КОНФОРМАЦИОННЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ СУПРАСТРУКТУРЫ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

С помощью физико-химических методов изучено влияние способов обработки чернозема типичного на состояние воды и перестройку межмолекулярных связей, т. е. на супраструктуру гуминовых кислот (ГК). Установлено, что ГК, экстрагированные из почвы залежи, ввиду наличия участков с гидрофобными и гидрофильными доменами гетерогенны по составу, что обусловлено сбалансированным функционированием сопряженных процессов накопления и распада органического вещества почвы (ОВП). В то же время обработка чернозема вызывает потери ОВП. Обнаружено, что после вспашки из-за увеличения биодеградации ОВП содержание фульвокислот и количество свободной воды, а также число гидроксильных и карбоксильных групп ГК повышаются, способствуя увеличению лабильности ОВП и высвобождению питательных веществ. Установлено, что после вспашки чернозема типичного отмечается конформационная перестройка межмолекулярных взаимодействий в супраструктуре ГК, вызванная гидрофильной гидратацией. Координируемые свободными диполями воды полярные структурные элементы с доступными карбоксильными группами стабилизируют новую конформацию ГК преимущественно за счет водородных связей. Показано, что при 9-летнем использовании No till из-за большего содержания неполярных ароматических структур и меньшего – доступных полярных гидрофильных структур количество свободной воды уменьшается. Это обусловливает стабилизацию конформации супраструктуры ГК за счет гидрофобных сил, что определяет накопление труднодеградируемого консервативного ОВП. С помощью трансмиссионного электронного микроскопа установлено наличие в ГК, экстрагируемых из почвы после вспашки, частиц меньшего размера, чем в ГК, экстрагируемых из почвы после No till, что связано с отличием в молекулярной организации их гуминовой супраструктуры.

1. Скрильник, Є. В. Вплив систем обробітку та удобрення на гумусовий стан і вміст поживних речовин у чорноземі типовому/ Є. В. Скрильник, О. С. Перебиковська, В. П. Москаленко // Агрохімія і ґрунтознавство : міжвідом. темат. наук. зб. / Нац. Наук. центр «Ін-т грунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського». – Харків, 2008. – Вип. 68. – С. 90–94.

2. Quality and dynamics of soil organic matter in a typical chernozem of Ukraine under different long-term tillage systems / Y. Kravchenko [et al.] // Canadian J. of Soil Science. – 2012. – Vol. 92, N 3. – P. 429–438.

3. Орлов, Д. С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации / Д. С. Орлов. – М. : Изд-во Моск. гос. ун-та, 1990. – 325 с.

4. Wershaw, R. L. Molecular aggregation of humic substances / R. L. Wershaw // Soil Science. – 1999. – Vol. 164, N 11. – P. 803–813.

5. Piccolo, A. The supramolecular structure of humic substances / A. Piccolo // Soil Science. – 2001. – Vol. 166, N 11. – P. 810–832.

6. Piccolo, A. The supramolecular structure of humic substances. A novel understanding of humus chemistry and application in soil science / A. Piccolo // Advances in Agronomy. – 2002. – Vol. 75. – P. 57–134.

7. Yonebayashi, K. Surface active properties of soil humic acids / K. Yonebayashi, T. Hattori // Science of the Total Environment. – 1987. – Vol. 62. – P. 55–64.

8. Милановский, Е. Ю. Амфифильные компоненты гумусовых веществ почв / Е. Ю. Милановский // Почвоведение. – 2000. – № 6. – С. 706 –715.

9. Nebbioso, A. Advances in Humeomic: enhanced structural identification of humic molecules after size fractionation of a soil humic acid / A. Nebbioso, A. Piccolo // Analytica Chimica Acta. – 2012. – Vol. 720. – P. 77–90.

10. Conformational changes of dissolved humic and fulvic superstructures with progressive iron complexation / A. Nuzzo [et al.] // J. of Geochemical Exploration. – 2013. – Vol. 129. – P. 1–5.

11. Овчинникова, М. Ф. Признаки и механизмы агрогенной трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы / М. Ф. Овчинникова // Агрохимия. – 2012. – № 1. – С. 3–13.

12. Цапко, Ю. Л. Дискусійні проблеми гумусу / Ю. Л. Цапко // Ґрунтознавство. – 2015. – Т. 16, № 3–4. – С. 83–89.

13. Феноменология функциональных структурных моделей природных гумусовых и синтезированных гуминоподобных веществ / В. И. Ионенко [и др.] // Сибир. вестн. с.-х. науки. – 1988. – № 5. – С. 91–104.

14. Molecular dynamics simulations of water molecule-bridges in polar domains of humic acids / A. J. A. Aquino [et al.] // Environmental Science and Technology. – 2011. – Vol. 45, N 19. – P. 8411–8419.

15. Hydration and water holding properties of cross–linked lignite humic acids / Z. Cihlář [et al.] // Geoderma. – 2014. – Vol. 230–231. – P. 151–160.

16. Медведєв, В. В. Нульовий обробіток ґрунту в європейських країнах / В. В. Медведєв. – Харків : ЕДЕНА, 2010. – 200 с.

17. Шевченко, М. В. Ефективність мінімальних технологій обробітку ґрунту при вирощуванні зернових культур у лівобережному лісостепу / М. В. Шевченко // Корми і кормовиробництво. – 2014. – Вип. 79. – С. 56–61.

18. Якість ґрунту. Відбирання проб: ДСТУ 4287:2007. – [Чинний від 2004-30-04]. – Київ : Держспоживстандарт України, 2005. – 9 с.

19. Якість ґрунту. Методи визначання органічної речовини: ДСТУ 4289:2004. – [Чинний від 2005-07-01]. – Київ : Держспоживстандарт України, 2005. – 14 с. – (Національний стандарт України).

20. Якість ґрунту. Визначення загального азоту в модифікації ННЦ ІГА ім. О. Н. Соколовського: ДСТУ 4726:2004. – [Чинний від 2005-07-01]. – Київ : Держспоживстандарт України, 2005. – 14 с. – (Національний стандарт України).

21. Якість ґрунту. Методи визначання доступної (лабільної) органічної речовини: ДСТУ 4732:2007. – [Чинний від 2008-01-01]. – Київ : Держспоживстандарт України, 2008. – 12 с. – (Національний стандарт України).

22. Якість ґрунту. Визначення групового складу гумусу за методом Тюріна у модифікації Кононової та Бєльчикової: ДСТУ 7855:2015. – [Чинний від 2016-07-01]. – Київ : Держспоживстандарт України, 2016. – 9 с. – (Національний стандарт України).

23. Якість ґрунту. Методи визначання валового фосфору і валового калію в модифікації ННЦ ІГА ім. О. Н. Соко- ловського: ДСТУ 4290:2004. – [Чинний від 2005-07-01]. – Київ : Держспоживстандарт України, 2005. – 14 с. – (Національний стандарт України).

24. Орлов, Д. С. Практикум по химии гумуса : учеб. пособие / Д. С. Орлов, Л. А. Гришина. – М. : Изд-во Моск. гос. ун-та, 1981. – 271 с.

25. Николов, О. Т. Измерение комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков с большими потерями / О. Т. Николов, Т. А. Жилякова // Журн. физ. химии. – 1991. – Т. 65, № 5. – С. 1417–1420.

26. Остерман, Л. А. Хроматография белков и нуклеиновых кислот / Л. А. Остерман. – М. : Наука, 1985. – 536 с.

27. Попірний, М. А. Вплив інтенсивності обробітку ґрунту на склад, фізичні та хімічні властивості другої фракції гумінових кислот, екстрагованих з чорнозему типового / М. А. Попірний, О. Т. Ніколов, Є. В. Скрильник // Біофіз. вісн. – 2016. – Т. 35, № 35. – С. 34–45.

28. Бахшиев, Н. Г. Введение в молекулярную спектроскопию : учеб. пособие / Н. Г. Бахшиев. – 2-е изд., испр. и доп. – Л. : Изд-во Ленингр. гос. ун-та, 1987. – 216 с.

29. Горбацевич, С. К. Спектроскопия межмолекулярных взаимодействий. Нелинейные эффекты / С. К. Горбацевич. – Минск : Изд-во Белорус. гос. ун-та, 2002. – 149 с.

30. Кудеярова, А. Ю. Приложение фундаментальных положений химии к пониманию механизмов образования и трансформации гумусовых веществ (обзор литературных и собственных экспериментальных данных) / А. Ю. Кудеярова // Почвоведение. – 2007. – № 9. – С. 1048–1063.

31. Stevenson, F. J. Infrared spectra of humic acid and related substances / F. J. Stevenson, K. M. Gosh // Geochimica et Cosmochimica Acta. – 1971. – Vol. 35, N 5. – P. 471–483.

32. Piccolo, A. Infrared spectra of Cu2+, Pb2+ and Ca2+ complexes of coil humic substances / A. Piccolo, F. J. Stevenson // Geoderma. – 1982. – Vol. 27, N 3. – P. 195–208.

33. Supramolecular structure of humic acids by TEM with improved sample preparation and staining / M. Baalousha [et al.] // Microscopy Research and Technique. – 2005. – Vol. 66, N 6. – P. 299–306.