07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Азотистая часть гумуса в целом
 25.08.2012

Как показывают многочисленные наблюдения, на долю минеральных соединений, т. е. аммиака и нитратов, обыкновенно приходится ничтожная доля общего азота в почве; следовательно, основной запас связанного азота в почве находится в форме органических соединений гумуса. Общее содержание азота в гумусе в среднем равно около 5% с некоторыми отклонениями в ту и другую сторону, в зависимости от типа почвы и от культурного ее состояния; в одной и той же почве содержание азота несколько колеблется по отдельным горизонтам.
Сравнительно незначительная часть органического азота обнаруживает растворимость в воде, причем величина этой растворимости зависит не столько от химической природы азотистых соединений гумуса, сколько от состава обменных катионов, влияющих на степень дисперсности гумуса в целом. Наибольшая растворимость наблюдается у солонцов, т. е. у почв, содержащих обменный натрий, наименьшая - у черноземов, насыщенных главным образом кальцием; кислые почвы, характеризующиеся наличием обменного водорода, занимают промежуточное положение.
Точно так же очень незначительная часть азотистых соединений переходит в раствор при обработке почвы растворами нейтральных солей и разведенными кислотами на холоду. Все это указывает на то, что азот гумуса находится в форме сложных нерастворимых соединений, более или менее прочно связанных со всей массой гумуса и обнаруживающих вместе со всем гумусом способность к переходу в коллоидально-растворимое состояние при наличии обменного натрия.
Более заметное разрушение этой связи наблюдается при гидролизе почвы разведенными кислотами при нагревании, например, с 2% НСl или 5% H2SO4 для гидролиза группы гемицеллюлез, так как при этом наблюдается переход довольно значительной части азота гумуса в раствор - от 30 до 50% от общего количества азота. Еще более значительное количество азота извлекается при действии щелочных растворов, причем часть азота оказывается связанной с гуминовой кислотой, а часть (в ряде случаев более значительная) переходит в кислый фильтрат после осаждения последней. В том и другом случае в кислом растворе анализ обнаруживает наличие аминокислот, аммиака амидов, а во втором случае также и полипептидов, т. е. соединений, которые получаются при кислом гидролизе белков.
Отсюда можно сделать вывод о белковой природе азотистых соединений гумуса. Еще более, казалось бы, убедительные доводы в пользу этого вывода дают результаты полного гидролиза по методу, применяемому для исследования строения белков. При этом гидролизе около 70-80% всего азота переходит в кислый раствор, в котором анализ обнаруживает наличие аммиака (амидов), диаминокислот и моноаминокислот. Распределение этих форм, по данным Иодиди и Шмука, характеризуется следующими цифрами:

Азотистая часть гумуса в целом

Из этих данных, равно как из данных других исследователей, обнаруживших более значительные колебания в относительном содержании указанных груши, можно заключить, что при гидролизе азотистых соединений гумуса получаются те же продукты, что и при гидролизе белков, с той, однако, разницей, что при гидролизе гумуса получается более значительный процент амидного азота и, кроме того, процент негидролизуемой части гораздо выше, чем при гидролизе белков. На основании этих данных большинство исследователей придерживается взгляда, что главная часть азота гумуса находится в форме белковых (протеиновых) веществ.
В то же время, однако, хорошо известно, что по ряду свойств протеины гумуса резко отличаются от растительных белков.
Попытки выделения протеинов гумуса, основанные на растворимости некоторых белков растительного происхождения в спирте и растворах солей, дали отрицательные результаты. Вальтерсу удалось установить наличие в гумусе первых продуктов распада белков, именно, протеоз и пептонов, растворимых в воде, но количество этих соединений было очень незначительным и, следовательно, могло быть обязанным присутствию неразложившихся органических остатков.
Латроп на основании своих исследований над разложением сухой крови в почве пришел к заключению, что вновь образующийся в почте белок отличается более значительной устойчивостью к разложению, причем это относится даже и к наиболее легко разлагающейся части амидного азота. Значительная устойчивость азотистых соединений гумуса к разложению микроорганизмами, по сравнению с растительными и животными белками, достаточно хорошо известна и подтверждена целым рядом исследований. По опытам Бойсен-Иепсена, Робсона и Пэджа, на протеины гумуса не действуют протсолитические энзимы.
Для объяснения этих особенностей, находящихся в противоречии со взглядом о белковой природе азотистых соединений гумуса, предполагают, что протеины гумуса находятся в известной физико-химической или химической связи с другими соединениями гумуса (с дубильными веществами, лигнином, гуминовыми веществами) или вместе с последними - с глинистой фракцией почвы.
Другое объяснение состоит в предположении, что белок гумуса находится в более окисленной форме, чем типичные белки растительного и животного происхождения, и приближается по составу и свойствам к меланинам.
Оба эти объяснения имеют более непосредственное отношение к азоту гуминовых веществ и они были рассмотрены нами выше при характеристике азотистой части гуминовой кислоты. Как уже было сказано там, происхождение азотсодержащих гуминовых веществ возможно и без непосредственного участия белковых веществ или только при частичном их участии.
Но гуминовые вещества составляют только часть гумуса, и количество связанного с ними азота далеко не покрывает всего содержания азота в гумусе. Отсюда возникает вопрос о форме азотистых соединении в остальной части гумуса, переводящей в кислый фильтрат после осаждения гуминовой кислоты из щелочных вытяжек, или части, гидролизуемой вместе с гемицеллюлезами.
С точки зрения белковой природы почвенного азота необходимо, очевидно, допустить для значительной части протеинов гумуса наличие менее прочной связи с гуминовыми веществами, легко разрушаемой даже при действии слабых щелочей и последующего подкислении на холоду. При этом, однако, как показывают исследования Гобсона и Пэджа, в растворе наблюдаются не белки, а полипептиды, амиды и амидокислоты, следовательно, надо допустить, что происходит распад белков. При такой неустойчивости к гидролизу этой части протеинов, непрочно связанных с гуминовым комплексом, довольно трудно понять их устойчивость к разложению и их накопление в значительных количествах.
Выше, при обсуждении вопроса о природе гемицеллюлез, мы высказали предположение, что не исключена возможность реакций аминокислот или полипептидов с гемицеллюлезами или, скорее, с продуктами их распада - сахарами и уроновыми кислотами по типу реакций, предполагаемых Мэйаром. С точки зрения этого предположения, негуминовую часть азотистых соединений гумуса можно, по крайней мере отчасти, рассматривать как комплекс специфических веществ, находящихся как бы на пути превращения в азотсодержащие гуминовые вещества (или, наоборот, на пути распада последних).
Это предположение, в связи с высказанными ранее соображениями о природе азотистой части гуминовых веществ, ставит под сомнение взгляд о белковом характере азотистых соединений гумуса в целом. Это, конечно, не исключает возможности присутствия некоторого количества белков, находящихся в неразложившихся остатках растительного, животного и микробного происхождения и частью, может быть, связанных с гуминовыми веществами.
Это же предположение, как уже было видно выше, ставит по-новому и вопрос о природе гемицеллюлез гумуса, намечая известную общность в процессах образования гуминовых веществ и негуминовой части гумуса. Но, как уже мы отмечали, это предположение нуждается в экспериментальном подтверждении и высказывается нами только в порядке постановки вопроса.