Исследования роли гумуса в процессах подзолообразования
26.08.2012
Значительная часть экспериментальных исследований по выяснению роли гумуса в процессах подзолообразования была проведена путем изучения взаимодействия минеральных коллоидов с препаратами гуминовой кислоты. Между тем, как уже было указано выше, содержание гуминовой кислоты в подзолистых почвах незначительно, и объяснение явлений оподзоливания влиянием гуминовой кислоты кажется более применимым к оподзоленным почвам лесостепи, чем к подзолистым почвам северной лесной зоны.
Исследования Аарнио показали, что результаты взаимодействия естественных гумусовых золей с коллоидными растворами Аl(ОН)3 и Fe(OH)3 могут быть различными в зависимости от состава первых. И хотя работа Вишнякова и Рабиновича не обнаружила существенного различия во влиянии гуминовой кислоты и простых органических кислот на гидроокись железа, тем не менее вопрос а значении специфических особенностей состава гумуса подзолистых почв на процессы подзолообразования. нельзя считать окончательно выясненным.
Данные о составе гумуса подзолистых почв, полученные с применением современных методов исследования, пока также недостаточны для определенного суждения по этому вопросу.
По мнению Ваксмана, нет надобности принимать существование «гуминовых» и «креповых» кислот, чтобы объяснить передвижение специфических органических комплексов в процессе подзолообразования. Вследствие недостатка оснований, два главных компонента гумуса по Ваксману - лигнин и протеин, легко диспергируются в воде и выносятся в нижние горизонты, где осаждаются благодаря более значительной концентрации оснований. Однако Ваксман совершенно не касается при этом вопроса о передвижении минеральных веществ.
Выше мы видели, что относительное содержание «лигнина», по Ваксману, в минеральных горизонтах подзолистых почв незначительно и уменьшается с глубиной. По-видимому условия разложения органических остатков в верхнем горизонте при кислой реакции и преобладании процессов сквозного промывания ведут к энергичному гидролитическому и отчасти окислительному распаду лигнина наравне с углеводами. А малое содержание гуминовой кислоты свидетельствует о неблагоприятных условиях гумификации или о сильном гидролизе образующихся гуминовых веществ, не достигающих высокой степени уплотнения и полимеризации. Как уже отмечалось раньше, по Тищенко и Рыдалевской, гуминовые кислоты из северных почв сохраняют еще «отзвук углеводного состава растительных организмов» и в химическом смысле являются более молодыми по сравнению с таковыми в черноземах, отличаясь от последних меньшей сложностью строения молекул. Последнее хорошо согласуется с высокой дисперсностью гумуса подзолистых почв.
Высокая дисперсность гумуса подзолистых почв и связь его с полуторными окислами объясняет значительную растворимость органического вещества не только в щелочах (без предварительного промывания кислотами), но и в разведенных минеральных кислотах на холоду. Эта особенность наиболее резко выражена в гумус-иллювиальных горизонтах, но она наблюдается и в горизонтах A1 и А2, причем одновременно с органическими веществами в раствор переходят в значительном количестве Аl и Fe. Легко растворимая в кислотах фракция обнаруживает свойства «гуматов» железа и алюминия, по Матсону, - при нейтрализации около рН 5,0-6,0 она выпадает в виде осадка, при незначительном подщелочении снова растворяется. Из этих наблюдении можно сделать вывод, что процессы передвижения полутораокисей в подзолистых почвах в значительной мере обязаны именно этой фракции гумуса.
В табл. 24 мы приводим полученные в нашей лаборатории данные по изучению состава гумуса в некоторых гумус-иллювиальных горизонтах подзолистых почв. Из данной таблицы можно видеть, что органическое вещество в этих горизонтах характеризуется широким соотношением между углеродом и азотом и резко повышенной степенью окисленности, что, вероятно, обязано накоплению карбоксильных групп.
Анализ фракции, растворимой в 0,5 н. H2SO4 (табл. 24), показывает еще более широкое отношение углерода к азоту, особенно в богатых гумусом образцах (около 60 : 1), так что эта часть гумуса почти безазотистая.
Определение уроновых кислот в этой фракции показывает, что на долю последних приходится от 16 до 26%, что не покрывает указанной степени окисленности, которая близко соответствует теоретической степени окисленности «апокреновой» кислоты, по Мульдеру, которая при формуле С48Н24О24 равна - 12,5% (для «креновой» - при С24Н24О16 она равна - 8,3%). Содержание редуцирующих Сахаров очень незначительно.
На основании этих данных можно прийти к заключению, что в гумус-иллювиальных горизонтах происходит накопление специфических, бедных азотом и высоко окисленных соединений, природа которых пока остается неясной и заставляет обратить внимание на забытые «креновую» и «апокреновую» кислоты Берцелиуса и Мульдера или на группу «фульвокислот» Одена.
Интересно отметить, что фракция, извлекаемая 0,5 н. H2SO4 из верхних горизонтов подзолистых почв с грубым гумусом, также характеризуется широким соотношением между С и N, если из растворимого азота вычесть аммиачный азот. Это видно из данных табл. 25.
Наоборот, почвы муллевого типа со слабо развитой и быстро минерализующейся подстилкой дают вытяжки с более узким соотношением С : N. Это различие хорошо соответствует разнице в интенсивности оподзоливания, более значительной при наличии грубого гумуса в виде надпочвенного слоя полуразложившейся более или менее гумифицированной подстилки, чем в подзолистых почвах муллевого типа. В последних, и в особенности в серых лесных почвах лесостепи, роль гумуса, по-видимому, сводится главным образом к пептизирующему и разлагающему действию на минеральные коллоиды, тогда как в подзолистых почвах с грубым гумусом имеют место явления более энергичного кислотного выветривания первичных силикатов. Это различие находится в соответствии с результатами исследования по изменению силикатной части при процессах подзолообразования в лесной и в лесостепной зонах. Следует, однако, отметить, что как муллевый, так и грубогумусный тип не устойчивы и могут переходить один в другой в зависимости от характера растительности, особенно под влиянием человека. Поэтому подзолистые почвы муллевого типа в настоящее время могут по составу минеральной части носить черты, присущие подзолистым почвам с грубым гумусом.
Менее ясен пока вопрос о роли гумуса в процессах развития почв влажных субтропических и умеренно теплых областей, хотя в значении гумуса в этих процессах едва ли можно сомневаться, так как имеющиеся данные анализов обнаруживают в этих почвах не менее, а даже более высокие запасы органического вещества по сравнению с северными подзолистыми почвами.
Возможно, однако, что это значение ослабляется прочной связью устойчивых к разложению гумусовых веществ с глиной, тогда как более подвижные фракции гумуса подвергаются разложению при условиях высокой температуры и влажности. Этот вопрос требует еще изучения.
