 |
|
|
Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ |
Что такое гумус
|
Смотрите также:
Элювиальные коры выветривания...
Борис Борисович Полынов. Геохимия ...
Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
§ 19. Все многообразные формы аккумуляции органических остатков в коре выветривания можно разделить на три основных типа: 1) гумус, 2) торф, 3) сапропель.
Под гумусом мы разумеем скопления органических остатков на поверхности суши и в самых верхних слоях литосферы, образующиеся преимущественно за счет отмирающих подземных и надземных частей растительности, а также и трупов, отбросов PI скелетов населяющих сушу животных организмов.
Эта форма скопления органических остатков подвергается преимущественно тлению (окислению). Неизменно пополняясь новыми запасами органических остатков и выделяя конечный продукт тления—углекислоту, содержание которой в почвенном воздухе достигает иногда 10°/о, гумус содержит в своем составе как неизмененные (свежие) органические остатки и малоизмененные (сухие листья, отмершие стебли и корешки), так и целый ряд переменного состава соединений, которые представляют собой различные стадии разложения или, иначе говоря, промежуточные формы разложения органических соединений.
Чрезвычайно важно отметить, что некоторая часть этих промежуточных продуктов разложения гумуса обнаруживает большую активность, а именно: переходя в подвижное состояние и увлекаясь циркулирующими в коре выветривания растворами, вступает в соединения с другими минеральными элементами, образует новые более или менее подвижные системы тел и обнаруживает некоторую способность к миграции. Это знаменательное обстоятельство свидетельствует о том, что соединения углерода, некорда образовавшиеся в организме, не просто накопляются или сгорают после их смерти, но и, не достигая еще конечной формы тления — углекислоты, проявляют известную активность и принимают участие в циклах превращений других элементов коры выветривания.
Не так давно эту деятельную часть гумуса или активный гумус рассматривали как совокупность особых гумусовых органических кислот, но в настоящее время взгляды на природу активного гумуса существенно изменились. И в настоящее время мы не отрицаем наличия в составе гумуса органических кислот. Мы не можем отрицать его, во-первых, потому, что многие органические кислоты свойственны уже живым организмам, другие же являются необходимыми продуктами некоторых процессов разложения органических остатков, несомненно протекающих в почве (например, водородного или метанового брожения), и поэтому органические кислоты в тот или иной момент существования и разложении гумуса должны неминуемо быть в нем. но свойства активного гумуса объясняются, главным образом, его коллоидальным состоянием.
Это коллоидальное состояние, которое приобретает некоторая часть гумуса, находящаяся в фазах промежуточных продуктов разложения, обнаруживается в ее способности к пептизации, т. е. к распылению в циркулирующей в почвах и грунтах воде (правильнее растворах), в ее абсорбционных свойствах, т. е. способности поглощать из растворов своей поверхностью не только соединения, но и ионы, и в явлениях коагуляции, образований гелей и с другими элементами дисперсной фазы — коаге- лей. Все эти свойства, обнаруженные лабораторными экспе рнментами, находят свое подтверждение и в целом ряде непосредственно в природе наблюдаемых фактов. В подавляющем большинстве этих экспериментов и наблюдений гумусные коллоиды обнаруживают электроотрицательный характер, который особенно ярко подчеркивается их способностыо поглощать, из растворов катионы. Этот электроотрицательный характер и та аналогия, которая существует между поглотившими катионы абсорбционными комплексами к истинными солями, и явилась в свое время причиной развития теории гумусовых кислот. Как отзвук этой * ныне уже оставленной теории, и до настоящего времени удержались такие названия, как гуматы, к ренаты, а пок ренаты, которыми обозначаются как-будто соли определенных органических кислот, а в действительности — выделенные различными способами из почвы органические гидрозоли и гидрогели с поглощенными катионами (Са, Na)3 или сложные коагели („гуматы железа")/ Следует, однако, сказать, что при некоторых условиях, например, действии щелочных растворов (КОН, NaOH) определенных концентраций на так называемую „гуминовую кислоту", получаются, как показали опыты Ostwald и Rodiger, истинные (молекулярно-диспер- сные) растворы ее. Это не доказывает, понятно, что гуми- новая кислота представляет собой одно определенное сте- хиометрическое соединение, но позволяет предполагать, что она является смесью различных органических кислот.
Принимая же во внимание, что в указанных опытах применялась искусственно полученная гуминовая кислота из одного определенного углевода, между тем как поглощающий органический комплекс почв не обладает постоянным составом и обычно является гораздо более сложным, мы допускаем участие в' нем органических кислот, но подавляющее большинство случаев проявления его свойств мы должны приписать коллоидальному состоянию всей его массы. Хорошо известно, что знак и величина заряда дисперсной фазы определяется не только природой распыленного коллоида или суспензии, но и свойствами раствора (реакция). Известны также и случаи перезаряжения коллоидов. Поэтому, когда мы говорим об электроотрицательном характере почвенных органических коллоидов, то это значит, что большинство известных нам явлений их превращений и движений в природе проходит в условиях, способствующих приобретению ими электроотрицательного характера.
Переходя к тем соединениям м абсорбционным системам, которые дает активный гумус и существование которых в природе достаточно достоверно, мы прежде всего условимся изображать почвенный органический поглощающий комплекс символом [Hum ,. nOH'] nH,1 показывающим электроотрицательный характер коллоида, Как мы уже сказали, состав его достаточно сложный и неопределенный. Несомненно, что главным исходным материалом для него служат такие медленно тлеющие растительные остатки, как клетчатка, но присутствие в поглощающем комплексе хотя бы,например, азота явно говорит и об участии других органических соединений. Он (гумус) частично распыляется в слабо-кислых и особенно легко — в щелочных растворах. И те и другие известны в коре выветривания и свойственны определенным, как мы увидим ниже, областям. Золи гумовТ* слабо кислых растворах свойственны водам многих 'естественных водоемов (болот, озер и даже рек) в таежной области Евразии иСев, Америки и влажных тропическиххтран. При известных количественных соотношениях полуторных окислов и растворенного гума образуются их смешанные золи. Отсюда вытекает возможность образования в результате изменения этих отношений и взаимной коагуляции смешанных гелей или коагелей гума с окисью железа и глиноземом.
Эта возможность подтверждается экспериментально (изменение количественных отношений между золями, действие электролитов, механическая коагуляция и т. д.), а наблюдения в природе позволяют утверждать о существовании во всяком случае природных коагелей гума с окисью железа (FeHum). Целый ряд железорудных образований в коре выветривания (болотная, озерная, бобовая, дерновая руда) имеет, повидимому, именно такое происхождение, и месторождения их тесно связаны с той областью коры выветривания, где организмы и гумы играют достаточно деятельную роль. Золи гумов в природных растворах и их гели и коа- гели демонстрируют таким образом способы распространения и вторичного отложения той формы соединений углерода, которую представляет собой активный гумус. Значительно большие количества активного гумуса растворяются в ще- .лочных растворах, свойственных областям с засоленными почвами и грунтами, но эти растворы не представляются стойкими, и в этой форме ни золи органических коллоидов, ни возможные их истинные растворы не обнаруживают заметной миграции, и их передвижение ограничивается просачиванием в грунт на некоторую, обычно небольшую, глубину. Так как эти растворы обладают высокой красящей способностью, то даже при сравнительно малом содержании гумуса вообще и активного в частности они окрашивают почвы в интенсивно темную окраску.
Из абсорбционных соединений гумов с достаточной достоверностью можно отметить органический поглощающий комплекс, насыщенный металлическими катионами, из которых главное место принадлежит кальцию. Эта слабодисперсная система, неспособная или весьма малоспособная к распылению в растворах и воде, образуется, повидимому, в результате коагуляции золей гума соответствующими электролитами и, прежде всего, солями кальция. Она широко распространена в почвах и особенно устойчива в слабо выщелачиваемых почвах континентальных стран. Наоборот, система, в которой главная роль среди поглощенных катионов принадлежит натрию, обладает высокой способностью к дисперсности и играет, повидимому, главную роль в упомянутых щелочных растворах. Некоторой дисперсностью обладает система, в которой главная роль принадлежит поглощенному водороду и которая свойственна кислым почвенным растворам, Несомненно, количество органо-минеральных абсорбционных систем в природе значительно больше и состав их может быть значительно более сложным, как об этом говорит экспериментально обоснованная возможность образования сложных золей фе-гумных (FeHum), гум-альных (А1 Hum) и даже гум-сиальных1* (SiAlHum), но природа этих возможных аналогичных .абсорбционных систем далеко еще не ясна для нас.
Все органо-минеральные соединения и системы гумуса, вообще говоря, малоустойчивы не только благодаря их коллоидальному состоянию, но и потому, что органическая часть их в условиях природных аккумуляций гумуса продолжает сгорать. Они существуют постоянно только потому, что неизменно поступает новый исходный материал для их образования, но по сроку существования отдельных соединений и абсорбционных систем они часто приближаются к эфемерам коры выветривания, т. е. тем весьма энергичным эндотермическим соединениям, которые резко отклоняются от равновесия в термодинамических условиях коры выветривания.1 Поэтому естественно, что мы не знаем случаев их прогрессивного накопления, ибо, вообще говоря, в таких аккумуляциях, как почвепый гумус, наибольшее содержание органических соединений достигает лишь 20—30°/о, в тех же случаях, когда количество скопившихся органических веществ превышает указанную меру, мы имеем дело с образованием, переходным уже к другому типу скоплений, к торфообразующим аккумуляциям.
|
|
|
|
К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков