CC BY
42
УДК 631.417.2:504.53.064 Г.Д. Чимитдоржива ИОиЭБ, Улан-Удэ Б.М. Кленов
ИПА СО РАН, СГГА, Новосибирск
ПРИРОДА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ПОЧВ СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНТИНЕНТАЛЬНОСТИ КЛИМАТА
Изучен элементный состав гуминовых кислот серых лесных почв, черноземов и каштановых почв в зависимости от степени континентальности климата. Данные почвы формируются в направлении с севера на юг в пределах широтной полосы 55-62° с.ш. Установлено, что с нарастанием степени континентальности в направлении с запада на восток изменение природы (структуры) гуминовых кислот происходит в соответствии с изменением биоклиматических условий.
G.D. Chimitdorzhieva
Institute of General and Experimental Biology of SB RAS
B.M. Klenov
Institue of Soil Science and Agrochemistry of SB RAS, Siberian State Academy of Geodesy (SGGA)
10 Plakhotnogo St, Novosibirsk, 630108, Russian Federation
NATURE OF HUMIC ACIDS OF SOILS OF NORTHERN EURASIA DEPENDING ON CONTINENTALITY OF CLIMATE
Elemental composition of humic acids was studied in grey forest soils, chernozems and chestnut soils depending on continentality of climate. The soils in question are formed in the direction from the north to the south within the limits of latitudinal belt of 55-62° North. It was shown that with increase in continentality of climate the change of humic acids nature occurs in accordance with the change of bioclimatic conditions.
Известно, что образование гумуса определяется пятью общеизвестными факторами почвообразования - климатом, растительностью (точнее, всем находящимся в почве живым веществом), рельефом, почвообразующей породой и возрастом ландшафта. Различное сочетание этих факторов является причиной многообразия почвообразования и гумусообразования на Земле. Влияние каждого из факторов в отдельности четко проявляется при сравнительногеографическом подходе как к изучению любых свойств почв, в том числе и природы составляющих гумуса.
Климатический фактор почвообразования (инсоляция и количество осадков) непосредственно влияют на проявление зональности растительного покрова. Растительность же вместе с другими представителями живого вещества (почвенной фауной и почвенными микроорганизмами) является основным источником поступающего в почву органического опада, а значит, и почвенного гумуса.
Одним из основных и наиболее экологически устойчивых компонентов гумуса являются гуминовые кислоты (ГК). В данном сообщении рассмотрено влияние климата, в частности, его континентальности на формирование природы ГК. Природа ГК - понятие очень широкое. Как и гумусообразование в целом, она соответствует условиям почвообразования. При изучении её, как правило, предусматривается элементный состав ГК, соотношение ароматической и алифатической частей и содержание функциональных групп в их молекулах, отношение к светопоглощению в различных частях спектра, молекулярную массу и ряд других характеристик. В данном сообщении ограничимся рассмотрением влияния континентальности климата на элементный состав ГК, в частности, на степень ароматичности ГК (СА). Элементный состав - одна из важнейших характеристик ГК. Его используют не только для получения представления о ГК как особом классе органических природных соединений, но и в связи с генетическими исследованиями почв. Показатель СА определяется расчетным путём по данным элементного анализа и свидетельствует о доле участия ароматической составляющей в структуре ГК. Подробно элементный состав ГК почв вышеупомянутой широтной полосы рассмотрен в одной из наших работ [1], в этом сообщении используются данные СА.
В качестве объекта исследования взяты целинные аналоги серых лесных почв, черноземов и каштановых почв, составляющих основу земледельческого фонда Северной Евразии, основную часть территории которой занимает Россия. В широтном плане этот ряд почв формируются, как правило, в направлении с севера на юг по мере усиления сухости климата в пределах примерно от 55о до 62о с.ш. В меридиональном направлении эта широтная полоса с вышеуказанными изученными почвами протягивается по территории Европейской части России (ЕЧР), Западной Сибири (ЗС) и Восточной Сибири (ВС) (в частности, Бурятии и Забайкалья). Климат здесь изменяется соответственно от умеренно континентального в ЕЧР до континентального в ЗС и далее до резко континентального в ВС.
Различная степень континентальности четко характеризуется показателями степени континентальности, предложенными Н.Н.Ивановым [2]. Этот показатель, равняясь 130-140 в ЕЧР, возрастает до 170-180 в ЗС и достигает в Забайкалье 190-200, т.е. величины, более всего приближающейся к предельной на Земном шаре. Усиление континентальности климата сопровождается в меридиональном направлении с запада на восток усилением «холодности» почв, которая, в свою очередь, хорошо коррелирует с глубиной их промерзания. В годы с наиболее суровыми зимами на этих трех территориях максимальная глубина промерзания достигает соответственно 0,5-0,8 м, 1,0-1,5 м и 2,5-3,0 м.
С учетом специфики биоклиматических условий почвы в ВС независимо от типа почвообразования эти почвы классифицируются также как холодные почвы (длительно- и глубокопромерзающие) [3]. В ЕЧР и ЗС почвы, как правило, составляют сплошные зоны, тогда как в ВС и, в частности в Забайкалье, они встречаются отдельными пятнами, островками вследствие горного рельефа, и здесь больше проявляется вертикальная зональность с проявлением котловинного эффекта. Кроме того, климат здесь формируется под влиянием трех контрастных компонентов - сухого и холодного климата северных областей Сибири, жаркого и сухого монгольских пустынь, теплого и влажного Тихоокеанского. Поэтому в Забайкалье часто контактируют очень контрастные ландшафты - сухая степь и тайга с проявлением криогенных процессов. Исходя из обширности изученных территорий и их физикогеографической сложности, гумусообразование рассмотрено нами ранее по интегральным показателям [4]. К таковым относятся запас общей фитомассы и фитомассы, идущей на формирование гумуса, а также запас гумуса и фракционирование гумусовых кислот на две основные группы - гуминовые кислоты и фульвокислоты (ФК).
Во всех изученных регионах накопление гумуса от серых лесных почв к черноземам и далее к каштановым почвам находится в соответствии с географическими закономерностями, установленными более полстолетия тому назад И.В. Тюриным (таблица). Вместе с тем следует отметить, что в меридиональном направлении в пределах широтной полосы от 55о до 62о с.ш. во всех изученных типах почв происходит снижение запаса гумуса. Снижение же запаса гумуса, в свою очередь, что четко коррелирует с усилением континентальности климата, которое сопровождается снижением запаса тепла, среднегодовой температуры воздуха, сокращением периода биологической активности и, следовательно, ослаблением гумусонакопления.
Таблица. Запас гумуса в верхнем полуметровом почвенном слое (т/га), соотношение гумусовых кислот (Сгк/Сфк) и степень ароматичности ГК
Почвы Регион
ЕЧР ЗС ВС
Запас гумуса Сгк/Сфк СА Запас гумуса Сгк/Сфк СА Запас гумуса Сгк/Сфк СА
Серые лесные 250 1,0-1,5 17 200 0,7 22 80 0,8 24
Чернозем ы 350 1,7-2,5 37 250 1,6-2,2 28 150 1,1-1,5 21
Каштанов ые 150 1,2-1,7 16 100 1,2-1,5 30 70 0,6-0,8 22
Таким образом, сравнительно-географический анализ гумусообразования показывает, что одним из определяющих факторов накопления гумуса в почвах может быть климат и в частности его континентальность. С её усилением ослабляется не только запас гумуса в почвах, но и изменяется его качественный
состав в сторону образования более упрощенных форм гуминовых веществ -ФК.
Данные таблицы показывают, что на типовом почвенном уровне показатель СА информативен лишь для почв ЕЧР, наибольшее значение характерно для черноземов [5]. Можно отметить закономерность: чем выше содержание ГК в почве, о чем свидетельствует величина Сгк/Сфк, тем выше их насыщенность ароматическими составляющими, т.е. СА. В Азиатской части России СА уже в меньшей степени различается на типовом уровне и не зависит от содержания ГК. Выводы Д.С.Орлова [5] справедливы скорей всего лишь для территорий ЕЧР. В ЗС СА отличается, видимо, лишь в почвах, контрастных по своему генезису, например, в серых лесных и каштановых почвах эти значения составляют соответственно 22 и 32. А в почвах ВС различия между значения СА выражены еще слабее и колеблются вокруг 20. Здесь, по-видимому, криогенные процессы стирают различия в природе ГК почв разного генезиса.
Таким образом, сравнительно-географический анализ гумусообразования показывает, что одним из определяющих факторов накопления гумуса в почвах может быть климат и в частности его континентальность. С её усилением снижается не только запас гумуса в почвах, соотношение основных групп гумусовых кислот, но и один из основных показатель структурного состояния ГК - степень ароматичности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Chimitdorzhieva G., Klenov B. Elemental Composition of Humic Acids of Automorphic Forest Steppe and Steppe Soils of Northern Eurasia // Proceedings Book of the Communications presented to the 15th Meeting of the International Humic Substances Society Tenerife - Canary Islands. June 27- July 2, 2010, Vol. 1 Page - 81- 84.
2. Иванов Н.Н. Пояса континентальности Земли / Н.Н. Иванов // Докл. Всесоюзн. географ. об-ва. 1959. - № 5. - С. 410-423.
3. Чимитдоржиева Г.Д. Гумус холодных почв / Г.Д. Чимитдоржиева // Новосибирск: «Наука», Сиб. отд-ние, 1990. - 145 с.
4. Кленов Б.М. Континентальность климата как геоэкологический фактор гумусообразования в почвах Северной Евразии /Сб. материалов VI Междунар. научного конгресса «ГЕО-СИБИРЬ-2010». Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология, Новосибирск: СГГА. Т. 4. - Ч. 2. - С. 51-54. (0,3 п.л.)
5. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. -М. Изд-во МГУ, 1990. - 272 с.
© Г.Д. Чимитдоржива, Б.М. Кленов, 2011
