esoilБюллетень Почвенного института имени В.В. ДокучаеваDokuchaev Soil Bulletin0136-16942312-4202V.V. Dokuchaev Soil Science Institute10.19047/0136-1694-2025-125-274-292esoil-864Research ArticleСтатьиЭлементный состав гумусовых кислот чернозема типичного целинногоThe elemental composition of humic acids in typical virgin chernozemhttps://orcid.org/0000-0003-1347-0741БеляеваС. А.BelyaevaS. A.

Беляева Светлана Алексеевна - аспирант кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 49

Svetlana A. Belyaeva - Postgraduate student of the Department of Soil Science, Geology and Landscape Studies.

49 Timiryazevskaya Str., Moscow 127434

belyaevasa@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2563-8783МамонтовВ. Г.MamontovV. G.

Мамонтов Владимир Григорьевич - доктор биологических наук, профессор кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 49

Vladimir G. Mamontov - Professor of the Department of Soil Science, Geology and Landscape Science.

49 Timiryazevskaya Str., Moscow 127434

mamontov1954@inbox.ruПоляковА. М.PolyakovA. M.

Поляков Алексей Михайлович - инженер кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

127434, Москва, ул. Тимирязевская, 49

Alexey M. Polyakov - Engineer of the Department of Soil Science, Geology and Landscape Science.

49 Timiryazevskaya Str., Moscow 127434

amp7616i@rambler.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation2025091120250125274292Copyright © Беляева С.А., Мамонтов В.Г., Поляков А.М., 20252025Беляева С.А., Мамонтов В.Г., Поляков А.М.Belyaeva S.A., Mamontov V.G., Polyakov A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.esoil.ru/jour/article/view/864

Цель работы – изучить элементный состав гуминовых кислот (ГК), гиматомелановых кислот (ГМК) и фульвокислот (ФК) чернозема типичного целинного Курской области. Препараты гумусовых кислот получали экстракцией 0.1 н. раствором NaOH из декальцированной навески почвы по традиционной для нашей страны методике, очистку центрифугированием и электродиализом. ГМК экстрагировали из сырого геля этанолом до обесцвечивания раствора. В полученных препаратах гумусовых кислот определяли: зольность – весовым методом, содержание C, H, N – на автоматическом анализаторе CHNS-varioMicrocube, содержание O находили по разности, степень окисленности и теплоту сгорания – по эмпирическим формулам. Данные элементного состава выражали в массовых и атомных процентах. Самый высокий энергетический потенциал характерен для ГМК, теплота сгорания 18.71 кДж/г. Самый низкий для ФК – 10.99 кДж/г. Согласно полученным данным, ГК чернозема сформированы в основном соединениями циклического типа и обеднены азотом, о чем свидетельствуют отношения Н : С, равное 0.87 и C : N, имеющее значение 16.5. Величина отношения О : С равна 0.50, а степень окисленности +0.13. ГМК и ФК имеют алифатическую природу – величины атомных отношений Н : С, равны 1.26 и 1.57 соответственно, что согласуется с литературными данными. ФК обогащены кислород- и азотсодержащими группировками, величины атомных отношений О : С и C : N, равны 0.90 и 10.8, степени окисленности +0.24. Среди гумусовых кислот ГМК в наибольшей мере обеднены азотсодержащими группировками, величина отношения C : N равна 22.8. В отличие от ГК и ФК, ГМК являются недоокисленными соединениями, что подтверждает величина отношения О : С – 0.44 и отрицательная степень окисленности -0.37. Таким образом, ГМК еще не прошли полностью этап гумификации. Согласно графико-статистическому анализу, их переход в ГК сопряжен с реакциями деметилирования и окисления, дополняемыми дегидрогенизацией. Переход от ГМК к ФК обусловлен четко выраженным процессом окисления, дополняемым слабо проявляющейся гидратацией. Положение гумусовых кислот на диаграмме в координатах степень окисленности (ω) – величина отношения Н : С свидетельствует, что они не только отличаются качеством структурных компонентов, но и находятся на разных стадиях гумификации.

The working purpose is to study the elemental composition of humic acids (HA), hymatomelanic acids (HMA) and fulvic acids (FA) in typical virgin chernozem of the Kursk Region. Humus acid preparations were obtained by extraction with 0.1 N NaOH solution from a decalcified sample of soil according to the traditional method for our country, purification by centrifugation and electrodialysis. HMA were extracted from the crude gel with ethanol until the solution became colorless. In the resulting preparations of humus acids, the following parameters were determined: ash content by gravimetric method; C, H, N content by an automatic CHNS-varioMicrocube analyzer; O content was found as the difference; degree of oxidation and calorific value – by using empirical formulas. Elemental composition data were expressed in mass and atomic percentages. The highest energy potential is typical of HMA, the heat of combustion is 18.71 kJ/g. The lowest for FA is 10.99 kJ/g. According to the obtained data, chernozem HAs are formed mainly by cyclic compounds and are depleted in nitrogen, as evidenced by the H : C ratio (0.87) and C : N ratio (16.5). The O : C ratio is 0.50, and the oxidation degree is +0.13. HMA and FA are aliphatic in origin – the values of the H : C atomic ratios are 1.26 and 1.57, respectively, which corresponds well to the literature data. FAs are enriched with oxygen- and nitrogen-containing groups, the values of the atomic ratios O : C and C : N are 0.90 and 10.8, the degree of oxidation is +0.24. Among humus acids, HMAs are most depleted in nitrogen-containing groups; the C : N ratio is 22.8. Unlike HA and FA, HMA are under-oxidized compounds, which is confirmed by the O : C ratio of 0.44 and the negative degree of oxidation -0.37. Thus, HMAs have not yet completely passed the humification stage. According to the graph-statistical analysis, their transition to HA is associated with demethylation and oxidation reactions, supplemented by dehydrogenation. The transition from HMA to FA is due to a clearly expressed oxidation process, complemented by weakly manifested hydration. The position of humic acids on the diagram in coordinates of the degree of oxidation (ω) – the value of the H : C ratio indicates that they not only differ in the quality of their structural components, but are also at different stages of humification.

гуминовые кислотыгиматомелановые кислотыфульвокислотыатомные отношениястепень окисленностиhumic acidshumatemelanic acidsfulvic acidsatomic ratiosdegree of oxidationReferencesАлександрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 288 с.Aleksandrova L.N., Organicheskoe veshchestvo pochvy i protsessy ego transformatsii (Soil organic matter and its transformation processes), Leningrad: Nauka, 1980, 288 p.Артемьева З.С., Данченко Н.Н., Зазовская Э.П., Колягин Ю.Г., Кириллова Н.П., Когут Б.М. Изотопный состав углерода и химическая структура органического вещества типичного чернозема в условиях контрастного землепользования // Почвоведение. 2021. № 6. С. 686–700. DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X21060034.Artem'eva Z.S., Danchenko N.N., Zazovskaya E.P., Kolyagin Yu.G., Kirillova N.P., Kogut B.M., Izotopnyi sostav ugleroda i khimicheskaya struktura organicheskogo veshchestva tipichnogo chernozema v usloviyakh kontrastnogo zemlepol'zovaniya (Natural 13C Abundance and Chemical Structure of Organic Matter of Haplic Chernozem under Contrasting Land Uses), Pochvovedenie, 2021, No. 6, pp. 686–700, DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X21060034.Артемьева З.С., Зазовская Э.П., Засухина Е.С., Цомаева Е.В., Когут Б.М. Изотопный состав углерода пулов органического вещества типичного чернозема // Вестник Московского Университета. Серия 17. Почвоведение. 2022. № 4. С. 54–62.Artem'eva Z.S., Zazovskaya E.P., Zasukhina E.S., Tsomaeva E.V., Kogut B.M., Izotopnyi sostav ugleroda pulov organicheskogo veshchestva tipichnogo chernozema (Natural 13C Abundance of the organic matter pools in Haplic Chernozem), Vestnik Moskovskogo Universiteta, Ser. 17, Pochvovedenie, 2022, No. 4, pp. 54–62.Бажина Н.Л., Захарова Е.С., Дергачева М.И. Сравнительный анализ гумусовой составляющей тундровых почв Тувы и горного Алтая, сформировавшихся в одинаковых экологических условиях // Научные ведомости. Сер. Естественные науки. 2019. Т. 43. № 4. С 337–343. DOI: https://doi.org/10.18413/2075-4671-2019-43-4-337-34.Bazhina N.L., Zakharova E.S., Dergacheva M.I., Sravnitel'nyi analiz gumusovoi sostavlyayushchei tundrovykh pochv Tuvy i gornogo Altaya, sformirovavshikhsya v odinakovykh ekologicheskikh usloviyakh (Comparative analysis of the humus component of tundra soils of Tuva and Gorny Altai, formed in the same ecological conditions), Nauchnye vedomosti. Ser. Estestvennye nauki, 2019, Vol. 43, No. 4, pp. 337–343, DOI: https://doi.org/10.18413/2075-4671-2019-43-4-337-34.Глебова Г.И. Гиматомелановые кислоты почв. М.: Изд-во МГУ, 1985. 74 с.Glebova G.I., Gimatomelanovye kisloty pochv (Himatomelanic acids of soils), Moscow: Moscow State University, 1985, 74 p.Глебова Г.И., Орлов Д.С. Элементный состав и коэффициенты экстинк-ции гиматомелановых кислот // Научные доклады Высшей школы. Биологические науки. 1980. № 9. С. 95–107.Glebova G.I., Orlov D.S., Elementnyi sostav i koeffitsienty ekstinktsii gimatomelanovykh kislot (Elemental composition and extinction coefficients of himatomelanic acids), Nauchnye doklady Vysshei shkoly. Biologicheskie nauki, 1980, No. 9, pp. 95–107.Дергачева М.И. Гумусовая память почв // Память почв: Почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. М.: Издательство ЛКИ, 2008. С. 530–560.Dergacheva M.I., Gumusovaya pamyat' pochv (Humus memory of soils), In: Pamyat' pochv: Pochva kak pamyat' biosferno-geosferno-antroposfernykh vzaimodeistvii (Soil memory. Soil as a memory of Biosphere-Geosphere-Anthroposphere interactions), Moscow: Izdatel'stvo LKI, 2008, pp. 530–560 (687 p.)Заварзина А.Г., Данченко Н.Н., Демин В.В., Артемьева З.С., Когут Б.М. Гуминовые вещества – гипотезы и реальность (обзор). // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1449–1480. DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X21120169.Zavarzina A.G., Danchenko N.N., Demin V.V., Artem'eva Z.S., Kogut B.M., Guminovye veshchestva – gipotezy i real'nost' (obzor) (Humic substances – hypotheses and reality (review)) Pochvovedenie, 2021, No. 12, pp. 1449–1480, DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X21120169.Завьялова Н.Е., Васбиева М.Т., Фомин Д.С. Элементный состав и структура гуминовых кислот дерново-подзолистой почвы длительного стационарного опыта и ее целинных аналогов // Агрохимия. 2022. № 9. С. 15–25. DOI: https://doi.org/10.31857/S0002188122090149.Zav'yalova N.E., Vasbieva M.T., Fomin D.S., Elementnyi sostav i struktura guminovykh kislot dernovo-podzolistoi pochvy dlitel'nogo statsionarnogo opyta i ee tselinnykh analogov (Elemental composition and structure of humic acids in soddy-podzolic soil of long-term stationary experiment and its virgin analogues), Agrokhimiya, 2022, No. 9, pp. 15–25, DOI: https://doi.org/10.31857/S0002188122090149.Ковда В.А. Основы учения о почвах. М.: Наука, 1975. Т. 1. 448 с.Kovda V.A., Osnovy ucheniya o pochvakh (Fundamentals of soil science), Moscow: Nauka, 1975, Vol. 1, 448 p.Когут Б.М., Артемьева З.С., Кириллова Н.П., Яшин М.А., Сошникова Е.И. Компонентный состав органического вещества воздушно-сухих и водоустойчивых макроагрегатов типичного чернозема в условиях контрастного землепользования // Почвоведение. 2019. № 2. С. 161–170. DOI: https://doi.org/10.1134/S106422931902008X.Kogut B.M., Artem'eva Z.S., Kirillova N.P., Yashin M.A., Soshnikova E.I., Komponentnyi sostav organicheskogo veshchestva vozdushno-sukhikh i vodoustoichivykh makroagregatov tipichnogo chernozema v usloviyakh kon-trastnogo zemlepol'zovaniya (Organic matter of the air-dried and water-stable macroaggregates of haplic chernozem in contrasting vatiants of land use), Pochvovedenie, 2019, No. 2, pp. 161–170, DOI: https://doi.org/10.1134/S106422931902008X.Кононова М.М. Органическое вещество почвы. Его природа, свойства и методы изучения. М.: АН СССР, 1963. 315 с.Kononova M.M., Organicheskoe veshchestvo pochvy. Ego priroda, svoistva i metody izucheniya (Soil organic matter. Its nature, properties and methods of study), Moscow: AN SSSR, 1963, 315 p.Лодыгин Е.Д., Безносиков В.А., Василевич Р.С. Изучение элементного состава гуминовых и фульвокислот почв таежных и тундровых ландшафтов // Вестник ИБ Коми НЦ УрО РАН. 2016. № 4(198). С. 10–18.Lodygin E.D., Beznosikov V.A., Vasilevich R.S., Izuchenie elementnogo sostava guminovykh i ful'vokislot pochv taezhnykh i tundrovykh landshaftov (Research of the elemental composition of humic and fulvic acids in soils of taiga and tundra landscapes), Vestnik IB Komi NTs UrO RAN, 2016, No. 4(198), pp. 10–18.Мамонтов В.Г. Общее почвоведение. М.: КНОРУС, 2023. 554 с.Mamontov V.G., Obshchee pochvovedenie (General soil science), Moscow: KNORUS, 2023, 554 p.Мамонтов В.Г., Артемьева З.С., Лазарев В.И., Родионова Л.П., Крылов В.А., Ахмедзянова Р.Р. Сравнительная характеристика свойств целинного, пахотного и залежного чернозема типичного Курской области // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2020. Вып. 101. С. 182–201. DOI: https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-101-182-201.Mamontov V.G., Artemyeva Z.S., Lazarev V.I., Rodionova L.P., Krylov V.A., Ahmetzyanova R.R., Comparative characteristics of the properties of Halpic Chernozem of the Kursk Region of different land use, Dokuchaev Soil Bulletin, 2020, Vol. 101, pp. 182–201, DOI: https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-101-182-201.Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во МГУ, 1990. 325 с.Orlov D.S., Gumusovye kisloty pochv i obshchaya teoriya gumifikatsii (Humic acids of soils and the general theory of humification), Moscow: Moscow State University, 1990, 325 p.Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М.: МГУ, 1981. 272 с.Orlov D.S., Grishina L.A., Praktikum po khimii gumusa (Laboratory manual on humus chemistry), Moscow: Moscow State University, 1981, 272 p.Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. № 8. С. 918–926.Orlov D.S., Biryukova O.N., Rozanova M.S., Dopolnitel'nye pokazateli gumusnogo sostoyaniya pochv i ikh geneticheskikh gorizontov (Revised system of the humus statusparameters of soils and their genetic horizons), Pochvovedenie, 2004, No. 8, pp. 918–926.Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. М.: Высш. шк., 2005. 558 с.Orlov D.S., Sadovnikova L.K., Sukhanova N.I., Khimiya pochv (Soil chemistry), Moscow: Vyssh. shk., 2005, 558 p.Перминова И.В. Анализ, классификация и прогноз свойств гумусовых кислот: Автореф. дис. … докт. хим. наук. М., 2000. 50 с.Perminova I.V., Analiz, klassifikatsiya i prognoz svoistv gumusovykh kislot: Avtoref. diss… dokt. khim. nauk (Analysis, classification and prediction of humic acid properties, Extended abstract of Dr. Chem. Sci. thesis), Moscow, 2000, 50 p.Путеводитель почвенной экскурсии “Восточно-Европейская равнина. Лесостепная и степная зоны”. М.: Наука, 1974. 96 с.X Mezhdunar. kongress pochvovedov, Putevoditel' pochvennoi ekskursii “Vostochno-Evropeiskaya ravnina. Lesostepnaya i stepnaya zony” (Guide to the soil excursion “East European Plain. Forest-steppe and steppe zones”), Moscow: Nauka, 1974, 96 p.Рыбачук О.В., Смирнова А.О. Гиматомелановые кислоты почв // Инновации и инвестиции. 2019. № 12. С. 197–199.Rybachuk O.V., Smirnova A.O., Gimatomelanovye kisloty pochv (Hymatomelanic acids of soils), Innovatsii i investitsii, 2019, No. 12, pp. 197–199.Тюрин И.В. Органическое вещество почвы и его роль в плодородии. М.: Наука, 1965. 320 с.Tyurin I.V., Organicheskoe veshchestvo pochvy i ego rol' v plodorodii (Soil organic matter and its role in fertility), Moscow: Nauka,1965, 320 p.Уланкина А.В. Сравнительная характеристика фульвокислот, выделенных по методам Тюрина и Форсита: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2002. 24 с.Ulankina A.V., Sravnitel'naya kharakteristika ful'vokislot, vydelennykh po metodam Tyurina i Forsita. Avtoref. diss… kand. biol. nauk (Comparative characteristics of fulvic acids isolated by Tyurin and Forsyth methods, Extended abstract of Cand. biol. sci. thesis), Moscow, 2002. 24 p.Чеботарев Н.Т., Лебедева С.С. Особенности трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы при агрогенных воздействиях на территории Республики Коми // Агрохимический вестник. 2023. № 3. С. 16–19. DOI: https://doi.org/10.24412/1029-2551-2023-3-004.Chebotarev N.T., Lebedeva S.S., Osobennosti transformatsii gumusovykh veshchestv dernovo-podzolistoi pochvy pri agrogennykh vozdeistviyakh na territorii Respubliki Komi (Peculiarities of humic compunds transformation in soddy-podzolic soil under agrogenic pressure in the Komi Republic), Agrokhimicheskii vestnik, 2023, No. 3, pp. 16–19, DOI: https://doi.org/10.24412/1029-2551-2023-3-004.Черников В.А. Методы структурной диагностики органического вещества почв // Методы исследования органического вещества почв. М., 2005. С. 135–147.Chernikov V.A., Metody strukturnoi diagnostiki organicheskogo veshchestva pochv (Methods of structural diagnostics of soil organic matter), In: Metody issledovaniya organicheskogo veshchestva pochv (Methods of soil organic matter research), Moscow, 2005, pp. 135–147.Шевцова Л.К., Черников В.А., Сычев В.Г., Беличенко М.В., Рухович О.В., Иванова О.И. Влияние длительного применения удобрений на состав, свойства и структурные характеристики гумусовых кислот основных типов почв. Сообщение 1 // Агрохимия. 2019. № 10. С. 3–15.Shevtsova L.K., Chernikov V.A., Sychev V.G., Belichenko M.V., Rukhovich O.V., Ivanova O.I., Vliyanie dlitel'nogo primeneniya udobrenii na sostav, svoistva i strukturnye kharakteristiki gumusovykh kislot osnovnykh tipov pochv (Effect of long-term application of fertilizers on the composition, properties and structural characteristics of humic acids in main soil types. Report 1), Agrokhimiya, 2019, No. 10, pp. 3–15.Шеуджен А.Х., Гуторова О.А., Хурум Х.Д., Ашинов Ю.Н. Изменение свойств лугово-черноземной почвы рисового агроценоза при применении удобрений // Плодородие. 2023. № 2(131). С. 80–82. DOI: https://doi.org/10.25680/S19948603.2023.131.18.Sheudzhen A.Kh., Gutorova O.A., Khurum Kh.D., Ashinov Yu.N., Izmenenie svoistv lugovo-chernozemnoi pochvy risovogo agrotsenoza pri primenenii udobrenii (Changes in the properties of meadow-chernear soil of the rice agrocenosis with the application of fertilizers), Plodorodie, 2023, No. 2(131), pp. 80–82, DOI: https://doi.org/10.25680/S19948603.2023.131.18.Шигабаева Г.Н. Элементный состав и содержание функциональных групп гуминовых веществ почв и торфов различного происхождения // Вестник Тюменского гос. ун-та. 2014. № 12. Экология. С. 45–53.Shigabaeva G.N., Elementnyi sostav i soderzhanie funktsional'nykh grupp guminovykh veshchestv pochv i torfov razlichnogo proiskhozhdeniya (Elemental composition and level of functional groups of humic substances in soils and turfs of different origin), Vestnik Tyumenskogo gos. un-ta, Ecology, 2014, No. 12. pp. 45–53.Rice J.A., MacCarthy P. Statistical evaluation of the elemental composition of humic substances // Org. Geochem. 1991. Vol. 17. No. 5. P. 635–648. DOI: https://doi.org/10.1016/0146-6380(91)90006-6.Rice J.A., MacCarthy P., Statistical evaluation of the elemental composition of humic substances, Org. Geochem, 1991, Vol. 17, No. 5, pp. 635–648, DOI: https://doi.org/10.1016/0146-6380(91)90006-6.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.