
Органическое вещество почвы состоит из измененных остатков растений,
продуктов их измельчения, а также из специфических почвенных органических
веществ. Две последние категории составляют собственно почвенный гумус.
Суммарные запасы гумуса во всей педосфере оцениваются в приблизи-
тельно в 2,5· 10
12
т. Ежегодно в педосферу поступает большое количество ор-
ганического вещества преимущественно растительного происхождения. В зави-
симости от биоклиматических условий в разных районах Мировой суши (за ис-
ключением территории, покрытой ледниками, и абсолютных пустынь) поступ-
ление мертвого органического вещества колеблется от 1,0 до 25,0 т/км
2
в год.
Суммарная масса ежегодно отмирающего органического вещества (с учетом
сокращения природной растительности человеком) близка к 125-10
6
-130-10
6
т.
Основными компонентами гумуса являются гуминовые кислоты и и фульво-
кислоты, их соли, а также гумин - своеобразный комплекс гумусовых кислот,
связанных с высокодисперсными минеральными частицами.
Гуминовые кислоты нерастворимы в воде, но растворимы в щелочах,
имеют бурый или черный цвет, благодаря высокой клеящей способности соз-
дают структуру почв, считаются активаторами роста растений. Гуминовая ки-
слота - темноокрашенная фракция органических веществ, экстрагируется из
почвы щелочными растворами и осаждается минеральными кислотами при рН -
1-2, имеет переменный состав (С от 48 до 64%; Н - 3,4-5,6; N - 2,7-5,3%).
Основными структурными единицами молекулы гуминовой кислоты яв-
ляются сконденсированная центральная часть (ядро), боковые цепи и перифе-
рические функциональные группы: карбоксильные (-СООН), фенол гидро-
ксильные (-ОН), метоксильные (-ОСН
3
), карбонильные (-С=О). Ядро состоит из
сконденсированных ароматических и гетероциклических кольцевых соедине-
ний, боковые цепи - из углеводных, аминокислотных и других групп. Реакци-
онная способность гуминовых кислот связана с карбоксильными и фенол гид-
роксильными группами, водород которых может замещаться катионами. В поч-
ве обычно присутствуют не свободные гуминовые кислоты, а их соли - гуматы
кальция, магния и др. Часть водорода функциональных групп замещается
комплексными катионами типа [Fe(OH)
2
]
+
и других металлов. В результате об-
разуются сложные внутрикомплексные соединения - хелаты железа, алюминия
и т.д.
Фульвокислоты растворяются в воде, растворы их имеют сильнокислую
реакцию (рН 2,6-2,8), в высушенном состоянии имеют желтый цвет, активно
воздействуют на различные минералы, разрушая их и образуя устойчивые ком-
плексные соединения с катионами. Фульвокислоты - специфические органиче-
ские кислоты, растворимые в минеральных кислотах, содержат углеводы, ха-
рактеризуются пониженным по сравнению с гуминовыми кислотами содержа-
нием углерода и азота (содержание С - 40-45%, N - 3-4,5%).
Содержание фульвокислот в почве уменьшается с увеличением массы
гумуса, а содержание гуминовых кислот, наоборот, увеличивается. Поэтому для
характеристики органической части почвы важное значение имеет соотношение
между содержанием гуминовых кислот и фульвокислот или соотношение угле-
рода гуминовых и фульвокислот.
Согласно Д.С. Орлову (1992), структурная ячейка гуминовых кислот из
дерново-подзолистой почвы имеет вид С
173
Н
183
О
86
N
11
, из чернозема -
C
73
H
61
O
32
N
4
; структурная ячейка фульвокислот из дерново-подзолистой поч-
вы - C
270
H
318
O
206
N
16
, а из чернозема - C
260
H
280
O
177
N
15
.
Взаимодействие рассеянных металлов с водорастворимыми компонентами
гумуса (фульвокислотами) или с неподвижными гелями гуминовых кислот
имеет большое значение для вовлечения металлов в миграционные циклы или,
наоборот, выведения их из миграции и закрепления в почве.
Гумин - часть гумусовых веществ, которая не растворяется ни в одном
растворителе. По Ж. Лозе и К. Матье (1998) гумин - это «гумифицированное
органическое вещество, остающееся в негидролизуемом остатке после прове-
дения всех последовательных экстракций гуминовых кислот и фульвокислот на
холоду». По многим экспериментальным данным, в составе фульвокислот легко
идентифицируются различные, хорошо известные в органической химии со-
единения. Как правило, это низкомолекулярные вещества типа аминокислот,
моносахаров, предельных углеводородов, кислот и т.п. Небольшая часть фуль-
вокислот представлена гуминоподобными продуктами, происхождение кото-
рых вполне может быть обусловлено гидролизом гуминовых кислот и гумина.
По И.В. Тюрину (1937), фульвокислоты могут быть представлены смесью раз-
личных неспецифических органических веществ и частично гидролизованными
периферическими цепями гуминовых кислот и гумина.
В природной обстановке гуминовые кислоты существуют сотни и тысячи
лет, что было показано и доказано прямым определением их возраста по радио-
активному изотопу углерода. Значительный абсолютный возраст говорит об ус-
тойчивости, стабильности таких соединений в природной обстановке. Конечно,
они все же постепенно распадаются, но разрушающиеся молекулы заменяются
вновь образованными, хотя для обновления нужны столетия и даже тысячеле-
тия. Высокая устойчивость в природной обстановке легко объясняется очень
ограниченной освещенностью внутри почвенного тела, сравнительно низкой
влажностью почв, прочной связью гуминовых кислот с минеральной частью.
Биогеохимическая роль гумуса (биогеохимические циклы)
Распространение наземных живых организмов способствовало формирова-
нию биогеохимической структуры на суше. Возникновение почвы как биола-
тентного тела отражало специфическую фазу развития живой материи на Зем-
ле, одним из основных признаков которой было все усиливающееся возобнов-
ление живой массы во всех доступных экологических нишах. Почвенная орга-
ническая масса играет важную роль в формировании почвенного гумуса. С од-
ной стороны, гумус - источник азота и других питательных элементов, необхо-
димых для роста всех высших растений. Эти питательные вещества высвобож-
даются при минерализации гумуса под воздействием микробов. Следовательно,
гумус определяет почвенное плодородие и продуктивность растений. С другой