Внимание!
26 мая в 15.00 на фак. почвоведения МГУ (биологический фак., ауд. 599Л)
26 мая в 15.00 на фак. почвоведения МГУ (биологический фак., ауд. 599Л)
состоится очередное заседание семинара по теоретическим проблемам почвоведения (руков. Г.В. Добровольский)
Доклад к.б.н. И.В.Ковалева, д.б.н. Н.О.Ковалевой
факультет почвоведения МГУ, ИЭП МГУ
Доклад к.б.н. И.В.Ковалева, д.б.н. Н.О.Ковалевой
факультет почвоведения МГУ, ИЭП МГУ
Роль лигнина в формировании гумуса почв
Приглашаются все желающие
Роль лигнина в формировании гумуса почв
Ковалев И.В., Ковалева Н.О.
кафедра физики почв факультета почвоведения МГУ, ИЭП МГУ
26 мая в 15.00; ауд. 599Л
Лигнин – наиболее распространенное в природе фенольное соединение растительного происхождения, а лигнификация клеточных стенок – важнейший этап эволюции растительного мира. Лигноцеллюлозы составляют 70-90 % сухого веса растительных тканей. С позиций гумификации лигнин интересен не только как структурный компонент растительного опада, обладающий относительной устойчивостью к разложению, но и тем, что химически он представляет собой нерегулярный трехзамещенный биополимер большого молекулярного веса, построенный из фенилпропановых звеньев и обладающий коллоидными свойствами. Относительные пропорции составляющих лигнин фенолов определяются филогенетическим происхождением растений и обуславливают возможность возникновения большого числа разнообразных низко- и высокомолекулярных продуктов разложения лигнина в почвах, которые участвуют в гумусообразовании.
Впервые изучены содержание и состав лигниновых фенолов в различных экосистемах: евразийских таежных лесов из сосны, лиственницы, кедра, ели; южнотаежных лесов из березы и осины; березовых колок и агроландшафтов лесостепи; дубово-липовых широколиственных лесов; вертикальных природных зон Северного Кавказа и Северного Тянь-Шаня; тропического леса Амазонии. Методом мягкого щелочного гидролиза органического вещества растений и почв оксидом меди получены простые продукты деградации лигнина, которые сохраняют важнейшие химические свойства структурных единиц исходного биополимера, количество и относительные пропорции которых служат параметрами степени деструкции молекул лигнина. Лигниновые фенолы (ванилин, ванилиновая кислота, сирингиловая кислота, сирингиловый альдегид, феруловая и кумаровая кислоты) проанализированы в тканях растений, опаде, подстилках, почве и гуминовых кислотах.
Установлено, что наибольшее содержание лигниновых фенолов свойственно не надземным, а подземным тканям растений, что заставляет пересмотреть минорные взгляды на роль корней в гумификации и объясняет «гуматный» характер гумуса степных почв.
По величинам лигниновых параметров VSC (общее количество продуктов окисления лигнина) С/V (циннамилы/ванилины), S/V (сирингилы/ванилины), К/F (кумарилы/ферулы), кислоты/альдегиды можно выделять разные типы растительных тканей (хвойные и лиственные, древесные и недревесные, травянистые разнотравные и злаковые), а также типы трансформации лигнина в почвах (степной, лесной, луговой).
Во всех районах исследования максимум накопления фенольных соединений приходится на почвы с длительным господством восстановительных условий во всем профиле. Наиболее дренированные разности почв обладают наименьшими количествами фенолов. Минерализация ароматических соединений лигнина в аэробных условиях сопровождается значительным увеличением доли фенольных кислот.
При превращении органических соединений живых растительных тканей в ряду «растительные ткани – опад – подстилка – почвы – гумусовые кислоты дневных почв – погребенные гумусовые кислоты гумусовые кислоты» сохраняются количественные пропорции лигниновых фенолов, хотя и нарастает степень окисленности биополимера. Лигнин – основной предшественник гумуса?
Установлено, что в рамках региональных климатических различий биохимический состав растений разных экосистем оказывает решающее влияние на характер гумификации, определяя механизмы гумусообразования и структуру гуминовых кислот почв. С помощью количественного анализа лигниновых фенолов и 13С-ЯМР-спектроскопии доказано, что лигнин высших растений принимает участие в формировании структурных фрагментов гумусовых кислот, причем, как алифатической, так и ароматической частей молекулы.
На соотношение лигниновых фенолов в почвах ни распашка, ни осушение не оказали значимого влияния, что связано с неравномерным распределением лигниновых фенолов по гранулометрическим фракциям почв и Fe-Mn ортштейнов и обусловлено разными типами их стабилизации в органоминеральных структурах.
Пропорции лигниновых фенолов долговременно сохраняются неизменными в составе гумуса погребенных почв. На этом основании композиционные соотношения лигниновых фенолов в палеопочвах и осадках можно использовать в качестве диагностических критериев типа наземной растительности прошлых эпох. Впервые выполнен анализ содержания и состава лигниновых фенолов в почвах разного возраста и выявлено нарастание степени окисленности лигниновых структур во временных рядах почв. Разным типам фотосинтеза соответствует разный биохимический состав растений и разное строение гуминовых кислот почвы. Современные типы гумуса почв разновозрастны. Изменение климата на рубеже плейстоцена и голоцена и изменение парциального давления углекислоты в атмосфере обусловило смену типов растительности и появление высокогумусных типов почвообразования.
Ковалев И.В., Ковалева Н.О.
кафедра физики почв факультета почвоведения МГУ, ИЭП МГУ
26 мая в 15.00; ауд. 599Л
Лигнин – наиболее распространенное в природе фенольное соединение растительного происхождения, а лигнификация клеточных стенок – важнейший этап эволюции растительного мира. Лигноцеллюлозы составляют 70-90 % сухого веса растительных тканей. С позиций гумификации лигнин интересен не только как структурный компонент растительного опада, обладающий относительной устойчивостью к разложению, но и тем, что химически он представляет собой нерегулярный трехзамещенный биополимер большого молекулярного веса, построенный из фенилпропановых звеньев и обладающий коллоидными свойствами. Относительные пропорции составляющих лигнин фенолов определяются филогенетическим происхождением растений и обуславливают возможность возникновения большого числа разнообразных низко- и высокомолекулярных продуктов разложения лигнина в почвах, которые участвуют в гумусообразовании.
Впервые изучены содержание и состав лигниновых фенолов в различных экосистемах: евразийских таежных лесов из сосны, лиственницы, кедра, ели; южнотаежных лесов из березы и осины; березовых колок и агроландшафтов лесостепи; дубово-липовых широколиственных лесов; вертикальных природных зон Северного Кавказа и Северного Тянь-Шаня; тропического леса Амазонии. Методом мягкого щелочного гидролиза органического вещества растений и почв оксидом меди получены простые продукты деградации лигнина, которые сохраняют важнейшие химические свойства структурных единиц исходного биополимера, количество и относительные пропорции которых служат параметрами степени деструкции молекул лигнина. Лигниновые фенолы (ванилин, ванилиновая кислота, сирингиловая кислота, сирингиловый альдегид, феруловая и кумаровая кислоты) проанализированы в тканях растений, опаде, подстилках, почве и гуминовых кислотах.
Установлено, что наибольшее содержание лигниновых фенолов свойственно не надземным, а подземным тканям растений, что заставляет пересмотреть минорные взгляды на роль корней в гумификации и объясняет «гуматный» характер гумуса степных почв.
По величинам лигниновых параметров VSC (общее количество продуктов окисления лигнина) С/V (циннамилы/ванилины), S/V (сирингилы/ванилины), К/F (кумарилы/ферулы), кислоты/альдегиды можно выделять разные типы растительных тканей (хвойные и лиственные, древесные и недревесные, травянистые разнотравные и злаковые), а также типы трансформации лигнина в почвах (степной, лесной, луговой).
Во всех районах исследования максимум накопления фенольных соединений приходится на почвы с длительным господством восстановительных условий во всем профиле. Наиболее дренированные разности почв обладают наименьшими количествами фенолов. Минерализация ароматических соединений лигнина в аэробных условиях сопровождается значительным увеличением доли фенольных кислот.
При превращении органических соединений живых растительных тканей в ряду «растительные ткани – опад – подстилка – почвы – гумусовые кислоты дневных почв – погребенные гумусовые кислоты гумусовые кислоты» сохраняются количественные пропорции лигниновых фенолов, хотя и нарастает степень окисленности биополимера. Лигнин – основной предшественник гумуса?
Установлено, что в рамках региональных климатических различий биохимический состав растений разных экосистем оказывает решающее влияние на характер гумификации, определяя механизмы гумусообразования и структуру гуминовых кислот почв. С помощью количественного анализа лигниновых фенолов и 13С-ЯМР-спектроскопии доказано, что лигнин высших растений принимает участие в формировании структурных фрагментов гумусовых кислот, причем, как алифатической, так и ароматической частей молекулы.
На соотношение лигниновых фенолов в почвах ни распашка, ни осушение не оказали значимого влияния, что связано с неравномерным распределением лигниновых фенолов по гранулометрическим фракциям почв и Fe-Mn ортштейнов и обусловлено разными типами их стабилизации в органоминеральных структурах.
Пропорции лигниновых фенолов долговременно сохраняются неизменными в составе гумуса погребенных почв. На этом основании композиционные соотношения лигниновых фенолов в палеопочвах и осадках можно использовать в качестве диагностических критериев типа наземной растительности прошлых эпох. Впервые выполнен анализ содержания и состава лигниновых фенолов в почвах разного возраста и выявлено нарастание степени окисленности лигниновых структур во временных рядах почв. Разным типам фотосинтеза соответствует разный биохимический состав растений и разное строение гуминовых кислот почвы. Современные типы гумуса почв разновозрастны. Изменение климата на рубеже плейстоцена и голоцена и изменение парциального давления углекислоты в атмосфере обусловило смену типов растительности и появление высокогумусных типов почвообразования.
