CC BY
339
УДК 631.417.1/.2
Расчет доли гумуса по результатам определения углерода органических соединений в почве
А.А. ОКОЛЕЛОВА, доктор биологических наук Н.Г. КОКОРИНА
Волгоградский государственный технический университет E-mail: allaokol@mail. ru
Предложен метод расчета доли гумуса по содержанию углерода органических соединений в почве, апробированный при анализе фракционно-группово-го состава ряда зональных почв Нижнего Поволжья.
Ключевые слова: гумус, углерод органических соединений почвы, гуми-новая кислота, фульвокислоты, методы расчета.
Самый распространенный метод определения углерода органических соединений почвы в настоящее время - окисление почвы дихроматом калия по И.В. Тюрину в различных модификациях [I, 2, 3].
Для расчета доли гумуса в почве полученную этим методом величину массовой доли углерода принято умножать на коэффициент 1,724, рассчитанный еще в 1864 г. на основании имеющихся в то время сведений о содержании в гуминовой кислоте S8 % углерода (100:S8 a 1,724).
По литературным данным известно, что в гуминовых кислотах (ГК) черноземов среднее содержание углерода составляет SS-61 %, в ГК сероземов - 49-S8 %, дерново-подзолистых почв - 46-S3 %, в фульво-кислотах (ФК) этих типов почв - соответственно 36-44 % [1]. Понятно, что чем больше эта величина отличается от S8 %, тем выше ошибка в вычислении содержания гумуса. Л.А. Воробьева в своей книге [2] ссылается на В.В. Пономареву и Т.А. Плотникову (1967), предлагавших использовать коэффициент, равный двум, считая, что содержание углерода в гумусе составляет около S0 %. Там же она указывает на мнение К.К. Гедройца, который обращал внимание на то, что в качестве результата анализа почв более правильно приводить не фиктивное количество гумуса, а количество угле-
фульвокислот - 2S.77-32.11 % [6].
Зная массовые доли углерода в молекулах гуминовых кислот (Кгк) и фульвокислот (Кфк) можно для каждого препарата рассчитать коэффициент пересчета:
Кгк(ф к^ 100:Сгк(фк)'
где
и С
фк
массовые доли
рода в почве. Это. безусловно. справедливо с точки зрения правильности выражения результатов анализа.
Хотим обратить внимание на следующие моменты. Во-первых. согласно предлагаемым методикам, определяется углерод не только специфической компоненты органических соединений почвы. но и всех представителей неспецифической органической части (углеводы. дубильные вещества. воска. смолы. флавоноиды и т. д.). Считается. что такие вещества. полностью утратившие морфологические структуры исходных организмов. составляют около 10 % определяемого в лабораториях гумуса [4].
Во-вторых. какова бы не была доля углерода органических соединений. нельзя полученные значения использовать для расчета доли гумуса в почве. используя коэффициент 1.724. поскольку гумуса должно быть меньше. а не больше. Как правильно указывает ряд авторов. неправильно принимать без сомнения. что получаемые по методу Тюрина «цифровые значения полностью гу-мусово-натуральные и несут информацию только лишь по содержанию гумуса» И.
И в-третьих. доля углерода в молекулах только гуминовых кислот не имеет прямого отношения к содержанию органического углерода почвы. потому что процент углерода. входящего в состав молекулы гуми-новой кислоты от общего пока неизвестен. Доля углерода непосредственно в молекулах гуминовых кислот. фульвокислот. в гумусе в целом - это совсем другая величина.
В ряду исследуемых нами почв Нижнего Поволжья содержание гумуса возрастало от светло-каштановых к темно-каштановым и чернозему обыкновенному от 2.27 до 4.12 %. или от 1.32 до 2.39 % в пересчете на углерод органических соединений [6].
В выделенных нами препаратах гуминовых кислот из указанного ряда почв содержание углерода составило 39.04-4S.S7 %. а в препаратах
углерода (%) в препаратах гуминовых кислот и фульвокислот. полученные по результатам элементного анализа [1. 6].
Для определения доли гумусовых кислот мы предлагаем суммировать значения углерода трех фракций гуминовых кислот и фульвокислот. полученные по данным фракцион-но-группового анализа.
В результате рассчитываем сумму массы гумусовых кислот Мгк. Мфк в процентах от массы почвы по следующей формуле:
Мгк (Мфк) = (С +С +Сп) гк(фк) Кгк(фк).
где (С +С„ +Сш)гк(фк) - сумма углерода соответственно первой. второй и третьей фракций ГК (ФК); Кгк(фк) - коэффициент пересчета. рассчитанный по массовой доле углерода ГК (ФК).
Суммарную долю гумусовых кислот вычисляем по формуле:
ГК+ФК = М + Мф .
гк фк
где Мгк. Мфк - масса гуминовых кислот и фульвокислот. % от массы почвы.
Полученные результаты сведены в таблицу. Как видно из ее данных. значение общего углерода почвы (Со6щ). полученное по методу И.В. Тюрина в модификации Б.А. Никитина [2]. и значения углерода гумусовых кислот. вычисленные по предложенному нами методу на основании результатов их элементного анализа. сопоставимы. Колебания величин находятся в диапазоне допустимых расхождений результатов расчета при повторных опытах. И этому есть объяснение. поскольку при анализе фракционно-группового состава гумуса были использованы те же реактивы. что и при методе Тюрина [1.2. 3].
Существующие на сегодня ГОСТы определения гумуса и органического вещества по методу Тюрина [7. 8] основаны на окислении почв с использованием абсолютно одинакового набора реактивов и их концентраций (дихромата калия. соли Мора. марганцовокислого калия. гидроокиси калия) и. что не удивительно. содержание углерода рассчитывают одинаково.
Д.С. Орловым с соавторами обосновано. что фульвокислот. как осо-
Распределение углерода в почвах Нижнего Поволжья
Горизонт С б , % общ' Гуминовые кислоты Фульвокислоты ГК+ФК, % от массы почвы
М , % гк' Сг^ массовые доли % Кгк гк ГК, % от массы почвы Мф , % фк' Сфк, массовые доли % Кфк фк ФК, % от массы почвы
Чернозем обыкновенный неорошаемый
Апах 2,37 1,11 55,35 1,81 2,01 0,39 40,42 2,47 0,96 2,97
А1 2,12 0,89 45,04 1,85 1,65 0,40 42,52 2,35 0,94 2,59
В1 1,70 0,61 54,64 1,83 1,12 0,32 43,61 2,29 0,73 1,85
В2 1,23 0,30 54,83 1,82 0,55 0,30 37,84 2,64 0,79 1,34
Чернозем обыкновенный орошаемый
Апах 2,49 1,23 56,95 1,76 2,16 0,40 41,53 2,41 0,96 2,72
А1 2,31 1,04 57,55 1,74 1,81 0,38 42,77 2,34 0,89 2,70
В1 1,77 0,71 57,57 1,74 1,23 0,31 41,53 2,41 0,75 1,98
В2 1,33 0,33 55,08 1,80 0,59 0,24 37,85 2,64 0,63 1,22
Темно-каштановая неорошаемая почва
А1 1,68 0,69 55,25 1,81 1,01 0,32 41,28 2,37 0,76 1,77
В1 1,39 0,60 55,91 1,79 0,91 0,39 43,25 2,31 0,90 1,91
В2 0,63 0,23 54,72 1,83 0,31 0,15 44, 20 2,26 0,34 0,65
Темно-каштановая орошаемая почва
А1 1,75 0,69 57,87 1,73 1,19 0,69 44,16 2,26 0,72 1,91
В1 1,55 0,60 57,30 1,75 1,05 0,60 47,30 2,11 0,80 1,85
В2 0,73 0,23 56,62 1,77 0,41 0,23 36,77 2,72 0,52 0,93
Светло-каштановая неорошаемая почва
АВ1 1,27 0,25 54,20 1,85 0,47 0,17 42,12 2,37 0,40 0,87
В2 1,10 0,22 54,31 1,84 0,41 0,20 43,36 2,31 0,46 0,85
ВС 1,00 -,24 54,80 1,82 0,44 0,26 43,70 2,29 0,59 1,03
Светло-каштановая орошаемая почва
АВ1 1,36 0,38 57,15 1,75 0,67 0,24 45,00 2,22 0,53 1,20
В2 1,36 0,38 56,49 1,77 0,67 0,28 43,26 2,31 0,65 1,32
ВС 1,20 0,26 55,71 1,80 0,47 0,24 36,15 2,77 0,66 1,13
бой группы соединений, в свободном виде в почвах практически не существует [9]. Это подтверждает, на наш взгляд, необходимость определять не гумус почвы, а углерод ее органических соединений.
М.А. Глазовская предлагает ввести понятие «педогенный углерод», куда автор относит углерод гумуса и углерод почвенных карбонатов [10]. Отсутствие моносемантизации в терминологии, единой, обоснованной точки зрения, убеждает в необходимости определения непосредственно почвенного углерода.
В данном случае вытекает интересная закономерность. По И.В. Тюрину, согласно уравнению реакции, определяем содержание углерода органических соединений почв. Но расчеты показывают, что окисляется только углерод специфической части почвы, и в результате устанавливаем данные о содержании углерода непосредственно гуминовых кислот и фульвокислот. Получается, что в предложенных условиях дихромат калия взаимодействует только со специфической частью почвы. Это предположение требует тщательной проверки и осмысливания.
Литература
1. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практи-
кум по биохимии гумуса. - М.: МГУ, 1981. - 280 с.
2. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. - М.: МГУ, 1998. - 272 с.
3. Химический анализ почв. Учебное пособие/Растворова О.Г., Андреев Д.П., Гагарина Э.И., Касаткина Г.А., Федорова H.H. - С-Пб.: Изд. С-Пб ун-та, 1995. -264 с.
4. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биология почв юга России. -Ростов-на-Дону, 2004. - 350 с.
5. Крыщенко В.С., Рыбянец Т.В., Бирюкова О.А. Показатель «Содержание гумуса на 100 г почвы» - функция двух переменных/Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Управление плодородием агроландшаф-тов юга России. Естественные науки. Специальный выпуск. - Ростов-на-Дону, 2003. - С. 97-101.
6. Околелова А.А., Егорова Г.С. Фонд почвенно-генетического разнообразия Волгоградской области. - Волгоград: ИПК «Нива», 2008. - 102 с.
7. ГОСТ 26213-89. Методика определения содержания гумуса по методу Тюрина в модификации ЦИНАО.
8. ГОСТ 26213-91. Определение органического вещества по методу Тюрина в модификации ЦИНАО.
9. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов//Почвоведение, 2004. - № 8. - С. 918-926.
10. Глазовская М.А. Среднеазиатская ландшафтно-геохимическая арена аккумуляции и транслокации педогенных углеродистых соединение/Почвоведение, 1996. - № 1. - С. 23-35.
Статья поступила в редакцию 13.11.08.
Humus share calculation in organic compound carbon concentration in soil
A.A. Okolelova, N.G. Kokorina
Method of humus share calculation on basis of organic compound carbon u
concentration in soil tested for analysis | of fraction-group content of zonal soil types at Low Volga river region. J=
Keywords: humus, carbon of organic | compounds, humic acid, fulvo acids, « calculation methods.
p
■ H
IS
