Состав и типы гумуса

Гумус почвы – это сложный комплекс органических соединений почвы, в состав которого входят две главные группы веществ:

I.Неспецифические органические соединения индивидуальной природы, встречающиеся не только в почвах, но и в других объектах - тканях растений, животных. К этим веществам относятся белки, углеводы, жиры, лигнин, смолы, органические кислоты, воски и др.

Вещества индивидуальной природы составляют небольшую долю от общего содержания в почве органических веществ, не превышающую 10-15%. Однако их роль в почвообразовании весьма значительна: они активно участвуют в процессах внутрипочвенного выветривания минералов, в образовании органно-минеральных комплексов, в том числе внутрикомплексных (хелатных) органно-минеральных соединений с железом, марганцем, алюминием. Многие из них являются хорошими структурообразователями. Они обладают физической активностью. Даже ничтожные количества некоторых из этих веществ влияют на растения, оказывая положительное или, наоборот, угнетающее действие на их рост и развитие.

II.Группа специфических гумусовых веществ составляет 85- 90 % общего количества органического вещества в почве. Это комплекс высокомолекулярных азотосодержащих органических соединений циклического строения и кислотной природы. В состав собственно гумусовых веществ входят две основные группы:

• группа темноокрашенных гуминовых кислот;

• группа желтоокрашенных фульвокислот (от лат. fuluus – желтый);

• гумины - комплекс гуминовых и фульвокислот, прочно связанных с минеральной алюмосиликатной частью почвы. В большинстве случаев гумины не выделяются в особую группу гумусовых веществ, при анализе гумуса они обычно рассматриваются как «негидролизуемый» или «нерастворимый» остаток.

Разделение гумусовых веществ на группы и подгруппы производится на основании различий их элементного состава, физических и химических свойств, проявляющихся в степени растворимости в щелочах, кислотах и спирте.

В составе гуминовых кислот (ГК) выделяются собственно гуминовые кислоты (серые), ульминовые кислоты (бурые) и растворимые в спирте (в отличие от остальных) гиматомелановые кислоты. Гуминовые кислоты имеют темный цвет (от темно-бурого до тёмно-коричневого), они растворяются в едких щелочах, имеют в среднем более высокие молекулярные массы, повышенное содержание углерода (52-62%), менее выраженный кислотный характер. Содержание азота - 4,3-6,0%. Строение молекулы гуминовых кислот до конца не изучено. На основании химических, рентгеновских и спектрографических исследований продуктов гумификации установлено, что основными структурными единицами гуминовых кислот являются ядро, боковые цепи и периферические функциональные группы. Наиболее хорошо изучен состав функциональных групп. Выделяются следующие функциональные группы: карбоксильные (COOH), фенольные и спиртовые (ОН), метаксильные (OCH₃), карбонильные (С-О) и хинонные (С-О). Водород карбоксильных и фенольных групп способен обмениваться на различные основания.

В отношении строения ядер, связывающих их атомов и боковых цепей единого мнения нет. Предполагают, что в состав ядер входят ароматические и гетероциклические пяти- и шестичленные кольца типа бензола, пиррола, пиридина, а также системы конденсированные из различных типов ядер. Боковые цепи включают углеводные, аминокислотные и другие группы, а мостики представлены отдельными атомами (O, N, C) или группами (H, CH, СH₂-C=O и др.).

Фульвокислоты по сравнению с гуминовыми кислотами содержат меньший процент углерода (40-52%) и азота (3-4,4%). Фульвокислоты хорошо растворимы в воде; их водные растворы имеют сильную кислую реакцию (рН 2,6-2,8), обладают большой агрессивностью и являются активными агентами разрушения первичных и вторичных минералов.В структуре фульвокислот, подобно гуминовым, присутствуют ароматические и алифатические группы, но ядерная часть их выражена менее ярко, преобладают боковые цепи.

На основании различий в морфологии гумуса, соотношения органической и минеральной частей гумуса Ф. Дюшофур (1970) выделяет главные типы гумуса: