4.5. Методы определение группового и фракционного состава гумуса.

Качественные особенности гумуса различных типов почв, или его фракционно-групповой состав, характеризуются количественным соотношением групп и фракций, входящих в него основных компонентов.

Под группой веществ понимается совокупность родственных по строению и свойствам соединений. При анализе качественного состава гумуса обычно выделяют следующие группы веществ: гуминовые кислоты (ГК), фульвокислоты (ФК) и гумин (негидролизуемый остаток). В специальных исследованиях кроме упомянутых выше групп выделяют также гиматомелановые кислоты (ГМК) и группу неспецифических соединений. Все эти группы веществ можно выделить из почвы любым щелочным экстрагентом. Полученная щелочная вытяжка в дальнейшем подвергается фракционированию.

При подкислении минеральной кислотой щелочной вытяжки из почвы до рН - 1-2 гуминовые кислоты выпадают в осадок, фульвокислоты остаются в растворе. Отделение осадка ГК от ФК осуществляется фильтрованием или центрифугированием.

Гумин представляет собой неэкстрагируемую часть гумуса почвы и состоит из разнообразных органических веществ. В него входят ГК и ФК, очень прочно связанные с глинистыми минералами и не извлекаемые разбавленными растворами кислот и щелочей; ГК и ФК, утратившие способность к растворению; растительные остатки, измельченные до мельчайших размеров; ■ углистые частицы, лигнин и другие органические соединения. Содержание гумина обычно находят путем вычитания из общего углерода почвы количества углерода приходящегося на ГК + ФК.

Такое разделение щелочной вытяжки из почвы на гуминовые и фульвокислоты и определение количества гумина по разности, является стан­дартным приемом при анализе состава гумуса. Однако надо иметь ввиду, что в этом случае содержание ГК и ФК получается завышенным, поскольку вместе с гуминовыми кислотами в осадок выпадают и гиматомелановые кислоты, а в растворе, наряду с фульвокислотами, остаются неспецифические органические соединения.

Для того чтобы отделить гуминовые кислоты от гиматомелановых кислот необходимо отфильтрованный (отцентрифугированный) сырой осадок обработать этиловым спиртом. В этом случае ГК остаются в осадке, а ГМК переходят в раствор. Отделение ФК от неспецифических органических соединений представляет собой еще более трудоемкую и длительную операцию. Поэтому при анализе состава гумуса почвы содержание гиматомелановых кислот и неспецифических органических соединений обычно не определяют.

Фракционный состав характеризует распределение веществ, входящих в те или иные группы почвенного гумуса, по формам их связи с минеральными компонентами почвы.

Первую детальную классификацию форм связи гумусовых веществ с минеральной частью почвы предложил И.В. Тюрин (1951). Она включает: 1) гумусовые вещества в свободном состоянии; 2) гумусовые вещества в форме гуматов сильных оснований; 3) гумусовые вещества в форме гуматов и смешанных гелей с гидроксидами алюминия и железа; 4) гумусовые вещества в форме комплексных соединений с минеральными компонентами; 5) гумусовые вещества, прочно связанные с глиной.

В настоящее время, исходя из работ И.В. Тюрина (1951) и В.В. Пономаревой (1957), при анализе состава гумуса различают следующие фракции гумусовых веществ: свободные; связанные с подвижными полуторными оксидами; связанные с кальцием; связанные с глинистыми минералами и окристаллизованными формами полуторных оксидов.

Следует иметь ввиду, что понятие «фракция» применительно к гумусовым веществам в значительной мере условно вследствие их гетерогенности (неоднородности). Например, с помощью электрофореза, гелевой хроматографии или других методов любую из выше перечисленных фракций ГК или ФК можно расчленить на ряд более гомогенных фракций, различающихся между собой по молекулярным массам, элементному составу и свойствам.

Кроме того, разделение гумусовых веществ на фракции по формам связи их с минеральной частью почвы является во многом предположитель­ным. По мнению некоторых исследователей (М.М.Кононова, 1967; Л.А. Александрова, 1980) используемый в обычных схемах анализа состава гуму­са принцип фракционирования характеризует не столько формы, сколько прочность связи гумусовых веществ с минеральной частью почвы, которая нарушается при воздействии на почву кислот и щелочей, то есть при попе­ременной обработке почвы кислотой и щелочью экстрагируются все более прочно закрепленные на поверхности почвенных частиц фракции гумусовых кислот.

Все современные методы анализа состава гумуса основаны на извест­ной схеме И.В. Тюрина, последовательность операций которой представлена ниже.

Схема анализа состава гумуса (по И.В.Тюрину, 1951 г.)

Обработка 0,1- 0,5 н.

H₂SO₄ (1^а фракция Фк)

Обработка 0,1 н. NaOH

(1 фракция Гк и Фк)

Почва

Экстрагирование спирто-бензольной смесью

(смолы, воски и пр)

Декальцинирование почвы

1 н. Na₂SO₄

Многократная обработка 0,1 н. NaOH

(сумма 1 и 2 фракций Гк и Фк)

Многократная попеременная обработка 0,5 – 1 н.

H₂SO₄ и 0,1 н. NaOH (3 фракция Гк и Фк)

Нерастворимый остаток

В настоящее время наиболее рациональной методикой анализа группового и фракционного состава гумуса считается схема И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (1968), часто применяет­ся также ускоренный метод анализа состава гумуса по М.М. Кононовой и Н.П. Бельчиковой (1961).