Поиск

Роль органических веществ в накоплении железа
20.10.2012

Явления аккумуляции органических форм железа в некоторых почвах известны почвоведам давно и объясняются обычно физикохимическими причинами. Получившая признание концепция В.В. Пономаревой, связывающей это явление со свойствами почвенного гумуса, сводится в общем виде к следующему. Образующиеся при разложении растительных остатков гумусовые кислоты, мигрируя вниз но профилю почвы, вызывают разрушение кристаллических решеток минералов и связываются с освобождающимися при этом полуторными окислами в органо-минеральные комплексы. В результате этого кислотность и соответственно агрессивность почвенных растворов вниз по профилю постепенно уменьшаются. По достижении определенного уровня pH и при соответствующих соотношениях между гумусовыми кислотами и R2O3 органо-минеральные комплексы выпадают из раствора и закрепляются в почве в форме гелей.
Полученные за последние годы результаты исследований дают возможность внести новые элементы в трактовку этих, казалось бы, достаточно хорошо изученных явлений. Процесс иммобилизации железа и углерода гетеротрофными микроорганизмами был моделирован в условиях, близких к природным. Для проведения опытов было использовано перфузионное устройство, в котором создавались модели почвенного профиля. В разных вариантах опыта в стеклянные колонки прибора помещали образцы горизонтов А и С бурой лесной почвы, а также растертые образцы гранитов разного происхождения и различного минералогического состава. Перфузионной жидкостью служили вода и питательный раствор, содержавший мальцэкстракт, глюкозу, аспарагин и фосфат аммония. В контрольных вариантах почвенные колонки оставались стерильными на протяжении всего срока опыта, что достигалось путем добавления к среде 0.1%-ного раствора мертиолата натрия. По окончании опыта проводили микробиологический и химический анализы соответствующих образцов.
Полученные данные показали, что в нестерильных образцах иммобилизованного углерода и железа было значительно больше, чем в стерильных. Эти элементы закреплялись в форме железоорганических комплексов, которые можно было извлечь из почвы или породы 0.5 н. раствором едкого натра. Оказалось, что новообразованные органические вещества — такие же высокомолекулярные соединения, как фульвокислоты и гуминовые кислоты. Их образование наблюдалось не только в горизонте А, но также в породе при наличии в ней микрофлоры и необходимых для ее развития питательных веществ.
Обнаруженные Ж. Вертеленом и Я. Доммергом высокомолекулярные соединения представляли собой кислоты, способные растворять многие минеральные элементы и образовывать комплексы с железом и алюминием. По мнению авторов, эти вещества могут быть фульвокислотами или полисахаридами — предшественниками нерастворимых органических веществ почвы; при насыщении минеральными элементами или вместе с другими органическими веществами они могут осаждаться на почвенных частицах. Авторы допускают также, что упомянутые соединения, возможно, представляют собой остатки микробных клеток.
Изучение топографии минеральных частиц опытных образцов породы показало наличие на них органо-минеральных пленок с включенными в них многочисленными клетками бактерий и гифами грибов. При обработке образцов раствором щелочи эти пленки почти полностью растворялись. В стерильных условиях пленки не образовывались.
Обсуждая полученные материалы, авторы приходят к выводу, что гетеротрофные микроорганизмы вызывают иммобилизацию железа и углерода путем образования органо-минеральных пленок на поверхности зерен кварца, полевого шпата и слюды. По их мнению, этот процесс играет большую роль в гумификации органического вещества и в создании почвенной структуры.