Элементный состав гуминовых кислот почв Селенгинского дельтового района

Элементный состав гуминовых кислот (ГК) является одним из главных диагностических признаков гумусовых кислот и представляет значительный интерес для оценки их природы и свойств. Несмотря на относительную изученность основных типов почв дельты реки Селенги, исследование состава и свойств ГК, от «природы которых зависит устойчивое функционирование почвы в целом» [2], не проводилось. Устойчивость этих специфических соединений определяется строением и химическим составом, а также динамическим равновесием между разрушением и синтезом их структурных единиц [3].

Целью работы является изучение элементного состава ГК двух типов почв, сформированных в различных биоклиматических условиях.

В качестве объектов исследования было выбрано два типа почв дельты р. Селенги – дерновые лесные и луговые, а также выделенные из 0–20 см слоя этих почв малозольные сухие препараты ГК. В полученных препаратах на автоматическом элементном анализаторе «CHN-1106» определяли содержание углерода, водорода и азота. Дерновые лесные почвы среднесуглинистые, слабокислой реакции среды, с суммой поглощенных оснований – 25,5 мг-экв/100 г, с содержанием гумуса – 4,3 %. Луговые почвы суглинистого гранулометрического состава, щелочной реакции среды, с высоким содержанием гумуса – 7,2 %, сумма кальция и магния – 30,6 мг-экв/100 г почвы.

Полученные данные по элементному составу ГК (табл.) почв позволили отметить меньшее содержание углерода, водорода, азота и большее – кислорода, чем в ГК аналогичных почв других регионов. По данным [1, 2], содержание углерода в аналогичных почвах европейской части России, Западной Сибири составляет 54,5–55,5 %, то есть количество углерода в ГК исследуемых почв существенно ниже, поскольку почвы Забайкалья формируются в экстремально холодных климатических условиях.

Отношение С:Н, указывающее на конденсированность, а также зрелость молекулы ГК, представляет существенный интерес. Расширение отношения С:Н в ГК дерновых лесных почв до 13,9 по сравнению с луговыми (12,5) указывало на несколько более высокую степень конденсированности первых, что позволило отметить, что ГК дерновых лесных почв химически сравнительно более зрелые и карбонизированные, чем ГК луговых почв.

Таблица

Элементный состав гуминовых кислот

Почва C H N O Отношение Степень бензоидности процентное атомное % С:Н С:N H:C O:C Дерновая лесная 50,0 38,7 3,6 34,1 2,7 1,6 43,7 25,6 13,9 18,5 0,88 0,66 14 Луговая 48,8 37,4 3,9 35,0 4,0 2,6 43,3 25,0 12,5 12,2 0,94 0,67 10 над чертой – содержание элементов в массовых долях, под чертой – в атомных процентах

Закономерное возрастание содержания углерода и снижение количества водорода в препаратах ГК при переходе от луговых к дерновым лесным почвам объясняются нарастанием степени конден-сированности молекулы. Величина отношения C:N обусловлена различным количеством гидролизуемых азотсодержащих соединений в ГК.

Известно, что более показателен вклад отдельных элементов в построение молекулы ГК, выраженный в атомных процентах. При этом отчетливо выявляется особый вклад водорода в построение молекул ГК, что указывает на относительную развитость углерода боковых алифатических цепей. Более высокое значение Н:С в ГК луговых почв по сравнению с дерновыми лесными указывало на то, что ГК луговых почв имели меньшую степень ароматичности, чем дерновые лесные. По обогащенно-сти азотом ГК дерновых лесных уступали луговым почвам, что объясняется химическим составом первоисточников гумуса, низкой биологической активностью почв. Показатель степени бензоидности (СБ), рассчитанный по модифицированной формуле Кревелена [2], препаратов дерновых лесных и луговых почв соответствовал низкому уровню, что согласуется с показателями отношения С:Н. Эти величины при сравнении с аналогичными почвами Западной Сибири [1] значительно ниже, но близки к показателям дерново-подзолистых почв, вероятно, их сближают более жесткие условия формирования. Показатель СБ гуминовых кислот дерновых лесных почв также указывал на возрастание роли углерода ароматических структур в составе молекулы ГК.

Под влиянием криоаридных условий, низкой продолжительности периода биологической активности процессы окисления и дегидратации имеют низкую интенсивность, что приводит к накоплению неспецифических органических компонентов в периферической части молекулы ГК, поэтому и СБ их невысока.

Данные элементного состава ГК каштановых и луговых почв свидетельствуют о том, что в условиях присутствия мерзлоты в почвогрунтах из обогащенных целлюлозо-лигнинным комплексом растительных остатков формируются ГК с пониженным содержанием углерода и азота в молекулах.