Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сравнительная характеристика химической природы и молекулярного строения гуминовых кислот почв Обь-Иртышской поймы

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Сартаков, Михаил Петрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. Цели и задачи.

2. Литературный обзор.

3. Объекты исследования.

3.1.Общая характеристика природных условий территории

3.2. Почвы и органогенные отложения.

4. Методы исследования

4.1. Методика извлечения и очистки гуминовых кислот.

4.2. Методы изучения химического состава.

4.3. Метод термического анализа.

4.4. Спектральные исследования.

4.5. Исследования методом рентгенодифрактометрии и электронного парамагнитного резонанса

5. Результаты исследований.

5.1. Элементный состав.

5.2. Электронные спектры поглощения.

5.3. Инфракрасные спектры поглощения.

5.4. Дериватография.

5.5. Электронный парамагнитный резонанс.

5.6. Рентгеноструктурная характеристика.

ВЫВОДЫ.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Сартаков, Михаил Петрович

ВЫВОДЫ

1. Впервые полученны данные о составе и молекулярном строении гуминовых кислот почв и органических субстратов Объ-Иртышской поймы, формирующихся в условиях различной обводненности.

2. Элементный состав гуминовых кислот исследованных почв, торфов и сапропелей неодинаков и соответствует условиям почвообразования или осадконакопления. Установлено, что по соотношению Н:С и данным графо-статического анализа элементного состава доля ароматических структур в макромолекулах гуминовых кислот увеличивается в следующей последовательности: аллювиальные болотные почвы, торф, аллювиальные дерновые почвы.

3. Гуминовые кислоты различных почв и органических осадков характеризуются аналогичными спектрами поглощения в видимой и ультрафиолетовой области в форме монотонного возрастания поглощения в коротковолновый интервал и отличаются друг от друга только интенсивностью поглощения.

4. В инфракрасной области исследованные гуминовые кислоты имеют характеристические пики, подтверждающие двучленность макромолекул, состоящих из ароматической «ядерной» части и внешних алифатических цепей. Их соотношение в ГК различных препаратов не одинаково. Большую конденсированность макромолекул имеют ГК аллювиальных дерновых почв.

5. Показано методом рентгенодифрактометрии на встречных пучках, что ГК аллювиальных дерновых почв имеют меньшую выраженность гамма полосы и отличаются особенностями других параметров рентгенографической картограммы, свидетельствующих о более регулярной упорядоченности макромолекул по сравнению с ГК выделенными из аллювиальных болотных почв.

6. Гуминовые кислоты почв, торфов и сапропелей Объ-Иртышской поймы обладают электронным парамагнетизмом с синглетным сигналом

83

ЭПР шириной 5 гаусс и % -фактором, близким к §-фактору свободного электрона, свидетельствующем о делокализации электронов в молекулярных л-орбиталях. По содержанию ПМЦ, которое в определенной мере характеризует размер сопряжений системы, все гуминовые кислоты изученных объектов можно расположить в убывающей последовательности: аллювиальные дерновые почвы, торф, аллювиальные болотные почвы.

7. Термическая устойчивость ГК исследованных объектов возрастает в направлении: аллювиальные болотные почвы, торф, аллювиальные дерновые почвы. Все дериватограммы характеризуются наличием типичных для всех препаратов эндо и экзо термоэффектов, что подтверждает присутствие одинаковых структурных фрагментов.

8. Гуминовые кислоты пойменных почв и органических субстратов Объ-Иртышского междуречья имеют аналогичную скелетную структуру, включающую в себя ароматические ядра и алифатические открытые цепи с системой сопряженных связей. Различия состоят в неодинаковых размерах сопряжения и количественного соотношения ароматических и алифатических фрагментов, характеризующих в общем виде уплотненность макромолекулы.

9. Наибольшую сформированность - «зрелость» молекулярной структуры имеют гуминовые кислоты аллювиальных дерновых и аллювиальных слоистых почв, которые являются наиболее перспективными для сельскохозяйственного освоения.

84

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Сартаков, Михаил Петрович, Тюмень

1.Александрова JT.H. // Химия, генезис и картография почв. М.; Наука, 1968. С. 5-10.

2. Александрова JI.H. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. JL; Наука, 1980, 287с.

3. Александрова J1.H. Состав гумуса.Л.; Наука, 1980, 250с.

4. Александрова Л.Н. Румянцева Э.А. Изменение новообразованных гуминовых кислот в процессе их дальнейшей гумификации. Зап. ЛСХИ 1970,т,137.с.

5. Александрова И.В. Взаимодействие структурных единиц и прочность их закрепления в молекулах гуминоподобных веществ. // Почвоведение. 1993. №12. С.47-51

6. Александрова Е.М. Лидина Н.Г. Оптические свойства растворов гуматов и золей гуминовых кислот, // Химия и технология топлива. 1956. №8. С.36-46.

7. Алиев С;А. Шихов М.А. Инфракрасные спектры поглощения гуминовых кислот основных типов почв Азербайджанской ССР. // Почвоведение и агрохимия. 1.57.230. 1980.

8. Алиев С.А. Касимов P.M. Парамагнитные свойства гуминовых кислот Азербайджанской ССР. //Почвоведение, 1971. №1. С. 5-8.

9. Аммосова В.М. Балаганская Е.Д. Свойства гуминовых кислот окультуренных подзолистых почв Мурманской области. // Почвоведение, 1991. №7. С.29-39.

10. Ю.Афанасьева Г.В. Терешина Т.В. Групповой и фракционный состав гуминовых кислот избыточно увлажненных почв поймы реки Оби.// Вестн. МГУ .сер. 17.Почвоведение. 1979. № 1. С.55-70.

11. П.Базарова О.В. Дударчик В.М. Исследование гуминовых кислот модифицированных азотсодержащими соединениями методом линейной ЭПР- спектроскопии.//Почвоведение. 1992. №1. С. 21-25.85

12. Биркжова О.Н. ОрловД.С. Запасы органического вещества и типы гумуса в почвах и торфах севера европейской части России. // Почвоведение. 1993. №10. С.39-51.

13. Болдырев А.И. Рисовым полям — высокое плодородие. Симферополь. «Крым», 1969. 207с.

14. Болдырев А.И. Инфракрасные спектры минералов. М.; Недра, 1976. С.73-84.

15. Бремнер И. Новые данные о химическом составе органическрго вещества вещества почв Ротамстедской опытной станции .// Биология. №11. 1956.

16. ВаксманА. Сельман. Гумус. М.1937.

17. Васильев C.B. Седых В.Н. Пойма Оби на аэрокосмических снимках. Красноярск. 1984. 56с.

18. Винокурова H.A. Колоскова A.B. Спиранская Г.И. Шакирова К.Ш. Гумус почв Волжско-Камской лесостепи и его роль в плодородии. Казань.; изд. Казанского университета. 1972. 133с.

19. Вильяме В.Р. Почвоведение. Собрание сочинений: М.; 1950. т.5.

20. Горелова Т.А. Особенности органического вещества торфяных, торфяно-глеевых и торфянисто-подзолисто-глеевых почв. Автореферат дис. канд. биол. наук. М.; 1982. 24с.

21. Гришина J1.A. Моргун JI.B. Элементный состав гуминовых кислот окультуренных дерновоподзолистых почв. // Почвоведение. 1979. №10. С.20-25.

22. Дергачева М.И. Изменение некоторых элементов структуры гуминовых кислот при промерзании-оттаивании тундровых почв. «Биологические проблемы Севера» 9-й симпозиум. Тез. докл. Сыктывкар. 1981. С.284.86

23. Добровольский Г.В. Почвы речных пойм центра русской равнины. М.; Изд. МГУ 1968. 296с.

24. Дубин В.Н. Термовесовая характеристика и кинетические параметры самодеструкции гуминовых кислот основных почв Молдавии. // Почвоведение. 1970. №9. С. 70-85.

25. Екатеринина JI.H. // Химия твердого топлива. 1974.№1. С.36-44.

26. Ефремова Т.Т. Почвоведение и диагностика торфянистых почв болотных экосистем. //Почвоведение. 1992. № 12. С.25-34.29.3бинден Р. Инфракрасная спектроскопия высокополимеров. Пер. с англ., под ред. Блюменфельда JI.A. М.; Мир. 1966. 355с.

27. ЗО.Зырин Н.Г. Орлов Д.С. Физико-химические методы исследования почв. Изд. Московского университета. 1964. 345с.

28. Ионенко В.И. Бацула A.B. Головачев Е.А. О кинетике процесса гумификации. // Почвоведение. 1986. № 2. С.21-24.

29. Ильина И.С. Ресурсный потенциал растительности речных пойм. Теоретические и методические аспекты. Автореф. док. биол. наук. Новосибирск 1992.

30. Ильина Л.П. О гуминовых кислотах почв восточного Донбаса. // Почвоведение. 1992. № 1. С.84-88.

31. Исмаилова Н.Х. Элементный состав подвижных гуминовых:кислот почв различной степени окультуренности и удобренности. // Почвоведение. 1992. №1. С.88-90.

32. Казаков Е.И. Генезис и химическая природа пресноводных сапропелей. Труды инст. гор. ископ. АНСССР 1950. т. 11.

33. Касаточкин В.И. Ларина Н.К. Исследование гуминовых кислот ископаемых углей. Докл. АНСССР. 1957. №2. т.114.

34. Касаточкин В.И. КухаренкоГ.А. Золотарева Э.Ю. Разумова Л.П. Рентгенографическое исследование гуминовой кислоты. Докл. АНСССР 1950 т. 74.87

35. Касаточкин В.И. Кононова М.М. ЛаринаН.К. Егорова О.И. Спектральное и рентгеновское исследование химического строения гумусовых веществ почвы. Доклады к 8-му Международному конгрессу почвоведов. М.; 1964.

36. Касаточкин В.И. Зильбербранд О.И. Рентгенография и инфракрасная спектроскопия в применении к исследованию строения гуминовых веществ. //Почвоведение. 1956. № 5. С.80-85.

37. Кленов Б.М. Гумус почв Западной Сибири. М.; Наука. 1981. 142с.

38. Кленов Б.М. Гумус почв Северного Прибайкалья. // Почвоведение. 1985. №4. С.33-43.

39. Когут Б.М. Элементный состав лабильных гуминовых кислот. // Почвоведение. 1992. №1.с.91-93.

40. КомиссаровИ.Д. Логинов Л.Ф. Рентгеноструктурная характеристика гуминовых препаратов, полученных из окисленного угля и торфа щелочной экстракцией. Труды Тюм. СХИт. 14, 1970, С.91-99.

41. Комиссаров И.Д. Химическая природа и биологическое значение гуминовых кислот. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биол. на-ук.1971.

42. Комиссаров И.Д. Виленский И.И. Федченко О.И. Извлечение гуминовых веществ из органогенных пород. Научн. тр. Тюменского СХИ т. 14 1970. С.10-34.

43. Комиссаров И.Д. Электронный парамагнитный резонанс в гуминовых кислотах. Труды ТюменскогоСХИ т. 14,1971. С.99-116.

44. Комиссаров И.Д. Логинов Л.Ф. Электронный парамагнетизм гуминовых кислот, получаемых из торфа и окисленных углей. Доклады сибирских почвоведов к 9-му международному конгрессу почвоведов. Новосибирск 1968.

45. Комиссаров И.Д. Логинов Л.Ф. Стрельцова И.Н. Спектры поглощения гуминовых кислот. Труды ТюменскогоСХИ, Тюмень 1971 т. 14 С.75-91.88

46. Комиссаров И.Д. Стрельцова И.Н. Влияние способа извлечения гумино-вых кислот из сырья на химический состав получаемых препаратов. Научн. тр. ТюменскогоСХИ, Тюмень 1971, т. 14 С.34-48.

47. Комиссаров И.Д. Логинов Л.Ф. Структурная схема и моделирование макромолекул гуминовых кислот. Научн. труды ТюменскогоСХИ, Тю-мень1971,т.14 С.125-131.

48. Комиссаров И.Д. Логинов Л.Ф. Гуминовые вещества в биосфере. М.; Наука. 1993. С. 36-45.

49. Комиссаров И.Д. Проворотова В.Г. Логинов Л.Ф. Изучение свободно- радикальных состояний органического вещества сапропелей методом электронного парамагнитного резонанса. Труды СвердловскогоСХИ, т. 17, 1968.

50. Кононова М.М. Бельчикова Н.П. Ускоренные методы определения состава гумуса. //Почвоведение. 1961. №10. С.15-19.

51. Кордунян Б.А. Пойменно- аллювиальные почвы. Почвы Горьковской области. Горький.; Волго-Вятское кн. изд. 1978. С. 117-132.

52. Кормилицин В.Ф. Сбалансированность процессов минерализации и гумификации, как экологический показатель устойчивости почвенного блока орошаемой агроэкосистемы. // Почвоведение. 1995. №11. С. 1319-1373.

53. Кречетова Е.В. Сравнительная характеристика состава и свойств гуминовых кислот горючих сланцев и почв.// Почвоведение. 1994. №2. С.57-66.

54. Кухаренко Т.А. Екатеринина Л.Н. Определение хиноидных групп во фракциях гуминовых кислот в связи с их биологической активностью. ДАН. 1966. т. 170. №1.

55. Кухаренко Т.А. Гуминовые вещества в биосфере. М.; Наука 1993. С.25-27.896¡.Ларина H.K. Касаточкин В.И. Спектральные методы исследования гуми-новых веществ почв. М.; 1966. 171с.

56. Логинов Л.Ф. Роль гуминовых кислот в формировании окислительно-востановительных условий в природных процессах. // Почвоведение. 1992. №1. С.16-21.

57. Мастерски В. Логинов В. Исследование некоторых физико-химических свойств гуминовых кислот. //Почвоведение. 1959. №2. С. 134.

58. Назарова A.B. Сравнительная характеристика гуминовых кислот различного происхождения. Автореферат диссертации канд. с/х наук. 1977.

59. Назарова A.B. Гетерогенность гуминовых кислот различного происхождения. Научн. тр. ЛСХИ 1976 т.296. С.63-69.

60. Нгуен Ты Сием, Фридланд М. Орлов Д.С. Состав и свойства гуминовых веществ почв Северного Вьетнама. // Почвоведение. 1977. №8. С.39-54.

61. Орлов Д.С. Кинетическая теория гумификации и схема вероятностного строения гумусовых кислот. // Биологические науки. 1977. №9. С.5. 68.Орлов Д.С. Михайлова H.A. Оптические свойства почв и почвенных компонентов. М.; Наука. 1986.160с.

62. Орлов Д.С. Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М.; 1981. 270с. 70.Орлов Д.С. Поглощение света гумусовыми веществами в видимой части спектра. //Биологические науки. 1959. №4. С.192.

63. Орлов Д.С. К методике изучения оптических свойств гумусовых веществ. //Биологические науки. 1960. №1. С.204.72,Орлов Д.С. Спектрофотометрический анализ гумусовых веществ. // Почвоведение. 1965. №11. С.84.

64. Орлов Д.С. Бирюкова О.Н. Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской Федерации. М.; Наука. 1996.250с.

65. Орлов Д.С. Особенности спектров поглощения и распространение гуминовых кислот в почвах СССР. // Почвоведение. 1968. №10. С.84.90

66. Орлов Д.С. Элементный состав и степень окисленности гуминовых кислот. // Биологические науки. 1970. №1. С.5.

67. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв. Изд. МГУ. 1974. 334с.

68. Петров И.Б. Объ-Иртышская пойма. Новосибирск. 1979. 100с.

69. Плотникова Т.А. Орлова Н.Е. Использование модифицированной схемы Понамаревой — Плотниковой для определения состава, природы и свойств гумуса почв. // Почвоведение. 1984. №8. С. 120-130.

70. Пунтус Ф.А. Изучение химической природы гуминовых кислот сапропе-лей БССР. Дис. .канд. хим. наук. 1976.

71. Попов И.В. Типы речных пойм и их связь с типами русловых процессов. Тр.ГГИЛ 1968.Вып.155.

72. Прокопьев Е.П. Экологический и хронологический анализ растительности речных пойм. Автореф. д-ра биол. наук. Новосибирск. 1992.

73. Ремезов Н.П. Почвы их свойства и распространение. Учпедгиз. 1952. 165с.

74. Селедский И.Д. Макромолекулы гуминовых кислот. // Природа. 1938. №5.91

75. Селедский И.Д. Итоги изучения структуры гуминовых веществ рентгенографическим и термическим методом. Зап. Харьковского института имени В.В. Докучаева, т.5. 1964.

76. Серышев В.А. Назарова Е.В. Иванова H.A. Серышева Н.В. Изменение органического вещества почв под влиянием затопления. // Почвоведение. 1989. №1. С.42-52.

77. Стригутский В.П. Смычкин Г.П. Бамбалов H.H. Исследование структуры гуминовых кислот методом линейной ЭПР-спектроскопии. // Почвоведение. 1992. №11. С. 147-151.

78. Степанова Е.А. Орлов Д.С. Химическая характеристика гуминовых кислот сапропелей.//Почвоведение. 1996. С.86-91.

79. Тищенко В.В. Опыт химического исследования гуминовых кислот различных почвенных типов. ДАНСССР. 1936. т.4.

80. Тищенко Е.П. Химические основы процесса гумификации. Автореф. докт. дис.М.; 1940.

81. Цыпленков В.П. Растворова О.Г. Зависимость молекулярной массы гуминовых кислот от условий гумификации. Тез. докл. 6-го съезда почвоведов. Тбилиси. 1981. С. 12-13.

82. Черников В.А. Структурно групповой состав как показатель трансформации гуминовых кислот, интенсивно используемой дерново подзолистой почвы. // Почвоведение. 1984. №5. С.48-55.

83. Шишмина J1.B. Чухарева Н.В. Смолянинов С.И. Изучение химического строения гуминовых кислот с использованием данных термического анализа. //Почвоведение. 1992. №1. С. 158-162.

84. Hansen E.H.,Schnitzer M. Zinc-dust distillation of soil humic compounds. Fuel. 1969. 48. N1.

85. Canon O.B. Sutherland. Infrared absorption spectra of coals on coal extraktis. Traus. Faradey Soc. 41, 1945.92

86. Ceh M. Hadzi. Intfra-red spectra of gumys acid, and their derivates. Fuel, Vol, 1956 №1.

87. Dubach P., Menta N. The chemistry of soil humic substance. " Soils and fertilizers ",1963, vol. 26, №5, p.293-300.

88. Flaig. Überlegungen zum Auffinden stofweekse laktiver Substanzen im Torf. Torfinstitut, Rostock 4. Torf-Killogum DDR-VR Polon, 1967 №1/16.

89. Hatcher Patrick G., Maciel Garu E., Dennis Larry W. Aliphate structure of humic acid a clue their origin. "Org Geochem". 1981 №2 C.43-48.

90. Jodl R. Uber "Phenolhuminsauern und naturliche Huminsauren." Brennstoffchtmie 1939. Bd.30.

91. Kumada K Physico-chemical studies en the formation of humic acids. Absorption spectra acids. "Journal Soil Sei. And Plant", 1955, №4,p.l 1-19.

92. Kumada K. Chemistru of soil organic matter. Tokyo, 1988.

93. Lavti O.L. Paliwal KX."Oxygen containing functional groups of humic matter." Jndian Soil Sei" 1981 №1 30-36.93