Гумус,
або перегній - це частина органічної речовини грунту. На фото - дуже
родючий чорноземний грунт з великим вмістом гумусу, Україна. Такі
ґрунти утворюються у зонах степу та прерій, де багато рослинності
весною, та мало вологи улітку, а зимою грунт замерзає - завдяки
цьому органічна речовина не встигає розкластися та гумус
накопичується у ґрунті.Для консультацій -
звертайтеся в Agricultural Consulting!
Фільм про те, що таке грунт і як втрачаються
мільярди доларів через
ерозію ґрунту по всьому Світу. Цей
фільм розповідає про реальні проблеми ґрунтових ресурсів в усьому
світі, охоплюючи проблеми деградації, урбанізації, оранки земель і
надмірної їх експлуатації; фільм пропонує варіанти, які зроблять
поводження з нашими ґрунтами більш позитивними
(source:
IASS Potsdam)
Ґрунт - це верхній шар земної поверхні на якому ростуть рослини, і
складається з: 1) неорганічної частини частини (хімічні речовини,
мінерали, гірські породи, глина, пісок, повітря, вода, і т.д.; 2)
живої частини - мікроорганізми, рослини; 3) мертвої органічної
частини - органічних речовин і гумусу. Далі ми розглянемо, що
таке гумус.
Що таке гумус грунту?
Гумус, або перегній
(латинською humus -
"грунт", "земля")
- це частина органічної речовини, яка міститься у ґрунті.
Гумус утворюється в результаті розкладу рослинних (більшим чином) та
тваринних решток, завдяки харчуванню ґрунтових організмів -
черв'яків, личинок комах, грибів, бактерій, та багатьох інших
мікроорганізмів.
Гумус - це темна органічна речовина, яка утворюється в ґрунті, коли
речовини з мертвих рослин і тварин (включаючи аеробний компост)
розпадаються далі, зокрема під дією анаеробних організмів. У гумусі
багато поживних речовин, які покращують стан ґрунту, а з них - азот
є найважливішим.
Процес
утворення гумусу з решток мертвих рослин та тварин називається
гуміфікацією.
В
ґрунтознавстві, термін гумус,
сформувався 1790-1800 роках, та означає цілу фракцію комплексу
ґрунтових органічних речовин, що вже не має клітинної структури, що
характерна для рослин, тварин, та мікроорганізмів. Гумус суттєво
впливає на на щільність грунту та сприяє
збереженню вологи та поживних речовин.
Хоча терміни
гумус та компост неофіційно
використовуються як взаємозамінні, вони є окремими компонентами
грунту з різним походженням. Це різні терміни. Гумус утворюється
шляхом анаеробного бродіння, тоді як компост є результатом аеробного
розкладання рослинних решток. У сільському господарстві термін "перегній"
іноді також використовується для опису зрілого або природного
компосту, видобутого з лісу або іншого природного джерела. Перегній
має у своєму складі гумус.
Компост широко використовується у якості органічного добрива
та використання в якості кондиціонера ґрунту.
Термін гумус, також використовується для опису верхнього шару
ґрунтового горизонту, що містить органічні речовини.
Фінанси та вміст
гумусу у грунтах
Чим
вище вміст гумусу у ґрунті, тим грунт більш родючіший - і рослини
ростуть краще та дають кращій врожай. Ґрунти з високим вмістом
гумусу потребують менше добрив, і сумарні витрати на
виробництво кожної тони врожаю на таких ґрунтах, будуть набагато
меншими, ніж на бідних гумусом ґрунтах.
Таким
чином... - Чим вищій вміст гумусу у ґрунті,
тим ця земля буде дорожче коштувати, а фінансові затрати на
виробництво будуть меншими!
Гуміфікація
Мікроорганізми розкладають більшу частину органічної речовини ґрунту
на неорганічні мінерали, які коріння рослин можуть поглинати як
поживні речовини. Цей процес називають "мінералізацією". У цьому
процесі відбувається кругообіг азоту та кругообіг інших поживних
речовин.
Залежно від умов, в яких відбувається розкладання, частка органічної
речовини не мінералізується, а замість цього перетворюється за
допомогою процесу, що називається "гуміфікація", у органічні
полімери. Оскільки ці органічні полімери стійкі до дії
мікроорганізмів, вони стабільні та становлять гумус. Ця стійкість
означає, що гумус інтегрується в постійну структуру ґрунту, тим
самим покращуючи її .
Гуміфікація може відбуватися природним чином у ґрунті або штучно при
виробництві компосту.
Органічні речовини гуміфікуються спільною дією сапротрофних грибів,
бактерій, мікробів та тварин, таких як дощові черв'яки, нематоди,
найпростіші та членистоногі. та інші.
Рослинні рештки, включаючи ті, які тварини перетравлюють і виводять
з організму, містять органічні сполуки: цукри, крохмалі, білки,
вуглеводи, лігніни, віск, смоли та органічні кислоти. Розпад у
ґрунті починається з розкладання цукрів та крохмалю з вуглеводів,
які легко розкладаються. Прості білки, органічні кислоти, крохмалі
та цукри швидко розкладаються, тоді як сирі білки, жири, віск та
смоли залишаються відносно незмінними протягом довших періодів часу.
Решта целюлози та лігніну розкладаються повільніше.
Таким чином, гумус, що утворюється при гуміфікації, являє собою
суміш сполук та складних біологічних хімічних речовин рослинного,
тваринного або мікробного походження, що має багато функцій та
переваг у ґрунті.
Склад гумусу у грунтах
Вміст
гумусу у грунтах визначається у відсотках.
Гумус має певні фізичні та
хімічні властивості:
Груповий склад гумусу
- перелік і кількісний вміст груп органічних речовин, що входять
до складу гумусу
Фракційний склад гумусу
- вміст органічних речовин, що входять в окремі групи гумусових
сполук і розрізняються за формами та їх зв'язком з мінеральною
частиною грунту
Ступінь гуміфікації
органічної речовини - відношення
кількості вуглецю гумусових кислот до загальної кількості
органічного вуглецю грунту, виражене в масових частках
Специфічні гумусові
речовини
- темні органічні сполуки, що входять до складу гумусу і
утворюються в процесі гуміфікації рослинних і тваринних залишків
в грунті. У складі гумусових речовин є і гідрофобні, і
гідрофільні групи
Гумусові кислоти
- клас високомолекулярних органічних азотовмісних оксикислот, що
входять до складу гумусу і утворюються в процесі гуміфікації
Гумінові кислоти (ГК)
- група темно забарвлених гумусових кислот, розчинних в лугах і
нерозчинних у кислотах
Гіматомеланові кислоти
(ГМК)
- група гумусових кислот, розчинних в етанолі
Фульвокислоти (ФК)
- група гумусових кислот, розчинних у воді, лугах і кислотах
Гумін
- органічна речовина, що входить до складу грунту, нерозчинний в
кислотах, лугах та органічних розчинниках
Співвідношення вуглецю та азоту (C:N) гумусу становить 10: 1.
У природних умовах, розкладання відмерлого рослинного матеріалу
призводить до того, що складні органічні сполуки повільно
окислюються (лігніноподібний гумус) або розкладаються на простіші
форми (цукри та аміноцукри, аліфатичні та фенольні органічні
кислоти), які в подальшому перетворюються на мікробну біомасу
(мікробний гумус) або реорганізовуються та окислюються в гумінові
масиви (фульвокислоти та гумінові кислоти), які зв’язуються з
глинистими мінералами та гідроксидами металів.
Стабільність гумусу у
грунтах
Значна
частина гумусу у природних умовах, на грунтах, що не
використовуються у сільському господарстві, в більшості ґрунтів
зберігається більше 100 років, не розкладаючись на СО2, і
його кількість може вважатися стабільною.
Органічні речовини гумусу захищені від розкладання під дією мікробів
або ферментів, у тому випадку, коли вони приховані (закупорені)
всередині дрібних сукупностей частинок грунту, або щільно сорбована
та включена до глин.
Більшість гумусу, який не буде захищений таким чином, розкладається
протягом 10 років і може розглядатися як менш стійкий. Такий процес
розкладу гумусу відбувається при оранці грунту, особливо при обороті
пласту та змішуванні слоїв грунту, та завдяки
ерозії грунту. Тому треба приймати
міри, що запобігають ерозії грунтів.
Гумус має
характерний чорний або темно-коричневий колір і являє собою
скупчення органічного вуглецю. Найбільше гумусу у самих верхніх
шарах грунту. Окрім трьох основних ґрунтових горизонтів (A) -
поверхня / верхній шар ґрунту, (B) - надра та (C) - субстрату, деякі
ґрунти мають органічний горизонт (O) на самій поверхні. Тверда
основа (R) не є строго ґрунтом - а е підґрунтям, або материнською
породою
Будова ґрунту та ґрунтові шари
- найбільша концентрація гумусу у верхньому шарі ґрунту
Яка користь
гумусу у
грунтах?
Хоча наявність гумусу не є
обов'язковою для роста рослин (наприклад дуже часто рослини
вирощують у
теплицях на штучних субстратах і
гідропоніці), но його користь дуже суттєва.
Здатність
рослин поглинати гумінові речовини корінням і метаболізувати їх
довго обговорювались. В даний час існує консенсус щодо того, що
гумус функціонує в фізіології рослин гормонально, а не просто як
пожнивна речовина. [1] [2].
Гумус є колоїдною речовиною і збільшує катіонообмінну здатність
ґрунту, отже, його здатність зберігати поживні речовини шляхом
хелатування.
Хоча ці катіони поживних речовин доступні рослинам, вони утримуються
в ґрунті і не дають їм вимиватися дощем або зрошенням [3].
Гумус може вміщувати еквівалент 80–90% своєї ваги у вигляді вологи,
а отже, збільшує здатність ґрунту протистояти посухи. [4] [5]
Біохімічна структура гумусу є гнучка та дозволяє гумусу існувати та
зберігати буферні властивості у надмірно кислих або лужних умовах
ґрунту. [6]
Під час гуміфікації мікроби виділяють липкі слизоподібні речовини;
вони сприяють формуванню розсипчастій структурі ґрунту,
частинки грунту злипаються і забезпечують більшу аерацію ґрунту. [7]
Отруйні речовини, такі як пестициди, важкі метали та надлишок
поживних речовин, можуть бути хелатовані, тобто пов'язані з
органічними молекулами гумусу, і таким чином запобігати їх
вимиванню. [8]
Темний, як правило, коричневий або чорний колір гумусу сприяє
прогріванню холодних грунтів навесні.
Додавання гумінових речовин, яки
виділяються з гумусу - гуматів
у поливну воду, або субстрати при фертигації, а бо при обприскуванні
рослин сприяє стимулюванню росту рослин, особливо на бідних грунтах
або на штучних субстратах.
Ґрунти з
найбільшим вмістом гумусу та найбільшою родючістю
Деякі ґрунти мають найбільший
вміст гумусу:
чорноземи, або чорні ґрунти
лугові ґрунти
заплавні ґрунти
--------------------------------
Навіть
найкращі ґрунти, можуть втратити свій гумус та родючість дуже швидко
- буквально за кілька днів, якщо неправильно обробляти грунт, та не
вживати
заходів для захисту грунтів від ерозії.
Використання
сучасних систем землеробства, при яких у полі залишаються та
накопичуються рослинні рештки, та зменшується ущільнення грунту -
No-Till & Strip-Till
та
CTF,
сприяє збереженню та накопиченню гумусу у ґрунті, захисту від
ерозії, підвищенню родючості,
збільшенню прибутку та дає сталий розвиток
Методизбереження
та збільшення вмісту гумусу у грунтах
Для збільшення вмісту гумусу і родючості
грунтів використовують такі методи та їх поєднання:
сучасні
іригаційні системи ,
що запобігають крапельній ерозії ґрунту і змиву грунту
боротьба з пожежами
лісосмуги
Якісний
сапропель, має найвищий позитивний ефект серед усіх органічних
добрив саме завдяки вмісту гумусу найвищої якості! Сапропель - це
природна сировина, яку не так просто добувати
Методи
виробництва
перегною
Перегной роблять такими методами:
з органічних
відходів методом компостування
з навозу
методом компостування
з
використанням компостування із застосуванням каліфорнійських
черв'яків- створення біогумусу
(вермікомпосту)
Виробництво перегною
промисловим методом
Що
таке біогумус (вермікомпост)?
Вермікомпост (біогумус)
- органічне добриво, що є продуктом переробки органічних відходів
(будь яких - промисловості, сільського господарства, муніципальних
відходів, та ін.) гнойовими черв'яками
(найчастіше це Eisenia fetida), за участю інших ґрунтових організмів
(грибів, бактерій, актиноміцетів, комах, і т. д.).
Біогумус, або
як його ще називають - вермікомпост, роблять за допомогою червоних
каліфорнійських черв'яків (Eisenia
Foetida)
на спеціалізованих фермах. Ці черв'яки швидко перетворюють
органічний матеріал на компост, багатий на діатомові водорості
(вермікомпост). Який дуже багатий гумусом. Це доволі складне та
трудомістке виробництво
Черв'яки споживають органічні рештки та формують дуже добрий,
багатий гумусом субстрат. В процесі утворення вермікомпосту, насіння
бур'янів проходять через організм хробака і втрачає свою схожість.
Крім цього у вермікомпості, в порівнянні з гноєм, знижується
вміст спор грибів та шкідливих організмів, наприклад - кишкової
палички та інших патогенних мікробів.
Як і
всі органічні добрива, вермікомпост покращує структуру ґрунту і її
водно-фізичні властивості. Разом з вермікомпостом у грунт вносяться
дощові черв'яки і корисні мікроорганізми, необхідні для нормального
функціонування грунту та росту культурних рослин.
Суттєва відміна біогумусу від інших органічних добрив - це
підвищений вміст гумусу, та таких форм корисних речовин, яки краще
засвоюються рослинами: азоту, фосфору і калію та інших макро та
мікроелементів.
Біогумус можна використовувати як субстрат для рослин у чистому
вигляді, та як добриво для покращення грунтів.
Виробництво
біогумусу / вермікомпосту за допомогою черв'яків на спеціалізованій
фермі
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.
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.
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.
