Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гумусовые вещества как система гидрофобно-гидрофильных соединений

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Милановский, Евгений Юрьевич

Основные выводы

1. Предложена концепция, в рамках которой продукты гумификации органического материала рассматриваются как система природных гидрофобно-гидрофильных соединений, обладающих пространственной и структурно-функциональной организацией и во многом определяющие морфологические, химические и физические свойства почв.

2. Жидкостная хроматография гидрофобного взаимодействия позволяет физически разделить совокупность гумусовых веществ в составе экстракта на гидрофильные и гидрофобные компоненты, различающиеся способностью вступать в гидрофобные взаимодействия с матрицей геля.

2.1. Оптические свойства компонентов гумусовых веществ (коэффициенты цветности и УФ-спектры) свидетельствуют об алифатической природе строения гидрофильных гумусовых веществ и наличии бензоидных структур в составе гидрофобных продуктов гумификации.

2.2. Гуминовые кислоты представлены соединениями как с гидрофильными, так и гидрофобными свойствами. Характерные различия диагностических показателей гуминовых кислот почв разного генезиса обуславливает варьирование содержания в их составе физически независимых гидрофильных и гидрофобных компонентов, связанное с биоклиматическими условиями гумификации органического материала. Фульвокислоты, независимо от генетической приуроченности, имеют гидрофильную природу.

3. Гидрофобные компоненты гумусовых веществ почв представляют автохтонные образования, пространственно приуроченные к продуктам гумификации органического материала in situ. Независимо от типа водного режима почв, они неподвижны в профиле, накапливаются на месте гумификации органических остатков. Анаэробная микробиологическая трансформация органического материала способствует гидрофобизации продуктов гумификации, делающей их устойчивыми к микробиологическим и абиотическим факторам.

4. Гидрофильные компоненты гумусовых веществ представлены в почвах автохтонными (в составе продуктов гумификации in situ) и аллохтонно-иллювиальными (латеральными) формами. Гидрофильные продукты гумификации осуществляют современный метаморфизм минеральной массы почв. Аккумуляция гидрофильных ГВ происходит в составе глино-гумусовых, Fe и А1-гумусовых соединений. Продукты гумификации органического материала в аэробных условиях представлены преимущественно гидрофильными соединениями. Гидрофильные ГВ наиболее лабильные компоненты гумуса почв, подверженные микробиологической и химической минерализации.

5. Гидрофобно-гидрофильные свойства продуктов гумификации обусловливают пространственную дифференциацию компонентов ГВ в почвах, отражающую причинно-следственную связь между характером поступления органического материала, типом водного режима и, как следствие, направленностью современного метаморфизма минеральной массы почв. Механизм, обеспечивающий дифференциацию гидрофобно-гидрофильных компонентов ГВ в почвах, заключается в выносе с током влаги гидрофильных ГВ из состава продуктов гумификации in situ и аккумулятивном накоплении гидрофобных ГВ на месте своего образования.

5.1. Почвы гумидных бореальных и тропических (субтропических) ландшафтов с промывным типом водного режима и преимущественно напочвенным поступлением органических остатков, как источника ГВ, характеризуются преобладанием гидрофильных компонентов в составе гумусовых веществ. Распределение по профилю гидрофобных 1умусовых веществ по абсолютному и относительному содержанию имеет регрессивно-аккумулятивный характер. Абсолютное содержание гидрофильных продуктов гумификации в профиле почв гумидного климата - аккумулятивно-элювиально-шшювиапьное. По относительному содержанию элювиально-иллювиальное (тропики и субтропики) и аккумулятивно-элювиально-иллювиальное в почвах бореального гумидного климата. Гидрофильные продукты гумификации осуществляют кислотный гидролиз силикатного материала и перераспределение А1 и Fe по профилю почв гумидного бореального и тропического (субтропического) климата. Аккумуляция гидрофильных ГВ в составе А1 и Fe-гумусовых соединений в подзолистых Al-Fe-гумусовых почвах происходит в горизонте Bhf, в дерново-палево-подзолистой почве в палевом горизонте. В почвах, сформированных на древних корах выветривания, ферраллитный метаморфизм минеральной массы которых реализован на предыдущих этапах развития, гидрофильные ГВ конгруэнтно растворяют каолинит (наименее устойчивый компонент минеральной массы) и осуществляют элювиальный вынос (ферральсоль), либо элювиально-иллювиальное распределение Al-Fe-гумусовых соединений в пределах гумусово-аккумулятивного горизонта (ксантиковая ферральсоль).

5.1.1. «Отрицательное содержание второй фракции гуминовых кислот» в кислых ненасыщенных почвах гумидного климата обусловливают А1 и Fe-органические соединения, растворимые и сохраняющие свое строение в щелочной среде. После удаления металлов из комплекса его органический лиганд утрачивает способность к осаждению кислотой и, по схеме группового состава гумуса, переходит в группу фульвокислот.

5.2. Почвы семиаридного климата с непромывным (периодически промывным) типом водного режима и преимущественно внутрипрофильным поступлением органических остатков, как основного источника гумусовых веществ, характеризуются преобладанием гидрофобных компонентов в составе гумусовых веществ. Распределение по профилю гидрофильных гумусовых веществ регрессивно-аккумулятивное по абсолютному содержанию и элювиальное по относительному содержанию. Гидрофобные продукты гумификации по абсолютному и относительному содержанию имеют прогрессивно-аккумулятивное распределение по профилю. Формирование и накопление гидрофобных продуктов гумификации происходит в составе органических ЭПЧ, не связанных с минералогической матрицей. Аккумуляция гидрофильных продуктов гумификации происходит в составе глино-гумусовых соединений.

6. Пространственная дифференциация компонентов гумусовых веществ в агрегате заключается в локализации гидрофильных продуктов гумификации аллохтонного генезиса на поверхности минеральных частиц, а гидрофобных гумусовых веществ автохтонного генезиса - в составе органических ЭПЧ, стохастически распределенных в поровом пространстве агрегата. Структурно-функциональная организация компонентов гумусовых веществ в агрегате обеспечивает формирование гидрофобных свойств поверхности по-рового пространства агрегата. Суммарный эффект внутриагрегатных гидрофобных зон заключается в противодействии быстрому поступлению воды в агрегат и возникновении расклинивающего давления. В условиях дефицита свежего органического вещества происходит минерализация гумусовых веществ, локализованных на поверхности минеральных частиц, открывается их гидрофильная поверхность, эффективность гидрофобных взаимодействий внутри агрегата падает и он диспергируется водой.

7. Вторые гумусовые горизонты серых лесных почв Владимирского ополья представляют нижнюю часть ранее целостно функционировавшего гумусово-аккумулятивного горизонта. Формирование гумусовых веществ в нем началось в эпоху древнего голоцена, происходило при гумификации органического материала in situ в гидроморфных условиях. Локальное увеличение мощности гумусированной толщи в виде глубокого кармана связано с наличием западины (криогенного или карстового генезиса) и заполнением ее мелкоземом гумусово-аккумулятивных горизонтов прилегающих к ней почв в результате эрозионных и седиментационных процессов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в рецензируемых журналах

1. Милановский Е.Ю. Применение ионного детергента в гель-хроматографии гумусовых кислот почв. // Почвоведение. 1984. №8, С. 142-147

2. Милановский Е.Ю. Фридланд Е.В. Использование неводной гель-хроматографии для изучения почвенного органического вещества//Почвоведение. 1986. №7, С.133-135

3. Орлов Д.С., Минько И., Демин В.В., Сальников В.Г., Измайлова Н., Милановский Е.Ю. Об участии металлов в формировании молекулирно-массовой организации гумусовых веществ почв // Док. АН СССР. 1989, том 305, № 5, С. 1228-1231

4. Минько О.И., Измайлова Н.А., Милановский Е.Ю. Орлов Д.С. О гель-хроматографическом анализе водорастворимого органического вещества // Науч. докл. высшей школы, биол. науки. 1991; Т. 4, С. 117-125

5. Серьгшев В.А., Орлов Д.С., Аммосова Я.М., Милановский Е.Ю. Некоторые особенности гумусовых веществ и характеристика отражательной способности затопленных почв Братского водохранилища//Известия СО АН ССР. Серия биол. наук. 1990. №1. С.78-85.

6. Милановский Е. Ю., Шеин Е.В., Степанов А.А. Лиофильно-лиофобные свойства органического вещества и структура почвы // Почвоведение. 1993, №6, С.122-126

7. Дмитриев Е.А., Липатов Д. А., Милановский Е.Ю. Содержание гумуса и проблема вторых гумусовых горизонтов в серых лесных почвах Владимирского ополья // Почвоведение. 2000. № 1, С.6-15

8. Добровинская Г.Р., Милановский Е.Ю. Характеристика гумусовых веществ почв катен южной тайги (на примере Центрально-лесного заповедника) // Вестник МГУ, серия 174. 2000. №4, С.40-46

9. Милановский Е.Ю. Амфифильные компоненты гумусовых веществ почв. // Почвоведение. 2000г. №6, С.706-715

10. Милановский Е.Ю., Шеин Е.В. Функциональная роль амфифильных компонентов гумусовых веществ в процессах гумусо-сгруктурообразования и генезисе почв. // Почвоведение. 2002. №10, С. 1201-1213

11. Шеин Е. В., Милановский Е.Ю. Роль и значение органического вещества в образовании и устойчивости почвенных агрегатов //Почвоведение. 2003. №1, С.53-61

12. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю., Русанов A.M., Засыпкина Д.И., Изменение водоустойчивости агрегатов и физико-химических свойств органического вещества типичных черноземов Оренбургской области при сельскохозяйственном использовании // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказкий регион. Управление плодородием агроландшафтов юга Росси Естественные науки. Спец. выпуск. 2003. С. 218-225

13. Наумова Н.Б., Рутгерс М., Копцик Г.Н., Лукина Н.В., Милановский Е.Ю., Пампура Т.Н. Метаболическое разнообразие бактериального сообщества в Al-Fe- гумусовом подзоле // Почвоведение. 2004. №10, С.1211-1219

14. Полянская JI.M., Милановский Е.Ю., Звягинцев Д.Г. Экспериментальное моделирование микробной сукцессии в образцах чернозема в аэробных и анаэробных условиях. // Почвоведение. 2004. №9, С. 1109-1114

15. Русанов A.M., Милановский Е.Ю., Шеин Е.В., Засыпкина Д.И., Демченко Э.В. Антропогенная эволюция почв Боровской оросительной системы.// Вестник ОГУ. 2005. №1, С.170-173.

16. Милановский Е.Ю., Шеин Е.В., Русанов A.M., Засыпкина Д.И., Николаева Е.И., Анилова JI.B. Почвенная структура и органическое вещество типичных чернозёмов Приуралья под лесом и многолетней пашней//Вестник ОГУ. 2005. №2, С.113-117.

17. Васильева Н.А., Милановский Е.Ю., Степанов A.JI., Поздняков JI.A. Амфифильные свойства органических веществ и микробиологическая активность в агрегатах чернозема // Вестник МГУ, серия 174. Почвоведение. 2005. № 3, С.18-21

18. Shein E.V., Milanovsky Е. Yu., Molov A.Z. The Granulometric composition: the role of soil organic matter in data distinctions between sedimentation and laser diffraction analysis.//Eurasion Soil Science . № 13,2006

Статьи в сборниках и Авторские свидетельства

1. Милановский Е.Ю., Чичагова О.А., Аммосова Я.М., Александровский А.Л., Черкинский А.Е. Исследование органического вещества разновозрастных ископаемых почв // Накопление и преобразование седикахитов. М.: Наука. 1979. С.81-86.

2. Орлов Д.С., Аммосова Я.М., Милановский Е.Ю., Лозановская И.Н., Деев В.И., Косов Г.Ф. Применение метода гель хроматографии в почвоведении, мелиорации и сельском хозяйстве. Методические указания. Москва-Новочеркасск, 1979.60с.

3. Милановский Е.Ю. Техника гель фильтрации при анализе гуминовых кислот. В книге Практикум по химии гумуса. М.: Изд-во МГУ, 1981. 271с.

4. Милановский Е.Ю., Дижур A.M., Черкинский А.Е. Способ фракционирования гуминовой кислоты // Авторское свидетельство СССР №1126877. 1983

5. Orlov D.S., Milanovsky Е. Yu. Use of ionic detergent in gel chromatography of soil humic acids // Volunteered Papers 2nSIntern. Congr. IHSS. Birminghan, 1984. P. 42-45

6. Орлов Д.С. Милановский Е.Ю. Гель-хроматография в почвоведении - возможности и ограничения метода // «Современные физические и химические методы исследования почв». М.: Изд-во Моск. ун-та. 1987. С.94-118

7. Калакуцкий К.Л., Милановский Е.Ю. Способ фракционирования гумусовых кислот. Авторское свидетельство СССР № 1381392.1987.

8. Милановский Е.Ю., Степанов А.А. Гидрофобные свойства органического вещества некоторых почв Убсу-Нурской котловины // Советско-Монгольский эксперимент Убсу-Нур Многостороннее совещание стран-членов СЭВ, Пупщно. 1989. С.53-54.

9. Milanovski Е., Zivanov N., Ivanisevic P. Significance of Organic Matter in evolution of morphology of acid brown soils in mixed forests on some localities of Fruska Gora and Vrsac Mountains // Soils as a natural resource and a factor of development. Academy of science and arts of Bosnia and Herzegovina. 1991, V. XCVII; 15 p.p. 163-175

10. Милановский Е.Ю., Агапова O.A. Гидрофобно-гидрофильные свойства гумусовых веществ вертисоли, типичного чернозема и красной ферраллитной почвы // Слитые почвы: генезис, свойства, социальное значение. Материалы конференции. Майкоп, 1998. С.31-32

11. Targulian V.O., Milanovsky E.Y. Inherited soil features and recent pedogenetic processes in red fer-sialitic and ferralitic soils of subhumid and humid subtropical climates. 1999., 6th International Meeting on Soils with Mediterranean Type of Climate. Barcelona, p.p. 593-595

12. Шеин E.B., Мазиров M.A., Волощук A.T., Корчагин А.А., Прохоров М.В., Милановский Е.Ю. и др. «Траншея» (научная полевая эксткурсия. // Владимирский Земледелец №1 2001. С. 10-30

13. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю. Пространственная неоднородность свойств на различных иерархических уровнях - основа структуры и функций почв // Масштабные эффекты при исследовании почв. Изд-во МГУ. 2001. С.47-61

14. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю., Хайдапова Д.Д. Устойчивость почвенной сруктуры и органическое вещество почв. // Роль почвы в биосфере. Труды Института почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова и РАН. Выпуск 1. М:, МАКС Прес, 2002. С. 129-151

15. Милановский Е.Ю., Шеин Е.В. Структура почв // Природа. 2003. №3, С.28-33

16. Шеин Е.В., Русанов A.M., Милановский Е.Ю., Демченко Э.В., Засыпкина Д.И. Изменение водоустойчивости агрегатов и физико-химических свойств органического вещества чернозёмов типичных Оренбургской области при сельскохозяйственном использовании // Труды Всероссийской конференции "Проблемы геоэкологии Южного Урала" Оренбург. 2003. С.57-61

17. Милановский Е.Ю., Шеин Е.В. Структура почв. В сб. Российская наука: «Природой здесь нам суждено.», М.: Октопус,2003. С.144-150

18. Милановский Е.Ю., Тюгай З.Н., Русанов A.M. Пространственная организация амфифильных компонентов гумусовых веществ и вероятный механизм водоустойчивости агрегатов // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации. Труды Всероссийской конференции. М.: Изд-во МГУ. 2003. С.80-83

19. Милановский Е.Ю. Верховцева Н.В. Гуминовые вещества как система гидрофобно-гидрофильных соединений. // Гуминовые вещества в биосфере: труды II Международной конференции, Москва, 3-6 февраля 2003г. -М.: Изд-во МГУ, 2004. С. 112-116

20. Милановский Е.Ю. Парадокс «отрицательного содержания второй фракции гуминовых кислот» // Гуминовые вещества в биосфере: труды II Международной конференции, Москва, 3-6 февраля 2003г. - М.: Изд-во МГУ, 2004. С. 117-120

21. Милановский Е.Ю., Тюгай З.Н., Шеин Е.В., Н.А. Васильева Водоустойчивость и органическое вещество черноземов под степью и «вечным паром» Курского государственного заповедника. В сб. Особо охраняемые природные территории Курской области. Курск - 2004. С.76-81

22. Milanovskii E.Yu., Tyugai Z.N., Shein E.V., Yasilyeva N.A. The role of soil organic matter amphy-phility and space distbution in the formation of water stable aggregates // Review of current problems in agrophysics. Lublin. 2005. pp. 65-69

23. Shein E.V., Milanovsky E.Yu. The impact of the soil organic matter hydrophilic and hydrophobic components ratio on the soil aggregates stability // Review of current problems in agrophysics. Lublin. 2005. pp. 78-82

24. Шеин E.B., Милановский Е.Ю., Молов А.З. Гранулометрический состав: роль органического вещества в различиях данных седиментометрического и лазерно-дифракционного методов. В сб. Роль почв в биосфере: Тр. Ин-та экологического почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. - М.: Изд-во «Советский спорт», 2005. Вып. 6. Модели почвообразования. Функционирование почв в экосистемах. Почвенная биота. С. 23-36

25. Милановский Е.Ю., Шеин Е.В, Тюгай 3. Н., Васильева Н.А. Пространственная и структурно-функциональная организация органического вещества типичного чернозема. 2006. В сб. Рациональное землепользование рекультивированных и эродированных почв. Днепропетровск. 2006.С. 152-158

Тезисы конференций

1. Милановский Е.Ю. Чичагова О.А., Аммосова Я.М. К вопросу о сохранности и преобразованное™ органического вещества ископаемых почв // Тезисы докладов V Всесоюзного съезда почвоведов, Минск, 1977. С.153-154.

2. Милановский Е.Ю., Аммосова Я.М., Александровский А.Л., Чичагова О.А., Черкинский А.Е. Исследование органического вещества разновозрастных почв // Тезисы докладов VIII Международного конгресса по органической геохимии М.: 1977. С.24-25.

3. Милановский Е.Ю. Некоторые особенности гумусообразования в ферраллитных почвах тропических островов Тихого океана // Тезисы докладов VI Делегатского съезда ВОП. Тбилиси. 1981. С.23.

4. Милановский Е.Ю., Орлов Д. С., Аммосова Я.М. Возможности гель хроматографии при оценке молекулярных параметров гумусовых веществ почв, торфов, сапропелей // Труды симпозиума IV и II комиссий МТО "Торф, его свойства и перспективы применения. Минск. 1982. С.100-105.

5. Милановский Е.Ю. Применение метода гель хроматографии в почвоведении // Материалы Всесоюзной конференции "Современные методы исследования почв" М.: Изд-во МГУ, 1983. С.60.

6. Милановский Е.Ю. Способ фракционирования гумусовых веществ // Ученые МГУ науке и производству. М.: Изд-во МГУ. 1984. С.45

7. Милановский Е.Ю. Гумус и почвообразование в молодых вулканических и красных ферраллитных почвах // Тезисы VIII Всесоюзного съезда почвоведов. Новосибирск. 1989.

8. Милановский Е. Ю. Функциональная гетерогенность гумусовых веществ // Геохимия биосферы. II Международное совещание. Новороссийск. 1999. С.264-265

9. Умарова А.Б. Милановский Е.Ю. Марченко Т.Ю., Яковлева Т.Ю. Калмыкова О.В. Исследование движения влаги в серых лесных почвах методами меток и встроенных лизиметров // Тезисы докладов III съезда докучаевского общества почвоведов (11-15 июля 2000г. Суздаль, С.213-214

10. Милановский Е.Ю. Методы исследования состава и функций гумусовых веществ почв. // Тезисы докладов III съезда докучаевского общества почвоведов (11-15 июля 2000г. Суздаль, С.89-90

11. Милановский Е.Ю. Гумусовые вещества и современный метаморфизм минеральной массы почв // Геохимия биосферы III Международное совещание (тезисы докладов), Новороссийск. 2001, С. 41-42

12. Тюгай З.Н., Початкова Т.Н., Милановский Е.Ю. Влияние высокодисперсных органомине-ральных соединений на механическую прочность и водопрочность почвенных агрегатов // Геохимия биосферы III международное совещание (тезисы докладов), Новороссийск. 2001. С.62-63,

13. Шеин Е.В., Кириченко А.В., Гончаров В.М., Милановский Е.Ю., и др. Вариабельность физических свойств и процессов в почве как основной фактор биоразнообразия // Межд. Симпозиум. "Функции почв в системе геосфера-биосфера», Москва, 2001. С. 1143-144

14. Милановский Е.Ю. Концепция амфифильности гумусовых веществ и ее приложение к анализу процессов почвообразования // Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем. Иркутск. 2001. С.61-62

15. Милановский Е.Ю., Шеин Е.В. Механизмы формирования и устойчивости почвенной структуры //Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям // Тезисы докладов Всероссийской конференции 24-25 апреля 2002, Москва. С. 83

16. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю., Кириченко А.В, Умарова А.Б., Гончаров В.М., и др. Устойчивость почв к физическим воздействиям на различных иерархических уровнях // Всерос.конф. «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям», Москва. 2002. С.81

17. Милановский Е.Ю. Парадокс отрицательного содержания второй фракции гуминовых кислот // Тезисы докладов II Международной конференции Гуминовые вещества в биосфере. Москва-Санкт-Петербург. 2003. С.55-56

18. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю., Хайдапова Д.Д. Органическое вещество и структура почвы // Труды Международной конференции «Роль почвы в формировании ландшафтов». Казань. Изд-во Фен. 2003. С. 101-104

19. Тюгай З.Н., Милановский Е.Ю., Початкова Т.Н. К вопросу о роли илистых фракций в формировании водопрочных агрегатов // Труды Международной конференции «Роль почвы в формировании ландшафтов». Казань. 2003. С. 87-89

20. Милановский Е.Ю. , Копцик Г.Н. Дифференциация гумусовых веществ под действием кислотных осадков // Современные проблемы загрязнения почв. Международная научная конференция. М.: Изд-во МГУ, 2004. С.67-69

21. Милановский Е.Ю. Гумусовые вещества, как система гидрофобно-гидрофильных соединений // Почвы - национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов: Новосибирск: Наука-Центр, 2004. Кн. 1. С. 317-319

22. Верховцева Н.В., Милановский Е.Ю., Шеин Е.В., Тюгай З.Н. Распределение микроорганизмов и гумусовых веществ по гранулометрическим и агрегатным фракциям чернозема // Почвы -национальное достояние Росси: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов: Новосибирск: Наука-Центр, 2004. Кн.1. С.30-32

23. VekhovtsevaN., Milanovskiy Е., Osipov G., KuzminaN., Kubarev E. Humus substance and microbial community of soil texture and ped fractions. Geophysical Research Abstracts, Vol. 6, 07385, 2004

24. Shein E.V., Milanovsky E.Y. Implication of Hydrophobic Components of Soil Organic Matterfor Water Stable Aggregates Formation. // Abstracts Congress "Eurosoil 2004", September 4-12, Institute of Soil Science and Forest Nutrition, University ofFreiburg, 2004. p.p.62-63

25. Милановский Е.Ю., Федотов Г.Н., Пахомов Е.И. Физико-химические основы структурирования почвенных коллоидов и гранулометрический состав почв // Экспериментальная информация в почвоведении: теория и пути стандартизации. М.: 2005. С.211

26. Молов А.З., Милановский Е.Ю., Тюгай 3. Исследование строения водоустойчивых агрегатов методом лазерной дифракции // Экспериментальная информация в почвоведении: теория и пути стандартизации. М.: 2005. С.213

27. Тюгай З.Н., Васильева Н.А., КуваеваЮ.В., Молов А.З., Милановский Е.Ю. Пространственное распределение углерода в типичном черноземе под абсолютно заповедной степью и паром (ЦЧЗ им. В.В.Алехина) // Экспериментальная информация в почвоведении: теория и пути стандартизации М. 2005. С.227-228

28. Milanovsky E.Yu., Shein E.V., Tuygai Z.N., Vasil'eva N.A. Distribution of hydrophobic andhydro-philic components of soil organic matter over granulometric fractions of chernozem // Geophysical Research Abstracts, Vol. 7. 01184, 2005 http://www.cosis.net/abstracts/EGU05/01184/EGU05-J-01184.pdf

29. Shein E.V., Milanovsky E.Yu., Tuygai Z.N., Vasil'eva N.A. Waterstable chernozem structure degradation as a result of soil organic matter transformation: relation between hydrophobic and hydro-philic components. // Geophysical Research Abstracts, Vol. 7. 01192,2005 http://www.cosis.net/abstracts/EGU05/01192/EGU05-J-01192.pdf

30. Русанов A.M., Шеин E.B., Милановский Е.Ю. Коршикова Н.А., Воропаев С.Б. Условия почвообразования и свойства почв соседних с Бузулукским бором территорий // Почвы как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем. -Иркутск, ИГУ.2006. С. 163 - 165.

31. Milanovsky E.Yu., Shein. E.V. Soil Organic Matter Amphiphility and Water-Stable Aggregates // 18th World Congress of Soil Science July 9-15,2006 - Philadelphia, Pennsylvania, USA

32. Vasilieva A., Milanovsky E. Yu, Stepanov A. L., Pozdnyakov L. A. Microbial Activity and Greenhouse Gases Production in Soil Aggregates // 18th World Congress of Soil Science July 9-15, 2006 -Philadelphia, Pennsylvania, USA

Заключение.

Настоящая работа представляет обобщение первых результатов экспериментальных исследований и вытекающих из них общих закономерностей образования, дифференциации и роли в процессах почвообразования продуктов гумификации органического материала как системы природных гидрофобно-гидрофильных соединений. По В.И. Вернадскому (Вернадский, 1975) «Система - совокупность взаимодействующих разных функциональных единиц (биологических, человеческих, машинных, естественных), связанная со средой и служащая достижению общей цели путем действия над материалами, энергией, биологическими явлениями и управления ими».

Первый этап работы заключался в установлении факта наличия в составе ГВ гидрофильных и гидрофобных компонентов. Используя в качестве системообразующего фактора естественное, природоподобное свойство ГВ вступать в гидрофобные взаимодействия, было установлено, что совокупность ГВ представлена физически независимыми гидрофильными и гидрофобными компонентами. На примере ГВ широкого спектра почв показано, что независимо от условий почвообразования, продукты гумификации органического материала in situ представлены аналогичными по гидрофобно-гидрофильным свойствам соединениями. Варьирование содержания гидрофильных и гидрофобных компонентов в составе ГВ почв разного генезиса обуславливает характер поступления ОВ в почву и локальные условия в зоне гумификации. Гидрофильные компоненты ГВ являются продуктами преимущественно окислительной химической и аэробной микробиологической минерализации органических остатков и ГВ. Анализ компонентного состава априори гидрофильных ГВ (ФК, водорастворимые ГВ) и имеющих строго иллювиальный генезис (ГВ ферраллитно метаморфических горизонтов, Bhf, G, кутан) показал их единство по системообразующему фактору. Это позволило сделать выводы о потенциальной способности к миграции по профилю только гидрофильных ГВ и конституционной индивидуальности гидрофильных и гидрофобных продуктов гумификации. В результате функционирования системы ГВ, компоненты которой обладают различной миграционной способностью, формируется новое системное свойство - пространственная и структурно-функциональная дифференциация гидрофильных и гидрофобных компонентов ГВ. Гидрофильные гумусовые вещества, независимо от биоклиматических условий, обуславливают современный метаморфизм минеральной массы почв. В условиях промывного водного режима и ненасыщенности почв основаниями - гидролиз минералов и элювиальную или элювиально-иллювиальную дифференциацию веществ в профиле. В почвах с непромывным (периодически промывным) режимом и/или насыщенных основаниями, нейтрализующими кислотные свойства ГВ, латерально подвижные продукты гумификации ОВ in situ переносятся на поверхность минеральных ЭПЧ, модифицируя ее, образуя сорбционные глино-гумусовые комплексы. Гидрофобные продукты гумификации остаются на месте своего образования, накапливаясь в органогенных горизонтах и в составе органических ЭПЧ гумусово-аккумулятивных горизонтов, выполняя аккумулятивную функцию ГВ.

Систему ГВ в полной мере можно отнести к числу объектов биохимической экологии (Остроумов, 1986; Телитченко, Остроумов, 1990), ответственных за формирование среды обитания и выполняющих функцию природных регуляторов, обеспечивающих устойчивое функционирование коэволюционно сложившихся экологических систем. Пространственная и структурно-функциональная организация системы ГВ в агрегате, микроценоз агрегата и свойства агрегата - взаимосвязанные и взаимообусловленные явления. Генетически различная миграционная способность продуктов гумификации in situ обуславливает возможность пространственной переорганизации компонентов системы ГВ в агрегате, благодаря которой агрегат становится водоустойчивым и экологической нишей для развития анаэробных микроорганизмов. Анаэробная трансформация свежего ОВ в агрегате, направленная на консервацию и гидрофобизацию продуктов гумификации, обеспечивает сохранение агрегатной структуры, препятствующей быстрой минерализации гумуса.

Новый подход к ГВ как системе природных гидрофобно-гидрофильных соединений объясняет ряд дискуссионных проблем почвоведения и химии органического вещества почв, на качественно новом уровне вскрывает механизм и причины генетического разнообразия гумусовых веществ почв и их роль в процессах почвообразования, позволяет определить стратегию будущих исследований. В химии гумуса существует ряд принципиальных вопросов, не имеющие ответа в рамках современной систематики гумусовых кислот. К их числу относятся (Орлов, 1990; Дергачева, 2006):

Почему гидролизуемая часть гумусовых кислот представлена практически только углеводами, аминокислотами и полипептидами, а в негидролизуемой части преобладают бензольные структуры?

Почему выделяется две основные группы гумусовых кислот (гуминовые кислоты, фульвокислоты), какой механизм их образования, и что обеспечивает дифференциацию их свойств?

С чем связана аналогичность свойств фульвокислот при различиях свойств гуминовых кислот почв, формирующихся в разных биоклиматических условиях?

Чем регулируется трансформация органического вещества в гуминовые кислоты, и что обуславливает распределение гуминовых веществ по формам связи с минеральными компонентами?

Изменив методологию систематики ГВ, и рассматривая продукты гумификации не в виде гуминовых кислот и фульвокислот, а как природные гидрофильные и гидрофобные соединения, на каждый из поставленных вопросов можно предложить алгоритм решения с прогнозируемым результатом. Гидролизу преимущественно подвергаются гидрофильные продукты гумификации, имеющие, независимо от биоклиматических условий, сходный генезис и свойства. Общая природа гидрофильных ГВ обусловливает сходство фульвокислот почв разного генезиса. Варьирование характеристических признаков ГК почв, формирующихся в разных биоклиматических условиях, вызвано входящими в их состав физически независимыми гидрофильными и гидрофобными компонентами, которые в свою очередь различаются по составу, но обладают одним общим свойством - осаждаться при низких значениях рН. Их содержание в составе ГК предопределяется типом поступления органического материала в почву и биоклиматическими условиями гумификации ОВ.

Результаты дальнейших исследований элементов структуры и свойств гомогенных по гидрофобно-гидрофильным параметрам компонентов ГВ с позиции их генезиса и эволюционных соотношений на данном этапе не предсказуемы. Являются компоненты системы ГВ дериватами индивидуальных биологических макромолекул или это действительно самостоятельный класс природных соединений переменного состава? Существует эволюционная связь между продуктами гумификации биоты/растительности и компонентами системы ГВ? Различаются между собой продукты гумификации, идентичные по гидрофобным свойствам, но сформированные в различных биоклиматических условиях?

Первую и вторую группу вопросов объединяет общая цель - исследование состава и строения ГВ. Перенос приоритетности исследований в область изучения функций ГВ и их молекулярно-физических особенностей обусловливает интеграция научных проблем смежных с почвоведением дисциплин (геохимия, биогеохимия, экология). Когда целью является раскрытие механизмов почвообразования и понимание законов функционирования компонентов ГВ в почвенном профиле, работы по установлению строения ГВ приобретают подчиненное значение. Рассматривая ГВ как систему, сформированную для достижения полезного результата в процессе своего функционирования, важно не кто (индивидуальные органические соединения, их дериваты или специфические ГВ) участвует в процессах почвообразования, а какую «работу» выполняют компоненты системы ГВ в почвенном профиле, в чем проявляется результат их деятельности. При функциональном подходе, ГВ превращаются из объекта исследований в элеменг исследуемой системы, в которой ГВ изучаются не как химические соединения, а как вещества, в самой сложности коих заложены возможности для проявления необычных свойств. Рассматривая ГВ как систему природных гидрофобно-гидрофильных соединений, возможна новая интерпретация литературных данных по составу и свойствам гумусовых веществ почв разного генезиса, решение широкого круга методических и теоретических проблем, связанных с выделением ГВ, исследованием их состава, строения и механизмов функционирования в экосистемах (радиоуглеродный возраст ГВ, миграция органоминеральных соединений, гидрофобное связывание экотоксикантов, технология восстановления водоустойчивой структуры, поиск биологически активных соединений).