Отмирая, все растительные и животные организмы подвергаются процессам разложения, конечной стадией которых является полная минерализация.
Органические остатки не сразу минерализуются; разлагаясь, они претерпевают ряд длительных и притом весьма сложных превращений. Поэтому во всякой почве в каждый определенный момент можно обнаружить органические соединения на самых, различных стадиях их разложения.
Одновременно с минерализацией органических веществ в почве идет и процесс гумификации, т. е. процесс образования гумуса, или перегноя.
Почвенный перегной в отличие от других продуктов разрушения и превращения органических веществ характеризуется значительной устойчивостью против разложения и дальнейших изменений и в силу этого способностью к накоплению в почве.
Являясь наиболее существенной, но и наиболее сложной составной частью почвы, в значительной степени определяющей ее плодородие, перегной давно привлек внимание многих исследователей различных стран.
Почвенный перегной изучается на протяжении почти 200 лет. Однако вопрос о природе почвенного перегноя, его образовании и свойствах до последнего времени еще полностью не разрешен. Главная трудность, стоящая на пути изучения перегноя, заключается не только в большой сложности его состава, но и в трудности выделения его в чистом виде из почвы, минеральная часть которой тесно связана с органическим веществом.
Академик В. Р. Вильямс полагал, что главная масса почвенного перегноя представляет собой не промежуточный продукт разложения органических остатков, как это ранее трактовалось рядом ученых, а продукт жизнедеятельности — синтеза гумифицирующих бактерий и грибов. Он также полагал, что в состав перегной входят в основном три категории соединений, названных перегнойными кислотами, поскольку они имеют кислую реакцию и дают соединения с. металлами. Кислоты эти следующие: ульминовая, гуминовая и креновая.
Ульминовая кислота.
Образуется в процессе бактериального анаэробного разложения травянистых растительных остатков. Она имеет темно-бурый цвет и растворима в воде. При высыхании, замерзании и от времени легко переходит в нерастворимую модификацию, которая носит название ульмина. Щелочные металлы (калий, натрий), а также аммоний дают с ульминовой кислотой соли, растворимые в воде. Соли же щелочноземельных металлов этой кислоты (кальция, магния), а также полуторных окислов железа и алюминия нерастворимы в воде. Ульмин и соли ульминовой кислоты разрушаются как аэробными бактериями, так и грибами.
Гуминовая кислота.
Выделяется в процессе бактериального аэробного разложения травянистых остатков, имеет черный цвет и растворима в воде, но значительно слабее, чем ульминовая кислота.
Первая помощь при отравлении щелочами и кислотами.
Гуминовая кислота при высушивании и замерзании переходит в модификацию — гумин, т. е. в клейкое коллоидальное вещество, уже нерастворимое в воде.
Соли калия, натрия и аммония гуминовой кислоты растворимы в воде; соли же кальция, магния, железа и алюминия в воде нерастворимы.
Гумин и соли гуминовой кислоты разрушаются аэробными бактериями и грибами. Ульминовая и гуминовая кислоты, превращаясь при замерзании и высушивании в ульмин и гумин, а также переходя в нерастворимые соединения с разными металлами, кроме щелочных, накапливаются в почве и придают ей бурый и черный цвет. Чем богаче та или иная почва гуминовыми соединениями, тем более черную окраску она приобретает.
Креновая кислота.
Образуется в процессе аэробного грибного разложения деревянистых растительных остатков, обладает сильно кислой реакцией, бесцветна и легко растворима в воде.
Креновая кислота не денатурируется ни при каких условиях, т. е. не переходит без изменения состава в нерастворимое в воде состояние. Все соли креновой кислоты легко растворимы в воде, что имеет большое значение в развитии дерново-подзолистых почв, формирующихся при участии креновой кислоты.
При восстановлении креновой кислоты анаэробными бактериями образуется апокреновая, или осадочно-ключевая кислота, она несколько менее растворима в воде, чем креновая.
Согласно исследованиям в настоящее время в составе почвенного перегноя различают две группы соединений:
1) гуминовые кислоты (включающие и ульминовые кислоты) и
2) креновые кислоты (включающие и апокреновые кислоты), или фульвокислоты.
Эти основные компоненты почвенного перегноя не являются, однако, индивидуальными соединениями постоянного химического состава, а представляют комплексы многих высокомолекулярных азотсодержащих кислот, элементарный состав которых заметно варьирует в зависимости от типа почвы.
Гуминовые кислоты содержат около 52—62% углерода, 31 — 39 кислорода, 2,5—5,8 водорода и 2,6—5,1% азота; кроме того, в их состав в весьма малых количествах входят Р, S, Fе, Si, А1 и ряд других элементов.
Креновые кислоты отличаются от гуминовых кислот несколько пониженным содержанием углерода и более повышенным количеством кислорода и водорода; в их состав входит 44—50% углерода, 42—48 кислорода, 4,5—6 водорода и 2,5—5,5% азота.
Соотношение гуминовых икреновых кислот в разных почвах неодинаково: в дерново-подзолистых почвах и красноземах, например, больше содержится креновых кислот, в черноземных — больше гуминовых кислот.
Химический состав перегноя непосредственно сказывается на качестве почв. Наиболее благоприятными свойствами обладают почвы в том случае, когда в составе перегноя преобладают гуминовые кислоты.
Наряду с образованием перегноя микроорганизмы также синтезируют органическое вещество внутри своих клеток из растворимых соединений, поступающих извне. После отмирания клетки микроорганизмов остаются в почве.
Таким образом, под понятием органического вещества почвы разумеется весьма сложный комплекс разнообразных соединений, включающий в себя: 1) неразложившиеся и слабо разложившиеся растительные и животные остатки, 2) белок тела живых и мертвых микроорганизмов, 3) почвенный перегной, или гумус, 4) различные промежуточные продукты распада органических остатков, 5) трудно разлагающиеся составные части растений, как, например, дубильные вещества (смолы, лигнин и др.), и, наконец, 6) вещества, образовавшиеся в результате химического взаимодействия между продуктами разложения органических остатков и минеральными соединениями почвы.
Отсюда становится очевидным, что перегной, или гумус, как определенная и наиболее характерная категория устойчивых органических соединений, составляет лишь часть органического вещества почвы»
Однако на долю перегноя в большинстве случаев приходится наибольшее количество от всех содержащихся в почве органических соединений. Так, например, содержание перегноя в процентах от общего количества органического вещества в дерново-подзолистых почвах составляет 60—70, в луго-болотных 70— 80, в черноземных 80—90.
Вот почему в вопросе об органическом веществе в почвах основное значение имеет почвенный перегной как важнейшая составная часть почвы.
