(Александрова)

Организмы	Зола	Белки	Углеводы		Лигнин	Липиды, дубиль­ные ве­щества
			геми целлюло­за, пектино­вые вещества	целлю­лоза
Бактерии	2-10	40-70	Есть	Нет	0	1-40
Водоросли	20-30	10-15	50-60	5-10	0	1-3
Лишайники	2-6	3-5	60-80	5-10	8-10	1-3
Мхи	3-10	5-10	30-60	15-25	-	5-10
Папоротникообразные	6-7	4-5	20-30	20-30	20-30	2-10
Хвойные,древесина	0,1-1	0,5-1	15-25	45-50	25-35	2-12
Хвойные, хвоя	2-5	3-8	15-20	15-20	20-30	5-20
Лиственные, древесина	0,1-1	0,5-1	20-30	40-50	20-25	5-15
Лиственные, листья	3-8	4-10	10-20	15-25	20-30	5-15
Травы,злаки	5-10	5-12	25-35	?5-40	15-20	2-10
Травы, бобовые	5-10	10-20	15-25	25-30	15-25	2-10

Специфические функции углеводов в почве:

• формирование почвенной структуры за счет образования водо­прочных агрегатов и усиления их стабильности, определяемых высокой клеящей способностью микробных слизей, обуслов­ленных различными углеводами;

• образование органоминеральных золей с полуторными окисла­ми и глинистыми частицами; ускорение выветривания минера­лов за счет образования хелатных соединений;

• участие в ионообменных процессах, т. е. значительное влия­ние на поглотительную способность почвы;

• влияние на питание растений как путем непосредственного по­глощения (моносахариды), так и косвенным, через образование различных соединений (полисахариды);

• трансформация гумусовых веществ микроорганизмами ускоря­ется в присутствии углеводов как источника энергии и угле­рода.

Хотя вопросы о распространении углеводов в почвах, влиянии типа почвы на их содержание и распределение пока изучены недо­статочно, в целом, можно сделать вывод о существенной роли угле­водов в почвообразовании.

Гемицеллюлоза сопутствует целлюлозе и составляет 15-30% рас­тительной массы.

Лигнин отличается высоким содержанием углерода, наличием бен­зольных колец с гидроксильными (ОН) и метоксильными (ОСН₃) группами, которые входят затем как структурные компоненты гуму­совых веществ. В растительных остатках содержание лигнина может достигать 35%.

Белки и аминокислоты - главные химические компоненты неспе­цифических органических веществ, содержащие азот и фосфор. Со­держание белков в биомассах крайне неодинаково: древесина - <1, сено (трава) - 5-10, грибы - 10-50; бактерии - 40-80%.

В процессах почвообразования эти химические соединения под­вергаются действию протеолитических и дезаминирующих фермен­тов. Аминокислоты в почвах могут быть свободными и связанными. Однако в отличии от углеводных соединений количество свободных аминокислот больше содержания связанных, а роль их более суще­ственна, так как они являются структурными элементами в синтезе белка, субстратом эндогенного дыхания, регулятором ферментативных реакций. По профилю наблюдается снижение как количества, так и разнообразия состава аминокислот. При этом в сумме свобод­ных аминокислот возрастает относительное количество нейтральных соединений, устойчивых к минерализации. Одной из особенностей аминокислотного состава почв является корреляция последних с за­пасами общего и гидролизуемого азота, почвенного гумуса. Таким образом, аминокислоты в почве являются важным звеном в системе органическое вещество - питание растений, обеспечивая условия для развития почвообразовательного процесса и возделывания сель­скохозяйственных растений.

Смолы имеют различное химическое строение. Чаще всего встре­чаются в хвойных деревьях.

Воски выполняют функции защитных веществ, содержатся в не­значительных количествах.

Дубильные вещества содержатся почти во всех растениях. Их много в коре древесных пород (5-20%), мало в травах и микроор­ганизмах.

Смолы, воски и дубильные вещества плохо разлагаются в почве, а в некоторых случаях угнетают почвенную микрофлору.

Зольные вещества составляют золу, оставшуюся после сжигания растительных и животных остатков. Содержание зольных элементов в живых объектах варьирует в зависимости от вида, возраста и среды обитания. В растительных остатках золы около 5%, в древесине мало, около 1%, в травах много, около 10%. Основную массу золы состав­ляют Са, Mg, К, Na, Si, H, S, Fe, Al, Mn и многие микроэлементы. Ферменты определяют ферментативную активность почвенной массы, имеют биологическое происхождение и являются обязатель­ными катализаторами всех биохимических процессов, происходящих при почвообразовании. Очень много ферментов участвуют в катализе процессов расщепления, превращения, минерализации органических веществ неспецифической природы и гумуса.

Фенолы представляют собой особый класс органических соеди­нений. Фенольные соединения присутствуют во всех трех фазах по­чвы и участвуют в биологических, гидрологических, геологических, химических, биохимических и физико-химических процессах, про­исходящих в почве, подвергаясь многообразным метаморфозам био­тического и абиотического синтеза и разложения. Вещества фенольной природы принимают участие в образовании органо-минеральных соединений. Почвенные фенолы существуют в нескольких формах: свободные, связанные и прочносвязанные с почвенной матрицей и не передвигающиеся в профиле почвы. Соотношение между ними определяется химической структурой фенолов и совокупностью по­чвенных условий.

Таким образом, все неспецифические органические вещества почв по их биохимической значимости в процессах почвообразования мож­но разделить на 5 групп:

1. Быстроразлагающиеся и поглощающиеся микроорганизмами - сахара и белки. Обеспечивают незамедлительное поступление в почвенный раствор соединений азота, фосфора и других биофильных элементов.

2. Разлагающиеся медленно, расщепляющиеся под действием фер­ментов и являющиеся основными источниками гумусообразования - целлюлоза, лигнин, гемицеллюлоза, пектин.

3. Вещества-ингибиторы, подавляющие микробиологическую деятельность, трудноразлагаемые: дубильные вещества, воски, смолы. Способствуют консервации органического опада, обра­зованию органогенных генетических горизонтов.

4. Ферменты различной биохимической направленности.

5. Фенольные соединения различного структурообразующего и функционального действия.

В связи с высокой динамичностью количественной массы неспе­цифических органических соединений количество этих веществ в по­чвах варьирует в широких пределах. Считается, что около 10% опре­деляемого в лабораториях гумуса составляют органические вещества неспецифической природы, полностью утратившие морфологические структуры исходных организмов. Неспецифические органические ве­щества почвы представляют интерес, прежде всего как исходный ма­териал для образования другой группы органических веществ, спе­цифичных только для почвенных масс и носящих название - гуму­совые вещества почвы.

1.5.2. Гумус почв как комплекс специфических органических веществ

Гумус, или гумусовые вещества, - это особая группа химических соединений, свойственная почвенному покрову Земли, т. е. специфичная только для почвенных образований. Гумус образуется из веществ растительных, животных и микробных остатков во взаимодействии с комплексом компонентов окружающей среды.

Теория гумусообразования в мировом почвоведении разработана благодаря трудам В.В. Докучаева, П.А. Костычева, И.В. Тюрина, М.М. Кононовой, С.А. Ваксмана, Л.Н. Александровой, Д.С. Ор­лова и других исследователей. Раскрыта его огромная планетарная роль в биосферных явлениях как величайшего аккумулятора солнеч­ной энергии на земном шаре. Гумус определяют как интегральный показатель плодородия почв. Органическое вещество почв по сво­им функциям разнообразно и сложно, с ним связано формирование почвенного плодородия, рост и развитие растений. Но, чтобы стать условием жизни связанных с почвой организмов, гумус сам прежде всего должен являться производным живого вещества.

Главные продукты гумификации, от которых непосредственно зависят формирование разных свойств почв и типов почвообразования, представлены гуминовыми и фульвокислотами.

К сожалению, несмотря на выдающиеся достижения химии, сейчас нельзя вывести определенную химическую формулу гуминовой кис­лоты или фульвокислоты, так как это группы химических соединений переменного состава. Однако они состоят из одинаковых структурных элементов. Количество, которых в молекулах варьирует:

1. Ароматическое ядро у гуминовых кислот или ароматические участки у фульвокислот.

2. Азот и фосфорсодержащие компоненты. При разложении гумусовых кислот обнаружено большое разнообразие составля­ющих их аминокислот, в том числе и ароматических. Установлено, что все потенциальные запасы азота сосредоточены в органическом веществе. В нем же содержится и 50% запасов фосфора.

3. Различные функциональные группы соединений: карбоксиль­ные, фенольные, спиртовые, метоксильные и др. Водород функциональных групп способен к реакциям замещения. Имен­ но благодаря функциональным группам гумусовые кислоты мо­гут обменно поглощать из окружающей среды катионы и образовывать коллоидные комплексы.

4. Углеводородные цепи.

Молекулы гумусовых кислот имеют как бы рыхлое, губчатое стро­ение, со множеством внутренних пор, отличаются гидрофильностью и высокими сорбционными свойствами. Их элементный состав при­веден в табл. 8.

Таблица 8