Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор 7
1.1 Содержание гумуса в почвах и его фракционно-групповой состав 7
1.2 Химический состав гуминовых кислот 15
1.3 Спектральные характеристики гуминовых кислот 18
1.4 Молекулярно-массовое распределения гуминовых кислот 25
1.5 Термическое разрушение гуминовых кислот 34
2 Объекты исследования 42
2.1 Общая характеристика природных условий территории 42
2.2 Почвы 44
3 Методы исследования 46
4 Фракционно-групповой состав гумуса почв южной лесостепи западной сибири 49
5 Химический состав и молекулярное строение гуминовых кислот почв южной лесостепи западной сибири и их трансформация при сельскохозяйственном использовании 69
5.1 Элементный состав исследованных гуминовых кислот 69
5.2 Молекулярно-массовое распределение гуминовых кислот 79
5.2.1 Разработка и использование метода молекулярно- массового разделения гуминовых кислот на основе эксклюзивной ВЭЖ хроматографии 79
5.2.2 Результаты молекулярно-массового разделения уминовых кислот 82
5.3 Спектральные характеристики гуминовых кислот 88
5.3.1 Электронные спектры поглощения гуминовых кислот 88
5.3.2 Характеристика инфракрасных спектров поглощения гуминовых кислот 92
5.3.3 Спектры электронного парамагнитного резонанса гуминовых кислот 99
5.4 Окислительная деструкция исследованных гуминовых кислот 112
5.5 Термическая деструкция гуминовых кислот почв южной лесостепи Западной Сибири
Выводы 124
Список литературы 126
Приложения 143
- Химический состав гуминовых кислот
- Химический состав и молекулярное строение гуминовых кислот почв южной лесостепи западной сибири и их трансформация при сельскохозяйственном использовании
- Молекулярно-массовое распределение гуминовых кислот
- Спектральные характеристики гуминовых кислот
Введение к работе
Одной из острых дискуссионных проблем естествознания, до сих пор, остается проблема динамики органического вещества в биосфере. Количественные и качественные преобразования органического вещества в окружающей среде с момента его биосинтеза до полной минерализации тесно связаны со специфическим процессом гумификации отмерших растительных остатков и микробной массы в наземных и аквальных экосистемах.
Гумификация отмерших растительных организмов и микробных метаболитов является глобальным природным процессом в планетарном масштабе. Гуминовые вещества входят в состав органического вещества почв, торфов, ископаемых углей, некоторых сланцев и сапропелей. Они образуются в результате сложных биохимических преобразований органической массы и являются фактором его "консервации", предохраняя в известной мере от тотальной минерализации.
Понимание процессов трансформации органического вещества в почве имеет огромное значение для оценки агропроизводственных технологий. Это вызывает необходимость углубления современных представлений о химической природе и молекулярной структуре гуминовых веществ, как основной составляющей почвенного гумуса. Вполне очевидно, что при решении задач мониторинга изменений органического вещества почв, обусловленных антропогенным воздействием, необходимо знать характеристические показатели соответствующих целинных почв.
Гумус играет важную роль в формировании агропроизводственных свойств почв, так как определяет основные показатели её плодородия. По мере разложения гумуса микроорганизмами в почвенный раствор поступают азот и многие другие элементы минерального питания растений. Гуминовые кислоты, входящие в состав гумуса, обладают сильно выраженной
поглотительной способностью, что обусловливает буферные свойства почвы и обеспечивает снижение токсического действия химических "загрязнителей" техногенного происхождения.
Важной частью гумуса, с точки зрения теории гумификации веществ, являются собственно гуминовые кислоты и фульвокислоты. В их составе и особенностях молекулярных структур содержится информация о специфике гумификации, отражающей особенности исходного органического материала и условия, в которых протекает этот процесс. Поэтому проявляется интерес к исследованию "тонкой" структуры гуминовых веществ с применением современной инструментальной техники.
Прогнозирование режима органического вещества в почве и его воспроизводства, особенно в условиях интенсивного земледелия, обусловливает необходимость физико-химических исследований гумусовых соединений - разработку методов диагностики их изменения под влиянием различных факторов техногенеза (В.А. Черников, 1987).
Цель исследований: Выявить особенности химической природы и молекулярной структуры гуминовых кислот почв южной лесостепи Западной Сибири, находящихся в многолетнем сельскохозяйственном использовании, в сравнении с целинными почвами.
Задачи исследований:
охарактеризовать групповой и фракционный состав гумуса изученных почв;
изучить элементный состав и физико-химические свойства гуминовых кислот почв южной лесостепи Западной Сибири в сравнительном аспекте;
оценить молекулярно-массовое распределение гуминовых кислот изученных почв;
выявить различия термической устойчивости, уровня электронного парамагнитного резонанса и других параметров, характеризующих
соотношение «ядерной» и периферической части макромолекул гуминовых кислот изученных почв;
- найти закономерности общего направления трансформации молекулярной структуры гуминовых кислот почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании, в сравнении с гуминовыми препаратами, полученными из целинных почв.
Автор искренне выражает свою признательность и
слова благодарности научному руководителю
профессору Игорю Дисановичу Комиссарову,
консультантам доценту Сергею Михайловичу Тихомирову,
доценту Михаилу Петровичу Сартакову,
профессору Виталию Леонидовичу Телицину за ценные советы и помощь в подготовке данной работы.
Автор также чтит память
профессора Алексея Ефимовича Кочергина, который на паритетных началах предоставил уникальные образцы почвы для получения гуминовых кислот.
Химический состав гуминовых кислот
Гуминовые кислоты - это сложный объект исследования. Вопросы методологии постановки эксперимента обсуждаются многими авторами (С.Н. Чуков, 2005; Д.С. Орлов, 1990; И.Д. Комиссаров, 1971). Элементный состав является одной из важнейших характеристик, с помощью которых проводится идентификация гумусовых веществ. Увеличение содержания углерода в гуминовых кислотах генетического ряда почв от подзолистых к черноземным при одновременном уменьшении водорода по данным Тищенко, Рыдалевской и Кононовой объясняется изменением условий почвообразования в различных природно-климатических зонах. Эта закономерность, установленная в широтном направлении при переходе от одной почвенно-климатической зоны к другой, как следует из данных В.Н. Дубина по элементарному составу гуминовых кислот, сохраняется и в пределах сравнительно ограниченных территорий одной зоны ( цит. по В.Н. Дубин, 1970). Элементарный состав гуминовых кислот (табл.3) всех исследованных бурых лесных почв, в общем, довольно однороден. Разница в содержании углерода и кислорода по горизонтам не превышает 2% (А.А. Бессарабова и др., 1977). В прямой корреляционной связи с изменениями содержания азота в выделенных фракциях находятся колебания водорода (А. В. Тишкович и др., 1982). В гуминовых кислотах дерново-подзолистых и черноземных почв атомные отношения С:Н составляют 0,9 - 1,2, что указывает на гораздо больший вклад ароматических фрагментов в построение их молекул (Н.Н. Бамбалов, Ф.А. Пунтус, 1995). Исследование элементного состава гуминовых кислот показало, что наиболее конденсированной структурой, по отношению Н/С, характеризуются гуминовые кислоты варианта бессменный пар, наименее конденсированной - гуминовые кислоты варианта бессменная рожь + NPK; гуминовые кислоты варианта бессменный пар характеризуются наибольшим содержанием азота.
Согласно данным графостатического анализа, гуминовые кислоты варианта бессменная рожь + NPK являются более гидратированными по сравнению с гуминовыми кислотами варианта бессменная рожь (контроль). Гуминовые кислоты варианта бессменный пар і по сравнению со всеми остальными гуминовыми кислотами являются более дегидратированными и менее карбоксилированными (В.А. Черников, 1987). На тенденцию уменьшения количества С и О и увеличения содержания Н под влиянием временного избыточного увлажнения указывает Юхнин А. А. (А.А.Юхнин, 1973). Гуминовые кислоты из почвы, занятой рисом, содержат меньше углерода и больше водорода (С 60,60%; Н 4,58%),чем кислоты остальных образцов луговой оподзоленно-глеевой почвы (Л.С. Степаненко, 1977). Содержание азота в торфяных гуминовых кислотах чаще всего колеблется в пределах 1,5-3,5%, а в почвенных - в пределах 2-4%(С.С. Драгунов, 1959). Для аналогичных фракций при переходе от подзолистых почв к черноземам увеличивается степень окисленности, повышается содержание атомов углерода, уменьшается порог коагуляции, происходит карбоксилирование, т.е. мы наблюдаем более глубокую степень гумификации в черноземных почвах (В.П. Цыпленков и др., 1989). Мало дисперсная фракция гуминовых кислот чернозема по сравнению с высокодисперсной фракцией характеризуется большим содержанием углерода и кислорода и меньшим - водорода (В.А.Черников, В. А.Кончиц, 1978). По данным структурно - группового анализа азот концентрируется в основном в ароматических соединениях (В.А. Черников, 1987). В исследуемых ПС отсутствуют конденсированные углеводородные группировки, фиксируется значительное число азот- и кислородсодержащих ароматических соединений. Однако узкое отношение С:Н=9,8 позволяет предполагать, что сетка ароматического углерода в гуминовых кислотах горно-таежной почвы конденсирована слабо (К.К. Вильк, 1962). Простейшая формула неразложившегося остатка ( C37H20O2N) свидетельствует об обуглероживании гуминовых кислот и возможном присутствии в неразложившемся остатке элементарного углерода, так как атомное соотношение Н:С очень низкое и нехарактерное даже для очень конденсированных соединений(А.И. Чебаевский и др., 1976). Среди основных структурных фрагментов в пиролизатах гуминовых кислот преобладают алкилбензолы, бензолкарбоновые кислоты и бициклические кислород- и азотсодержащие соединения. Под воздействием микроорганизмов упрощается строение гуминовых кислот, при этом происходит отрыв алифатических структур периферической части. Из модельных опытов следует, что микроорганизмы используют гуминовые кислоты в качестве источника питания преимущественно для получения энергии из углеродных связей. (В.А. Черников, 1986). О.А. Трубецкой подтвердил наличае фенолов и бензолкарбоновых кислот в составе гуминовых кислот.
Эти компоненты составляли подавляющее большинство идентифицированных продуктов пиролиза гуминовых кислот. В небольших количествах были обнаружены некоторые гомологи нормальных алканов и азот-содержащие гетероциклические соединения (О.А. Трубецкой и др., 2005; Hatcher P.G. and Clifford D.J., 1994; Hatcher P.G., 2001). В условиях дефицита поступления органики в почвенный профиль (распашка или погребение) молекулярная структура гуминовых веществ становится более ароматичной, идет относительное накопление консервативных поликонденсированных балластных структур (С.Н. Чуков, 2004). Проблемы, связанные с присутствием примесей в составе препаратов гуминовых килот, возникают при хроматографическом анализе гуминовых веществ и интерпретации полученных результатов (В.В. Демин и др., 2005). Было показано, что в образцах «чистых» гуминовых кислот может присутствовать до 30% лигниноподобных соединений (Каршкова и др, 2004).
Химический состав и молекулярное строение гуминовых кислот почв южной лесостепи западной сибири и их трансформация при сельскохозяйственном использовании
В конце 60-х годов сформулированы некоторые принципы описания «скелетной структуры» макромолекул гуминовых кислот. Они основываются на представлениях о двучленном строении и делокализации не спаренных электронов в молекулярных я-орбиталях системы полисопряженных связей (И.Д. Комиссаров, 1971; С.Н. Орлов, 1990; Н.Н. Бамбалов, 1991). Существенные различия в энергиях связи с sp3- и гибридизированными электронами атомов углерода являются причинами различной устойчивости отдельных фрагментов макромолекул гуминовых кислот при энергетических воздействиях и биохимической атаке. Система полисопряжения, обусловленная делокализацией электронов в молекулярных л-орбиталях, приводит к усилению взаимного влияния атомов и значительной потере индивидуальности отдельных связей (И.Д. Комиссаров, 2005). 5.1 Элементный состав исследованных гуминовых кислот Результаты проведенного элементного анализа позволяют охарактеризовать особенности гуминовых кислот исследованных почв в условиях южной лесостепи Западной Сибири и дают некоторые сведения о принципах их строения. Затруднена оценка содержания кислорода в препаратах гуминовых кислот различных почв, т.к. в соответствии с применяемой практикой этот элемент определяется по разности, и по существу конечный результат представляет сумму количеств кислорода и серы. Элементный состав препаратов гуминовых кислот всех изученных почв представлен в таблице 3. Содержание зольных элементов во всех препаратах гуминовых кислот имеет уровень менее 5%. Исключением является препарат гуминовых кислот, полученный из поименно-луговой почвы, зольность которого достигает 5,37% (табл. 3). В гуминовых кислотах целинного участка чернозема выщелоченного, как видно из таблицы 3, содержание углерода составляет 62,80%, кислорода -31,01%) от абсолютно сухой массы. Содержание водорода и азота в этом препарате гуминовых кислот находится на уровне 3,11% и 3,06%) от абсолютно сухой массы соответственно.
Практически аналогичный элементный состав имеют гуминовые кислоты, выделенные из пахотного участка чернозема выщелоченного: содержание углерода - 62,93%, содержание кислорода - 30,86%, содержание водорода - 3,13%, содержание азота - 3,08% от абсолютно сухой массы. Наблюдаются некоторые отличия в элементном составе гуминовых кислот, выделенных из чернозема выщелоченного под пятидесятилетним паром (табл. 3). Так, количество углерода в этом препарате является более низким в сравнении с количеством углерода в гуминовых кислотах целинного участка и составляет 61,57% от абсолютно сухой массы. В гуминовых кислотах целинного участка серой лесной почвы ряда 1 содержание углерода составляет 62,06%), кислорода - 31,66% от абсолютно сухой массы. Содержание водорода и азот в этом препарате находится на уровне 3,29% и 2,99% от абсолютно сухой массы соответственно. В тоже время, в составе гуминовых кислот препарата, полученного из чернозема выщелоченного под пятидесятилетним паром, произошло некоторое увеличение доли остальных элементов (содержание водорода -3,24%), содержание азота - 3,24%) и содержание кислорода - 31,95%) от абсолютно сухой массы) в сравнении с составом гуминовых кислот целинного участка этой почвы. Наблюдаются некоторые отличия в элементном составе гуминовых кислот, полученного из участка под паром серой лесной почвы ряда 1 (табл. 3). Так, количество углерода и азота в данном препарате является более высоким при сравнении содержания этих элементов в гуминовых кислотах соответствующего целинного участка - 63,58%) и 3,44% от абсолютно сухой массы соответственно. В тоже время, произошло незначительное уменьшение доли остальных элементов (содержание азота - 2,89% и содержание кислорода - 30,09% от абсолютно сухой массы) в составе гуминовых кислот, полученных из участка под паром серой лесной почвы ряда 1 в сравнении с долями этих элементов в составе гуминовых кислот целинного участка. В гуминовых кислотах целинного участка серой лесной почвы ряда 2 содержание углерода составляет 60,05%, кислорода - 33,46%) от абсолютно сухой массы. Содержание водорода и азота в этом препарате гуминовых кислот находится на уровне 3,45% и 3,04% от абсолютно сухой массы соответственно. Практически аналогичный элементный состав, как видно из таблицы 3, имеют гуминовые кислоты, выделенные из участка под паром серой лесной почвы ряда 2: содержание углерода - 60,75%, содержание кислорода -32,65%, содержание водорода - 3,44%) и содержание азота - 3,16% от абсолютно сухой массы. В гуминовых кислотах целинного участка темно-серой лесной почвы содержание углерода составляет 58,79%, кислорода - 35,05% от абсолютно сухой массы. Содержание водорода и азот в этом препарате гуминовых кислот находится на уровне 3,13% и 3,03% от абсолютно сухой массы соответственно. Наблюдаются некоторые отличия в элементном составе гуминовых кислот, полученных из темно-серой лесной почвы, затронутой сельскохозяйственной деятельностью (табл. 3). Так, количество углерода и азота в препарате гуминовых кислот пахотного участка темно-серой лесной почвы повысилось в сравнении с содержанием этих элементов в гуминовых кислотах целинного участка и составляет 61,23% и 3,28% от абсолютно сухой массы соответственно. В тоже время, в гуминовых кислотах рассматриваемого препарата произошло некоторое уменьшение доли кислорода и водорода до уровня 32,82% и 2,67% от абсолютно сухой массы соответственно. Аналогичные изменения элементного состава произошли в препаратах гуминовых кислот темно-серой лесной почвы в вариантах монокультура кукурузы с внесением минеральных удобрений и монокультура кукурузы без внесения удобрений (табл. 3). В препарате гуминовых кислот, полученном из темно-серой лесной почвы последнего варианта, наблюдаются максимальные изменения элементного состава в сравнении с элементным составом гуминовых кислот из целинного участка.
Так, в гуминовых кислотах темно-серой лесной почвы варианта монокультура кукурузы без внесения удобрений содержание углерода достигает уровня 64,36%, а содержание кислорода падает до 29,42% от абсолютно сухой массы. В массовом содержании водорода и азота в гуминовых кислотах рассматриваемого препарата отличия незначительны в сравнении с содержанием этих элементов в гуминовых кислотах из целинного участка. В гуминовых кислотах темно-серой лесной почвы варианта монокультура кукурузы с внесение минеральных удобрений содержание углерода равно 61,80%, а содержание кислорода падает до 31,995%) от бсолютно сухой массы. В массовом содержании водорода и азота в гуминовых кислотах рассматриваемого препарата отличия незначительны в сравнении с содержанием этих элементов в гуминовых кислотах из целинного участка и их процентное содержание составляет 3,04% и 3,17% соответственно (табл. 3). В гуминовых кислотах луговой почвы целинного участка содержание углерода составляет 61,92%, кислорода - 30,19% от абсолютно сухой массы. Содержание водорода и азота находится на уровне 4,08%) и 3,82% от абсолютно сухой массы соответственно. Следовательно, в отличие от рассмотренных гуминовых кислот целинных почв гуминовые кислоты луговой почвы содержат больше водорода и азота. В гуминовых кислотах поименно-луговой почвы пахотного участка содержание углерода составляет 58,60%, кислорода - 34,68%) от абсолютно сухой массы. Содержание водорода и азота в этом препарате гуминовых кислот находится на уровне 3,22%) и 3,50% от абсолютно сухой массы соответственно. Химический состав гуминовых кислот изученных почв в условиях южной лесостепи Западной Сибири изменяется в зависимости от их типа и влияния многолетнего сельскохозяйственного использования. Для выявления более четких отличий в элементном составе различных гуминовых кислот удобнее использовать не процентное выражение содержания соответствующих химических элементов, установленное в анализе, а атомные отношения этих элементов и их графостатическое распределение. По диаграмме атомных отношений водорода к углероду (Н:С) и кислорода к углероду (0:С) Ван-Кревелена (рис. 1), характеризующей содержание ароматической и алифатической частей в макромолеклах, можно увидеть отличия в препаратах гуминовых кислот как во взаимосвязи с типом
Молекулярно-массовое распределение гуминовых кислот
Разнообразие методов для разделения гуминовых кислот по молекулярным массам и трудность их воспроизведения, связанная со сложностью объекта изучения, вызывает необходимость разработки новых приемов ведения анализа по изучению молекулярной гетерогенности этих веществ. Большую популярность для разделения гуминовых кислот по молекулярным массам завоевал метод эксклюзивной гель-хроматографии на декстрановых гелях. Однако, при анализе литературных данных и в этом случае прослеживается отсутствие единой методологии постановки эксперимента и в первую очередь - это использование разных элюентов. Поэтому становится затруднительно сопоставлять результаты молекулярно-массового распределения гуминовых кислот, полученные разными авторами. В силу особенностей поведения молекул гуминовых кислот в разных средах, вследствие образования ассоциированных структур, получается разный характер кривой, отражающей молекулярно-массовое распределение. Кроме того, как уже отмечалось в литературном обзоре, большую проблему составляет сорбция матрицей геля гуминовых кислот, что затрудняет воспроизводимость результатов. Для повышения воспроизводимости результатов нами были проведены исследования по усовершенствованию метода эксклюзивной гель-хроматографии гуминовых кислот. Была изучена возможность применения прибора ВЭЖХ «Миллихром-5-6» для проведения молекулярно-массового разделения гуминовых кислот методом гель-хроматографии в микроколоночном варианте на декстрановом геле Сефадекс G 75. В работе использовалась микроколонка длиной 80 мм и диаметром 2 мм. Изначально в качестве подвижной фазы мы применялся 0,1 N раствор LiOH. Препарат гуминовых кислот также растворяли в 0,1 N LiOH и доводили рН до 13 более концентрированным раствором гидроксида лития.
По мнению Н.Н. Бамбалова такие условия являются оптимальными для проведения гель-хроматографии (Н.Н. Бамбалов, 1983). Однако, таким образом положительного результата добиться не удалось. Через 2-3 часа работы происходило сильное уплотнение геля, вследствие чего резко повышалось рабочее давление в колонке. На этом этапе работы была определена оптимальная скорость прокачки элюента - 5 мкл/мин. В подвижную фазу 0,1 N LiOH для предотвращения электростатического напряжения отдельных частиц геля добавляли хлорид натрия из расчета 5,5 г/л. Время работы колонки увеличилось до 5 часов. Добавление в подвижную фазу этилового спирта в количестве 15% предотвращало уплотнение геля. Однако, при этом периодически происходило выделение из колонки микропузырей газа, которые задерживались в рабочей кювете спектрофотометрического детектора, что нарушало ход анализа. Деаэрация геля не способствовала предотвращению образования пузырей газа. Кроме того все испытанные подвижные фазы не могли устранить сорбцию гуминовых кислот матрицей геля, т.к. при перенабивке колонки было видно окрашивание геля. Описанные негативные явления наблюдались и при использовании полиакриламидного биссерного геля Акрилекс Р 60. Нами было принято решение применить в качестве элюента неводной подвижной фазы - диметилсульфоксида. В нем хорошо происходит как набухание геля, так и растворение препаратов гуминовых кислот (Л.С. Степаненко, 1975). Практически все описанные выше проблемы были решены со сменой подвижной фазы. Не наблюдалось повышения давления. Отсутствовала сорбция гуминовых кислот матрицей геля, т.к. не происходило его окрашивания. Характер молекулярно-массового распределения гуминовых кислот в общем плане - бимодальный. При использовании в качестве элюента диметилсульфоксида была достигнута хорошая воспроизводимость результатов. При повторном проведении анализа и подсчете результатов относительных площадей пиков разница составляет менее 5%. Также мы испытывали гели Сефадекс G 100 и Сефадекс G 150. На хроматограммах молекулярно-массового распределения гуминовых кислот на этих гелях отчетливо происходит увеличение второго пика. Для калибровки колонки мы применяли голубой декстран и хромат калия. А для расчета относительных молекулярных масс гуминовых кислот использовали формулу Детермана для расчета молекулярных масс глобулярных белков. К числу основных преимуществ предлагаемого метода следует отнести отсутствие сорбции молекул гуминовых кислот анализируемого препарата на частицах геля, т.к. гель после анализа остается прозрачным, и объем выхода анализируемой смеси препарата гуминовых кислот не превышает объем полного выхода из колонки (Vt). Кроме того, явным преимуществом является минимальный расход материалов, реагентов и анализируемой пробы. Уменьшается трудоемкость, затраты времени на проведение анализа и обработку результатов. Следует обратить внимание на проблему образования в колонке мертвого объема в процессе работы хроматографа за счет некоторой усадки геля, что приводит в конечном итоге к размыву пиков и их слиянию.
Для предотвращения этого эффекта необходимо усовершенствование колонки таким образом, чтобы анализируемую смесь молекул гуминовых кислот подавать непосредственно в верхний слой геля. Для предотвращения образования мертвого объема колонки без ее усовершенствования можно периодически добавлять в верхнюю часть колонки микропорции геля. Испытание разработанной нами методики успешно прошло на гуминовых кислотах из торфяных и минеральных почв. Пропись метода дана в приложении В.
Спектральные характеристики гуминовых кислот
Электронные спектры гуминовых кислот хорошо изучены. Все они характеризуются сплошным поглощением, монотонно возрастающим в коротковолновую область. Это объясняется делокализацией электронной плотности в молекулярных я-робиталях системы высокого сопряжения, которая усиливает взаимное влияние атомов, приводит к потере индивидуальности отдельных связей и «маскирует» вклад хромофорных группировок в общее поглощение. Метод электронной спектроскопии является важным средством в изучении общего молекулярного строения гуминовых кислот. Но для сравнительных количественных оценок он имеет ограниченное значение вследствие неразрешенности спектров. Практически значимую информацию о соотношении периферических и ядерных структур в макромолекулах гуминовых кислот можно получить сравнивая коэффициент Д /Дб, характеризующий отношение оптических плотностей при определенной концентрации и длине волны. Значения коэффициента Дд/Дб для препаратов гуминовых кислот всех изученных нами почв представлены в таблице 5. В гуминовых кислотах целинного участка чернозема выщелоченного, как видно из таблицы 5, значение коэффициента Д ДбСоставляет 2,86. Величина коэффициента Д4/Д6 незначительно снижается у гуминового препарата, выделенного из почвы пахотного участка чернозема выщелоченного в сравнении с препаратом из целинного участка этой почвы -2,84. Как видно из таблицы 5, уровень коэффициента Ді/Дб слегка падает у гуминовых кислот из чернозема выщелоченного под пятидесятилетним паром - 2,81. В гуминовых кислотах целинного участка серой лесной почвы ряда 1 значение коэффициента Д4/Д6 составляет 3,00.
Наблюдаются незначительные отличия в составе гуминовых кислот, выделенных из серой лесной почвы в паровом поле ряда 1 (табл. 5). Так, коэффициент Д4/Д5 этого препарата немного выше по сравнению со значением этого коэффициента гуминовых кислот соответствующего целинного участка - 3,02. В гуминовых кислотах целинного участка серой лесной почвы ряда 2 значение коэффициента Д4/Д5 составило 3,04. Практически одинаковое значение коэффициента Д»/Дб, как видно из таблицы 5, имеют гуминовые кислоты препарата, выделенного из участка под паром серой лесной почвы ряда 2 - 3,06. В гуминовых кислотах целинного участка темно-серой лесной почвы уровень коэффициента Д4/Дб составляет 2,82. Наблюдаются некоторые отличия в значении коэффициента Дд/Дб гуминовых кислот препаратов, полученных из темно-серой лесной почвы, затронутой сельскохозяйственной деятельностью (табл. 5). Так, значение коэффициента Д /Дб в препарате гуминовых кислот пахотного участка темно-серой лесной почвы повысилось мало заметно в сравнении со значением этого коэффициента для гуминовых кислот целинного участка и составляет 2,85. Практически нет изменения в соотношении ядерной ароматической части и периферийных алифатических цепей макромолекул гуминовых кислот темно-серой лесной почвы в вариантах монокультура кукурузы без внесения удобрений и монокультура кукурузы с внесением минеральных удобрений (табл. 5). В препарате гуминовых кислот, полученном из темно-серой лесной почвы последнего варианта, наблюдаются максимальные изменения полисопряженных структур в сравнении с молекулярным составом препарата гуминовых кислот из целинного участка. В этом препарате гуминовых кислот значение коэффициента Дд/Дб падает до уровня 2,76. В препарате гуминовых кислот темно-серой лесной почвы варианта монокультура кукурузы с внесение минеральных удобрений значение коэффициента Д/Дб равно 2,82 (табл. 5). В гуминовых кислотах луговой почвы целинного участка уровень коэффициента Дд/Дб составляет 2,90. Следовательно, в сравнении с рассмотренными препаратами гуминовых кислот целинных почв южной лесостепи Западной Сибири данный препарат гуминовых кислот имеет промежуточное значение этого коэффициента. В гуминовых кислотах поименно-луговой почвы пахотного участка значение коэффициента ДУД 6, как это заметно из таблицы 4, составляет 2,89.
Таким образом, в отличие от рассмотренных образцов гуминовых кислот из пахотных участков почв южной лесостепи Западной Сибири данный препарат гуминовых кислот имеет максимальное значение. Необходимо отметить, что полученные данные указывают на схожесть между значением коэффициента Д4/Д6 изученных гуминовых кислот почв южной лесостепи Западной Сибири, т.е. уровень эффекта поглощения электромагнитной энергии видимой части спектра, обусловленный системами полисопряжения ядерных структур в составе макромолекул гуминовых кислот имеет практически одинаковое значение. Таким образом, отчетливых изменений в устройстве ядерной части макромолекул гуминовых кислот при какой-либо сельскохозяйственной нагрузке на почву мы не наблюдаем. Это также подтверждает факт уже абсолютного сохранения содержания ароматических структур в макромолекулах гуминовых кислот при уменьшение доли периферической части, которое хорошо подтверждается другими методами физико-химического анализа. Метод ИК-спектроскопии является мощным инструментом в характеристике молекулярной структуры гуминовых кислот. Результаты исследований гуминовых кислот методом инфракрасной спектроскопии дают обширную информацию о их молекулярном строении и химическом составе. Кроме того, по наличию и выраженности максимумов характеристических полос можно выявить различия молекулярной структуры гуминовых кислот
