Химическая природа и молекулярная структура гуминовых кислот почв южной лесостепи Западной Сибири тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.03, кандидат биологических наук Миронов, Александр Александрович

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Миронов, Александр Александрович

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Содержание гумуса в почвах и его фракционно-групповой состав.

1.2 Химический состав гуминовых кислот.

1.3 Спектральные характеристики гуминовых кислот.

1.4 Молекулярно-массовое распределения гуминовых кислот.

1.5 Термическое разрушение гуминовых кислот.

2 ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Общая характеристика природных условий территории.

3 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4 ФРАКЦИОННО-ГРУППОВОЙ СОСТАВ ГУМУСА ПОЧВ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ.

5 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ПОЧВ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ 69 ЗАПАДНОЙ СИБИРИ И ИХ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ.

5.1 Элементный состав исследованных гуминовых кислот.

5.2 Молекулярно-массовое распределение гуминовых 79 кислот.

5.2.1 Разработка и использование метода молекулярно-массового разделения гуминовых кислот на основе эксклюзивной ВЭЖ хроматографии.

5.2.2 Результаты молекулярно-массового разделения гуминовых кислот.

5.3 Спектральные характеристики гуминовых кислот.

5.3.1 Электронные спектры поглощения гуминовых кислот.

5.3.2 Характеристика инфракрасных спектров поглощения гуминовых кислот.

5.3.3 Спектры электронного парамагнитного резонанса гуминовых кислот.

5.4 Окислительная деструкция исследованных гуминовых кислот.

5.5 Термическая деструкция гуминовых кислот почв южной лесостепи Западной Сибири.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Агропочвоведение и агрофизика», 06.01.03 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Химическая природа и молекулярная структура гуминовых кислот почв южной лесостепи Западной Сибири»

Одной из острых дискуссионных проблем естествознания, до сих пор, остается проблема динамики органического вещества в биосфере. Количественные и качественные преобразования органического вещества в окружающей среде с момента его биосинтеза до полной минерализации тесно связаны со специфическим процессом гумификации отмерших растительных остатков и микробной массы в наземных и аквальных экосистемах.

Гумификация отмерших растительных организмов и микробных метаболитов является глобальным природным процессом в планетарном масштабе. Гуминовые вещества входят в состав органического вещества почв, торфов, ископаемых углей, некоторых сланцев и сапропелей. Они образуются в результате сложных биохимических преобразований органической массы и являются фактором его "консервации", предохраняя в известной мере от тотальной минерализации.

Понимание процессов трансформации органического вещества в почве имеет огромное значение для оценки агропроизводственных технологий. Это вызывает необходимость углубления современных представлений о химической природе и молекулярной структуре гуминовых веществ, как основной составляющей почвенного гумуса. Вполне очевидно, что при решении задач мониторинга изменений органического вещества почв, обусловленных антропогенным воздействием, необходимо знать характеристические показатели соответствующих целинных почв.

Гумус играет важную роль в формировании агропроизводственных свойств почв, так как определяет основные показатели её плодородия. По мере разложения гумуса микроорганизмами в почвенный раствор поступают азот и многие другие элементы минерального питания растений. Гуминовые кислоты, входящие в состав гумуса, обладают сильно выраженной поглотительной способностью, что обусловливает буферные свойства почвы и обеспечивает снижение токсического действия химических "загрязнителей" техногенного происхождения.

Важной частью гумуса, с точки зрения теории гумификации веществ, являются собственно гуминовые кислоты и фульвокислоты. В их составе и особенностях молекулярных структур содержится информация о специфике гумификации, отражающей особенности исходного органического материала и условия, в которых протекает этот процесс. Поэтому проявляется интерес к исследованию "тонкой" структуры гуминовых веществ с применением современной инструментальной техники.

Прогнозирование режима органического вещества в почве и его воспроизводства, особенно в условиях интенсивного земледелия, обусловливает необходимость физико-химических исследований гумусовых соединений - разработку методов диагностики их изменения под влиянием различных факторов техногенеза (В.А. Черников, 1987).

Цель исследований: Выявить особенности химической природы и молекулярной структуры гуминовых кислот почв южной лесостепи Западной Сибири, находящихся в многолетнем сельскохозяйственном использовании, в сравнении с целинными почвами. Задачи исследований:

- охарактеризовать групповой и фракционный состав гумуса изученных почв;

- изучить элементный состав и физико-химические свойства гуминовых кислот почв южной лесостепи Западной Сибири в сравнительном аспекте;

- оценить молекулярно-массовое распределение гуминовых кислот изученных почв;

- выявить различия термической устойчивости, уровня электронного парамагнитного резонанса и других параметров, характеризующих соотношение «ядерной» и периферической части макромолекул гуминовых кислот изученных почв;

- найти закономерности общего направления трансформации молекулярной структуры гуминовых кислот почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании, в сравнении с гуминовыми препаратами, полученными из целинных почв.

Автор искренне выражает свою признательность и слова благодарности научному руководителю профессору Игорю Дисановичу Комиссарову, консультантам доценту Сергею Михайловичу Тихомирову, доценту Михаилу Петровичу Сартакову, профессору Виталию Леонидовичу Телицину за ценные советы и помощь в подготовке данной работы.

Автор также чтит память профессора Алексея Ефимовича Кочергина, который на паритетных началах предоставил уникальные образцы почвы для получения гуминовых кислот.