Введение 4
1. Органическое вещество почв (обзор литературы) 6
1.1. Специфические органические соединения (гуминовые вещества) и их
свойства 8
1.2. Неспецифические (индивидуальные) органические соединения 17
1.3. Методы извлечения гуминовых веществ 28
1.3.1. Общепринятая точка зрения 28
1.3.2. Альтернативная точка зрения на природу гуминовых веществ 30
2. Объекты и методы исследования 33
2.1. Объекты исследования 33
2.2. Методы исследования 39
2.2.1. Аналитические методы исследования свойств выбранных объектов 39
2.2.2. Методы исследования органической части почв 39
3. Результаты исследования 44
3.1. Влияние исходной концентрации гумусовых кислот на отношение СГК/СФК. 44
3.2. Сравнение результатов фракционирования гуминовых веществ,
выделенных щелочным пирофосфатным раствором и растворителем на основе ацетона 46
3.3. Сравнение оптических характеристик фракций гуминовых веществ,
выделенных щелочным пирофосфатным раствором и растворителем на основе ацетона 51
3.3.1. Сравнение коэффициентов цветности фракций гуминовых веществ, отличающихся агрегативной неустойчивостью при разных значениях водородного показателя 51
3.3.2. Сравнение коэффициентов экстинкции фракций гуминовых веществ,
отличающихся агрегативной неустойчивостью при разных значениях
водородного показателя 57
Выводы 63
Список литературы 65
Приложение 77
При проведении мониторинга почв важную роль играет оценка состояния почвенного органического вещества (ПОВ), в первую очередь свойств гуминовых веществ (ГВ).
В настоящее время существуют разные точки зрения на выделение ГВ из ПОВ. В соответствии с общепринятой точкой зрения щелочная вытяжка представляет собой раствор ГВ, точнее гуминово-подобные вещества (ГПВ). Альтернативная точка зрения состоит в том, что «жесткое» щелочное извлечение активизирует ряд попутных химических реакций, в связи с чем в жидкую фазу переходят не исходные ГВ, а продукты трансформации ПОВ с иными свойствами.
Аналитического сравнения двух этих точек зрения пока не проводилось, в связи с чем наша работа является актуальной и нацелена на сравнение свойств ГВ, выделяемых двумя вытяжками: щелочным пирофосфатным раствором и растворителем на основе ацетона.
Рабочая гипотеза. Нами было сделано предположение, что содержание фракций, отличающихся агрегативной устойчивостью, выделенных щелочным пирофосфатным раствором и растворителем на основе ацетона, будет разным, а оптические характеристики также будут отличаться друг от друга.
Цель — сравнить состав и свойства гуминовых веществ почв, выделенных разными методами.
Задачи:
1) Установить влияние исходной концентрации гумусовых кислот, выделенных ускоренным методом Кононовой-Бельчиковой, на отношение Сгк/Сфк,
2) Провести разделение гуминовых веществ, выделенных двумя методами (щелочным пирофосфатным раствором и растворителем на основе ацетона), на фракции, различающиеся агрегативной устойчивостью в определенном диапазоне кислотности.
3) Охарактеризовать полученные фракции гуминовых веществ на основе коэффициентов цветности и коэффициентов экстинкции.
Апробация работы
Конференция «Докучаевские молодежные чтения 2018» тема доклада: «Влияние концентрации гумусовых кислот на величину СГК/СФК почв лесостепи».
VII Всерос. конф. с междунар. Участием, посвящённая 90-летию со дня рождения проф. Д.С. Орлова и III Междунар. науч. школы «Методы оценки биологической активности гуминовых продуктов» (Москва, 2018), тема доклада: «Поправки к некоторым показателям гумусового состояния почв».
Конференция «Почвоведение: горизонты будущего 2019», тема доклада: «Гломалины в составе органического вещества почв лесостепной зоны».
Автор искренне благодарен своему научному руководителю профессору А.И. Попову за ценные советы и поддержку во время выполнения выпускной квалификационной работы. Автор также благодарит заведующего кафедрой А.В. Русакова за чуткое руководство и контроль, инженеров кафедры почвоведения, своих одногруппников за помощь и отдельно за психологическую поддержку О.В. Романова.
Выводы
1. Установлено, что во всех объектах исследования с уменьшением концентрации растворов гумусовых кислот происходило сужение отношения углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот.
2. Для повышения информативности и сравнимости такого параметра гумусового состояния почв, как отношение Сгк/Сфк, перед осаждением гуминовых кислот необходимо выравнивать по концентрации растворы гумусовых кислот.
3. Показано, что в результате фракционирования гуминовых веществ, извлеченных щелочным пирофосфатным раствором, количество фракций ГВ было 7, а в случае выделения растворителем на основе ацетона — только 4 (отсутствовали первые фракций с pH = 1, 3 и 5).
4. Характер изменения содержания углерода во фракциях гуминовых веществ, выделенных растворителем на основе ацетона, в пределах почвенных разновидностей (при сравнении погоризонтно) был однотипным, тогда как в случае извлечения ГВ щелочным пирофосфатным раствором, содержание углерода во фракциях варьировало.
5. Получено, что величины коэффициентов цветности фракций гуминовых веществ, выделенных щелочным пирофосфатным раствором, слабо различались между собой, тогда как, таковые, извлеченные растворителем на основе ацетона, существенно различались между собой.
6. Выявлено, что в случае фракций гуминовых веществ, выделенных растворителем на основе ацетона, с увеличением щелочности фракций доля соединений с сопряженной связью возрастала. Кроме того, по всей видимости, во фракции с pH = 7 выделялись грибные гликопротеиды (гломалин).
7. При сравнении коэффициентов экстинкции было выявлено, что гуминовые вещества, выделенные щелочным пирофосфатным раствором, имели гораздо меньшие молекулярные массы, чем выделенные ацетоном, что свидетельствует о том, что альтернативный метод лучше сохраняет свойства исходных гуминовых кислот.
8. Результаты определения оптических характеристик гуминовых веществ (коэффициентов цветности и коэффициентов экстинкции) подтвердили мнение Д.С. Орлова, что фульвокислоты представляют собой артефакт и они не являются исходным компонентом гумуса, а образуются в процессе щелочного извлечения.
9. Из полученных экспериментальных данных следовало, что при использовании метода выделения с помощью растворителя на основе ацетона, извлечённые гуминовые вещества обладают свойствами более близкими к исходным, чем при их выделении щелочным пирофосфатным раствором.
