Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физико-химическмие характеристики фульвокислот ферралитных почв Республики Гвинея и их влияние на поступления марганца в растения

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

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

п о ин

¡1 (! П '--"ПО •-1 1.1,Ы \<

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 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

<сХ5>>° 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, у.чс-ный 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 в тропических странах Африки занимает одно из основных мест в системе разработок, необходимых для удовлетворения потребности населения и пищевой " промышленности

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

• Физико-химические характеристики фульвокислот обусловливают во многом поведение марганца, как одного из типоморфных элементов ферраллитных почв.

Цель и задачи. Целью работы являлось выявление качественных изменений фульвокислот под влиянием сельскохозяйственного использования ферраллитных 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;

г

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

Научная новизна. Впервые с помощью современных методов физико-химического анализа (элементный анализ, И.К. спектроскопия, термический анализ, маса-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 поступлениемарганца в растения и установлена роль низкомолекулярных фракций органичесхих веществ в связывании марганца и его доступности растениям.

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

Практическая значимость. Полученные данные позволяют понимать суть качественных изменений, происходящих в фульвохислотах в результате сельскохозяйственного освоения ферраллитных почв Гвинеи, чтодает возможностьлучше выявить в некоторойстепени 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 доступности марганцапод 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 ферраллитньхк почв с тем, чтобы повышать плодородие и получать устойчивый урожай.

Апробация работы. Основные результаты диссертации били 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 IV источников, из них 55 на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ в 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 фульвохислоты пометодике Форсита вмодифихации Орлова Д. С. иЮхнина (1972). Первая фракция (щелочнорастворимая фракция) и вторая фракция (ацетон+Ыа0Н) были использованы для дал ьнейших исследований. В образце почвы определяли: общий гумус по Тюрину, рН водной и солевой вытяжки. При использовании "Мп определял и фракционный составмарганца (водорастворимый, обменный или ацетатнорастворимый, марганец, связанный с органическим веществом, и валовой).

С помощьв систематизирований^ гелевой фильтрации с использованием геля типа Сефадекса в-Ю и в-50 было изучено распределение марганца по молехулярно-массовым фракциям органичесхих веществ.

Использован радиовегетационный метод для изучения поступление марганца в растения риса под влиянием фульвокислот с использование* двух концентраций марганца (минимальной и максимальной для даннш почв) при отношенииу глсрода фульвокислот хмар ганцу 1,5:1.В препарата» определяли: элементный состав (анализатор "ПАККАРД", США), качественный состав функциональных групп и атомных группирово» методом инфракрасной спектрометрии (Ш^-20, Германия) термоустойчивость (Дериватограф - 1500Д, Венгрия), структурно-групповой состав с помощью метода пиролитической масс-спектрометрик (спектрометр МХ-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-раотворимые фракции (первые фракции) фульвокислот содерхат,30-32% углерода, 39-43% водорода и 2527% кислорода. Первая фракция фульвокислот из Конкреционной почвы содержит больше кислорода и меньше водорода и азота, чем те же фракции из 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 более резхс ощущается в препаратах фульвокислот из ферраллитных типичных почв. При освоении ферраллитных конкреционных почв степень окисленности мало изменяется, но для ферраллитных типичных почв этот показател« почти в два раза увеличивается от 0,24 до 0,42.

Элементный состав первой (щелочно-растворимой) фракции фульвокислот (в ат.%)

Почвы

О : Н

00

Н:С :0:С

С:Н :Золь-

: мость, *

Ферраллит-ная конкреционная

целинная 31,05 39.74 27,46 1,75 0.49 1,28 0,88 17,74 12,14

Ферраллит-ная конкреционная

освоенная 31,81 39,37 27.24 1.58 0,47 1,24 0,86 20,13 12,69

Ферраллит-ная типичная

целинная 29,83 42,92 25,08 2,17 0,24 1,44 0,84 13,75 16,41

Ферраллит-ная типичная.

освоенная 31,73 39,93 26.59 1,74 0,42 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 сравнению с первой фракцией.

Освоение ферраллитных почв вызывает снижение доли хислорода и зольности. Значения атомных отношений Н/С приближают первые фракции фульвокислот" к: ароматическим углеводородам (1,24-1,44), а вторые фракций хциклоалханам <1,51-1,63). В целом освоение как конкреционных, так и типичных ферраллитных почв, обусловливает снижение величины атомных отношений Н :С, то есть повышает ароматичность, за исключением второй фракции фу львокислотйзтипичной феррал литной освоенной почвы.

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

Почвы

U»

Н:С

0:С : С:Н :Зольность, %

:Ферраллит-: ная конкре-:ционная :целинная

:Ферраллит-:ная конкре-:иионная :освоенная

28.40 44,81 24.31 2,67 0.13 1,59 0,86 10,56 Т.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

: »ерраллит-:ная типичная

:освоенная 28.35 46.08 ti.M 2.53 0 1,63 0,81 11.28 6,39

С учетом того/ ЫНоШиНё Н/С равно 2 для алканов и 0,67 дл

нехонденсирован<Ш* гфоМа-МЧесхй* веществ (КоНчиц, Черников В .А.), м

рассчиталй гфоЦёйт углерода алифатических цепей по формуле: (Й/С}ЛГ- 0/67

С а ----. ЮО

2,0-0,67

tiojty^eukue ДМИНИё указйЬают на то, что вторая фракци фульвокНсЛо+ боЛёё боМта у глёродом алифатической цепи по сравнёни с первой фр^к^НЁЙ^ w Цслнипыо почвы содержат больна углерод алифатнчадкоП ц6Ш| tip cpaartamiia д пораой фракциай, а целинные почв содержат больше ^ГЛё^ЬДй алифатической цепи, чем освоенные. Графе статистический ahaitUS Данных элементного состава по диаграмме И/С О/С позволяет устаНо&ИтЬ, что основным процессом, происходящим фульаокислотах фер{>айлйтнУх конкреционных почв, являете дегидратация. Дйа^аМма Препаратов из ферраллитных типичных по* Показывает дегидрогенизацию в первой фракции при переходе от целинны к освоенным почвам й Шдратацию во второй фрахции.

Инфракрасный Спектры поглощения фульвокислот ферраллитны

почв Гвинеи. В инфракрасных спектрах препаратов фульвокислот из ферраллитных 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, карбонильных С=0, связанных водородной связью, а также карбохсильных. Во второй фракции и ввиду пониженной зольности (10,68%) полосы при 1040 У1 1080 см-1 сливаются. Изучение инфракрасных спектров препаратов фульвокислот из почв, используемых в сельском хозяйстве, позволяет выделятьнесколькообластей, из которых более информативна та, которая расположена при 1040-Д240., «00,, 1560,, ¡1$00,1710 см"1.

Освоение вызывает ослабление да-генсивности некоторых полос поглощения и появление новых (900, Д/25р.<м"1;). Это особенно относится к карбоксильным группам.

Сравнение препаратов фулАврх^-слогг из ферраллитных конкреционных почв по их инфракрасн^Ш'ОПАкЧрам,позволяет заключить, что хроме наличия основного набор а,главкцхдеодос,поглощения, гумусовых веществ, характерно изменение интенсивносто^гюглощения и отсутствие полос при 2860 см"1 для препаратов из освоенных.почв,.особенно во второй фрахции.

Дифференциальный термический анализ <(ДТА );идиФФвренциальный термогравиметрический анализ (ДТГ). -На ДТ>А рсривых фульвохислот, полу ченных из ферраллитных почв, эндотерпиквяЗДЙ э^фехт наблюдается в области от 90" до 105°С, кроме второй фракции фульвохислот из ферраллитных типичных целинных почв, для ,^о,т<;р;их отмечается два эндоэффекта при 75 и 100°С.

Вовлечение почв в сельскохозяйственное производство,снижает термоустойчивость фульвокнс^о.т. Это проявляется в двух.н{шравлёниях:

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

2. Отмечается два эхзоэффекта в почвах, используемых в сельскш хозяйстве, тогда как в целинных аналогах отмечается один экзоэффехт ■ низкотемпературной области. '

Сравнение ферраллитных типичных и ферраллитных конкреционны»

почв не обнаруживает существенного различия в низкотемпературно(

(

области, хотя в конкреционных ферраллитных почвах, используемых I сельском хозяйстве, температурные эхэоэффекты проявляются гораздс раньше, чем в типичных их аналогах (на,20°С раньше). Наибольшее числс эхзоэффектов наблюдается у целинного варианта ферральных хонкреционных почв (3-5 эхзоэффектов). Согласно двухчленному характеру 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 конкреционных 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 реакций 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 реакциях в низкотемпературной и высокотемпературной областях.позволяет утверждать, что в построении молекул первой фракции фульвокислот из ферраллитных конкреционных целинных почв с количественной точки

¡рения преобладают стабильные группировки.

Отношение потери во второй фракциифульвокислот иэферраллитной

'■ч

конкреционной целинной почвы при низкотемпературной и «ысокотемпературной областях составляет 0,856, что говорит о ■реобладании центральной части над периферической в построении их ■ юлекул. Что же касается первой фракции фульвокислот из конкреционных «военных почв, периферическая часть принимает почти такое же участие . ! построении ихмолекул, как центральная. Это подтверждается значением >тношения потери массы, приближающимся к единице (0,914).

Увеличение значения г в результате сельскохозяйственного 1спользования ферраллитных конкреционных почв говорит о снижении золи центральной части.

Вторая фрахция фульвохислот из конкреционной освоенной почвы яе отличается от таковой из целинного варианта.

Боковые неустойчивые части занимают небольшой вес в построении червой фрахциифул ьвохислот из ферраллитной типичной целинной почвы. Этношение потери массы равно 0,427. Эти препараты более термоустойчивы, чем их аналоги из хонхреционных целинных почв. Однахо следует иметь в виду зависимостьотношенияпотерьмассы от содержания золы, компоненты которой, как объясняет Чернихов В Л., связаны с периферической частью (функциональные 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 (2« 0,929). Использование ферраллитных типичных почв в сельском хозяйстве приводит к увеличению доли алифатичесхой части в первой фракции фульвокислот.

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

спектрометрии. При пиролизе первой фрахции фульвокислот ферраллитной конкреционной (целинной и освоенной) почвы отмечает Повышенное газовыделение по сравнение с выделением жидких продукт термодеструкцииКрива я выхода воды имеет двамаксимума для целиннс варианта (280 и 590°С) и один махеимум для освоенного варианта (250°< Выделение метана имеет два максимума для целинного варианта (341 590°С), а тахже два максимума для освоенного варианта (680 и 920°( Выделение охиси углерода и двуокиси углерода характеризует соответственно тремя и двумя пиками (310, 555, 890 и 310, 740) д целинного варианта, и пятью и тремя пиками (160, 430, 520, 740, 660 и 4( 740) для освоенного варианта.

Таблица 3

Термографический характеристики фульвокислот м ферраштигных почв

Образец: ДТА, температура :

:эндоэФ-: экэоэффекгов :ф«ктов :

Дифференциальная, термогравииотрия ДТГ

Остаток, »

\. »K.G, 100 300, 415, 415.

755, 700. 7/5

2. »К,0, 95 320. 520, 595.

605. 645. 745

3. «К,G 90 285. 385. 475.

'05, 795

». «KG, 105 2Н0. 320. 515.

590. 780

5. «К,S 95 300. 480, 630,

/85. m

6. »K,S, 75. 2Я5. 385. 4K0.

100 (¡35, 665. 740. 775, 830

7. «К,S, 95 305, 395. 470.

»5. 710, 725. 745

8. *K,S, ■ 90 300. 350. 440.

750. m

100 27^ 380 472 750-760-785 0,755 14.0 17.1 28,0 5,88 12.9 5,04

_95 260 305 510 602 6§0 745 0.856 11,0 13.4 20.8 16,6 5578 8,47 2.61 8.79

_85'20Д 265 362 450 __0,914 14,7

14, ï 7, 19 25.6 7.5 9,38 4.33 766-/85 30,3

jj5. 275_ 305_ 5_t0_ 775-785 0,857 8,21

12 22,9 T/.3 24.6. 22,3

2B0 480 785-/95 0,427 23,3

23,t. 21,4 33.9

. 90 275 430 160 740 780' 0.029 10.4

13. У 39,4 6,09 16.4 18,0 2,90

-22- Ш- ilk. 4ti5_ 590. 740 0,822 11,0

15, С 28.9 8,64 9,14 6.91 9.88 ' /75 /1.0 ■ 5,93 13,8

Jâ- M. ïii. iîi. Eh- Ш> 0.949 ioi5 '15,4 23.8 12,0 10.9 5;69 15,9 10,6

тедовательноантропогенное воздействие (освоение) вызывает смещение гмпературной области выделения воды, метана. Отмечаются более чтенсивные выделения окиси углерода из препаратов освоенного >рианта, где наиболее интенсивен высокотемпературный эффект, а »кже смещение температурной области выделения двуокиси углерода в горону ее увеличения. Динамика выделения ароматических продуктов иролиза предоставляет информацию о струхтуре их циклической части. з целинной почвы препараты имеют четыре пика (220, 340, 460, 860°С), а з освоенной - тоже четыре (190, 555, 830 и 920°С), но увеличивается ермоустойчивость препаратов. Из отношения неароматичесхих оединений к ароматическим видно, что освоение уменьшает выход рематических продуктов (1,74 для целинного варианта и 2,26 для своенного).

Рассмотрение кривых выделения продуктов пиролиза второй рахции фульвохислот конкреционных почв показывает для целинных очв две реакции выделения метана (400-555°С), одну реакцию «гидратации (280°С), четыре реахции выделения окиси углерода (370, 20, 680 и 770°С), один максимум для декарбоксилирования (280°С), а для >своекных почв один температурный максимум выделения метана (430 и 55°С), одну реакцию дегидратации (280°С), пять эффектов выделения жнеи углерода (370, 490, 555, 770 и 830вС), две реахции ;екарбохсилирования (310 и 370°С).

Выделение неароматических продухтов. выглядит одинаково для >боих препаратов, но максимум достигается на 30°С выше для освоенного 1арианта по сравнению с целинным. Кар*ина выделения ароматических сомпонентов показывает, что в обоих препаратах оно начинается при !80°С имаксимум достигается при 460-490°С. Интересно отметить сходство сривых, харахтеризующих пиролиз данных препаратов, а также-общий шхоа ароматических компонентов. Отношения неароматичесхих

продуктов к ароматическим почти не изменяется и равняется 0,1 для препаратов из целинных почв и 0,94 для препаратов из освоение почв.

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

Таблица 4

пиролизе фульвокислот из ферраллитных почв фульеокислот в * тока)

Сумма ; Газообразные продукты ¡Сумма : Жидкие продукты

ЗОразцы'.газооб- : жидких +--------- ---------- НП:АГ

:разных : неарома- .■аромати- ГП:ЖЛ

:лродук- : СН4 Н20 СО С02 :тов, ЖЛ : тичес- :ческие,

:тов, ГП : кие. НИ : АП

ФК,С, 87,03 10,07 10,22 11.73 14,05 12,97 8,24 4,74 6,71 •1,74

«кд 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 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

фк;о, 74,93 '7, 15 6.08 6,62 7,50 25.07 11,83 13,25 2,99 0,89

«КД 74,50 8.19 6.66 8,07 8,53 25,50 12,40 13,10 . 2,92 0,95

ФК,8, 72,92 7,60 6,80 7.91 8,50 27,07 15,82 ■11,26 2,69 1,40

ФК S 72,34 6.67 5,90 7.08 7.80 27,66 13,43 14,23 2,62 0,94

Пиролиз фульвохислот из ферраллитных типичных почв показывает дп; первой фракции и з целинной почвы, что де гидратация протекает в четыре: реакциях (280,340,520 и 650°С), выделение окиси углерода в двух реакция: (520 и 800°С), декарбохсилирование - в одной реакции (280°С) с наличие* плеча при 650-890°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 i результате трех реакций (340,520 и 740°С), декарбоксилирование в одно? 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 пиродеструхции. В отношении неароматических компонентов использование данных почв в сельском хозяйстве вызывает некоторое снижение термоустойчивости первой фракции фульвохнслот 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 окиси углерода (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 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 фракции фульвокислот ферраллитных в конкреционных и ферраллитных типичных почв Гвинеи'. При испол ьзовании

гелей типа Сефадекс в-10 и С-50 нам удалось выделить три молекулярно-массовые фракции: первая фракция ММ 200-400; вторая фракция ММ 10002000; третья фракция ММ 10000.

На долю фракции с молекулярной массой 200-400 приходится 5,86* углерода фульвокислот из ферраллитных типичных целинных почв и остал ьная часть 94,14% распределяется между фракциями смолекулярными массами 1000-2000 и больше 10000.

Общая картина не меняется для препаратов из почв, используемых в сельском хозяйстве, которые содержат 4,64% низкомолекулярной фракции и 95,36% среднемолекулярной и высокомолекулярной фракции. В целом содержание углерода низкомолекулярной фракциивпрепар&тах всех вариантов ферраллитных почв колеблется от 5,86 до 3,61%, а основную . массу фульвокислот ферраллитных почв Гвинеи составляют среднемолекулярные фракции, на долю которых приходится до 50,3% углерода. Ферраллитные типичные почвы отличаются от хонкрециоиных низким содержанием среднемолекулярных фракций и большим содержанием высокомолекулярных соединений.

Освоение ферраллитных хонкрециоиных почв вызывает снижение доли углерода среднемолекулярной фракции от 51,8 до 40,6% и увеличение его доли в высокомолекулярной фракции от 48,2 до 59,4%.

Таблица 5

Распределение углерода по фракциям гуиуса . .

Фракции гумуса: Ферраллит- :»ерраллит- :Ферраллит-: Ферраллит-: ные типич- ные типич- :ные кон- : ныв кон; ные целин- :ные осво- гкреционные: креционные ные : енные : целинные : освоенные

: С. %:нМп :С, *:"Мп :С. *:мМп :С, *: "Нп : : :Бк/мгС: :Бк/мгС: . :Бк/мг: :Бк/мгС:

(----------------------------------------------------------------

Низкомолекулярные 5.86 47.22 4,64 37,93 3.62 33,33 3,62 16.67

Срелнемолеку-

лнрние 42,31 69.00 43,19 16.67 50.04 37,03 39,06 23,57 Високомолоку-

лярныв 51.83 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 фракции марганца, содержащиеся в ферраллитных почвах (водорастворимый, легкорастворимый, марганец, связанный с органической часть» почвы, и марганец, связанный с аморфными окислами). На целинной ферраллитной типичной почве на доле легкорастворимой части приходится 4,2%, а на органическую часть 0,4% марганца. Основная масса марганца, связанного с органическим веществом, приходится на долю органичбеких веществ с ММ меньше 700 (0,18%) и ММ 1000-2000 (0,19%). На ферраллитных типичных освоенных почвах 4,9% марганца связано с аморфными окислами (4,'9%), 1,9% является легкорастворимым, тогда как 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 б

Фракционный состав марганца в % (постадийные вытяжки)

Распределение "Мп по форщГ^

Почвы :Водно- : Легко- :5% НН^ОН: Танма :0бщее количест-:

:растио-: расгво- :органи- . :римьй : 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 О.Ь 6.9 О.ь 1,6

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 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

Почвы

Содержание марганца в различных фракциях, в К

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 конкреционная

освоенная 13,33 40.00 46,66

Влияние фульвокислот 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 10'3мгмарганца на грамм и 0,33 мг мар ганца на грамм почвы ифульвокислот при соотношени углерода к марганцу 1,5:1 были получены следующие результаты 9)

Эти данные показывают снижение поступления марганца в проростки риса под влиянием фульвокислот наферраллитных 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 ' : 2.7 101 :0,33 иг/г:0.33 мг + ФК :

мг/г +ФК

Ферраллитная кон- 0,75 0,51 0,56 0,60

креционная целинная 0,33 0.21 0.19 0,14

Ферраллитная кон- 2,70 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 16.14 5,27 2,90

Ферраллитная типич- 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 0,8В

ная освоенная 0,32 0,45 0. 29 0,19

Числитель - надземная, знаменатель - корни

Во-вторых, анализ распределения марганца по-молекулярно-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 холичествамарганца (Связанного с органическим веществом, присутствует в составе фракции, имеющей молекулярную массу меньше 700. Очевидно, внесение фульвокислот в конкреционные почвы приводит к образованию высокомолекулярных маргаиецорганических соединений комплесной природы, доступность которых для растений ограничена. Освоение как конкреционных, тах 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"1 мг до 0,33 снижает

поглощение его растениями. Таким образом, поступление мдрг&лт,а. ¡6 растения риса на ферраллитных почвах Гвинеи зависит не только <ок количества ««• органического вещества в данных почвах, да о? качественного состава (соотношения низкомолехулядоых « высокомолекулярных фракций) органичесхого вещества.

выводы

1. Целочнорастворимая фракция фульвохислот ферраллитных почв в общем характеризуется большей зольностью, чем ацетонарастваримая фракция, причем для ферраллитных типичных почв эта тенденция проявляется в большей степени, чем для ферраллитных кошфеционных почв. Можно предположить, что фульвокислоты щелочнарастворимой 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 конкреционных .почв. Можно допустить, что имевшееся в активном состоянии равновесиемежду 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 элементногосостава фульвохислот ках типиных, тах и конкреционных почв при сельскохозяйственном использовании может происходить в результате таких процессов как дегидратация и дегидрогенизация. Исключвение составляет ацетонорастворимая фракция фульвохислот 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 показало, что в составе ацетонорастворимой фракции фульвокислот в большей мере йрисутствуют структурные компонены углеводной природы, чем в щелочнорастворимой.фракции фульвохислот, 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 олаблёние интенсивности полосы поглощения при 2860 см"1.).

5. В составещелочнорастворимойфракциифульвокислот 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 фульвокислоты щелочнорастворимой фракции типичной целинной почвы характеризуются, в общем случае, большей термической устойчивостью, чем фульвокислоты этой же фракции конхреционной целинной почвы.

6 .Сельскохозяйственное освоениеферраллитных почв способствует увеличению в составе фульвохислот 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 ферраллитных конкреционных почв подвержена антропогенным воздействиям в большей •мере, чем эта же фракция из ферраллитных типичных почв. При освоении

ферраллитных конкреционных почв в составе фульвохислот щелочнорастворимой фракции увеличивается доля неароматичесхих соединений, в то время как дляфульвохислот 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 гр&пировок в составе ацетонорастворимой фракции фульвохислот. 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 его концетрацией 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 сложившийся комплекс гумусовых веществ, которые характеризуется неодинаковым молекулярно-массовым распределением его по фракциям и различной комплексообразующей способностью этих фрахций по отношению к марганцу.

11. Методом систематизированной Рблбвной 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 молехулярно-массовых фракций фульвохислот по отношению кмарганцу. Максимальной

комплексообразующей способностью обладают фракции фильвокислот с молекулярной массой 1000-2000 и < 700.

12. Сельскохозяйственное использование ферраллитных почв приводит х снижению сорбционной способности молекулярно-массовых

фракций фульвокислот по отношению х марганцу и возможно других

м '

элементов, что отражает общие негативные измеения, происходящие с органическим веществом при вовлечении этих почв всельскохозяйственный оборот.,

Список опубликованных статей по теме диссертации

1. Конде Сидафа, Влияние фульвокислот на поступление мор ганца 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.