От соломы к гумусу. Почему моя почва поднялась на 20 сантиметров
Почва действительно может «расти» — и это подтверждает 20-сантиметровая разница в уровне между участком с органикой и без неё. Этот прирост обеспечивается не только органическими остатками, но и образованием почвенных агрегатов с низкой плотностью.
На моем участке за 20 лет внесения органики почва поднялась на 20 сантиметров. Это хорошо видно, потому что на участке, где органика вносилась ( в компостные дорожки), почва выше, чем на соседнем участке, где органика не вносилась. Буквально видно ступеньку.
И это не смесь обломков органических остатков. Это чёрная почва.
Но возникает вопрос: что же там внутри накопилось? И как это влияет на плодородие?
Что произошло с соломой в почве: химия процесса Я разобрался. Это интересная история химии и биологии.
Солома состоит из целлюлозы (30-40%), гемицеллюлозы (20-30%), лигнина (15-20%) и кремнийорганических соединений. И каждый компонент превращается совершенно по-разному.
Целлюлоза - быстро разлагается. За первые 3-6 месяцев целлюлоза практически исчезает. Она становится лёгким топливом для почвенной микрофлоры - либо минерализуется в углекислый газ, либо превращается в микробную биомассу.
Гемицеллюлоза - промежуточная стадия. Разлагается медленнее целлюлозы. При хороших условиях может уйти за 1-2 года. Всё ещё относится к лабильным фракциям - не стабильный материал.
Лигнин - накапливается столетия. Вот здесь кроется главное чудо этого участка. Лигнин - это ароматический полимер, который микробы почти не трогают. Он лежит в почве, практически не разлагаясь. до сотни лет.
Накопление гумуса в почве: три компонента Накопление гумуса в почве на моём участке происходило через формирование трёх разных компонентов органического вещества. Каждый компонент играет свою роль и имеет своё время жизни.
Первый компонент: лигнин-производные соединения. Лигнин очень медленно трансформируется микробами в ванильные мономеры и другие стабильные ароматические соединения. Эти вещества прочно устойчивы к разложению - будут в почве сотни лет. Это самая долгоживущая фракция.
Второй компонент: минерально-ассоциированное органическое вещество (МАОМ). По мере разложения целлюлозы и метаболитов микробов всё это фильтруется вниз по профилю почвы. И там связывается с минеральными частицами - глиной и илом. Образуется такое минерально-ассоциированное органическое вещество, защищённое от дальнейшего разложения. Время оборота - сотни лет.
Третий компонент: дисперсное органическое вещество (РОМ, или POM). Это промежуточная фракция - остатки растительных тканей, которые ещё не полностью преобразовались в МАОМ. При длительном внесении соломы это вещество становится основным источником органики в почве. Но разлагается оно медленно - время оборота 10-50 лет.
Как это выглядит, если смотреть в лупу Дисперсное органическое вещество (РОМ) - это не просто кусочки органики которые видишь невооружённым глазом. Это сложная система.
Грубая фракция РОМ (2-1 мм) - это ещё узнаваемые обломки растений: кусочки листьев, травы, палочки. Это видно без лупы.
Тонкая фракция РОМ (0,25-0,05 мм) - уже микроскопические чёрные и коричневые точки, видны только при увеличении. И вот любопытный момент: в лесной почве тонкая фракция составляет 57% углерода РОМ, в луговой - 71%, на пашне - ещё больше. То есть основная масса - это именно микроскопические частицы.
Как РОМ расположен в почве В крупных комках почвы (мегаагрегатах 10-5 и 5-2 мм) РОМ спрятан внутри, защищён от воздуха и микробов.
На поверхности комков его мало - внешние части разлагаются быстрее.
В микроагрегатах (<0,25 мм) РОМ практически отсутствует (всего 10-11% от общего РОМ). Там уже преобладает более тонко диспергированная и гумифицированная органика.
Как это влияет на плодородие чернозёма Омской области
Чернозём обыкновенный степной зоны Омской области уже содержит 2-3% гумуса. Добавление соломы создаёт комплексный эффект.
Немедленные эффекты (1-5 лет)
Биологическая активность максимальна. Целлюлоза соломы - идеальный субстрат для целлюлозолитических микроорганизмов. Почва активно дышит и работает. Ты это видишь по скорости разложения целлюлозы.
Структура улучшается благодаря образованию агрегатов. Продукты разложения соломы (полисахариды микробов, гуминовые кислоты) связывают минеральные частицы в прочные комки. Для чернозёма это особенно важно - улучшает пористость, воздухопроницаемость, предотвращает уплотнение при перепашке.
Долгосрочные эффекты (5-20 лет и далее)
Накопление стабильного лигнин-содержащего гумуса. Это вещество остаётся в почве до ста лет, формирует защищённый минерально-ассоциированный пул, обеспечивает долгоживущее, стабильное плодородие.
Улучшение водоудерживающей способности. Каждый процент органического вещества увеличивает водоёмкость почвы примерно на 1,5% от веса почвы. Твоя почва теперь лучше переносит засухи степной зоны.
Кумулятивный эффект на здоровье почвы. Чернозёмы Омской области склонны к уплотнению и деградации при долгой обработке. Непрерывное внесение соломы этому противодействует, поддерживая зернистую структуру гумусового горизонта.
Специфика именно для степной зоны Омской области
Вот что здесь критически важно.
В степной зоне температуры ниже, чем на юге, влажность минимальна. Это означает:
Разложение соломы идёт медленнее, чем в более южных регионах.
Лигнин накапливается ещё более активно, потому что мало микробов могут его разлагать при низких температурах.
Образование МАОМ происходит более консервативно - вещество очень прочно консервируется минералами и остаётся в почве.
Это означает, что ты строишь не быстро разлагаемый гумус, а долгоживущий, климатически стабильный пул органического вещества. Такой, который будет обеспечивать плодородие поколениям.
Почему видишь ступеньку в 20 сантиметров Это отражает реальный физический процесс. Каждый год ты добавляешь соломы. Целлюлоза минерализуется, но лигнин и минеральные продукты остаются. Образующиеся агрегаты имеют низкую плотность - более пушистые, чем минеральная почва. За 20 лет это дало примерно 10-12 сантиметров чистого прироста органического материала плюс 8-10 сантиметров объёма агрегатов.
Долгосрочная перспектива Если будешь продолжать вносить солому, почва будет расти, пока лигнин накапливается и стабилизируется.
Но есть нюанс. Если прекратишь внесение, лишняя целлюлоза и РОМ будут минерализоваться в течение 10-20 лет. Ступенька может осесть на 5-8 сантиметров. Останется более стабильный уровень, сформированный лигнином и МАОМ.
Вы видел такие различия на своём огороде за годы работы с почвой? Напишите о своих наблюдениях - думаю что это будет интересно многим.
На самом деле, рост почвы - не обязательное проявление накопления органического вещества. Может быть по другому. Черный слой может распространяться с поверхности почвы вниз. Почему так происходит рассмотрим в следующей статье о гумусе.
Сад и огород с Олегом Телеповым
От соломы к гумусу. Почему моя почва поднялась на 20 сантиметров
На моем участке за 20 лет внесения органики почва поднялась на 20 сантиметров. Это хорошо видно, потому что на участке, где органика вносилась ( в компостные дорожки), почва выше, чем на соседнем участке, где органика не вносилась. Буквально видно ступеньку.
И это не смесь обломков органических остатков. Это чёрная почва.
Но возникает вопрос: что же там внутри накопилось? И как это влияет на плодородие?
Что произошло с соломой в почве: химия процесса
Я разобрался. Это интересная история химии и биологии.
Солома состоит из целлюлозы (30-40%), гемицеллюлозы (20-30%), лигнина (15-20%) и кремнийорганических соединений. И каждый компонент превращается совершенно по-разному.
Целлюлоза - быстро разлагается. За первые 3-6 месяцев целлюлоза практически исчезает. Она становится лёгким топливом для почвенной микрофлоры - либо минерализуется в углекислый газ, либо превращается в микробную биомассу.
Гемицеллюлоза - промежуточная стадия. Разлагается медленнее целлюлозы. При хороших условиях может уйти за 1-2 года. Всё ещё относится к лабильным фракциям - не стабильный материал.
Лигнин - накапливается столетия. Вот здесь кроется главное чудо этого участка. Лигнин - это ароматический полимер, который микробы почти не трогают. Он лежит в почве, практически не разлагаясь. до сотни лет.
Накопление гумуса в почве: три компонента
Накопление гумуса в почве на моём участке происходило через формирование трёх разных компонентов органического вещества. Каждый компонент играет свою роль и имеет своё время жизни.
Первый компонент: лигнин-производные соединения. Лигнин очень медленно трансформируется микробами в ванильные мономеры и другие стабильные ароматические соединения. Эти вещества прочно устойчивы к разложению - будут в почве сотни лет. Это самая долгоживущая фракция.
Второй компонент: минерально-ассоциированное органическое вещество (МАОМ). По мере разложения целлюлозы и метаболитов микробов всё это фильтруется вниз по профилю почвы. И там связывается с минеральными частицами - глиной и илом. Образуется такое минерально-ассоциированное органическое вещество, защищённое от дальнейшего разложения. Время оборота - сотни лет.
Третий компонент: дисперсное органическое вещество (РОМ, или POM). Это промежуточная фракция - остатки растительных тканей, которые ещё не полностью преобразовались в МАОМ. При длительном внесении соломы это вещество становится основным источником органики в почве. Но разлагается оно медленно - время оборота 10-50 лет.
Как это выглядит, если смотреть в лупу
Дисперсное органическое вещество (РОМ) - это не просто кусочки органики которые видишь невооружённым глазом. Это сложная система.
Грубая фракция РОМ (2-1 мм) - это ещё узнаваемые обломки растений: кусочки листьев, травы, палочки. Это видно без лупы.
Тонкая фракция РОМ (0,25-0,05 мм) - уже микроскопические чёрные и коричневые точки, видны только при увеличении. И вот любопытный момент: в лесной почве тонкая фракция составляет 57% углерода РОМ, в луговой - 71%, на пашне - ещё больше. То есть основная масса - это именно микроскопические частицы.
Как РОМ расположен в почве
В крупных комках почвы (мегаагрегатах 10-5 и 5-2 мм) РОМ спрятан внутри, защищён от воздуха и микробов.
На поверхности комков его мало - внешние части разлагаются быстрее.
В микроагрегатах (<0,25 мм) РОМ практически отсутствует (всего 10-11% от общего РОМ). Там уже преобладает более тонко диспергированная и гумифицированная органика.
Как это влияет на плодородие чернозёма Омской области
Чернозём обыкновенный степной зоны Омской области уже содержит 2-3% гумуса. Добавление соломы создаёт комплексный эффект.
Немедленные эффекты (1-5 лет)
Биологическая активность максимальна. Целлюлоза соломы - идеальный субстрат для целлюлозолитических микроорганизмов. Почва активно дышит и работает. Ты это видишь по скорости разложения целлюлозы.
Структура улучшается благодаря образованию агрегатов. Продукты разложения соломы (полисахариды микробов, гуминовые кислоты) связывают минеральные частицы в прочные комки. Для чернозёма это особенно важно - улучшает пористость, воздухопроницаемость, предотвращает уплотнение при перепашке.
Долгосрочные эффекты (5-20 лет и далее)
Накопление стабильного лигнин-содержащего гумуса. Это вещество остаётся в почве до ста лет, формирует защищённый минерально-ассоциированный пул, обеспечивает долгоживущее, стабильное плодородие.
Улучшение водоудерживающей способности. Каждый процент органического вещества увеличивает водоёмкость почвы примерно на 1,5% от веса почвы. Твоя почва теперь лучше переносит засухи степной зоны.
Кумулятивный эффект на здоровье почвы. Чернозёмы Омской области склонны к уплотнению и деградации при долгой обработке. Непрерывное внесение соломы этому противодействует, поддерживая зернистую структуру гумусового горизонта.
Специфика именно для степной зоны Омской области
Вот что здесь критически важно.
В степной зоне температуры ниже, чем на юге, влажность минимальна. Это означает:
Разложение соломы идёт медленнее, чем в более южных регионах.
Лигнин накапливается ещё более активно, потому что мало микробов могут его разлагать при низких температурах.
Образование МАОМ происходит более консервативно - вещество очень прочно консервируется минералами и остаётся в почве.
Это означает, что ты строишь не быстро разлагаемый гумус, а долгоживущий, климатически стабильный пул органического вещества. Такой, который будет обеспечивать плодородие поколениям.
Почему видишь ступеньку в 20 сантиметров
Это отражает реальный физический процесс. Каждый год ты добавляешь соломы. Целлюлоза минерализуется, но лигнин и минеральные продукты остаются. Образующиеся агрегаты имеют низкую плотность - более пушистые, чем минеральная почва. За 20 лет это дало примерно 10-12 сантиметров чистого прироста органического материала плюс 8-10 сантиметров объёма агрегатов.
Долгосрочная перспектива
Если будешь продолжать вносить солому, почва будет расти, пока лигнин накапливается и стабилизируется.
Но есть нюанс. Если прекратишь внесение, лишняя целлюлоза и РОМ будут минерализоваться в течение 10-20 лет. Ступенька может осесть на 5-8 сантиметров. Останется более стабильный уровень, сформированный лигнином и МАОМ.
Вы видел такие различия на своём огороде за годы работы с почвой? Напишите о своих наблюдениях - думаю что это будет интересно многим.
На самом деле, рост почвы - не обязательное проявление накопления органического вещества. Может быть по другому. Черный слой может распространяться с поверхности почвы вниз. Почему так происходит рассмотрим в следующей статье о гумусе.