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"

А-з оЩЧ

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

1 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 Е. 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 «^Г» .

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

Вильяме М. В.

ОВЦАХ ХАРАКТЕРИСТИК* ГАВОТЫ

Актуальность темы. Проблема продовольствия в.тропических странах Африки занимает одно из основных мест в системе разработок, необходимых для удовлетворения потребности населения и.лицевой' промышленности 1 '

Ферраллнтные почвы по своей природе являются с агрохимнчесхой точки зрения бедными,/и крестьянские методы ведения хозяйства не способствуют повышению плодородия. Естественно понятно в таких " случаях, что к первым показателям, которые затрагиваются, надо относить - гумусиое состояние почт. Снижение общего содержания гумуса дает возможность оценить количественно »ту проблему, но не отвечает на вопросы, касающиеся 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.-качества опоры.

Физнко-хнмичесхие характеристики фульвокислот обусловливают во многом поведение марганца, хах одного из типоморфиых элементов ферраллитных почв., '. -.ч '•' •.>._ ■ -.. -> ■ ■

"Цель нзадачи. Цель» работы являлось выявление качественных изменений фульвокислот'под влиянием -сельскохозяйственного использования ферраллитмых почв, доли 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 ;хоторые претерпевают основные группировки* входящие в состав фульвокислот; .

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЛ*ЧНАЯ Г':~ЛМОТЕНА. Моск. се/„ . . ^адаижм

2шт

г

- изучить влияние различных фракций органичесхих веществ на поступление марганца в растения.

Научная новизна. Впервые с помощь» современных методов физико-химического анализа (элементный анализ, И.К. спехтроскопия. Термический анализ, масс-спектрометрия, гелевая фильтрация) были исследованы 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 органичесхих веществ в связывании марганца и его доступности растениям.

Проведено селективное _ . фракции марганца по

растворимости и его распределение между различными (низхомолекулярными, среднемолекулярными) фракциями.

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

Методика использования изотопных индикаторов для изучения доступности марганца 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 позволяют разработать лучшие приемы использования ферраллитных почв с тем, чтобы повышать плодородие и получать устойчивый урожай. . » ' .

- ■ Апробация работы." Основные результаты диссертации были доложены на научной конференции 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 включает в себя Ш источников, из них 55 на иностранных языках.

V', ОБЪЕКТЫ ■ ИВТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1

Объектом исследований' служили целинные и.освоенные ; ферраллитные типичные и ферраллитные конкреционные почвы лесной части республики Гвинея (западная Африка). Из образцов этих почв были выделены фульвокислоты по методихе Форсита в модификации Орлова Д.С. н Юхнина (1972). Первая фракция (щелочнорастворимая фракция ) и вторая' фракция (ацетон+ЫаОН) были использованы для дальнейших исследований. В образце почвы определяли г общий гумус по Тюрину, рн водной и солевой вытяжки. При использовании мМп определялифракционный составмарганца (водорастворимый; обменный или ацетатнорастворимый, марганец, связанный с оргаиичесхим веществом, и ваповой). '

СV- помощью; систематизирован*!»гелевой фильтрации 'с испольаованием геля типа Сефадекса в-10 и;6-50 было изучено распределение - марганца пб *молекулярно-массовым' фракциям

органических веществ. \-V--v4/*\Ч'" *

Использован радиовегетационный метод дляизучения поступления марганца в растения риса под влиянием фульвохислот с использованием двух концентраций марганца (минимальной и максимальной для данных почв )при отношенииу глеродафульвохислотхмарганцу 1,5:1. Впрепаратах определяли! элементный состав (анализатор "ПАККАРД", США), качественный состав функциональных групп и атомных группировок методом инфракрасной спектрометрии (М^-20, Германия), термоустойчивость (Дериватограф - 1500Д, Венгрия), структурно-групповой состав с помощыэметода пиролитическоймасс-спектрометрии (спектрометр МХ-1303 с пиролитичесхой ячейкой, разработанной на кафедре физической и коллоидной хнмни ТСХА).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

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

Элементный состав. Щелочно-раотворимые фракции (первые фракции)фульвохислот содержат 30-32% углерода, 39-43% водорода и 2527% кислорода. Первая фракция фульвохислот из конхреционной почвы содерхитОольше хислорода и меньше водорода и азота, чем те же фракции из ферраллитных типичных почв. Целинные варианты ферраллитных типичных почв имеет повышенную зольность по сра внению с конкреционными аналогами. Освоение ферраллитных почв вызывает изменение показателей: содержание углерода, водорода, азота. Такое изменение Солее 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 (щелочно-растворимой) фракции фульвокислот (в ат.%)

, . ■ ■ ■ ■ ** ■ ■ '

+.-----------------..„„-------------^------.----...—1--------

Почем :■ С : Й».: О : И ; О :Н:С :0:С : С:Н :Золь- :

'}-.'" ': ; : ' V • - : ':ность,: 1' .

•*. ' : . : : . : : . : * :

+—-—-----------——_—,—_________________—____._________;

. ♦ерраллит''- > ' - .5

. . • :н»я кои- ':•'.■',.- ■ ';

:креционная • ■ >

:иеяинн»я 31,05 39.74 27,46 1,75 0,49 1.28 0,8« 17.74 12.14 :

.♦ерраляит- * , . • : ;на» кон- • •' Г ■ - . : '„.''.

;креиионная , ' ** . : ' • ■ :освовнн»я - 31,81.39,37 27:24 1,58 0.47 1.24 0,8в 20,13 12,69":

' . :»ерраялит-. ' ! ' ' .',. . '•

:н»я типичней • ': • • : »

:целинная :• 29,83 «2,92 25,08 2,17 0,24 1,44 0,84 13,75 16,41 : ' "

¡•ерраляит- \ - V."- ■ ' Ч'' -•;:ная типичная. , .• Г. •■> \1 . •' :освоенная' 31,73 39,93 26.59 1,74 6,42 1 26 0,84 18,24 11,09 : --------------------...— ...--------...——^ -

. Вторая фракция.фульвокислот,.полученная в результате элвированид щелочью после предварительной обработки угля ацетоном характеризуется. пониженными:значениями-.зольности, степени окислеиности и содержания кислорода и повышенным значением содержания азота, водорода по сравнению с первой фракцией.

Освоение ферраллитных почв вызывает снижение доли хислорода и зольности. Значения атомных отношений Я/С приближают первые фрахции Фульвокислот- к: ароматическим углеводородам (1,24-1,44), а вторые фрахции к циклов лханам (1,51-1,63). В целом освоение как конкреционных, так и типичных ферраллитных почв, обусловливает снижение величины атомных отношений и :С, то есть повышает ароматичность, за исключением второй фрахции фульвокислот из типичной феррал литной освоенной почвы.

Таблица» 2

Элементный состав второй (ацетон + НаОН)фракции

фульвокислот (ват.%) -----------------------------------------------------------------

Лочеы л и О N Щ НС ОС СН Золь-

ность «

-----------------------------------------------------------

иесраллиг-ная конкреционная

целинная 28 40 «4 81 24 31 2 67 0 13 I 59 0 86 10 56 7 15

Ферралпит-ная конкреционная

освоенная 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

Ферраллит-ная Типичная

освоенная 28 35 46 08 2? М 2 53 О 1 63 0 81 И 28 6 39 ♦—-----------—-------—---------—------------—----------

С уметом того/ о+йейейие Н/С равно 2 для алканов и 0,67 для

неконденснрованЯЫХ ароМ&*11ЧесхМЯвеществ (Кончиц, ЧерниховВ^.],мы

рассчиталй процейт углерода алифатических цепей по формуле: (й/СИ|ае- 0,67 с.» " ---------Ю0

Полученные ДаННЫе указывают на то, что вторая фракция фульвокКЬЯО* боЛёё СоЬйта углёродом алифатической цепи по сравнению С первой фракцией, д. Цалтшыа печвы содержат больше ■ углерода •лкфатичвскоП цвНИ Ид сраиивншв а порвой фракцией, а целинные почвы содержат больше углерода алифатической цепи, чем освоенные. Графо-статистичесхий айалйз данных элементного состава по диаграмме И/С -О/С позволяет установить, что основным процессом, происходящим в фульвокислотах ферраллмтных конкреционных почв, является дегидратация, диаграмма Препаратов из ферраллитных типичных почв показывает дегидроге1ЫЗ£1Шш а лервойфракции при переходе от целинных к освоенным почвам и гидратацию во второй фракции.

Инфракрасные Ьпектры поглощения фульвокислот ферраллитных

ДОЧВ Гвинеи. В инфракрасных спектрах препаратов фульвокислот из фврраллитных типичных почв имеется рад полос при 1080 и 1040 см-«, которые обусловлены гидроксильными группами полисахаридов. Деформационные холебанияатомов карбохсильной группы зафиксированы в интервале 1240-1220 см"'. В области 1560-1700 отмечается наличие разных группировок, а именно ароматнчесхих,содержащих С-С, харбонильных С«0, связанных водородной связью, а также карбоксильных. ¡Во второй фракции и ввиду пониженной зольности (10,68%) полосы при 1040 ,и И0в0 см*1 сливаются. Изучение инфракрасных спектров препаратов фульвокислот .из почв, используемых в сельском хозяйстве, позволяет выделятьнесколькообл«стей,изкотсдаыхбол«е информативна та, которая расположена чри 1040-Д240, ¿400, 1560,,>6в0, 1710 см*'.

Освоение вызывает осл«бдонре интенсивности некоторых полос поглощения и появление новых (900, 1250 «м"1) • Это особенно относится к карбоксильным группам.

; Сравнение препаратов .фу>лдододесло,т из ферраллнтных конкреционных почв по их инфракрасцп^ СПакарам,позволяет заключить, что кроме наличия основного набора.глАяимхдапосдаглощения, гумусовых веществ, характерно изменение интенсианосхн(Поглощения и отсутствие полос при 2860 см*1 для препаратов из.освоенида,почв,.особенно во второй фракции. ■'

. Дифференциальный термический анализ<ШЖА).и дифференциальный термогравиметрический ■ анализ (ДТГ). ¿КОД кривых фульвокислот, полученных из фврраллитных почв,эндотермннвЯ*1^ э^|ФвкТ наблюдавтся - а; области, от 90° до 105*4:, кроме второй Фракции фульвокислот. из фврраллитных типичных целинных почв, для ..домечается два

эндоэффекта при ?5 и .100°С. , '

Вовлечение ПОЧВ В сельскохозяйственное ПРОНДВОДСТВО .снижает термоустойчивость фульвокислот. Это проявляется в двух.ц*»правлениях :

1. Температурные экэоэффекты проявляется раньше в фульвохислотах, выделенных из почв, испол ьзуемых в сел ьсхом хозяйстве, чем в их целинных аналогах.

2. Отмечается два экзоэффехта в почвах, используемых в сельсхом хозяйстве, тогда как в целинных аналогах отмечается один экзоэффект в низкотемпературной оОласти.

Сравнение ферраллитных типичных и феррал литных конкреционных почв не обнаруживает существенного различия в низкотемпературной области, хотя в конкреционных ферраллитных почвах, используемых в сельсхом хозяйстве, температурные экэоэффекты проявляются гораздо раньше, чем в типичных их аналогах (на 20°С раньше). Наибольшее число эхзоэффехтов наблюдается у целинного варианта ферральных конкреционных почв (3-5 эхзоэффехтов). Согласно двухчленному характеру строения молехул гумусовых соединений, центральная часть фульвокислот из варианта почв, используемых в сельсхом 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 фрахцин фульвокислот ферраллитных конкреционных целинных почв разрушается ■ результате двух реахцнй 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 конхреционных целинных почв с количественной точки

зрения преобладают стабильные группировки.

- Отношение потери во второй фракциифульвокислот из ферраллнтной ." • 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 хасается первой фракции фульвохислот из конкреционных освоенных почв, периферическая часть принимает почти такое же участие. в построении их молекул, как централ ьная. Это подтверждается значением отношения потери массы, приближающимся к единице (0,914). :

Увеличение значения г в результате сельскохозяйственного использования ферраллитных конкреционных почв говорит о снижении роли центральной части. *;

Вторая фракция фульвокислот из конкреционной освоенной почвы не отличается от таковой иэ целинного варианта. ,,

Боковые неустойчивые части занимают небол ьшой вес в построении первой фракции фу л ьвокислот и з ферраллнтной типичной целинной почвы.

- Отношение потеримассы равно 0,427. Эти препараты более термоустойчивы, чем их аналоги из конкреционных целинныхпочв. Однако следует иметь в ' виду зависимостьотношенияпотерьмассы от содержания золы, компоненты которой, как объясняет Черников ВЛ>, связаны с периферической частью (функциональные группы) И. В; результате: этого повышается . термоустойчивость. Зольность данных препаратов составляет 16,41%. ■.. ■■ Для второй фракции из типичных целинных почв характерен равный количественный вхлад периферической и Центральной частей (2 ~ 0,929).

..Использование ферраллитных типичных почв в сельском хозяйстве приводит к увеличению доли алифатической части в первой фракции фульвокислот. .;"• .'.:'■..••*-

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

дрехтрометрии. При пиролизе первой фракции фульвохислот из ферраллитной конкреционной (целинной и освоенной) почвы отмечается Повышенное газовыделение по сравнению с выделением жидких продуктов термодеструхции. Крива ц выхода воды имеет два максимума для целинного рариакта (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 тахже два максимума для освоенного варианта (680 и 920°С). Выделение окиси углерода и двуокиси углерода характеризуется соответственно тремя н двумя пиками (310, 555, 890 и 310, 740) для целинного варианта, и пятью и тремя пикали (160, 430, 520, 740, 860 и 400, 740) для освоенного варианта.

Таблица 3

Термографические характеристики фупьаокислот и.} ферраллитных почв

.-•-о--«----. ----------. _ - ♦--------------------------------------------.--о...---.-.

NN Образец ДТА температура "С Дифференциальная 2 Оста-

л/а ----............ термогравимстриц ток

эндоэф. эиа~1ффекгов ДТГ % ♦ектов

0 /55 14 0

0 856 И 0

С »14 и 7

О 85/ 8 21 0 42? 23 3 0 .129 10 4

0 822 11 0

1 ФК,0, 100 3(10 415 4Ь5 225 380 122 /50 /60-/85

74 7(,0 775 I/ 1 28 0 Пв 12 » Ь 04

2 »К в, 95 320 520 595 9$ 262 Ш !Ц2 Ш Ш 1*&

605 645 745 13 4 ¿08 16 6 538 О/ 2 61 а /9

3 «же. эп гч5 385 <75 _55 Ш 252 152 _

/65 7» и 1 7 19 г* Ъ 7 5 9 38 4

765 >35 К) 3

I «КХ, 105 2 0 3.0 515 7«5

М 780 12 и 9 и 3 24 6 /2 3

5 »к Э, 95 3 440 630 ?Яи т< /". 795

/85 795 23 ( 21 4 33 9

6 Ф^Э, 75 /Чй заь 480 90 275 ЬЬО 740 /80

100 Г>35 №5 740 13 ч за 4 ь 09 15 4 18 О 2 90 /75 330

Г »*.,!>, 95 345 ¿95 4/0 мр $чо 740

'Л 710 /25 15 ь гЗ 9 8 04 9 и 6 н 9 38 745 /£5 £0

а 93 ив

Следовательно антропогенное воздействие (освоение) вызывает смещение температурной области выделения воды, метана. Отмечаются боле« 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); на увеличивается термоустойчивость препаратов. Из отношения неароматических . соединений х ароматичесхим видно, что, освоение уменьшает выход ароматических продуктов ' (1,74 для целинного варианта и 2,26 для .освоенного).- '

.Рассмотрение кривых, выделения продуктов пиролиза второй фрахции фульвокислот конкреционных почв показывает для целинных почв; две; реакции выделения:метана' (400-555°С), одну реакцию дегидратации (280"С), четыре реахции выделения окиси углерода (370, 520; 680 и770°С), один максимум для дехарбохсилирования (260°С), а для освоенных почв один температурный махсимум выделения метана (430 и 555"С); одну : реакцию дегидратации (280°С), пять эффектов выделения-окиси „углерода (370, 490,- 555, - 770 и - 830®С), две реакции декарбоксилированнл (310 и 370°С).

:-, Выделение неароматнчесхих продуктов выглядит одинаково для обоих препаратов, но максимум достигается на 30°С выше для освоенного варианта по сравнению с целинным. Харбина выделения ароматических компонентов показывает, что в обоих препаратах оно начинается при" 280°С и максимум достигается при-460-490°С.Интересиоотметитьсходство кривых; характеризующих пиролиз данных препаратов, а также-общий выход ароматических компонентов. Отношения неароматических

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

Таблица 4

выход газообразных и жидких продуктов при пиролизе фульвокислот из ферраллитных почв Гвинеи (структурно групповой состав фульвокислот в *

от полного ионного тока) ♦--------—----------—--—--—--------------+-------------------------------—-—-------

Сумм,! Газообразные продукты Сумма Жидкие продукты Образцы газооб- жидких -----------— —-разных ♦—----------—- —-—-----продук- нварома- аромати- ГЛ ЖП НЛ АЛ

продуктов ГП «¿0 CO tob жл тичес кие НП ческие АП

»K,G, 87 03 10 07 10 2? 11 73 14 05 12 97 8 24 4 74 6 71 t 74

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

«K,S, 84 90 9 64 9 74 1t 71 13 17 15 11 9 95 5 15 5 62 1 93

«K.S, 83 83 9 14 9 97 lt 36 11 53 16 17 10 90 5 26 5 19 2 07

»K,G, 74 93 7 15 6 OS 6 62 7.50 25 07 11 83 13 25 2 99 0 89

«А 74 SO 8 14 6 86 8 07 8 53 25 50 12 40 13 10 2 92 0 95

72 92 7 60 6 80 7 91 8 SO 27 07 15 82 И 26 2 69 1 40

«А 12 34 6 67 5 90 7 08 T 80 27 66 13 43 14 23 2 62 0 94

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

В препаратах, выделенных из освоенной почвы, отмечаются также дегидратация при одной реакции (280°С), выделение окиси углерода в результате трех реакций (340, 520и 740°С), декарбоксилированиеводной реакции (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 пиродеструкции. В отношении неароматических компонентов использование данных почв в сельском хозяйстве вызывает некоторое снижение термоустойчивости первой фракции фульвохислот и выход этих продуктов выше, чем для целинного варианта. Рассмотрение отношения неароматических компонентов х 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 охисиу глерода (520 и 740°С), одной реакции выделения двуокиси углерода (310°С), а для препарата из освоенной почвы отмечаются дегидратация при 310°С, выделение метана при 920°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 неароматичесхих продуктов к ароматическим ясно, что вторая фракция фульвокислот из освоенной почвы более ароматизирована, чем вторая фракция фульвокислот из целинной ферраллитной типичной почвы.

Молекулярно-массовые фракции фульвокислот ферраллитных « конкреционных и ферраллитных типичных почв Гвинеи. При использовании

гелей типаСефадексв-М и 6-50нам удалось выделить'трй молекулярно-массовые фракции: первая фрахция ММ 200-400; вторая фракция ММ 10002000; третья фракция ММ 10006.

На долю фракции с молекулярной массой 200-400 приходится 5,86% углерода фульвокислот из ферраллиткых типичных целинных почв и остальная часть 94,14% распределяется между фракциями смолехулярными массами 1«0ф-2000 и больше 10000.

Общая картина не меняется для препаратов из почв, используемых в сел ьсконхозяйстве, которые содержат 4,64% низкомолекулярной фракции и 95,36% средвемолекулярной и высокомолекулярной фракции. В целом содержание углерода низкомолехулярной фракции^препаратах всех вариантов федоаллитных почв колеблется от 5,86 до 3,61%, а основную массу фудьаокислот ферраллиткых почв Гвинеи составляет среднемолехулярные фракции, на долю которых приходится■ до 50,3% углерода. Ферраллитные типичные почвы отличаются от конкреционных низким содержалиам среднемолекулярных фракций и большим содержанием высокомолекулярных соединений . , ; ^ ; ; - ' .

Освоение ферраллиткых конкреционных почв вызывает снижение доли углефзда среднемолехулярной фракции от 51,8 до 40,6% и у величение' его доли в высокомолекулярной фрахции от 48,2 до 59,4%. -

Распределение упгерода по фракциямгумуса . \ - '

: Фракции гумуса; Ферраллит- ¡Ферраллит- :»ерраялит-:. ♦ерраллит-: .

' : : ные типич- ные типич- :ные кон- : ные кон- :

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

; :: . ныв • енныв . целинные г освоенные ;,

' " С, %:мНп :С,: *:"Нп :С.; %:мИп :С,,*; "Нп ; *' .: . :Бк/мгС: :Бк/мгС: . : Бк/мг; ;Бк/мгС: •

**Йиэкоиолбку- 1 . . > •

- лярмые 5,86 «7Л2 4,64 37.93 3,62 33.33; 3.62 16,6Т .'.

Среднемопеку- " - , ' •'.'..,•..'

■ , лирные . • 42.31 69,00 43,19 16.67 50.04 37.03 39.06 23.57 ..

, ' Высокомопеку- , ■ ' * " " - -

: лярмые < 51:83 . 6.40 52.'17 15,07 46,34 23.40 57,32 16.35 I

Таблиц« 5

фракционный состав марганца в ферраллитных почвах Гвинеи. При применении радиоиндикаторного метода с использованием "Мп, мы определили различные фракции марганца, содержащиеся в ферраллитных почвах (водорастворимый, легкорастворимый, марганец, связанный с

органической частью почвы, имарганец/связанныйсаморфными окислами).

На целинной ферраллитиой 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%)иММ 1000-2000 (0,19%). На ферраллитных типичных освоенных почвах 4,9% марганца связано с аморфными окислами (4,9%), 1,9% является легкорастворимым, тогда хак с ор ганической частью связано 0,3%. Небол ьшал часть из последней фракции связана с соединениями с ИМ меньше 700 (0,15%), вслед за ними идут высокомолекулярные (0,09%), затем среднемолекулярные соединения.

Таблица б

Фракционный состав марганца • %

(постадийные вытяжки) •------------------------------------------------------------*

Распределение иНп по ФормфДф ♦________________________________________________

fl04tiw водно- Легко- 5* NH.0H Гамма Общее количест-

растео- рас reo- v-ргани- во извлеченного

риныи римыи ческий марганца

Ферраллигиая типичная

освоенная 02 19 03 4 s /3

Ферраллитная типичная

целинная 02 42 04 13 Ь1

Ферраллитная конкреционная целинная 05 tjJ 0 о 15 у ь

Ферраллигная конкреционная 1 сноеннли 03 73 03 1 7 аь

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 НН4ОН. 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 различныхч

: - ' Почвы У. : , фракциях, в % ; ','

; ' : МП < 700 : 1000-2000 ; > 10000 :

Ферраллитная типичная целинная• . 45.00 47,50 • 7,50

Ферраплитная типичная освоенная ; - , . 50,00 ; • 20.00 " 30.00

Ферраплитная конкреционная целинная .„ ■■ ; "■■ 20,00 ' ' 50,00 ^ 30.00

Ферраллитная конкреционная освоенная • , ..'• П. 33 40.00 " 46,66

Влияние фу львокислот на поступление марганца в растения риса на ферраллитных почвах Гвинеи. Применение радиоиндикаторного метода позволило выявить некоторые стороны изучения данного вопроса. При использовании двух концентраций марганца 2,7 10_,мгмарганца на грамм и 0,33 мгмар ганца на грамм почвы и фульвокислот при соотношени углерода к марганцу 1,5:1 были получены следующие результаты {йЛ*"*» О .-•

Эти данные показывают снижение поступления марганца впроростки

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 проростхи риса (в % от внесенного) ♦---------------------------------------------------------------♦

Образцы 2 7 10 * 2 7 10* 0 33 мг/г 0 33 мг ♦ »К

мг/г + ФК

Ферраллитная конкреционная целинная 0.75 0^3 0.51 0 21 0.56 0 19 0.60 0 14

Ферраллитная конкреционная осаоенная 2. Г0 0 76 1. 71 0 59 0.76 0 36

Песок 22,89 15 65 19.72 16 М М5 5 27 4. 12 2 90

Ферраллитная типичная целинная 0, 74 0 12 0. 73 0 15 0.30 0 09 0.5? 0 11

Ферраллитная типичная освоенная 0.53 0 32 0.62 0 45 0.41 0 29 0.88 0 1»

Числитель - надземная знаменатель - корни

Во-вторых, анализ распределения марганца по молехулярно-массовым фракция органичесхого вещества данных почв показывает, что до 47% марганца в ферраллитной 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 количествамарганца,связанногосорганическим 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 хак конкреционных, 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, постудаиеиие мадомт* # растения риса на ферраллитных почвах Гвинеи зависит не только «г количества органического вещества в данных почвах, ¡и© и от качественного состава (соотношения низкомолекуля^змых # высокомолекулярных фракций) органического вещества.

выводы

1. Щелочнорастворимая фрахция фульвокислот ферраллитадх лочв в общем характеризуется большей зольность», чем ацетонорастлоримая фракция, причем для ферраллитиых типичных почв^эта тенденция проявляется в большей степени, чем для ферраллитных хошдоециожшх почв. Можно предположить, что фульвокислоты щелочнорастваримой : фрахции имеют в своем составе большее'количества функциональных групп, способных связывать зольные элементы, чем фульвокислоты ацетонорастворимой фракции, причем это в бол ыпей мере характерно для типичных почв. ' . . ''

2. Сельскохозяйственное освоение «вызывает-более заметное : изменение элементного состава фульвокислот ферраллитиых типичных почв,'чем ферраллитиых конкреционных лонв. Можно допустить, что . имевшееся в активном состоянии равно весиемежду факторами гумификации . в ферраллитных конкреционных почвах является более стабильным и менее подверженным влиянию внешних факторов (сельскохозяйственное использование), чем в случае ферраллитных типичных почв,

3. Изменение элементноголзостава фульвокислот как типииых, так к конкреционных почв при сельскохозяйственном использовании может происходить в результате- теки* процессов как дегидратация и-дегидрогенизация .Исключение составляет ацетонорастворимая фракция фульвокислот ферраллитных типичных понв, ^изменение элементного

состава которых происходит, в основном, за счет гидратации.

4. Сравнительное рассмотрение инфракрасных спектров поглощения фульвокислот ферраллитных (типичных и конкреционных) почв похазало, что в составе ацетонорастворимой фракции фул ьвокислот в большей мере йрисутствуют структурные хомпонены углеводной природы, чем в те лочнорастворимой фракции фульвокислот, причем, это в большей мере характерно для ферраллитных конкреционных почв. Освоение конкреционных и типичных ферраллитных почв способствует уменьшению количества структурных компонентов алифатической природы в составе фульвокислот (исчезновение или олабление интенсивности полосы поглощения при 2860 см"1).

б. В составе щелочнорастворимойфракции фульвокислот изтипичной 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 хонрециокной целинной почвы (отношение потерь масс 0,755). В результате фульвокислоты щелочнорастворимой фракции типичной целинной почвы характеризуются, в общем случае, большей термической устойчивостью, чем фульвохислоты этой же фракции конкреционной целинной почвы.

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

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

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

ферраллитних конкреционных почв в составе фульвокислот : щелочнорастворимой фракции увеличивается доля неароматических ; ■ соединений, в то время как для фульвокислот ацетоиорастворимой фракции .4 подобная тенденция не отмечается. . * .

8. Ацетонорастворимаяфракцияфульвокнслотизцелинной типичной ! почвы содержит в своем составе большее количество группировок, ! ответственных за выделение воды в процессе пиролиза,"чем соответствкующая фракция из типичной освоенной почвы. Таким образам, освоение типичных почв способствует уменьшению количеств подобных ! г^Ьпировок в составе ацетоиорастворимой фракции фульвокислот. В результате ацетонорастворимая фракция из типичных освоенных почв. . становится более ароматизированной, чем эта же фрахция из типичной целлинной почвы. • •_'*..;■

9. В пределах типа почвы уровень поступления марганца в растения . риса определяется е го концетрацией в почве, содержанием ор ганического вещества и сельскохозяйственным использованием почвы. "

10. В опытах сизотопом мар ганец-54 установлен различных характер поступления этого элемента в проростки риса в зависимости от, типа . почвы. Определяющими поведение марганца в система почва-растение . будет служить : СЛОЖИВШИЙСЯ : комплекс гумусовых веществ ( Которые характеризуется неодинаковым молекулярНо-массовымраспределеннем'," его по фракциям и различной комплексообразующей способностью этих ,*

. фрахций по отношению к марганцу. ■ * " : '

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

Установлена различная.сорбционная способность молехулярно» массовых фракций фульвохислот по отношению к марганцу . Максимальной

хомплексообразующей способностью обладают 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 к марганцу и возможно других

Н

элементов, что отражает общие негативные измеения, происходящие с ор ганическим 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. Конде 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. 11с.

I

Объем 1 Чг п л Заказ 642 Тираж 100

Типография Московской с х академии имени К А Тимирязева 127550 Москва И 550, Тимирязевская ул, 44