Препараты гуминовых кислот из водоустойчивых агрегатов почвы отличались от препаратов гуминовых кислот, содержащихся в неводоустойчивых фракциях, более темной окраской. Для качественной характеристики гуминовых кислот был определен их элементарный состав. Содержание углерода оказалось более высоким в гуминовых кислотах, выделенных из распыленных, или неводоустойчивых, фракций, чем в гуминовых кислотах из водоустойчивых фракций. Эта закономерность наблюдается во всех исследованных типов почв. В содержании водорода, азота и кислорода наблюдается обратная картина: эти элементы обнаружены в больших количествах в гуминовых кислотах водоустойчивых агрегатов. Гуминовые кислоты распыленных фракций характеризуюся более широким отношением С:Н по сравнению с гуминовыми кислотами водоустойчивых агрегатов. Принято считать, что соотношение С:Н служит показателем степени конденсированности ядра гуминовой кислоты. Если исходить из этого показателя, то гуминовые кислоты, выделенные из распыленных фракций, являются более конденсировавнными, так как колебание отношения С:Н зависит от соотношения ядра и боковых цепей в молекулах гуминовых кислот.
Одним из важнейших свойств гуминовой кислоты является ее высокая реакционная способность, обусловленная карбоксильными группами. Эти функциональные группы, вероятно, играют важную роль в формировании водопрочной структуры почвы.
Проведенные исследования Д. В. Ханом по методу С. С. Драгунова показали,что суммарное содержание функциональных групп в гуминовых кислотах неводоустойчивых фракций оказались выше, чем в тех же кислотах, выделенных из водоустойчивых агрегатов 3-1 мм. В гуминовых кислотах водоустойчивых агрегатов карбоксильных групп содержащихся примерно в два раза больше, чем фенольных гидроксилов.
Наблюдаются различия природы гуминовых кислот в том, что оптическая плотность гуминовых кислот неводоустойчивых фракций выше, чем плотность гуминовых кислот водоустойчивых агрегатов.
Результаты сравнительного исследования гуминовых кислот, выделенных из различных фракций почвы, позволяют заключить следующее.
Гуминовые кислоты из водопрочных агрегатов почвы размером 3-1 мм содержат меньше углерода, больше азота, водорода,менее интенсивно поглощают свет и имеют более узкое соотношение С:Н по сравнению с гуминовыми кислотами, выделенные из распыленных фракций размером < 0,25 мм. На основании этих показателей считают, что гуминовые кислоты из водопрочных агрегатов более молодые, чем гуминовые кислоты, полученные из распыленных фракций. Кроме того, гуминовые кислоты из водопрочных агрегатов почвы отличаются относительно несколько повышенным содержанием карбоксильных групп, что имеет большое значение при образовании водопрочной структуры почвы. Считается (Кротова, 1956), что присутствие в полимерных соединениях функциональных групп, особенно карбоксильных, резко повышает адгезию клея к различным твердым поверхностям. Этой причиной Хан объясняет положительное влияние гуминовых кислот на образование водоустойчивых почвенных агрегатов.
Водопрочные агрегаты различаются и по агрохимическим свойствам. Первая попытка определить опытным путем влияние агрегатного состава почвы на развитие растений и урожай сельскохозяйственных культур принадлежит Вольни (1897/1998). Он сравнивал свойства растертых и не растертых агрегатов на фоне минеральных и органических удобрений. Аналогичные исследования проведены В. В. Красниковым (1928). Полученные им данные показали, что не растертые агрегаты почвы благоприятно действовали на развитие растений. Довольно обширные исследования в этом направлении предпринял А. И. Ахромейко (1930). Для изучения влияния агрегатного состава почвы на рост и развитие растений он применил тот же принцип, который был использован упомянутыми выше авторами, и пришел к заключению, что для развития растений важна микроструктура, а не макроструктура почвы. Таким образом, он отрицает выводы Е. Вольни,В. В. Квасникова и других авторов о том, что макроструктура создает лучшие условия для развития растений, чем распыленная фракция почвы. Но данные опыты позволяют выяснить главным образом влияние на развитие растений физических свойств, создаваемых изучаемых фракциями почвы.
Четкие сведения об агрохимических свойствах агрегатов были получены Д. В. Ханом. Он попытался выявить некоторые агрохимические свойства водопрочных почвенных агрегатов и неводоустойчивых фракций и определить их влияние на развитие растений. Объектами для постановки опытов послужили водопрочные агрегаты 3-1 мм и распыленные фракции < 0,25 мм из различных типов почв. В этих агрегатах почв определено содержание гумуса, азота и подвижной фосфорной кислоты.
По основным агрохимическим показателям исследуемые фракции заметно различаются между собой. В водоустойчивых агрегатах почв содержится больше гумусовых веществ, азота и фосфорной кислоты, чем в распыленных фракциях. Повышенное количество азота и фосфорной кислоты в основном объясняется более высоким содержанием гумуса, что особенно резко проявилось в подзолистой (<0,25 мм - 1,55%; 3-1 мм - 2,81% гумуса), серой лесной (<0,25 мм – 3,31%; 3-1 мм – 5,37% гумуса) и сероземной (<0,25 мм – 2%; 3-1 мм – 5,37% гумуса) почвах. В этих почвах водоустойчивые агрегаты содержат значительно больше гумусовых веществ, чем распыленные фракции.
Далее в вегетационных опытах изучалось развитие ячменя на фракциях 3-1 и 0,25 мм, которые были выделены из черноземной, подзолистой, серой лесной и сероземной почв. При этом агрегаты размером 3-1 мм предварительно разрушали и удаляли из них крупные растительные корешки, после чего агрегаты были растерты и пропущены через сито с ячейками диаметром 0,25 мм. Приготовленные таким путем две растертые фракции каждого типа почвы закладывались в стеклянные сосуды объемом 400 см3. Повторность вегетационных опытов была двукратной. Никаких дополнительных, питательных элементов в сосуды не вносилось.
Влажность в сосудах поддерживалось на уровне 60% от полной влагоемкости почвы. По окончанию опыта, продолжавшегося 1,5 месяца, учтены вес сухой массы растений и вынос азота, причем показатели для распыленных фракций размером < 0,25 мм приняты за 100% (контроль). Урожайные данные позволяют отметить общую закономерность лучшего развития ячменя на растертых водоустойчивых агрегатов размером 3-1 мм, независимо от типа почв. Наилучшее развитие ячменя наблюдалось в сосудах с растертыми водоустойчивыми агрегатами, выделенными из сероземной почвы Средней Азии; далее следует серая лесная и подзолистая почвы, последнее место занимает чернозем. По содержанию гумусовых веществ и питательных элементов в агрономическом отношении наиболее ценны водопрочные агрегаты почвы размером 3-1 мм. В меньшей степени этими свойствами обладают водопрочные агрегаты размером 1-0,5 и 0,5- 0,25 мм.
Челябинская область в силу географического расположения вдоль Уральского хребта обладает четко выраженной природной зональностью. Более 75% территории области находится в лесостепном и степном Зауралье и около 25% - в горном Урале.
Климат на территории области континентальный, характеризуется холодной и продолжительной зимой с частыми метелями, теплым летом с периодически повторяющимися засушливыми периодами. По основным агроклиматическим показателям на территории Челябинской области выделяют четыре зоны: горно-лесная увлажненная, северная и южная лесостепи и степная засушливая.
Северная лесостепная зона Челябинской области – это Зауральская холмистая равнина, куда входят Аргаяшский, Каслинский, Красноармейский, Кунашакский, Сосновский, Уйский и Чебаркульский административные районы.
Климат характеризуется умеренно теплым вегетационным периодом. Сумма эффективных температур выше десятиградусного уровня составляет, в среднем 1800-2000 С. Этот период продолжается 120-125 дней – с 9-10 мая до 15-12 сентября. Однако безморозный период заметно короче – 50-70 дней, а на почве температура без заморозков бывает 90-105 дней.
Осадков за период вегетации растений выпадает в пределах 200-250 мм. Влагозапасы в метровом слое к моменту посева зерновых культур бывают, как правило, достаточны-140-170 мм. Гидротермический коэффициент (по Селянинову) в весенне-летний период составляет 1,0-1,4. Поэтому северная лесостепь Челябинской области – одна из наиболее благоприятных для развития земледелия. Все сорта основных зерновых кормовых и овощных культур здесь обеспечены теплом и влагой, что дает возможность иметь высокопродуктивное полевое и кормовое производство.
Устойчивый снежный покров устанавливается в середине ноября, достигает 30-40 см и сохраняется 100-150 дней. Он обеспечивает благоприятные условия перезимовки озимых культур.
Почвенный покров территории северной лесостепи Челябинской области определяется развитием дернового, солончаково-солонцового и подзолистого процессов почвообразования, поэтому для зоны характерно разнообразие почв. На всей территории преобладают черноземы выщелоченные. На них приходится 30,8 % пахотнопригодных земель, в том числе 54,8% пашни северной лесостепной зоны. Значительные площади почвенного покрова занимают лесные осолоделые почвы (соответственно 6%; 4,7 и 18,85%), меньшее распространение имеют черноземы обыкновенные и солонцеватые.
Черноземы выщелоченные - лучшие пахотные земли не только зоны, но и области. Они обладают достаточно мощным перегнойным горизонтом (30-50 см) с содержанием гумуса 6-9%. Реакция почвенного раствора слабокислая или близкая к нейтральной. Содержание доступного растениям фосфора в черноземах выщелоченных бывает, как правило, недостаточным для получения высоких урожаев (Козаченко А.П.,1999)