|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Биогеохимия лигнина в почвахстатья
- Авторы: Ковалев И.В., Ковалева Н.О.
- Сборник: Экологическое почвоведение: этапы развития, вызовы современности. К 100-летию Глеба Всеволодовича Добровольского / Под ред. С.А. Шобы, Н.О. Ковалевой
- Глава в коллективной монографии
- Год издания: 2015
- Место издания: ГЕОС Москва
- Первая страница: 267
- Последняя страница: 306
- Аннотация: Главным источником ароматических фенольных соединений в почвах является лигнин надземной и подземной биомассы высших растений. При этом доминирующая роль принадлежит подземным органам растений. Независимо от географической приуроченности экосистемы, тип поступающего в почву продуктов окисления лигнина определяется разными типами растительных ассоциаций: в хвойных лесах доминируют гваяциловые (ванилиновые) фенолы, широколиственным и мелколиственным лесам свойственны равные пропорции ванилинов и сирингилов, в степных экосистемах доминируют феруловые фенолы, а в луговых сообществах – циннамиловые структуры. Существуют разные ландшафтно-зональные типы трансформации лигнина в почвах: лесной, степной, луговый, тропический, агро-антропогенный и др. Для их характеристики могут быть использованы «лигниновые параметры»: (VSC (общее количество продуктов окисления лигнина) С/V (циннамилы/ванилины), S/V (сирингилы/ванилины), К/F (кумарилы/ферулы), кислоты/альдегиды, степень трансформации боковых цепочек лигнина по отношению к исходным растительным тканям (Т, %)). Гетерогенность генезиса лигнина обуславливает возможность возникновения большого числа разнообразных продуктов его разложения (ароматических кислот и альдегидов), сохраняющих композиционный состав биополимера в ряду: «ткани растений – подстилка – почва – гуминовые кислоты – погребенные гуминовые кислоты». Биохимический состав растений разных экосистем оказывает решающее влияние на характер гумификации, определяя механизмы гумусообразования и структуру гуминовых кислот. Вероятные пути трансформации лигнина в почвах в зависимости от термодинамических условий среды: 1) стабилизация и консервация лигниновых полимеров в виде высококонденсированных многоядерных ароматических структур в восстановительных условиях, в аккумулятивных позициях ландшафта, внутри агрегатов, в глеевых горизонтах почв; 2) незначительная трансформация биополимера вследствие увеличения его растворимости в контрастной окислительно-восстановительной обстановке при сохранении неизменными главных лигниновых структур (ортштейны, металл-органические комплексы, гуминовые кислоты); 3) деградация лигнинов в окислительной среде до более простых фенольных кислот – агентов почвообразовательных процессов и биохимических превращений; 4) конденсация при погребении. Содержание лигниновых фенолов в гранулометрических фракциях снижается по мере уменьшения размера фракций в ряду: крупный песок – мелкий песок – пыль – ил в почвах равнинных и горных территорий. С уменьшением размера элементарных почвенных частиц увеличивается степень окисленности лигниновых фенолов, что способствует их стабилизации глинистыми минералами. В почвах с контрастным окислительно-восстановительным режимом складываются благоприятные условия для вхождения фенольных соединений в состав органо-железистых комплексов, вероятно, за счет усиления микробиологической активности. В Fe-Mn конкреционных новообразованиях почв суглинистого состава обнаружен «лигнин» высших растений. Независимо от степени гидроморфизма почв выход продуктов окисления лигнина в ортштейнах по отношению к мелкозему уменьшается в 10 раз. Его фракционный состав соответствует типу господствующей растительности. Распашка и осушение (14 лет последействия дренажа) вызывает глубокую разрушительную трансформацию и таких, казалось бы, устойчивых соединений как лигниновые фенолы, особенно в крупных фракциях конкреций. При этом минерализация ароматических соединений лигнина сопровождается значительным увеличением доли фенольных кислот. Пропорции лигниновых фенолов благодаря их химической и физиологической специфичности, наряду с высокой устойчивостью к разложению, могут быть использованы в качестве биомаркеров наземного органического вещества при реконструкции условий палеосреды. Метод мягкого щелочного окисления органического вещества оксидом меди (в азотной среде) оказался наиболее перспективным для определения фенолов лигнинового происхождения в растительных тканях, дневных и погребенных почвах, гранулометрических фракциях почв, конкреционных новообразованиях и в препаратах гуминовых кислот.
- Добавил в систему: Ковалев Иван Васильевич