Агрофак

ПОМОЩНИК АГРОНОМА

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Образование глинисто-гумусового комплекса

Сначала рассмотрим биологически активную среду, где нерастворимые комплексы образуются с невероятной скоростью.

Гумусовые соединения (гуминовые кислоты и гумины), как и глины, предоставляют массу возможностей для электроотрицательных связей. Следовательно, роль связующих катионов с их положительными зарядами чрезвычайно высока. Наиболее важны двухвалентные Са++ и Mg++ и трехвалентные А1+++ и Fe+++. Важная роль их как мостиков не исключает присутствия их в других местах, в частности на контактах слоев глины, или между слоями, или в центрах сферических молекул гумусовых соединений. Влияние природы компонентов на стабильность глинисто-гумусового комплекса мы рассмотрим более подробно; наконец, мы попытаемся разобраться в биохимических процессах образования гранул мюллевого гумуса.

Роль компонентов глинисто-гумусового комплекса. Роль компонентов в создании прочности структуры определялась двумя методами. Некоторые исследователи (Arshad et al., 1966; Кузнецова, 1966) применяют аналитические методы разделения агрегатов различной структурной устойчивости и затем анализируют их с помощью всего комплекса современных методов. Другие почвоведы (Хан, 1965; Келлерман и др., 1966; Scharpenseel, 1966) предпочитают синтетические методы, создавая искусственные структурные агрегаты из разных веществ и стремясь затем измерить их неустойчивость.

Тип глины играет существенную роль. Большинство авторов согласны с тем, что глины типа 2/1 более благоприятны с точки зрения структуры, чем глины 1/1 (каолинит). Келлерман указывает, что монтмориллонит фиксирует на своей поверхности в 4 раза больше железа, чем то же количество каолинита. Шарпензель показывает высокую способность к связи между монтмориллонитом и гумусом, особенно если связующим катионом является железо.

К наиболее эффективным из связующих катионов относятся кальций, железо и алюминий. В лесных мюллевых почвах самым важным из катионов является железо, с ним же особенно легко вступают в связь бурые гуминовые кислоты (Пономарева 1964). Глинисто-гумусовые комплексы с железом обнаруживают среднюю устойчивость.

Ион кальция, преобладающий в гумусных почвах и вертисолях, осуществляет наиболее эффективную связь между глинами 2/1 и серыми гуминовыми кислотами с высокой полимеризацией.

В вертисолях в очень устойчивом кальциевом комплексе присутствует некоторое количество железа (может быть, в виде комплексного нерастворимого аниона), которое очень трудно извлечь (Александрова, 1960). Состояние его и роль пока не ясны. Напомним, что метод извлечения гумусовых соединений, по Тюрину, базируется на существовании двух форм железа.

Алюминий, особенно А1+++, появляющийся в больших количествах при pH < 5, играет несомненную роль в кислых почвах (бурые кислые лесные почвы), беря на себя часть функций железа, которого иногда бывает недостаточно из-за процессов выноса. Эти функции заключаются в образовании энергично флокулируемых агрегатов на основе глины с малым процентом гумуса (Ehrhardt, 1967). При этом алюминий может довольно эффективно препятствовать оподзоливанию.

Характер гумусового цемента имеет большое значение в прочности структуры. Давно уже встал вопрос о роли, которую играют в этом полисахариды и полиурониды микробиологического происхождения. Сначала по этому поводу были высказаны противоречивые взгляды, потом они несколько сблизились (Harris et al., 1964; Clapp, Emerson, 1965; Monnier, 1965).

Серые и бурые гуминовые кислоты в интересующем нас аспекте также несколько различаются: бурые имеют более или менее длинные алифатические цепочки и образуют не слишком прочные комплексы с глиной; серые гуминовые кислоты более тесно соединяются с глиной с помощью более или менее сферических ядер ароматической природы. Образуются мелкие, но устойчивые агрегаты. Это подтверждается рядом исследований (Arshad et al., 1966; Кузнецова, 1966).

Образование зерен построенных структур. Такие зерна характерны для мюллевых типов гумуса. Наименьшая структурная единица, но с наиболее прочными связями может сформироваться только на основе более или менее концентрированного ароматического ядра, образующего пленочку, прочно обволакивающую слои глины; химическая связь осуществляется при этом одним или несколькими катионами — кальцием и железом (Hess, Schoen, 1964).

Такие элементарные агрегаты могут объединяться в более крупные с помощью бурых гуминовых кислот (названных Тюриным в 1961 г. свободными), образующих менее прочные и более пористые сооружения благодаря своим алифатическим цепочкам. В лесных мюллях на этой стадии железо представляется основным агентом химической связи. Наконец, не исключаются временные связи в очень активных почвах, образуемые цепочками полиуронидов или полисахаридов. Они объединяют частички размеров крупного песка или мелкой пыли в более крупные.

При обсуждении агрегатообразования постоянно возникает еще не решенный вопрос: могут ли алифатические цепочки гумусовых кислот внедряться в межплоскостные расстояния разбухающих глин. Возможность проникновения туда групп NH2 аминокислот была показана (Sieskind, 1963). Шнитцер (Schnitzer et al., 1967) доказал факт межплоскостной сорбции натриевым монтмориллонитом молекул фульвокислот. Она возможна лишь в очень кислой среде, а, как известно, все устойчивые структуры образуются в нейтральной среде. Аршад с сотрудниками (Arshad et al., 1966) убедительно аргументирует ничтожную роль или полное отсутствие процессов межплоскостной сорбции в создании наиболее устойчивых структур.

Итак, наиболее устойчивые гумусово-глинистые агрегаты характеризуются развитием вокруг листочков глины очень конденсированных ароматических ядер.

 

Кто на сайте

Сейчас 28 гостей онлайн