Органическое вещество почв Каф. ботаники и микробиологи доцент И. Н. Волкова
Органическое вещество почв – это совокупность живой биомассы, органических остатков растений, животных, микроорганизмов, продуктов их метаболизма и гумуса почва Неорганическое вещество почвы Органическое вещество почвы Живые организмы гумус Остатки, не утратившие анатомического строения
Численность и биомасса микроорганизмов в почве (Кононова и др. , 1972)
Уровни численности разных размерных групп почвенных беспозвоночных, экз. /м 2 (Сриганова, 2003) Группа животных Protozoa Размерная группировка, мм Уровни обилия Нанофауна (0, 005 -0, 1) (1 -2) 108… 5 107 Nematoda (250 – 15000)103 Rotatoria (1 -100) 103 Acari Микрофауна (0, 1 -2, 0) 3000 - 50000 Colembola 2000 - 15000 Enchytraeidae 200 - 10000
Биомасса (фитомасса) – общее количество живого органического вещества растительного сообщества Опад – количество ежегодно отмирающего органического вещества на единицу площади (ц/га, т/га) Мертвое органическое вещество – количество органического вещества, содержащееся в отмерших частях растений и накопившиеся в почве продукты опада (лесная подстилка, степной войлок, торфяной горизонт) Опад/биомасса – отношение, указывающее на прочность удержания органического вещества растительным сообществом
Биологическая продуктивность основных типов растительности Тип растительности Биомасса общая, т/га надземная, % корни, % Опад, т/га Мертвое в -во, т/га Опад/ биомасса, % Тундры: арктические кутарничковые 5 28 30 17 70 83 1 2, 4 3, 5 83, 5 20 8, 5 100 330 400 500 78 78 76 82 22 22 24 18 3, 5 5, 5 6, 5 25 30 35 15 2 4 2 1, 5 5 25 10 32 15 68 85 13, 7 4, 2 12 1, 5 46 43 Саванны 66, 6 94 6 11, 5 1, 3 17 Пустыни 4, 3 13 87 1, 2 - 28 Ельники сев. тайга южн. тайга Дубравы Вл. тропич. леса Степи луговые сухие
Д. С. Орлов
Органические вещества почвы (по Д. С. Орлову) Гумус Специфические гуминовые вещества Гумусовые кислоты Гуминовые к-ты черные бурые Неспецифические органические вещества Негидролизуемый остаток (гумин) Фульвокислоты Гиматомелановые к-ты Целлюлоза, лигнин и др. Сахара, белки Фенольные соединения Ферменты Ингибиторы: смолы, воски, дубильные в-ва
Гумусовые вещества – это гетерогенная система полимеров разной степени конденсации (n> 1000), имеющих общие черты строения и варьирующие свойства (относительную молекулярную массу, различный химический состав и степень растворимости) l l Общие особенности строения гумусовых кислот Наличие ароматического ядра или ароматических фрагментов в составе молекулы (с гидрофобными свойствами) Наличие периферических боковых радикалов из углеводородных, аминокислотных и углеводных фрагментов Азот- и фосфорсодержащие компоненты Наличие разнообразных функциональных групп (карбоксильные СООН, карбонильные С-О, спиртовые и фенольные гидроксилы, метоксильные ОСН 3, хинонные С=О, аминогруппы)
Вероятная схема строения структурной ячейки гуминовых кислот (по И. Д. Комиссарову )
Вероятная схема строения структурной ячейки гуминовых кислот (по Д. С. Орлову)
Свойства гуминовых кислот (Гк) l l l l Растворимы в щелочах, нерастворимы в минеральных кислотах и воде Цвет от бурого до черного В молекуле преобладает ядро, состоящее преимущественно из гетероциклических и ароматических соединений Периферическую часть молекулы формируют боковые радикалы, состоящие из углеводных, аминокислотных и углеводородных фрагментов Наличие разнообразных функциональных групп Молекула гуминовой кислоты представляет собой губчатую структуру Элементный состав Гк колеблется в узких пределах: С 52 -62%, Н 3 -6%, N 2 -6%, О 31 -39% (более конденсированы в сравнении с Фк)
Свойства фульвокислот (Фк) l l l Растворимы в воде, кислотах, щелочах, органических растворителях Цвет от соломенно-желтого до оранжево-вишневого Более развита периферическая часть молекулы, поэтому более реакционноспособны, гидрофильны и подвижны Наличие разнообразных функциональных групп Элементный состав Фк: С 36 -45%, Н 3 -6%, N 2 -6%, О 40 -50% (более окислены в сравнении с Гк)
Свойства гиматомелановых кислот l l l Растворимы в щелочах (как Гк), в органических растворителях (спирте, бензоле) Большую роль в молекуле играют алифатические компоненты Элементный состав С 58 -64%, Н 5 -8%, N 2 -2, 5%, О 25 -35% Гиматомелановые кислоты занимают промежуточное положение между Гк и Фк Гумин – негидролизуемый остаток, нерастворим в кислотах, щелочах, делится на детритный и глиногумусовый.
Разложение органических остатков Минерализация Гумификация Минерализация – распад органических остатков до конечных продуктов (воды, С 02, простых солей) Гумификация – совокупность биохимических и физикохимических процессов трансформации продуктов разложения органических остатков в гумусовые кислоты
Теории гумификации Теория конденсации - А. Г. Трусов – М. М. Кононова (В. Фляйг, Г. Фелбек, Д. Мартин и др. ) Теория биохимического окисления - И. В. Тюрин – Л. Н. Александрова Биологическая концепция – С. П. Костычев (С. Н. Виноградский, В. Р. Вильямс, С. Н. Виноградский, Е. С. Лукошко, В. Е. Раковский и др. ) Кинетическая теория гумификации – Д. С. Орлов, А. Д. Фокин
Скачать презентацию Органическое вещество почв Каф ботаники и микробиологи доцент
Лекция 4 Орг. в-во почв.ppt