CC BY
9
УДК 631.45:631.445.24
ОСОБЕННОСТИ ТРАНСФОРМАЦИИ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ, НАРУШЕННОЙ СТРОИТЕЛЬСТВОМ ТРАССЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА
М.Ф. Овчинникова
Изучены действие и последействие строительства трассы магистрального трубопровода на свойства гумуса и особенности его распределения по гранулометрическим фракциям дерново-подзолистой почвы. Охарактеризованы признаки техногенной деградации гумуса и степень их выраженности по сравнению с контрольной почвой в разные периоды наблюдений во взаимосвязи со спецификой экологической ситуации.
Ключевые слова: характеристики гумуса, техногенная деградация, гранулометрические фракции, экологическая ситуация.
Введение
Проблема возрастающего техногенного давления на почву в связи с расширением строительства магистральных трубопроводов (МТ), нередко на землях сельскохозяйственного назначения, чрезвычайно актуальна для почв Нечерноземной зоны с низким плодородием и неблагоприятными биоклиматическими условиями для накопления качественного гумуса (промывной водный режим, кислая реакция среды, низкая насыщенность почвенного поглощающего комплекса (ППК) основаниями, низкая биологическая активность). Нарушение условий гумификации при прокладке трассы МТ (2—4 м) связано с изменением гранулометрического состава почвы — одного из важнейших факторов этого процесса. В почвах, сформированных на тяжелосуглинистых (или глинистых) почвообразующих породах, зафиксированы неблагоприятные изменения состава и соотношения гранулометрических фракций, что проявляется в утяжелении механического состава верхней части техногенного профиля (в основном за счет илистых частиц), возрастании плотности, снижении содержания пылеватых частиц и общей пористости и водопроницаемости во всех слоях [3, 5, 7, 11]. Гумусовые вещества, аккумулированные в илистых (< 1 мкм) и пылеватых (1—50 мкм) фракциях, существенно различаются по составу, свойствам, формам связи с минеральными компонентами, по экологической устойчивости и функциональным особенностям [13—15, 18]. В частицах < 1 мкм, где сосредоточена основная масса высокодисперсных глинистых минералов, аккумулируется гумус преимущественно фульватного состава. Продукты органо-минерального взаимодействия этих частиц состоят из гумусовых веществ, прочно связанных с глинистыми минералами и оксидами (гидрокси-дами) железа и алюминия и чрезвычайно устойчивых к биодеградации [12, 13, 16, 17]. В частицах
1—50 мкм закрепляется гумус фульватно-гумат-ного и гуматного типов в составе гетерополярных и комплексно-гетерополярных солей, или металло-гуматов, термодинамически устойчивых, но чувствительных к изменению экологической ситуации из-за незащищенности прочными связями с глинистыми минералами [12, 14, 18]. Отчетливо выраженные признаки гуматности гумуса, сосредоточение основной массы наиболее зрелых, оптически плотных, агрономически ценных фракций ГК-1 и ГК-2 характерны для мелко- и среднепылеватых частиц (1—10 мкм) [7]. Отмечена адекватная реакция их органического вещества (в частности, средней пыли) на изменение агрофона [6, 7, 14]. Количественное соотношение гумусовых веществ, аккумулированных в пылеватых (1—10 мкм) и илистых (< 1 мкм) частицах, т.е. показатель С1—ю/С<1, адекватно характеризует степень выраженности признаков гуматности (или фульватности) гумуса. Изменение соотношения относительно оптимального уровня позволяет оценить направленность процесса гумификации и качество гумуса в разных экологических условиях.
Негативные изменения состава и соотношения гранулометрических фракций зафиксированы при неблагоприятных воздействиях разной природы с проявлением признаков химической или механической (физической) деградации гумуса в зависимости от преимущественного нарушения условий гумификации. Вопрос о деградационных изменениях свойств гумуса при глубоком нарушении почвенного покрова в результате строительства трассы МТ изучен недостаточно. По материалам немногочисленных публикаций, оценка гумусно-го состояния техногенных почв проведена в основном по масштабам их дегумусирования [3, 5, 11]. Представляет интерес изучение признаков техногенной деградации качества гумуса на разных уровнях его организации, изменение степени выраженности признаков во времени в зависимости от специфики экологической ситуации.
Цель работы — изучить изменение во времени особенностей трансформации гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы, нарушенной и не затронутой строительством МТ, во взаимосвязи со спецификой гранулометрического состава и распределения гумуса по фракциям элементарных почвенных частиц (ЭПЧ); выявить признаки техногенной деградации гумуса, охарактеризовать роль тонкодисперсных частиц в проявлении признаков деградации.
Объекты и методы исследования
Исследование проводили на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве восточной части территории Учебно-опытного почвенно-экологическо-го центра МГУ им. М.В.Ломоносова «Чашниково» (Московская обл.). Почвообразующая порода — покровные суглинки на моренных отложениях. Морена представляет собой тяжелый красно-бурый суглинок очень плотного сложения и ничтожной водопроницаемости.
Исследуемый участок — производственное поле площадью 17 га, через которое в 1985 г. проложили траншею магистрального трубопровода (глубина 2—2,3, ширина 2 м). До 2000 г. оно находилось в структуре 4-польного зер-но-травяно-пропашного севооборота. В 1986—1995 гг. на всей площади поля (в том числе на участках, нарушенных строительством МТ) были проведены агромероприятия: двукратное известкование, внесение органических и минеральных удобрений. С 1996 г. агрохимические средства не применяли. В 2000 г. поле вывели из структуры севооборота и по настоящее время оно занято злакобобовыми травосмесями с периодическим проведением поверхностной обработки почвы (дискование) и кошением трав.
Образцы почв отбирали на участках, нарушенных строительством МТ (трасса) и им не затронутых (контроль). Отбор (глубина 0—20 и 20—40 см, по-вторность 5-кратная) проведен через 1 год, 15 и 30 лет после строительства трассы. Из почв выделяли гранулометрические фракции методом разминания образца в пастообразном состоянии без применения химических дисперга-торов [1]. Во всех фракциях определяли содержание гумуса [ 10], а в почвах, кроме того, его групповой и фракционный состав [9]. По фракционному составу гумусовых кислот рассчитывали показатели интенсивности ново-
образования гуминовых кислот (ГК) и формирования гуматов [8]. Результаты исследования статистически обрабатывали методом вариационного анализа [4].
Результаты и их обсуждение
Прокладка траншеи МТ привела к глубокому нарушению почвенного покрова, перемешиванию почвенных горизонтов, материнской и подстилающей пород, формированию техногенной почвы с унаследованными от почвообразующих пород неблагоприятными для сельскохозяйственных культур свойствами. Существенное нарушение условий гумификации (помимо негативных изменений параметров ППК) связано с изменением состава минеральной части и гранулометрического состава. Техногенная почва унаследовала признаки гранулометрии и покровных суглинков, и моренных отложений.
Через год после строительства трассы МТ (1986) в верхней части техногенного профиля произош-
Таблица 1
Гранулометрический состав ненарушенной (контроль) и техногенной (трасса) почв,
материнской и подстилающей пород, %
Год Глубина, Фракции ЭПЧ, мкм 1—10
см <1 1—5 5—10 10—50 >50 <1
Ненарушенная почва
1986 0—20 20—40 6,0 7,0 8,1 7,5 8,6 8,0 32,0 30,8 35,0 34,0 2,78 2,21
2000 0—20 20—40 5,6 6,3 9,7 8,0 9.8 7.9 30,0 32,0 37,0 35,0 3,48 2,52
2015 0—20 20—40 6,4 7,0 8,9 7,5 11,0 8,0 30,4 28,0 40,3 35,0 3,11 2,21
НСР05 0—20 20—40 0,4 0,6 1,0 0,6 1,2 0,4 1,6 2,0 3,6 3,1 0,51 0,25
Техногенная почва
1986 0—20 20—40 17,8 15,3 6,6 6,5 6,0 5,3 25,0 23,4 40,0 42,0 0,71 0,77
2000 0—20 20—40 7,2 12,9 9,9 9,0 9,5 7,2 30,1 25,0 40,9 38,7 2,69 1,26
2015 0—20 20—40 6,4 13,5 7,3 6,5 7,9 6,0 27,9 24,0 41,4 40,2 2,38 0,93
НСР05 0—20 20—40 4,8 1,4 1,7 1,4 1,9 0,9 3,8 0,8 1,1 2,4 1,59 0,36
Покровные суглинки
— 120—130 15—25 10—20 8—10 20—30 25—35 —
Моренные отложения
— 130—140 20—30 5—7 4—6 15—20 45—50 —
Таблица 2
Содержание углерода в почве и фракциях ЭПЧ, % от массы
Год Глубина, см Почва Фракции ЭПЧ, мкм С1—10
<1 1—5 5—10 10—50 >50 С<1
Контроль
1986 0—20 20—40 1,87 1,25 5,57 3,74 5,14 3,33 4,27 3,06 1,47 1,20 0,78 0,45 2,38 1,88
2000 0—20 20—40 1,43 1,07 5,01 3,74 3,47 2,80 3,10 2,50 1,18 0,88 0,60 0,55 2,28 1,75
2015 0—20 20—40 1,50 1,08 4,83 3,70 3,27 2,88 2,80 2,47 1,25 1,07 0,75 0,60 1,93 1,62
НСР05 0—20 20—40 0,15 0,07 0,53 0,03 0,68 0,44 0,52 0,49 0,23 0,23 0,14 0,13 0,48 0,20
Трасса
1986 0—20 20—40 0,79 0,48 2,23 1,54 1,75 1,20 1,65 0,98 0,44 0,31 0,12 0,10 0,55 0,54
2000 0—20 20—40 1,14 0,34 3,65 1,28 2,80 0,78 2,47 0,60 0,87 0,20 0,41 0,12 1,96 0,64
2015 0—20 20—40 0,90 0,37 3,55 1,35 2,72 0,85 2,50 0,52 0,90 0,25 0,50 0,17 1,73 0,50
НСР05 0—20 20—40 0,11 0,04 0,53 0,20 0,39 0,33 0,32 0,36 0,17 0,08 0,14 0,05 1,13 0,10
ло утяжеление механического состава за счет или- отношения С1—ю/С>1 свидетельствует об ухудше-стых частиц, уменьшение содержания мелкой, сред- нии качества гумуса, что подтверждается показа-ней и крупной пыли (табл. 1). Разбавление этой телями группового состава. В результате ослабле-части профиля материалом из нижележащих горизонтов и почвообразуюших пород во всех фракциях ЭПЧ заметно снизило содержание углерода: его запас в слое 0—40 см упал на 59%. Из них более половины (58%) из слоя 0—20 см, 42% — 20—40 см; в обоих случаях констатирована сильная степень деградации (табл.2). Вследствие количественного перераспределения фракций ЭПЧ и различий в потерях углерода изменилось и соотношение вкладов в его общий баланс и, соответственно, в качество гумуса. Несмотря на 2,4—2,5-кратное снижение уровня гумуси-рованности илистых частиц, их долевое участие в балансе углерода возросло с 18—21 до 50—51% (табл. 3), что связано исключительно с увеличением количественных показателей. Долевое участие пылеватых частиц в этом процессе уменьшилось с 19—29 до 10—17% ввиду снижения их количества и уровня гумусированности. Причем потери углерода за счет частиц размером 1—50 мкм в слое 0—40 см составили 86%, из них за счет мелкой и средней пыли (1—10 мкм) — 50%; большие размеры потерь, как и Собщ, характерны для слоя 0—20 см.
Зафиксированное в пределах 40-сантиметрового слоя 4,3- и 3,5-кратное снижение
Таблица 3
Вклад фракций ЭПЧ в общий баланс углерода почв, %
Год Глубина, Фракции ЭПЧ, мкм
см <1 1—5 5—10 10—50 >50
Контроль
1986 0—20 20—40 17,6 20,8 22,5 20,0 19,2 19,2 25,1 29,6 14,4 12,0
2000 0—20 20—40 19,6 22,4 23,8 20,6 20,9 18,7 24,5 26,2 15,4 17,8
2015 0—20 20—40 20,7 24,1 19.3 20.4 20,7 18,5 25,3 27,8 20,0 19,4
НСР05 0—20 20—40 2,1 2,2 3,2 0,5 1,4 0,5 0,6 2,3 2,8 4,9
Трасса
1986 0—20 20—40 50,6 50,0 15,2 16,7 12,7 10,4 13,9 14,6 6,3 8,3
2000 0—20 20—40 22,8 50,0 24,6 20,6 0,2 11,8 22,8 14,7 14,9 14,7
2015 0—20 20—40 25,6 48,6 22,2 16,2 22,2 8,1 27,8 16,2 23,3 18,9
НСР05 0—20 20—40 10,2 1,2 4,7 3,1 4,7 2,6 4,6 0,5 5,7 5,0
ния обеих стадий процесса гумификации в слоях 0—20 и 20—40 см содержание ГК (в отн. выражении) уменьшилось на 52 и 46% с понижением высокой (или средней) степени гумификации до слабой; показатели глубины гумификации снизились на 61 и 54% с изменением фульватно-гуматного (или фульватного) типа гумуса на очень фульват-ный. В составе ГК заметно уменьшилось содержание агрономически ценных фракций ГК-1 и ГК-2.
В период с 1986 по 2000 г. в почвах контрольных и нарушенных строительством участков прослежена неоднозначная экологическая ситуация, обусловленная различиями в уровне агрогенной нагрузки, в техногенной почве — к тому же образованием вымочек вдоль трассы МТ. Выявлена адекватная реакция гумусовых веществ почв на изменение условий гумификации. В слоях 0—20 и 20—40 см контрольной почвы за этот период снизился уровень гумусированности фракций ЭПЧ (процесс, в наибольшей мере характерный для пы-леватых частиц) и, как следствие, уменьшилось на 0,44 и 0,18 абс. % количество углерода, что рассматривается как закономерная ответная реакция почвы на негативные последствия интенсивного использования в севообороте в условиях отмены органических удобрений (с 1987 г.) и других агрохимических средств (с 1996 г.). В пределах 40-сантиметрового слоя снижение запаса углерода со-
ставило 20%, что свидетельствует о проявлении слабой степени агрогенной деградации. Бoльшие размеры потерь общих запасов элемента (72%), в составе пылеватых частиц (44%) и мелкой и средней пыли (25%) характерны для слоя 0—20 см. Потери в слое 20—40 см составили 28, 26 и 11% соответственно. Снижение содержания гумуса в составе мелкой и средней пыли способствовало ослаблению его гуматности. Более отчетливо это проявилось в слое 0—20 см, где отмечены уменьшение количества ГК (с падением степени гумификации на одну градацию), глубины гумификации (со сменой фульватно-гуматного типа гумуса на гуматно-фульватный), 1,4-кратное ослабление процесса новообразования ГК, сопряженное с уменьшением количества ее подвижных фракций (табл. 4). В слое 20—40 см контрольной почвы прослежены аналогичные, но менее выраженные признаки агрогенной деградации качества гумуса.
Специфика процесса гумификации в техногенной почве в период с 1986 по 2000 г. определялась, с одной стороны, проведением мероприятий по рекультивации почвы, формированием гумусово-ак-кумулятивного горизонта с позитивными изменениями параметров гумусовой системы; с другой — образованием вымочек вдоль трассы, развитием оглеения и замедлением реградационных процессов в нижележащих слоях, где колебание увлаж-
Таблица 4
Состав гумуса и гумусовых кислот почвы
% от Собщ Сгк Сфк Сгк-1 Сфк-1 Сгк-2 Сфк-2
Год Глубина, см Собщ С Сфк С
1 2 всего
Контроль
1986 0—20 20—40 1,87 1,25 21,3 15,0 7,0 4,3 34,7 25,0 34,0 38,0 31,3 37,0 1,02 0,65 1,85 1,63 0,67 0,29
2000 0—20 20—40 1,43 1,07 14,8 9,1 7,5 4,0 29,6 19,6 35,8 40,6 34,6 39,8 0,83 0,48 1,35 1,03 0,58 0,30
2015 0—20 20—40 1,50 1,08 9,5 8,0 8,1 5,5 24,7 20,5 34,8 36,7 40,5 42,8 0,71 0,56 1,06 0,86 0,63 0,39
НСР05 0—20 20—40 0,12 0,05 2,7 1,7 0,6 0,4 2,7 1,2 0,5 1,0 2,4 1,3 0,07 0,04 0,18 0,17 0,04 0,03
Трасса
1986 0—20 20—40 0,79 0,48 8,3 7,0 2,0 1,2 16,6 13,5 42,9 45,0 40,5 41,5 0,39 0,30 0,75 0,71 0,13 0,07
2000 0—20 20—40 1,14 0,34 12,0 6,1 3,3 следы 23,6 11,8 41,8 49,2 34,6 39,0 0,56 0,24 1,15 0,95 0,23
2015 0—20 20—40 0,90 0,37 9,7 5,3 5,6 2,8 22,5 15,4 41,2 44,5 36,3 40,1 0,55 0,35 0,88 0,56 0,36 0,18
НСР05 0—20 20—40 0,09 0,03 0,9 0,6 0,8 0,6 1,7 1,4 0,5 1,1 1,4 0,8 0,04 0,02 0,25 0,12 0,06
нения имело менее контрастный характер. В слое 0—20 см зафиксированы позитивные изменения состава и соотношения фракций ЭПЧ, повышение содержания углерода во всех фракциях и почве в целом, 3,6-кратное увеличение показателя С1—ю/С<1 (табл. 2). Все это свидетельствует об усилении признака гуматности гумуса, что подтверждено повышением показателей степени и глубины гумификации (на одну градацию), 1,5—1,8-кратной активизацией процессов новообразования ГК и формирования гуматов, увеличением содержания фракций ГК-1 и ГК-2.
Последствия рекультивации техногенной почвы в слое 20—40 см проявились в слабовыраженных позитивных изменениях состава и соотношения гранулометрических фракций, некотором увеличении показателя 1—10/< 1 (табл.1). Восстановлению полноценного профиля почвы препятствовало образование вымочек вдоль трассы. В условиях повышенного увлажнения прослежено снижение уровня гумусированности тонкодисперсных частиц, что в большей мере характерно для наиболее неустойчивых в этих условиях пылеватых фракций (табл.2). Содержание Собщ в слое 20—40 см с 1986 по 2000 г. снизилось на 0,14 абс. %, в значительной мере за счет пылеватых фракций. Признаки деградации качества гумуса проявились в негативных изменениях показателей степени и глубины гумификации, усилении признака его фуль-ватности, полном ингибировании процесса формирования гуматов и отсутствии фракции ГК-2 (табл. 4).
Вследствие различных условий гумификации и ответных реакций гумусовых веществ на их изменение в контрольной и техногенной почвах к 2000 г. по ряду показателей наблюдалось снижение контрастности в свойствах почв в слое 0—20 см и ее рост — в слое 20—40 см при сохранении преимущества контрольной почвы по всем показателям. По запасу углерода в 40-сантиметровом слое к 2000 г. техногенная почва уступала контрольной на 41%, оставаясь сильно деградированной, как и в 1986 г., несмотря на существенное сокращение разнины (от 59%). В отличие от 1986 г. преимущественная доля потерь Собщ (71%), углерода в составе пылеватых частиц (52%), в том числе и в составе мелкой и средней пыли (30%), зафиксирована в слое 20—40 см. Для этого слоя характерно и наиболее существенное снижение (в 2,7 раза) показателя С1—ю/С<1 (табл.2), что свидетельствует об ухудшении качества гумуса. Негативные его изменения охарактеризованы по 1,7-кратному снижению общего количества ГК (в отн. выражении), усилению признака фульватности, смене фульватного типа гумуса на чисто фульватный, полному инги-бированию процесса формирования гуматов, отсутствию фракции ГК-2.
В период с 2000 по 2015 г. в условиях длительного возделывания многолетних трав ответные реакции гумусовых веществ контрольной и техногенной почв на изменение экологической ситуации также не были однозначными. В слое 0—20 см контрольной почвы отмечена тенденция к увеличению содержания гумуса, однако с ухудшением его качества, что охарактеризовано как проявление признаков агрогенной деградации в результате длительного (с 1996 г.) использования почвы без применения агрохимических средств. Можно предположить, что эти изменения связаны с перераспределением органического вещества по фракциям ЭПЧ и, в частности, с ростом уровня гуму-сированности и вкладов в общий баланс углерода крупной пыли и песчаной фракции, аккумулирующих, однако, гумус менее качественный по сравнению с гумусом мелкой и средней пыли. Длительное возделывание многолетних трав, но без применения агрохимических средств, не способствовало повышению уровня гумусированности и вкладов в Собщ мелко- и среднепылеватых частиц (табл. 2,3), аккумулирующих высококачественный гумус. Ухудшение качества гумуса в слое 0—20 см охарактеризовано по снижению показателей степени гумификации (в пределах одной градации признака), глубины гумификации (со сменой гу-матно-фульватного типа гумуса на фульватный), 1,3-кратному ослаблению процесса новообразования ГК и 1,6-кратному уменьшению подвижных фракций ГК.
В слое 20—40 см контрольной почвы содержание гумуса практически осталось прежним, изменения показателей его качества на уровне группового состава незначительны; на уровне фракций гумусовых кислот наблюдалось ослабление процесса новообразования ГК, но менее выраженное, чем в слое 0—20 см. Обращает внимание повышение интенсивности второй стадии гумификации (или процесса усложнения гумусовых структур) и увеличение содержания ГК-2 по всей глубине 40-сантиметрового слоя (табл. 4), что рассматривается как позитивное влияние длительного возделывания зла-кобобовых травосмесей, способствующих уменьшению выноса обменных катионов и усилению их биологической аккумуляции корневой системой растений [2].
Изменения свойств гумуса в слоях 0—20 и 20—40 см техногенной почвы с 2000 по 2015 г. не имели четко выраженной однозначной закономерности, что позволяет предположить совместное проявление воздействий разной природы с неодинаковой степенью выраженности их влияния. Варьирование показателей содержания Собщ (снижение в слое 0—20 см и тенденция к росту в слое 20—40 см) без существенных изменений показателей качества гумуса на уровне группового состава может быть связано с перераспределе-
нием органического вещества по фракциям ЭПЧ и с изменением их вклада в общий баланс углерода (табл. 2, 3). На уровне фракций зафиксировано ослабление процесса новообразования ГК (1,3-кратное в слое 0—20 см и 1,7-кратное — в слое 20—40 см) и уменьшение содержания их подвижных фракций. Как и в контрольной почве, отмечена активизация второй стадии гумификации с увеличением содержания ГК-2 в слое 0—20 см и появлением их в слое 20—40 см, где они не были обнаружены в 2000 г. Проявление закономерности, как уже отмечалось, может быть связано с позитивным влиянием многолетних трав. По направленности и глубине изменений гранулометрического состава и их последствий в отношении параметров гумусовой системы техногенной почвы можно предположить, что в слое 0—20 см они в этот период в большей мере связаны с воздействиями агрогенной природы (ослабление мероприятий по рекультивации техногенной почвы, в том числе — отмена агрохимических средств), в слое 20—40 см — с негативными последствиями образования вымочек вдоль трассы. Действие каждого из этих факторов (либо возможное проявление их совместного действия) прослежено на фоне стабилизирующего влияния многолетних трав в отношении показателей качества гумуса на уровне группового состава и позитивного влияния в отношении второй стадии гумификации.
К 2015 г., несмотря на снижение контрастности в свойствах контрольной и техногенной почв, по всем показателям сохранялось явное преимущество контрольной почвы. По запасу углерода в 40-сантиметровом слое техногенная почва уступала контрольной на 51%, т.е. оставалась сильнодеградированной, что свидетельствует об устойчивом проявлении признаков техногенной деградации гумуса. Уменьшение запаса углерода обусловлено снижением уровня гумусированности всех фракций ЭПЧ. Большая часть потерь элемента (70%) связана с пылеватыми частицами, в том числе 40% — с мелкой и средней пылью. Более выраженные признаки дегумусирования тонкодисперсных частиц по сравнению с контролем прослежены в слое 20—40 см с его контрастным режимом увлажнения и признаками химической дестабилизации тонкодисперсной массы. Потери углерода в слое 0—20 см за счет пылеватых частиц составили 26, в слое 20—40 см — 44%; потери за счет мелкой и средней пыли — 16 и 25% соответственно. Уменьшение показателя С1—ю/С<1 — одного из предвестников ухудшения качества гумуса, в слое 0—20 см прослежено в виде тенденции; в слое 20—40 см отмечено 3,2-кратное снижение. Аналогичная закономерность наблюдалась в тех же слоях в отношении степени выраженности признаков деградации качества гумуса на уровне группового и фракционного состава (табл. 4).
Выводы
В разные периоды 30-летнего исследования последствий строительства МТ динамика содержания и состава гумусовых веществ контрольной и техногенной почв характеризовалась своеобразной направленностью в зависимости от специфики экологической ситуации, варьированием контрастности в свойствах и, соответственно, степени проявления признаков техногенной деградации гумуса. Максимально выраженная контрастность по всем свойствам гумуса наблюдалась через год после строительства трассы (1986), что связано с глубоким нарушением почвенного покрова и, как следствие, с существенными негативными изменениями состава и соотношения гранулометрических фракций (рост содержания ила и снижение количества пылеватых частиц). Именно в этот период, т.е. в условиях доминирования техногенного воздействия, зафиксировано максимальное снижение показателя С1—ю/С<1 — одного из характерных предвестников ухудшения качества гумуса. Со временем контрастность в свойствах обеих почв снижалась, что в значительной степени определялось по разнонаправленным изменениям показателей в зависимости от специфики экологической ситуации.
Независимо от степени выраженности контрастности в свойствах почв во все периоды исследований и по всем характеристикам гумуса сохранялось явное преимущество контрольной почвы. Через 1 год, 15 и 30 лет после строительства трассы МТ по запасу Собщ в 40-сантиметровом слое техногенная почва уступала контрольной на 59, 41 и 51%; за счет фракции пыли (1—50 мкм) потери углерода составили соответственно 86, 73 и 70%, в том числе за счет мелко- и среднепылеватых частиц, аккумулирующих наиболее качественный гумус, — 50, 42 и 41%. На протяжении всего исследования техногенная почва характеризовалась как сильнодеградированная с признаками ухудшения качества гумуса на уровне его группового и фракционного состава. Через год после строительства трассы, в условиях доминирования техногенных воздействий наибольшие потери органического вещества и максимально выраженные признаки деградации его качества прослежены в слое 0—20 см. Проявление тех же признаков через 15 и 30 лет зафиксировано в слое 20—40 см, что связано с образованием вымочек вдоль трассы, развитием огле-ения и деградационных процессов химической (физико-химической) природы, снижением уровня гумусированности тонкодисперсных частиц, особенно пылеватых, наиболее неустойчивых в условиях избыточного увлажнения. В целом техногенная деградация гумуса, вызванная строительством, определена как механическая (физическая), но осложненная вторичными деградационными процессами химической (физико-химической) природы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Айдинян Р.Х. Выделение почвенных коллоидов без химической обработки //Коллоид. журн. 1947. Т. 9, вып. 1.
2. Владыченский А.С., Телеснина В.М. Сравнительная характеристика постагрогенных почв южной тайги // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2007. № 4.
3. Гельцер Ю.Г., Гельцер В.Ю. Изменение свойств дерново-подзолистых почв агроценозов при строительстве магистральных трубопроводов // Почвоведение. 1993. № 10.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М., 2011.
5. Карпачевский Л.О., Горошевский А.В., Зубко-ва Т.А. Взаимодействие почв и газопроводов // Почвоведение. 2011. № 3.
6. Куваева Ю.В., Фрид А.С. Динамика органического вещества тонкодисперсных частиц дерново-подзолистых почв в длительных опытах // Почвоведение. 2001. № 1.
7. Овчинникова М.Ф. Деградация гумуса (особенности проявления в разных экоусловиях). М., 2012.
8. Овчинникова М.Ф. Особенности трансформации гумусовых веществ поверхностно-глееватой дерново-подзолистой почвы при длительном осушении в условиях выраженного микрорельефа и разной агро-генной нагрузки // Почвоведение. 2016. № 8. DOI: 10.7868/S0032180X16080104.
9. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. Л., 1980.
10. Практикум по агрохимии. М., 2001.
11. Сеньчева Е.В. Изменение физических, физико-химических и агрохимических свойств светло-серой лесной почвы при ее техногенном нарушении // Сельскохоз. науки. 2016. № 2.
12. Титова Н.А., Травникова Л.С., Когут Б.М., Кёр-шенс М. Органическое вещество и проблема устойчивости в XXI в.: соотношение и состав активной и инертной частей органического вещества черноземов длительных полевых опытов // Современные проблемы почвоведения. М., 2000.
13. Титова Н.А., Травникова Л.С., Шаймухаме-тов М.Ш. Развитие исследований по взаимодействию органических и минеральных компонентов почв // Почвоведение. 1995. № 5.
14. Травникова Л.С. Закономерности гумусонакоп-ления: новые данные и их интерпретация // Почвоведение. 2002. № 7.
15. Asano M, Wagai R. Distinctive organic matter pools among particle-size fractions detected by solid-state 13C—NMR, S 13C and S 15N analyses only after strong dispersion in an allophanic Andisol // Soil Sci. Plant Nutr. 2015. Vol.61.
16. Christensen B.T. Physical fractionation of soil and structural and functional complexity in organic matter turnover // Eur. J. Soil Sci. 2001. Vol. 52, N 3.
17. Kaiser K, Eusterhues K, Rumpel C. et al. Stabilization of organic matter by soil minerals-investigations of density and particle-size fractions from two acid forest soils // J. of Plant Nutr. and Soil Sci. 2002. Vol. 165.
18. Tarchitzky J., Hatcher P.G., Chen J. Properties and distribution of humic substances and inorganic structure-stabilizing components in particle-size fractions of cultivated Mediterranean soils // Soil Sci. 2000. Vol. 165, N 4.
Поступила в редакцию 17.07.2018
PECULIARITIES OF TRANSFORMATION OF HUMUS SUBSTANCES
IN THE SODDY-PODZOLIC SOIL, DISTURBED
BY THE MAIN PIPELINE CONSTRUCTION
M.F. Ovchinnikova
The action and aftereffect of the construction main pipeline on the characteristics of humus and the features of its distribution over particle-size fractions of soddy-podzolic soil were studied; features of humus technogenic degradation and the degree of their expression in comparison with the control soil in different periods of observations in relation to the specificity of ecological situation were characterized.
Key words: humus characteristics, particle-size fractions, technogenic degradation, ecological situation.
Сведения об авторе
Овчинникова Мария Фёдоровна, докт. биол. наук, вед. науч. сотр. Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ им. М.В.Ломоносова «Чашниково». Е-mail: biochem.ovchinnikova@yandex.ru.
