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
Опыт изучения воднорастворимого гумуса подзолистой почвы
 28.08.2012

Можно считать общепризнанным, что гумусовые вещества играют важную роль в подзолообразовании. Однако по вопросу о самом характере участия гумусовых веществ в процессах оподзоливания мнения различных исследователей сильно расходятся. Эти расхождения касаются прежде всего вопроса о природе гумусовых веществ, участвующих в под золообразовании, а затем и вопроса о форме соединений их с минеральными веществами, особенно с окислами Аl и Fe, в виде которых (соединений) эти окислы подвергаются выносу из элювиальных горизонтов подзолистых почв.
По первому вопросу существует два основных взгляда. Согласно одному из них, решающая роль в процессах подзолообразования принадлежит не гумусу вообще, а только его более подвижной части, представленной специфическими светло окрашенными кислотами, так называемыми креновой и апокреновой кислотами Берцелиуса, или, что то же самое, фульвокислотами по С. Одену. Этот взгляд развивался прежними авторами, а в последнее время защищался покойным В.Р. Вильямсом, внесшим, по его собственному выражению, лишь несущественные дополнения в учение Берцелиуса о свойствах перегнойных кислот. Другой взгляд приписывает участие в подзолообразовании всему гумусу в целом, не выделяя особой роли фульвокислот или даже отрицая ее; при этом для объяснения происходящих при оподзоливании явлений обыкновенно используются результаты экспериментальных исследований, произведенных с препаратами гуминовой кислоты.
Что касается вопроса о форме образующихся соединений гумусовых веществ с минеральными, в особенности с полуторными окислами, то здесь, как указывает в своей монографии А.А. Роде, существуют предположения о следующих возможных способах передвижения: 1) в форме ионных растворов, 2) в форме растворов комплексных органо-минеральных соединений, в которых Аl и Fe входят в состав комплексного аниона органических кислот, 3) в форме смешанных органо-минеральных золей (т. е. коллоидных растворов) и, наконец, 4) в форме тонких илистых суспензий под защитой гумусовых золей (Глинка). При этом первые две формы связываются преимущественно с предположением об участии фульвокислот и только отчасти с возможным участием гуминовой кислоты; третья форма, наоборот, связывается преимущественно с гуминовой кислотой, а последняя - с участием гумуса вообще, без указания на его специфические части.
Рассмотрев критически перечисленные взгляды, А.А. Роде в своей монографии о подзолообразовательном процессе приходит к выводу, что наиболее вероятной формой миграции алюминия и железа следует считать комплексные соединения, в которых названные элементы входят в состав анионов органических кислот; на втором месте стоит миграция их в виде ионных растворов и на последнем - в форме комплексных золей с гуминовой кислотой, причем эта форма более вероятна в легких песчаных почвах и едва ли возможна в почвах глинистых и суглинистых. Что же касается последней формы миграции в виде илистых суспензий, то возможность ее на основании ряда соображений считается вообще мало вероятной.
Этот вывод о значении различных форм миграции дает право предполагать, что преимущественное значение в подзолообразовании принадлежит не гумусу вообще и не гуминовой кислоте, а более подвижным кислотам гумуса (фульвокислотам и пр.), природа которых, как отмечает А.А. Роде, остается гораздо менее изученной по сравнению с гуминовой кислотой.
Одновременно с А.А. Роде автор настоящей статьи в своей монографии об органическом веществе почв высказал мнение, основанное на имевшихся экспериментальных данных о составе гумуса подзолистых почв, что процессы подзолообразования в значительной мере обязаны фракции гумуса, легко растворимой в кислотах и осаждаемой вместе с Аl и Fe при нейтрализации раствора до рН = 5,0-6,0. Эта фракция гумуса накапливается в относительно больших количествах в гумусоиллювиальных горизонтах подзолистых почв и представлена специфическими бедными азотом и высоко окисленными соединениями, состав и свойства которых заставляют обратить внимании па почти забытые креновую и апокреновую кислоты Берцелиуса, или на фульвокислоты Одена.
В том же году Н.П. Ремезов выступил со статьей, в которой был развит новый взгляд на процесс подзолообразования. Согласно этому взгляду, роль креновой и апокреновой кислот из-за недоказанности их существования отрицается, а активное значение в миграции полуторных окислов (в форме золей) приписывается растворам гумата аммония, которые получаются при действии на гумус аммиака, образующегося при разложении органических остатков в лесных почвах.
В дальнейшем были получены некоторые материалы по выяснению природы фульвокислот, позволившие прийти к выводу, что эта, несомненно, сложная по составу часть гумуса представлена в целом высокомолекулярными оксикарбоновыми кислотами с довольно низким содержанием углерода (45-47%) и с изменчивым содержанием азота. Благодаря наличию карбоксильных и гидроксильных групп в этих кислотах можно предполагать способность их к образованию сложных эфиров. с гуминовой кислотой (и друг с другом), что объясняет их закрепление в составе гумуса.
Одновременно с этим были получены материалы по изучению состава гумуса в подзолистых почвах, показавшие, что относительное содержание гуминовой кислоты в гумусе подзолистых почв, будучи сравнительно с черноземом невысоким в верхних горизонтах, еще более уменьшается в иллювиальных горизонтах, в то время как относительное содержание фульвокислот, наоборот, возрастает. Эти данные, таким образом, подкрепляли отмеченные выше предположения о преимущественном участии в подзолообразовании гумусовых веществ типа фульвокислот.
Для подтверждения этих предположений необходимо было обратиться к исследованию состава воднорастворимого гумуса верхних горизонтов подзолистых почв, так как именно с этой частью гумуса непосредственно связаны наиболее характерные для подзолообразования процессы миграции минеральных веществ. Известные нам работы, касавшиеся вопроса о воднорастворимом гумусе, в частности работа Б. Д. Зайцева, имели целью определение общего содержания воднорастворимого гумуса в подзолистых почвах и не касались химической его природы. В какой мере в состав воднорастворимого гумуса подзолистых почв входят гуминовая кислота и другие соединения гумуса, оставалось пока неизвестным. В наиболее крупном масштабе получение воднорастворимых веществ из различных почв, в том числе и из подзолистой, было предпринято В.Р. Вильямсом в его опытах с лизиметрами. Но, как можно заключить из сообщения его ближайшей сотрудницы К.И. Голенкиной, В.Р. Вильямс не успел полностью изучить собранные в большом количестве препараты воднорастворимых веществ. Кроме того, следует отметить, что в этих опытах собирались лизиметрические воды, прошедшие через толщу почвы в 1 м, следовательно, содержавшие только наиболее подвижные органические вещества, не образовавшие нерастворимых соединений при взаимодействии с минеральной частью почвы во время просачивания через метровую толщу.
Уже после того, как нами была закончена экспериментальная часть настоящей работы, нам удалось познакомиться с работой канадских исследователей, посвященной изучению химической природы воднорастворимых кислых веществ из слоя грубого гумуса подзолистой почвы. По данным этой работы, незначительную часть воднорастворимых веществ (около 1,5%) составляли летучие кислоты, из которых 1/5 приходилась на долю муравьиной кислоты, а остальная часть - на долю главным образом уксусной кислоты. Среди веществ, растворимых в водном спирте, был выделен маннит в количестве около 3-4% растворимых органических веществ. Этим, собственно, и исчерпывается список идентифицированных веществ.
Вся остальная масса воднорастворимых веществ была только разделена на фракции по растворимости в 70 и 96% спирте, ацетоне и бутаноле, причем полученные фракции, составлявшие примерно 70-75% воднорастворимых веществ, были только отчасти охарактеризованы в отношении растворяющей силы, кислотного эквивалента и содержания N, S и Р. Данные по определению углерода почему-то отсутствуют. В наибольшем количестве (52,7%) были выделены фракции, не растворимые в 70 и 96% спирте, с кислотным эквивалентом в 780 и 1650 и содержанием азота в 3,2%. В меньшем количестве выделялись фракции, растворимые в ацетоне и в 100% спирте; эти фракции характеризовались более низким кислотным эквивалентом (208-245), причем фракции, растворимые в ацетоне, не содержали азота. Попытки изолировать индивидуальные соединения не увенчались успехом.
В предпринятом нами опыте исследования мы ставили перед собой скромную задачу, которую можно определить как попытку выяснения общих черт химического состава воднорастворимого гумуса и одновременно - испытания методов его изучения.