Поэтому гумус из этого лигнина сохраняется в почве сотни лет и определяет её пористость.
Лебеда состоит из простых белков, сахаров и немного целлюлозы. Разлагается очень быстро, почти не оставляя гумуса, сразу включаясь в пищевые цепочки микроорганизмов, поставляет растениям много азота.
Микроорганизмы так же быстро или умирают или поедаются хищниками и кормят азотом растения, а вот гумуса после себя почти не оставляют, потому что они не содержат структурно сложных молекул, таких как лигнин и целлюлоза.
На первой грядке растения вырастут слабее, а гумуса станет больше, на второй растения будут жировать, а содержание гумуса падать.
Лигнин появился в растениях в процессе эволюции не сразу, а только тогда, когда в них появились сосуды.
В отличие от целлюлозы, которая состоит из линейных цепочек сахаров, лигнин состоит из молекул с трёхмерной закольцованной структурой.
Грибы (бактерии) своими ферментами легко разрушает целлюлозу и черпают из неё энергию, для разрушения же лигнина ферментов и энергии надо затратить больше, а так как в лигнине практически нет азота и других дефицитных элементов, то ради одной энергии углерода биота с ним не связывается. Это и для растений балласт. Древние растения его просто выбрасывали (как какашки).
Сосудистые растения приспособились утилизировать лигнин, с помощью лигнина укреплять стенку проводящих сосудов. Как только в природе появился опад сосудистых растений, то есть появилось много лигнина, появились и грибы базидиомицеты, которые его переводят в гумус.
В почве гумус включился в дальнейшие цепочки почвообразования и сыграл ведущую роль для «строительства домов и городов» для почвенной биоты, определяя структуру почвы и её способность делать доступными для корней дефицитные минералы почвы.
Почитаем, что пишут учёные, как образовался гумус чернозёмных степей:
«… Максимальное накопление гумуса в мощных тучных черноземах связано с разложением большого количества корневых остатков в условиях весеннего максимума влаги при ограниченном сквозном промачивании гумусового горизонта.
Сухой летний период играет важную роль в образовании и накоплении гумуса черноземов по следующей причине: недостаток влаги в почве к концу лета подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, разлагающих и минерализующих растительные остатки, но в это время продолжают интенсивно работать ферменты, играющие существенную роль в процессах собственно гумификации.
В течение вегетационного периода содержание гумуса в типичном чернозёме под целинной степью закономерно изменяется, уменьшаясь приблизительно к концу июня и снова повышаясь в сентябре. Гумус обильно снабжает элементами минерального питания интенсивно вегетирующую в это время растительность.
В конце же лета, она как бы «отдаёт» почве новое синтезированное органическое вещество взамен старого, израсходованного почвой на минерализацию в период бурного роста вегетативной массы.
В самом верхнем наиболее корнеобитаемом слое чернозема 0-5 см сезонные изменения содержания гумуса достигают, 2%: содержание гумуса сначала уменьшается с 10-11 до 8-9%, а к осени более или менее восстанавливается до первоначального уровня. Потеря 1-2% гумуса — это 25-30 т/га.
Невозможно предположить, что такое количество гумуса за 2-3 мес. может восстановить опад корней.
Самих корней в верхнем 20-сантиметровом слое чернозёма содержится 18 т/га.
Откуда же берётся органический материал — источник пополнения гумуса в чернозёме к концу вегетационного периода?
Этим источником являются не только опад корней и не только надземная масса степных трав после её отмирания, но и прижизненные корневые выделения, которые, тоже подчинены сезонной ритмике и достаточно обильны в целинно–степных чернозёмах …»
Я этими цитатами хочу показать, что даже в степях, в дикой природе гумус прирастает очень медленно, тысячи лет. А вот падает в периоде вегетации растений летом на 2%.
Посадка сидератов не меняет скорости накопления гумуса.
Да, сидераты осенью дадут прибавку 1-2% гумуса, но ведь за лето они и съедят эти 1-2%. Без внесения щепы из сладких веточек или другой дополнительной органики нам не обойтись.
Теперь вам стала понятна роль гумуса в эволюции растений? Нет? Поговорим ещё.
Оксфордский словарь английского языка гласит, что гумус — «органический компонент почвы, формируется в результате разложения листьев и других растительных материалов» и что происходит от латинского, (лат. humus ) означает «почва».
Это простое определение, и оно не уточняет, что гуминовые вещества являются одними из самых сложных молекул и они чрезвычайно разнообразны.
«… В почвоведении, гумус относится к любому органическому веществу, которое достигло точки стабильности, когда оно не будет изменяться далее, и может, если условия не меняются, оставаться стабильным на протяжении веков, если не тысячелетий …».
Так написано в Википедии.
Гуминовые вещества образуются в результате распада органических веществ в почве, почти всегда перерабатываются ферментами живой биоты, поэтому они химически связаны с молекулами микробного и животного происхождения. Получить их в пробирке не удаётся. Только при разрушении энзимами грибов, и в дальнейшем в полости червей образуется гумус.
В конечном итоге любая органика, пройдя все пищевые цепочки почвенной биоты, оставляет в почве гумус. Гумус соединится с минералами почвы (как пример, в карбонатных почвах с кальцием, в глинистых — с солями алюминия и железа) и сформирует десяток видов и сотню подвидов почв, пригодных для жизни тех или иных растений.
Получается, что слово гумус учёными трактуется в узком и широком смысле.
Гумус — как точка стабильности разложения органики, когда не содержит азота и не будет изменяться далее.
И гумус как «чёрное вещество чернозёма», как humus «почва», 12% чернозёма, по сути, перегной, содержащий доступные NPK.
Простому садоводу надо знать главное, что чем больше гумуса в почве, тем лучше плодородие почвы и выше урожай. Неправильная агротехника приводит к тому, что на грядках садовода гумус быстро теряется. И наоборот. В силах опытного садовода повысить содержание гумуса почвы.
Поговорим об условиях разложения органики.
В свежем опаде находится много разных органических молекул, некоторые из них быстрее перерабатываются почвенными организмами, чем лигнин или целлюлоза.
Например, крахмал и аминокислоты — это простые органические молекулы, первыми вступают в процесс разложения. Очень много почвенных бактерий и грибов имеют ферменты, необходимые для этого процесса. Все видели, как быстро скисает мясной бульон или ягодный сок.
Разложение крахмала и аминокислот обеспечивает большую часть энергетических потребностей микроорганизмов почвы. Поэтому так эффективны подкормки растений настоями, например крапивы или окопника, где много сахаров и белка.
В противоположность этому, фенольные соединения, воски и лигнин состоят из более сложных органических молекул, в почве не деградирует в течение очень длительного периода времени.
Но бактерии, грибы, черви с клещами перерабатывают органику, если есть влага, воздух, нужное pH и температура. Об этом часто забывают начинающие.
Органика тонким слоем, положенная на песок — высохнет, закопанная глубоко — заплесневеет, сгниёт. Опилки без азота — закислят почву, пищевые отходы и зелёные листья из–за избытка азота загниют.
Процесс разложения органических веществ называется минерализацией. Во время минерализации, элементы, которые были частью структуры органических молекул, пройдя серию пищевых цепочек, постепенно окисляются до менее сложных форм, в конечном счёте, превращается в неорганические молекул, которые и усваиваются корнями.
Цель у микробов чисто утилитарная, забрать из органики энергию углерода, забрать из органики и из почвенного комплекса углерод, NPK и микроэлементы и построить свои тела, прежде всего нуклеиновые кислоты, белки и клеточные стенки.
Главный дефицит для них — это углерод с его энергией, второй лимитирующий фактор — это азот, хотя в почве богатой биотой при достатке энергии сахаров — дефицита азота нет, аммоний синтезируется из воздуха.
Таким образом, при разложении органики, в которой обычно много азота и фосфора, в богатой гумусом почве быстро создаётся избыток этих главных элементов, чем требуется для дальнейшего роста микроорганизма, этот избыток связывается минералами почвы или накапливаются в клетках микроорганизмов.
На почвах бедных глиной и биотой всё это уходит в реки.
Если в органике достаточно лигнина, то образующийся гумус иммобилизует избыточные азот и фосфор и почва быстро наращивает плодородие.
Моя Живая Земля, где содержание гумуса быстро прирастает — моё бесценное богатство.
Наряду с процессом минерализации идет и процесс иммобилизации, то есть происходит накопление питательных веществ в клетках организмов почвы, и эти вещества становятся временно недоступны для растений.
Таким образом, питательные вещества в начале разложения органики накапливаются в микробной биомассе грунта.
Иммобилизация азота почвенными организмами часто представляет значительную проблему для растений. Азот является важным элементом для всех организмов, за него всегда идёт борьба между биотой и растением.
Дикие растения имеют множество способов отнимать азот у микробов, привлекают хищных амёб, вступают в симбиоз с азотофиксаторами, секретируют много сахаров в почву.
Культурные растения не всегда сохранили эти приёмы. Поэтому садовод должен следить за процессами в этой конкурентной борьбе и подкармливать растения азотом, но помнить, лишний азот угнетает биоту, нарушает почвенные пищевые цепочки.
А перекормленные азотом растения привлекают вредителей.
Поэтому иногда подкормки компостными чаями с микроорганизмами работают намного мягче и эффективней, чем подкормки минеральными солями.