Элементный состав гуминовых кислот почв Селенгинского дельтового района

Е. Ю. Мильхеев. Элементный состав гуминовых кислот почв Селенгинского дельтового района

УДК 631.417.2

ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ГУМИНОВЫХ кислот почв СЕЛЕНГИНСКОГО ДЕЛЬТОВОГО РАЙОНА

© Мильхеев Евгений Юрьевич, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории биохимии почв Института общей и экспериментальной биологии СО РАН Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: evg-milh@rambler.ru

Гуминовые кислоты дерновых лесных и луговых почв Селенгинского дельтового района характеризуются пониженным содержанием углерода, азота и имеют невысокую степень ароматизации и развитую алифатическую часть. Анализ элементного состава гуминовых кислот каштановых и луговых почв свидетельствует о том, что в условиях присутствия мерзлоты в почвогрунтах из обогащенных целлюлозо-лигнинным комплексом растительных остатков формируются почвы с пониженным содержанием углерода и азота в молекулах.

Ключевые слова: гуминовые кислоты, почва, элементный состав, степень бензоидности, химический состав почв, формирование почв.

THE ELEMENTAL COMPOSITION OF HUMIC ACIDS FROM SOILS OF THE SELENGA DELTA AREAS

Milkheev Evgeny Yu., candidate of biological sciences, Laboratory of Biochemistry Soil, Institute of General and Experimental Biology SB RAS 6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia

Humic acid of sod forest and meadow soils of the Selenga delta areas were characterized by lowered concentration of carbon, nitrogen, low degree of aromatization and developed aliphatic part. Analysis of the elemental composition of humic acids and meadow chestnut soil indicate that in the presence of permafrost in the soil enriched from pulp signinum complex plant residues soils with the lowered content of carbon and nitrogen in the molecule are formed.

Keywords: humic acid, soil, elemental composition, degree of benzoindole, chemical composition of soils, soils formation.

Элементный состав гуминовых кислот (ГК) является одним из главных диагностических признаков гумусовых кислот и представляет значительный интерес для оценки их природы и свойств. Несмотря на относительную изученность основных типов почв дельты реки Селенги, исследование состава и свойств ГК, от «природы которых зависит устойчивое функционирование почвы в целом» [2], не проводилось. Устойчивость этих специфических соединений определяется строением и химическим составом, а также динамическим равновесием между разрушением и синтезом их структурных единиц [3].

Целью работы является изучение элементного состава ГК двух типов почв, сформированных в различных биоклиматических условиях.

В качестве объектов исследования было выбрано два типа почв дельты р. Селенги - дерновые лесные и луговые, а также выделенные из 0-20 см слоя этих почв малозольные сухие препараты ГК. В полученных препаратах на автоматическом элементном анализаторе «CHN-1106» определяли содержание углерода, водорода и азота. Дерновые лесные почвы среднесуглинистые, слабокислой реакции среды, с суммой поглощенных оснований - 25,5 мг-экв/100 г, с содержанием гумуса - 4,3 %. Луговые почвы суглинистого гранулометрического состава, щелочной реакции среды, с высоким содержанием гумуса - 7,2 %, сумма кальция и магния - 30,6 мг-экв/100 г почвы.

Полученные данные по элементному составу ГК (табл.) почв позволили отметить меньшее содержание углерода, водорода, азота и большее - кислорода, чем в ГК аналогичных почв других регионов. По данным [1, 2], содержание углерода в аналогичных почвах европейской части России, Западной Сибири составляет 54,5-55,5 %, то есть количество углерода в ГК исследуемых почв существенно ниже, поскольку почвы Забайкалья формируются в экстремально холодных климатических условиях.

Отношение С:Н, указывающее на конденсированность, а также зрелость молекулы ГК, представляет существенный интерес. Расширение отношения С:Н в ГК дерновых лесных почв до 13,9 по

ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

3/2015

сравнению с луговыми (12,5) указывало на несколько более высокую степень конденсированности первых, что позволило отметить, что ГК дерновых лесных почв химически сравнительно более зрелые и карбонизированные, чем ГК луговых почв.

Таблица

Элементный состав гуминовых кислот

Почва C H N O Отношение Степень бензоидности

процентное атомное

% С:Н C:N H:C O:C

Дерновая лесная 50,0 38,7 3,6 34,1 27 1,6 43,7 25,6 13,9 18,5 0,88 0,66 14

Луговая 48,8 37,4 3,9 35,0 40 2,6 43,3 25,0 12,5 12,2 0,94 0,67 10

над чертой - содержание элементов в массовых долях, под чертой - в атомных процентах

Закономерное возрастание содержания углерода и снижение количества водорода в препаратах ГК при переходе от луговых к дерновым лесным почвам объясняются нарастанием степени конденсированности молекулы. Величина отношения C:N обусловлена различным количеством гидролизу емых азотсодержащих соединений в ГК.

Известно, что более показателен вклад отдельных элементов в построение молекулы ГК, выраженный в атомных процентах. При этом отчетливо выявляется особый вклад водорода в построение молекул ГК, что указывает на относительную развитость углерода боковых алифатических цепей. Более высокое значение Н:С в ГК луговых почв по сравнению с дерновыми лесными указывало на то, что ГК луговых почв имели меньшую степень ароматичности, чем дерновые лесные. По обогащенно-сти азотом ГК дерновых лесных уступали луговым почвам, что объясняется химическим составом первоисточников гумуса, низкой биологической активностью почв. Показатель степени бензоидности (СБ), рассчитанный по модифицированной формуле Кревелена [2], препаратов дерновых лесных и луговых почв соответствовал низкому уровню, что согласуется с показателями отношения С:Н. Эти величины при сравнении с аналогичными почвами Западной Сибири [1] значительно ниже, но близки к показателям дерново-подзолистых почв, вероятно, их сближают более жесткие условия формирования. Показатель СБ гуминовых кислот дерновых лесных почв также указывал на возрастание роли углерода ароматических структур в составе молекулы ГК.

Под влиянием криоаридных условий, низкой продолжительности периода биологической активности процессы окисления и дегидратации имеют низкую интенсивность, что приводит к накоплению неспецифических органических компонентов в периферической части молекулы ГК, поэтому и СБ их невысока.

Данные элементного состава ГК каштановых и луговых почв свидетельствуют о том, что в условиях присутствия мерзлоты в почвогрунтах из обогащенных целлюлозо-лигнинным комплексом растительных остатков формируются ГК с пониженным содержанием углерода и азота в молекулах.

Литература

1. Кленов Б. М. Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной Сибири. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. -173 с.

2. Орлов Д. С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. - М.: Изд-во МГУ, 1990. - 325 с.

3. Попов А. И. Гуминовые вещества: свойства, строение, образование. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. - 248 с.

References

1. Klenov B. M. Ustoichivost' gumusa avtomorfnykh pochv Zapadnoi Sibiri [Stability of humus in Western Siberia automorphic soils]. Novosibirsk: SB RAS publ., 2000. 173 p.

2. Orlov D. S. Gumusovye kisloty pochv i obshchaya teoriya gumifikatsii [Humic acids of soils and general theory of humifica-tion]. Moscow: Moscow State University publ., 1990. 325 p.

3. Popov A. I. Guminovye veshchestva: svoistva, stroenie, obrazovanie [Humic substances: properties, structure, and formation]. St Petersburg: St Petersburg State University publ., 2004. 248 p.