Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

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

На правах рукописи УДК 631.417.2

ДИАЛЛО АМАДУ

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ

(Специальность 06.01.03 — почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

• МбСКВА — 19Й6

¿асс^&їсо&с^ - уШо.'со

^■ссесссс

\

\

]

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московск< сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — академик. ВАСХНИЛ, докт< сельскохозяйственных наук, профессор Н. П. Панов. . Официальные оппоненты: доктор биологических на; Л. А. Гришина; кандидат химических наук А. В. Кузнецов.

Ведущее учреждение— Почвенный институт имени В. Докучаева ВАСХНИЛ.

Защита диссертации состоится « в «/57 /» час. на заседании Специализированного сове К. 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии и К. А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА. Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49.

Сектор защиты диссертаций ТСХА.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Н. А. Гончаро

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность В СССР,, как и в других странах мира,

В последние десятилетия широкое развитие получило орошаемое земледелие, являющееся надежной основой в деле дальнейшего подъема сельскохозяйственного производства. Основные массивы орошаемых земель как правило приурочены к аридной зоне, где орошение наиболее эффективно.

Дополнительное увлажнение, создающееся за счет орошения, может вносить существенные изменения в сложившийся процесс гумусообразования. Характер „ скорость этих изменений имеют большое значение с точки зрения почвенного плодородия.

В имеющихся работах по изучению органического вещества орошаемых почв основное внимание уделяется содержанию гумуса и его качественному составу, неспецифическим веществам, таким как углеводы и липиды, анализируются коэффициенты цветности гуминовых кислот СИ.Н.Антиповг Каратаев, В.Н.Филиппова 1955; С.П.Соколовский 1968; Я.Р.Джиндаил 1974; Д.С.Орлов и др. 1975, 1980; М.Ю.Пильгунова, Е.В.Григорьева 1983 и др.'). ' В то же время при интенсивном земледелии уже недостаточно учитывать количественные изменения гумуса почвы. В деле повышения плодородия почв, создания бездефицитного гумусового баланса и оптимального уровня содержания гумуса, прогнозиро-. вании его режима необходимо знать качественное состояние гумусовых кислот В условиях интенсивной мелиорации почв, лозтому для выяснения механизма и направленности возможной трансформации гумусовых кислот под влиянием орошения , необходимы детальные исследования как собственно гуминовых

и фульвокислот, так и их отдельных Фракция.

-

ЦЕ НТРАЯЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сальскохоз. академии им. К. А. Тимирязева

Ина.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы являлось • изучение влияния 17-летнего орошения минерализованной водой! Ингулецкого канала на органическое вещество темно-каштановья почв. у

В связи с этим в задачу исследований входило: |

1. Комплексом физико-химических методов изучить влияни| длительного орошения на состав_и свойства различных фракций^ гуминовых кислот темно-каштановых почв. |

2. Сопоставить общепринятую методику выделения гумино-§ вых кислот с методикой,, примененной в настоящей работе« |

Научная новизна работы. Впервые для условий юга Украи4 ш проведен комплексный физико-химический анализ различных ; фракций гуминовых кислот длительНОорошаемых темна-каштанов» почв..

Практическая значимость. Ревультаты исследований могу» быть использованы для прогноза трансформации гуминовых кис*от под влиянием длительного орошения И в учебном процессе при? изучении курса химии почв в разделе! "Строение и состав гуминовых кислот". :

Апробация работы. Результаты исследований доложены : на научной конференции ТСХАв 1984 г, ' |

Объем .работы. Диссертация изложена на 152- страницах | и состоит из введения, 9 глав и общих выводов, иллюстриро«!-вана 21 таблицей и 9 рисунками, одна таблица дана в прилофнин Снисок использованной литературы бйлвчает 235 работу, | В *0М числе 39 - на иностранном ябЫкв. I

-Л-

Объекты и методы исследований Объектами наших исследований служили орошаемые в течение 17 лет минерализованной водой Ингулецкого канала темно-каштановые почвы опытного поля Украинского научно-исследовательского института орошаемого аемледелия (г. Херсон). Минерализация поливной воды за весь период наблюдения колебалась от 0,6 до 2,8 г/л и в среднем составила 1,5 г/л. Контролем служила неорошаемая темно-каштановая почва. Гуминовые кислоты извлекались из пахотных горизонтов по'двум методикам. Одна из них является общепринятой (Д.С.Орлов, Л.А.Гришина 1981), вторая - основана на прочности связи гумусовых кислот С минеральной частью почвы. Применяя данную методику, мы исходили из того, что возможные изменения гуминовых кислот, обусловленные орошением, могут не проявляться в общей масса препарата, тогда как анализ различных фракций может дать более объективную картину»

Схема экстрагирования гуминовых кислот в нашей работе была следующей. Навеска понвы заливалась раствором 0,1 н ІїаОН в соотношении 1{б и росле суточного настаивания суспензия отсасывалась, остаток почвы промывался раствором МаСІ до обесцвечивания фильтрата. Переходящие в эту вытяжку гумусовые кислоты связаны с подвижными ЯдОд и отчасти находятся в свободном состоянии (фракция I). Оставшаяся почеа е<$р&£5атшзалдеь 0,05ц НСІ до отсутствия реакции на ион

ч,

Са 'после ч<?Г0 несколько раз промывалась дистилированной водой для удаления избытка ¡кислоты и заливалась 0,1н раствором НаВД ц соотношении 1:10, Через сутки кадосадочиук» жидкости еливали, остаток почвы обрабатывали 1% растверо*

MtCI до обесцвечивания фильтрата,'получая таким образом фракцию П, связанную с обменом кальцием и окристаллизоеан-ными полуторной окислаїм. Остаток почвы заливала 0,02н раствором МаОН в соотношении 1:10, нагревали б часов на водяной бане при температуре не визе 60°С и после суточного настаивания получили фракцию Е!, прочно связанную с глинистыми минерал а.чг.1.

Как видна из описания, за основу схемы примененной в нашей работе, бил взят метод В.В.Пономаревой и Т.А.Плотниковой используемый при анализе фракционно-группового состава гумуса почвы.

Гуминовыа кислоты выделяли из полученных вытяжек путем подкисления щелочных экстрактов Ін HCI да рН2, растворяли в 0,1н FlaOH и очичали от коллоидов центрифугированием и фильтрацией через бактериальные свечи. Дважды переосаждали для удаления фульвокислот, диавизировали и высушивали при 40°С. В полученных препаратах проводили: определение элементного состава на автоматическом С, H, JT - анализаторе "Паккард", электронные спектр поглощения были сняты в области 240-700 нм на спектрофотометре "Хитачи", ИК-спектры поглощения в области 700—4000 на спектрофотометре 11Я.-20 с использованием КБг-техники; термодеструкцип препаратов - на приборе "Дериватограф", графостатистичаский анализ - по методу Д.Ван-Кревелена (1951); определение молекулярных масс методом гель-хроматографии; определение порога коагуляции и коэффициентов цветности (IÎ.M.Кононова 1963); степень окисленности и Е-величины рассчитывали согласно имеющимся рекомендациям (Д.С.Орлов, Л.А.Гризша I9ÛI).

В почвенных образцах определяли: обчий гумус по И.Б.Гю-рину в модификации В.Н.Симакова; рН на потенциометре ДШГ-І30; состав обменных катионов по Щюфферу .в модификации В.А.ІІолодцова и Т.Н.Игнатовой (1975); групповой состав гумуса

по методу Н.М.Кононовой и А.П.Бельчиковой(1961), механический состав по Н.А.Качинскому. Аналитическая повторность всех определений - 3-5-кратная. Математическая обработка полученных результатов проводилась по Е.М.Дмитриеву (1972).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние длительного орошения на некоторые свойства исследуемых почв. Как показал»* наши исследования, под влиянием 17-летнего орошения минерализованной водой свойства исследуемых почв претерпели определенные изменения (твбл.1).

Таблица I

Некоторые химические, физико-химические и физические свойства исследуемых почв

Глубина образца, см ! Общий 1 | гумус, % | рН 1 ? Ша+ в % 1С; 1от емкое!«! !ти обме-! !нг> ! /мма частиц! Э,001мм в ! % . ! ? £гк Сфх

Неорошаемые темно-калггановые почвы

0-20 2,17*0,06 7,2+0,03 2,2 22,75 1,97

20-40 1,77^0,05 7,2+0,06 2,3 23,48 1,64

40-60 0,58+0,02 7,8+0,05 2,2 • 25,37 1,14

60-80 не о пр. 7,543,08 2,5 31,05

Срезаемые темно-каштановые почвы

0-20 2,46*0,05 7,3*0,05 4,7 24,75 2,38

20-40 2,16^0,06 7,3+0,06 4,6 25,59 2,11

40-60 0,68+0,06 7,4+р,05 3,9 . 27,04 1,20

60-80 не опр. 7,6^0,07 2,4 32,65

-у-

Обращает на себя внимание заметное увеличение доли обменного натрия. Хотя орошаемые почвы не переали в разряд солонцеватых в дальнейшем накопления обменного натрия может? резко ухудшить их свойства. Со слабо выраженным процессом осолонцевания и интенсификации процессов внутрипочвенного выветривания связано, вероятно, и некоторое увеличение содер--жания илистых частиц в орошаемых почвах. Под влиянием длительного орошения заметно повысилась гумусированность темно-каштановых почв и улучшился качественный состав гумуса. Однако при отом на 2-5£ уменьшилась величина негидролазу-емого остатка и увеличилось содержание Гк, переходящих в непосредственную 0,1н Я&ОН вытяжку. Это свидетельствует об ослаблении связи гумусовых кислот с минеральной частью почвы и увеличении их подвижности в условиях орошения.

Влияние длительного орошения на состав и свойства различных фракций гуминовых кислот .

темно-каштановых почв.

Элементный состав. Анализ элементного состава исследуемых фракций гуминовых кислот {табл.2) показал, что он существенно зависит от формы связи их с минеральной частью почвы. Содержание углерода в Гк-П неорошаемых почв составляет 47 атомных процессов, в Гк-1 и Гк-Ш на его долю приходится значительно меньше - 39,0 и 32,3 атомних процента соответственно. В то же время Гк-1 и Гк-0 содержат на 9,7-10*7 атомних процента Сольге водорода. В связи с этим исследуемые Гк имеют различные значения отношения Н:С, у Гк-П оно составляет 0,64, у ГК-1 и Гк-0 почти в два раза визе -1,02-1,26, что указывает на значительную зьмес;екность аромати

ческих колец и развитие боковых алифатических цепей в молекулах Гк-1 и Гк-Ш в отличие от Гк-П, обладаккцих хорозо выраженной ароматической структурой.

Таблица 2

Элементный состав различных фракций гуминовых кислот темно-каитановых почв (в ат. % на абс. сухое беззольное вещество)

Фрак- 13о|а,| с | н | ц | о } Н;С | 0;С | С;ц I ы

Неорошаемые темно-кадаановые почвы

Гк-1 1,00 39,0 39,6 3,0 18,4 1,02 0,4? 13,0 -0,07

Гк-П 5,30 47,1 29,9 1,5 21,5 0,64 0,46 31,4 +0,28

Гк-Ш 4,32 32,3 40,6 2,0 25,1 1,26 0,78 16,2 +0,30

Орошаемые темно-каштановые почвы

Гк-1 1,97 34,5 41,0 3,0 21,5 1,19 0,62 II,5 +0,06

Гк-П 4,39 41,0 29,5 2,0 27,5 0,72 0,67 20,5 +0,62

Гк-Щ 5,50 34,5 42,1 2,3 21,1 1,22 0,61 15,0 0,00

Под влиянием длительного орошения в элементном составе Гк-1 и Гк-11 снижается содержание углерода и увеличивается содержание кислорода. Отношение Н:С возрастает в случае Гк-1 с 1,02 до 1,19, в случае Гк-П с 0,64 до 0,72, что свидетельствует об увеличении доли алифатических компонентов в составе их молекул. Заметно повышается роль кислородсодержащих группировок в построении молекул Гк-1 и Гк-И, о чем говорит возросзая степень их окисленности и величина отнесения 0:С. Для Гк-Ш характерна в целом обратная картина,

— т

/

степень окисленности их становится нулевой, при этом элементный состав Гк-1 и Гк-Ш становится очень близким. Следует отметить также, что азотосодержал-иа группировки, судя по величинам отношения С:Я, играет более заметную роль в построении молекул Гк орошаемых почв, в отличие от неорошаемых.

Графостатический анализ исследуемых гуминовых кислот

V» («А-

показал, что переход от Гк-1 и Гк-Ш'в орошаемых и неорошаемых почвах может Сыть связан с процессами дегидрогенизации, дегидратации и потерей -СН3 групп. В длительно-орошаемых почвах трансформация Гк-1 и Гк-П осуществляется, вероятнее всего, за счет процессов окисления, со слабо выраженной гидратацией.И,наоборот, для Гк-Ш в качестве вероятных можно указать процессы дегидратации и восстановления.

Спектроскопия в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Согласно результатам спектроскопических исследований наиболее высокие значения Е-ееличин (табл. 3) и оптической плотности при всех длинах волн имеют Гк-П, самые низкие - Гк-1, Гк-Ш занимают промежуточное положение.

Таблица 3

Е-величины и коэффициенты цветности (О^/р^) различных

фракций гуминовых кислот темно-каштановых почв

Фракции гуми- ! Неорошаемые почвы I Орошаемые почвы новых кислот | у4/уб I уов 1 Е^1* '

Гк-1 8,00 0,069 5,06 . 0,106

Гк-П 3,95 0,267 3,87 0,301

Гк-Ш 3,74 0,196 3,85 0,191

-Л-

\

Это позволяет расположить исследуемые гуминовые кислоты орошаемых и неорошаемых почв по степени "сложности" их молекул в следующий ряд: Гк-П > Гк-Ш » Гк-1. Гк-Ш орошаемых и неорошаемых почв имеют весьма близкие значения Е-величин, оптической плотности и однотипный характер спектров. В случае Гк-1 и Гк-П абсолютные значения оптической плотности и Е-величин выше у орошаемых почв, что связано, по нашему мнению, не с более "сложным" их строением, а с увеличением содержания электрофильных кислородсодержащих группировок и коррелирует с данными элементного состава. Коэффициент 94/0б дает менее объективную информацию и за исключением Гк-1 не согласуется со всем имеющимся материалом.

Инфракрасная спектроскопия'гуминовых кислот. Сравнительный анализ ИК-спектров различных фракций гуминовых кислот неорошаемых почв показали, что Гк-1 и Гк-Ш представлены, судя по количеству и интенсивности полос поглощения в интервалах 1100-1500 см"* и 2800-3000 см"1, в основном структурами алифатического типа. Наоборот, Гк-П характеризуется преобладанием ароматического ядра.

Пэхожая картина отмечается и для ИК-спектров поглощения гуминовых кислот орошаемых почв. Вместе с тем в Гк орошаемых почв заметна снижается интенсивность полос поглощения валентных колебаний СН в концевых -С!^ и -СЛ3 группах, наряду с появлением полос поглощения, вызываемых киглород-содеррмаро« группировками и деформационными колебаниями -СН2 и -СИ3 - групп, что может служить свидетельством структурных изменений в молекулах Гк орошаемых почв.

- у—

Порог коагуляции. Данные по порогу коагуляции исследуемых гуминовых кислот совпадает с выводами, сделанными на основании элементного состава и спектроскопических исследований о более выраженной ароматической природа Гк-П по сравнении с Гк-1 и Гк-Ш. Вместе с тем данный метод не фиксирует различий между Гк орошаемых и неорошаемых почв.. Этот показатель, так же как и. коэффициент 04/1)5» вряд ли может служить в качестве определяющего при исследовании процессов трансформации гумусовых веществ.

Дариватографический анализ гуминовых кислот. Как следует из полученных данных (табл. 4), исследуемые гумино-вые кислоты характеризуются одним эндотермическим эффектом при 85-96°С и рядом экзотермических эффектов в области 130-540°С (кривая ДТА).

Таблица 4

Термографическая характеристика различных фракций гуминовых кислот

!ДТА, максимальная ? Фракции1 температура. С ! д "Г Г *

'эндоэф-!экзоэффек! _!фектов <тов_{_

4,7

Неорошаемые темно-каштановые почвы ••

Гк-1 85 130, 467 88 136 Ж.

15,2 15,2 31,2 38,4

Гк-П 86 472 85, 140 32В 445

12,6 11,0 18,9 52,8

Гк-Ш 85 340, 490 63 121 340 474

10,0 15,0 27,0 48,0

-/О-

Продолжение табл.4

Ородаемые темно-каштановые почвы

Гк-1 96 196,334,478 93 130 235 473

21,9 12,2 35,4 30,5

Гк-Л 85 450,490,542 90 126 329 430 474 532

11,8 12,4 10,4 23,3 17,1 17,1

Гк-Ш 87 330,470 ■ 83 124 307 349 467

10,3 15,0 23,6 8,2 42,9

* в числителе - максимальная температура эффекта °С, в в знаменателе - потеря массы ъ % от общей.

Принимая во внимание количество экзотермических эффектов в случае пиролиза Гк-1 и Гк-П орошаемых почв можно допустить более высояуп "разветвленность" их молекул по сравнению с Гк-аналогами неорошаемых.почв. Следует отметить также довольно специфическое поведение Гк-П в процессе пиролиза, что проявляется в отсутствии экзотермических эффектов в низкотемпературной области.

Согласно даншм дифференциально-термогравиметрического анализа (кривая ДГГ) в низкотемпературной области Гк-1 оропаемых и неороеаемых почв имеет три реакции термического разрушения. Первый Эффект при 08-93° обусловлен удалением адсорбционной вода и, вероятно, началом расцепления молекул гуюадовых кислот. У Гк-1 ороааемых почв потеря массы в результате первой реакции составила 21,9% от обгеа, у Гк-1 неорошаемых почв - 15}2&. Учитывая это, можно допустить увеличение как обводненности молекулы

Гк-1 орошаемых почв, так и доли слабо термоустойчивых компонентов в составе её переферической части.

Периферическая часть молекул сравниваемых Гк-1 разрушается в процессе двух реакций при 130-136° и 235-262°, центральная часть - одной реакции при 461° и 473°.

Потеря массы в процессе пиролиза периферической части молекул обеих Гк практически идентична. При пиролизе ароматического ядра потеря массы неоросаемых почв на 83» • больше, чем у орошаемых.

В процессе пиролиза Гк-Л исследуемых почв адсорбционная вода удаляется при 85-90°С. Потеря массы и в том и другом случае около 12?. Периферическая часть молекул Гк-П разрушается в результате двух реакций при 12б-140°С и при 330°С, потеря массы при этом составляет около 3055.

Центральная честь молекул Гк-П неорошаемых почв разрушается в результате двух реакций при 445° и 500°, с прей- Л мужественной потерей веса (52,8*), приходящейся на первую реакцио. Это может служить показателем преобладания в её составе довольно однородного, с точки зрения тергоустойчи-вости компонента.

Ароматическое ядро Гк-П орошаемых почв разругается в результате трех реакций при 430°, 474° и 032°, потеря массы распределяется более равномерно - 23,17,1%, 17,1% соответственно. Подобное поведение Гк-П орошаемых почв в процессе термодеструкции свидетельствует о том, что её ядерная часть стала более разветвленной и разнокачественной па своему составу в сравнении с Гк-П неорошаемых почв^ По-видимому, сод влиянием орошения в центральную часть

-а-

молекулы Гк-П включаются новые фрагменти ароматической природы, и структура её становится несколько иной с точки зрения термоустойчивости.

Адсорбционная вода при пиролизе Гк-Q ороваемых и неорошаемых почв удаляется при 83°, потеря веса составля- ^ от I0Í..Периферическая часть молекул Гк-Ш неорошаемых почв < разрушается в результате двух термических реакций при 120 и 340° с преимущественной потерей массы (27%) в ходе второй реакции. В результате орозения переферическал часть молекулы Гк-Ш становится более разнородной по своему составу, на что указывает наличие трех реакций термического разрушения, при этом потеря ыассц Гх-G орошаемой почвы в низкотемпературной области увеличилась на bí.

Центральная часть молекулы Гк-Q орошаемых и неорошаемых почв разругается в результате одной термической реакции при 470°, потеря массы при этом составляет 42,9 и 48,ОЙ соответственно. В.А.Черняков и В.А.Кончиц (1973) для количественной оценки соотношения периферических и центральных частей в молекулах гумусовых кислот предложили использовать отношение потери веса; в низкотемпературной области к потере веса в высокотемпературной области (табл. 5).

Судя со величине отношения Z. , под влиянием длительного орозения происходит заметное увеличение доли боковых алифатических цепей в молекулах Гн-I и Гк-U.

Соотнесения периферических и центральных частей в случав Гк-П близки и указывает на то, что основну«) роль в построений их молекул играет ароматическое ядро, на одну

часть которого приходится почти две части алифатических компонентов. ' .

Расчет анергии активации исследуемых гуминовых тюлот (табл. 6) показал, что данный параметр во многом зависит от свойств Гк и-условий их образования.

Таблица 5

Соотношение периферических и центральных частей в молекулах исследуемых, гуминовых кислот

(Неорошаемые темно-каш- (Орошаемые темно-каштановый Почва ;таиораа почкы ,почвы

.Потеря веса в % I (Потеря веса в % от! ***** 'от общей_I (общей_(

ции 'Низкоте!Высокотем( 1Ниэкотем(ВысокотемГ' 21-

Гх 1мперату1ператур- } 1ператур-!пературная

«рная об(нал об- 1 (ная об- (область (

'ласть (ласть ( (ласть ! 1

; г_( (_г_»_;

Гк-1 46,4 38,4 1,21 47,6 30,5 1,56 Гк-Пг 29,9 57,5 0,52 30,8 . 57,4 0,51 Гк-Ш 42,0 48,0 0,88 46,8 42,9 1,09

Таблица 6

Энергия активации термической деструкции различных фракций гуминовых кислот, ккал/моль

Пятая. {Неорошаемые темно- ¡Орошаемые темно'каа-Дракпия ГК ¡каштановые почвы {тановые почвы

Удаление адсорбционной воды Гк-1 7,41 10,56

Гк-П 9,16 10,39

Гк-Ш 11,15 13,80

Иродэл-чими таЗ ">•.! и О

Перз£ерическ.п чисть

Гк-1 ' -17,73 33,13

Гк-И 10,00 7,75

Гк-з; б,га Г9,Ь9

Центральная члсть

Гк-4 27,07 11,71

Гк-П 51,67 54,53

Гк-Ш • ' 21,44 . 2-;,58.

Так, наибольшими значениями энергии'ахтивепии при удалении адсорбционной воды (11,15-13,80 ккал/моль) обладают Гк-Ш орошаемых и неорошаемых почв. Энергия активации термической дес^кции периферического части молекул самая Еысокая у Гк-1 и составляет Я7,73-33,13 ккал/моль, в то время как наибольшими величинами энкрши активации термодеструкции ядерной части молекул, 51,67-54,53 ккал/моль, характеризуются Гк-П. Под влиянием длительного ороаения у всех гунмновых кислот увеличивается энергия актиеагии как для реакции дегидратации, так и в случае термодеструкции переферических и ядерных частей молекул.

По данным гель хроматограбил на сс^едексе Г-75 рее исследуемые гуминсвие кислоты делятся на три ípaк::ди (т»йлл:;а 7).

Ыолекулярно-млссовый состав гуминовых кислот орошаемых и неороваемых темно-каштановых почв.

Гуминовые { фракции в порядке ! Молекулярная ! Относительное

• уменьшения молеку-? масса фракг.ий* содержание кислоты ! £ярной массь1> ! . ! фракций, %

Неорошаемые темно-каштановые почвы

Гк-1 I »75000 51

2 28000 41

... 3 5000 . 8

Гк-П I »75000 70

2 £5000 23

3 5000 7

Гк-а I »75000 75

2 2-ЮОО ■ 18

3 6000 7

Ороиаемые темно' -каитаноЕые почвы

Гк-1 I .»75000 58

2 28000 36

3 5000 6

Гк-П ' I:: »75000 69

2 28000 25

■ 3 6000 6

Гк-а I »75000 76

2 25000 .

3 ..сосо 9

Характерной осоЗенностьг для всех гунммзгчх кислат ррллется . на.тичие фракции с М^»70СС0. Дгя Гк-Л и Гк-С неорошаемых почв её относительное содер»лчив ссгтаел-ет 70-75^, в случае Гк-1 - Ы?. .

Ыолэкулярн&я масса второй по значимости фракции в составе исследуемых Гк колеблется от 22000 у Гк-И до 28000 у Гк-1, наиболее высокой ее содержание, 41% имеют Гк-1. Относительное содержание третьей фракции с ММ 10000 Еесьма незначительное во всех гуминовых кислотах и не превышает ®5. Иод влиянием длительного орошения относительное содержание фракций и их ММ остаются В целом без измекнеия.

Влияние длительного орошения на состав и свойства гуминовых кислот, выделенных по общепринятой методике

Судя по данным элементного состава (табл.8), гуми-новые кислоты не претерпевают резких изменений под влиянием длительного орошения.

Таблица 8

Элементный состав (в ат. % на обсолютно сухое, бзззольное вещество), степень окисленности и отношение 2. гуминовых кислот неорошаемых и орошаемых темно-каштановых почв

Зола. % } С { Н | N | 0 | Н:С | 0:С | С{Ы | и) \ 2.

Неорошаемые темно-каштановые почвы 3,62 47,3 30,4 1,2 21,1 0,64 0,45 39,4 +0,25 0,37

Орошаемые темно-каштановые почвы 2,51 46,2 30,2 1,3 22,3 0,65 0,48 35,5 +0,31 0,39

ГуыинсЕио кислоты орошаемых почв содержат на 1,2 атомных процента больсе кислорода и на 1,1 атомных процента меньше углерода. Различия в содержания водорода и азота составляют 0,1-0,2 атомных процента. Можно отметить лигь заметное увеличение

степени окисленности гуминовых кислот орошаемых почв, с +0,25 до +0,31.

По данчъм спектроскопических исследований в ультрафиолетовой и видимой областях,порогу коагуляции и Е-величинам различия между анализируемыми Гк отсутствуют, однако в ИК-спектре гуминовкх кислот орошаемых почв появляется ряд полос в интервале 1000-1700 см-*, связанных в основном, с кислород-содержащими группировками.

Согласно данным термического анализа ядерная часть Гк орошаемых почв становится несколько разнокачественнее по составу и незначительно повышается её термическая устойчивость, однако при этом соотношении переферических и центральных частей остается практически.без изменения.

Таким образом, полученные данные по исследованию гуминовых кислот выделенных по общепринятой методике свидетельствуют, что хотя Гк длительноорошаемых почв в некоторой степени и отличаются от Гк неорошаемых почв, четких различий между ними установить не удается. Можно говорить лишь, по всей видимости, о наметившейся тенденции в сторону о6з$ей алифатиэации молекул Гк под влиянием длительного орошения.

В -Л В О Д ц

1. Комплексом физико-химических методов проЕедено сравнительное изучение состава и свойств гуминовых кислот, длительноорошаемых и неорошаемых темно-каштанорых почв юга Украины, выделенных по общепринятой методике л пэ методике, ссноеаннэЯ на прочности связи гуминовых кислот с минеральной частью почвы.

2. Под влиянием комплекса агротехнических мероприятий в условиях длительного орошенид увеличиваются гумусированность

-и-

темно каштановых почв и улучается качестсеиний состав гумуса при одновременном ослаблении связи гумусовых кислот с минеральной частью почвы и увеличении их подвижности.

3. При сравнительном исследовании неорошаемых и ороыаемых почв общепринятая методика выделения гуминовых кислот позволила установить тенденцию изменений в сторону их общей алифатиза^и под влиянием длительного огскчния. В часности, в Тумановых кислотах снижается содержание углерода, возрастает степень их окисленности и термоустойчивость, незначительно увеличивается величина отношения Н:С и соотношение переферических и центральных группировок.

4, Анализ различных фракций гуминовых кислот дает возможность углубить и расширить представления о влиянии длительного орошения на состав и свойства гуминовых кислот темно-каштановых

почв.

Гуминовые кислоты, связанные с кальцием, имеют более высокое содержание углерода и самое низкое отношение Н:С по сравнению с гуминоеьаш кислотами, связанными с глинистыми минералами и находящимися в свободном состоянии, что свидетельствует о их более высокой степени ароматичности. Под влиянием длительного орошения в Гк-1 и Гк-П повысилась степень окисленности, снизилось содержание углерода и возрасла величина отношения Н:С - с 1,02 до 1,19 в случае Гк-1 и с 0,64 до 0,72 в случае Гк-П, что свидетельствует об увеличении доли алифатических комлэнонтов в составе их молекул. Для Гк-0 характерна обратная картина.

Аэотосодерощав гругиыроЕКИ играют Солео эыштную роль в построении молекул Гк орошаемых почв в отличие от неорокаем!«.

Гр&фостатистическиЯ анализ гуминовых кислот показал, что переход от Гк-1 и Гк-Е к Гк-Л монет Сыте, ог.асан процессе**

дегедрогенизации, дегедратации и деметанирования. Под влиянием длительного орошения трансформация Гк-1 и Гк-П происходит, вероятнее всего, за счет процессов окисления и гидратации, Гк-4П - дегидратации и восстановления.

Ь. По данным спектроскопических исследований наиболее сложное строение имеют Гк-П, наименее Гк-1, Гк-Ш занимают промежуточное положение. В результат^ оросения возрастают Е-величины и оптическая плотность Гк-1 и Гк-П, обусловленные увеличением содержания электрофильных кислородсодержащих группировок, что подтверждается ИК-спектроскопиеЯ и служит свидетельством структурных изменений в'молекулах Гк орошаемых почв.

6. Судя по величинам соотношений периферических и центральных группировок гуминовых кислот (по данным дериватографических исследований) под влиянием длительного орошения происходит увеличение доли боковых алифатических цепей в Гк-1 и Гк-Ш, играющих определят-цую роль в построении их молекул. Соотнсгения периферичес ких и центральных частей в случае Гк-И близки и свидетельствуют о том, что в построении их молекул основную роль играет ароматическое ядро.

Под влиянием длительного орошения происходят изменения в структуре гуминовья кислот в результате чего их молекулы становятся." менее однородными по составу и приобретает более высокую термоустоЯчивость.

7. При фракционировании гуминовых кислот орозземнх и неорошаемых почв на ссфадексе Г-75 выделены три ^ракиии с молекулярными массами менее 10000, £¿000-20000 «-»7LOCO тысяч дадьтсн. Преобладающей является фракция с молекулярной массой ■» 70000 тысяч дальточ, содержание которо? колеблется от Ь!Х в Гк-1 до 70-76Ж в Гк-П и Гк-Е. Орссение не изменяет молекулуно-м&ссового распределения и относительного содержания фракцлй

-¿о-

в составе исследуемых гуминовых кислот. 8. Комплексом физико-химических методов показано( что в длительноорошаемых почвах изменение структурных параметров гуминовых кислот связано не только с естественным обновлением фрагментов, ко и с глубокой трансформацией ядерной части их молекул и изменением характера связи гуминовых кислот с .минеральными компонентами почвы. '

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

I, Мамонтов В.Г., Диалло Амаду. Термографлческийаналлз реэличных фракций гуминоьых кислот неорошаемых и орошаемых темно-кагтановых почв юга Украины, С.х. академия им. К.А.Тими-рязега, Ы.1985, 14с, Рукопись депонирована во ЕЖ!ТИ ? 460-БШ.

Объем 1 '/г п. л.

Заказ 552.

Тираж 100

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

Бесплатно