Состав гумуса

Гумусом называют комплекс органических соединений, образующихся при разложении и гумификации органических остатков.

Гумус, торф и подстилка содержат две группы соединений:

а) негумусовые вещества органических остатков и промежуточных продуктов их разложения;

б) гумусовые вещества.

Негумусовых веществ в гумусе обычно не более 10-15%. Лишь в торфяных горизонтах и лесных подстилках они составляют 50-80% всей массы органических соединений. Эта группа соединений представлена белками, углеводами, лигнином, липидами, смолами, дубильными веществами и разнообразными продуктами их частичного разложения.

Гумусовые вещества представляют собой систему высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений циклического строения и кислотной природы, которая предопределяет их взаимодействие с минеральной частью почвы и возможность прочного закрепления в ней.

Различают две основные группы гумусовых кислот: группу темноокрашенных гуминовых кислот, накапливающихся на месте своего образования, и группу фульвокислот, окрашенную в желтый или бурый цвет, более подвижную и относительно легко передвигающуюся по профилю почвы.

Гуминовые кислоты  высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты циклического строения. Они хорошо растворяются в слабых растворах едких и углекислых щелочей, пирофосфата натрия, щавелевокислого натрия, фтористого натрия и аммиака с образованием растворимых солей, называемых гуматами; очень слабо растворяются в воде и не растворяются в минеральных кислотах

Гуминовые кислоты состоят из углерода, водорода, кислорода и азота. Содержание этих элементов в гуминовых кислотах зависит от типа почвы, химического состава разлагающихся остатков, условий гумификации. Наиболее "обуглерожены" гуминовые кислоты черноземов.

Органо-минеральные производные гумусовых кислот

Гумусовые кислоты, возникающие в почве, энергично взаимодействуют с ее минеральной частью, образуя различные органо-минеральные производные. Наиболее существенными компонентами почвы, участвующими в этих процессах, являются катионы аммония, щелочных и щелочноземельных металлов, несиликатные формы полуторных окислов, и глинистые минералы.

При взаимодействии с катионами аммония, щелочных и щелочнозе­мельных металлов гумусовые кислоты образуют соли. Соли гуминовых кислот называются гуматами, соли фульвокислот  фульватами.

Гуматы щелочных металлов и аммония хорошо растворимы в воде и образуют коллоидные и истинные растворы, легко вымывающиеся осадками из почвы. Лишь постепенно, прочно склеиваясь с поверхностью минералов, они могут закрепляться в почве. Поэтому почвы, содержащие гуматы натрия (солонцы и солонцеватые почвы), легко обедняются гумусом. Гуматы Са и Мg нерастворимы в воде и образуют водопрочные гели, которые обволакивают тонкой пленкой минеральные частицы почвы, склеивают и цементируют их. Клеящая способность гуматов кальция обусловливает водопрочность структуры верхних горизонтов почвы. Поэтому почвы, богатые гуматами кальция, закреп­ленными на поверхности высокодисперсных глинистых -минералов, ха­рактеризуются водопрочной структурой и содержат много гумуса (черноземы).

Все фульваты аммония, щелочных и щелочноземельных металлов растворимы в воде при любой реакции почвы и легко вымываются из нее; они постепенно при высыхании почвы закрепляются в ней на поверхности твердых частиц. Характерная особенность гуматов и фульватов  способность к обменным реакциям с любыми другими щелочными или щелочноземельными катионами. Поэтому эти соли называют гетерополярными.

Гумусовые кислоты и их гетерополярные соли могут вступать во взаимодействие с несиликатными формами полутораокисей, образуя сложные алюмо-железогумусовые соединения комплексной природы (комплексно-гетерополярные соли). Эти соединения образуются в результате обменной реакции между водородом функциональных групп гумусовых кислот и катионами железа.

Третья категория органо-минеральных производных гумусовых веществ представлена органо-минеральными коллоидами. Они образуются при взаимодействии гумусовых кислот и их солей (гуматов, фульватов, алюмо- и железогумусовых соединений) с кристаллической решеткой несиликатных полуторных окислов и глинистых минералов.

Это взаимодействие обусловлено хемосорбционными и адгезионными реакциями, в результате которых происходит прочное склеивание пленок гумусовых кислот и их солей с поверхностью минеральных коллоидов. Прочность склеи­вания различна и зависит как от гидротермического режима почвы, так и от минералогического состава минеральных частиц и толщины пленки гумусовых веществ. Наиболее прочные органо-минеральные коллоиды образуются в почвах, богатых монтмориллонитом, гуминовыми кислотами и гуматами кальция, формирующихся в условиях периодически повторяющегося недостаточного увлажнения. Органо-минеральные коллоиды, насыщенные натрием, легко пептизируются и вымываются из верхних горизонтов профиля.