Почвоведение Лес, СПС

4. Теории процесса гумификации

Процесс образования гумуса очень сложный, длительный и энергозатратный процесс, механизм которого до настоящего времени полностью не изучен.  Наибольшее распространение в научных кругах получили три концепции гумусообразования.

Конденсационная, или полимеризационная концепция. Её разрабатывали в разные годы А.Г. Трусов, М.М. Кононова, Ф. Фляйг).

 Рассматривает гумификацию как процесс, состоящий из следующих этапов:

1) органическое вещество опада под действием микроорганизмов разлагается до промежуточных органических соединений (лигнин до фенолов, моноуглеводов; белки до аминокислот и аминов; целлюлоза до олигосахаров и моноуглеводов и т.д.);

2) конденсация структурных единиц, осуществляемая путем окисления фенолов ферментами типа фенолоксидаз до хинонов, и взаимодействие последних с аминокислотами и пептидами;

3) поликонденсация (полимеризация) - заключительный этап гумусообразования, приводящий к синтезу новых высокомолекулярных органических соединений, обладающих специфическим строением и свойствами. Протекает под действием ферментов и катализаторов, находящихся в почве.

Концепция медленного биохимического окисления (И.В. Тюрин, Л.Н. Александрова). Рассматривает гумификацию как сложный био-физико-химический процесс медленного биохимического (ферментативного) окисления, в результате которого и образуются высокомолекулярные гумусовые кислоты. Протекает в три этапа:

1)      под воздействием микроорганизмов происходит частичное окисление отдельных фрагментов сложных высокомолекулярных органических молекул (типа лигнина), в результате чего появляются многочисленные карбоксильные группы (процесс кислования). Образуются различные высокомолекулярные прогумусовые кислоты;

2)      ароматизация (усложнение) этих прогумусовых кислот за счет отщепления неустойчивых компонентов в периферической части молекул новообразованных гумусовых кислот. В результате этого их молекулярная масса уменьшается, а строение усложняется;

3)       гумусовые кислоты вступают в химические реакции с другими соединениями и зольными элементами. В результате образуются различные гумусовые соединения.

Биологическая концепция. Рассматривает гумусовые вещества как продукт метаболизма различных микроорганизмов и почвенной фауны, в первую очередь дождевых червей. Данную гипотезу высказал В.Р. Вильямс, который объяснял качественную неоднородность гумусовых веществ участием в их образовании различных групп микроорганизмов и рассматривал гумусовые вещества как их экзоэнзимы. В последующих исследованиях экспериментально была доказана возможность синтеза темноокрашенных гумусоподобных соединений различными группами микроорганизмов (Ф.Ю. Гельцер, С.П. Лях, Д.В. Звягинцев).

Современные исследования показали, что в почвах одновременно происходит образование гумусовых веществ различными способами. При этом в почвах черноземного типа, с повышенной биологической активностью, преобладает конденсационный тип с глубоким распадом исходного органического материала. В дерново-подзолистых почвах, с пониженной биологической активностью, глубокого распада органических остатков не происходит, преобладает карбоксилирование и деметоксилирование крупных фрагментов лигнина, белков, полисахаров, пигментов и других соединений и постепенная их трансформация в гумусовые вещества. Накопление в почвах специфических гумусовых соединений является результатом совместного действия всех процессов гумусообразования.

Какой концепции гумусообразования придерживался великий русский учёный-почвовед В.Р. Вильямс?