Д.С. Орлов - Химия почв, страница 6

Основополагающие теоретическиерешения в этом направлении были созданы профессором ТСХАИ. С. Кауричевым и его учениками на основе полевых и эксперимен­тальных работ, выполняющихся с 1947 г. по настоящее время.И. С. Кауричевым была разработана группировка почв по окислитель­но-восстановительному режиму и сформулирована концепция элюви­ально-глеевого процесса как основы формирования ряда почв.18Второй аспект проблемы связан с изучением влияния окислитель­но-восстановительных условий на состояние и трансформацию соедине­ний химических элементов с переменной валентностью в почвах. Совет­ские и зарубежные ученые — Г.

Брюммер, С. В. Зонн, Ф. Поннамперума, У. Патрик, Д. Маклеод, И. П. Сердобольский, У. Линдсей и др.—установили параметры зависимости между окислительным потенциаломпочв и окислительным состоянием элементов, определили граничные ус­ловия существования конкретных форм соединений и типы реакций, покоторым осуществляется изменение форм соединений элементов присмене окислительного потенциала. Этими исследованиями был охваченбольшой набор элементов: Mn, Fe, S, N, Си, Сг, Se, а также соедине­ния фосфора и органические вещества. Результаты проведенных иссле­дований позволили поставить на повестку дня задачу направленного ре­гулирования окислительных условий в почвах средствами химизации иагротехники.

Результаты исследований отечественных и зарубежныхученых до 1980 г. были обобщены в монографии И. С. Кауричева и.Д. С. Орлова «Окислительно-восстановительные процессы и их роль вгенезисе и плодородии почв» (1982).Наряду с проблемами физикохимии почв в первой половине XX в.интенсивно разрабатываются вопросы химии и биохимии органическо­го вещества почв.

Эти исследования ведутся широким фронтом и поразличным направлениям. Американские ученые О. Шрейнер и Е. Шо~ри в 1908—1930 гг. идентифицировали в составе почвенного гумусабольшой набор индивидуальных органических соединений, в том числеразличные углеводы, органические кислоты, альдегиды, жиры и пред­ставители других классов веществ. Всего ими было найдено более40 различных соединений. Эти работы продемонстрировали сложностьсостава органического вещества почв и необходимость разработки ме­тодов фракционирования почвенного гумуса в целях более глубокого»понимания его свойств и происхождения. Аналогичный вывод по от­ношению к специфическим гумусовым веществам сделал Р. Герман.Второе направление было связано с изучением коллоидно-химиче­ских свойств гумусовых веществ, наиболее ярким представителем ко­торого был С.

Оден. Он использовал метод потенциометрического тит­рования для оценки кислотных свойств гуминовой кислоты и на основерезультатов кондуктометрического титрования пришел к выводу, чтогуминовая кислота является трех- или четырехосновной кислотой. Этиработы Одена были выполнены в 1912—1919 гг. Лишь немного позже,.в начале 20-х гг., профессор Московского университета В. В. Геммерлинг выдвигает оригинальную гипотезу о полидисперсности гумусовыхвеществ, представленных коллоидными формами, и объясняет неодина­ковую окраску гуминовых кислот, выделенных из различных почв, сте­пенью их дисперсности. Идеи В.

В. Геммерлинга были эксперименталь­но подтверждены уже в 50—60-е гг., и, в частности, была установленазависимость окраски (коэффициентов экстинкции) гуминовых кислот отих молекулярных масс. В первой четверти XX в. формулируются так­же теоретические представления и выполняются экспериментальные ис­следования по происхождению гумусовых веществ. Экспериментальныйсинтез гуминовых кислот путем взаимодействия аминокислот с углево­дами пытается осуществить в 1912—1917 гг. Л.

Майард (реакция меланинообразования). Модельные опыты по гумификации различныхрастительных остатков в 1914—1916 гг. выполняет А. Г. Трусов. Не­сколько позже результаты оригинальных исследований строения исвойств гумусовых веществ публикует А. А. Шмук. К числу важней­ших итогов его работ относится экспериментальное доказательство при19>сутствия в гуминовых кислотах карбоксильных групп (по реакцииэтерификации этанолом) и фенольных групп (по реакции взаимодей­ствия с хлористым бензоилом — образование сложных эфиров бен­зойной кислоты). А. А.

Шмук сформулировал концепцию о кон­ституционной роли азота в гуминовых кислотах и определил формысоединений азота в гумусовых веществах. В 1924 г. Шмук в продуктахсплавления гуминовой кислоты с КОН нашел ароматические соедине­ния; надо сказать, что Е. П.

Троицкий, будущий профессор и заведую­щий первой кафедрой химии почв Московского университета, а тогдамолодой ученик профессора А. Н. Сабанина, еще в 1915 г. из продук­тов окисления гуминовой кислоты выделил терефталевую кислоту.Ароматические продукты окисления гуминовых кислот Ф. Фишер иГ.

Шрадер идентифицировали позже, только в 1921 г. В результатеэтих исследований было доказано присутствие в молекуле гуминовыхкислот циклических бензоидных структур, что дало основание в после­дующем говорить об ароматической природе гумусовых кислот.Дальнейшее, очень интенсивное развитие проблемы почвенного гу­муса в 40—50-е гг. XX в.

до нашего времени проходит под влиянием ра­бот академика И. В. Тюрина и его учеников.Иван Владимирович Тюрин (1892—1962) — крупнейший советскийпочвовед-генетик и почвовед-химик. Он создал стройную систему взгля­дов на органическое вещество почв, рассматривая гумус как группу вы­сокомолекулярных веществ специфической природы, образование ко­торых обязано биологическим процессам. Им разработаны методы оп­ределения органических соединений углерода и азота в почвах; опре­деление содержания гумуса по И. В.

Тюрину является в настоящее вре­мя основным методом и принято во всех лабораториях. Исследованиегумуса почв Тюрин тесно связывает с практическими задачами земле­делия. Им сформулированы важнейшие принципы использования азот­ного фонда почвы, поставлена задача создания бездефицитного азот­ного баланса пахотных почв. Наряду с химическими проблемами онрешал многие генетические проблемы.

В 1927 г. к I конгрессу Между­народного общества почвоведов в Вашингтоне Тюрин подготовил обзор«Успехи русской науки в области химии почв». Выдающаяся роль Тю­рина в генезисе и химии почв получила высокую оценку. В 1946 г. онизбран членом-корреспондентом, а в 1953 г. — академиком АН СССР.С 1949 г. и до конца жизни И. В. Тюрин был директором Почвенногоинститута им. В.

В. Докучаева, президентом Всесоюзного обществапочвоведов. В монографии «Органическое вещество почв и его роль впочвообразовании и плодородии» (1937) он обобщил материалы поисточникам органического вещества почв и процессам гумификации.И. В. Тюрин и его ученики создали учение о групповом и фракци­онном составе гумуса, впервые раскрывшее качественные особенностипочвенного гумуса.

Согласно этому учению главными компонентамипочвенного гумуса, отражающими зонально-генетические условия и осо­бенности гумификации, являются специфические гумусовые вещества:гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумин. Эта концепция оказаласьвесьма плодотворной и позволила выявить закономерности изменениясостава гумуса по типам почв. Ранние попытки выявить качественныеособенности гумуса различных типов почв по содержанию в них неспе­цифических соединений не были успешными, тогда как метод Тюринапозволил установить общую закономерность изменения соотношения ко­личества гуминовых кислот и фульвокислот (Сгк: СфК) как функциифакторов почвообразования.

Это позволило использовать величинуСгк: СфК как диагностический и классификационный признак почв.20В 40—50-е гг. в исследованиях почвенного гумуса складываютсятри основных направления: эколого-биохимическое, структурно-анали­тическое и синтетическое.Синтетическое направление характеризуется поиском путей синте­за гуминовых кислот из простых мономерных соединений: фенолов, хинонов, моносахаров, аминокислот. Такие опыты проводятся во многих•странах; наиболее яркий представитель этого направления — В.

Фляйг(ФРГ), которому удалось выявить некоторые механизмы окисления иполиконденсации фенолов и аминокислот с образованием темноокрашенных гуминоподобных веществ. Аналогичные опыты проводились вСССР и других странах.Структурно-аналитическое направление характеризуется углублен­ными исследованиями состава и строения выделенных из почв препара­тов гумусовых кислот.

В этих исследованиях установлен элементный со­став гуминовых кислот и фульвокислот, функциональные группы, со­став продуктов деструкции, молекулярные параметры (включая моле­кулярные массы). На основе полученных данных были предложены схе­мы строения гумусовых кислот. В нашей стране большой вклад в раз­витие этого направления внесли А. А. Шмук, С.

С. Драгунов, В. И. Ка•саточкин, Т. А. Кухаренко, Л. Н. Александрова. Аналогичные исследо­вания за рубежом выполняли В. Фляйг, Г. Бейтельшпахер (ФРГ),Г. Фельбек, В. Форсит (США), М. Шнитцер (Канада), Т. Хаяси, Т. На­тай, К. Кумада (Япония) и др. В многочисленных экспериментальныхработах этого направления широко используются наиболее совершен­ная аппаратура и новейшие методы исследования.Наибольшими успехами характеризуется эколого-биохимическое на­правление(И. В. Тюрин,М. М. Кононова,В. В. Пономарева,Л.

Н. Александрова), рассматривающее реальные процессы трансфор­мации органических остатков и гумусовых веществ в ходе почвообразо­вания и использующее с этой целью все достижения химии почв. К чис­лу наиболее важных достижений эколого-биохимических исследованийследует отнести две гипотезы формирования гуминовых кислот, пред­ложенные М. М. Кононовой и Л. Н. Александровой. Эти гипотезы по­лучили признание в нашей стране и за рубежом и лежат в основе со­временных представлений о путях и механизмах превращения неспеци<рических органических соединений в специфические гумусовые веще­ства.Успехи изучения органического вещества почв в период после1940 г. связаны с именами трех замечательных ученых, энтузиастов на­уки, обладавших не только талантом и даром научного предвидения,но и замечательным педагогическим и организаторским мастерством,—М.

М. Кононовой, В. В. Пономаревой и Л. Н. Александровой.Мария Михайловна Кононова (1898—1979) — крупнейший иссле­дователь органического веществапочв. Основныеитоги работМ. М. Кононовой были изложены в монографиях «Проблема почвенно­го гумуса и современные задачи его изучения» (1951) и «Органическоевещество почвы. Его природа, свойства и методы изучения» (1963).М. М. Кононовой была создана стройная схема процесса гумификации,основанная на представлениях о реакции конденсации хинонов и ами­нокислот.