 |
|
|
Б.Д.Зайцев - Почвоведение |
СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОЧВ
|
Смотрите также:
Глазовская. Почвоведение и география почв
Биографии биологов, почвоведов
|
Гумус и его химическая природа
Поступление остатков организмов в почву и на почву сопровождается не только их разложением, конечный этап которого определяется минерализацией. Параллельно с этими процессами разложения происходит образование особой формы органического вещества почвы — гумуса. Процесс образования гумуса носит название гумификации.
Почвенный перегной обладает известной устойчивостью и поэтому способен накапливаться в почве.
Являясь важной и очень сложной составной частью почвы, перегной давно уже (около 200 лет тому назад) привлекал внимание исследователей. Однако нельзя считать, что химическая природа перегноя почвы достаточно освещена в настоящее время. Причина этого заключается в том, что перегной относится к высокомолекулярным соединениям, химия которых до сих пор недостаточно разработана.
Еще М. В. Ломоносов (1763 г.) писал: «А как известно, что лист на земле согнивает и в навоз перетлевает, то не дивно, что через них пески, глины и другие подошвы черною землею покрываются».
Начало изучения химической природы гумуса связано с именем Шпренгеля (1826 г), который описал свойства гуми- новой кислоты и ее солей, установил ее кислотную природу и способность образовывать в почвах соли или присутствовать в свободном состоянии (сладкий и кислый гумус). Примененные Шпренгелем методы выделения гуминовых кислот стали общепризнанными и не потеряли своего значения до настоящего времени.
Высказанное им общее представление о гумусе лучше всего передать его же словами: «Если гуАмус не был подвергнут выщелачиванию водой, то он содержит гумусовую кислоту, гумусовый уголь, неразложившиеся животные и растительные остатки, воско-смолы и минеральные вещества Si02, А120з, CaO, MgO, соли К, Na, NH4, хлор, фосфорную и серную кислоту, железо, марганец».
Почти одноврехменно со Шпренгелем исследованием природы гумусовых веществ занимался Берцеллиус. Он подходил к представлению о гумусовых кислотах более дифференцированно, выделяя гуминовую, креповую и апокреновую кислоты, а также индифферентную форму гуминовой кислоты — гумин. Было дано описание химических свойств выделенных кислот и установлена большая растворимость солей креновой и апо- креновой кислот. Ученик Берцеллиуса Мульдер выделяет следующие группы перегнойных соединений: 1) нерастворимые в щелочи гумин и ульмин; 2) растворимые в щелочи (бурая перегнойная кислота, ульминовая и черная гуминовая кислоты); 3) растворимые в воде креновая и апокреновая кислоты.
Мульдер определил элементарный состав гумусовых кислот и установил их эмпирические формулы. Он также считал, что в гумусовых горизонтах почвы, кроме перегнойных кислот, могут быть и иные органические вещества. В этот период исследований было строго установлено, что процесс образования гумуса не химический, а биохимический, т. е. следствие деятельности организмов, живущих в почве.
Среди позднейших работ следует остановиться на исследованиях Одена, который, изучая преимущественно торф на основе растворимости органических веществ в щелочах, спирте и воде, выделил следующие продукты: гумусовый уголь, гумусовую кислоту, гиматомелановую кислоту и фульвокисло- ту. Можно считать, что гумусовый уголь аналогичен гумусовому углю Шпренгеля и гумину и ульмину Берцеллиуса; ги- матомелановая кислота — аналог ульминовой кислоты, а фульвокислоты аналогичны креновой и апокреновой кислотам.
Среди советских исследователей гумуса следует отметить имена И. В. Тюрина, М. М. Кононовой, Л. Н. Александровой, В. В. Пономаревой.
Исходя из существующих в настоящее время представлений почвоведов о химической природе гумуса, в нем можно выделить три основные группы веществ: гумин и ульмин, гуминовые кислоты и фульвокислоты. Гумин и ульмин являются инертными органическими соединениями, не переходящими в раствор при действии щелочи. Они обладают значительной прочностью, которая объясняется тесными связями их с минеральной частью почвы, высокой степенью уплотнения и стойкостью некоторых соединений, входящих в их состав.
Гуминовые кислоты — органические. Кислотный характер их определяется наличием четырех карбоксильных групп (СООН), что говорит об их четырехосновности. Молекулярный вес гуминовой кислоты около 1400.
В группе гуминовых кислот выделяют черные гуминовые и бурые ульминовые кислоты. Бурые ульминовые кислоты встречаются обычно в форме свободных кислот, а черные гуминовые— в форме кальциевых и магниевых солей. В воде гуми- новые кислоты дают слабые коллоидальные растворы. Их щелочные соли (калиевые, натриевые, аммиачные) легкорастворимы. Соли кальция, магния, железа и алюминия нерастворимы.
Фульвокислоты, по мнению И. В. Тюрина, представляют собой органические, так называемые оксикарбоновые кислоты. Фульвокислоты могут быть поделены на креновые и апокре- новые. Бариевые соли креновых кислот растворимы, а апо- креновых кислот — нерастворимы. Кальциевые и магниевые соли фульвокислот растворимы. Соли с алюминием и железом нерастворимы при нейтральной реакции и растворимы при щелочной и кислой.
Следует отметить, что в природных условиях с понятием гумус связывают присутствие не только указанных веществ специфической природы, но и остатки неполного разложения организмов — углеводы (лигнин, целлюлоза), белки, битумы (жиры, смолы и воски).
В узком смысле слова гумус составляет лишь часть общего содержания органических веществ в почвенном горизонте. Для характеристики присутствия различных групп органических веществ в почвах приведем данные И. В. Тюрина (22). Приведенные в таблице цифры свидетельствуют о значительных отличиях органического вещества в почвах различных зон. Такое отличие касается больше всего группы гуминовых кислот.
Влияние условий среды на накопление перегноя. Из данных видно, что в различных географических условиях содержание перегноя и его характер подвержены изменениям.
Главными факторами среды, влияющими на процессы разложения отпада и накопления перегноя, являются следующие: климатическая обстановка, химические и физические свойства почвообразующих наносов, характер растительности и деятельность человека. Основным фактором, определяющим условия формирования перегнойных горизонтов почвы, будет температура и влага или так называемая гидротермическая обстановка.
Микробиологическая деятельность, начинаясь при 0°С, усиливается при повышении температуры. При температуре выше 35°С разложение под действием микроорганизмов замедляется; при повышении температуры свыше 50°С разложение может усиливаться, но, по-видимому, уже за счет химических реакций.
Исследование роли влажности в процессах разложения показывает, что микроорганизмы способны проявлять жизнедеятельность при очень низкой влажности. Однако оптимальная влажность для большинства почвенных микроорганизмов находится в пределах 60—8Э%-ной полной влагоемкости. В опытах Костычева и Вольни разложение достигало наивысшей интенсивности при температуре 30°С и влажности 60—83%. В природных условиях гидротермическая обстановка может сильно меняться и это будет значительно влиять на процессы разложения органических веществ. Сказанное определяет запасы перегноя в почвах.
Однако такую зависимость содержания перегноя в почве от зональной обстановки надо связывать не только с гидротермическими условиями, но и с характером растительности.
На накопление перегноя может влиять и механический состав почвообразующих наносов.
Также сильное влияние на накопление органического вещества оказывает болотный процесс, способствуя образованию торфяных горизонтов.
Более подробно эти моменты будут рассмотрены при изучении почвенного покрова по зонам.
|
|
|
|
К содержанию книги: ЗАЙЦЕВ. Курс почвоведения
|
Последние добавления:
Виноградский. МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ
Ферсман. Химия Земли и Космоса
Перельман. Биокосные системы Земли
Вильямс. Травопольная система земледелия