Гуминовые (ГК) кислоты характеризуются следующими фракциями:
Фракция 1 – растворимая в непосредственной вытяжке 0,1N раствора NaOH. Это гуминовые кислоты свободные и связанные с подвижными полуторными оксидами.
Фракция 2 – растворимая в 0,1N растворе NaOH только после декальцирования. Это ГК, преимущественно связанные с кальцием.
Фракция 3 – растворимая в 0,02N растворе NaOH при нагревании. Это ГК, связанные с устойчивыми полуторными оксидами и глинистыми минералами.
Фульвокислоты (ФК) имеют следующие фракции:
Фракция 1 а – растворимая в 0,1N растворе H2SO4. Это ФК, свободные и связанные с подвижными оксидами.
Фракция 1 – растворимая непосредственно в 0,1N растворе NaOH. Это ФК, связанные в почве с фракцией 1 ГК.
Фракция 2 – растворимая в 0,1N растворе NaOH после декальцирования. Она связана с фракцией 2 ГК.
Фракция 3 – растворимая в 0,02 N растворе NaOH при нагревании. Эти ФК связаны с фракцией 3 ГК.
Для определения группового и фракционного состава гумуса, предложено несколько методов – метод Тюрина, Пономаревой и Плотниковой, Кононовой и Бельчиковой. Основу всех этих методов составляет последовательное растворение фракций гумусовых веществ различными рас-творителями. Наиболее часто используемыми методами являются два последних.
Метод Пономаревой и Плотниковой включает следующие операции:
1. Непосредственная вытяжка 0,1N раствором NaOH. В вытяжку переходит фракция гуминовых кислот – свободных и, предположительно, связанных с подвижными полуторными оксидами. Из образца почвы, пропущенной через сито с ячейками в 1 мм, берут навеску почвы в конические колбы на 300–400 мл в зависимости от общего содержания гумуса. К навескам приливают по 200 мл 0,1N NaOH, хорошо перемешивают и оставляют на 20–24 ч. В течение дня содержимое в колбах перемешивают. На следующий день в колбы прибавляют насыщенный раствор Na2SO4 в количестве 1/4 от объема жидкости (50 мл) для коагуляции илистых частиц и ускорения фильтрации. Колбы хорошо перемешивают и дают отстояться около 10–15 мин, затем фильтруют через простой бумажный фильтр. Если первые порции фильтрата мутные, их снова переносят на фильтр, добиваясь абсолютной прозрачности фильтрата. В фильтрате определяют общее содержание органического углерода по методу Тюрина и содержание углерода гуминовых кислот определяют методом осаждения 1N раствором H2SO4.
2. Последовательное выделение различных фракций гумуса из другой навески почвы. Берут те же навески почвы в конические колбы на 250 мл, приливают по 200 мл 0,1N раствора H2SO4, хорошо перемешивают и оставляют на 20–24 ч (декальцирование) для удаления из почвы Ca2+ и подвижных полуторных оксидов. При этом в раствор переходит фракция 1 а фульвокислот, т. е. фульвокислоты, свободные и связанные с подвижными полуторными оксидами. Эту фракцию называют ''агрессивными'' фульвокислотами. На следующий день содержимое колб фильтруют через гладкий бумажный фильтр средней плотности. Сначала обработку проводят декантацией, а затем всю почву переносят на фильтр и промывание продолжают 0,1N раствором H2SO4 до полного вытеснения кальция. В серно-кислой вытяжке определяют содержание органического углерода методом Тюрина.
3. Остаток почвы после декальцирования смывают с бумажного фильтра в те же колбы и обрабатывают их 200 мл 0,1N NaOH, закрывают пробками или стеклами и оставляют на 20–24 ч. В течение дня содержимое колб перемешивают, затем отфильтровывают. В фильтрате определяют гуминовые кислоты свободные, связанные с подвижными оксидами и с кальцием (фракция 2 ГК) по методу Тюрина, а также фракцию фульвокислот, связанную с кальцием (фракция 2 ФК). Для раздельного определения в этой вытяжке ФК и ГК последние переводят в осадок, подкисляя раствор до pH 1–2, а кислый раствор фульвокислот отфильтровывают.
4. Остаток почвы после второй операции обрабатывают 0,02N NaOH при нагревании на кипящей водяной бане в течение 6 ч. Фильтрование и промывание остатков почвы на фильтрах проводят на следующий день. В раствор при этом переходят ГК и ФК, прочно связанные с устойчивыми полуторными оксидами и глинистыми минералами (фракция 3 ГК и фракция 3 ФК).
5. В остатке почвы определяют количество нерастворившихся органических веществ в 1N H2SO4 при двухчасовом нагревании на водяной бане. Результаты определения группового и фракционного состава гумуса выражают в процентах к почве и к общему содержанию органического углерода почвы. Все расчеты ведут по углероду до первого знака после запятой.
Главным недостатком метода Пономаревой и Плотниковой является то, что анализ связан с использованием двух разных навесок почв, и это обусловливает серию неточностей. Методика определения группового и фракционного состава гумуса по методу Кононовой и Бельчиковой позволяет ускорить выделение гумусовых веществ из почвы. Обработку почвы в данном методе проводят 0,1 M раствором пирофосфата натрия (Na4P2O7) в смеси с 0,1N раствором NaOH. При взаимодействии пирофосфата натрия с гуматами Са2+ образуются соединения, не растворимые в воде, но частично растворимые в избытке пирофосфата с образованием комплексных солей. Поэтому реакция образования гуматов натрия протекает с большей полнотой. Водный раствор пирофосфата натрия растворяет гуминовые кислоты, гуматы кальция, а также соединения гуминовых кислот с алюминием и железом. Кроме того, в отличие от кислот и щелочей при декальцировании пирофосфат натрия не разрушает несиликатные формы оксидов и не извлекает алюминий и железо.
Краткий ход анализа метода Кононовой и Бельчиковой состоит в следующем: навеску почвы 10 г помещают в колбу емкостью 250–300 мл и заливают 200 мл свежеприготовленного 0,1 М раствора пирофосфата натрия. Колбу закрывают и оставляют на 16–18 ч. Затем в нее добавляют 50 мл жидкости насыщенного раствора Na2SO4 для коагуляции илистых частиц и ускорения фильтрации, затем определяют общее содержание органического углерода. Для определения содержания углерода гуминовых кислот в определенный объем пирофосфатной вытяжки добавляют 1,0 N H2SO4, доводя рН до 1,3–1,5. Содержимое колб нагревают до 70–80 °C и хлопьевидный осадок гуминовых кислот отфильтровывают через небольшой фильтр (белая лента), затем его растворяют горячим раствором 0,1 N NaOH.