотя термины гумус и компост неофициально используются как взаимозаменяемые, они являются отдельными компонентами почвы с различным происхождением. Это разные термины. Гумус образуется путем анаэробного брожения, тогда как компост является результатом аэробного разложения растительных остатков.

В сельском хозяйстве термин "перегной" иногда также используется для описания зрелого или природного компоста, добытого из леса или другого природного источника. Перегной имеет в своем составе гумус.

Компост широко используется в качестве органического удобрения и в качестве кондиционера почвы.

Термин гумус, также используется для описания верхнего слоя почвенного горизонта, который содержит органические вещества.

 

Финансы и содержание гумуса в почвах

Чем выше содержание гумуса в почве, тем почва более плодородная - и растения растут лучше и дают лучший урожай. Почвы с высоким содержанием гумуса требуют меньше удобрений, и суммарные затраты на производство каждой тонны урожая на таких почвах, будут намного меньше, чем на бедных гумусом почвах.

Таким образом ... - Чем выше содержание гумуса в почве, тем эта земля будет дороже стоить,  финансовые затраты на производство будут меньше, а прибыль больше!

 

Гумификация

Микроорганизмы разлагают большую часть органического вещества почвы на неорганические минералы, которые корни растений могут поглощать как питательные вещества. Этот процесс называют "минерализацией". В этом процессе происходит круговорот азота и круговорот других питательных веществ.

В зависимости от условий, в которых происходит разложение, доля органической вещества не минерализируется, а вместо этого превращается с помощью процесса, называемого "гумификация", в органические полимеры. Поскольку эти органические полимеры устойчивы к действию микроорганизмов, они стабильны и составляют гумус. Эта устойчивость означает, что гумус интегрируется в постоянную структуру почвы, тем самым улучшая ее.

Гумификация может происходить естественным образом в почве или искусственно при производстве компоста.

Органические вещества гумифицируются благодаря совместному действию сапротрофных грибов, бактерий, микробов и животных, таких как дождевые черви, нематоды, простейшие и членистоногие, и другие.

Растительные остатки, включая те, которые животные переваривают и выводят из организма, содержат органические соединения: сахара, крахмалы, белки, углеводы, лигнин, воск, смолы и органические кислоты. Распад органики в почве начинается с разложения сахаров и крахмала из углеводов, которые легко разлагаются. Простые белки, органические кислоты, крахмалы и сахара быстро разлагаются, тогда как сырые белки, жиры, воск и смолы остаются относительно неизменными в течение длительных периодов времени. Остальное - целлюлоза и лигнин,  разлагаются медленнее.

Таким образом, гумус, который образуется при гумификации, представляет собой смесь соединений и сложных биологических и химических веществ растительного, животного или микробного происхождения, и имеет много функций и преимуществ в почве.

 

Состав гумуса в почве

Содержание гумуса в почвах определяется в процентах.

Гумус имеет определенные физические и химические свойства:

Групповой состав гумуса - перечень и количественное содержание групп органических веществ, входящих в состав гумуса

Фракционный состав гумуса - содержание органических веществ, входящих в отдельные группы гумусовых соединений и различаются по формам и их связи с минеральной частью почвы

Степень гумификации органического вещества - отношение количества углерода гумусовых кислот к общему количеству органического углерода почвы, выраженное в массовых долях

Специфические гумусовые вещества - темные органические соединения, входящие в состав гумуса и образуются в процессе гумификации растительных и животных остатков в почве. В составе гуминовых веществ есть и гидрофобные и гидрофильные группы

Гумусовые кислоты - класс высокомолекулярных органических азотсодержащих оксикислот, входящих в состав гумуса и образуются в процессе гумификации

Гуминовые кислоты (ГК) - группа темно окрашенных гумусовых кислот, растворимых в лугах и нерастворимых в кислотах

Гематомелановые кислоты (ГМК) - группа гумусовых кислот, растворимых в этаноле

Фульвокислоты (ФК) - группа гумусовых кислот, растворимых в воде, щелочах и кислотах

Гумин - органическое вещество, входящее в состав почвы, нерастворимый в кислотах, щелочах и органических растворителях

Соотношение углерода и азота (C: N) гумуса составляет 10: 1.

В естественных условиях, разложение отмершего растительного материала приводит к тому, что сложные органические соединения медленно окисляются (лигниноподобний гумус) или разлагаются на более простые формы (сахара и аминосахара, алифатические и фенольные органические кислоты), которые в дальнейшем превращаются в микробную биомассу (микробный гумус) или реорганизуются и окисляются в гуминовые массивы (фульвокислоты и гуминовые кислоты), которые связываются с глинистыми минералами и гидроксидами металлов.

 

Стабильность гумуса в почвах

Значительная часть гумуса в естественных условиях, на почвах, которые не используются в сельском хозяйстве, в большинстве почв сохраняется более 100 лет, не разлагаясь на СО2, и его количество может считаться стабильным.

Органические вещества гумуса защищены от разложения под действием микробов или ферментов, в том случае, когда они скрыты (закупоренны) внутри мелких совокупностей частиц почвы, или плотно сорбированы и включены в глину.

Большая часть гумуса, который не будет защищен таким образом, разлагается в течение 10 лет и может рассматриваться как менее устойчивый. Такой процесс разложения гумуса происходит при вспашке почвы, особенно при обороте пласта и смешивании слоев почвы, и благодаря эрозии почвы. Поэтому надо принимать меры, предотвращающие эрозию почв.

 

Горизонты / слои гумуса в почве

Photo source: ©CC BY-SA 4.0, File:SOIL PROFILE.png by Hridith Sudev Nambiar at English Wikipedia

Гумус имеет характерный черный или темно-коричневый цвет и представляет собой скопление органического углерода. Больше всего гумуса в верхних слоях почвы. Кроме трех основных грунтовых горизонтов (A) - поверхность / верхний слой почвы, (B) - недра и (C) - субстрата, некоторые почвы имеют органический горизонт (O) на самой поверхности. Твердая основа (R) не является строго почвой - а является основой, или материнской породой

 

Какая польза гумуса в почвах?

Хотя наличие гумуса не является обязательным для роста растений (например очень часто растения выращивают в теплицах на искусственных субстратах и ​​гидропонике), но его польза очень существенная.

Способность растений поглощать гуминовые вещества корнями и метаболизировать их долго обсуждались. В настоящее время существует консенсус относительно того, что гумус функционирует в физиологии растений гормонально, а не просто как питательное вещество [1] [2].

Гумус является коллоидным веществом и увеличивает катионно-обменную способность почвы, следовательно, его способность сохранять питательные вещества путем хелатирования.

Хотя эти катионы питательных веществ доступны растениям, они содержатся в почве и не дают им вымываться дождем или орошением [3].

Гумус может содержать эквивалент 80-90% своего веса в виде влаги, а следовательно, увеличивает способность почвы противостоять засухе [4] [5].

Биохимическая структура гумуса является гибкой и позволяет гумусу существовать и сохранять буферные свойства в чрезмерно кислых или щелочных условиях почвы [6].

Во время гумификации микробы выделяют липкие слизеподобные вещества; они способствуют формированию рассыпчатой ​​структуры почвы, частицы почвы слипаются и обеспечивают большую аэрацию почвы [7].

Отравляющие вещества, такие как пестициды, тяжелые металлы и избыток питательных веществ, могут быть хелатированны, то есть связанны с органическими молекулами гумуса, и таким образом предотвращать их вымыванию [8].

Темный, как правило, коричневый или черный цвет гумуса способствует прогреванию холодных почв весной.

Добавление гуминовых веществ, которые выделяются из гумуса - гуматов в поливную воду, или субстраты при фертигации, а также при опрыскивании растений, способствует стимулированию роста растений, особенно на бедных почвах или на искусственных субстратах.

 

Почвы с наибольшим содержанием гумуса и самым высоким плодородием

Некоторые почвы имеют наибольшее содержание гумуса:

  • черноземы, или черные почвы

  • луговые почвы

  • пойменные почвы

--------------------------------

Даже лучшие почвы, могут потерять свой гумус и плодородие очень быстро - буквально за несколько дней, если неправильно обрабатывать почву, но не принимать меры для защиты почв от эрозии!

--------------------------------

Photo © Dr. Oleksii Orlov

Использование современных систем земледелия, при которых в поле остаются и накапливаются растительные остатки, и уменьшается уплотнение почвы - No-Till & Strip-Till и CTF, способствует сохранению и накоплению гумуса в почве, защиты от эрозии, повышению плодородия, увеличению прибыли и дает устойчивое развитие! Для консультаций - обращайтесь в Agricultural Consulting!

 

Методы сохранения и увеличения содержания гумуса в почвах

Для увеличения содержания гумуса и плодородия почв используют такие методы и их сочетания:

  • предотвращения эрозии почв

  • внесение органических удобрений

  • покровные культуры

  • мульчирование

  • использование почвозащитного земледелия (No-Till & Strip-Till, Vertical Tillage, Ridge-Till, Mulch-Till, Rotation Tillage)

  • снижение использования пахотных земель и систем обработки почвы, при которых на поверхности почвы не остаются растительные остатки даже временно

  • отказ от чистых паров

  • CTF, постоянная технологическая колея

  • современные ирригационные системы, предотвращающие капельной эрозии почвы и смыва почвы

  • борьба с пожарами

  • лесополосы

Качественный сапропель, имеет высокий положительный эффект среди всех органических удобрений, именно благодаря содержанию гумуса высокого качества! Сапропель - это природное сырье, которую не так просто добывать. Для консультаций - обращайтесь в Agricultural Consulting!

 

Методы производства перегноя

Перегной делают следующими методами:

  • из органических отходов методом компостирования

  • с навоза методом компостирования

  • с использованием компостирования с применением калифорнийских червей - создание биогумуса (вермикомпоста)

Производство перегноя промышленным методом. Для консультаций - обращайтесь в Agricultural Consulting!

 

Что такое биогумус (вермикомпост)?

Вермикомпост (биогумус) - органическое удобрение, является продуктом переработки органических отходов (любых - промышленности, сельского хозяйства, муниципальных отходов и др.) навозными червями (чаще всего это Eisenia fetida), при участии других почвенных организмов (грибов, бактерий , актиномицетов, насекомых и т. д.).

Photo source: microBIOMETER

Биогумус, или как его еще называют - вермикомпост, делают с помощью красных калифорнийских червей (Eisenia Foetida) на специализированных фермах. Эти черви быстро превращают органический материал в компост, богатый диатомовыми водорослями (вермикомпост). Вермикомпост очень богат гумусом. Это довольно сложное и трудоемкое производство. Для консультаций - обращайтесь в Agricultural Consulting!

 

Черви потребляют органические остатки и формируют очень хороший, богатый гумусом субстрат. В процессе образования вермикомпоста, семена сорняков проходят через организм червя и теряют свою всхожесть. Кроме этого в вермикомпосте, по сравнению с навозом, снижается содержание спор грибов и вредных организмов, например - кишечной палочки и других патогенных микробов.

Как и все органические удобрения, вермикомпост улучшает структуру почвы и ее водно-физические свойства. Вместе с вермикомпостом в почву вносятся дождевые черви и полезные микроорганизмы, необходимые для нормального функционирования почвы и роста культурных растений.

Существенное отличие биогумуса от других органических удобрений - это повышенное содержание гумуса, и таких форм полезных веществ, яки лучше усваиваются растениями: азота, фосфора и калия и других макро и микроэлементов.

Биогумус можно использовать как субстрат для растений в чистом виде, и как удобрение для улучшения почв.

Особенно хорош биогумус, как удобрение для садов и ягодников.

Производство биогумуса / вермикомпостf с помощью червей на специализированной ферме. Для консультаций - обращайтесь в Agricultural Consulting!

 

 

References

 

1 - Eyheraguibel, B.; Silvestrea, J. Morard (2008). "Effects of humic substances derived from organic waste enhancement on the growth and mineral nutrition of maize" (PDF). Bioresource Technology. 99 (10): 4206–4212.

2 - Zandonadi, D. B.; Santos, M. P.; Busato, J. G.; Peres, L. E. P.; Façanha, A. R. (2013). "Plant physiology as affected by humified organic matter". Theoretical and Experimental Plant Physiology. 25: 13–25.

3 - Szalay, A. (1964). "Cation exchange properties of humic acids and their importance in the geochemical enrichment of UO2++ and other cations". Geochimica et Cosmochimica Acta. 28 (10): 1605–1614.

4 - Olness, A.; Archer, D. (2005). "Effect of organic carbon on available water in soil". Soil Science. 170 (2): 90–101.

5 - Effect of Organic Carbon on Available Water in Soil : Soil Science

6 - Kikuchi, R. (2004). "Deacidification effect of the litter layer on forest soil during snowmelt runoff: laboratory experiment and its basic formularization for simulation modeling". Chemosphere. 54 (8): 1163–1169.

7 - Caesar-Tonthat, T. C. (2002). "Soil binding properties of mucilage produced by a basidiomycete fungus in a model system". Mycological Research (Submitted manuscript). 106 (8): 930–937.

8 - Huang, D. L.; Zeng, G. M.; Feng, C. L.; Hu, S.; Jiang, X. Y.; Tang, L.; Su, F. F.; Zhang, Y.; Zeng, W.; Liu, H. L. (2008). "Degradation of lead-contaminated lignocellulosic waste by Phanerochaete chrysosporium and the reduction of lead toxicity". Environmental Science and Technology. 42 (13): 4946–4951.

 

 

 

 

Обращайтесь к нам для агроконсалтинга и создания прибыльного аграрного бизнеса!

Гарантируем качество услуг наивысшего международного уровня!

Контакты

 

 

 

 

 

Дисклеймер

 

©Все права защищены. Защита авторских прав и правила сайта

 

©Agricultural Consulting Service - Агроконсалтинг. Технический аудит агробизнеса. Агропроекты и фермы под ключ.  Консультирование по агробизнесу. Повышение прибыльности аграрного бизнеса, получение дополнительной прибыли

www.farming.org.ua