23. Назовите главные группы органических веществ в почве. В чем особенности элементарного состава отдельных групп гумусовых веществ?

В состав твердой части почвы входит и органическое вещество. В почве есть две группы органических веществ: попавшие в почву в виде растительных и животных остатков и новые, специфические гумусовые вещества, возникшие при преобразовании этих остатков.

К первой группе относятся соединения, содержащиеся в большом количестве в растительных и животных остатках, а также соединения, являющиеся продуктами жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Это белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин, смолы и др. Эти соединения в сумме составляют всего 10–15% от всей массы органического вещества почвы.

Вторая группа органических соединений почвы представлена сложным комплексом из гумусовых веществ, или гумуса, возникшего в результате сложных биохимических реакций из соединений первой группы. Гумусовые вещества составляет 85–90% органической части почвы, они представлены сложными высокомолекулярными соединениями кислотного характера. Главными группами гумусовых веществ являются гуминовые кислоты и фульвакислоты.

В элементном составе гумусовых веществ важную роль играют углерод, кислород, водород, азот и фосфор. В гумусе содержатся основные элементы питания растений, которые под воздействием микроорганизмов становятся доступными для растений. Содержание гумуса в верхнем горизонте разных типов почв колеблется в широких пределах: от 1% в серо-бурых пустынных почвах до 12–15% в черноземах. Разные типы почв отличаются характером изменения количества гумуса с глубиной.

24. Каковы главные показатели гумусового состояния почвы?

Гумусовое состояние почв принято характеризовать содержанием гумуса в пахотном слое, запасами в слое 0-100 см, отношением C:N, т.е. обогащенностью азотом, и отношением углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот, в соответствии с которым определяется тип гумуса

25. В чём сущность основных концепций гумификации?

Конденсационная (полимеризационная) концепция. М. М. Кононова следующим образом формулирует основные положения, составляющие сущность процесса гу­мификации:

1) процесс гумификации растительных остатков сопровождается минерализацией входящих в них компонен­тов до СО2, Н2О, NH3 и других продуктов;

2) все компонен­ы растительных тканей могут быть первоисточниками структурных единиц в формах продуктов распада, продук­тов микробного метаболизма и продуктов распада и ресинтеза;

3) ответственным звеном процесса формирования гумусовых веществ является конденсация струк­турных единиц, которая происходит путем окисления фе­нолов ферментами типа фенолоксидаз, через семихиноны до хинонов и взаимодействия последних с аминокислотами и пептидами;

4) заключительное звено формирования гуму­совых веществ — поликонденсация (полимеризация) яв­ляется химическим процессом. При гумификации органи­ческих остатков отдельные звенья процесса тесно скоорди­нированы и могут протекать одновременно.

Таким образом, согласно изложенным представлениям, собственно процесс гумификации начинается с простых мо­номеров — продуктов распада биологических макромолекул или метаболитов почвенных микроорганизмов.

Согласно концепции биохимического окисления гумификация — сложный био-физико-химический процесс превращения вы­сокомолекулярных промежуточных продуктов разложения органических остатков в особый класс органических соеди­нений — гумусовые кислоты. Ведущее значение в процессе гумификации имеют реакции медленного биохимического окисления, в результате которых образуется система высо­комолекулярных органических кислот. Гумификация — длительный процесс, в течение которого происхо­дит постепенная ароматизация молекул гуминовых кислот не за счет конденсации, а путем частичного отщепления наи­менее устойчивой части макромолекулы новообразованных гуминовых кислот. Молекулярная масса новообразованных гуминовых кислот выше, чем гуминовых кислот почвы (чер­нозема), а элементный состав колеблется в зависимости от химического состава растительных остатков, подвергаю­щихся гумификации.

Биологические концепции гумусообразования предполагают, что гумусовые вещества — продукты синтеза различных микроорганизмов. Данная точка зрения была выска­зана В. Р. Вильямсом, который объяснял качественную не­однородность гумусовых веществ почв участием в их обра­зовании различных групп микроорганизмов — аэробных и анаэробных бактерий, грибов и рассматривал различные группы гумусовых веществ как экзоэнзимы разных групп микроорганизмов. В последующих исследованиях экспери­ментально была показана возможность синтеза темноокра-шенных гумусоподобных соединений различными группами микроорганизмов.

По мнению Д. С. Орлова, в почвах могут иметь место процессы гумусообразования, идущие как по конденсационному пути, так и по пути биохимического окисления. При этом в почвах черноземного типа с повышенной биоло­гической активностью преобладает конденсационный путь с глубоким распадом исходного органического материала. В почвах дерново-подзолистого типа с пониженной биоло­гической активностью глубокого распада органических остатков, вероятно, не происходит. Крупные фрагменты лигнина, белков, полисахаридов, пигментов путем карбоксилирования и деметоксилирования постепенно трансфор­мируются в гумусовые вещества. Но и в этом случае нет основания полностью отрицать участие мономеров, которые вступают в реакцию конденсации или обмена с гумусовыми и прогумусовыми кислотами на разных этапах процесса гумификации.