Взаимодействие гумуса с глинистой фракцией почв
26.08.2012
Еще Шлезинг нашел, что количество электролита, необходимое для коагуляции глины, меняется в зависимости от наличия в растворе гумата; при увеличении содержания последнего требуется более значительная концентрация электролита.
Аналогичный вывод был сделан также Фиккендеем, однако без достаточного обоснования экспериментальными данными. Указания Шлезинга и Фиккендея были подтверждены обстоятельными исследованиями Одена над коагуляцией анциловой (мало выветрившейся) глины и каолина. В обоих случаях защитное действие суспензии гуминовой кислоты и нейтрального гумата натрия было выражено вполне отчетливо, особенно при больших количествах гумуса, когда концентрация электролита, требовавшаяся для полной коагуляции, увеличивалась в 5 раз по сравнению с чистыми глинами; при достаточном содержании гумуса порог свертывания приближается к порогу свертывания чистой суспензии гуминовой кислоты.
По мнению Эренберга, защитное действие гумуса в отношении глинистых суспензий объясняется тем, что гумус обволакивает частички глины тонкой пленкой, благодаря чему эти частички приобретают свойства, присущие коллоидам гумуса, т. е. электролитический порог коагуляции возрастает.
Пептизирующее влияние воднорастворимых органических веществ из грубого гумуса на глинистую почву было отмечено также Каппеном. Изучая пептизацию гумусом каолина, Буцах нашел, что раствор с коллоидной гуминовой кислотой оказал более высокое пептизирующее действие, чем молекулярный раствор гумата; величина пептизации, кроме того, изменяется в зависимости от количества каолина при одном и том же объеме раствора гумата и можно установить максимум пептизации.
При коагуляции глины, пептизированной гумусом, получаются агрегаты более рыхлого сложения, чем в случае чистой глины; этим объясняется благоприятное действие гумуса на физические свойства глинистых почв. По Эренбергу, это благоприятное (разрыхляющее) действие гумуса на глинистые почвы может быть обязано также, во-первых, наличию не вполне разложившихся органических остатков, а во-вторых, свертывающему действию больших количеств гумуса на глинистые суспензии. На возможность последнего явления было указано Шлезингом.
Этот процесс взаимодействия гумуса с глиной изучен еще недостаточно и механизм его пока неясен.
Ранее проведенные исследования Лейн показали, что влияние воднорастворимых органических веществ (из свежего и разложившегося сена) на разные образцы глины было неодинаково; в то время как на две глины (часовоярскую и хвалынскую) влияние было пептизирующим, на третью глину (из моренного суглинка) органические вещества оказывали коагулирующее действие. Этот результат автор объясняет различным характером поверхности частиц глины, адсорбирующих органические вещества, причем можно предполагать, что часть последних вступает в химические реакции с поверхностью адсорбента. Тюлин считал возможным объяснить пептизирующее или коагулирующее действие органических веществ на разные глины различной ориентацией частиц адсорбированного вещества на поверхности глины, причем тот или иной способ ориентации ставится в связь с преобладанием гидрофобных или гидрофильных участков на поверхности адсорбента.
Эти предположения носят пока предварительный характер и для уточнения вопроса о характере взаимодействия гумуса с глинистой фракцией необходимы более детальные исследования, по возможности с индивидуальными соединениями, входящими в состав глины, к которым относятся различные алюмокремневые кислоты (каолин, монтмориллонит, бейделлит, галлоизит и др.). Адсорбция гуминовой кислоты каолином была установлена Буцах. Наблюдения Демолона и Барбье показывают, что гумус и глина вступают в более тесное соединение, чем можно было предполагать, исходя из положения, что коллоидные свойства почв являются суммой свойств гумуса и глины.
По мнению Бредфильда, это положение может быть верно только для нейтральных и щелочных почв. В случае же кислых почв более вероятно предположение о химическом соединении между некоторыми группами гумуса и некоторыми группами глин. Образование устойчивых комплексов глины (монтмориллонита) с гумусом, характеризующихся уменьшением растворимости гумуса в щелочи, обнаружено опытами Мейера.
О наличии устойчивых соединений гумуса с глиной можно предполагать на основании того, что последовательная и повторная обработка почв (например, чернозема) кислотой и щелочью оставляет еще заметную часть гумуса в глинистой фракции, несомненно освобожденной при такой обработке от свободных гидроокисей Fe и Аl.
Интересные соображения по этому вопросу высказаны в недавней работе Сидери, на основании оригинальных наблюдений за поведением смесей глины с гумусом и изучения в поляризованном свете органо-минеральных гелей второй группы по Тюлину. Эти наблюдения позволяют сделать предположение о микрокристаллической (смектической) структуре прочных соединений гумуса с глиной, причем образование их мыслится путем уплотнения наружного слоя ионов и понижения величины дзета-потенциала, с чем связано уменьшение обменной способности, которое отмечено Тюлиным. Не исключена возможность, что здесь мы имеем дело с микрокристаллическими агрегатами.
