Органическое вещество почв специфической природы.Гумусовые кислоты – представляют собой гетерогенную полидисперсную группу высокомолекулярных азотосодержащих оксикислот с единым принципом строения, но отличающихся деталями. Элементарных гуминовых кислот составляет (%) С – 50-52, Н – 2,8-66, О – 31-40, N – 2,0-6,0. Орлов подчеркивает, сто весовой процентный состав не дает правильного вещества, ни о тех изменениях, которое происходят с гумусовыми веществами в ходе почвообразования. Он предлагает выдержать элементарный состав в атомных долях или в атомных процентах. Но в этом случае не получится стройного зонального ряда последовательности гуминовых кислот. Углерод в атомных процентах подчеркивает дифференциацию всех гуминовых кислот на две большие группы. В первую группу входят гуминовые кислоты с атомным количеством углерода 40-42%. Вторую группу составляет кислоты с атомным количеством углерода 37-38%. Орлов делает заключение, что сопоставление весовых и атомных процентов углерода позволяет думать, что гуминовые кислоты могут обладать двумя типами углеродного скелета, тогда как непрерывной весовой ряд отражает изменения в степени окисленности веществ и соотношения кислородных и водородных атомов Орлов на основе сравнительного анализа элементарного состава гуминовых кислот из растительных остатков и почв отличает нарастание степени окисления гуминовых кислот в процессе гумификации. В основе структурного строения гуминовых кислот лежит ароматическое ядро. Ядро составляют ароматические и гетероциклические кольца типа бензола, фурана, пиридина, конденсацированные кольца типа нафталина антрацена, хинолина. Степень конденцированности, уплотненности сеток углерода меняет в процессе гумификации, она возрастает по мере зрелости и оказывает, существенное влияние на подвижности гуминовых кислот с возрастанием конденцированности ядра гуминовых кислот уменьшается их подвижность. Рыхлое и губчатое строение молекул гуминовых кислот, наличие множество пор обуславливают их способность и набуханию и адсорбцию. Интересно, что ядро этих молекул обладает гидрофобным свойством, периферическая щелочно-гидрофильным. Кислотные свойства, емкость поглощения, растворимость и способность образованию органо-минеральных соединения обусловлены наличием функциональных групп в молекулах гуминовых кислот. Соединения от их состава и количество разноречивы. Рентгенографические исследовании показали, что гуминовые кислоты имеют аморфные соединение. Емкость поглощения их 350-500 мг-экв/100г. Вопрос о формах и размерах молекул гуминовых кислот до настоящего времени остается дискуссионными. С.С. Драгунов строение молекула гуминовых кислот имеет вытянутую линейную форму, Фляйг и Байтельснахер – сферическую форму, Орлов – дискообразную форму. Нет единого мнения и о молекулярном весе гуминовых кислот от 400 до 100 000. Гуминовые кислоты разных типов почв имеет отличия в элементарном составе и делах строения, а следовательно и в свойствах. В роду почв от подзолистых к черноземам отмечено возрастание содержание углерода в элементарном составе и отношения С:Н и уменьшение этих величин при переходе к каштановым почвам и сероземам. В гуминовых кислотах черноземов атомы углерода играют наибольшую роль в построении молекул, т.е. возрастает доля циклического полимиризованного углерода и снижается доля баковых алифатических цепей. Соответственно изменению состава и строения молекул гуминовых кислот от подзолистых почв и черноземами возрастает оптическая плотность, гидрофильность, инертность гуминовых кислот, уменьшается растворимость и склонность к пептизации. Фульвокислот. Термин «Фульвокислот» были введен Свен-Оденом (1919). Он объединял под этим термином криновые и апокриновые кислоты Берцелсилуса и кисле растворы после осаждения гуминовых кислот. В настоящее время нет единого взгляда на содержания этого термина. Многие склонны относить к фульвокислотам фракции органических веществ, не осаждаемых кислотами. Советская исследователи (И.В. Тюрин, М.М.Кононова, Л.И. Александрова) фульвокислотами считают гетерогенные и полидисперсные высокомолекулярные соединении, имеющие тип строения молекул, аналогичный типу гуминовых кислот, но отличающимся соотношением в молекуле ядра и периферических частей. Отличительной чертой фульвокислот является их высокая мобильность. Отсюда их особое, специфическое значение в почвообразовании. Эту точку зрению разделяют и многие японские почвоведы. (Харадо, Кобо, Татсукава). Тюрин и Кононова считает возможным рассматривать фульвокислоты как начальные формы гуминовых кислот как продукт деструкции последних. Главным отличаем фульвокислот от гуминовых кислот о почвенной роли кислородных атомов за счет снижение количество углерода. Фульвокислоты также отличается более низким отношением С:Н. В составе молекулы фульвокислот содержится (%) С 40-52, Н 4-6, О 40-48, N 2-6. фульвокислоты имеют менее конденсированные ароматические ядро и большой удельный вес периферических алифатических цепей. Емкость поглошения составляет 200-670 мг экв на 100 г. Фульвокислоты отличается от гуминовых кислот более светлой окраской, меньшей оптической плотностью, большей миграционной способностью, большей устойчивости к электролитам.
М.М.Кононова рассматривают фульвокислоты как первую стадию образования гуминовых кислот. Л.Н.Александрова высказывала гипотезу об одновременности образования системы гумусовых веществ на первых этапах почвообразования, в системе которых преобладает «гуминовые» кислоты. Гумин – органическое вещество, наиболее прочно связанные с минеральной части почвы, не извлекаемые многократной обработкой щелочью из декальцинированной почвы. Шпренгель полагал, что эти вещества по своим свойствам занимают промежуточные положение между гуминовыми кислотами и углем, и называл «гумовым углем». Позднее Берцелус заменил этот термин на гумины. И.В. Тюрин, Д. Хан и др. изучали состав и свойства гуминов. Гумин по своим свойствам близок к гуминовым кислотам. Трудная растворимость гумина определяются прочностью его связи с минеральной частью почвы. Чешский ученный Наймер (1980) нашли в составе гуминов обуглившиеся растительные остатки. М.М. Кононова устанавливала, что гумин сероземах представлен меланинами (остатки плазмы микроорганизмов. Разноречивые сведения говорит о недостаточной изученности природы гумина). Перегнойные вещества играют сложную и разнообразную роль в формировании и развитии почвенного плодородия, в росте и развитии растении. Ежегодный синтез свежего органического вещества в почвах и последующие фазы его разложения, ресинтез и нового разложения протекающей под воздействием микро и макроорганизмов систематически обновляют и наполняют запасы перегнойных веществ в почвах. Населяющие почвы макро и микроорганизмов черпают в почвенном органическом веществе необходимые для их существованию энергию и минеральные соединения. Ежегодные циклические процессы синтеза и медленный минерализации свежих органических веществ перегноя приводят к систематическому поступлению в почвенные растворы в форме доступных минеральных соединений важнейших элементов питания растений: NPK, S,Ca и микроэлементы. Жизнедеятельность растительных организмов, образования гумусовых веществ и их медленная минерализация приводят таким образом и постоянной мобилизации элементов минерального питания растении из почвообразующих пород в доступные для растений соединения, сосредоточенные в рыхлых горизонтах почв. Стимулирующий эффект физиологически активных веществ особенно заметно в раннюю фазу развития растений в не благоприятных экологических условиях (высокая t0 и избыток увлажнения). Активизирующее, и стимулирующее воздействие органических кислот можно сравнить с влиянием витаминов, гормонов и катализаторов. Надо необходимо отметить положительное значение перегнойных веществ почвы в связи с образованием агрономической ценной водопрочной структуры почвы и благоприятных для растении водно - воздушных свойств. Содержание гумусовых веществ в почвах является характерным генетическими и классификационным признаком для каждого из известных типов почв. Для каждого типа почв установлено определенное стабильное содержание гумуса в верхних горизонтах почвы и определенным качественным составом гумуса. Соотношением гуминовых кислот фульвокислот строением их молекул и формами их органо-минеральных соединении.
Особенности содержание и состав гумуса в верхним горизонте почв (Кононова, 1969)
|
