CC BY
35
2005 ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. Сер. 3. Вып. 4
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
УДК 631.445.4:417.1:2
С. Н. Чуков, А. Г. Рюмин, А. С. Копосов, М С. Голубков
ПРОФИЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА АНТРОПОГЕННО ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ЛЕСОСТЕПНЫХ ПОЧВ
Рациональное использование, охрана и повышение плодородия земель в настоящее время стали одной из важнейших проблем развития цивилизации. Особенно остро она стоит в районах интенсивного освоения, каким является Центральное Черноземье. Распашка и сельскохозяйственное освоение земель здесь достигли предельных значений. Это активно влияет на почву и вызывает сильные количественные изменения и трансформацию структурно-функциональных параметров органического вещества почв, которые в значительной степени определяет уровень плодородия почв.
Другим важным аспектом антропогенного воздействия является погребение почв, которое особенно широко распространено в районах с развитой эрозией почв. Почвы с малым возрастом погребения изучены сравнительно мало, так как в основном внимание уделяется палеопочвам с большим возрастом погребения. По свойствам этих почв исследователи пытаются определить условия прошлых эпох (напр., климатические), но сделать это оказывается достаточно трудно (о чем можно судить по противоречивости данных из литературных источников). Безусловно, со времени погребения в почвах происходят достаточно существенные изменения, что осложняет сопоставление современного состояния погребенных почв с условиями их образования, а поправку на изменения, произошедшие за время погребения, сделать непросто из-за неоднозначности и противоречивости мнений о процессах трансформации свойств почв после их погребения. Поэтому вопрос связи трансформации параметров почв и в особенности их органического вещества со сроками погребения представляется достаточно актуальным.
Цель нашей работы - изучить количественные и качественные параметры гумуса в целинном, пахотном и залежном вариантах чернозема типичного, а также изучить и описать профильное распределение количественного и качественного состава органического вещества в погребенных серых лесных почвах с небольшим возрастом погребения (до 100 лет).
Для этого были поставлены и выполнены следующие задачи:
1) оценка количественных и качественных показателей органического вещества почв:
2) оценка величины эмиссии С02 из различных горизонтов почв в полевых и лабораторных условиях;
3) оценка содержания активных и пассивных фракций органического вещества почв непосредственно в почвенном образце (гумус-матрица);
4) определение концентрации свободных радикалов в экстрагированных из почв препаратах гуминовых кислот;
5) оценка процессов, происходящих после погребения почв.
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 04-04-49000); Министерства Промышленности и Науки (научная школа 1634 2003. 4)
© С. Н. Чуков, А. Г. Рюмин, А. С. Копосов, М. С. Голубков, 2005
В настоящее время в литературе нет единого мнения о характере и сущности изменения почвообразовательного процесса в почвах, используемых в сельском хозяйстве. Одни исследователи считают, что в почвах агроценозов продолжается развитие зонального типа почвообразования, принципиально не отличающегося от почвообразования в естественных экосистемах. Другие полагают, что в пахотных почвах развивается особый процесс, со своей спецификой, особенностями и характером эволюции, и, по сути, отличный от естественного.
Картосхема дегумификации пахотных черноземов на территории Русской равнины, созданная на основе карты изогумусовых полос, составленной В. В. Докучаевым в 1883 г., и современных почвенных карт, показала, что за 80-100 лет содержание органического вещества снизилось во всех почвах черноземной зоны [15]. При обобщении данных по черноземам, серым лесным и дерново-подзолистым почвам сортоиспытательных участков и базовых хозяйств северо-восточной части Украины [18] установлено, что за последние 20-48 лет наблюдений в этих почвах в основном преобладает процесс разрушения органического вещества.
В настоящее время существует достаточно широкий круг работ, посвященных влиянию органического вещества на почвенное плодородие и продуктивность земледелия. И. С. Кауричев и А. М. Лыков [9] показали, что между отдельными свойствами почвы и содержанием органического вещества в интервале от 0,5 до 2,0 существует прямая положительная связь, теснота которой характеризуется коэффициентами корреляции от 0,6 до 0,9. Анализ результатов многофакторных микрополевых опытов по изучению влияния уровня гумусированности, минеральных удобрений, мощности и уплотнения пахотного горизонта на продуктивность дерново-подзолистых почв показал, что наибольшее влияние на урожайность культур оказывает содержание органического вещества. Повышение эффективного и потенциального плодородия почв в интенсивном земледелии возможно только при условии поддержания и повышения равновесного содержания органического вещества и создания положительного баланса питательных веществ [11].
Влияние погребения на почвы несколько отличается от распашки, однако общим следствием этих двух типов антропогенного воздействия является дефицит свежих органических остатков. В почвенной литературе наиболее часто встречаются работы по изучению органического вещества палеопочв, погребенных в плейстоценовых и более древних отложениях, однако взгляды на процессы трансформации их органического вещества, происшедшие после погребения этих почв, несколько отличаются. Многие авторы отмечают невысокое содержание углерода в ископаемых гумусовых горизонтах и объясняют это минерализацией гумуса [10 и др.]. Разложение легкогидролизуемых веществ происходит быстрее, отчего возрастает относительное содержание гуминов и гуминовых кислот (ГК). Состав и свойства главных групп гумусовых веществ несколько изменяются в процессе минерализации гумуса после погребения почвы [2, 10, 6].
Есть и другие работы, в которых наоборот констатируется консервация качественного состава гумуса погребенных почв [3] и даже предлагается использовать групповой состав гумуса палеопочв для диагностики условий почвообразования и реконструкции состояния природной среды на момент погребения почвы. И. В. Тюрин и Е. И. Тюрина [17] в свое время отмечали, что изменений состава гумуса в погребенном черноземе не происходит — по их данным составные части органического вещества этих почв разлагаются с одинаковой скоростью. Вместе с тем качественный состав гумуса погребенных подзолистых почв, по данным их исследований, изменяется сильнее, причем в лесной зоне вследствие активного протекания почвенных процессов сравнительно мало реликтовых почв [17].
При радиоуглеродном датировании органического вещества палеопочв [21, 13] были получены данные, свидетельствующие об относительной сохранности соотношения основных компонентов гумуса в древних почвах, формирующихся в различных условиях, и авторами делается вывод, что это соотношение остается все же характерным для определенного
типа почвообразования. О. П. Добродеев и Н. И. Глушанкова [8] на материале, характеризующем органическое вещество разновозрастных ископаемых почв, показали, что гумус в них с течением времени сохраняет первоначальные особенности. В работе Т. Д. Морозовой и О. А. Чичаговой [13] подчеркивается, что соотношение основных групп гумусовых веществ, характерное для современных почв, сохраняется и в древних почвах. В то же время ряд авторов [21, 10] полагают, что фракционный состав гумуса ископаемых почв все же меняется во времени: возрастает доля гуминовых кислот, связанных с кальцием, отсутствуют свободные и связанные с полуторными оксидами формы гуминовых кислот, уменьшается количество легкогидролизуемых веществ. Так, Т. Д. Морозова и О. А. Чичагова [13, 14] отмечают, что содержание гуминов в ископаемой почве после погребения возрастает и что, основываясь на содержании гумина, можно косвенно судить об их возрасте. Однако О. Н. Бирюкова и Д. С. Орлов [1], обобщив литературные данные по составу гумуса ископаемых почв, пришли к выводу, что среднестатистические параметры состава гумуса, в том числе содержание гумина, не выходят за пределы, установленные для соответствующих типов современных почв. Другие авторы [6, 7] также отмечают, что доля гуминов в составе гумуса в разновозрастных ископаемых почвах значительно колеблется. Гумины скорее отражают изначальные свойства гумуса, а не возраст почв, поэтому вопрос о значении гумина в диагностике ископаемых почв еще до конца не ясен.
И. П. Герасимов [4] отметил большой разброс данных, касающихся абсолютного возраста гумуса почв, полученных радиоуглеродным методом, - от сотен лет до 7-10 тыс. лет. Он обнаружил определенные закономерности, проявляющиеся в том, что в подзолистых почвах преобладали датировки в пределах нескольких сотен лет, тогда как в степных (черноземах) они показывали возраст порядка нескольких тысяч лет. Кроме того, гетеро-хронность отмечалась в толще одного и того же почвенного профиля и даже в пределах одного горизонта. Последнее объяснялось разновозрастностью фракций гумусовых веществ, которые в зависимости от особенностей своего состава характеризуются различной биохимической устойчивостью. Основываясь на этих данных, И. П. Герасимов выдвинул положение об относительном и абсолютном возрасте почв, который определяется радиоуглеродным методом при датировании соответственно «биологически активного» и «биологически инертного» углерода.
Рассматривая варианты менее продолжительных сроков погребения, следует отметить, что по сравнению с почвами, погребенными в плейстоценовых и голоценовых отложениях, почвы, перекрытые искусственными насыпями, обладают рядом специфических особенностей, которые вызваны быстрым их захоронением толщами грунта весьма сложного и неоднородного состава.
С. В. Губин [5], выделяя несколько этапов трансформации погребенных почв, отмечает, что на первом этапе (200 лет) происходят активная трансформация и минерализация остатков органического материала в верхних частях профилей погребенных почв, что сопровождается резким и быстрым снижением содержания органического вещества в гумусо-во-аккумулятивном горизонте почвы. В дальнейшем (500-1000 лет) содержание органического углерода в погребенных почвах уменьшается в основном за счет снижения запасов собственно гумусовых веществ. По некоторым данным [2, 10] за 200-1000 лет оно уменьшается более чем в 2 раза. Погребенные почвы, в составе гумуса которых преобладают гуминовые кислоты, медленнее теряют органическое вещество, чем почвы с фуль-ватным составом; в составе гумуса резко возрастает содержание негидролизуемого остатка. Этот показатель четко диагностирует начальный этап изменения органической части почвы, после которого происходит дальнейшая трансформация органического вещества.
Немногочисленные публикации по качественному составу органического вещества погребенных почв с небольшой давностью погребения (менее 100 лет) указывают на то, что существенное изменение структурно-функциональных параметров ГК происходит
значительно быстрее, чем предполагают авторы, исследующие палеопочвы с большими сроками погребения. Это связано, по-видимому, с изменением биогидротермического режима гумусообразования при погребении [16, 19, 20, 22, 23]. Отмеченное в литературе изменение оптических свойств ГК (некоторое повышение оптической плотности и возрастание коэффициента цветности) может служить косвенным подтверждением увеличения зрелости и конденсированности молекул ГК.
Материал и методы иссле-С, % дования. В соответствии с задачами исследований в пределах одного поч-венно-географического контура были заложены разрезы на целинном, пахотном и залежном (30 лет) черноземах в Центрально-Черноземном заповеднике Курской области. Общность территории позволяла проводить сравнительное исследование тех и других почвенных разностей. Целинный профиль отобрали до глубины 2 м, остальные - буром до глубины 1 м.
На территории участка «Лес на Ворскле» заповедника «Белого-рье» Белгородской области были выбраны серые лесные почвы с малым возрастом погребения (2 объекта) и для контроля - целинная почва. Погребение почв возникло в результате изучения корневой системы модельного дуба. Название ямам дано по фамилиям ученых, проводивших исследование. С. И. Самиляк производил изучение в 1974 г. (31 год назад), а С. Н. Карандина в 1937 г. (68 лет назад). Мы обозначили данные разрезы как «30 лет» и «70 лет».
Результаты исследований и их обсуждение. Главная особенность пробоотбора: образцы отбирали не по генетическим горизонтам, а через каждые 5 см, пытаясь с одной стороны избавиться от субъективности исследователя в выделении почвенных горизонтов, а с другой - снизить разброс между значениями параметров в соседних слоях почвенного профиля.
Данные по содержанию органического углерода (рис. 1) в целинной почве демонстрируют экспоненциальное убывание с глубиной и в целом соответствуют литературным данным. В пахотном аналоге этой почвы содержание углерода существенно ниже (в 1,64 раза), что обусловлено минерализацией органического вещества и низкой интенсивностью процесса гумусообразования в результате уменьшения поступления в почву корневого опада.
целина
пашня
залежь
Рис. I. Содержание органического углерода в профилях чернозема типичного (здесь и далее % к почве).
Представляет интерес тот факт, что вопреки общепринятым представлениям дегуми-фикация пахотного чернозема распространяется далеко за пределы собственно пахотного горизонта. Это может быть связано с уменьшением поступления корневого опада по всему профилю пахотной почвы. Быстрое убывание углерода в пахотной почве в условиях залежи достаточно быстро компенсируется корневым опадом проградирующего биоценоза и за 30 лет приводит к почти полному восстановлению содержания органического углерода, Скорость восстановления весьма высока - до 0,05% С в год.
Что касается данных по органическому углероду для погребенных почв (рис. 2), то для каждого из изучаемых профилей серой лесной почвы, можно проследить закономерное уменьшение количества углерода с глубиной, охарактеризованное нами как экспоненциальное. Для каждого профиля построена своя экспоненциальная зависимость уменьшения содержания углерода по профилю, что позволило, не только качественно, но и количественно оценить процессы минерализации органического вещества в условиях погребения.
5 10 _
X
ш ю а; о.
0 с к
1 ш о о.
>ч
н о го
х ^
10
20
30
12 40 _
50 J
0,5 _1_
1,0 1,5 ' ■ '
2,0
2,5
3,0 1
3,5 I
4,0. I
С, %
Контроль 30 лет 70 лет
Контроль: у = 5,43ел/?(—х/14,59) + 0,33 30 лет: у = 2Шехр(-х/\7,65) + 0,31 70 лет: у = 1 А1-ехр{-х1А,А9) + 0,67
Рис. 2. Содержание органического углерода в целинном и погребенных вариантах серой лесной почвы.
С увеличением возраста погребения, как и следовало ожидать, заметно уменьшение содержания углерода. При погребении почвы в результате резкого снижения поступления свежих органических остатков из-за выхода гумусового горизонта за пределы активного кор-необитаемого слоя начинается активная минерализация органического вещества, скорость которой убывает со времени погребения: за 30 лет 0,076% С/год; за 70 лет 0,050% С/год.
Скорость минерализации органического углерода в серой лесной почве также сильно уменьшается вглубь по профилю таким образом, что, начиная со слоя 25-30 см, содержание углерода в погребенных почвах практически уравнивается с целинной на уровне 0,6-0,7%.
Оценка состава гумуса по Кононовой-Бельчиковой для чернозема типичного (рис. 3) показывает достаточно интересный результат для верхней части профиля целинной и за-
Рис. 3. Соотношение Сгк/Сфк по Кононовой-Бельчиковой для чернозема типичного.
лежной почвы, где наблюдается существенное снижение соотношения Сгк/Сфк по сравнению с нижележащей толщей. Количество гуминовых кислот возрастает вниз по профилю до 25 см, затем остается примерно постоянным до глубины 80 см, после чего идет на спад. Сгк/СфК в пахотном и залежном аналогах этой почвы существенно ниже по сравнению с целинным профилем.
Следует отметить, что это явление не обнаруживается в пахотной почве из-за турба-ции пахотного горизонта, но вновь возникает в залежной почве, что свидетельствует о воспроизводимости этого эффекта. В известной нам литературе явление низкого соотношения Сгк/Сфк в верхней части профиля черноземов ранее не отмечалось, по-видимому из-за того, что пробоотбор производился не послойно, а погоризонтно и его дискретности было недостаточно для обнаружения' этого эффекта.
Причиной данного явления может быть более контрастный биогидротермический режим гумусообразования в верхушке профиля.
Для оценки биологической активности почв по эмиссии С02 из почв [12] (метод Штатнова) были проанализированы послойные почвенные образцы трех почв: целинного, пахотного и залежного чернозема типичного. На рис. 4 представлены результаты опыта с целинным черноземом типичным. Видно, что эмиссия С<Э2 в верхнем пятисантиметровом слое невысокая, затем идет некоторый рост и примерно одинаковые величины эмиссии С02 до глубины 50 см. Ниже, в слое 65-70 см наблюдаются минимальные значения, которые в дальнейшем не изменяется с глубиной.
кгСОг • га/ч
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
0 5 10 15 20 25 30
" 35
го
| 40
ю
^ 45
и
50 55 60 65 70 75 80
Рис. 4. Изменение биологической активности в гумусовом профиле чернозема типичного.
Верхний минимум может быть связан с тем, что данный слой находится в непосредственном контакте с атмосферой, он значительно чаще промачивается осадками, лучше аэрирован, поэтому в нем происходит значительно более интенсивная минерализация легкодоступных форм гумуса.
В гумусовом профиле пахотного чернозема типичного наблюдается несколько иная картина эмиссии С02: четко выделяется плужная подошва на глубине 20-30 см, где из-за переуплотнения могут формироваться неблагоприятные условия для развития биологических процессов и эмиссия С02 практически исчезает.
В случае с залежным черноземом типичным (см. рис. 4) верхний слой имеет максимальную величину биологической активности, затем эта величина более или менее равномерно снижается с глубиной.
Таким образом, эмиссия С02 во всех вариантах черноземов практически полностью повторяет профильное распределение соотношения С,„'СфЛ.
Полученные нами полевые данные послойной оценки биологической активности целинного и погребенных вариантов серой лесной почвы достаточно сложны для интерпретации (рис. 5). Как показал опыт, наиболее ясная картина получается в изолированных послойных образцах. В целом интенсивность выделения углекислого газа с глубиной можно примерно охарактеризовать 8-образной кривой. Начальное уменьшение эмиссии связано, по всей видимости, с резким уменьшением содержания органического вещества. Дальнейшее повышение активности может быть связано с тем, что непосредственно перед определением горизонты, для которых не характерно высокое содержание кислорода, попали в аэробные условия, в силу чего пошел интенсивный процесс минерализации наиболее доступных фракций органического вещества. По видимому, в этом случае эмиссию С02 лучше оценить с помощью зонда при естественном залегании горизонтов.
кгСОг ■ га/ч 1
о 5 10 15 20 25
х 30
Ю >.
Я 35
40 45 50 55 60
65
кгСОг ■ га/ч
30 лет Исходные значения
70 лет Мат. обработка
Контроль
Рис. 5. Биологическая активность (кгС02 га/ч) в профиле целинного и погребенного вариантов серой лесной почвы (по методу Штатнова).
Интерпретацию результатов полевого определения эмиссии С02 существенно
осложняет многообразие влияющих факторов, которые трудно учесть. Это приводит к
большому разбросу значений. Основными проблемами являются различия температуры почвенных горизонтов (слоев), разная плотность сложения и газовой проницаемости почвенной массы и др.
Гораздо более достоверными представляются результаты определения биологической активности в лабораторных условиях газохроматографическим методом (рис. 6). Основным плюсом данного метода является приведение всех почвенных образцов к единым условиям перед началом опыта (влажность, состав почвенного воздуха, температура инкубирования), что существенно повышает точность и воспроизводимость результатов. Биологическая активность по выделению С02 была определена для всех разрезов серых лесных почв после предварительного увлажнения и инкубирования образцов в закрытых сосудах.
мг СОг/(кг почвы) ■ сут
юоо
2000
3000
4000
1000 2000 3000 4000
Инкубирование 23 ч
Рис. 6. Биологическая активность (мг ССЬ/(кг почвы) сут) в целинном и погребенных вариантах серой лесной почвы (газохроматографический метод).
На представленном графике мы видим плавное снижение биологической активности с глубиной, которое можно охарактеризовать как экспоненциальное. Здесь хорошо видны различия эмиссии С02 в зависимости от длительности погребения. При этом с глубины 35 см различий в выделении С02 между разными профилями уже практически не наблюдается.
Одним из методов, позволяющих получать прямую информацию о важнейших физико-химических параметрах гумусовых соединений, является метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). ЭПР обладает высокой чувствительностью и дает многообразную информацию о строении веществ, содержащих свободные радикалы, которые благодаря большому запасу энергии и высокой активности играют большую роль в большинстве химических реакций между органическими, органо-минеральными и минеральными соединениями в почвах. Определение различных форм гумусовых веществ позволяет судить об их реакционной способности и является актуальной задачей в решении комплексной проблемы оценки качественного состава органического вещества антропогенно нарушенных почв.
Изучение свойств и строения гумусовых соединений непосредственно в почвенном образце (без предварительной экстракции) особенно ценно и с методологической точки зрения более объективно, поскольку позволяет исследовать почву и органическое вещество как цельную гетерополидисперсную систему в ненарушенном состоянии, глубже познать процессы трансформации органического вещества на основании оценки активных фракций гуми-новых веществ («гумус») и пассивных, прочно связанных с минеральной частью фракций («матрица»).
♦ 1 целина —сь- пашня ~залежь
Рис. 7. Концентрация свободных радикалов чернозема типичного.
В целом процесс накопления гумуса в почве сопровождается постепенным снижением содержания матрицы, но не за счет ее разрушения, а за счет задействования ее органических свободных радикалов на закрепление и достройку более высокомолекулярных гумусовых соединений. В случае развития дегумификации, трансформации и минерализации гумуса, свободные радикалы матрицы «освобождаются» и вновь активизируются, что хорошо заметно в пахотной и залежной почвах (рис. 7).
По измеренной парамаг-КСР, спин/г нитной активности непосредст-
1,00Е+18 1.00Е+19 1.00Е+20 венн0 в почвенном образце хо-
рошо прослеживается следующая закономерность: количество свободных радикалов в «матрице» целинного чернозема ниже, что свидетельствует о значительной глубине гумификации органического вещества, а высокое содержание гумуса в верхней части залежной почвы и низкое содержание свободных радикалов «матрицы» указывают на высокую активность процессов гумусообразования.
Изучение препаратов гу-миновых кислот методом ЭПР, позволяет достаточно точно фиксировать количество свободных радикалов и тем самым оценивать величину биотермодинамической устойчивости макромолекул гуминовых кислот, которая обратно пропорциональна концентрации свободных радикалов.
При анализе данных по концентрации свободных радикалов следует прежде всего обратить внимание на характер —целина —о— пашня —а— залежь зависимости в пределах гуму-
сированной толщи, который у Рис. 8. Концентрация свободных радикалов в препаратах чернозема целинного (рис. 8) ГК чернозема типичного. г
достаточно хорошо коррелирует с соотношением Сгк/Сфк. Тот факт, что в верхней части профиля мы наблюдаем снижение парамагнитной активности в препаратах ГК, также свидетельствует о специфическом характере биогидротермического режима гумусообразования в этой части профиля по сравнению с нижележащими слоями. С глубины 25 см наблюдается практически экспоненциальное снижение концентрации свободных радикалов, коррелирующее со снижением содержания органического углерода. В пахотной почве наиболее биотермодинамически устойчивые ГК наблюдаются в подпахотном горизонте.
«Парамагнитный профиль» ГК залежной почвы можно попытаться объяснить более активным поступлением корневого опада и активной его трансформацией в условиях восстановления естественного состояния системы гумусовых веществ почвы.
Характеристика активных фракций почвенного гумуса и органно-минеральной матрицы целинного и погребенных вариантов серой лесной почвы (полученная методом электронного парамагнитного резонанса) представлена в двух вариантах: абсолютные значения и в пересчете на 1% углерода (рис. 9, 10). В целинном разрезе хорошо просматривается накопление активных фракций органического вещества в верхней части профиля, что связано с активным гумусово-аккумулятивным процессом. Органно-минеральная матрица значительно четче проявляется в нижних, менее гумусированных горизонтах. При сопоставлении погребенных вариантов хорошо заметна определенная «нивелировка» этих фракций органического вещества, связанная с минерализацией значительной части пула активного органического вещества в гумусовом горизонте при погребении, причем такое выравнивание наиболее сильно проявляется с увеличением времени погребения.
1Е+14 1Е+16 1Е+18 КСР, спин/г
1Е+16 1Е+18 1Е+14 1Е+16 1Е+1!
4
X т
......... 4 \
................* .1 >
..............} >
..................{< >
1 ^
КСР, спин/г
70 лет
Гумус Матрица
Рис. 9. Характеристика активного гумуса и органно-минеральной матрицы в целинном и погребенных вариантах серой лесной почвы.
Контроль
Данные, представленные на рис. 10 позволяют судить о том, что по мере увеличения срока погребения удельная свободнорадикальная активность органического вещества почв относительно возрастает. Это может, по нашему мнению, свидетельствовать о повышении биотермодинамической устойчивости гуминовых веществ почв за счет относительного увеличения их ароматичности в условиях погребения.
Рис. 10. Удельная свободнорадикальная активность (спин/г на 1% углерода) в целинном и погребенных вариантах серой лесной почвы.
Выводы. 1. Результаты наших исследований показали существенную трансформацию состава и свойств органического вещества черноземов под воздействием антропоген-нбго фактора. Длительная распашка приводит к существенной дегумификации почв на глубину до 80 см, что может быть связано с дефицитом поступления корневого опада во всю толщу почвенного профиля. 2. Оценка биологической активности почв по величине эмиссии С02 показала ее существенное снижение при распашке почв. В подпахотном горизонте эмиссия практически прекращается, что связано с резким замедлением биологических процессов в этом переуплотненном горизонте. Эмиссия в залежной почве постепенно повышается. 3. Благодаря высокой дискретности отбора проб в черноземе целинном обнаружено явление существенной «дегумактивации» в верхней (10 см) части профиля, которое отмечается по результатам оценки группового состава гумусовых кислот, эмиссии С02 и концентрации свободных радикалов в препаратах гуминовых кислот. 4. При погребении почвы и прекращении поступления свежего органического вещества происходит заметное снижение содержания органического вещества, которое происходит с замедлением минерализации в зависимости от времени погребения. 5. Этот процесс сопровождается существенным, прямо связанным с временем погребения снижением эмиссии С02, что может свидетельствовать о сокращении пула доступного органического углерода и связанном с этим падением биологической активности. 6. По данным ЭПР в гумусовом горизонте целинной почвы отмечается максимальное количество активных фракций органического вещества и органно-минеральная матрица практически не проявляется. При погребении происходят существенное уменьшение активных фракций и своеобразная «нивелировка» их содержания по профилю. 7. Удельная свободнорадикальная активность органического вещества почв (на 1% углерода) позволяет говорить об относительном увеличении доли парамагнитных центров с
увеличением времени погребения и росте степени биотермодинамической устойчивости органических молекул.
Статья рекомендована проф. Б. Ф. Апариным. Summary
Chukov S. N., RyuminA. G., Koposov A. S., Golubkov M. S. The organic matter profile organization in antropogenicaly transformed wood-steppe soils.
This work deals with profile organization of organic substance in plowed, post plowed and buried soils. As objects of research samples from typical chernozem (virgin, plowed, post plowed variation), and also virgin and buried grey wood soils were used.
According to the received results, long plowed results to essential soil degumification on depth up to 70 see. The estimation of soil biological activity on size of issue CO? has shown its essential decrease by soils plowed. The data on study of the contents of free radicals also specify essential decrease of soil organic matter activity почв at plowed and buried. In post plowed stage the tendency to restoration of soil organic matter initial parameters is observed.
Литература
1. Бирюкова О. H., Орлов Д. С. Состав и свойства органического вещества погребенных почв // Почвоведение. 1980. № 9. С. 49-64. 2. Ванькович Г. Я, Бессонова А. С., Колтун В. Д. К вопросу о плодородии погребенной почвы // Труды. Кишинев, с.-х. ин-та. 1976. Т. 165. С. 5-10. 3. Вашукевич Н. В. Органическое вещество голоцен-плиоценового хроноряда почв Предбайкалья: Автореф. канд. дис. Новосибирск, 1996. 15 с. 4. Герасимов И. П. Генетические, географические и исторические проблемы современного почвоведения. М., 1976. 5. Губин С. В. Диагенез почв зоны сухих степей, погребенных под искусственными насыпями // Почвоведение. 1984. № 6. С. 84-92. 6. Дергачева М. И, Зыкина В. С. Состав гумуса плейстоценовых ископаемых почв Новосибирского Приобья // Геология и геофизика.
1978. № 12. С. 16-26. 1. Дергачева М. И. Органическое вещество почв: статистика и динамика. Новосибирск, 1984. В.Добродеев О. П., Глушанкова Н. И. Палеогеографическое значение состава гумуса погребенных почв и новейших отложений // Вестн. МГУ. Сер. Геогр. 1968. № 1. С. 13-22. 9. Кауричев И. С., Лыков А. М. Проблема гумуса пахотных почв при интенсивном земледелии // Почвоведение.
1979. № 12. С.5-15. 10. Колтун В. Д. Производительная способность погребенных почв // Пути повышения плодородия и обработка почв в севооборотах: Сб. науч. статей. Кишинев. 1982. С. 16-24. 11. Лыков А. М., Клименко Н. Н. Органическое вещество дерново-подзолистой почвы как фактор ее эффективного плодородия // Изв. ТСХА. М., 1986. №5. С. 3-9. 12. Методы стационарного изучения почв. М., 1977. 13. Морозова Т. Д., Чичагова О. А. Исследование гумуса ископаемых почв и их значение для палеогеографии // Почвоведение. 1968. № 6. С. 18-26. 14. Морозова Т. Д.. Чичагова О. А. Особенности органического вещества ископаемых почв в связи с их генезисом и диагенезом // Тез. Докл. VI Всесоюз. Семинара «Органическое вещество в современных и ископаемых осадках». М., 1979. 15. Припутина И. В. Антропогенная дегумификация черноземов Русской равнины // Вестн. МГУ. Сер.5. 1989. № 5. С. 17-60. 16. Прокофьева Т. Е. Свойства городских почв, погребенных под дорожными покрытиями II Тез. Докл. II съезда Общества почвоведов. Кн. 1. СПб., 1996. С. 43-44. 17. Тюрин И. В., Тюрина Е. И. О составе гумуса в ископаемых почвах // Почвоведение. 1940. № 2. С. 10-22. 18. Уваров Г. И., Иванов А. И. Динамика и баланс гумуса в почвах разной интенсивности использования в условиях северо-восточной части Украины // Агрохимия. 1992. № 5. С. 96-101. 19. Растворова О. Г., Андреев Д. П., Гагарина Э. И., Касаткина Г. А., Федорова И. Н. Химический анализ почв: Учеб. пособие. СПб., 1995. 20. Цыпленков В. П., Чуков С. Н. О парамагнитной активности некоторых почв// Вестн. ЛГУ. Сер. биол. 1984а. № 15. С. 89-94. 21. Чичагова О. А. О составе гумуса погребенных почв различных типов почвообразования // Геогр. сообщ. М., 1961. Вып. 2. С. 48-53. 22. Чуков С. Н. Парамагнитная активность почвенного гумуса и ее изменение при антропогенном воздействии (на примере серых лесных почв): Автореф. канд. дис. М., 1985. 15 с. 23. Чуков С. Н. Структурно-функциональные параметры органического вещества почв в условиях антропогенного воздействия. СПб., 2001.
Статья поступила в редакцию 29 сентября 2005 г.
