Почвоведение Том 1 - Белицина Г.Д.
ISBN 5-06-001159-3
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 20. Средний элементный состав фульвокислот (Д. С. Орлов, 1974; Л. А. Гришина, 1982)
Почвы Атомные проценты Атомные соотношения Степень окислен-
С Н О N Н:С С : N ности, ш
Тундровые глеевые типичные 33,8 39,1 24,9 2,2 1.2 15,0 + 0,30
Болотно-тундровые 33,4 39,5 24,6 2,5 1,2 13,0 + 0,30
Подзолистые и дерновоподзолистые 33,4 39,3 25,3 2,0 1,18 16,6 + 0,34
Серые лесные 31,9 40,9 25,3 1,9 1,28 17,0 + 0,32
Черноземы, каштановые 30,9 40,6 26,3 2,2 1,31 14,3 + 0,34
Луговые аллювиальные 31,9 41,2 24,4 2,5 1,27 12,8 + 0,30
Красноземы 36,6 33,4 27,9 2,1 0,91 17,6 + 0,65
117
количества углерода; его больше, чем в ГК. Фульвокислоты различных типов имеют большое сходство. Элементный состав фуль-вакислот в процентах (табл. 20) показывает повышенное содержание углерода в дерново-подзолистых, серых лесных почвах и красноземах, пониженное — в черноземах, сероземах и аллювиальных луговых почвах. В почвах с пониженным содержанием углерода отмечены более узкое отношение C:N и большая степень окисленности.
Состав фульвокислот меняется по профилю почв. В дерновоподзолистых почвах в более глубокие горизонты мигрируют менее обуглероженные и наименее окисленные фракции. В профиле чернозема и серозема элементый состав фульвокислот более однороден.
Строение молекулы ФК имеет принципиально однотипную природу с ГК. В их составе также найдены ароматические и гетероциклические кольца, аминокислотные, углеводные и углеводородные компоненты. Но в отличие от ГК в молекуле ФК доминируют алифатические структуры, аминокислотные и углеводные компоненты. Выход бензолполикарбоновых кислот из ароматического ядра ФК в 2 раза меньше, чем у ГК, а гидролизуемая часть молекулы ФК значительно больше, чем у ГК. Это относится и к азотсодержащим компонентам. Если у ГК их гидролизуется 40—60%, то у ФК — 70—75% (преимущественно аминокислотные и пептидные группировки). В молекуле ФК аминокислотные и аммонийные формы азота составляют до 70% всего азота.
Лучшая выраженность периферических структур в молекуле ФК обусловливает большую их гидрофильность по сравнению с ГК.
Фульвокислоты имеют те же функциональные группы, что и ГК. Реактивную способность ФК обусловливают кислые функциональные группы, карбоксильные и фенолгидроксильные, водород которых может диссоциировать и участвовать в реакциях обмена. Емкость поглощения ФК, обусловленная этими функциональными группами, больше, чем ГК, и составляет 800— 1250 мг-экв/100 г ФК. В состав фульвокислот входят также карбонильные, метоксильные, хинонные группы и спиртовые гидроксилы.
Гумусовым кислотам свойственна гетерогенность и полидисперсность. Как гуминовые кислоты, так и фульвокислоты любого типа почв можно разделить на ряд фракций различной молекулярной массы, элементного и компонентного состава, но сохраняющих принцип строения и функциональные группы гумусовых кислот.
Наряду с ГК и ФК в групповом составе гумуса выделяют негидролизуемый остаток, ранее называвшийся гумином. Современные исследования показали, что гумин представляет собой совокупность гуминовых и фульвокислот, прочно связанных с минеральной частью почвы, а также трудноразлагаемых компонентов остатков растений: целлюлозы, лигнина, углистых частиц.
118
5.8. Органоминеральные соединения в почвах
Органические вещества активно взаимодействуют с минеральной частью почвы. По характеру взаимодействия можно выделить три группы органоминеральных соединений.
Первую группу составляют соли органических неспецифических кислот (щавелевая, муравьиная, лимонная, уксусная и др.) и гумусовых специфических кислот с катионами щелочных и щелочно-земельных металлов. Механизм образования гуматов заключается в обменной реакции между водородом кислых функциональных групп гумусовых кислот, способных к обменным реакциям в условиях данной реакции почв, и катионами. Обменная реакция протекает в эквивалентных количествах и обратима. Емкость обменной сорбции гумусовыми кислотами зависит от реакции среды и природы гумусовых кислот. По мере ослабления кислотности среды до рН 7 возрастает степень диссоциации карбоксильных групп, при дальнейшем подщелачива-нии среды в реакцию обменного солеобразования вступают фенольные гидроксилы. Гуминовые кислоты имеют емкость обменной сорбции от 300 до 700 мг-экв/100 г ГК в кислом интервале рН и до 1000 мг-экв/100 г ГК в щелочном. В образовании гуматов принимают участие зольные элементы растений, освобождающиеся при разложении, простые соли, находящиеся в почвенном растворе, обменные катионы диффузного слоя почвенных коллоидов и основания, входящие в состав кристаллических решеток первичных и вторичных минералов и способные к обмену.
Вторую группу образуют комплексные соли, которые синтезируются при взаимодействии неспецифических органических кислот и гумусовых кислот с поливалентными металлами (железом, алюминием, медью, цинком, никелем). Металл в комплексных солях входит в состав анионной части молекул и не способен к обменным реакциям:
где M-Fe(OH)2 +, Fe(OH), Al(OH)2+, Al(OH) .
Оставшиеся свободными карбоксильные и фенолгидроксиль-ные группы способны к обменным реакциям с катионами щелочных и щелочно-земельных металлов:
