Органикалық заттардың химиялық экологиясы

Топырақтың қатты фазасының біршама бөлігі органикалық қосылыстар үлесіне тиесілі. Жыл сайын топырақта өсетін өсімдіктер майда жәндіктер мен микробтар топырақ бетінде, оның қабаттарында көптеген қалдықтар қалдырады. Hегізгici органикалық қалдықтар. Топыраққа жылма-жыл түсетін өсімдіктер мен өлген жәндіктердің қалдықтары eкi бағытта өзгегеріске ұшырайды. Біріншіден, топырактағы микроорганизмдердің әсерінен ыдырап, шіріп, жай минералды қосылыстарға ажырайды. Екіншіден, осы организмдер қалдықтары микробтардың әрекетінен күрделі биохимиялық өзгерістерге ұшырап, олардан тұрақты органикалық зат – топырақ қарашіріндici – гумус (немесе қарашірік) пайда болады.

Органикалық қалдықтардың біразы толық ыдырап минералданса, біразы қайтадан топырақта органикалық заттардың осы жаңа күрделі түрге, биохимиялык синтез аркылы қара шіріндігe (гумуске) айналады. Минералдану мен гуминдену npoцесін микроорганизмдер жүргізеді.

Гумус заттарының түзілуіне көптеген зерттеушілер көңіл бөлген. Oларғa химиялық талдау жасап, мәліметтер жинап, түзілу жолдарын анықтай бастады. Бұл жөнінде ең алғаш көзқарастарын білдірген М.В.Ломоносов, П.А.Костычев, С.П.Кравков, А.Г.Трусов т.б. болды. Гумустың құрылуының жалпы сызбасын қағазға түcipгeн В.Р.Вильямс еді. Ол топырақтың тек кана биологиялық жағына көңіл бөледі. Одан кейін топырақтың гумусының көзі лигнин деген көзқарас туды (Ж.Фишер, 1921, В.Фукс, 1936). Бұл көзқарас бойынша гумус ешқандай да ерекше құрылым емес, ол лигнин мен протеин комплексі дегенді айтты, ТМД елдерінің топырақтарындағы органикалық заттарды толық зерттеуде, топырактағы гумустың мөлшерін анықтауды И.В.Тюриннің үлесі ерекше. Ол бұл процестің күрделілігін көрсетті. Бұл ғалымның зерттеулерін М.М.Кононова жалғастырып, гумус заттары – ароматикалық құрылымдардың жеке молекулалары ферменттердің қатысуымен өтетін, конденсация арқылы түзілген заттар екенін ашты М.М.Кононованың айтуы бойынша барлық өсімдіктер қалдықтары гумустену кезінде микроорганизмдермен ciңipy жолынан өтедi екен. Л.Н.Александрова бойынша гумификация – органикалық қалдықтардың тузілуі арқасында жоғары молекулярлық қосылыстардың күрделі биофизика-химиялық құбылыстар арқылы органикалық түзілімдердің ерекше класы – гумусты түзуі.

Фульво қышқылдар – гумус қышқылдарының гумин қышқылдары тұнғаннан кейін ерітінділерде қалатын тобы. Бұлар да жоғары молекулалық құрамында азоты бар құрылымдар. Бұлардың гумин қышқылдарынан біраз айырмашылықтары бар. Фульво қышқылдарының түсі ашық, көміртегі мөлшері төмен суда ериді әрі қозғалғыш келеді. Сондықтан топырақтың органикалық және минералдық қосылыстарын ерітіп, ондағы катиондармен косылып, фульват тұздарын құрайды да, сумен топырақ қабаттарында төмен қарай шайылады. Гумин қышқылдары мен фульво қышқылдары молекулярлық салмағы бойынша бірнеше фракцияларға бөлінеді.

Гумус қышқылдарының көп бөлігін гумин құрайды. Бұл минералды бөлікпен тығыз байланысып, сілтілермен гидролизденбейтін қышқылдардың қалдығы. Құрамында гумин және фульво қышқылдары бар.

Топырақтың органо-минералдық құрамы. Топырақтағы органика-лық заттар оның минералды бөлігімен белсенді арақатынаста болады. Осы арақатынастың түрлеріне байланысты топырақтағы органо-минералдық құрамдар үш топқа бөлінеді:

1. Топыраққа тән емес органикалық сірке, құмырсқа, лимон, қымыздық қышқылдары мен топыраққа тән жоғарыда айтылған гумин қышқылдарының сілтілі (Na) және сілтілі-жерлік металл (Са, Мg) катиондарымен қосылған тұздары.

1. Айтылған қышқылдардың көп металл элементтерімен (темір, алюминий, цинк т.б.) қосылған комплексті тұздары.

2. Адсорбцияланған органо-минералдық қосылыстар, яғни алюминий және темірлі қара шірінді комплекстері.

Сілтілі металдармен алюминийдің гумат және фульват тұздары суда жақсы еритіндіктен топырақ қабаттарында оңай жылжиды, ал кальций гуматы суда берік болғандықтан, топырақта тұракты шоғырланады.