CC BY
68
С.М. Овчинников. Новосибирск: Наука, 1977. 150 с.
4. Бурлакова Л.М. Плодородие Алтайских черноземов в системе агроценоза / Л.М. Бурлакова. Новосибирск: Наука.
Сиб. отд-ние, 1984. 198 с.
5. Савич В.И. Применение вариационной статистики в почвоведении: учебнометодическое пособие для студентов факультета почвоведения и агрохимии /
В.И. Савич. М.: МГУ, 1972. 103 с.
+ + +
УДК 631.4 М.П. Сартаков,
А.А. Миронов
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ДЕРНОВЫХ И АЛЛЮВИАЛЬНЫХ БОЛОТНЫХ ПОЙМЕННЫХ ПОЧВ ОБЬ-ИРТЫШСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ
Введение
Гумификация отмерших растительных организмов и их микробных метаболитов является глобальным природным процессом в планетарном масштабе. Гуминовые вещества входят в состав органического вещества почв, торфов, ископаемых углей, некоторых сланцев и сапропелей. Они образуются в результате сложных биохимических преобразований органической массы и являются фактором его «консервации», предохраняя в известной мере от тотальной минерализации [1].
Гумус играет важную роль в формировании агропроизводственных свойств почв, так как определяет основные показатели её плодородия. По мере разложения гумуса микроорганизмами в почвенный раствор поступают азот и многие другие элементы зольного питания растений. Гу-миновые кислоты, входящие в состав гумуса, обладают сильно выраженной поглотительной особенностью, что обусловливает буферные свойства почвы и обеспечивает снижение токсического действия химических «загрязнителей» техногенного происхождения.
Известное разнообразие гуминовых веществ обусловлено неоднородностью условий их образования и особенностями взаимодействия с минеральной составляющей почв. Именно поэтому в генетическом почвоведении и в оценке плодородия почв существовала и существует большая потребность в объективной характеристике состава гумуса и его от-
дельных компонентов, которая осуществляется различными методами.
Поэтому все больше возрастает интерес к исследованию «тонкой» структуры гуми-новых веществ с применением современной инструментальной техники. Несмотря на то, что прикладное значение этих исследований в полной мере еще не используется почвоведами и агрохимиками, перспективность таких работ у большинства специалистов не вызывает сомнений.
Объекты и методы исследований
В качестве объектов исследования нами были использованы препараты гуминовых кислот, выделенных из поверхностных слоев аллювиальных почв Обь-Иртыш-ского междуречья вблизи г. Ханты-Мансийска. Они формировались в различных условиях обводненности и, естественно, можно предполагать, что различия гумификации органической массы должны находить отражение в их химической природе и молекулярной структуре.
Доставленные в лабораторию образцы почв доводились до воздушно-сухого состояния, растирались на дисковой мельнице и просеивались через сито с отверстиями в 1 мм.
Из воздушно-сухих образцов почв предварительно удалялись липиды экстракцией спиртобензолом (1:1), и осуществлялось декальцинирование серной кислотой в течение 12 часов до отрицательной реакции кальция. Избыток сульфат-ионов удалялся в процессе промывки дистиллированной водой.
Из декальцинированной почвы гумино-вые кислоты извлекались децимолярным раствором гидроксида натрия в процессе взаимодействия в течение 12 часов с последующими повторными обработками до обесцвечивания раствора.
Раствор гумата натрия отделяли от шлама центрифужным методом. Для отделения коллоидной взвеси глинистых минералов добавлялся раствор сульфата натрия.
Осаждение гуминовых кислот осуществляли при РН = 1 и отделяли от маточного раствора центрифугированием после операции по укрупнению и созреванию осадка. Полученный таким образом гель гуминовых кислот высушивался в вакууме при температуре 60-700С в течение 6 часов.
Очистка высушенных препаратов гуми-новых кислот проводилась первоначально водой, а потом последовательно повторными обработками десятикратным количеством 10%-ных растворов HCl и HF на кипящей водяной бане. Осадок разбавляли водой и отмывали от ионов F. После этого гуминовые кислоты высушивали в вакууме при 60-700С.
Исследование образцов на содержание углерода, азота и водорода выполнялось на CHN-анализаторе фирмы «Hewlett Packard» модель 185 «В».
Электронные и инфракрасные спектры снимались на спектрофотометрах фирмы Perkin Elmer instruments (Германия).
Результаты и обсуждения
Химический состав гуминовых кислот аллювиальных пойменных почв Обь-Ир-тышской поймы изменяется в зависимости от типа почвы (табл. 1).
Затруднительно оценивать содержание кислорода в ГК, так как в соответствии с принятой практикой он определяется элементным анализом по разности и по существу представляет сумму O + S.
Интерпретация элементного анализа показывает, что гуминовые кислоты аллювиальных дерновых почв имеют наименьшие соотношения: Н:С, О:С, N:C (табл. 2). Прослеживается следующая тенденция возрастания конденсированности молекулярных структур: болотные почвы, а затем аллювиальные дерновые почвы.
Для сравнения веществ удобно пользоваться относительной величиной, выражающей окисленность в расчете на один атом углерода [3]. Степень окисленности ^) имеет отрицательные значения у менее обводненных почв, где формируются восстановленные соединения, положительные значения имеют окисленные соединения.
Почвы поймы относятся к восстановленной форме, их значение степени окислен-ности имеет отрицательную величину; для аллювиальных периодически затапливаемых болотных почв —0,10 и для образцов аллювиальных дерновых почв —0,50.
Характер электронных спектров поглощения исследованных гуминовых кислот в видимой области оказался однотипен в диапазоне 200-750 нм.
Гуминовые кислоты аллювиальных дерновых почв характеризуются сравнительно высокими значениями коэффициента экс-тинкции при 465 нм, что соответствует более интенсивной стадии гумификации с «отбором» термодинамически устойчивых структур, происходящей на менее затапливаемых почвах, им соответствует максимальная доля ароматических структур [2]. Это подтверждается и использованием для оценки молекулярной структуры препаратов с коэффициентом отношения Е400/Е600. Наибольший показатель коэффициентов экстинкций характеризует гуминовые кислоты, извлеченные из аллювиальных дерновых почв и сапропеля (Е°,°°1% = 0,045-0,054) (табл. 3).
Несмотря на все ограничения метода интерпретация полученных электронных спектров дает основание в первом приближении расположить гуминовые кислоты исследованных почв в порядке возрастания доли ароматических структур в макромолекулах в следующем порядке: аллювиальные болотные почвы, аллювиальные дерновые почвы.
ИК-спектры подтверждают известное сходство гуминовых веществ различного происхождения, что свидетельствует об аналогии их строения [2, 4]. Выявляется наличие ароматических углеродных ядер и связанных с ними боковых радикалов и периферических алифатических цепей.
Таблица 1
Элементный состав гуминовых препаратов
Почва N С Н О
1. Аллювиальная дерновая 2,51 62,34 4,92 30,23
2. Аллювиальная болотная 3,29 58,46 6,41 31,85
48
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 10 (48), 2008
Таблица 2
Атомные отношения элементов и степень окисленности (w) гуминовых кислот
Почвы Зольность, % Н/С О/С N/С w
1. Аллювиальная дерновая 6,69 0,94 0,36 0,04 -0,10
2. Аллювиальная болотная 1,85 1,34 0,38 0,05 -0,50
Таблица 3
Результаты исследования электронных спектров поглощения натриевых солей гуминовых кислот пойменных почв Обь-Иртышского междуречья
Почва Е465/Е650 Е0,001% 1 см 465 нм
1. Аллювиальная дерновая 3,75 0,054
2. Аллювиальная болотная 4,00 0,034
В целом можно констатировать, что инфракрасные спектры гуминовых кислот различных почв Обь-Иртышской поймы аналогичны по форме. Основные характеристические для гуминовых кислот максимумы поглощения обнаруживаются у всех препаратов.
Выводы
1. Элементный состав гуминовых кислот исследованных почв неодинаков и соответствует условиям почвообразования. Установлено по соотношениям Н:С, Н:^ Н:О, что доля ароматических структур в макромолекулах гуминовых кислот увеличивается в следующей последовательности: аллювиальные болотные почвы, аллювиальные дерновые почвы.
2. Значение степени окисленности имеет отрицательную величину. Наименьший показатель имеют болотные почвы, сформированные при постоянном увлажнении, наибольший — аллювиальные дерновые почвы, сформированные при периодическом ежегодном увлажнении.
2. Гуминовые кислоты различных почв и органических осадков характеризуются аналогичными спектрами поглощения в
видимой и ультрафиолетовой области в форме монотонного возрастания поглощения в коротковолновый интервал и отличаются друг от друга только интенсивностью поглощения.
3. В инфракрасной области исследованные гуминовые кислоты аллювиальных почв имеют характеристические пики, подтверждающие двучленность макромолекул, состоящих из ароматической «ядерной» части и внешних алифатических цепей.
Библиографический список
1. Комиссаров И.Д. Гуминовые препараты / И.Д. Комиссаров // Труды Тюменского СХИ. Тюмень, 1971. Т. 14. С. 4.
2. Комиссаров И.Д. Спектры поглощения гуминовых кислот / И.Д. Комиссаров, Л.Ф. Логинов, И.Н. Стрельцова / / Труды Тюменского СХИ. Тюмень, 1971. Т. 14.
С. 75-91.
3. Орлов Д.С. Элементный состав и степень окисленности гуминовых кислот / Д.С. Орлов // Биологические науки. 1970. № 1. С. 5.
4. Орлов Д.С. Практикум по химии гумуса / Д.С. Орлов, Л.А. Гришина. М., 1981. 270 с.
+ + +
УДК 581.6(571.17) Н.С. Звягина,
Д.Н. Шауло
ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫЕ ВИДЫ РАСТЕНИЙ КУЗНЕЦКОЙ ЛЕСОСТЕПИ
Кемеровская область, или Кузбасс, в быстроразвивающимся агропромышлен-
настоящее время является крупнейшим и ным регионом Западной Сибири. Так,
