WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального ...»

-- [ Страница 4 ] --
3.1. Показатели гумусного состояния почв Гумусное состояние почв относится к числу важнейших диагностических признаков почв, отражающих развитие со временных процессов почвообразования, плодородия и биоло гическую активность. Идея создания системы показателей гу мусного состояния почв принадлежит Д. С. Орлову [1979] и Л. А. Гришиной [Grishina, 1978]. Совокупность показателей, приведенных в табл. 2, может однозначно характеризовать гу мусное состояние и типы гумуса почвы. Данные показатели по зволяют провести сравнительный анализ процессов гумифика ции в различных почвенных горизонтах и типах почв, выявить особенности генезиса почв, оценить гумусное состояние и дать соответствующие рекомендации. Показатели гумусного состоя ния (соотношения СГК:СФК и др.) отражают биоклиматические условия не только в горизонтах накопления гумуса, но и любом другом горизонте профиля. Дополнительное использование со става и свойств гуминовых кислот дает возможность диагности ровать биоклиматические условия формирования палеопочв.

Характеристика ОВП, представляющего собой сложный гетерогенный континуум находящихся в почве органических материалов и соединений независимо от их природы происхо ждения, стадий трансформации и степени защищенности, ско рость циклирования которых варьирует от нескольких часов и суток до тысячелетий, очень важна. Гумус как часть ОВП включает и себя частично или полностью гумифицированные органические компоненты, имеющие определенную устойчи вость к биотическому разложению. Поэтому понятия «органи ческое вещество почв» и «гумус» не тождественны, а имеют самостоятельный смысл. ОВП разделяется, как минимум, на пять частей: растворимое органическое вещество (РОВ), взвешенное органическое вещество (ВОВ), микробная биомасса (МБ), гуми новые вещества (ГВ) и инертное органическое вещество (ИОВ).

Отношение запасов эктоморфное распределение органического веще- мезоморфное распределение ~ ства в подстилке и в эндоморфное распределение минеральном профиле Профильное распре- резко убывающее деление гумуса в мет- постепенно убывающее ровой толще равномерное нарастающее Оптическая плотность очень высокая 0, 0,001%С Присутствие пигмен- да Присутствие хлоро- да филлов в спиртобен- нет зольной вытяжке Продолжительность существования в почве РОВ (амино кислот, органических кислот и простых сахаров) оценивается от 1–10 ч до 3–9 сут. Время полной оборачиваемости мобиль ной и связанной с кальцием гуминовой кислоты составляет со ответственно 10–785 и 104–1410 лет. Эти вещества с непод дающейся распознаванию структурой имеют приоритетное значение в процессе педогенеза. Одной из наименее устойчи вых фракций являются ФК. Основная доля гумусовых веществ, представленная интегральной системой высокомолекулярных продуктов лизиса микробных клеток и экзоферментов микро организмов, накапливавшейся в течение длительного (тысяче летнего) возраста, более устойчива [Аристовская, 1980]. Время существования углерода негидролизуемого остатка высокоарома тичной структуры, прочно связанного с минеральной матрицей, оценивается и 280–6716 лет [Пулы и фракции..., 2007] и больше.

Компоненты ОВП концептуально подразделяются на раз личные фракции и пулы. Термин «фракция» применяется для описания измеряемых компонентов ОВП, а «пул» – гипотети чески дискретных, обособленных по кинетическим характери стикам компонентов. Структурно-функциональные пулы ОВП могут включать в себя разные компоненты и фракции. В неко торых случаях допускается приравнивание фракций и пулов.

Фракционирование ОВП соответствует какому-либо из извест ных типов химической, физической и биологической стабили зации ОВ в почве, придающих ему защищенное состояние.

Химическое фракционирование ОВП водной вытяжкой, солевыми растворами, в щелочных и кислотных средах, раз личными органическими растворителями позволяет разделить континуум ОВП по прочности внутренних химических связей слагаемых компонентов и внешних – с минеральными части цами почвы. Физическое фракционирование ОВП по размеру (гранулометричесский метод), плотности (денсиметрический метод) частиц позволяет распознать природу объемной конфи гурации органо-минеральных комплексов, расположение ОВ в конгломерате частиц, выступающих физическим барьером для почвенных микроорганизмов. Физическими методами выделя ется макроорганическое неагрегатированное вещество, взве шенное ОВ, ОВ гранулометрических фракций, легкая фракция ОВ (LF), активная фракция взвешенного ОВ, несвязанное и окклюдированное ОВ. Особое значение отводится исследова нию состояния межагрегатного и внутриагрегатного, межагре гатного ( 250 мкм) и микроагрегатного ( 250 мкм) ОВП, ко торое представлено минерально-связанной и неагрегатирован ной фракциями вместе с микробной биомассой и корневыми волосками. Во фракции пыли (53(20) – 2 мкм) заметно присут ствие ароматических соединений растительного происхожде ния, а во фракции лесса (2000–53(20) мкм) – растительных по лимеров. Органическое вещество тонкой пыли и крупной гли ны более стабильно по сравнению с фракцией песка. Легкая фракция ОВ плотностью от 1,13 до 2,0 г/см3, выделяемая с по мощью поливольфромата натрия [Пулы и фракции..., 2007], играет существенную роль в круговороте углерода в почвах, поскольку основная ее часть служит субстратом для микроор ганизмов и краткосрочным резервуаром питательных элемен тов для растений. Взвешенное ОВ и легкая фракция более чув ствительны к агрогенным изменениям ОВП, чем стабилизиро ванная, связанная с минеральной матрицей тяжелая фракция, характеризующаяся медленной скоростью оборачиваемости.





Агрегация ОВ, участие его в формировании микроагрегатов – один из главных механизмов стабилизации ОВП и почвенной секвестрации углерода и азота, а также важное условие сохра нения резерва питательных элементов в почве.

Биологические способы фракционирования ОВП основы ваются на измерении микробной биомассы, потенциально минерализуемого углерода и выделении легко- (k 0,1 сут-1, МRТ 10 сут), умеренно- (k 0,01 сут-1, МRТ 3 месяцев) и трудно- (k 0,001 сут-1, МRТ 2,7 лет) минерализуемых фрак ций с помощью биокинетического анализа динамики раз ложения и минерализации ОВП. В пахотных почвах с недоста точным поступлением свежего ОВ умеренно минерализуемая фракция, как правило, не обнаруживается. Главные недостатки такого способа оценки доступного микроорганизмам углерода – это длительность инкубации (120 сут и более) и ретроспектив ность получаемых характеристик ОВП.

В основе другого способа оценки ОВП лежит определение почвенного эквивалента углерода со скоростью минерализа ции, соответствующей органическому субстрату (глюкоза, цел люлоза), добавленному в почву в возрастающих количествах.

Расчет количества доступного микроорганизмам углерода про изводится путем аппроксимации кривой продуцирования С-СО2 модифицированным уравнением кинетики Михаэлиса – Ментен. Преимущество этого способа – возможность опреде ления разных фракций минерализуемого углерода в течение односуточной инкубации. Применение биокинетических мето дов в сочетании с изотопными (14С', 13'С, 15N), математическое моделирование круговорота углерода позволили разделить ОВП на несколько пулов, которые различаются по скорости минерализации, возрасту и времени оборачиваемости углерода.

В активный (лабильный) пул (k 0,001 сут-1, Т0,5 2 лет, МRТ 3 лет) входят свежее ОВ и биомасса высокого энергетическо го и питательного статуса, химически и физически не защи щенное ОВ, способное к химическим и биохимическим реак циям, быстро утилизируемое микроорганизмами и расходуемое при макроагрегации (МБ, РОВ, легкая фракция, растительные и животные остатки, неагрегатированное ВОВ, полисахариды, углеводы). Медленный (промежуточный) пул (k 0,0002 сут-1, Т0,5 10 лет, МRТ 14 лет) состоит из физически защищенного ОВ или имеющего особый, по сравнению с другими пулами, физический статус (аминосоединения, гликопротеины, агрега тированное взвешенное ОВ, продукты кислотно-щелочного гидролиза, мобильные гуминовые кислоты). Пассивный (ус тойчивый, стабильный, инертный) пул (k 2,5·10-6 сут-1, Т0,5 750 лет, МRТ 1000 лет) слагается из недоступного мик роорганизмам по биохимическим характеристикам и (или) свя занного минеральной частью почвы ОВ (алифатические мак ромолекулы, древесный уголь, лигнин, высокомолекулярное конденсированное ОВ, негидролизуемое ОВ, ОВ фракции тон кой пыли и крупной глины). Современные модели ОВ разде ляются на простые однокомпонентные с одним пулом, двух компонентные с двумя пулами, некомпонентные и многоком понентные с тремя и более пулами.

В активном, медленном и пассивном пулах сосредоточено соответственно 2–8, 45–65 и 39–52 % от всего СОРГ почвы. Кон сервативные свойства и базовые функции почвы связаны с ОВ, аккумулированным в медленном и пассивном пулах, а динами ческие характеристики почвы сопряжены с биологически трансформируемым, активным пулом ОВП. Для формирования питательного режима почвы и поддержания микробной актив ности наиболее важным является то ОВ, которого «не видно»

или «уже нет», т. е. постоянно оборачиваемое, легкоминерали зуемое, быстростабилизирующее и поэтому слабоулавливаемое физическими и химическими способами. Установлено, что биокинетические и химические способы фракционирования отображают разные важные параметры качества и состояния ОВП и требуют проведения соответствующей оценки.

Для оценки гумусного состояния почв используются раз ные градации величин [Орлов, 1985, 1990;

Гришина, 1978;

Ис пользование группового..., 1979;

Таксономическая значимость..., 1993], что позволяет оценить степень выраженности каждо го из признаков. Одним из важнейших показателей в почве яв ляется степень содержания гумуса в перегнойно-аккумулятив ном горизонте. Необходим учет запасов гумуса, так как почвы различаются не только содержанием гумусовых веществ, но и гранулометрическим составом. Обогащенность гумуса азотом оценивается отношением С:N. Качество гумуса оценивается показателем степени гумификации (доли ГК в составе органи ческого вещества), показателями группового и фракционного состава гумуса и природы гуминовых кислот.

Для гуматного и фульватно-гуматного типа гумуса харак терно преобладание гуминовых кислот над фульвокислотами.

Такой гумус имеют черноземы, темно-каштановые, темно серые, луговые почвы. Фульватный и гуматно-фульватный тип гумуса (СГК:СФК 1) свойственен подзолистым и дерново-подзо листым, серым, бурым почвам, сероземам.

Содержание гуминовых кислот, свободных и связанных с кальцием, характеризует связь гумусовых кислот с минеральной частью почвы и активность, агрессивность гумусовых веществ.

Наиболее удобно содержание каждой фракции вычислять в долях (%) от суммы всех фракций данной группы веществ.

Оценивают три главные фракции ГК и ФК: «свободные», «свя занные с Ca» и «прочносвязанные». Гумусное состояние до полняют не только показателями соотношения разных групп и фракций гумусовых веществ, но и сведениями об их природе.

Для этого в число показателей гумусного состояния обязатель но вводится оптическая плотность ГК. По значению Е-величин можно судить о том, какие ГК – черные или бурые – преобла дают в исследуемой почве. Для фульвокислот Е-величины не показательны. Высокая степень корреляции найдена между глубиной гумификации (отношение СГК:СФК) и продолжитель ностью периода биологической активности почв (ПБА).

Разными авторами были предложены различные показате ли для характеристики гумусного состояния почв:

I. Отношение содержания гуминовых кислот (HA) и фуль вокислот (FA) = FA [Kononova, 1966].

Graziano, 1987].

III. Степень гумификации (DH) = [Casalicchio и Graziano, 1987].

- TEC [Sequi et al., 1986].

V. Показатель зрелости ГК(MI) = TEC [Prudent et al., 1995].

VI. Показатель гумификации торфа (IHP) = ГК х E4, где E4 = коэффициент экстинкции при 465 нм [Gorelova, 1982].

VII. Конечное (Final) и исходное (Initial) отношение где TON – общее содержание азота (%);

TOC – общее содержание органического углерода (%);

TEC – общее содержание экстрагируемого углерода (%).

Для интерпретации данных группового и фракционного ана лиза возможно использование и других показателей. Орлов Д. С., Бирюкова О. Н. с соавторами [Использование группового..., 1979] предлагают использовать показатель относительной подвижности Пг, который рассчитывается как отношение суммы фракций ГК-1, ФК-1а и ФК-1 к сумме ГК-2 и ФК-2.

Для сравнения полученных данных можно использовать сведения по составу гумуса некоторых почв запада Сибири и Российской Федерации. При всей информативности и целесо образности использования при анализе приведенных показате лей гумусного состояния почв, необходимо принимать во вни мание тот факт, что наука не стоит на месте, и с появлением новых экспериментальных данных появляются новые соображения.

Наглядность в оценке и интерпретации получен грамм гумусного состоя- Рис. 40. Состав гумуса разных почв ния (круговых, профиль- Предбайкалья [Дергачева, 2000] (метод ных), гистограмм и гра- Кононовой – Бельчиковой):

фиков (рис. 40;

41, а, б).

В числе формальных 2 – дерново-карбонатные;

недостатков показателей 4 – подзолистые и подзол гумусного состояния почв можно назвать следующие:

1. Упомянутая табл. 2 гумусных показателей содержит не оправданно узкие пределы величин, небольшой набор величин, который не охватывает особенности гумусного состояния всех почв даже сравнительно однородного почвенного покрова Ев ропейской части России. Более того, приводимые колебания даже самых обычных показателей оказываются слишком узки ми даже для обычных, широко принятых почвенных выделов.

2. Перечень показателей, принятый в настоящее время для характеристики почвенного гумуса, вряд ли можно считать достаточным и исчерпывающим. Особого внимания заслужи вают некоторые малоизученные или вообще неизученные свой ства и показатели, как, например, только свободные или свя занные с кальцием ГВ. В отдельные категории могут и должны быть выделены гумусовые вещества, связанные с ионами желе за, алюминия, катионами щелочных земель, а также гуминовые вещества, связанные с минеральной основой различными по прочности связями.

3. В системе принятых показателей не учитывается вероят ность развития почв с двойным почвенным профилем или, точ нее, с двойным типом гумусового профиля. Особого внимания заслуживают почвенные профили, в строении которых отчет ливо прослеживаются признаки как монопрофильного, так и двух- или многопрофильного строения. Диагностика таких многопрофильных почв не только очень трудна, но и плохо разработана – нет ни необходимых приемов для такого разгра ничения, ни набора показателей.

Рис. 41. Круговая (а) и профильная (б) диаграмма группового и фракционного состава гумуса 4. Некоторые показатели, используемые для диагностики почв, или мало обоснованы, или вообще недостоверны. К та ким признакам следует отнести многие параметры, основанные на таком показателе, как содержание фульвокислот или гима томелановых кислот. В последние годы [Орлов, 1999] было экспериментально показано, что вряд ли существует особая группа «фульвокислот», и если это так, то требует пересмотра существующая классификация как самих ГВ, так и типов гуму са, основанная, главным образом, на отношении СГК:СФК. Кро ме того, есть немало других неразработанных проблем, что за ставляет думать как о дальнейшей модернизации методов ана лиза ОВП, так и о создании более точного понятийного аппара та, соответствующего реальному положению вещей.





В последнее время предлагается ряд новых показателей гу мусного состояния почв. Одним из них являются показатели уг леродсеквестрирующего потенциала и емкости почвы (рис. 42) [Пулы и фракции..., 2007]. Почвенная секвестрация углерода – это перевод атмосферного С-СО2 в органическое вещество на земных экосистем и долговременное его сохранение в виде СОРГ в резервуаре ОВП с минимальным риском немедленного возврата в атмосферу.

Весьма показательным для оценки экологического потен циала почв является определение индекса углеродсеквестри рующей емкости почвы (SCSC) – т. е. соотношения стабилизи рованного и удерживаемого в устойчивом к минерализации со стоянии углерода к его потенциально-минерализуемому коли честву. SCSC = (СОРГ – СО) / СО.

Способы оценки почвенной секвестрации углерода Углеродсеквестрирующий Углеродсеквестрирующая потенциал почвы (экосистемы) емкость почвы (SCSC) Soil Carbon Sequestration Poten- Soil Carbon Sequestration Capac Интенсивность поступления (возвра- Способность почвы стабилизировать та) в почву СОРГ с растительными ос- и удерживать в составе ОВП посту татками и органическими материала- пивший с органическими материалами - Определение количества раститель- Определение содержания СОРГ:

- Расчет баланса органического веще ства;

- Определение изменений валового содержания СОРГ в почве или его за- веществе (Particulate Organic Matter);

пасов в 0–100 см слое за какой-либо - в грибной биомассе - СОРГ растительных остатков при- -Устанавливаются пути и механизмы - Вариабельность аналитических изме рений СОРГ выше статистически досто верных различий между вариантами Рис. 42. Показатели секвестрирующей роли углерода почвы Предполагается, что чем больше индекс SCSC, тем выше уг леродсеквестрирующая емкость почвы. Основные рабочие пред посылки и гипотезы выделения этого показателя следующие:

1. С-секвестрирующий потенциал почвы зависит не только от количества возвращаемого органического вещества, но и от способности почвы аккумулировать СОРГ, которая не безгра нична.

2. В минерализационно-стабилизационные превращения в почве вовлечены все фракции органических веществ.

3. Содержание потенциально-минерализуемого углерода (С0) в почве менее зависимо от суточных и сезонных флуктуа ций факторов окружающей среды по сравнению с натурным мониторингом эмиссии С-CO2, хорошо воспроизводится и под дается проверке.

4. Содержание С0 характеризует общую минерализационную способность ОВП и одновременно степень его защищенности.

5. Стабилизация органического вещества почвы (ОВП) и приобретение им защищенного состояния осуществляется раз ными агентами и механизмами.

Основные механизмы стабилизации ОВ в почве сводятся к следующему:

1) образование высокомолекулярных гуминовых веществ;

2) быстрое связывание гидрофильных компонентов свеже го ОВ гидрофобными центрами гуминовых веществ, а амино кислот – полифенолами;

3) образование микроагрегатов и органо-минеральных комплексов;

4) аккумуляция растворимого ОВ в порах, диаметр которых меньше размера бактерий;

5) преимущественное нарастание грибной биомассы, кото рая более устойчива к разложению, чем бактериальная;

6) выделение микроорганизмами метаболитов, токсичных для других видов;

7) потери (дезактивация) продуцируемых микроорганиз мами экзоферментов, из-за чего доступные для разложения субстраты остаются неосвоенными.

Вопросы по теме 1. Какие показатели используются для характеристики гумусного состояния почв и его отдельных составляющих?

2. Какие составляющие ОВП оцениваются для характеристики гумуса?

3. Как наглядно можно изобразить содержание и качественно количественный состав групп, фракций, пулов ОВП, а также показате лей гумусного состояния почв?

4. Что такое углеродсеквестрирующая способность почв, и что она оценивает?

5. Как оценивают запасы гумуса почв?

3.2. Гумусное состояние различных типов почв Гумусное состояние почв относится к числу важнейших диагностических признаков почв, отражающих развитие со временных процессов почвообразования, плодородия и биоло гическую активность. Наиболее важными признаками устойчи вости гумусного состояния почв служит совокупность сле дующих показателей: 1) содержание углерода (гумуса) и его природное варьирование;

2) профильное распределение гумуса;

3) запасы гумуса в профиле почвы на единицу площади;

4) обо гащенность органического вещества почвы азотом;

5) степень гумификации органического вещества почвы;

6) тип гумуса;

7) биологическая активность почв (выделение углерода, фер ментативная активность) и др. (табл. 3) [Grishina, 1978;

Гриши на, 1986;

Орлов, 1985].

Высокая степень корреляции найдена между глубиной гу мификации (отношение СГК:СФК) и продолжительностью пе риода биологической активности почв (ПБА). С мощностью подстилки, как правило, сопряжена степень выраженности ее подгоризонтов. Этот признак дополнительно характеризует тип гумуса и условия гумусообразования в лесных почвах. Запасы гумуса не всегда коррелируют с содержанием его в верхнем го ризонте. Запасы определяются характером профильного рас пределения гумуса и объемным весом почвы.

Профильное распределение гумуса можно классифициро вать по типам распределения веществ в почвенном профиле, предложенным Б. Г. Розановым, но можно ограничиться и обычными характеристиками: убывающее, резкое убывающее, равномерное, нарастающее и бимодальное.

Основные характеристики состава гумуса и гуминовых кислот почв Западной Сибири [Дергачева, 1988] Тундровая подзолисто-глеевая 1,86 0,052 1, Тундровая поверхностно-глеевая 1,10 0,054 1, Подзол иллювиально-гумусовый 0,45±0,06 0,053 1, Подзолистая поверхностно-глеевая 0,64±0,03 0,054 1, Подзол иллювиально-железистый 0,72±0,09 0,056 1, Дерново-подзолистая остаточно- 1,09±0,09 0,120 1, гумусовая Обогащенность органического вещества азотом отчетливо показывает отношение С:N. Процесс трансформации органиче ских остатков сопровождается обогащением азотом гумусовых веществ. Этот показатель дает суммарную характеристику, но не позволяет судить о формах азотсодержащих компонентов. В частности, на эту величину могут влиять как белковые компо ненты микроорганизмов, так и фиксированный минералами аммонийный азот. Однако характер изменения величины С:N в процессе гумификации однозначен, и помимо резервов азота может характеризовать и степень гумификации органического вещества. Степень гумификации органического вещества – очень важный показатель гумусного состояния почв. Содержа ние гуминовых кислот в составе ОВП выражается в долях или в процентах от почвы или СОБЩ. Максимальная степень гумифи кации свойственна черноземам, минимальная – тундровым и болотным почвам.

Гуматно-фульватные отношения используют при характе ристике типов гумуса. Величинами больше единицы характе ризуется гуматный тип, который подразделяется на гуматный и фульватно-гуматный. С другой стороны, фульватный гумус подразделяется на гуматно-фульватный и собственно фульват ный. В природных условиях граница типов гумуса проходит, с одной стороны, в зоне серых лесных почв, а с другой стороны – в зоне каштановых.

Показатели типов гумуса предложены также Л. Н. Алек сандровой [1980], С. А. Алиевым [1977], В. Р. Волобуевым [1974]. Содержание различных фракций ГК характеризует ак тивность, агрессивность органического вещества и связь его с минеральными компонентами почвы. Следует отметить, что при высоком содержании свободных гуминовых кислот, как правило, наблюдается низкое содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием.

Современные методы исследования позволяют легко полу чить характеристику оптических свойств гумусовых кислот.

Эта объективная характеристика органического вещества почв может служить как диагностическим, так и контролирующим признаком.

Биологическая активность почв – один из важнейших пока зателей гумусного состояния почв. Универсальный показатель биологической активности почв – дыхание почв.

Однако при интенсивном использовании почв, при внесе нии органических и минеральных удобрений происходит изме нение всего профиля почв и их гумусного состояния. Напри мер, при окультуривании дерново-подзолистых почв изменения гумусного состояния выражаются в более высоком содержании гумуса, в больших запасах гумуса как в пахотном горизонте, так и в профиле в целом, в удлинении гумусового профиля, в большей обогащенности гумуса азотом, в меньшей степени варьирования гумуса и азота, в увеличении фракции, связанной с кальцием. Следовательно, эти признаки должны быть под контролем при оценке изменения гумусного состояния окуль туренных дерново-подзолистых почв.

С другой стороны, в орошаемых черноземах, например, возрастает содержание мобильных фракций гумуса. Гумус приобретает свойства подвижности. Следовательно, в этом случае наряду с основными показателями особое внимание следует уделить именно этим фракциям. В этих же условиях проявляются и прогрессируют процесс слитизации, образова ния уплотненных горизонтов. Критериями интенсивности этого процесса может быть содержание фракции гумусовых кислот, связанных с минералами.

На смену устоявшемуся суждению о преобладании законо мерной и последовательной схемы типов гумуса от тундровых и таежных почв через черноземы и до почв полусухих и сухих степей (рис. 43, 44, 45) приходит понимание того, что сильное влияние на гумусное состояние оказывают различные экстре мальные условия, рельеф, вечная мерзлота, океанические вод ные массивы, озерные системы и заболоченность, особые мест ные условия, хорошо выраженные в Сибири, Туве, Бурятии, на Камчатке и в др. регионах РФ [Органическое вещество..., 1996].

Мы встречаемся с большим разнообразием типов почвообра зования и гумусообразования. В табл. 4, 5, 6 приведены примеры показателей гумусного состояния для различных типов почв РФ.

В различных типах почв в разных масштабах осуществля ется функция гумуса как аккумулятора и источника вещества и энергии для организмов суши.

О важности и масштабах проявления этой функции можно судить по круговороту и накоплению органического вещества в биосфере (рис. 43, 44, 45) [Орлов, 1988, 2004;

Попов, 2004а;

2008в]. М. М. Кононова показала, что в педосфере Земли со средоточено 2500 млрд т гумуса. Распределены запасы гумуса по зонам неравномерно (рис. 44, 45, а, б). В черноземах – более 200 млрд т, в подзолистых почвах – 183 млрд т. Ежегодное об разование гумусовых веществ по углероду составляет 1–2 млрд т. Период формирования запасов гумуса – 800–1500 лет. В на стоящее время в связи с широким освоением почвенного по крова и усилением эрозии почв происходит сокращение миро вых запасов гумуса. В год их уменьшается на 1,2–1,4 млрд т, а за последние 100 лет потеряно около 400 млрд т. Снижаются темпы новообразования гумуса из-за уменьшения поступления опада более чем на 40 % в связи с сельскохозяйственной дея тельностью. В доисторические времена новообразование гуму са в биосфере составляло 1,8–3,6 млрд т в год. Таким образом, перед человечеством остро стоит проблема охраны гумусосферы.

Рис. 43. Закономерное изменение мощности гумусового слоя с севе ра на юг [Сергеев, 1997] Рис. 44. Картограмма запасов гумуса в почвах России в т/га в слое 0–100 см Рис. 45. Некоторые характеристики почвенно-растительного покрова РФ А – аграрный потенциал земель России (баллы);

Б – пространственное распро странение органического горизонта А1;

В – емкость биологического груговорота зольных элементов в естественных фитоценозах Средние значения климатических и гумусных показателей для зонально-генетического ряда почв России [Орлов, Гришина, 1981] Глеево лотно-подзолистые Подзолистые и подзолы Дерново подзолистые Черноземы выще лоченные Черноземы обык новенные Бурые полупус тынные Сероземы северные малокарбонатные Байкальская природная территория характеризуется боль шим разнообразием почв с различными типами гумуса (табл. 6).

В Иркутской области почти все типы автоморфных почв харак теризуются гуматным и фульватно-гуматным типом гумуса в горизонте А. Вниз по профилю это отношение снижается: рез ко – в лесных почвах, постепенно – в почвах под травянистой растительностью. В результате под гумусовыми горизонтами отношение СГК:СФК становится меньше единицы. Гумусообра зование идет, в основном, за счет разложения корневых остат ков и имеет слабую степень разложенности наземного опада.

Групповой и фракционный состав гумуса некоторых типов почв РФ [Орлов, 1985] (Волыно Подольская воз вышенность) (Новосибирская обл.) Оренбургская Н. о. – не определялось.

Сл. – следовые кол-ва (на уровне ошибки метода).

На почвах с преобладанием корневого опада отмечается повы шенная микробиологическая активность, способствующая бы строй и полной минерализации подвижных соединений разла гающихся растительных остатков и формированию высокомо лекулярных гумусовых соединений, преимущественно из лиг нина и белков. Возможно, в этих особенностях гумификации и заключается причина повышенного СГК:СФК в лесных почвах.

На глубине более 10–15 см основная часть органического вещества представлена уже не современными, а древними формами гумуса. Хотя «омоложение» гумуса идет здесь посто янно, но оно все же не приводит к значительной замене старого гумуса на новый. Изучение с помощью меченых атомов про цесса обновления гумусовых веществ почвы, проведенное А. Д. Фокиным [1978], показало, что в почве оно идет в 3-4 раза слабее, чем на безгумусовой породе, причем в почве отмечает ся повышенная минерализация растительных остатков и пони жение коэффициента гумификации.

Значительные различия в типах гумуса на глубине более 10–15 см свидетельствуют, в основном, не о миграции фульво кислот, а об особенностях гумификации растительных остатков в предыдущие эпохи. В черноземах и других почвах с мощны ми гумусовыми горизонтами в антлантический и суббореаль ный периоды голоцена формирование гумуса, как и в совре менный период, шло за счет разложения корневого опада с об разованием повышенного количества гуминовых кислот. В го ризонтах Е и В1 отношение СГК:СФК меньше единицы, что мо жет быть следствием развития почв под лесной растительно стью. В настоящее время развитие лесных подстилок лимити руется сухостью климата, поэтому расположение их локально – на пониженных элементах рельефа Средне-Сибирского плоско горья, а также в Предсаянской депрессии и Прибайкальском предгорном прогибе. Вероятно, в атлантический и суббореаль ный периоды почвы развивались в условиях лучшего атмо сферного увлажнения.

Нижние горизонты (В2, ВСа, ВС) любых типов почв, как правило, имеют отношение СГК:СФК меньше 1. Формирование основной части гумуса этих горизонтов происходило в поздне ледниковье, предбореальный и бореальный периоды голоцена в условиях постепенного потепления климата и расширения ареала лесной растительности. Значительный дефицит тепла, вероятно, и приводил к образованию в почвах преимуществен но гуматно-фульватного и фульватного типов гумуса.

Состав гумуса почв лесостепных ландшафтов, осложнен ных палеокриогенезом, своеобразен. По составу гумуса про филь почв под лесом можно разделить на три части, соответст вующие дерновому, гумусовому и погребенному горизонтам.

Дерновые горизонты почв на буграх и западинах обладают до вольно высоким содержанием гумуса в среднем 15–20 %, с дос таточно широким соотношением СГК:СФК (1,8–2). Современные гумусовые горизонты, находящиеся под дерниной, обладают резко отличным от нее составом гумуса, соотношение СГК:СФК составляет 0,5–0,8, что указывает на преобладание в составе гумуса фульвокислот. Негидролизуемый остаток равняется 45 %, т. е. почти половина гумусовых веществ находится в трудногидролизуемом нерастворимом состоянии. Погребенные гумусовые горизонты имеют соотношение СГК:СФК, равное трем, и относятся к гуматным. С глубиной растворимость гу мусовых веществ возрастает, и негидролизуемый остаток со ставляет 29 %. Особенность состава гумуса для погребенных горизонтов состоит в высоком содержании гуминовых кислот и особенно фракций, связанных с Са. В современном гумусовом горизонте эти показатели ниже, что свидетельствует об иных условиях гумусообразования дневных и погребенных горизон тов. Высокое содержание гуминовых кислот, низкое – нерас творимого осадка – может служить подтверждением существо вания в прошлом более благоприятных климатических усло вий. Судя по материалам исследований палеогеографов, это можно датировать оптимальной фазой голоцена [Воробье ва,1989]. Выявлено крайне низкое содержание агрессивной фракции фульвокислот в почвах с погребенным гумусовым го ризонтом, составляющее не более 2 %. Многие исследователи отмечают отсутствие в составе гумуса ископаемых почв первой фракции гуминовых кислот, свободных и связанных с полутор ными окислами. Это явление связано с переходом первой во вторую фракцию при насыщении погребенных почв кальцием.

Групповой и фракционный состав гумуса некоторых типов почв Байкальской природной Чернозем (Приангарье) [Какоурова, 1989] вобережье Ангары) [Во робьева, 1989] Дерново-карбонатная Дерновая лесная (№ 5) Горизонт, глу- СОБЩ, Углерод фракций гуминовых Углерод фракций фульвокислот, % Прибайкалье [Кузьмин, 1976] ОГ) (Прихубсугулье, Монголия) сланцев (Прихубсугулье, Монголия) Cерая метаморфическая Аd 3–17 14,90 5,10 4,02 12,08 21,20 6,37 10,00 11,00 14,89 42,28 0,33 5, В почвах западин различается не менее трех типов гумусо вого профиля: 1) с постепенным снижением его содержания с глубиной;

2) со вторым гумусовым горизонтом, резко обры вающимся с глубиной;

3) со вторым гумусовым горизонтом, постепенно переходящим в породу. Образование второго гуму сового горизонта в почвах может быть связано с современным иллювиированием, погребением или реликтовостью.

На пашне по сравнению с целиной снижение запасов гуму са происходит за счет уменьшения всех фракций, кроме наибо лее подвижных компонентов гуминовых кислот и аналогичного комплекса фульвокислот. Причем абсолютное количество фульвокислот в целом снижается в меньшей степени, чем гу миновых кислот, а относительное содержание даже увеличива ется, что обуславливает сужение соотношения углерода гуми новых кислот и углерода фульвокислот. Если рассматривать фульвокислоты как начальные формы или продукты деструк ции, то можно предположить, что под влиянием интенсивных окислительных процессов в пахотной почве при недостаточном поступлении свежего органического вещества происходит раз ложение и наиболее стойкой части гумуса.

Вопросы по теме 1. Каковы закономерности изменения показателей гумусного со стояния почв от тундр до пустынь?

2. Какие показатели гумусного состояния наиболее характеры для черноземов и дерново-подзолистых почв? Проведите их сравнение.

3. Как изменяются показатели оптической плотности ГК почв с се вера на юг?

4. Каковы масштабы ежегодного поступления гумуса в почвы РФ?

5. Как изменяется тип гумуса от тундровых и таежных почв до пустынь?

3.3. Органическое вещество почв как источник агроэкологической, палеоклиматической и палеоландшафтной информации Уникальным источником информации с экологической, палеоклиматической и палеоландшафтной точки зрения высту пает органическое вещество почв. Обладая высокой инерцион ностью свойств, увеличивающейся от более крупных уровней структурной организации (органокатен и органопрофилей) к более низким (молекулярной структуре гуминовых кислот и неспецифических органических соединений, атомарному со ставу), оно хранит в себе информацию о биохимическом соста ве растений и изотопном составе атмосферы, величинах сол нечной радиации и парциального давления СО2, типах фото синтеза и температурных и гидрологических условиях былых эпох почвообразования [Накопление, 1990, Родин, 1963;

Дзядо вец, 1979;

Попов, 1993, 2005, 2008а]. В условиях современного усиления техногенного прессинга на агроэкосистемы и био сферу в целом развитые представления в данной области име ют исключительно важное значение для решения практических задач современного земледелия, разработки приемов регулиро вания биопродуктивности, качества среды обитания и сельско хозяйственной продукции. Проследить достоверные законо мерности и изменения в системе «почва – климат» в больших временных интервалах дает возможность педогумусовый ме тод, предложенный Д. С. Орловым, О. В. Бирюковой, детали зированный М. И. Дергачевой, Г. А. Воробьевой и дополнен ный современными нанотехнологиями Н. О. Ковалевой. Гуми новые вещества почвы, являясь термодинамической функцией климата, записывают на разных иерархических уровнях своей «памяти» свойства предыдущих климатических эпох. Наиболее информативными в системе индикаторных признаков ОВП, со става и свойств гумуса современных, погребенных и ископае мых почв голоцена и плейстоцена являются следующие показа тели [Ковалева, 2004]:

1. Общее содержание гуминовых кислот, степень их устой чивости к гидролизу и степень гумификации, рассчитанные по результатам группового анализа гумуса и хранящие информа цию о термодинамических условиях гумусообразования.

2. Оптические свойства молекул гумусовых кислот, харак тер крутизны спектральных кривых, коэффициенты цветности Алешина, содержащие информацию о степени конденсирован ности и окисленности, характере и мере измененности в диаге незе молекул гумуса.

3. Молекулярная структура гумусовых кислот, оцененная методами ИКС- и 13С-ЯМР-спектрометрии, свидетельствующая о типах почвообразования.

4. Содержание и относительные пропорции устойчивых в диагенезе лигниновых фенолов, хранящих память о биохими ческом составе и типах былой растительности.

5. Относительные пропорции и качественный состав ус тойчивых к разложению фосфолипидов, определяемых мето дами анализа липидной фракции и 31Р-ЯМР-спектрометрии, не сущих информации о роли и участии микроорганизмов в гуму сообразовании.

6. Изотопный состав гумуса, необходимый для оценки воз раста почв по радиоуглероду.

7. Количество изотопа 13С, содержащее информацию о парциальном давлении СО2 в былых атмосферах, о величинах солнечной радиации, условиях температуры и влажности, а также о господствующих типах фотосинтеза и ландшафта.

Необходимо получение целостного представления об эко логических функциях органического вещества, которые реали зуются в различных процессах, составляющих биогеохимиче ский цикл углерода на всех уровнях структурной организации природных систем: 1) молекулярном – минерализации, транс формации и гумификации растительных остатков;

2) коллоид ном – формирования органо-минеральных коллоидов;

3) агре гатном – формирования агрегатов и микроагрегатов;

4) гори зонтном – формирование органогенных горизонтов;

5) про фильном – развитие органопрофиля;

6) экосистемном – фор мирование биопродуктивности экосистем;

7) ландшафтном – развитие ландшафта;

8) зонально-региональном – зональные особенности почв;

9) глобальном – глобальные биогеохимиче ские циклы углерода.

Прогноз устойчивости гумосферы удобно делать на основе оценки углеродсеквестрирующей способности почвы (емкости или потенциала, рис. 46). Предложенный индекс углеродсекве стрирующей емкости чувствительно отображает различия почв зонального ряда по способности стабилизировать и удерживать углерод в составе ОВП. Содержание потенциально-минерали зуемого углерода как главного параметра при вычислении SCSC можно получать по величине продукции С-СО2 за 2–3 сут инкубации почвы. В тундровой и бореальной зонах углеродсе квестрирующая емкость почв контролируется климатическими факторами, а в лесостепной и степной зонах – внутрипочвен ными механизмами стабилизации органического вещества.

Чернозем Темно- Каштановая Серая Дерново- Тундровая выщелочен. каштановая лесная подзолистая Рис. 46. Углеродсеквестрирующая емкость почв (SCSC) зонально го ряда при одинаковых условиях оценки потенциально-минерализуе мого углерода [Пулы и фракции..., 2007] Примечание: SCSC = (СОРГ – СО)/CО, где СОРГ – общее содержание органиче ского углерода (мг/100 г), СО – содержание потенциально-минерализуемого углерода (мг/100 г) Почвенная секвестрация углерода сводится к повышению содержания и запасов ОВП, увеличению мощности органиче ского горизонта со многими агрономическими и экологически ми позитивными эффектами (оценкой технологичности, легко сти осуществления, экономической эффективности и др.). Сек вестрируемый почвой углерод может быть монетизирован, стать объектом торговых операций по продаже, покупке и бар теру секвестрационных или эмиссионных квот, что выгодно и удобно для всех стран, в том числе и не подписавших Киотский протокол. За счет почвенной секвестрации органического угле рода уже в будущем можно перекрыть размеры эмиссии СО2 от сжигания ископаемого топлива в аграрном секторе.

Главные выводы, связанные с распространением почв, за висят от масштаба исследования. При мелком масштабе отчет ливо выражены крупные массивы и полосы генетических типов почв, увеличение масштаба показывает множественное сочета ние почв, иногда различающихся даже на уровнях типов и под типов. Особенно неоднозначно выглядит распределение как содержания гумуса, так и его состава по глубине почвенного профиля. Поэтому многие принятые в настоящее время поня тия требуют фактического или теоретического пересмотра. В первую очередь это касается фульвокислот и отношения СГК:СФК. Необходимы и новые параметры при оценке типов гу муса. Есть и ряд иных вопросов методологического плана, без внимательного анализа которых невозможен полный и совре менный анализ гумусовых веществ.

Для современных природных и сельскохозяйственных эко систем условно выделяют [Фокин, 1994] две группы экофунк ций органического вещества:

• продукционно-воспроизводящие, обеспечивающие устой чивое функционирование (симбиотическая и несимбиотическая фиксация азота, мобилизация элементов минерального пита ния;

органо-минеральные взаимодействия и образование поч венной структуры;

развитие пространственной гетерогенности почвенной массы и формирование локальных зон повышенной биологической активности и корневого питания;

усложнение вещественного химического состава почв и видового разнооб разия почвенной биоты);

• техногенно-защитные, связанные с уменьшением небла гоприятных воздействий – техногенных, токсикологических и др. нагрузок (снижение последействия минеральных удобрений, токсикантов;

увеличение химической деструкции ксенобиоти ков и конкурентного уничтожения патогенных организмов).

При загрязнении почв содержание гумусовых веществ ча ще уменьшается. Так, под влиянием пылевых и газовых выбро сов металлургических заводов в результате подавления биоло гических процессов из-за неблагоприятных водно-физических свойств почвы и повышенных концентраций токсикантов со держание гумуса в почве уменьшается. Подкисление среды вы зывает одновременно агрегирование ГК, диспергацию и моби лизацию ФК, поэтому в почвах с преобладанием ФК в составе гумуса его потери под влиянием кислых атмосферных осадков могут быть весьма существенными [Влияние..., 1986;

Гриши на, 1990;

Медведев, 1975]. При загрязнении почвы щелочными продуктами техногенеза в составе органического вещества снижается доля всех фракций гуминовых кислот и некоторых фракций фульвокислот при относительном возрастании доли фульвокислот, что свидетельствует о деструкции гуминовых кислот под воздействием больших доз золы. Увеличение со держания ФК при возрастании концентрации загрязнителя от мечается только у фракции № 3 фульвокислот (связанной с ми неральной частью почвы), что можно объяснить ее происхож дением в результате распада гуминовых кислот, на возмож ность которого указывала в свое время Л. А. Гришина [1986].

Отсюда следует, что система сохраняет способность к саморе гуляции только до того момента, пока нагрузки не превысят предела ее устойчивости, что требует от исследователя опреде ления норм допустимых нагрузок [Биогеохимические..., 1993;

Добровольский, 1985, 2004]. Таким образом, любые изменения, происходящие в ГВ под влиянием смены условий внешней сре ды, являются следствием их системной организации.

Качественные изменения гумуса проявляются географиче ски закономерно. От тундры к сухим степям содержание под вижных ГК изменяется от 85 до 10 % от общего их количества в гумусовой горизонте. В распределении ГК-Са наблюдается противоположная тенденция увеличения ГК-Са от тундры к сухим степям в строгой зависимости от участия обменного и карбонатного Са в биологическом круговороте.

Биоклиматические зоны, где условия формирования поч венного покрова оцениваются гидротермическим коэффициен том К, равным 1 (подтайга, северная лесостепь, К = 1), являют ся тем барьером, на котором происходит разграничение основ ных показателей гумусового состояния почв и их структурных особенностей. К югу от переходной зоны (К 1) фульватность гумуса снижается, возрастает содержание в нем азота, в ГК возрастает содержание С (обуглероженность) и степень кон денсации их молекул, а к северу – все эти изменения идут в противоположном направлении [Пономарева, 1956, 1978].

Степень бензоидности (СБ) ГК – показатель состояния гу муса, чувствительный на уровне типовой принадлежности почв. Дополнительными показателями зрелости, степени кон денсации, количества сопряженных двойных связей ГК могут быть: коэффициент цветности, порог коагуляции, емкость ка тионного обмена ЕКО. Таким образом, гидротермические ус ловия (при К = 1) являются границей разделения ГК на эколо гически устойчивые и неустойчивые. При К 1 ГК характери зуются степенью бензоидности СБ 30 % ГК и гидролизуемо стью (разрушаемостью) под действием минеральных кислот 30 %. При К 1 наоборот: СБ ГК 30 %, а гидролизуемость ГК – 30 % [Кленов, 1998, 2004].

ФК, являясь продуктами деструкции ГК и структурными единицами для синтеза ГК, по всем характеристикам не разли чаются по типам почв, а отличаются лишь количественным на коплением: максимальным – в условиях кислой среды и мини мальным – в условиях щелочной и нейтральной среды.

Проблема бездефицитного и положительного баланса гу муса в земледелии одна из важнейших. Главные причины по терь гумуса следующие:

1. Уменьшение количества растительных остатков, посту пающих в почву при смене естественного биоценоза агроцено зом. В агроценозах вследствие интенсивной обработки почвы процессы минерализации гумуса протекают более интенсивно.

В биоценозах под естественной растительностью гумус накап ливается довольно быстро и достигает стабильного состояния, т. е. процессы гумификации и минерализации выравниваются, и запасы гумуса в почве сохраняются практически неизменными.

2. Усиление минерализации органического вещества в ре зультате интенсивной обработки и повышения степени аэрации почв (например, на обыкновенных черноземах содержание гу муса снизилось с 6,7 % на целине до 3,2–4,8 % после распашки).

3. Разложение и биодеградация гумуса под влиянием фи зиологически кислых удобрений и в результате активизации микрофлоры при внесении удобрений.

4. Усиление минерализации вследствие осушительных ме роприятий на переувлажненных почвах.

5. Усиление минерализации гумуса орошаемых почв в пер вые годы орошения (в последующие годы содержание гумуса стабилизируется и даже повышается).

6. Потери гумуса в результате водной и ветровой эрозии почв.

Сложным оказался вопрос определения устойчивости эко логического функционирования или экологической устойчиво сти (УЭФ) гумуса, особенно в агроэкосистемах. В наиболее общем понимании УЭФ гумуса в агросистеме – это его способ ность в целом сохранять значение своих параметров, в том чис ле и структурных, в пространстве и времени. Все виды антро погенных воздействий изменяют почву как физическую и хи мическую среду обитания живых организмов и ведут к сокра щению биоразнообразия, а значит, и к сокращению уровня ОВП. Кроме того, сокращение уровня ОВ сопровождается из менением его качества и структуры, т. е. его природы в целом.

Предел разграничения УЭФ гумуса соответствует приблизи тельно подтаежной, переходной по биоклиматическим услови ям зоне, где коэффициент увлажнения (КУ) около 1. При КУ 1 почвы легко реагируют на окультуривание: внесение высоких доз органических удобрений способствует значитель ному восполнению гумуса. Вместе с тем при КУ 1 изменение запаса гумуса, особенно в неудобряемых почвах, более сглаже но, что указывает на снижение УЭФ в северном направлении. В зависимости от длительности использования почв в пашне и значений КУ находятся также величины С:N, СГК:СФК, гидро лизуемость и степень бензоидности гуминовых кислот и др.

Следовательно, вышеуказанные показатели могут служить кри териями УЭФ гумуса.

Для устойчивого земледелия необходима оптимизация гу мусного состояния почв. Важным источником пополнения гу муса в почве являются органические удобрения. Минеральные удобрения усиливают минерализацию гумуса. Следовательно, содержание гумуса в почве снижается не только в том случае, если не применяют органические удобрения, но и когда вносят одни минеральные. Научная организация земледелия должна предусматривать не только бездефицитный баланс гумуса, но и расширенное его воспроизводство. А это возможно при рацио нальном сочетании органических и минеральных удобрений с учетом специализации севооборотов и конкретных почвенно климатических условий. Основные пути компенсации минера лизованного гумуса в почве следующие [Авад, 2008]: 1) ис пользование всех видов органических удобрений, а также соче тание их с минеральными;

2) запашка сидератов, почвенно корневых остатков и др.;

3) посев в севооборотах бобовых трав и бобово-злаковых травосмесей с преобладанием бобового компонента;

4) использование соломы на удобрение по соот ветствующей технологии с добавлением азотных удобрений;

5) применение в качестве удобрения различных отходов орга нического происхождения.

Гумус является уникальным естественным детоксикантом [Перминова, 2000;

Humic substances, 1996;

Гумусообразование в техногенных..., 1986]. Гуминовые препараты могут быть удобрительными стимуляторами роста, мелиоративными структурообразователями почв, стимуляторами микробиологи ческой активности, способствующими детоксикации почв [Гу миновые препараты..., 2004;

Якименко, 1997]. Почвенные ГВ как природные фотоиндукторы осуществляют деградацию пес тицидов, биоцидов [Строение гуминовых..., 2007] в окружаю щей среде. Было обнаружено, что за фотозависимую трансфор мацию пестицидов отвечают в основном флюорофоры, а также хромофоры, локализованные в низкомолекулярной фракции ГК [Трубецкой, 2004], что является важнейшим шагом в направле нии понимания молекулярных механизмов при ремедиации почв, загрязненных пестицидами.

Систему рационального использования органических удобрений для расширенного воспроизводства гумуса в почве необходимо рассматривать как важное звено научной системы земледелия. Из всех источников органического вещества для компенсации потерь гумуса необходимо обратить внимание на побочную продукцию растениеводства – солому. Основная часть соломы большинства злаковых растений представлена клетчаткой, лигнином и пентозанами. Химический состав спе лой соломы зерновых характеризуется высоким содержанием безазотистых веществ (целлюлоза, лигнин) и довольно низким содержанием белка (азота). В среднем в ней содержится азота 0,5 %, фосфора – 0,25 %, калия – 0,8 %, углерода в форме раз личных органических соединений – 35–40 %, а также имеются сера, кальций, магний, микроэлементы (бор, медь, марганец, молибден, цинк, кобальт и др.). Недостаток азота может тормо зить разложение соломы. При внесении различных источников азота интенсивность целлюлозоразрушения усиливается, уве личивается выход гумусовых веществ и ускоряется процесс их синтеза и минерализации.

Потери гумуса при экстенсивном использовании почв и восполнение его при интенсивных зональных системах земле делия наряду с соответствующими изменениями показателей его качества (СГК/СФК;

С/N) в значительной степени служат ин дикатором частичного изменения направленности процесса со временного гумусообразования при сохранении его общего тренда. Максимальные потери гумуса в черноземах достигают общих запасов в первые 3 десятилетия после их введения в сельхозоборот [Кленов, 1998]. Потери гумуса при освоении и использовании почв отражают географические закономерности гумусонакопления и пропорциональны содержанию гумуса в почве. Потери гумуса могут служить критерием для проведе ния сравнительной оценки относительной экологической ус тойчивости гумуса для почв с одинаковым сроком использова ния. Увеличение отзывчивости почв на применение органиче ских удобрений (при увеличении К, К 1) приводит к сниже нию экологической устойчивости гумуса. В земледелии изме нение структурно-функционального состояния гумусовых ки слот, в особенности ГК, проявляется в снижении их СБ (для пахотных почв, особенно при их орошении), а также – в сниже нии их физиологической активности и биопротекторной функ ции за счет потери алифатических структур (что может привес ти к превращению гумуса в инертный субстрат).

Значительные потери запасов гумуса и элементов питания растений (N, P, K), а также изменение качества гумуса могут быть предотвращены за счет применения сравнительно невы соких доз органических удобрений, причем дозы удобрений на планируемый урожай рассчитываются отдельно [Орлов, 1996].

Обязательно необходимо принимать во внимание обогащен ность органических мелиорантов лигнином, целлюлозой и т. п., что предотвратит потери устойчивых фракций гумуса. Приме нение органических мелиорантов с упрощенной алифатической структурой (сапропели, гумифицированные опилки, коро минеральные компосты, биомасса сидератов и т. п.) будет спо собствовать поддержанию катионообменных свойств всей гу мусовой системы.

Сегодня широко применяются методы биологической кор рекции продуктивности агрофитоценозов [Хотянович, 1996].

Весьма эффективно применение для целей ремедиации почв компостов, реакций биомоссирования [Ионенко, 1990] при пе реработке органических отходов [Попов, 2008а, б;

Городний, 1994];

бытовых отходов [Использование..., 2000], осадков сточных вод [Тимофеева, 1996;

Экотехнология переработки.., 1996];

лигнинов, а также компостов на основе использования калифорнийских червей и микроорганизмов [Отчет НИИБ, 1996;

Проблемы биоремедиации, 2002;

Органические удобре ния, 1984;

Калмыкова, 1992], особенно для дезактивации неф тезагрязнения почв [Халимов, 1996], приводящего к сильной деградации почвенного покрова [Орлова, 1998]. Для отслежи вания потерь и деградации гумуса необходима постановка в стране систем: 1) государственного почвенно-экологического мо ниторинга [Почвенно-экол. мониторинг, 1990;

Биоиндикация..., 1991], 2) контроля;

3) соответствующей законодательной базы;

4) системы налогообложения и штрафов за нанесение ущерба, деградацию земель, потерю естественного плодородия;

5) сис темы почвенных эталонов, объектов и охраняемых территорий [Русский чернозем, 1983;

Добровольский, 1985].

Изменения в окружающей среде неизбежно вызывают пе рестройку и всей почвенной системы. В климаксных целинных почвах стабильно равновесие: поступление органических ос татков – гумификация – минерализация гумуса. Это устоявшее ся веками равновесие сохранялось до распашки черноземов.

Резкое нарушение равновесия связано с сокращением притока органических веществ с пожнивными и корневыми остатками культурной растительности, что неизбежно вызывает процессы дегумификации. В силу закона не прямолинейности, а парабо лолинейности условий почвообразования и свойств почв, в на чальные периоды антропогенезного развития почвообразова тельного процесса наблюдается резкое снижение запасов гуму са в черноземах. Затем темпы дегумификации ослабевают до установления климаксного равновесия: поступление пожнив ных и корневых остатков в почву – гумификация – дегумифи кация. Чем выше урожайность сельскохозяйственных растений, чем больше органического вещества (в том числе и соломы), тем скорее наступает устойчивое равновесие: гумификация – дегумификация. Внесение органических удобрений и посев трав ускоряют этот процесс. Оптимальные дозы навоза должны быть не менее 10 т/га в год, что невыполнимо при современном уровне животноводства и механизации сельского хозяйства [Вальков, 2004].

Углеродсеквестрирующая емкость почв агроэкосистем в 1,3–1,9 раза выше, чем природных экосистем. Регулярные агро технические обработки способствуют прогреванию и аэрации пахотных почв, механической деструкции, перемещению и пе ремешиванию органических остатков, усиливая их минерализа цию и стабилизацию. Чем быстрее и существеннее достигается прирост продуктивности растений и содержания ОВП, тем вы ше способность почвы к секвестрации углерода. Поэтому по тенциальная секвестрация углерода уменьшается в следующем ряду экосистем: деградированные экосистемы агроэкосистемы (пахотные земли) пастбища леса и многолетние культуры.

Почвенной секвестрации углерода в агроэкосистемах спо собствуют: 1) увеличение норм вносимых в почву органиче ских материалов и расширение ассортимента последних;

2) размещение свежего органического вещества глубже пахот ного горизонта;

3) перевод низкопродуктивных пахотных почв в лугопастбищные и лесные угодья;

4) выполнение противоэро зионных мероприятий;

5) минимизация обработок почвы с за меной вспашки поверхностной обработкой;

6) исключение чис того пара из севооборотов;

7) насыщение севооборотов по кровными и промежуточными культурами, обеспечение высо кой плотности посевов;

8) выращивание культур с повышен ным содержанием лигнина и полифенолов;

9) обязательный возврат всей побочной продукции культур в почву в виде мульчи;

10) оптимизация питательного режима за счет органо минеральной системы удобрений;

11) устранение факторов, лимитирующих рост и развитие растений.

Гуминовые вещества, покрывая поверхность контакта твердой фазы с жидкой и газообразной фазами почвы, являют ся той химически активной пленкой, которая определяет харак тер межфазных взаимодействий в верхних, наиболее биохими чески активных горизонтах почвенного профиля [Чуков, 2001, 2004б, в]. Фактически они являются своеобразным биохимиче ским посредником, через который в почвенном профиле проис ходит контакт живого и косного материала, био- и литосферы.

Вопросы по теме 1. С помощью каких параметров гумуса можно оценить палео климатическую информацию?

2. С помощью каких параметров гумуса можно оценить агрохими ческие условия угодий?

3. С помощью каких параметров гумуса можно оценить экологи ческие условия ландшафтов?

4. В чем проявляется изменение структурно-функционального со стояния гумусовых кислот при вовлечении земель в практику земледелия?

5. Какие показатели состава и свойств гумуса являются наиболее информативными в системе индикаторных признаков органического вещества почв?

Часть II. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ

ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВ

Глава 4. МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ

Для исследования ОВП необходимо применять целую сис тему методов, [Воробьева, 1995, 1998;

Орлов, 1969, 1981], так как ГВ – одна из наиболее сложных для изучения групп при родных соединений, представленных в биосфере не только в концентрированной (гумусовые горизонты почв, торф и т. п.) но и в рассеянной форме (нижние горизонты почв, наземные и грунтовые воды и т. п.) [Решение, 1971;



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |
 
Похожие материалы:

«Министерство внутренних дел Российской Федерации Краснодарский университет ОСНОВЫ ОПЕРАТИВНО-РОЗЫСКНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ УЧЕБНИК Под общей редакцией кандидата юридических наук, доктора философских наук, профессора Ю.А. Агафонова, доктора юридических наук, профессора Ю.Ф. Кваши Краснодар КрУ МВД России 2007 1 ББК 67.410.212 О 75 Рецензенты: Г.М. Меретуков, заведующий кафедрой криминалистики юридиче ского факультета Кубанского государственного аграрного университета доктор ...»

«АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Научно-популярная серия В. Г. МОРДКОВИЧ СТЕПНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ ИЗДАТЕЛЬСТВО НАУКА СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Новосибирск • 1982 УДК 577.4,574.9,212.6 * ОТ РЕДАКТОРА Мордкович В. Г. Степные экосистемы.— Новосибирск: Наука, 1982. Есть книги, посвященные лесам, пустыням, тундрам. Предлагаемая монография — о степях. В ней дано определение степной экосистемы, сделан обзор степей, очерчены пределы их различий в разных частях Земли. Объяснено, каким образом взаимодействуют ...»

«А.А. Васильев А.Н. Чащин ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВАХ ГОРОДА ЧУСОВОГО: ОЦЕНКА И ДИАГНОСТИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова А.А. Васильев А.Н. Чащин ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВАХ ГОРОДА ЧУСОВОГО: ОЦЕНКА И ДИАГНОСТИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ Монография Пермь ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА УДК: ...»

«УДК 631.362.633.1 ББК Рецензенты: В.М. Дринча, д.т.н., зав.отделом механизации Россельхозакадемии Б.А. Сергеев, к.т.н., проф., заф. каф. сельхоз- машин БГСХА С.С. ЯМПИЛОВ С.С.Ямпилов Технологическое и техническое обеспечение ресурсо-энергосберегающих процессов очистки и сортиро вания зерна и семян.-Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2003.-262с. ISBN ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕСУРСО-ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ Книга посвящена проблемам послеуборочной обработки зерна и семян. И ...»

«А.В. ЖИГЖИТОВ МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОНСЕРВИРОВАНИЯ И ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВ Улан-Удэ 2008 год Департамент научно-технологической политики и образования Министерства сельского хозяйства Российской Федерации ФГОУ ВПО “Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова” А.В. Жигжитов МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОНСЕРВИРОВАНИЯ И ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВ Учебно-методическое издание Улан-Удэ Издательство ФГОУ ВПО “БГСХА им. В.Р. Филиппова” 2008 год УДК 631. Т Печатается по решению ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«УДК 631.172:631.353.2/.3 АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ЭНЕРГО- С.В. Крылов, И.М. Лабоцкий, ЗАТРАТ СОВРЕМЕННЫХ МА- Н.А. Горбацевич, И.Ю. Сержанин, ШИН ДЛЯ ЗАГОТОВКИ ПРЕС- П.В. Яровенко, А.Д. Макуть, СОВАННОГО СЕНА И.М. Ковалева (РУП НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства, г. Минск, Республика Беларусь) Введение Рост цен на энергоносители привел к необходимости оценки энергозатрат, производимых сельскохозяйственными машинами при выполнении технологи ческих операций. Традиционно в отечественной ...»

«НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства Механизация и электрификация сельского хозяйства Межведомственный тематический сборник Основан в 1968 году Выпуск 43 В двух томах Том 2 Минск 2009 УДК 631.171:001.8(082) В сборнике опубликованы основные результаты исследований по разработке инновационных технологий и технических средств для их реализации при произ водстве ...»

«ISBN 5-86785-150-8 Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина П.А.Силайчев Методика планирования обучения в учреждениях профессионального образования Учебное пособие (издание третье, переработанное и дополненное) Москва 2010 ББК 74.560 УДК 377. 35 (07) С – 36 Рецензенты: доктор педагогических наук, профессор кафедры ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет С. С. МЕДВЕДЕВ ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ Учебное пособие версия для сайта биолого-почвенного факультета СПбГУ 2012 Сведения об издании на физическом носителе: УДК 577.3+581.1 ББК 28.57 М 32 Р е ц е н з е н т ы: канд. биол. наук , доцент В.Л.Журавлев (СПбГУ), канд. биол. наук И.Н.Ктиторова (Агрофизический НИИ РАСХН) Аннотация Медведев С.С. Электpофизиология pастений: учебное пособие. СПб.: Изд-во С.-Петербургского университета, 1997. ISBN ...»

«УДК 338.43+378 М 64 Мировой опыт и перспективы развития сельского хозяйства: материалы международной конференции, посвященной 95-летию ФГОУ ВПО “Воронеж- ский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки”. (23-24 ок- тября 2007 года) – Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2008. – 300 с. Организационный комитет конференции Востроилов А.В. - ректор ФГОУ ВПО ВГАУ, д.с.-х.н., профессор (пред- седатель); Герман Хайлер - президент Университета Вайенштефан, доктор, профессор (сопредседатель); Тарвердян ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ П.А. СТОЛЫПИНА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГБОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ П.А.СТОЛЫПИНА МАТЕРИАЛЫ X МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ 12 апреля 2012 Димитровград 2012 г. МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГБОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ...»

«XIX Международная научно-практическая конференция Жодино – Горки МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ Республиканское унитарное предприятие НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ ПО ЖИВОТНОВОДСТВУ Учреждение образования БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИННОВАЦИИ В СВИНОВОДСТВЕ Материалы XIX Международной научно-практической ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА В ПРОЦЕССЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ИНТЕГРАЦИИ Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию высшего сельскохозяйственного образования на Урале (Пермь, 13-15 ноября 2013 года) ...»

«Российский фонд фундаментальных исследований Томский государственный педагогический университет Томский государственный университет Томский политехнический университет Институт химии нефти СО РАН Национальный торфяной комитет РФ Томское отделение Докучаевского общества почвоведов БОЛОТА И БИОСФЕРА МАТЕРИАЛЫ ШЕСТОЙ ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ (10-14 сентября 2007 г.)) Томск 2007 УДК 551.0+556.56 ББК 26.222.7 + 28.081.8 Болота и биосфера: Сборник материалов шестой Всероссийской научной школы ...»

«В. В. Малков Племенная работа на пасеке •Москве(Россвльхоэиэдат №85 ББК 46.91-2 М19 УДК 638.145.3 Малков В. В. М19 Племенная работа на пасеке.— М.: Россельхоз- издат, 1985.— 176 с, ил. В интенсификации животноводства, и в частности ^пче- Даны приемы и методы отбора пчелиных семей, их оценка по основным параметрам. Рассмотрены вопросы селекции, разведения ловодства, важная роль принадлежит племенной работе. по линиям и племенного подбора. Этому вопросу уделяется большое внимание и в принятых ...»

«Page 1 of 117 Editura Ceres, Bucuresti, 1976 Малаю А. М 18 Интенсификация производства меда/Пер, с рум. Л. X. Левентуля; Под ред. и с предисл. Г. Д. Билаша.—М.: Колос, 1979.—176 с., ил. Книга содержит сведения о биологии пчел, способах их кормле- ния и размножения и наиболее эффективных методах повышения их медопродуктивности. Освещается опыт содержания пчел в Румынии, странах Западной Европы и США. Предназначена для пчеловодов колхозных и совхозных пасек. 40709—281 о35(01)-79 137~79- ...»

«МОСКВА ВО АПЮПРОМИЗДАТ 1991 ББК 46.91 Я 75 УДК 638.1 : 631.3 Р е д а к т о р Е. В. Мухортова Ярмош Г. С, Ярмош А. Г. Я 75 Малая механизация на любительских пасе- ках.— М.: Агропромиздат, 1991. — 174 с: ил. 15ВЫ 5—10—001608—6 Даны рисунки, схемы, чертежи, краткое описание, осо- бенности изготовления, используемый материал и инстру- менты для создания собственными силами средств малой механизации для любительских пасек. Для пчеловодов-любителей. 3705021000—026 Я——-—— 177—91 035(01)-91 15ВЫ ...»

«RUDECO Переподготовка кадров в сфере развития сельских территорий и экологии Модуль №3 Экологическая маркировка и маркетинг экологической и региональной продукции сельских территорий Университет-разработчик Орловский Государственный Аграрный Университет 159357-TEMPUS-1-2009-1-DE-TEMPUS-JPHES Проект финансируется при поддержке Европейской Комиссии. Содержание данной публикации/материала является предметом ответственности автора и не отражает точку зрения Европейской Комиссии. УДК 631.95 ББК ...»









 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.