Химический состав и органические вещества почвы. Модели строения гуминовых и фульвокислот. Методы выделения препаратов гумусовых кислот из почв. Характеристика методов исследования свойств гумусовых кислот. Сравнительный анализ методов определения гумуса.
Аннотация к работе
Черноземы давно и заслуженно пользуются репутацией лучших почв мира. Интенсивно темная, почти черная окраска, большая мощность, своеобразие профильного распределения органического вещества и его большие запасы придают данному типу почв особое значение. В настоящее время черноземные территории занимают около 7% всей площади России. Сельскохозяйственные угодья здесь занимают 90 млн.га, в том числе пашня - 67 млн.га черноземных почв, что составляет соответственно 43 и 52% от общей площади сельхозугодий и пашни в стране. Исключительно высокое природное плодородие, обусловленное оптимальным сочетанием круговорота и аккумуляции углерода, азота, фосфора, кальция явилось причиной длительного использования черноземов человеком. Наиболее важное значение в сохранении природного плодородия черноземов в земледелии имеют положительный баланс органического вещества и биофильных элементов, предотвращение эрозии и организация водного режима. Одним из важнейших неблагоприятных изменений в черноземах, вызванных земледелием, является утрата запасов органического вещества, в частности гумуса. Опасность потери черноземами гумуса отмечалась еще В.В. Докучаевым и П.А. Костычевым. В последние 75-90 лет 20-го столетия резко уменьшилось как суммарное содержание гумуса в черноземах, так и мощность гумусовых горизонтов. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ гумусовая кислота почва Химический состав почвы включает две части: минеральную и органическую. Все органические вещества почвы, по степени участия в почвообразовании и плодородии, делятся на две группы: 1) сравнительно неустойчивые, зависящие от условий (углеводы, полипептиды, кислоты, липиды, хлорофилл, пигменты), 2) значительно более устойчивые вещества (гуминовые кислоты, гуматы, фульвокислоты, гумин и частично лигнин). Гуминовые и фульвокислоты носят общее название гумусовых кислот. Номенклатура органических веществ почвы по Д.С. Орлову [2] На рисунке 1 показана номенклатура органических веществ почвы по Д.С. Орлову [2], в соответствии с которой в составе гумуса различают специфические гумусовые вещества (собственно гумусовые вещества), неспецифические органические соединения (или «вещества известного строения», по Фляйгу) и промежуточные продукты распада и гумификации. Гумусовые вещества в растворах не претерпевают заметных изменений в течение нескольких лет, а микроорганизмам требуется больше месяца, чтобы уменьшить вдвое их концентрацию [6]. В 70-80 годы XX века был предложен ряд схем строения ГК, на основе которого Д.С Орловым, Л.А. Гришиной, М.И. Дергачевой, Ф. Стивенсоном с использованием некоторых приближений и уточнений были построены более точные модели ГК [2]. Изучение фульвокислот (ФК) началось с работ Берцелиуса [2], который выделял из водных растворов креновую и апокреновую кислоты, относящиеся к водорастворимым органическим кислотам. Одни исследователи считали их натуральными формами ГК или продуктами их распада (Мульдер, Оден) [11], другие - смесью органических веществ индивидуальной природы (углеводов, алифатических и аминокислот), третьи - специфическими компонентами гумуса (Тюрин) [17]. В соответствии с его представлениями главная цепь макромолекулы гуминовой кислоты состоит из фрагментов фенилкарбоновых кислот с привитыми к ней углеводными и белковыми цепочками. Г.В. Славинская применила для деминерализации растворов ФК сильносшитые ионообменники [37]. Метод электронной спектроскопии достаточно давно и широко используется при изучении почвенных гумусовых веществ [43]. В работе Черникова В.А. [51] исследованы состав и свойства ФК черноземов с различной молекулярной массой методом УФ-спектроскопии. В это время навеску почвы (1-5 г в зависимости от содержания гумуса) помещают в фарфоровую или кварцевую лодочку и взвешивают поглотительные трубки. С холодного конца трубки извлекают проволокой спираль оксида меди, задвигают в трубку лодочку с навеской почвы, вставляют спираль оксида меди и закрывают каучуковой пробкой со стеклянной трубочкой, которая подсоединяется к склянке Тищенко с серной кислотой.