Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физико-химические характеристики фульвокислот ферралитных почв Республики Гвинея и их влияние на поступление марганца в растения

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Физико-химические характеристики фульвокислот ферралитных почв Республики Гвинея и их влияние на поступление марганца в растения"

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

На правах рукописи

КОНДЕ СИДАФА

УДК 631.445.2 : 631.417

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ФУЛЬВОКИСЛОТ ФЕРРАЛИТНЫХ ПОЧВ РЕСПУБЛИКИ ГВИНЕЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПОСТУПЛЕНИЕ МАРГАНЦА В РАСТЕНИЯ

Специальность 03.00.27 — Почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор Карпухин А. И. "

Научные'консультанты: доцент, кандидат химических наук Кончиц В. А., кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Шестаков ЕГ. И.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Шевцова Л. К., кандидат биологических наук Чуйко В. А.

Ведущее предприятие — Московский гидромелиоративный институт, кафедра мелиоративного почвоведения и земледелия.

Защита состоится » .... . . 1993 г. в

час. на заседании специализированного совета К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 49, ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан

»

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

Вильяме М. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема продовольствия а тропических странах Афрнхи занимает одно из основных мест в системе разработок, необходимых для удовлетворения потребности населения и пищевой * промышленности

Ферраллитные почвы по своей природе являются с агрохимической точхи зрения бедными, и крестьянские методы ведения хозяйства не способствуют повышению плодородия. Естественно понятно в таких случаях, что к первым показателям, которые затрагиваются,надоотносить гумусное состояние почвы. Снижение общего содержания гумуса дает возможность оценить количественно эту проблему, но не отвечает на вопросы, хасающнеся качественных изменений. Очевидно, что для регулирования количества и качества гумусовых веществ в почве необходимо проводить их всестороннее изучение, с тем чтобы собрать прочные теоретические данные, которые могли бы быть использованы в. качестве опоры. ;

Фнэико-химичесхие характеристики фульвохислот обусловливают во многом поведение марганца, кйх одного из типоморфных элементов ферраллитных почв.

' Цель и задачи. Целью работы являлось выявление качественных изменений фульвокислот под влиянием сельскохозяйственного использования ферраллитных почв, доля участия органических веществ (фульвокислот в особенности) в поступлении марганца в растения риса. В работе ставились задачи! .

- определить влияние сельскохозяйственного использования ферраллитных почв на элементный состав фульвокислот;

- выявить изменения, которые претерпевают основные группировки, входящие в состав фульвокислот;

- изучить влияние различных фрахций органичесхйх веществ на поступление марганца в растения.

Научная новизна. Впервые с помощью современных методов физико-химического анализа (элементный анализ, И.К. спектроскопия, Термический анализ, масс-спектрометрия, гелевая фильтрация) были доследованы состав и свойства фульвокислот, выделенных из ферраллитных почв Гвинеи,• установлено влияние сельскохозяйственного освоения целинных почв на изменение свойств фульвокислот. С помощью метода изотопных индикаторов изучено влияние фульвокислот на поступление марганца в растения и установлена роль низкомолекулярных фракций органических веществ в связывании марганца и его доступности растениям.

тллХшми-*-

Проведено селективное рдодьлеииё фракции марганца по растворимости и его распределение между различными (низкомолекулярными, среднемолекулярными)фракциями.

Практическая значимость. Полученные данные позволяют понимать суть качественных изменений, происходящих в фульвокислотах в результате сельскохозяйственного освоения ферраллитных почв Гвинеи, что дает возможность лучше выявить в некоторой степени причину снижения плодородия данных почв. Большое значение имеет регулирование доступности марганца в ферраллитных почвах из-за его высокой относительной концентрации в них.

Методика использования изотопных индикаторов для изучения Доступностимарганца под влиянием фульвокислот и других характеристик почвы в сочетании с другими методами физико-химического анализа

позволят более точно прогнозировать и регулировать режим питания растений.

Результаты исследований позволяет разработать лучшие приемы использования ферраллитных почв с тем, чтобы повышать плодородие и получать устойчивый урожай.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены на научной хонференцни молодых ученых ТСХА в июне 1991г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано две статьи.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из 4 глав, содержит/^страниц машинописного текста, 24 таблицы и 29 рисунков. Список использованной литературы вхлючает в себя источников, из них 55 на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследований служили целинные'и освоенные ферраллитные типичные и ферраллитные конкреционные почвы лесной части республики Гвинея (западная Африка). Из образцов этих почв были выделены фул ьвокислоты пометодике Форсита в модификации Орлова Д. С. иЮхнина (1972). Первая фракция (щелочнорастворимая фракция) и вторая фракция (ацетон+ИаОН) были использованы для дальнейших исследований. В образце почвы определяли: общий гумус по Тюрину, рН водной и солевой вытяжки. При использовании мМп определяли фракционный составмарганца (водорастворимый, обменный или ацетатнорастворимый, марганец, связанный с органичесхим веществом, и валовой).

С помощью систематизирования« гелевой фильтрации с использованием геля типа Сефадекса в-Ю и 0-50 было изучено распределение марганца по молехулярно-массовым фрахциям органичесхих веществ.

Использован радиовегетационныйметод для изучения поступления марганца в растения риса под влиянием фульвокислот с использованием двух концентраций марганца (минимальной и максимальной для данных почв) при отношении углерода фульвокислот кмар ганцу 1,5:1. В препаратах определяли: элементный состав (анализатор "ПАККАРД", США), качественный состав функциональных групп и атомных группировок методом инфракрасной спектрометрии (Щ(-20, Германия), термоустойчивость (Дериватограф - 1500Д, Венгрия), структурно-групповой состав спомощьи метода пиролитической масс-спектрометрии (спектрометр НХ-1303 с пиролитической ячейкой,'разработанной на кафедре физической и коллоидной химии ТСХА).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Физико-химические свойства гумусовых веществ и оценка гумусового состояния плодородия почв по этим показателям.

Элементный состав. Щелочно-растворимые фракции (первые фракции) фульвокислот содержат.30-32% углерода, 39-43* водорода и 2527% кислорода. Первая фрахция фульвокислот из конкреционной почвы содержит больше кислорода и меньше водорода и а зота, чем те же фракции, кз ферраллитных типичных почв. Целинные варианты ферраллитных типичных почв имеют повышенную зольность по сравнению с конкреционными аналогами .Освоение ферраллитных почв вызывает изменение показателей: содержание углерода, водорода, азота. Такое изменение Оолее резко ощущается в препаратах фульвохислот из ферраллитных типичных почв. При освоении ферраллитных конкреционных почв степень окисленности мало изменяется, но для ферраллитных типичных почв этот показатель почти в два раза увеличивается от 0,24 до 0,42.

Таблица 1

Элементный состав первой (целочно-растворимой) фракции фульвокислот (ват,*)

Почвы

00

Н:С

0:С

С:Н :Золь-

:ность, *

♦ерралпит-ная конкреционная

целинная 31,05 39,74 27,46 1,75 0,49 1,28 0,88 17,74 12,14

♦ерраллит-ная конкреционная

освоенная 31,81 39,37 27,24 1,58 0.47 1,24 0,86 20,13 12,69

Ферралпит-ная типичная

целинная 29,ВЗ 42,92 25,08 2,17 0,24 1,44 0,84 13,75 16,41

♦ерраллит-

ная типичная •

освоенная 31,73 39.93 26,59 1.74 С,42 1,26 0,84 18,24 11,09

Вторая фракция фульвокислот, полученная в результате элюирования щелочью после предварительной обработки угля ацетоном, характеризуется пониженными значениями зольности, степени окисленности и содержания кислорода и повышенным значением содержания азота, водорода по сравнении с первой фракцией.

Освоение ферраллнтных почв вызывает снижение доли кислорода и зольности. Значения атомных отношений Я/С приближают первые фракции фульвокислот-к: ароматическим углеводородам (1,24-1,44), а вторые фракции кцихлоалханам (1,51-1,63). Вцелом освоение как конкреционных, так и типичных ферраллнтных почв, обусловливает снижение величины атомных отношений Н :С, то есть повышает ароматичность, за исключением второй фракции фульвокислот из типичной ферраллитной освоенной почвы.

Таблица» 2

Элементный состав второй (ацетон + НаОН) фракции фульвокислот (в ат.%).

Почву

С

Н: С

0: С

С: Н

Зольность, К

;Ферраллит-:ная конкреционная :целинная

•.Ферраппит-:ная конкреционная :освоенная

28,40 44,81 24,31 2.67 0,13 1.59 0,86 10.56 7.15

29.24 44,98 23,05 2,73 0,04 1.54 0,79 10,71 5,53

;Ферраллит-:ная типичная

'.целинная 29,53 44,50 23,22 2,75 0,07 1,51 0,79 10,74 10,68

:Феррал/тт-1к^я типичная

•освоенная 28,35 ОЙ Й.04 2,53 0 1,63 0.81 11.28 6,39

С учетом того/ ЬйгИеНёйИб Н/С равно 2 для алканов и 0,67 для неконденсиробанй^х сфоМа+ЙЧескИх веществ (Кончиц, Черников В .А.), мы рассчиталй ИроЦёИт у<\йерода алифатических цепей по формуле:

(Н/С Ш- 0,67

е.ц«-—---—-— . юо

" ¿/0-0,67

ПоЛу46Нйиё ДаИНие у*азУбают на то, что вторая фрахци; фульеокИсЛо+ боЛёё Со^та у глбродом алифатической цепи по сравнение с первой ф^йкцйёй, ЦглТПГПыа почвц оодержат больне углероде алифатмчаскоА цоШ1 но сравнению о первой фракцией, а целинные почвь содержат больше угЛе^оДй алифатической цепи, чем освоенные. Графо-статистический акаииз Дйийых элементного состава по диаграмме И/С -О/С позволяет устаЙйЬМт1>» что основным процессом, происходящим I фульвокислотах феррайлИТнЦх конкреционных почв, являете* дегидратация. ДйафаМма препаратов из ферраллитных типичных поч! Показывает дегидрогеййЭгЩийвпервойфрахции при переходе от целинныз х освоенным почвам й Шдратацию во второй фракции.

Инфракрасный Ьпёктры поглощения фульвокислот ферраллитньп

дочв Гвинеи. В инфракрасных спектрах препаратов фульпокислот из ферраллнтных типичных почв имеется ряд полос при 1080 и 1040 см*1, которые обусловлены гидроксильными группами полисахаридов. Деформационные колебания атомов карбоксильной группы зафиксированы в интервале 1240-1220 см'1. В области 1560-1700 отмечается наличие разных группировок, а именно ароматических, содержащих С»С, харбонил ьных ОО, связанных водородной связью, а также карбоксильных. Во второй фракции и ввиду пониженной зольности (10,68%) полосы при 1040 Л 1080 см"1 сливаются. Изучение инфракрасных спектров препаратов фулмзок.ислот из почв, используемых в сельском хозяйстве, позволяет выделять нескольхо областей ,изкоторых более информативна та, которая расположена при 1040-й240., й<Ш0,, 1560,, Д^ОО, 1710 см*1.

Освоение вызывает ослабление интенсивности некоторых полос поглощения и появление новых (900,1;25р. Это особенно относится к карбоксильным группам.

Сравнение препаратов фулл.ярлсдело.т из ферраллнтных конкреционных почв по их инфракраси^ш.чпека^ам,позволяет заключить, что кроме наличия основного набора,гл^вш4х|по,л ос,поглощения, гумусовых веществ, характерно изменение интенсивности .поглощения и отсутствие полос при 2860 см*1 для препаратов из освоенных,почв, особенно во второй фракции.

Дифференциальный термический анализ<(Д.ТА ).идифференциальный термогравиметрический анализ (ДТГ). -На да^ ,хрнвых фульвокислот,

полученных из ферраллнтных почв, эндотерминЭД!5НЙэ^фехтиаблюдается в области от 90° до 105"С, кроме второй фульвокислот из

ферраллнтных типичных целинных почв, для л^оя-дрых отмечается два эндоэффекта при 75 н 100°С.

Вовлечение почв в сельскохозяйственное производство.снижает термоустойчивость фульвохислс>т. Это проявляется вдвух.нрправлёниях:

1. Температурные эхзоэффекты проявляются раньше в фульвохислотах, выделенных из почв, используемых в сельском хозяйстве, чем в их целинных аналогах.

2. Отмечается два экзоэффехта в почвах, используемых в сельском хозяйстве, тогда как в целинных аналогах отмечается один эхзоэффехт в низкотемпературной области. •

Сравнениеферраллитных типичных и ферраллитных хонхреционных

почв не обнаруживает существенного различия в низкотемпературной

г ,

области, хотя в конкреционных ферраллитных почвах, используемых в сельском хозяйстве, температурные экзоэффекты проявляются гораздо раньше, чем в типичных их аналогах (на.20°С раньше). Наибольшее число эхзоэффектов наблюдается у целинного варианта ферральных конкреционных почв (3-5 экзоэффектов). Согласно двухчленному харахтеру строения молекул гумусовых соединений, центральная часть фульвокислот из варианта почв, используемых в сельском хозяйстве, проявляет большую устойчивость, особенно конкреционных почв.

Как для ферраллитных типичных, так и для ферраллитных хонхреционных почв, начала высокотемпературной области мало различаются (470-490°С). Во всех препаратах первая потеря массы соответствует удалению адсорбционной воды, которое происходит при температуре от 80 до 100°С. Периферическая часть первой фракции фульвокислот ферраллитных конкреционных целинных почв разрушается в результате двух реахций при температуре 275 и 380°С.

При распаде стабильных группировок отмечается 3 случая потери массы (при 470, 755 и 760-785°С).

Сопоставление данных о потерях массы при реахциях в низкотемпературной и высокотемпературной областях.позволяет утверждать, что в построении молекул первой фракции фульвокислот из ферраллитных конкреционных целинных почв с количественной точки

зрения преобладают стабильные группировки.

Отношение потери во второй фракции фульвокислот изферраллитной конкреционной целинной почвы при низкотемпературной и высокотемпературной областях составляет 0,856, что говорит о преобладании центральной части над периферической в построении их молекул. Что же касается первой фракции фульвокислот из хонкреционных освоенных почв, периферическая часть принимает почти такое же участие . впостроенииихмолехул,кахцентральная. Это подтверждается значением отношения потери массы, приближающимся х единице (0,914).

Увеличение значения Ъ в результате сельскохозяйственного использования ферраллитных хонкреционных почв говорит о снижении роли центральной части.

Вторая фракция фульвокислот из хонкреционной освоенной почвы не отличается от таковой из целинного варианта.

Боковые неустойчивые части занимают небол ьшой вес в построении первой фракции фульвокислот изферраллитной типичной целинной почвы. Отношение потери массы равно 0,427. Эти препараты более термоустойчивы, чем их аналоги из конкреционных целинных почв. Однако следует иметь в виду зависимостьотношенияпотерьмассы от содержания золы, компоненты хоторой, как объясняет Чернихов НА., связаны с периферичесхой частью (фунхциональные группы) и в результате этого повышается термоустойчивость. Зольность данных препаратов составляет 16,41%.

Для второй фрахции из типичных целинных почв характерен равный количественный вклад периферической и Центральной частей (¡5 • 0,929). Использование ферраллитных типичных почв в сельском хозяйстве приводит х увеличению доли алифатической части в первой фракции фульвохислот.

Исследования структурного состава фульвокислот из целинных и освоенных ферраллитных почв Гвинеи методом пиролитической' масс-

фректроиетрии. При пиролизе первой фракции фульвокислот из ферраллитной конкреционной (целинной и освоенной) почвы отмечается ровишенное газовыделение по сравнению с выделением жидких продуктов термодеструхции. Крива я выхода воды имеет двамаксимума для целинного рарианта (280 и 590°С) и один максимум для освоенного варианта (250°С). Выделение метана имеет два максимума для целинного варианта (340 и 590°С), а также два максимума для освоенного варианта (680 и 920°С). Выделение охиси углерода и двуокиси углерода характеризуется соответственно тремя и двумя пиками (310, 555, 890 и 310, 740) для целинного варианта, и пятью и тремя пиками (160, 430, 520, 740, 660 и 400, 740) для освоенного варианта.

Таблица 3

Термографические характеристики фульвокислот иj ферраллигных почв

Образец: ДТА. температура 'С

эндоэф- автоэффектов .фектов :

Дифференциальная. юрмофавиметрия ЯТГ

Остаток, %

1. «KG, 100 300. 415, 465.

755, 760, 775

2. «К,6, 95 320. 520, 595.

605. 645. 745

3. «К,<5, 9') 285, 385, 475.

'65. 795

». «К,С, 105 280, 320. 515.

590. 730

5. »K,S 95 31)0, 4t0. 630.

/85, /95

6. »K,S, 75, 295, 385, 480.

100 635, СВ5. 740, 775. 830

7. *K,S? 95 305. 395. 470,

595, 710. 725. 745

8. »КД 90 300. 35U, 490.

/50. 760

Ш Ж Ж № 750-760-785 0.755 14.0 17.1 28,0 5,88 12,9 5.04

95 260 395 510 602 £52 Ш. 0,856 11,0 1374 20,8 16.6 2378 8,47 2,61 8.79

_8§'Ш 350 450 _ 0.914 14,7

14,1 7.19 25.6 7,5 9.38 4.33 765-/85 30.3

95 ?75 305 51Q 775-785 0.857 8.21

12 22.9 17,3 2476 22.3

?Я0 480 785-/95 0.427 23,3

23,Ь 21,4 33.9

JÜL Ш. iäfi_ 740_ 7М}" 0.929 10,4

13,9 39,4 6,09 15.4 13,0 2,90

.90 'ЯЪ_ 4ti5_ 540.■ 74g 0,822 11 0

15Л 28.9 8.64 9, Н 6.'.И 9.88

' т М

5.93 13,8

30 УЫ1 335 4?Л 675 ?(,!> 755 0 949 10,5 15,4 28.8 12,0 10,9 5,59 15,9 10,6

Следовательно антропогенное воздействие (освоение) вызывает смещение температурной области выделения воды, метана. Отмечаются более интенсивные выделения окиси углерода из препаратов освоенного варианта, где наиболее интенсивен высокотемпературный эффект, а также смещение температурной области выделения двуокиси углерода в сторону ее увеличения. Динамика выделения ароматических продуктов пиролиза предоставляет информацию о структуре их циклической части. Из целинной почвы препараты имеют четыре пика (220, 340, 460, 860°С), а из освоенной - тоже четыре (190, 555, 830 и 920°С), но увеличивается термоустойчивость препаратов. Из отношения неароматичесхих соединений к ароматическим видно, что освоение уменьшает выход ароматичесхих продуктов (1,74 для целинного варианта и 2,26 для освоенного).

Рассмотрение хривых выделения продуктов пиролиза второй фракции фульвохислот конкреционных почв показывает для целинных почв две реакции выделения метана' (400-555°С), одну реахцию дегидратации (280°С), четыре реакции выделения окиси углерода (370, 520, 680 и' 770°С), один махсимум для дехарбоксилирования (280°С), а для освоенных почв один температурный максимум выделения метана (430 и 555"С), одну реакцию дегидратаций (280°С), пять эффектов выделения окиси углерода (370, 490, S55, 770 и 830вС), две реакции декарбохсилирования (310 и 370°С). •

Выделение неароматичесхих продуктов выглядит одинаково для обоих препаратов, но максимум достигается на 30°С выше для освоенного варианта по сравнению с целинным. Картина выделения ароматических компонентов показывает, что в обоих препаратах оно начинается при 280°Симаксимум достигается при-460-490<,С . Интересно отметить сходство хривых, характеризующих пиролиз данных препаратов, а также-общий выход ароматических компонентов. Отношения неароматических

продуктов к ароматическим почти не изменяется н равняется 0,89 для препаратов из целинных почв и 0,94 для препаратов из освоенных почв.

Выход газообразных и жидких продуктов при Гвинеи (структурно-групповой состав от полного ионного

Таблица 4

пиролизе фульвокислот из ферраллитных почв

фульвокислот в *

тока)

Газообразные продукты

;Сумма ;

Образцы:газооб- :

:разных +-------------------

:продук- : СНА : Н«0 : СО :тов, ГП : ^ : :■

002.

•.Сумма : Жидкие продукты

:жидких +----------------

:лродук- : неарома-:аромати-:тов, ЖП : тичес- :ческие, : кие, НП : АП

ГП:ЖЛ

МП: АП

»КД 87,03 10,07 10,22 11,73 14,05 12.97 ■ 8,24 4,74 6,71 1,74

tHI.fi, 88,18 10,37 10,30 12,68 15,11 , 11,82 8,20 3,62 7,46 2,26

«К^, 84,90 9,64 9,74 11,71 13,17 15,11 9,95- .5.15 5,62 1,93

ФКД 83,83 9,14 9,97 11,36 11,53 16,17 10,90 5,26 5,19 2,07

»к'г0, 74,93 7,15 6,08 6,62 7,50 25,07.. 11,83 13,25 2,99 0,89

»К,е, 74,50 8,19 6,86 8,07 8,53 25,50 12,40 13,10 2,92 0,95

ФК^, 72,92 . 7,60 6,80 7.91 8,60 27,07 15,82 11,26 2,69 1,40

ФКБ 72,34 6,67 5,90 7,08 7.80 27,66 13,43 14,23 2,62 0,94

Пиролиз фульвокислот из ферраллитных типичных почв показывает для первой фракции и з целинной почвы, что де гидратация протекает в четырех реакциях (280, 340,520 и 650°С), выделение окиси углерода в двух реакциях (520 и 800°С), декарбоксилирование - в одной реакции (280°С) с наличием плеча при 650-890°С, выделение метана в одной реакции (555°С).

Б препаратах, выделенных из освоенной почвы, отмечаются также дегидратация при одной реакции (280°С), выделение окиси углерода в результате трех реакций (340, 520 и 740°С), декарбоксилирование в одной реахции (280°С), выделение метана тоже в одной реакции. Следует отметить, что освоение почв влечет за собой структурные изменения за

счет атомных группировок, ответственных за выделение воды в ходе пиродеструхции. В отношении неароматических компонентов использование данных почв в сельском хозяйстве вызывает некоторое снижение термоустойчивости первой фракции фульвокислот и выход этих продуктов выше, чем для целинного варианта. Рассмотрение отношения неароматических компонентов к ароматическим показывает, что не наблюдается резкого'изменения в соотношении этих двух структурных . компонентов в результате освоения. Результаты показывают, что первые фракции фульвокислот из конкреционных почв более чувствительны к антропогенным воздействиям по сравнению с таковыми из ферраллитных типичных почв.

Термодеструкция фульвокислот второй фракции из ферраллитных типичных почв приводит для препарата изцелинной почвы к одной реакции дегидратации (310°С), одной реакции выделения метана (555°С), двум реакциям выделения окиси углерода (520и740°С), одной реакции выделения двуокиси углерода (310°С), а для препарата из освоенной почвы отмечаются дегидратация при 310°С, выделение метана при Э20°С, двуокиси углерода при 310°С.

Освоение данных почв приводит к дегидратации второй фракции фульвокислот и снижению интенсивности выделения неароматических компонентов от 15,8% до 13,4% от полного ионного тока.

Рассмотрение соотношений газообразных продуктов к жидким позволяет отметить большое сходство данных препаратов в отношении лабильных и стабильных компонентов. Судя по соотношению неароматических продуктов к ароматическим ясно, что вторая фракция фульвокислот из освоенной почвы более ароматизирована, чем вторая фракция фульвокислот из целинной ферраллитной типичной почвы.

Молекулярно-массовые сЬрахции фульвокислот ферраллитных о конкреционных и ферраллнтных типичных почв Гвинеи'. При использовании

гелей ишжСеф*декс6-10иС-50нам удалось выделить три молехулярно-массовые фракции: первая фракция НМ 200-400; вторая фракция ММ 10002000; третья фракция ММ 10000.

На долю фракции с молехулярной массой 200-400 приходится 5,86% углерода фульвокислот из ферраллитных типичных целинных почв и остальнаячаст* 94,14% распределяется между фракциями смолеку парными массами 10ОД-2000 и больше 10000.

ООщал картина не меняется для препаратов из почв, используемых в сельсхЬпэсозяйстве, которые содержат 4,64% низхомолехулярной фракции и 95,36% средавемолекулярной и высокомолекулярной фрахции. В целом содержали» углерода низхомолехулярной фрахции»препаратах всех вариантовфедэраллитных почв колеблется от 5,86 до 3,61%, а основную массу фул&яожислот ферраллитных почв Гвинеи составляют среднемстезгужврные фракции, на долю которых приходится до 50,3% углерода. Фездраллитные типичные почвы отличаются от хонкреционных низким спцтцдважием среднемолехулярных фракций и большим содержанием высокомодехуддрних соединений.

Освоазгие ферраллитных конкреционных почв вызывает снижение доли угпезктасх>еднемолекулярной фракции от 51,8 до 40,6% и увеличение его доли« высокомолекулярной фракции от 48,2 до 59,4%. ■ .

• Таблиц» 5

Распределение углерода по фракциям гумуса

+--------------------------....--------------------------------+

: Фракции гумуса: Ферраллит- :Ферраллит- :Ферраллит-:. Ферраллит-: : : ные типич- ные типич- :ные кон- : ные кон-

: ; ные целин- .ные осво- :креционные: креционные:

ные : енные - : целинные : освоенные :

+------------+----------.+--------.-+----...----;

: С. *:»*> :С. *:"Нп :С. %:"Нп :С, *: "Нп :

:Бк/мгС: :Бк/мгС: :Бк/иг: :Бк/мгС:

ТЙкзкоиолеку-

пнрние 5.86 47.22 4.64 37,93 3.62 33.33 3.62 16,67 ^реднемолеку-

лнрние 42,31 69.00 43.19 16.67 50,04 37,03 39.06 23,57 Високомолеку-

пкрные 51. ЯЗ. 6.40 52.17 15. 07.46. 34 .23. 40 57.32 16.35

Фракционный состав марганца в ферраллитных почвах Гвинеи. При применении радиоиндикаторного метода с использованием "Мп, мы определили различные фрахциимарганца, содержащиеся в ферраллитных почвах (водорастворимый, легкорастворимый, марганец, связанный с органической частью почвы, и марганец »связанный с аморфными окислами). На целинной ферраллитной типичной почве на долю легхорастворимой части приходится 4,2%, а на органическую часть 0,4% марганца.Основная масса марганца, связанного с органическим веществом, приходится на долю органических веществ с ММ меньше 700 (0,18%) и ММ 1000-2000 (3,19%). На ферраллитных типичных освоенных почвах 4,9% марганца связано с аморфными окислами (4/9%), 1,9% является легкорастворимым, тогда хак сорганичесхой частью связано 0,3%. Небольшая часть из последней фракции связана с соединениями с ММ меньше 700 (0,15%), вслед за ними идут высокомолекулярные (0,09%), затем среднемолехулярные соединения.

Таблица 6

Фракционный состав марганца в % (постадийные вытяжки)

Распределение "Мп по форм<И!$

Почвы . :Водно- : Легко- : 5* N11,0(1: Таима .ОЙщее количест-:

:растио-: расгео- :органичный : римый 'ческий

;во извлеченного: марганца

Ферраллитная типичная

освоенная 0,2 1,9 0,3 4,9

7.3

Ферраллитная типичная

целинная 0.2 4.2 0.4

1.3

6.1

Ферраллитная конкреционная целинная 0.5 6. а О.Ь 1.5

У.5

Ферраллитная конкреционная освоенная 0,3 7,3 0.3

1. 7

Ферралитные конкреционные почвы отличаются высоким содержанием железисто-марганцевых конкреций и фракционирование марганца обнаруживает 6,9% легкорастворимого, 1,5%марганца,сязанного с аморфными окислами, и 0,6% извлекается после обработки 5% раствором Ш(0Н. Половина последней фракции связана с соединениями с ММ •* 10002000, а вторая половина распределяется между остальными соединениями органического вещества. Освоение данных почв в сельскохозяйственное производство увеличивает долю легкорастворимой части.

Таблица 7

Распределение марганца по молекулярно-массовым фракциям гумуса

----------------------------------,-----------------------------—+

: : Содержание марганца в различии :

Почвы фракциях, в * ; ; +-------------------------------

: : ММ < 700 : 1000-2000 : > ЮООО :

Ферраллитная типичная

целинная 45.00 47,50 7,50 Ферраллитная типичная

освоенная 50,00 20,00 ' 30,00 Ферраллитная конкреционная

целинная 20,00 50,00 30,00 Ферраллитная кондационная

освоенная ' 13,33 40.00 46,66

Влияниефульвокислот на поступление марганца в растения риса на ферраллитных почвах Гвинея. Применение радиоиндикаторного метода позволило выявить некоторые стороны изучения данного вопроса. При использовании двух концентраций марганца 2,7 10"5мгмарганца на грамм и 0,33 мгмарганца на грамм почвы и фульвокислот при соотношени углерода к марганцу 1,5:1 были получены следующие результаты

Эти данные показывают снижение поступления марганца в проростки риса под влиянием фульвокислот на ферраллитных конкреционных почвах. В то же время усиливается поглощение его растением на ферраллитных

типичных почвах. Это, во-первых, объясняется различным содержанием марганца в исследуемых почвах.

Таблица 8

Поступление марганца в проростки риса (в % от внесенного)

: Образцы :2 .7 10-' мг/г :2,7 10-* :0,33 :. +ФК : мг/г.'0,33 мг + «К :

Ферраллитная кон- 0,75 0,51 0.56 0,60

креционная целинная 0,33 0,21 0,19 0,14

Ферраллитная кон- 70 1,71 1.71 0. 76

креционная освоенная 0,76 0,59 0,63 0,36

Песок 22,89 19,72 6,65 4,12

15,65 16. 1« 5.27 2,90

Ферраллитная тиЛич- 0, 74 0,73 0.30 0.52

ная целинная 0,12 0. 15 0,09 0,11

Ферраллитная типич- 0,53 0.62 0,41 0.88

ная освоенная 0,32 0.45 0,29 0,19

Числитель - надземная, знаменатель - корни

Во-вторых, анализ распределения марганца по молехулярно-массовым фракция органического вещества данных почв показывает, что до 47% марганца вферраллитной конкреционной почве связано с фракцией органического вещества имеющего молекулярную массу более 10000. В то же время, как в типичных ферраллитных почвах на долю этой фракции приходится лишь 8-30% марганца. Причем, половина, до 50% от общего количества марганца, связанного с органическим веществом, присутствует в составе фракции, имеющей молекулярную массу меньше 700. Очевидно, внесение фульвокислот в конкреционные почвы приводит к образованию высокомолекулярных марганецорганических соединений комплесной природы, доступность которых для растений ограничена. Освоение как хонкреционных, так и типичных ферраллитных почв, приводит к усилению поступления марганца в растения из-за изменения содержания органического вещества в почвах.

Увеличение концентрации марганца от 2,7 10"' мг до 0,33 снижает

+

+

поглощение его растениями. Таким образом, поступление лвргадииа » растения риса на ферраллитных почвах Гвинеи зависит не только ,©*• количества органического вещества в данных почвах, ¡л оу качественного состава (соотношения низкомолехуллрдаых « высокомолекулярных фракций) органического вещества.

ВЫВОДЫ

1. Щелочнорастворимая фрахция фульвохислот ферраллитных лочв в общем характеризуется большей зольностью, чем ацетонорастворимая фракция, причем для ферраллитиых типичных почв эта тенденция проявляется в большей степени, чем для ферраллитиых хонкреционных почв. Мохно предположить, что фульвохислоты щелочнорастворимой фракции имеют в своем составе большее количество функциональных групп, способных связывать зольные элементы, чем фульвохислоты ацетонорастворимой фракции, причем это в большей мере характерно для типичных почв.

2. Сельскохозяйственное освоение (вызывает более заметное изменение элементного состава фульвохислот ферраллитных типичных почв, чем ферраллитных хонкреционных .почв. Можно допустить, что имевшееся в активном состоянии равновесиемежду факторами гумификации в ферраллитных конхреционных почвах является более стабильным и менее подверженным влиянию внешних факторов (сельскохозяйственное использование), чем в случае ферраллитных типичных почв.

3. Изменение элементного.состава фульвокислот как типиных, так и хонкреционных почв при сельскохозяйственном использовании может происходить в результате таких процессов хах дегидратация и дегидрогенизация. Иск лючр ение составляет ацетонорастворимая фракция фульвохислот ферраллитных типичных почв, изменение элементного

состава которых происходит, в основном, за счет гидратации.

4. Сравнительное рассмотрение инфракрасных спектров поглощения фульвокислот фёрраллитных (типичных и конкреционных) почв показало, <#то в составе ацетонорастворимой фракции фульвокислот в большей мере йрисутствуют структурные компонены углеводной природы, чем в щелочнорастворимой.фракции фульвокислот, причем, это в большей мере характерно для фёрраллитных конкреционных почв. Освоение конкреционных и типичных фёрраллитных почв способствует уменьшению количества структурных компонентов алифатической природы в составе фульвокислот (исчезновение или олаблёние интенсивности полосы поглощения при 2860 см"1.).

5. В составе щелочнорастворимойфракции фульвокислот из типичной целинной почвы содержится большее количество структурных компонентов центральной части (отношение потерь масс в низкотемпературной и высокотемпературной областях равно 0,427), чем в соответствующей фракции фульвокислот из конреционной целинкой почвы (отношение потерь масс 0,755). В результате фулъвокнслотыщелочнорастворимой фракции типичной целинной почвы характеризуются, в общем случае, большей термической устойчивостью, чем фульвокислоты этой же фрахции конкреционной целинной почвы.

6. Сельскохозяйственное освоение фёрраллитных почв способствует увеличению в составе фульвокислот щелочнорастворимой фракции количества периферических структурных компонентов и, соответственно, уменьшению количества структурных компонентов центральной части. В случае фульвокислот ацетонорастворимой фракции подобной тенденции практически не отмечается.

7. Щелочнорастворимая фракция фульвокислот из фёрраллитных конкреционных почв подвержена антропогенным воздействиям в большей

»мере, чем эта же фракция из фёрраллитных типичных почв. При освоении

ферраллитных конкреционных почв в составе фульвокислот щелочнорастворимой фракции увеличивается доля неароматических соединений, в то время как дляфул ьвокислот ацетонорастворимой фракции подобная тенденция не отмечается.

8. Ацетонорастворимая фракция фул ьвокислот из целинной типичной почвы содержит в своем составе большее количество группировок, ответственных за выделение воды в процессе пиролиза, чем соответствкующая фракция из типичной освоенной почвы. Таким образом, освоение типичных почв способствует уменьшению количеств подобных г'^Хтировок в составе ацетонорастворимой фракции фульвокислот. В результате ацетонорастворимая фракция из типичных освоенных почв становится более ароматизированной, чем эта же фракция из типичной целлинной почвы.

9. В пределах типа почвы уровень поступления марганца в растения риса определяется егохонцетрацией в почве, содержанием органического вещества и сельскохозяйственным использованием почвы.

10. В опытах с изотопом мар ганец-54 установлен различных характер поступления этого элемента в проростки риса в зависимости от типа почвы. Определяющими поведение марганца в система почва-растение

I

будет служить сложившиися хомплекс гумусовых веществ, которые характеризуется неодинаковыммолекулярно-массовымраспределением

его по фракциям и различной комплексообразующей способностью этих

■ и

фракций по отношению к марганцу. '« -"7

т-ОА^Л'

11. Методом систематизированной ГСиЪитА фильтрации из препаратов фульвохислот ферраллитных почв Гвинеи выделено три молекулярно-массовые фракции, причем основную часть (20-50%) составляют фракции, имеющие молекулярную массу 1000-2000.

Установлена различная сорбционная способность молекулярно-массовых фракций фул ьвокислот по отношению к марганцу .Максимал ьной

комплехсообразующей способность» обладает фракции фильвокислот с молекулярной массой 1000-2000 и < 700.

12. Сельскохозяйственное использование ферраллитных почв приводит к снижению сорбционной способности молекулярно-массовых фракций фульвокислот по отношению х марганцу и возможно других элементов, что отражает общие негативные измеения) происходящие с органическим веществом при вовлечении этих почв в сельскохозяйственный оборот. .

Список опубликованных статей по теме диссертации

1. Конде Сидафа. Влияние фульвокислот на поступление марганца в растения риса на ферраллитных почвах Республики Гвинея. Рукопись депонирована во ВНИИТЭИ агропром N 243-68 ВС 91. 7 с.

2. Хонде Сидафа. Молекулярно-массовые фракции фульвокислот ферраллитных почв Гвинеи и распределение марганца по различным фракциям органических веществ. Рукопись депонирована во ВНИИТЭИ агропром. N 139/42 ВС-92ДЕП. 11 с.