Фульватный тип гумуса характерен для почв

Вопрос 23. Гуминовые и фульвокислоты.

Гуминовые кислоты — это группа высокомолекулярных органических кислот характерного темного цвета, хорошо растворимых в щелочах и нерастворимых в органических и минеральных кислотах. Вступая в реакцию с кальцием, магнием, калием и другими содержащимися в земле щелочными металлами, гуминовые кислоты преобразуются в соли — гуматы, которые не растворяются в воде и имеют свойство закрепляться в почвах. Гуминовые кислоты из-за своих уникальных свойств представляют наиболее ценную часть гумуса, поскольку благодаря им необходимые растениям питательные микроэлементы становятся доступными для растений.

Гуминовые кислоты улучшают способность почвы поглощать и удерживать в своей толще ионы и молекулы различных полезных веществ из растворов, что способствует накоплению питательных элементов. Известно, что при наиболее благоприятных условиях гумификации органических остатков образуется гумус, обогащенный именно гуминовыми кислотами.

Фульвокислоты — это группа желтоокрашенных азотсодержащих гумусовых кислот. В отличие от гуминовых в них содержится малое количество углерода, зато отмечается повышенное содержание кислорода и водорода. Отличающиеся повышенной активностью соли фульвокислот (фульваты) практически моментально растворяются в воде и практически не удерживаются в почвах. Однако фульвовая кислота способствует увеличению в размерах клеточных пор корневой системы растений, что позволяет клеткам более активно поглощать питательные вещества. Фульвокислоты принимают активное участие в нейтрализации содержащихся в почве токсинов, обладают антиоксидантными свойствами.

В зависимости от соотношения гуминовых и фульвовых кислот выделяют два основных типа гумуса: гуматный и фульватный. Первый вид гумуса характерен для черноземов и темно-каштановых почв. Вообще, наибольшие запасы гумуса традиционно наблюдаются в почвах подзоны типичных черноземов. Содержание гумуса в таких почвах обычно достигает до 10% (в верхнем слое). Не случайно именно чернозем является своеобразным почвенным эталоном, наиболее объективно отражающим свойства почв. Фульватный тип гумуса свойственен сероземам, светло-каштановым почвам, бурым, подзолистым и дерново-подзолистым почвам.

Гуминовые кислоты состав. Они изучены лучше других. Их элемент­ный состав и структура непостоянны. Содержание углерода в гуминовых кислотах 52—58%, водорода 3,3—4,8, азота 3,6—4,1 и кислорода 34—39 %. При переходе от северных лесных почв к южным степным уменьшается гидратация, понижается окисленность гуминовых кислот и повышается содержание углерода. Постоянным компонентом гуминовых кислот является азот; Часть его представлена аминокислотами, находящимися в не­прочной связи с ядром гуминовой кислоты. Другая часть связана с ядром прочно. Наличие в составе гуминовых кислот прочно свя­занного азота свидетельствует о том, что эти кислоты являются продуктами конденсации полифенов, источником которых служат дубильные вещества и лигнин с аминокислотами.

В группе гуминовых кислот выделяют бурые гуминовые кисло­ты, находящиеся в почве преимущественно в свободном состоя­нии, и черные, которые образуют соли с кальцием и магнием. Бу­рые гуминовые кислоты называют еще ульминовыми. Они имеют менее конденсированное ядро и более подвижны.

По химическому строению гуминовые кислоты представляют собой настоящие органические кислоты, т. е. соединения, в со­став которых входят карбоксильные группы (СООН). Таких групп в молекуле гуминовых кислот четыре, т. е. эти кислоты яв­ляются четырехосновными. Молекулярная масса их около 1400. Кроме карбоксильной гуминовой кислоты имеют три—шесть фенольных групп (ОН), первичные и вторичные спиртовые группы (ОН), а также метоксильные (ОСНз) и карбонильные (СО) группы. В состав ядра молекул гуминовых кислот входят бензольные кольца. Гуминовые кислоты в свободном виде представляют собой черный блестящий порошок игольчатого или зернистого строе­ния. При обработке водой они дают слабые коллоидные раство­ри буроватого цвета. Со щелочными катионами — натрием, ка­мнем, аммонием, литием гуминовые кислоты дают соли, малорастворимые в воде с образованием молекулярных растворов. Такие растворы в тонком слое прозрачны, бурого цвета, а в толстом слое непрозрачны и черного цвета. С двухвалентными катионами кальция, бария, магния и другими, а также с трехвалентными ка­тионами железа и алюминия гуминовые кислоты дают соли, нера­створимые в воде.

Фульвокислоты состав.Представляют собой настоящие органические кислоты, относящиеся к группе оксикарбоновых кислот, содержат азот. Элементный состав фульвокислот подзолистой почвы следующий: углерода 45,3 %, водорода 5, кис­лорода 47,3, азота 2,4 %. Таким образом, содержание углерода и азота в фульвокислотах значительно ниже, а кислорода значитель­но выше, чем в гуминовых кислотах. Они имеют те же функцио­нальные группы (карбоксильные, фенольные и др.), что и гумино­вые кислоты, но ядро фульвокислот отличается менее выражен­ным ароматическим строением, а боковых радикалов у них боль­ше, чем у гуминовых кислот. Они менее конденсированы и имеют более простое строение.

Фульвокислоты способны разрушать минералы, образовывать комплексные и внутрикомплексные соединения с гидроксидами и играют существенную роль в подзолообразовании. Экви­валентная масса фульвокислот равна 160, т. е. вдвое ниже, чем у гуминовых кислот. Свободные фульвокислоты имеют коллоид­ный характер. Степень диссоциации фульвокислот значительно выше, чем у гуминовых кислот. Соли фульвокислот со щелоч­ными и щелочноземельными металлами растворимы в воде. С алюминием и железом фульвокислоты дают соединения, нера­створимые в воде при нейтральной реакции, но растворяющие­ся при кислой или щелочной реакции раствора. В почве фуль­вокислоты, видимо, связаны с гуминовыми кислотами, образуя с ними соединения типа сложных эфиров. В гумусово-иллювиальных горизонтах некоторых подзолистых почв фульвокислота закреплена в форме соединений с железом и особенно с алюми­нием.

Источник

Особенности гумусного состояния генетического ряда почв

По своему потенциальному плодородию почвы генетического ряда: подзолистые — дерново-подзолистые — серые лесные — черноземы различны. Это, прежде всего, исходно связано с различными источниками формирования органического вещества почв, с гумусом.
Главным источником гумусовых веществ дерново-подзолистых почв в условиях Томского Приобья является поверхностное поступление наземного опада из хвои, листьев, травянистой растительности и отмерших мелких корней древесной растительности. Низкая зольность, бедность основаниями опада, кислая реакция среды и присутствие значительного количества восков и смол (14-18%) в лесных подстилках дерново-подзолистых почв приводят к сравнительно низкой биологической активности.
Микробным ассоциациям этих почв присуще высокое содержание грибов, на долю которых в подзолистых и дерново-подзолистых почвах Западной Сибири приходится около 3%.
В серых лесных почвах, формирующихся под лиственными лесами, с густым травянистым покровом, создаются более благоприятные условия для гумусонакопления, и особенностью их является повышенное содержание гумуса, биологически эти почвы более активны, чем дерново-подзолистые, особенно в этом отношении выделяются темно-серые лесные почвы, в одном грамме которых общее число микроорганизмов доходит до 1400 миллионов клеток.
Формирование оподзоленных и выщелоченных черноземов протекает в иных условиях. Гидротермический режим, рельеф и растительный покров, представленный разреженными травянистыми березовыми лесами, способствуют интенсивному процессу гумусонакопления. Для этих почв характерны высокая численность микроорганизмов, более интенсивное развитие целлюлозо-разрушающих микроорганизмов, наличие азотобактера и питрификаторов, нарастание абсолютного и относительного числа спорообразующих форм и актиномицетов. М.И. Кахаткиной установлены закономерности увеличения общего содержания валового гумуса и азота по мере перехода от дерново-подзолистых почв к серым лесным и черноземам (табл. 1).

Источник

Типы гумуса гумусово-аккумулятивных горизонтов почв

Процесс гумификации заключается в преобразовании органических остатков в гумусовые вещества, направлен на отбор устойчивых продуктов гумификации в конкретной биоклиматической обстановке и зависит как от условий, определяющих активность почвенной микрофлоры (климатических параметров, свойств почв), так и от устойчивости трансформируемых соединений. Для оценки интенсивности этого процесса используется понятие глубины гумификации или типа гумуса. Тип гумуса является одним из важных показателей гумусного состояния почв, указывающий, насколько полно органические остатки преобразуются в гумусовые вещества, и характеризует качественный состав почвенного гумуса. Тип гумуса оценивается по отношению содержания углерода гуминовых кислот к содержанию углерода фульвокислот (С_гк/С_фк). Эта величина безразмерна, она рассчитывается по результатам анализа группового состава гумуса и не зависит от общего содержания органического углерода в почвах. Необходимо упомянуть тот факт, что в последнее время появилось несколько опубликованных работ [19, 168], в которых дискутируется вопрос о том, что группа фульвокислот, как особая группа соединений, в свободном виде в почвах практически не существует, а является продуктом гидролиза в ходе группового анализа. Однако, сам по себе показатель С_гк/С_фк очень удобен для классификационных целей и характеризует качество гумуса многих типов почв. Так, для гумусово-аккумулятивных горизонтов (А) автоморфных почв континентальной фации умеренного пояса европейской части России установлено, что между величиной отношения С_гк/С_фк и продолжительностью периода биологической активности (ПБА) обнаруживается практически однозначная связь [20, 169]. Максимальная величина ПБА (около 170 дней) приходится на почвы черноземного типа с гуматным типом гумуса (С_гк/С_фк равно 2 — 3). Постепенному снижению величин отношения С_гк/С_фк к северу и югу до 0,4 — 0,5 (фульватный тип гумуса) в почвах арктической и полупустынной зон соответствует уменьшение продолжительности ПБА до 40 — 60 дней. Отсюда следует, что в северных областях главным фактором, ограничивающим продолжительность ПБА и регулирующим процессы гумификации, являются температуры, а на юге — осадки (влажность почв).

За основу карты типов гумуса была принята почвенная карта масштаба 1:15 000 000 (Атлас, с. 72) и данные по величинам С_гк/С_фк для горизонта А всех почв, приведенных в легенде этой карты, собранные из аналитических материалов, опубликованных в журналах, сборниках, монографиях и др. Все собранные данные по величинам отношений С_гк/С_фк были обобщены, определены средние величины и пределы их колебаний. Значения коэффициентов варьирования для некоторых почв довольно велики: от 17,3% в дерново-подзолистых почвах до 63,4% в подзолисто-болотных. Вероятные пределы колебаний часто превышают по своему размаху разницу между средними значениями для генетически близких типов почв [21].

Все почвы, приведенные в легенде к почвенной карте России, по средним величинам отношений С_гк/С_фк для горизонта А укладываются в интервале от 0,2 — 0,3 до 2,5 — 2,75. Для них были определены градации, в интервале которых находятся средние величины отношений С_гк/С_фк этих почв. Анализ собранного материала показал, что в одну градацию величин отношений С_гк/С_фк объединяются почвы разного генезиса, но характеризующиеся одинаковым типом гумуса.

На карте хорошо прослеживаются зональные особенности гумусообразования, особенно для европейской части России. С севера на юг постепенно увеличивается гуматность гумуса. Гумус фульватного типа с отношениями С_гк/С_фк менее 0,5 объединяет большую группу почв, распространенных на севере европейской части России и Сибири (арктические, тундровые, подзолы, глееподзолистые, вулканические и др.). В автоморфных почвах к югу от тундровой зоны гуматность постепенно нарастает. Гумус становится гуматно-фульватным в почвах (дерново-подзолистых, буро-таежных), для которых отношения С_гк/С_фк находятся в интервале 0,75 — 1,00. Серые лесные почвы имеют фульватно-гуматный тип гумуса и по средним величинам отношений С_гк/С_фк попадают в градацию величин 1,00 — 1,25. Контур с таким типом гумуса хорошо выделяется в виде широкой полосы, вытянутой в широтном направлении на европейской части России. В Сибири этот контур представлен отдельными участками. Далее к югу на карте выделяются черноземы, для которых характерен гуматный тип гумуса: с градацией величин С_гк/С_фк 1,75 — 2,00 в областях распространения выщелоченных, оподзоленных, южных черноземов и лугово-черноземных почв; с величинами С_гк/С_фк 2,00 — 2,25 — типичных черноземов; с величинами отношений С_гк/С_фк более 2,25 — обыкновенных черноземов, лугово-черноземовидных почв. Таким образом, наблюдается постепенное увеличение гуматности от черноземов выщелоченных к черноземам обыкновенным и снижение гуматности в черноземах южных. Далее к югу показатель гуматности снижается до фульватно-гуматного в каштановых почвах сухостепной и гуматно-фульватного типа в почвах полупустынной зоны. Зональное распределение типов гумуса нарушается в районах распространения болотных почв, для которых характерна довольно высокая гуматность (1,00 — 1,25) по сравнению с зональными автоморфными почвами, что обусловлено искусственной гумификацией растительных остатков в ходе фракционно-группового анализа.

Для азиатской части России общих закономерностей зонального распределения типов гумуса не выявлено. Это вызвано широким распространением вечной мерзлоты, большими площадями болот, особенно на территории Западно-Сибирской низменности, широкими и протяженными речными долинами и огромными территориями горных областей. Зональное распределение типов гумуса прослеживается только на юге Западной Сибири.

О.Н. Бирюкова, М.В. Бирюков

• Типы гумуса гумусово-аккумулятивных горизонтов почв, масштаб 1:30 000 000

Источник

Гуматный и фульватный тип гумусообразования. Их характеристика и значение в почвообразовании.

В зависимости от отношения к различным растворителям выделяют следующие компоненты гумуса: фульвокислоты и гуминовые кислоты.

Гуминовые кислоты (ГК) – специфические органические кислоты почвенного гумуса. Хорошо растворяются в щелочных растворах, слабо в воде и не растворяются в кислотах. Раствор гуминовых кислот имеет бурый или черный цвет. При взаимодействии с минеральной частью гуминовые кислоты образуют гуматы.

В составе гумуса важное значение имеет соотношение между содержанием гуминовых кислот (ГК) и фульвокислот (ФК). Оно считается благоприятным при ГК/ФК >1.

Фульвокислоты ФК (от лат. fulvus – желтый) имеют принципиально такое же строение, как и гуминовые. Окраска от соломисто-желтой до оранжевой. Фульвокислоты хорошо растворяются в воде, кислотах, щелочах. Их водные растворы имеют кислую реакцию – рН 2,6–2,8. Поэтому фульвокислоты энергично разрушают почвообразующие породы, содействуют выносу из них многих химических элементов. Это особенно резко проявляется при подзолообразовании. При взаимодействии с минеральной частью почвы ФК образуют фульваты.

Таким образом, гуминовые и фульвокислоты существенно отличаются своими свойствами. Гуминовые кислоты способны накапливаться в почве и формировать ее плодородие. Фульвокислоты активно разрушаютминеральную часть почвы и снижают тем самым ее плодородие. Поэтому важно знать не только общее количество гумуса в почве, но и его качественный (групповой) состав – соотношение в нем гуминовых и фульвокислот и является важным показателем их агрохимической оценки.

В составе гумуса дерново-подзолистых почв преобладают фульвокислоты (соотношение гуминовых и фульвокислот 0,6–0,8), а в черноземах, каштановых почвах это соотношение равно 1,5–2,5, что говорит о явном преобладании в составе гумуса гуминовых кислот.

27. Пути регулирования в почве количества гумуса и его каче­ственного состава.

Для накопления гумуса и улучшения его качественного состава необходимы два условия:

1. благоприятные химические и физические свойства почвы;

2. поступление в почву значительного количества органического материала.

Для процессов гумификации благоприятны нейтральная или близкая к ней реакция среды, насыщенность почвы основаниями и хороший водно-воздушный режим. Поэтому для усиления процессов гумусообразования необходимо известковать кислые почвы и гипсовать щелочные, осушать избыточно увлажненные и орошать засушливые.

Основные источники гумуса на пашне – органические удобрения и растительные (послеуборочные) остатки. При этом главную роль играют органические удобрения, так как количество послеуборочных остатков невелико (3-5 т/га). Поэтому процесс накопления гумуса в пахотных почвах происходит лишь при систематическом внесении значительных доз навоза или компостов, при возделывании и запахивании сидератов. Считается, что содержание гумуса в дерново-подзолистых почвах не будет снижаться, если ежегодно вносить 8–10 т/га органических удобрений.

Существенную роль в накоплении гумуса и улучшении его качественного состава играют многолетние травы – клевер, люцерна и разнообразные травосмеси, которые создают и оставляют в почве значительно большую по сравнению с однолетними культурами корневую систему, обогащенную азотом и основаниями.

Дата добавления: 2015-02-16 ; просмотров: 17 | Нарушение авторских прав

Источник