Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Физико-химическая характеристика гумусовых кислот почв солонцового комплекса Поволжья

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Физико-химическая характеристика гумусовых кислот почв солонцового комплекса Поволжья"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯ ИСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

Игорь Георгиевич ПРАВДОЛЮБОВ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ почв солонцового КОМПЛЕКСА ПОВОЛЖЬЯ

<06.01.03 — Почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени ч кандидата биологических иаух

МОСКВА — 1983

На правах рукописи

УДК 631.«5.53:631.417.2(470.4)

• Работа выполнена на кафедре физической и коллоидной 'химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева. - . ' •

Научный руководитель — доктор химических наук^ профессор ,Р. А. Хмельницкий,

Официальные оппоненты: ' доктор биологических наук, проф&ссор А, Д. Фокин, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Л. К- Шевцова.

Ведущее предприятие*—Почвенный . .институт имени В. В. Докучаева ВАСХН-ИЛ.

Защита дисертацин состоится «21» .сА*Я-°. . .

1983 г. в « » час, на заседании Специализированного совета;- K-120.35.0t в Мооновской сельскохозяйственной академии" имени К. А. Тимирязева.

127550, Москва, И-650, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией люжно ознакомиться в ЦНБ ТСХА. ^ Автс[ *;: ^рат разослан » .^гСвоАО^. . . 1983 г. -

. ''секретарь ^

Спецна.чкь ■ Энного совета —

Н, А. Гончарова

ч.

-•ч /

■ V-

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В решениях XXVI съезда КПСС к май-! с кого (1982 г.) Пленума Ц1< КПСС отмечена необходимость дальнейшего повышения интенсивности сельского хозяйства н эффективного нспольаавання земли. В составе сельскохозяйственных угодий СССР находится около 80 -млл. га солонцовых почв, в т. ч. около 24 ,мл'н. га пашни. В -Волгоградской области имеется свыше 3,4 млн, га солонцовых земель, из которых вовлечено в пашню 2,2 мл»н. га. Комплексное -проведение работ по -мелиорации и 'повышению плодородия почв солонцового комплекса с различным содержанием обменного натрия невозможно без .изучения их органического вещества, которое, как известно, оказывает непосредственное влияние на свойства почв -II весь ход почвообразовательного процесса. Структурные исследования органического вещества дают -принципиально новые рведения о свойствах почв в 'Целом. Последнее очень важно-для разработки приемов рационального использования л повышения потенциального плодородия почв солонцового комплекса.

Цель и задачи работы: 1. Дать «комплексную характеристику условий гумусорбразоваиия и качественного состава гумуса в почвах солонцового комплекса Волгоградской области. 2. Выявить особенности состава, свойств « структурных особенностей гуминовых кислот (ГК), фульвокислот (ФК) и водно-ацетоновой -фракции фульвокислот (ВАФ) -комплексом методов физико-химического аналта в .почвах различной степени солонцевато ста. 3. Изучить динамику выделения и струк-турно-прулиовой состав фрагментов ГК и ФК наиболее контрастных в генетическом отношении почв (светло-каштановой почвы н .миого'натрневого солонца) методам пнролитической -масс-спектрометрии (ПМС). 4. Охарактеризовать коллоидно-химические свойства ГК почв солонцового комплекса методами определения их набухания, электрокинетического потенциала, внешней и внутренней поверхности.

Научная новизна работы. Сравнительное исследование состава и физпко-хнмическнх свойств препаратов ГК, ФК- и

. 1

|Ешр. Е*.5;: л:» г |

Цаса. сэк&з. {

ВАФ почв солонцового -комплекса Волгоградской области с различным содержанием обменного натрия, сформировавшихся в близких условиях почвообразования, комплексом методов физико-химического анализа впервые позволило выявить закономерности изменения изучаемых (гумусовых -кислот как в ряду .почв: светлснкаштаповая почва—солонец малоиатрие-вый—солонец многонатрнееый, так. и по генетическим горизонтам: Аь В1, Вг, ВС.

Впервые -применен метод ВМС для установления структурно-группового состава'фрагментов,, слагающих ГК и ФК и проведена иа 'количественной о с паве идентификация соединений ароматического типа ГК и ФК светло-каштановой почвы и солонца многонатриевого.

Впервые проведены комплексные исследования -коллоидно-химических свойств препаратов ГК методами определения их набухания, внешней и внутренней удельной поверхности и электрокинетического потенциала.

Практическая значимость. Использование комплекса методов анализа, в частности инролитической масс-спектромет-рии, позволяет проводить направленное изучение почв солонцовых комплексов и глубже раскрывать генетические особенности солонцов.

Результаты исследований могут быть использованы Поволжским отделом Почвенного института им. В. В. Докучаева (ВАСХНИЛ), Нижне-Волжским НИИСХ и другими региональными научно-исследовательскими учреждениями, занимающимися вопросами генезиса и мелиорации солонцов, и в учебном процессе при изучении ку-рса химии почв в разделах: «■Строение гумусовых кислот» и «Коллоидно-химические свойства гумусовых кислот».

Апробация работы. Отдельные разделы работы были доложены на научных конференциях ТСХА (1978, 1979 гг.) и межзональной научно-методической конференции: «Перспективы использования в сельском хозяйстве физиологически активных веществ гумусовой природы» (24—27 .июля 1980 г.) в г. Днепропетровске.

Публикация результатов работы. По материалам диссертационной работы опубликовано.восемь сообщений.

Структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 230 страницах машинописного текста и состоит из введения, 8 глав -и общих выводов. Иллюстративный материал имеет 24 таблицы .и 24 рисунка. Библиография содержит 299 наименований работ, в том числе 49 работ зарубежных авторов.

Объекты и методы исследования. Объектами исследований являлись почвы солонцового-комплекса с различным содер-

Ясанием обменно-поглощенного натрия в гор. Вь* светло-каштановой почве — 2%, в солокце среднем малонатрневом— ¡6% л солонце среднем много натриевом —30% ог суммы ло-глошенных катионов; находящихся на.территории опорного пункта Потаенного института им. В. 'В.. Докучаева ВЛСХШ1Л (совхоз «Котлубань» Дубовского района Волгоградской области). Описание местоположения и частичная характеристика исследуемых почв приведены в работах (Горбунова, Девятых, Зарубиной, Юдщшй, 1977; Девятых, 1980).

Изучение особенностей состава гумуса почв солонцового комплекса лачато в лаборатории генезиса и мелиорации солонцов Почвенного .института им. В. В. Докучаева ВАСХНИЛ и продолжалось на кафедре физической и коллоидной химии ТСХА.

Для решения поставленных задач были проведены следующие исследования: 1. Учет надземной и корневой биомассы по ■методу Саввинова и Панкетой (Палкова, 1965). 2, Определение общего азота -методам Кьельдаля л общего углерода методом Тюрина в модификации Симакова. По генетическим горизонтам были рассчитаны запасы гумуса и азота. 3. Изучение фра кииошо-группового состава гумуса почв методом Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой (1968). Определение коэффициента цветности второй фракции ГК (р4/б) по их оптической плотности при 465 и 665 н>м (Кононова, 1963) на спектрофотометре «5реко1». 4. Изучение состава гуминов по методу Хана (1945). б Препараты ГК и ФК были получены исчерпывающим экстрагированием из почв по общепринятой методике. Оставшуюся на угле фракцию ВЛФ элкшровали 50|% водным раствором ацетона. 6. В полу* ченных препаратах проводили: определение элементного состава на автоматическом С, Н, М-анализаторе «Паккард»; электронные спектры поглощения был» сняты в области 400— 700 нм на спектрофотометре «Хитачи», а ИК-спектры поглощения— в области 400—4000 см-1 на спектрофотометре иЯ-20 с использованием КВг-техникн; термодеструкцию препаратов— на приборе «Дернватограф»; динамику выделения продуктов пиролиза и структурно-групповой состав пнроли-затеш Г-К и ФК изучали методом ПМС на модифицированном >масс-спектрометре МХ-1303; коллоидно-химические свойства ГК изучали методами определения их набухания "(Касатиков, 1974), общей и внешней поверхности — по изотермам адсорбции паров воды с применением уравнения полимолекулярной адсорбции БЭТ (Воронин, Внтязев, 1971, 1979) и электрокинетического потенциала — методом микроскопического электрофореза в переменном электрическом иоле (Га-маюнов, Масленников, Шульман, 1976).

з

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Литературный обзор. Л лтературныГ! обзор состоит, из двух разделав. Первый раздел »ключает краткий, обзор по теории образования типичных, и малонатриевых солонцов (Гедройц, 1926, 1928; Орловский, 1939; Андреев, 1941; Вильяме, 1956; Можейко, 1960; Гончарова, 1969; ЛоловндкиЙ, 1970; Панов,. 1972, 1974; Девятых, 1975; Кирюшин, 1975; Егоров, 1977; Ми-хайлнченко, 1979 и др.). Второй раздел включает обзор литературы по современному состоянию изучения органического вещества солонцов (Кауричев, Панов, '1957; Титова, 1968; Квачи, 1970; Градобоев, 1970, 1971; Панов, 1972;. Касатиков,. 1974; Убогов, 1974 Н др.).

Качественный состав гумуса почв солонцового комплекса. Как показали наши исследования (табл. 1), наиболее высокие запасы надземной и «корневой биомассы, гумуса н азота отмечаются в светло-каштановой почве, а наименьшие их запасы отмечаются у многонатриевого солонца. Доля корневой массы составляет 70—85»% опада -и является основным, источником органического вещества -в л-сследуемых почвах. Таким образом,, с усилением солонцеватостн запасы надземной и корневой

Таблица. I

Содержание и запасы гумуса, азота, надземной и корневой биомассы (т/га) в почаах солонцового комплекса

Глубина (см). Биомасса

Горизонт 0% я 8 дленная корни Гумус Лзот

Светло-каштановая■ почва

Л 2—15 1.41 0,17 8,3 13,5 44,3

Й! 17—27 1,15 0,14 8,2 4,5 3,0 26.0

В, 27—37 1.И 0,13 8.5 1,8 26,7

ВС 40—17 0,73 0,11 6,6 1,6 12,8

Солонец малонатриевый

Солонец многонатриевый

3.06 1,90 1,87

1.07

Л 2—14 1,06 0,15 7,1 9.4 26,0 2,13

В| 14—22 1.04 0,15 6,9 3,1 0.7 21.1 1,73

23—31 0.96 0,12 8.0 0,5 19,7 1,44

ВС 35—45 0,60 0,08 8.6 1.8 13,8 0,92

Л 2_12 0,74 0,08 9,3 6.6 39.8 1,16

В, 12—19 0,94 * 0,10 9,4 1,3 1,3 16,1 0,99

в* 20—28 0,86 0,09 9,6 1,9 17,5 1.П

ВС 30-38 0,71 0,07 10,1 0,4 14,3 0,84

биомассы, гумуса и азота уменьшаются. Судя по пели чине С : К, гумус светло-каштановой ночиы и малонатрневого солонца более богат азотом, чем гумус многонариевого солонца.

Анализ фракшюнпо-группового состава гумуса показал, что с увеличением солонневатости уменьшается количество ГК л возрастает доля ФК. Это подтверждается отношением СГ1[ : СфК , изменяющимся от 1,09 в светло-каштановой почве до 0,5 и многонатриевом солонце. В составе гумусовых кислот преобладают кислоты, связанные с кальцием. Содержание свободных и слабосвяза-нных с полуторными окислами ГК (1-я фракция) с усилением степени солонценатостп возрастает в верхних горизонтах и уменьшается в нижних. /Максимальное содержание ГК, прочноспязанных с минеральной частью (3-я фракция), наблюдается у многонатрнсвого солонца. Фракция ФК распределена по профилю исследуемых почв более равномерно, что связано с их большей миграционной способностью по.сравнению с ГК.

Определение оптической плотности ГК второй фракции показало, что наиболее узкие отношения О^-о отмечаются я ГК светло-каштановой почвы, что свидетельствует об их более сложном строении по сравнению с ГК солонцов.

Характерной особенностью гумуса почв солонцового комплекса является -высокое содержание гумнна, составляющего 41—62% от С0бщ почвы. Максимальное содержание гумнна. отмечается у мпогонатриевого солонца. Анализ состава гумн-нов солонцов (в ,% от С гумннов) .показал, что основную часть негпдролкзусмого остатка малонатрневого солонца составляют ГК н только в гор. ВС преобладают ФК, В нсгндроли-зуемом остатке многоиатрневого солонца только в гор, А преобладают ГК, а н остальных горизонтах — ФК.

Элементный состав. Анализ элементного состава (табл. 2) препаратов ГК, ФК н ВАФ показал, что с увеличением степени солониеватостн в ГК уменьшается содержание углерода и возрастает доля водорода и кислорода. В элементном составе ФК снижается содержание углерода и возрастает содержание водорода; кислорода, азота. Элементный состав ВАФ с увеличением степени солониеватостн изменяется слабо.

'Полученные отношения Н : С свидетельствуют, что по степени ароматичности препараты располагаются в ряд: ГК>ВАФ>ФК.

Графостатнстп чески н анализ препаратов ГК, ФК и ВАФ как по литературным, так и по нашим данным показал, что по сравнению с ГК препараты ФК более окисленные, а ВАФ— более восстановленные. Совпадение координат ФК и ВАФ на диаграмме (М/С —степень окисленностн) свидетельствует о принадлежности л .к к одной группе фульвокислот. Согласно диаграмме Н/С—О/С в ряду: ГК-*ВЛФ—ФК, а также с уве- 5

Таблица 2

Элементный состав гуминоеых к фульвокмслот почв солонцового комплекса (в ат.% на абс. сухое беззолыюе вещество)

Горизонт Зола, 1 Степень

С н О N Н : С О; С С : N 1 окислен -

| НОСТ1Г

Светло-каштановая почва

1,63 45,79 32,47 19,2» 2.50 0.71 0,42 18,32 +0.13

2.66 3.09 29,97 41,20 40,»3 38.00 26.3« 17.42 2,84 3,35 1,36 0.92 0,88 0.42 10,55 12,30 + 0,39 —0,08

4,09 4.86 27,07 43,55 42,55 34,63 26,7^ 19,57 3,65 2,25 1,57 0.79 0.99 0.45 7,42 19.36 +0,40 +0,10

4,63 5.82 23,64 42.75 45,07 34,92 27,42 19,99 3,87 2,34 1,91 0.82 1,16 0,47 6,11 18,27 +0,41 +0.12

6,64 20,27 40,85 28,59 4,29 2.31 1.41 4.72 +0,51

Солонец малона триевый

2.87 41.96 36.22 19,43 2,39 0,86 0,46 17,56 +0.06

4.63 3.56 25,33 41.95 44,10 33.76 27,25 21.25 3,32 3.04 1.74 0.80 1,08 0.51 7,63 13.80 +0,41 +0.21

6,30 4,13 54 42,88 44.18 34,12 27,54 20.81 3,74 2.19 1,80 0,80 1,12 0.49 6,56 19,58 +0.44 +0.17

6,06 4,10 21,47 41,79 46,52 34,93 28,69 20, С6 3.32 2.62 2,17 0,84 1,34 0.49 6,47 15,95 +0,51 +0,15

6,92 18,73 47,42 29,27 4,58 2.53 1,56 4,09 +0,59

О >лоиец многонатриевый

3,66 43.20 33,55 21,05 2.20 0,78 0,49 19.64 +0,20

6,23 10,83 23,99 41,17 44,58 34,61 27,16 21.85 3.97 2.37 1,86 0.84 1,14 0,53 6,04 17,37 + 0,43 +0,22

10.37 6,94 22,13 40,76 44,93 35.35 27.62 21,64 5,32 2,25 2,03 0.87 1,25 0.53 4,16 18.12 +0,47 +0.19

7,37 7.14 20,34 32.19 46,68 44,70 29,17 20,88 3,81 2.23 2,29 1.3Э 1,43 0.65 5,34 14.43 +0,57 —0.09

7,63 18,13 47,71 29,35 4,81 2,63 1,62 3,77 +0.61

В числителе —элементный состав гумшшзых кислот, о знаменателе — элементный состав фульпокнлог.

лнчеиием степени солонневатости препараты гумусовых кислот становятся более окисленными и гидрогеннзнрованиыми.

Выделенные препараты ГК и ФК содержат различное количество золы (табл. 2), максимальное содержание которой отмечается у многонатрнеиого солонца, что подтверждает активную роль обменного натрия о воздействии на минераль-

ную часть почвы (Панов, Гончарова, Родионова, 1979, 1981; Касатиков, 197-1).

Спектроскопия в видимой области спектра. По характеру спектров, величинам оптической плотности и коэффициентам Qw > Л и более высокие значения оптической плот-

ности и максимальное содержание ароматических компонентов имеют препараты ГК, а препараты ВЛФ и особенно ФК — 'значительно ниже. Минимальные значения оптических плотностей имеют препараты миогопатрпспог'о солонца, что подтверждает отмеченное ранее работами Александровой, 1944; Кауричева, Панова, 1957; Кононовой, 1963; Квачн, 1970; Па-нона, 1972 н других исследователей влияние обменного натрия на структурный состав и оптические свойства гумусовых кислот.

Абсолютные значения коэффициентов Q« и Л вниз по профилю всех почв возрастает, a —уменьшается. Следует отметить, что нес коэффициенты Qi-e, Л, показывают менее «сложное» строение ГК гор. В] светло-каштановой почвы по сравнению с Г К гор. Вг.

Инфракрасная спектроскопия гумусовых кислот. Сравнительный анализ ИК-спектров препаратов гумусовых кислот, выделенных из почв комплекса, показал, что с увеличением степени солонцеватостн наиболее сильные структурные изменения претерпевают препараты ГК (возрастает содержание алифатических компонентов и число ионизированных СОО~ групп). ИК-слектры ФК и ВЛФ в зависимости от степени солонцеватостн изменялись слабо, '

По сравнению с ГК препараты ФК и ВЛФ характеризуются более высокой интенсивностью поглощения кислородосо-держащнх группировок, что .подтверждается данными элементного состава и полосами поглощения в области 3050— 3150 см-1 (валентные колебания С—Н связей ароматических групп), 1200—1230 см-"1 (валентные колебания С—О связи) и 1420—1425 см-1 (деформационные колебания О—И), -кото-, рые позволят предположить наличие феиольиых группировок в ФК и ВЛФ.

Дериватографический анализ гумусовых кислот. Согласно полученным термограммам (по данным ДТГ) в препаратах ГК отмечается по одному эндотермическому эффекту при 100—130вС, в то время как в ФК и ВЛФ—до дп>х эндотермических эффеюов 11 области 60—'160'С, что свидетельствует -о более гидрофильном характере ФК и ВЛФ. Первая группа экзоэф;Ьектоп в ГК находится в интервале 300—ЗС0°С,ФК— 190—330°С, ВЛФ — 2О0—ЗоО'С. В этой области происходит разрушение периферических фрагментов молекул гумусовых кислот. Вторая группа экзоэффектов находится у ГК-в облает

сти 450—820СС, ФК—160—760'С и ВЛФ —450—810°С. В этой области происходит разрушение более стабильных центральных фрагментов гумусовых.кислот.

Анализ характера термодеструкцнн препаратов ГК позволяет сделать вывод, что с увеличением степени солонцеватосш в высокотемпературной области увеличивается число термоэффектов и возрастает абсолютная температура эффекта. Аналогичная закономерность отмечена для препаратов ВАФ, В ФК наиболее сложную и термостабнльную центральную часть имеют ФК гор. А светло-каштановой почвы, что, по-видимому, обусловлено оптимальными условиями гумификации.

Соотношение периферических и центральных группировок в гумусовых кислотах (отношение потерн массы в низкотем-' пературной области к потере массы в высокотемпературной области в % от общей) показало, что как в ряду ГК— ВАФ-*-ФК, так и вниз по профилю происходит изменение структуры гумусовых кислот в сторону увеличения в них доли периферических фрагментов.

Масс-спектрометрическое исследование гумусовых кислот.: Для установления структурно-группового состава гумусовых кислот целесообразно ограничить задачу анализа их плро.ти-затов исследованием наиболее распространенных типов соединений, паковыми являются кислород- и азотооодержашие соединения, путем использовании карты массовых чисел, позволяющей осуществ1гть выбор аналитических пиков, характеризующих отдельные типы соединений (Хмельницкий,. 1980; Хмельницкий, Лукашенко, Черников и др., 1976, 1977, 1978, 1979). На каждой карте подсчитывала«» сумма интенсивно-стей всех ионов и по значению полного ионного тока (Л ПИГ ) строились масс-термограммы, позволяющие оценить динамику суммарного выделения продуктов пиролиза. Последние были условно разделены на «жидкие» и «газообразные» продукты пиролиза (табл, 3). К газообразным продуктам пиролиза относятся СО, СОг, НгО, 502. Масс-термограммы жидких продуктов получали вычитанием из суммарного ионного тока при каждой температуре сумм ионных токов, отвечающих указанным выше газам. Жидкие продукты пиролиза были разделены на компоненты ароматической и неароматнческой природы (табл. 3), а также на отдельные типы ароматических со-единенлйл

Анализ динамики выделения суммарных газообразных и жидких продуктов пиролиза свидетельствует о наличии в исследуемой деструкции препаратов трех температурных областей. В первой области температур ^О-^ОО'С происходит выделение главным образом низ-комолекулярных компонентов ароматической и неароматичесюой природы, В этой же обла* 8

сти отмечается максимум интенсивности выделения газообразных продуктов пиролиза; Максимальная интенсивность выделения в этой области отмечается у ФК. В области температур 200—550°С происходит выделение более термоустойчивых компонентов той же природы за счет отрыва кондовых и боковых-групп. В этой области.максимум интенсивности выделения отмечается в препаратах ГК. Третья область температур 550—700°С имеет ряд нечетких максимумов термореак-цни выделения наиболее термостабильных компонентов.

Анализ динамики выделения газообразных, ароматических и неароматических продуктов пиролиза показывает, что динамика выделения всех компонентов различается по количеству стадий выделения и температурным интервалам и специфична для каждого препарата.

Количественный выход газообразных и жидких компонентов специфичен для каждого препарата (табл. 3), что свидетельствует о том, что препараты ФК имеют более высокое содержание газообразных продуктов пиролиза, чем ГК, с максимальным их содержанием в ФК солонца многонатриевого. Препараты ГК содержат значительно больше жидких продуктов пиролиза, чем ФК. Среди жидких продуктов пиролиза преобладают неаром атическне компоненты, составляющие 70—80% от их суммы. Наибольшее количество неароматиче-скнх компонентов содержат ГК солонца многойатрневого.

Таблица 3

Выход газообразных н жидких продуктов при пиролизе гумусовых кислот (от, i%)

х о: » 3 Ё «j d Wo Б Газообразные б с Р ■и И w § и Жадкие Г. П. Iiсароч. л.

НгО СО СОа SOj неаром. аром. Ж, п. аром, п.

65.2 50,0 67,6 73,9

ГК светло-каштановой почвы

17,6 j 22,2 j 25,3 | 0,1 [ 34,8 | 26,5 | 8.3 |

ГК солонца многонатриевого

13,6 [ 18,0 | 27,2 | 0,2 | 41,0 [ 33,7 j 7,3

ФК светло-каштановой почвы

29,3 j 20,7 [ 22,4 } 0,6 | 32.4 | 25.0 | 7,4

ФК солонца многонатриевого ■

24.9 1 23,1 1 25.3 0,6 26,1 22,4 3,7

1,9

1,4 2,0

3,2 4,6 3.4

2.8 6,1

Максимум ароматических компонентов наблюдается в препаратах светло-каштановой почвы,.мданмум— в препаратах солонца многонатриевого.

Г п

", По соотношению газообразных продуктов к жидким

неаром. п.

неароматических и ароматических продуктов в свет-

ло-каштановой почве наблюдаются незначительные отличия между ГК и ФК, го в солонце многойатриевом, судя по этим отношениям, ФК значительно отличаются от ГК.

Дифференциация суммы ароматических компонентов в пи-ролизатах гумусовых кислот показала, что в наибольших количествах в составе гумусовых кислот содержатся моноциклн-ческне ароматически« соединения (76,9—90,6% от суммы). Бициклпческие ароматические соединения (9,4—23,1 % от суммы) и три ци клич ее кие ароматические соединения, отмечаемые только в ГК {1,5—1,8% от суммы), содержатся в пироли-затах гумусовых кислот в значительно меньших количествах. Среди 'МОнециклических ароматических соединений л составе "гумусовых кислот в наибольших количествах входят бензолы, из бнцикличсских— бензфураны и нафталины.

Коллоидно-химические свойства гуминовых кислот. Исследованиями Александровой, 1949; Соколовского, 1971; Орлова, 1974; Лиш рвана, Кругл такого, Третннника, 1977; Мнхайли-ченко, 1979; Лактионова, 1978, 1980 и других авторов показано, что растворы гумусовых веществ обнаруживают многие свойства, присущие коллоидным системам (четко выражен конус Тиндаля, сравнительно высокомолекулярные фракции не диффундируют через полупроницаемые мембраны," при добавлении электролитов происходит коагуляция, проявление электроотрицательного заряда при электрофорезе и т. д.).-

Коллоидно-химические свойства ГК изучали путем определения их набухания, удельной поверхности и электрокнне-ткческого ■потенциала.

Рассматривая полученные данные (табл. 4), следует отметить определенную закономерность между величинами электрокинетического потенциала и набуханием препаратов ГК. Так наибольшие величины набухания и электрокинетического потенциала отмечаются для гор. А в светло-каштановой почве, гор. В1—солонце многонатриевом, гор. В2 — солонце малонатриевом и гор. ВС — солонце многонатриевом. Максимальные значения электрокинетического потенциала и набухания ГК отмечены у много натриевого солонца и хорошо коррелируют с данными определения электрокинетического потенциала и набухания почв в целом.1

\ Полученные результаты определения удельной поверхности ГК (табл. 4). показывают, что исследуемые препараты .10

Таблица 4 Коллоидно-химические свойства гуминовых кислот

Почва Горизонт Набухайте Удельная поверхность, мг/г Дзета-потенциал, МО

обшая внешняя

С ветло-к ащтановая Л 392 318 202 60,6

лочва В1 276 310 191 56,3

В, 209 312 255 ■ 26,9

ВС „ 189 — ■ — 33,7

Солонец малонатрме- Л 214 303 171 52,1

БЫЙ В, 312 306 237 55.9

Вг 279 312 125 33,6

ВС 195 1— — ез.9

Со ловец многонат- А 193 297 138 33,6

риевый В, 426 322 237 58,0

ва 256 339 102 26,9

ВС 198 -—' 43,7

имеют высокоразвитую поверхность, которая близка к величинам, полученным рядом авторов ('Крыстанов, Петков, 1969; Воронин, Витязев, 1971; Третишшк, 1973; Касатиков, 197-1). Максимальные величины внешней и общей удельной поверхности для ГК гор. А отмечены в светло-каштановой почве, для гор. В1 — в солонце мпогонатрневом, в гор. В2 — наибольшей величиной общей поверхности характеризуются ГК солонца многон аггрм евого, а наибольшей величиной внешней поверхности— ГК светло-каштановой почвы. Отмечено отсутствие закономерности Л1ежду величиной удельной поверхности ГК и величинами их набухания и электрокинетнческого потенциала. Закономерная связь между этими показателями отмечается.только для гор. А светло-каштановой почвы и свидетельствует о том, что она, по-видимому, обусловлена более высоким по сравнению с другими горизонтами светло-каштановой почвы н солонцами, содержанием «гидрофильного гумуса» {Алешин, Шевцова, Черников, 1971), вследствие более благоприятных условий гумификации.

Выводы

1. Комплексом физико-химических методов проведено сравнительное исследование состава и физико-химичеоких свойств гум,нновых, фульвокнслот и водно-ацетоновой фракции по профилю почв солонцового комплекса;

2. В многонатриевом солонце по сравнению со светло-каштановон почвой н малонатриевым солонцом отмечается

. И

некоторое увеличение доли гумшювых н фульвокнелот 1-й фракции jq верхнем горизонте, и 3-й фракции — в нижних. ; -Максимальное содержание гумнна отмечается в солонцах. Фракционный анализ гумииов солонцов показывает, что в профиле мадонатриевого солонца преобладают гуминовые кислоты и только в гор. ВС — фул ьвoKiгслоты. В многонатриевом солонце только в гор. Л преобладают гуминовые кислоты, а в остальных* горизонтах — фульвокислоты. Проведенные исследования и анализ литературных данных позволяют считать выявленную закономерность обшей для солонцовых почв исследуемого региона.

) 3, Препараты фульвокнелот по сравнению с гумнновыми кислотами имеют повышенное содержание водорода, азота и кислорода. Препараты водно-ацетоновой фракции отличаются от гумлновых кислот более низким содержанием углерода и более высоким — водорода и азота. Отличие водно-ацетоновой фракции от фульвокнелот заключается в более низком содержании кислорода и более высоком—.углерода, водорода, азота. С увеличением степени солонцеватое™ -в препаратах гуми-новых и фульвокнелот уменьшается доля углерода и возрастает доля водорода и кислорода .Элементный состав водно-ацетоновой фракции с увеличением степени солонцеватостн изменяется слабо.

Графостатн'стическнй анализ гумусовых кислот показал, что по сравнению с гум-шавыми кислотами препараты фульвокнелот более окислены, а водно-ацетоновая фракция — более восстановлена- С увеличением степени солонцеватостн и внш по профилю гумусовые кислоты становятся более окисленными и тидрогенизированными.,

4. Изучение спектров поглощения и анализ коэффициентов Л, Q^-s, Е показали, что гумлновые кислоты и вод-но-ацетоиовая фракция имеют более зысокне значения оптической плотности и более «сложное» строение, чем фульвокис-лоты. С увеличением степени солонцеватостн величины оптических плотностей всех фракций снижаются с минимальными • значениями у многонагриевого солонца.

5. С увеличением степени солонцеватостн ИК-спектры фульвокнелот и водно-ацетоновой ¡фракции изменяются слабо, а в гумшювых (кислотах возрастает содержание алифатических компонентов и число ионизированных СОО~ групп. Препараты фульвокнелот н .водно-ацетоновой фракции характеризуются более высокой 'интенсивностью 'поглощения кислородосо-держащих группировок по сравнению с гумнновыми кислотами, что подтверждается также данными графостатистнческого анализа.

6. Соотношение периферических и центральных группиро-; 12

вок гумусовых кислот, по данным, дсрнватографического анЗ-. лнза, показало, что в ряду; гуминовые килоты-^водно-ането-новая фракция->-фульвокислоты возрастает доля периферических фрагментов с максимальным их содержанием в фуль-вокислотах, С увеличением степени солонцеватостн отмечается увеличение доли менее термостабнльной части в гумусовых кислотах. Аналогичная закономерность наблюдается по профилю исследуемых почв для .всех препаратов..

Гуминовые кислоты гор. В( светло-каштановой почвы н ■многонатрневого оолонш имеют более высокие абсолютные значения этого отношения но сравнению с остальными препаратами светло-каштановой почвы и малонатриевого солонца.:

7. Согласно данным метода ииролнтической масс-спекгро-метрин, максимальное суммарное содержание газообразных продуктов отмечается в пиролизатах фульвокислот. Наибольшим содержанием жидких продуктов характеризуются пиро-лтаты гу.чиповых кислот. Среди жидких продуктов пиролиза преобладают неароматнческне компоненты, -составляющие 76—86% от 1гх общей суммы. Максимальное содержание ароматических компонентов отмечается п препаратах светло-каштановой почвы.

С увеличением степени солониеватости в пиролизатах фульвокислот солонца возрастает доля газообразных продуктов, а в пиролизатах гум-иновых кислот солонца—жидких продуктов, в которых преобладают компоненты неароматнче-ской природы.

Дифференциация сумм ароматических компонентов в пиролизатах показала, что в наибольших количествах в составе гумусовых, кислот содержатся моноциклическне ароматические соединения (80,2—92,7(% от общей суммы ароматических соединений). В меньших количествах в состав пиролизатов входят Си циклические (7,3—19,3% от суммы) и трицнклнче-ские ароматические соединения (1,5—1,8% от суммы). Наличие три циклических соединений, отмечаемых только в гуми-новых кислотах, свидетельствует об их более ароматическом характере по сравнению с фульвокислотами.

8. Наибольшие величины набухания и электрокннетнче-ского потенциала отмечаются для гушшовых кислот гор. А— в светло-каштановой >почве, для гор. В) — в солонце ми го го -натриевом. В гор. Ва — солонце малонатрневом, гор. ВС — солонце многонатрлевом.

Максимальные величины внешней и обшей удельной поверхности для гумнновых кислот гор. А отмечены в светло-каштановой почве, для гор. В) — в солонце многонатриевом. В гор. В2 наибольшей величиной общей удельной поворхио*

стн характеризуются гумниовые кислоты солонца.многонатриевого, а внешней—гумнновые кислоты светло-кашта;т.овой почвы.

С увеличением степени солонцеватостн значения набухания, электрокинетнчеокого потенциала .и общей удельной поверхности возрастают с максимумом у многонатриевого солонца.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Пр а в д ол юбо в И, Г., Кокурнна Э. И, Характеристика органического вещества почв солонцового комплекса светло-каштановой подзоны Волгоградской области. — 5-Й Делегатский съезд Всесоюзного общества почвоведов. Тезисы докладов. Минск, 1977, т, 4, с. 136—137.

2. Правдолюбов И. Г. Характеристика органического вещества Почв солонцового комплекса Волгоградской области. —Доклады ТСХЛ, 1079, в. 248, с. 57—64.

3. Правдолюбов И. Г. Термографическая характеристика гуми-иовых кислот поч® солонцового комплекса Волгоградской области, — Доклады ТСХЛ, 1080, в. 258, с. 131—138.

4. Правдолюбов И, Г., Черников В. Л. Физико-химическая характеристика гуминовых кислот почв солонцового комплекса Волгоградской области. — В сб.: Теоретические основы и опыт мелиоративной обра-Сотки л химической мелиорации солонцовых почв. Тезисы докладов па Всесоюзном научно-техническом совещании (24—28 июня 1980 г, п. Шор-тзнды) Целиноград, 1980, с. 179—181.

5. Л м м о с о в а Я. М„ Правдолюбов И. Г., Ч е р н и к о в В. Л. .Физико-химическая характеристика гуминовых кислот поча солонцового комплекса Волгоградской области. — В сб.; Проблемы диагностики и мелиорации солонцов. Новочеркасск, 1980, с, 41—56.

6. П р а в д о л ю б о в II. Г. Спехтрофотомстрическая характеристика гуминовых кислот почв солонцового комплекса Волгоградской области.— В сб.: Генезис и плодородие почв., М„ ТСХЛ, 1981, с. 34—40.

7. П р а в до л ю б о в И. Г., Черников В. Л,, Т е р е н т ь с-ва Е. П„ Лммосова Я. М. Физико-химические свойства и физиологическая активность гумусовых кислот почв солонцового комплекса Волгоградской области.— В сб.: Проблемы диагностики и мелиорации солонцов, Новочеркасск, 1981, с. 87—101,

8. Правдолюбов И. Г., • Ч е р н и к о и в В. Л. Исследование состава и свойств органического вещества почв солонцового комплекса,— В сб.: Научные основы и практические приемы повышения плодородия почв Южного Урала и Поволжья. Тезисы докладов 10-й научно-производственной конференции почвоведов, агрохимиков и землоделов Южного Урала и Поволжья, Уфа, сентябрь 1982 г., с. 65—66.

Л 72033 7/Н—83 г.

Объем 1 п, л.

Заказ 189. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44