Органическое вещество почв, гумус, гуминовые кислоты и гуматы.

Терминология. Содержание в природных объектах. Химическое строение гуминовых веществ.Схема трансформации гуминовых кислот в гуматы.

Почва включает органические и неорганические вещества. Наличие органического вещества в почве (ОВП) - основной признак, отличающий ее от материнской горной породы, а количество и природа ОВП в значительной степени определяет направление процессов почвообразования, генетические, биохимические, химические и физические свойства почв и их плодородие.

Органическое вещество почвы включает всю органическую массу, в том числе гумус и неразложившиеся остатки растений и животных организмов. Процесс разложения ОВП состоит из двух стадий: распада исходных органических остатков до промежуточных и конечных продуктов минерализации, и синтеза сложных молекул гуминовых кислот, аминокислот и полипептидов, называемого гумификацией. Доказано, что стадии гумификации (образованию гумуса) подвержено не более 30% от первоначальной массы органического вещества. Остальная его часть минерализуется полностью до конечных продуктов (СО ₂ , воды и др.), а высвобождающиеся при этом азот, фосфор и сера потребляются растениями или (при их избытке) вымываются из почв.

Термин «гумус» как понятие конечного результата гумификации существует в науке более 200 лет. Однако, еще за 100 лет до нашей эры индейцы племени Анастази, жившие в Северной Америке на территории штатов Калифорния, Утан, Аризона и Нью Мехико широко использовали некий «черный материал» для земледелия на песчаных почвах и в производстве гончарных изделий. Не случайно именно на этой территории расположено крупнейшее в США месторождение леонардитов ( гуматсодержащих лигнитов) карьер Mesa Verde.

Гумус - это продукт трансформации остатков растительных и живых организмов, гораздо более устойчивый к дальнейшему разложению, чем исходная биомасса.

Почему неумолимый процесс разложения мертвого органического вещества в почве не доходит до конца (т.е. до углекислоты и воды), а останавливается на определенной стадии, где сравнительно простые продукты разложения - фенолы, углеводы и аминокислоты - начинают превращаться в гораздо более сложные соединения - гумус, сохраняющийся в почве на протяжении тысячелетий ? На этот вопрос пока не существует ответа. Но какими бы гипотезами не объяснялся этот таинственный феномен природы, для практики важен сам факт существования гумуса и его огромное влияние на процессы жизнеобеспечения растительного и живого мира.

Гумусовые (или гуминовые) вещества – это высокомолекулярные компоненты гумуса, которые обуславливают такие его характеристики, как коричнево-черный цвет, гидрофильность, молекулярную гибкость и свойства полиэлектолита. Многие из компонентов гумуса - гетерогенные, относительно большие устойчивые органические комплексы. Гумусовые вещества – это уникальные природные соединения. Они, по мнению одного из ведущих почвоведов России Дмитрия Орлова, не случайный продукт в цепи органических остатков, а необходимое связующее звено в эволюции живой и неживой материи, важнейший фактор устойчивости жизненных процессов. Это один из фундаментальных продуктов природы, который участвует в поддержании жизни на нашей планете.

Гумусовые вещества могут быть подразделены на три главные фракции: гумины (ГМ),гуминовые кислоты (ГК) ифульвокислоты (ФК). Это подразделение условно и основано на растворимости каждой фракции в воде, отрегулированной по различному уровню рН.

Схема образования гумусовых веществ из ОВП показана на рис. 1, а некоторые из главных особенностей гумусовых веществ представлены в табл. 1.

Рис. 1. Схема образования гумусовых веществ

Таблица 1. Общие свойства трех главных компонентов гумуса

( по R.T.Pettit)

Гумины - это фракция гумуса, которая не растворима как в щелочной, так и в кислой средах. Химические и физические свойства гуминов недостаточно исследованы, но известно, что гумины всех фракций гуминовых веществ наиболее стойки к разложению благодаря высокой молекулярной массе (10000000 Д) и относительно низкому содержанию функциональных групп.