Кауричев И.С., Гречин И.П. (ред.) Почвоведение

Подождите немного. Документ загружается.

ство исследователей (И. В. Тюрин, М. М. Кононова, Л. Н. Александрова,

В.

В. Пономарева, В. Фляйг, Ф. Шеффер и многие другие) рассмат-

ривают гумус как сложный комйлекс органических соединений, харак-

терной и специфической частью которого являются гумусовые кислоты,

вступающие во взаимодействие с минеральной частью почвы и обра-

зующие с ней сложные органо-минеральные соединения. Достаточно хо-

рошо изучены состав и свойства гумусовых кислот и их металло-органи-

ческих производных, а также их роль в процессах почвообразова-

ния и плодородия.

Наиболее сложным на протяжении всей истории изучения гумуса яв-

ляется вопрос о механизме образования гумусовых веществ. Детальное

исследование этой проблемы было начато только в текущем столетии.

Наиболее оснащенной экспериментальными данными явилась гипо-

теза русского ученого А. Г. Трусова, работавшего в первой четверти те-

кущего столетия. Эта гипотеза получила дальнейшее развитие и деталь-

ную разработку в работах М. М. Кононовой, В. Фляйга и других иссле-

дователей, хотя и в ней есть ряд нерешенных вопросов. Неясно,

например, образование различных групп гумусовых кислот, неизвестны

также те промежуточные продукты разложения, которые служат ком-

понентами для образования гумусовых кислот. Теория гумификации ор-

ганических остатков в почве еще ждет дальнейших исследований.

ПРОЦЕССЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ

ОСТАТКОВ В ПОЧВЕ И СОВРЕМЕННЫЕ

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

ГУМУСООБРАЗОВАНИИ

Превращение органических остатков в гумус является сложным

биохимическим процессом, совершающимся в почве при непосредствен-

ном участии микроорганизмов, животных, кислорода воздуха и воды.

Остатки зеленых растений, попадающие в толщу почвы или находя-

щиеся на ее поверхности, разлагаются микроорганизмами и использу-

ются ими как источник энергии и питания. В процессе разложения расти-

тельные остатки теряют свое анатомическое строение, а исходные веще-

ства, входящие в их состав, превращаются в ряд более подвижных

и растворимых соединений. Часть их полностью минерализуется микро-

организмами и в таком виде используется новыми поколениями зеленых

растений как источник питания; другая часть используется гетеротроф-

ными микроорганизмами для синтеза вторичных белков, жиров, углево-

дов и других соединений, образующих плазму новых поколений микроор-

ганизмов, и в дальнейшем вновь подвергается разложению; и наконец,

некоторая часть превращается в специфические сложные высокомоле-

кулярные вещества — гумусовые кислоты. Этот процесс превращения

продуктов разложения органических остатков в гумусовые вещества на-

зывается гумификацией. Активное участие в превращении органических

остатков в гумус принимают микроскопические и макроскопические жи-

вотные, которые перемешивают с почвой всю массу органических остат-

ков и продуктов их разложения и гумификации, перерабатывают их

и выбрасывают неиспользованную часть в виде экскрементов в толщу

почвы. Особенно большую работу по измельчению и химической перера-

ботке органических остатков проводят многочисленные насекомые и их

личинки, а также дождевые черви, развивающиеся в почве.

Таким образом, превращение органических остатков в гумус (гу-

мусообразование) является совокупностью процессов разложения исход-

ных органических остатков, синтеза вторичных форм микробной плазмы

и их гумификации. Общая схема гумусообразования (составлена на ос-

новании схемы И. В. Тюрина) имеет следующий вид:

Общая схема процесса гумусообраз«жания в почве

Растительные остатки

Белки

Углеводы

Лигнин,

Дубильные

вещества

Липиды

Минеральная часть

почвы

J ' |

<• Разложение *-

(гидролиз, окислитель-

но-восстановительные ре-

акции)

Микробный

синтез

Промежуточные

продукты разложения

Белки, углеводы,

липиды и др.

Минерализации

Гумифи-

кация

Продукты полной

минерализации

Промежуточные

продукты разло-

жения

Гумусовые

кислоты

Вымывание

и удаление в

атмосферу

Использование расте-

ниями в биологическом

круговороте

Взаимодействие

(солеобразование,

адсорбция)

О ргано-минераль-

ные производные

гуминовых

и фульвокислот

Закрепление Вымывание

в почве

Процессы разложения и минерализации органических остатков изу-

чены хорошо. Они носят биокаталитический характер и протекают при

участии ферментов, выделяемых микроорганизмами, по следующей

схеме (см. стр. 72).

Разложение белков, углеводов, липидов начинается с гидролитиче-

ского расщепления сложных молекул этих соединений на более простые

промежуточные продукты разложения. Белки расщепляются на пептиды,

а затем на различные аминокислоты. При гидролитическом расщепле-

нии сложных белков (нуклеопротеидов) наряду с аминокислотами от-

щепляются углеводы, фосфорная кислота, азотсодержащие гетероцик-

лические основания (пуриновые и пиримидиновые). Гидролиз жиров

приводит к образованию глицерина и различных жирных кислот. При

гидролитическом расщеплении различных углеводов (целлюлозы, геми-

целлюлоз, крахмала, полиуронидов, камедей) образуется ряд моносаха-

ридов, аминосахаров, уроновые кислоты. Наименее изучено гидролити-

ческое расщепление лигнина и других соединений, содержащих арома-

тические группировки (дубильные вещества, смолы); по-видимому, при

гидролизе этих соединений образуется ряд менее сложных ароматиче-

ских соединений, содержащих фенольные группировки. Наряду с реак-

циями гидролитического расщепления развиваются окислительно-вос-

становительные процессы, катализируемые обширной группой окисли-

тельно-восстановительных ферментов (оксиредуктаз). Они вызывают

разрыв углеродных связей в молекуле, изменение степени их окислен-

ности, дезаминирование (аммонификацию) аминокислот, декарбоксили-

рование молекул различных органических кислот и, наконец, полную

а,

о -

Will

•л

fr-

5 я

к а

О н

я <и

S и

ч °

2 ч

1 1

S s

2 ^

о.

ев

——* са ^

5! ==

га

t t

са я

g со

Я о я

СЯ

« Я

х .,

са л

ь-

о ь

о о

я ч

си

ительн

(Я

Г,

са

S-

г-*

са

тан

ние,

о.

Дез

ирован

о.

й>

S о 3 £ о

. ч ч я >-я g

а о a g я а

о-я я К я а-

* a fe

я о о.

оз 2

S ь

о о

£Ь

0) 3

§1

В"

а О)

я м

"§•«

5 w

Ч я

Я ь-

<=с

S *

а. я

Я СО

Я о

3 2

о в

я я

а.

минерализацию органических соединений. Все эти окислительно-восста-

новительные реакции очень разнообразны, их характер определяется

как составом разлагающихся органических соединений, так и степенью

аэробиозиса в почве. В аэробных условиях преобладающее значение по-

лучают процессы окисления, в анаэробных — различные восстанови-

тельные процессы. Аминокислоты подвергаются окислительному или

восстановительному дезаминированию — отщеплению аммиака и обра-

зованию различных алифатических или ароматических органических

кислот, спиртов, гетероциклических оснований, а в конечном итоге угле-

кислого газа, воды или углеводородов (в анаэробных условиях).

Продукты гидролиза углеводов в аэробных условиях окисляются до

различных органических кислот (уксусной, янтарной, различных окси-

кислот, спиртов), а в конечном итоге до углекислого газа и воды. В ана-

эробных условиях развиваются различные типы брожений с образовани-

ем разнообразных недоокисленных продуктов (метан, спирты, ряд ор-

ганических кислот), а в конечном итоге углекислоты, воды, метана,

водорода.

Продукты гидролиза лигнина и других ароматических соединений

в результате окислительно-восстановительных реакций дают сложную

систему различных соединений, среди которых следует отметить различ-

ные фенолы и продукты их окисления — хиноны. Продуктами полной

минерализации являются вода, углекислый газ и различные минераль-

ные соли.

Скорость процессов разложения и минерализации различных соеди-

нений неодинакова. Наиболее интенсивно минерализуются растворимые

сахара, крахмал; достаточно хорошо разлагаются белки, гемицеллюлозы

и целлюлоза; наиболее устойчивы к разложению и минерализации лиг-

нин, смолы, воски.

В таблице 19 приведены данные, характеризующие скорость разло-

жения и минерализации некоторых органических соединений, входящих

в состав растительных остатков.

ТАБЛИЦА 19

Химический состав исходных растительных остатков в процентах к сухому веществу

(в числителе) и количество органических соединений, оставшихся после шестимесячного

разложения, в процентах к первоначальному количеству их (в знаменателе)

(по М. М. Кононовой)

Объекты исследования

Листья клевера

Корни люцерны

Корни пырея

Иглы сосны

Вещества,

извлекае-

мые спир-

тобен-

золом

23,1

18,6

11,2

5,7

7,0

25,2

24,5

11,9

Крахмал

3,0

нет

17,7

2,1

нет

Гемицел-

люлозы

8,1

18,8

11,9

28,4

22,9

40,6

12,7

37,4

Целлю-

лоза

15,7

23,5

21,0

17,8

25,5

33,0

27,6

.12,7

Протеины

(NX 6,25)

21,7

43,5

13,3

39,1

7,9

37,6

7,0

не опре-

делялись

Лигнин

4,3

100

8,6

97,1

18,4

92,1

15,1

86,3

После шестимесячного разложения осталось от 25 до 52% массы ор-

ганических остатков. Процессы разложения всегда приводят к постепен-

ному уменьшению количества органических веществ в почве.

Параллельно с разложением и минерализацией органических остат-

ков в почве всегда идут процессы гумификации органических остатков,

в результате чего образуются относительно устойчивые против разложе-

ния органические соединения

—

гумусовые вещества, накапливающиеся

при благоприятных условиях в почве. Эти процессы изучены еще недоста-

точно, несмотря на большое количество исследований. Гумусовые веще-

ства образуются из белков, лигнина, дубильных веществ и других компо-

нентов растительных, микробных и животных остатков, но сущность про-

цессов гумификации не представляется еще достаточно ясной. Многие

ученые рассматривают гумификацию как конденсацию или полимериза-

цию ряда промежуточных продуктов разложения. Основоположником

этой гипотезы был А. Г. Трусов. Он считал, что гумификация является

процессом окисления и конденсации пиррольных и бензольных соедине-

ний, которые образуются при разложении белков, с фенольными и хинон-

ными производными, выделяющимися при разложении лигнина и дубиль-

ных веществ. Агентами гумификации являются кислород воздуха, аммиак

и оксидазы микроорганизмов.

Дальнейшее развитие этой гипотезы дано М. М. Кононовой, которая

в условиях лабораторного опыта показала возможность конденсации фе-

нолов различного происхождения с белковыми продуктами вторичного

синтеза микроорганизмов.

В.

Фляйг рассматривает гуминовые кислоты как продукты полимери-

зации веществ фенольной природы с азотсодержащими соединениями,

образующимися при распаде белков. Основным источником фенолов

Фляйг считает лигнин.

В последнее время возродилась меланоидиновая гипотеза образова-

ния гумусовых веществ (С. М. Манская и Т. В. Дроздова). Меланоиди-

нами называют темноокрашенные продукты конденсации аминокислот

с углеводами и их производными.

Ф. Шеффер и Б. Ульрих, обобщая современные представления о сущ-

ности гумификации, считают, что этот процесс может развиваться хими-

ческим и биологическим путем. Химическим путем гуминовые кислоты

образуются из фенолов, хинонов и аминокислот при их окислении и поли-

меризации. Биологическим путем

—

из пигментов хиноидной природы и из

ароматических соединений, выделяемых микроорганизмами, при после-

дующем их энзиматическом окислении и полимеризации.

Основным положением всех этих гипотез является представление

о гумификации как о системе реакций конденсации или полимеризации

мономеров, то есть относительно простых промежуточных продуктов раз-

ложения— аминокислот, фенолов, хинонов и т. д. Не подвергаясь даль-

нейшей минерализации в почве, указанные мономеры начинают синтези-

роваться вне живых клеток микроорганизмов в высокомолекулярные

гумусовые вещества. Это основное положение всех рассмотренных выше

гипотез все еще экспериментально не доказано. До сих пор нет достаточ-

но убедительных данных, подтверждающих распад исходных высокомо-

лекулярных веществ до мономеров и их последующий синтез в гумусовые

вещества. Неясен также и способ образования в почве различных

групп гумусовых веществ (группы гуминовых кислот и группы фульво-

кислот).

Иная гипотеза гумификации была предложена в 30-х годах текущего

столетия И. В. Тюриным. Он считал, что основной чертой гумификации

являются реакции медленного биохимического окисления различных вы-

сокомолекулярных веществ, имеющих циклическое строение. К числу ве-

ществ, легко гумифицирующихся в почве, И. В. Тюрин относил белки

растительного и микробного происхождения, лигнин, дубильные вещест-

ва. Реакции окисления, развивающиеся при разложении растительных

остатков и происходящие под влиянием кислорода воздуха, оксидаз и ми-

неральных катализаторов, сопровождаются полимеризацией и уплотне-

нием или взаимной конденсацией этих высокомолекулярных продуктов,

что и приводит к новообразованию высокомолекулярных гумусовых ве-

ществ, устойчивых к процессам разложения.

Гипотеза И. В. Тюрина получила подтверждение и дальнейшее раз-

витие в работах Л. Н. Александровой и ее сотрудников. При изучении

динамики гумификации растительных остатков с определением молеку-

лярного веса и природы образующихся гуминовых кислот было установ-

лено,

что гумусоподобные вещества действительно образуются из различ-

ных еще высокомолекулярных продуктов гидролитического расщепления

белков, дубильных веществ, лигнина и, вероятно, многих других органи-

ческих соединений, входящих в состав растительных и микробных остат-

ков.

Ведущее значение в процессе гумификации имеют реакции медлен-

ного биохимического окисления, сопровождающиеся, вероятно, реакция-

ми взаимной конденсации или полимеризации высокомолекулярных

продуктов разложения. В процессе гумификации резко возрастает коли-

чество карбоксильных групп в гумифицирующихся соединениях за счет

окисления имеющихся гидроксильных и карбонильных групп. Одновре-

менно заметно возрастает количество высокомолекулярных гуминовых

кислот. Карбоксилированию подвергаются различные компоненты орга-

нических остатков и в первую очередь продукты разложения белков, ду-

бильных веществ и лигнина, превращающихся при гумификации в систе-

му высокомолекулярных органических (гумусовых) кислот переменного

элементарного состава.

Образующаяся система гумусовых кислот вступает во взаимодей-

ствие с зольными элементами растительных остатков, освобождающими-

ся в процессе минерализации последних, а также с минеральной частью

почвы, образуя различные органо-минеральные производные гумусовых

кислот. При этом происходит расщепление единой системы на ряд фрак-

ций, различных по степени растворимости и строению молекулы. Менее

дисперсная часть системы, образующая нерастворимые в воде соли

с кальцием и полутораокислами, формируется как группа гуминовых

кислот. Более дисперсная фракция, дающая преимущественно раствори-

мые соли, образует группу фульвокислот.

Таково дальнейшее развитие гипотезы И. В. Тюрина о механизме

гумификации органических остатков в почве.

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

НА ХАРАКТЕР И СКОРОСТЬ ГУМУСООБРАЗОВАНИЯ

В различных природных условиях характер и скорость гумусообра-

зования (разложение и гумификация органических остатков) различны

и зависят от ряда взаимосвязанных условий почвообразования. Главней-

шими из них являются водно-воздушный и тепловой режимы почв, состав

и характер поступления растительных остатков, видовой состав и интен-

сивность жизнедеятельности микроорганизмов, механический состав

и физико-химические свойства почвы.

В зависимости от водно-воздушного режима гумусообразование про-

текает в аэробных или анаэробных условиях.

В аэробных условиях, при достаточном количестве влаги (60—80%

полной влагоемкости), а также при благоприятной температуре (25—30°)

процесс разложения органических остатков развивается интенсивно.

В этих же условиях интенсивно идет минерализация как промежуточных

продуктов разложения, так и гумусовых веществ. В почве накапливается

относительно мало гумуса, но много элементов зольного и азотного пита-

ния растений (как, например, в сероземах и других почвах субтропиков).

При постоянном и резком недостатке влаги в почве накапливается

мало растительных остатков, процессы разложения и гумификации за-

медляются и гумуса также накапливается мало.

В анаэробных условиях, то есть при постоянном избытке влаги, а так-

же при низких температурах процессы гумусообразования замедляются.

Разложение органических ос-

татков осуществляется ана-

эробными бактериями; в соста-

ве промежуточных , продуктов

разложения образуется много

низкомолекулярных органиче-

ских кислот и восстановленные

газообразные продукты (СН

угнетающие жизнедея-

тельность микроорганизмов.

Процесс разложения постепен-

но затухает, гумификация идет

слабо, и органические остатки

превращаются в торф

—

массу

слаборазложившихся и нераз-

ложившихся растительных ос-

татков, частично сохранивших

анатомическую структуру.

Наиболее благоприятны

для накопления гумуса соче-

тание в почве оптимального

гидротермического и водно-

воздушного режимов и некото-

рое периодически повторяющееся иссушение. В таких условиях происхо-

дят постепенное разложение органических остатков, достаточно энергич-

ная гумификация их и закрепление образующихся гумусовых веществ

минеральной частью почвы. Такой режим характерен для черноземов

(рис.

7).

Большое влияние на характер и скорость гумусообразования оказы-

вают химический состав разлагающихся остатков и характер их поступ-

ления в почву.

Остатки травянистой растительности, особенно бобовых растений

(в основном это корни, богатые белками, углеводами и зольными элемен-

тами),

разлагаются непосредственно в толще почвы в присутствии значи-

тельного количества оснований и прежде всего кальция. В таких условиях

образуется «мягкий» или муллевый, гумус, равномерно пропитывающий

минеральную часть почвы. Муллевый гумус образуется также в почвах

под лиственными или смешанными лесами с интенсивной деятельностью

почвенной фауны. Многочисленные насекомые и дождевые черви переме-

шивают лиственный опад с минеральной частью почвы и создают для его

гумификации благоприятные условия

—

разложение непосредственно

в толще почвы.

Остатки древесной растительности, бедные белками, содержащие

мало збльных элементов, обогащенные лигнином, восками и смолами

(хвоя, древесина), поступают главным образом на поверхность почвы

в виде наземного опада, разлагаются в условиях сквозного промывания

подстилки атмосферными осадками. Подстилка разлагается при участии

грибов с образованием большого количества органических кислот, ней-

трализация которых затруднена вследствие интенсивного выщелачивания

оснований. Кислая реакция подавляет развитие процессов гумификации

и на поверхности почвы образуется «грубый» гумус (модер-гумус), со-

держащий много полуразложившихся остатков.

На гумусообразование большое влияние оказывают также видовой

состав почвенных микроорганизмов и интенсивность их жизнедеятель-

ности.

Северные подзолистые почвы характеризуются наименьшим содер-

жанием микроорганизмов с низкой жизнедеятельностью. К югу количе-

ство микроорганизмов в почве увеличивается, их видовой состав стано-

нг

го

'"""--г—.

Рис.

7. Запасы гумуса в почвах:

—

запасы гумуса в почвах до глубины 100—

120 сч (в кг на I кв. м площади); Б

—

годовая

температура и осадки (средние). Почвы: /

—

под-

золистые: 2

—

светло-серые лесостепные: 3

—

тем-

но-серые лесостепные: 4 — выщелоченные чернозе-

мы;

—

мощные черноземы; 6

—

обыкновенные

черноземы; 7

—

каштановые почвы; 8

—

светлокаш-

тановые почвы (по И. В. Тюрину).

7в

вится более разнообразным, жизнедеятельность резко возрастает.

Сопоставление запасов гумуса в различных почвах с количеством микро-

организмов в них свидетельствует о том, что как очень слабая, так и вы-

сокая биогенность почвы не способствует накоплению гумуса (напомним,

что показателем биогенности цочвы является количество микроорганиз-

мов,

приходящееся на

г гумуса). Наибольшие количества гумуса накап-

ливаются в почвах со средним содержанием микроорганизмов (черно-

земы)

Не менее значительно влияние на гумусообразование механического

состава и физико-химических свойств самой почвы.

В песчаных и супесчаных почвах создается хорошая аэрация, они

быстро прогреваются. В этих почвах разложение органических остатков

ускоряется, значительная часть их минерализуется полностью, а образо-

вавшиеся гумусовые вещества плохо закрепляются на поверхности песча-

ных частиц и быстро минерализуются.

В глинистых и суглинистых почвах процесс разложения органических

остатков при прочих равных условиях замедляется, гумусовых веществ

образуется больше, они хорошо закрепляются на поверхности высоко-

дисперсных минеральных частиц и постепенно накапливаются в почве.

Химический и минералогический состав почвы определяет количество

питательных веществ, необходимых для микроорганизмов, реакцию сре-

ды,

в которой идет процесс образования гумуса, и условия для закрепле-

ния гумусовых веществ в почве. Особенно большую роль в закреплении

гумусовых веществ играет кальций. Почвы, насыщенные кальцием, имеют

нейтральную реакцию, которая благоприятна для развития бактерий. Гу-

миновые кислоты образуют с кальцием нерастворимые в воде соли

—

гу-

маты кальция. Благоприятное влияние на закрепление гумуса в почве

оказывают глинистые минералы типа монтмориллонита и вермикулита.

СОСТАВ ГУМУСА

Гумусом, или перегноем, называют сложный динамический комплекс

органических соединений, образующийся при разложении и гумификации

органических остатков в почве. Содержание гумуса в почвах определяет-

ся условиями и характером почвообразовательного процесса; оно колеб-

лется в верхних горизонтах профиля от 1—2 до 12—15%, резко или посте-

пенно уменьшаясь с глубиной. В торфяных почвах и лесных подстилках

общее количестве органических веществ может достигать нескольких де-

сятков процентов. Динамичность состава гумуса определяется непрерыв-

ностью поступления в почву органических остатков и непрерывностью

процессов их разложения и гумификации.

В состав гумуса входят две группы соединений: 1) обширная группа

негумифицированных веществ, представленная соединениями, входящими

в состав органических остатков, и промежуточными продуктами их раз-

ложения (по М. М. Кононовой, органические вещества индивидуальной

природы); 2) группа гумусовых веществ, составляющая главную и спе-

цифическую часть гумуса.

Содержание негумифицированных соединений (табл. 20) в гумусе

невелико и обычно не превышает 10—15%- Лишь в торфяных горизонтах

и лесных подстилках благодаря очень медленному разложению органи-

ческих остатков эти соединения содержатся в значительных количествах

(до 50—80% всей массы органических веществ). Характерной особен-

ностью этой группы является ее динамичность в почве вследствие непре-

рывно развивающихся процессов разложения и гумификации этих сое-

динений.

Главную и специфическую часть гумуса почвы составляют гумусовые

вещества, на долю которых приходится до 80—90% всей массы гумуса

(табл.21).

ТАБЛИЦА 80

Состав негумифицированных органических веществ в гумусе почв

Группа соединений

Азотистые соедине-

ния

Углеводы

Лигнин

Липиды

Смолы

Дубильные вещества

Органические кисло-

ты

Спирты

Альдегиды

Главнейшие вещества, обнаруженные в почве

Простые и сложные белки, ферменты, аминокислоты: ас-

парагиновая, глютаминовая, аланин, глицин, серии, лейцин,

изолейцин, валин, метионин, лизин, орнитин, фенилаланин, ти-

розин, гистидин, аргинин; пуриновые основания: ксантин, ги-

поксантин, гуанин, аденин; пиримидиновые основания; тимин,

цитозин

Моносахариды: пентозы, гексозы, аминосахара, сахароспирты,

уроновые кислоты; олигосахара: сахароза, целлобиоза, маль-

тоза, рафиноза; полисахариды: крахмал, целлюлоза, ксилан,

полиурониды (пектиновые вещества), камеди

Неидентифицированные продукты частичного разложения

Жиры, воски, фосфолипиды

Смоляные кислоты и их производные

Танины, галловая кислота, флобафены и другие полифенолы

Щавелевая, янтарная, сахарная, кротоновая, лигноцери-

новая, стеариновые, акриловая, бензойная и др.

Маннит

ТАБЛИЦА 21

Содержание гумусовых веществ в почвах (в % к валовому количеству гумуса)

(определение с ацетилбромидом, метод Шпрингера)

Почва

Чернозем

Дерново-подзолистая

Глубина,

в см

3—10

20—40

4—9

12—17

40—50

Содержание гу-

муса, в %

10,2

5,7

5,4

1.6

0,3

Содержание гумусо-

вых веществ в % к

гумусу

78,2

87,1

73,1

78,4

91,7

Гумусовые вещества представляют собой систему высокомолекуляр-

ных азотсодержащих органических соединений циклического строения

и кислотной природы. Кислотная природа гумусовых веществ предопре-

деляет их взаимодействие с минеральной частью почвы и возможность

прочного закрепления в почве. Характерной особенностью всей системы

гумусовых веществ является ее гетерогенность, то есть наличие в ней

различных по стадии гумификации компонентов. Следствием гетероген-

ности являются варьирование ряда свойств и возможность расчленения

этой системы на ряд фракций с относительно однородным типом строе-

ния, но различающихся между собой по составу, размеру частиц, степени

подвижности и роли в почвообразовании.

Вопрос о составе и номенклатуре гумусовых веществ не может счи-

таться решенным к настоящему времени.

В СССР на основании исследований И. В. Тюрина, М. М. Кононовой,

С. С. Драгунова, В. В. Пономаревой, Л. Н. Александровой и других уче-

ных принято различать две основные группы гумусовых кислот:

1) группа темноокрашенных гуминовых кислот, включающая соб-

ственно гуминовые кислоты (серые гуминовые кислоты, по терминологии

немецких почвоведов) и ульминовые кислоты (коричневые гуминовые

кислоты, по терминология немецких почвоведов). В эту же группу входят

гиматомелановые кислоты — часть гуминовых кислот, растворимая

в спирте;

2) группа фульвокислот (креновые и апокреновые кислоты по терми-

нологии Берцелиуса и В. Р. Вильямса).

Ряд исследователей выделяют еще гумины — комплекс гуминовых

кислот и фульвокислот, очень прочно связанный с минеральной частью

почвы.

Гуминовые кислоты

—

это высокомолекулярные азотсодержащие ор-

ганические кислоты циклического строения. Они хорошо растворяются

в слабых растворах едких и углекислых щелочей, пирофосфата натрия,

щавелевокислого натрия, фтористого натрия и аммиака, образуя, в за-

висимости от концентрации и типа почвы, растворы от вишнево-коричне-

вой до черной окраски. Гуминовые кислоты практически не растворяются

в воде и минеральных кислотах. Из растворов гуминовые кислоты легко

осаждаются водородом минеральных кислот и двух- и трехвалентными

катионами (Са, Mg, Fe, A1). Препараты гуминовых кислот, выделенные

из почвы, окрашены в коричневый или черный цвет. Гуминовые кислоты

состоят из углерода, водорода, кислорода и азота. Содержание этих эле-

ментов в препаратах гуминовых кислот колеблется в зависимости от типа

почвы, химического состава разлагающихся остатков, условий гумифика-

ции и способа выделения (табл. 22).

•*»,«&*

" - ' ТАБЛИЦА 22

Элементарный состав гуминовых кислот и фульвокислот главнейших почв СССР

(в % к абсолютно сухому беззольному веществу) (по М.

Почва, глубина взятия образца и местоположение

Северный подзол под лесом; гумусо-иллю-

виальный горизонт, 16—24 см; Архангель-

ская область

Дерново-подзолистая пашня,

0—20

см,

Московская область

Темно-серая лесная, 12—19 см; Шипов лес,

Воронежская область

Обыкновенный чернозем, пашня

0—20

см;

Каменная степь, Воронежская область

Каштановая, целина,

0—20

см; Волгоград-

ская область

Серозем светлый, пашня,

0—20

см; Пахта-

Арал, Казахская ССР

Краснозем,

0—20

см; Анасеули, Грузинская

ССР , ,

Кисло-

ты*

58,11

52,37

57,63

46,23

61,20

47,46

62,13

44,84

61,74

43,19

61,94

45,80

59,65

49,82

5,37

3,53

5,23

5,05

3,60

3,64

2,91

3,45

3,72

3,61

3,93

4,30

4,37

3,35

*Л.'

Кононовой)

32,00

42,89

32,33

44,60

31,32

45,87

31,38

49,36

30,62

51,43

29,46

46,00

31,54

44,33

4,52

1,21

4,81

4,12

3,88

3,03

3,58

2,35

3,92

1,77

4,67

3,90

4,44

2,50

С:н

10,82

14,84

11,02

9,15

17,00

13,04

21,35

13,00

16,60

11,96

15,76

10,65

13,65

14,87

—

гуминовые кислоты; II — фульвокислоты

Как видно из приведенных данных, элементарный состав гуминовых

кислот закономерно изменяется от подзолистых почв к черноземам — воз-

растает содержание углерода и снижается количество кислорода. От

черноземов к красноземам наблюдается обратная закономерность

—

сни-

жение количества углерода.

Выделенные из почвы препараты гуминовых кислот содержат, поми-

мо С, Н, О и N, некоторое количество зольных элементов (Р, S, Al, Fe,

Si);

в зависимости от степени очистки препарата их количество колеблет-

ся от 1 до 10%, По-видимому, эти элементы не являются обязательной

частью молекулы и присоединяются к ней в результате химических

реакций.

Строение молекулы гуминовых кислот изучено еще недостаточно.

Данные химических, спектрографических и рентгенографических иссле-