CC BY
29
ХИМИЯ ПОЧВ
УДК 631.445
СПЕЦИФИКА КИСЛОТНО-ОСНОВНОЙ БУФЕРНОСТИ ПОЧВ В РИЗОСФЕРЕ ЕЛИ В ГОРИЗОНТЕ АЕ ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ*
Ю.Г. Максимова, Е.С. Русакова, И.И. Толпешта, Т.А. Соколова,
К.Ю. Близнецов, П.А. Мокроусова
В образцах, взятых из гор. АЕ подзолистой почвы в области ризосферы ели и внеризо-сферного пространства, определяли общие химические показатели и буферность к кислоте и основанию методом непрерывного потенциометрического титрования. Установлено, что почва ризосферы по сравнению с таковой внеризосферной зоны характеризуется достоверно (при Р = 0,9) более высокой общей буферностью к основанию за счет повышенных значений рН в интервале от 9 до 10. Это объясняется большим количеством в ней органического вещества и, вероятно, подвижных соединений железа и алюминия. Предполагается, что главными буферными реакциями в этой области значений рН при титровании основанием являются: депротонирование фенольных гидроксидов специфических и неспецифических органических кислот поверхностных гидроксильных групп минералов гидроксидов железа, повышение основности Бе- и А1-органических комплексов.
Ключевые слова: кислотно-основная буферность, ризосфера, подзолистая почва.
Введение
В последние десятилетия изучение специфики почвенных свойств в ризосфере стало очень быстро и динамично развиваться, и по этой теме появился огромный объем информации. Такого рода исследования необходимы для познания происходящих в почве реакций и механизмов биокосных взаимодействий, составляющих сущность процесса почвообразования как нативных, так и антропогенно измененных почв. Различия в свойствах между почвой ризосферы и внеризосферной зоны являются важнейшим фактором пространственного и временного варьирования почвенных характеристик. Оценка этого варьирования является необходимым предварительным шагом при проведении почвенно-химиче-ского мониторинга.
Известно, что термин «ризосфера» был введен в 1904 г. Л. Гильтнером для обозначения почвенного пространства, непосредственно прилегающего к корневым системам растений, в котором наблюдается повышенное содержание микроорганизмов [6]. Их концентрация в сочетании с прямым влиянием корневых систем растений на почву приводит к существенным различиям в свойствах между почвой в ризосфере и вне ризосферы. Эти различия становятся особенно контрастными, если на корневых системах растений обитают эктомикоризные грибы. В таком случае ризосферу определяют как «экто-микоризосфера» (ЭМКР). Очевидно, что именно в ризосфере и особенно в ЭМКР наиболее отчетливо проявляется синергетическое воздействие функцио-
нирования различных микро- и макроорганизмов на минеральную часть почвы.
Хорошо известна огромная роль микоризных грибов, увеличивающих во много раз поверхность контакта корня с окружающим субстратом и продуцирующих низкомолекулярные органические кислоты (НМОК), в обеспечении высших растений влагой и элементами питания [6]. Эти положения многократно подтверждены экспериментами [28, 30, 34, 37, 45].
Количество корней в почве составляет в среднем 0,21 кг/м2 для сельскохозяйственных культур и 5 кг/м2 — для лесов. Основная их масса в тундровых и таежных почвах сосредоточена в верхних 0,3 м, в то время как в аридных почвах более 50% корней приурочено к большим глубинам. Длина корней в 1 см3 почвы варьирует от единиц до многих десятков сантиметров. Толщина ризосферы зависит от того, по какому признаку мы ее определяем, и измеряется микрометрами в отношении состава микробиоты и содержания малоподвижных соединений элементов питания, десятками миллиметров, если это касается количества подвижных элементов питания и влаги, и несколькими сантиметрами в отношении состава газовой фазы [36].
За счет корневых выделений в почву поступает 20% и более органического углерода, ассимилированного растениями в процессе фотосинтеза. Поэтому в ризосфере формируется иной субстрат для развития микроорганизмов, чем в почве вне ее, что определяет различия в составе микробиоты. Это положение наглядно подтверждают результаты модель-
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проекты № 11-04-00061-а и № 10-04-00238а.
ного трехфакторного вегетационного опыта с турецким горохом, рапсом и суданской травой, проведенного на трех разных почвах [39]. Установлено, что из трех факторов — почва, вид растения, положение в почве (в ризосфере или вне ризосферы) — на состав бактериального сообщества в песчаных и супесчаных почвах в наибольшей степени влияет именно фактор «положение в почве».
В ризосфере изменяются и некоторые физические свойства почв, например уменьшается пористость, так как в порах распространяются корни, а на них часто образуются чехлы из микоризных грибов, корневых волосков и слизистых выделений [36].
Сравнение свойств подзола под насаждением ели обыкновенной (Picea abies) в образцах, отобранных в ризосфере и вне ее [35], показало, что в первом случае почва имеет более высокие показатели содержания Сорг и ЕКО. J.I. Drewer [32, 33] отмечает, что концентрация НМОК в растворе из почвы ризосферы может на порядки превышать их концентрацию в растворе, получаемом из почвы вне ризосферы.
В верхних горизонтах лесных почв под хемло-ком (Pseudotsuga menziesii) изучали состав почвенного раствора в образцах, взятых в ЭМКР Hysteran-gium setchellii и Gautieria monticola и вне скоплений этих экгомикоризных грибов [36]. В растворе из ЭМКР по сравнению с почвой вне скоплений грибов наблюдалась существенно более высокая концентрация Сорг, оксалат-, фосфат- и сульфат-ионов, а также H, Al, Fe, Cu, Mn и Zn, причем в отношении Сорг и оксалатов разница составляла несколько порядков. Найдена высокая прямая корреляция между концентрацией Сорг и фосфат-ионов, что свидетельствует об усилении растворения фосфатов в ЭМКР под влиянием органических кислот. Этот эффект был в большей степени выражен для почвы с G. monticola, чем с H. setchellii.
Более кислая реакция среды в сочетании с более высокой концентрацией органических лигандов в жидкой фазе создает необходимые предпосылки для интенсификации процесса выветривания минералов в ризосфере и особенно в ЭМКР. В частности, в ризосфере интенсифицируется процесс трансформационных изменений минералов с жесткими структурами в лабильные минералы, иногда с признаками хлоритизации. Это положение подтверждается многочисленными экспериментальными исследованиями в отношении биотита [27], мусковита и биотита [24], слюд и хлорита [25, 26], флогопита [37] и др. При этом сезонная динамика процессов трансформационных изменений слоистых силикатов в почвах имеет определенную специфику в ризосфере по сравнению с остальной почвой [44].
Все сказанное позволяет предположить, что в одном и том же генетическом горизонте почвы ризосферы и внеризосферной зоны вследствие отличий в свойствах должны различаться по устойчивости
к воздействию кислот и основании, т.е. по показателям кислотно-основной буферности.
При исследовании кислотно-основной буферности подзолистых почв различных регионов, в том числе и Центрально-лесного заповедника, идентифицированы основные буферные реакции, протекающие при кратковременном взаимодействии почвы с кислотой и основанием в ходе непрерывного по-тенциометрического титрования. Показано, что при титровании кислотой в органогенных горизонтах основными буферными реакциями являются катион-ный обмен, диссоциация органо-минеральных комплексов алюминия, железа и марганца, растворение солей сильных оснований и слабых органических кислот с последующим протонированием аниона кислоты, протонирование функциональных групп специфических и неспецифических органических кислот. В минеральных горизонтах преобладают реакции катионного обмена и реакции с участием несиликатных соединений алюминия и железа. При титровании суспензий из органогенных горизонтов основанием главными донорами протонов являются функциональные группы специфических и неспецифических органических кислот. Буферность к основанию минеральных горизонтов кислых почв связана преимущественно с вытеснением обменного алюминия с последующим осаждением гидроксида алюминия и его растворением, а также с реакцией депротонирова-ния гидроксильных групп на боковых сколах глинистых кристаллитов и на поверхности аморфных оксидов и гидроксидов железа и алюминия [8, 10—13, 15, 19, 20, 23, 41, 42, 46, 47].
В цитированных выше работах анализы выполнены на почвенных образцах в целом. В данной статье изложены результаты изучения кислотно-основной буферности гор. АЕ подзолистой почвы в ризосфере и во внеризосферном пространстве.
Объекты и методы исследования
Разрез подзолистой почвы с профилем О—АЕ— Епал—Еко—ЕПБВ—ПБВ заложен на территории Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника под смешанным лесом (ель, береза, осина) с зелеными мхами, кислицей и элементами неморального разнотравья в напочвенном покрове. Подробная характеристика условий почвообразования, почвенного покрова и почв заповедника дана в многочисленных публикациях, включая обобщающие монографии [1, 3, 9, 18, 20, 21]. Детальное изучение профиля подзолистой почвы, заложенного на участке рядом с разрезом, проведено И.И. Тол-пешта [22].
Непосредственные объекты исследования — образцы почв из гор. АЕ, отобранные в пятикратной повторности из ризосферы ели примерно 60-летнего возраста и внеризосферного пространства под ней. Кроме того, для общей характеристики почвы анализировали образцы, не разделенные по генетическим
горизонтам. Раздельный отбор осуществляли следующим образом. Вначале брали один общий образец с присутствующими в нем корнями. Из общей пробы извлекали фрагменты еловых корней с прилипшими к ним комочками почвы, сильно встряхивали их, и всю почву, которая после этого оставалась на корнях, отделяли и рассматривали как таковую ризосферы; материал, который осыпался при встряхивании, и материал того же горизонта, в котором визуально не было видно корешков, считали почвой внеризосферного пространства.
Таблица 1
Некоторые химические свойства почвы минеральных генетических горизонтов
Горизонт рН Сорг, % Обменные катионы, смоль-экв/кг
Н2О KCl Ca2+ Mg2+ K+ Na+ H + Al
АЕ 4,50 3,63 3,93 3,9 2,8 0,14 0,18 5,2
Е Епал 4,97 4,19 1,61 3,7 2,9 0,13 0,20 5,0
Е Еко 5,05 3,95 1,38 2,6 2,5 0,14 0,18 3,9
EIIBD 5,19 3,64 0,94 2,7 0,9 0,14 0,19 3,7
IIBD 5,21 3,34 0,78 0,9 1,0 0,17 0,23 1,2
Хотя в рамках данной работы вопрос о генезисе и классификационном положении исследованного профиля специально не рассматривается, набор его горизонтов и приведенные в табл. 1 данные о химических свойствах почвы требуют некоторых пояснений. Во-первых, наблюдается не свойственное подзолистым почвам на суглинках снижение количества обменных катионов с глубиной, что можно объяснить литологической неоднородностью породы — под контактно-осветленным гор. Еко легкий покровный суглинок сменяется песчано-супесчаной толщей. Для территории заповедника вообще характерна двучленность почвообразующих пород — на глубине 30—60 см происходит смена покровного суглинка либо тяжелосуглинистой мореной, либо песчано-супесчаными флювиогляциальными отложениями [16, 17]. Во-вторых, в профиле есть горизонт, индексированный как АЕ, свойственный скорее дерново-подзолистым, чем подзолистым почвам, с высоким содержанием Сорг (до 4%). Тем не менее исследуемая почва была определена как подзолистая, поскольку в составе органического вещества верхних горизонтов значительную долю составляют негумифицированные растительные остатки. Эта особенность тоже типична для подзолистых почв заповедника и связана с широким распространением здесь ветровалов [3, 21]. В-третьих, подзолистый горизонт обозначен как Епал за палевые тона окраски, что также характерно для подзолистых почв заповедника, занимающих хорошо дренированные участки [18, 21].
Из табл. 1 видно, что гор. АЕ имеет самое низкое в профиле значение рН водной суспензии и самую высокую обменную кислотность. Вниз по профилю значения рНвод постепенно увеличиваются, а обменная кислотность уменьшается. Содержание обменных кальция и магния также падает вниз по профилю.
Все химические анализы выполняли общепринятыми методами: Сорг — по Тюрину, обменные основания — в вытяжке NH4CI с последующим определением Ca и Mg комплексонометрически, K и Na — на пламенном фотометре, обменную кислотность — по Соколову [4].
Буферность к кислоте и основанию оценивали методом непрерывного потенциометрического титрования водных суспензий при разбавлении 1 : 10 образцов, взятых в 5-кратной повторности из ризосферы и внеризосферного пространства. Его проводили на автоматическом титраторе Mettler Toledo DL58 в атмосфере без CO2 от начальной точки (НТТ) до значения рН 3 при титровании кислотой и от НТТ до рН 10 — основанием. Титрование осуществляли с шагом 0,1 мл и регистрацией величины рН через 2 мин. после добавления очередной порции титранта, в качестве которого использовали 0,1 М растворы HCl и NaOH. По данным титрования рассчитывали общую буферность к кислоте и основанию как общее количество протонов или гидроксильных групп в миллимолях, поглощенное единицей массы почвы при указанных выше условиях. Рассчитывали также буферность к кислоте и основанию по интервалам значений рН, равным 0,25 единицы [7].
Результаты обрабатывали статистически [5].
Результаты и их обсуждение
Химические свойства почвы ризосферы и внери-зосферной зоны отличаются по большинству показателей, хотя достоверность отличий подтверждается статистической обработкой при разной вероятности для разных характеристик (табл. 2).
Таблица 2
Некоторые химические свойства почв из гор. АЕ ризосферы и внеризосферной зоны (средние значения из пяти повторностей)
Образец pH С, Сорг, % Обменные катионы, смоль-экв/кг
Н2О KCl Ca2+ Mg2+ K+ Na+ H + Al
Ризосфера 4,04 3,26 4,00* 4,04* 2,44 0,21* 0,23 5,40
Внеризо- сферная зона 4,11 3,24 3,93 3,32 2,16 0,15 0,22 5,16
* Различия показателей между почвой ризосферы и внеризосферной зоны достоверны при Р = 0,9.
Почва ризосферы содержит достоверно (при Р = = 0,9) больше органического вещества, обменных кальция и калия по сравнению с почвой внеризо-сферного пространства. Она имеет более низкое значение рНвод, более высокую обменную кислотность и большее содержание обменного магния, но по трем последним показателям различия можно выявить только на уровне тенденций, поскольку при Р = 0,9 они недостоверны.
Таблица 3
Общая буферность почв из гор. АЕ ризосферы и внеризосферной зоны (средние значения из пяти повторностей) при титровании кислотой от НТТ до рН 3 и основанием от НТТ до рН 10
Образец Буферность, ммоль-экв/кг
к кислоте к основанию
Ризосфера 16,61 232,04*
Внеризосферная зона 17,04 176,61
* Различия показателей между почвами ризосферы и внеризосферной зоны достоверны при Р = 0,9.
Статистическая обработка результатов определения общей буферности (табл. 3) выявила наличие достоверных различий между почвами ризосферы и внеризосферного пространства в отношении общей буферности к основанию — в ризосфере эта величина оказалась примерно на 25% больше, чем во внеризосферной зоне (232 и 176 ммоль-экв/кг соответственно). Эта закономерность хорошо согласуется с более низким значением рН и более высоким значением обменной кислотности в почве ризосферы. В отношении общей буферности к кислоте достоверных значений не выявлено.
Распределение значений буферности по интервалам рН (рисунок) полностью соответствует литературным данным для большинства почв и генетических горизонтов, в том числе и для гор. АЕ подзолистых почв заповедника. В большинстве случаев буферность возрастает по мере повышения рН при титровании основанием и понижения его значения при титровании кислотой [8, 13, 20]. Эта закономерность легко объяснима: в этих областях интенсифицируются процессы растворения минералов [29]. Кроме того, при непрерывном потенциометрическом титровании за счет кратковременного взаимодействия почвы с титрантом не все буферные реакции успевают пройти до конца и поэтому регистрируемые значения рН смещаются в сторону более низких и более высоких при титровании кислотой и основанием соответственно.
Достоверные при Р =0,9 различия в величинах общей буферности к основанию между почвой ризосферы и внеризосферной зоны обеспечиваются преимущественно различиями в области значений рН > 9 (рисунок, Б).
Из литературы известно, что главными буферными реакциями при титровании основанием в области значений рН 8—10 являются депротонирование фенольных гидроксилов специфических и неспецифических органических кислот [15, 42], повышение основности Бе- и А1-органических комплексов [40] и депротонирование поверхностных гидроксильных групп минералов гидроксидов железа [43].
Исследованные образцы характеризуются повышенным содержанием Сорг, причем этот показатель, как отмечалось, оказался выше в почве ризосферы по сравнению с почвой внеризосферного пространства. Ранее было показано, что количество несиликатных соединений железа и алюминия в гор. АЕ аналогичных почв заповедника может достигать 70—95 и 56—100 ммоль/кг для оксалаторастворимых желе-
Рис. 1. Распределение буферности к кислоте (А) и основанию (Б) почв ризосферы и внеризосферного пространства по интервалам значений рН, равным 0,25 единицы рН (средние значения из пяти повторностей, для интервалов значений рН 3,75-4 и 4-4,25 в образце из ризосферы число повторностей соответственно 4 и 3);
в скобках — доверительный интервал при Р = 0,9
за и алюминия соответственно [2, 13, 14, 22]. Также экспериментально установлено, что в исследуемых почвах буферная роль этих соединений очень велика — после оксалатной вытяжки буферность к основанию снижается в несколько раз [13], особенно в области значений рН 8—10. В рамках данной работы количество оксалаторастворимых соединений железа и алюминия в почвах ризосферы и внеризо-сферного пространства не определяли. Вместе с тем литературные данные свидетельствуют о том, что при прочих равных условиях почвы ризосферы содержат больше подвижных соединений данных элементов по сравнению с почвой вне ризосферы из-за более интенсивно протекающих процессов выветривания [31, 35].
Из сказанного можно заключить, что существенное превышение буферности к основанию в почве ризосферы по сравнению с почвой внеризосфер-ной зоны обусловлено прежде всего более высоким содержанием органического вещества, а также, вероятно, повышенным содержанием подвижных соединений железа и алюминия.
Различий буферности к кислоте между почвой ризосферы и внеризосферного пространства ни в одном из интервалов рН не выявлено (рисунок, А).
Выводы
• Почва ризосферы гор. АЕ содержит достоверно (при Р = 0,9) больше органического вещества, обменных кальция и калия по сравнению с таковой внеризосферного пространства. Она имеет более низкое значение рНвод, более высокую обменную кислотность и большее содержание обменного магния, но по трем последним показателям различия выявляются только как тенденции.
• Почва ризосферы характеризуется значимо (при Р = 0,9) более высокой общей буферностью к основанию за счет повышенных ее значений в интервале рН от 9 до 10 по сравнению с почвой внеризосфер-ной зоны. Это объясняется более высоким содержанием в почве ризосферы органического вещества и, вероятно, подвижных соединений железа и алюминия. Предполагается, что главными буферными реакциями в этой области значений рН при титровании основанием являются депротонирование фенольных гидроксилов специфических и неспецифических органических кислот, повышение основности Бе- и А1-органических комплексов и депротонирование поверхностных гидроксильных групп минералов гид-роксидов железа.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамова М.М. Сезонная изменчивость некоторых химических свойств лесной подзолистой почвы // Тр. Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева. Т. 25. М., 1947.
2. Алексеева С.А., Дронова Т.Я., Соколова Т.А. Химико-минералогическая характеристика подзолистых и бо-лотно-подзолистых почв, развитых на двучленных отложениях // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2007. № 3.
3. Васенев И.И., Таргулъян В.О. Ветровал и таежное почвообразование. М., 1995.
4. Воробъева Л.А. Химический анализ ночв. М., 1998.
5. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М., 1985.
6. Звягинцев Д.Т., Бабъева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М., 2005.
7. Иванова С.Е., Соколова Т.А. О способах представления данных, воспроизводимости и информативности результатов непрерывного потенциометрического титрования почвенных суспензий и вытяжек из почв // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1998. № 4.
8. Иванова С.Е., Соколова Т.А., Лукьянова О.Н. Развитие работ А.А. Роде по изучению лесных подзолистых почв методом потенциометрического титрования в связи с проблемой изменения почв под влиянием кислых осадков // Почвоведение. 1996. № 5.
9. Карпачевский Л. О., Строганова М.Н. Почвы Центрально-Лесного заповедника и их экологическая оценка // Динамика, структура почв и современные почвенные процессы. М., 1987.
10. Кислотные осадки и лесные почвы / Под ред. В.В. Никонова и Г.Н. Копцик. Апатиты, 1999.
11. Копцик Т.Н., Макаров М.И., Киселева В.В. Принципы и методы оценки устойчивости почв к кислотным выпадениям. М., 1998.
12. Копцик Т.Н., Силаева Е.Д. Буферность лесных подстилок к атмосферным кислотным осадкам // Почвоведение. 1995. № 8.
13. Максимова Ю.Т., Маряхина Н.Н., Толпешта И.И., Соколова Т.А. Кислотно-основная буферность подзолистых почв и ее изменение под влиянием обработок реактивами Мера—Джексона и Тамма // Почвоведение. 2010. № 10.
14. Маряхина Н.Н., Максимова Ю.Т., Толпешта И.И., Соколова Т.А. Химико-минералогическая характеристика подзолистых почв Центрального лесного заповедника в местах распространения карстовых образований // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2009. № 3.
15. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М., 1990.
16. Пузаченко Ю.Т., Желтухин А.С., Козлов Д.Н. и др. Центрально-Лесной государственный природный биосферный заповедник. М., 2007.
17. Пузаченко Ю.Т., Козлов Д.Н., Зарецкая Н.Е. и др. // Геоморфологическая история развития территории Центрально-Лесного заповедника. Кн. 44. Пос. Заповедный, 2005.
18. Регуляторная роль почв в функционировании таежных экосистем. М., 2002.
19. Роде А.А. Некоторые данные о физико-химических свойствах водорастворимых веществ в лесных подстилках // Почвоведение. 1941. № 3.
20. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И., Иванова С.Е. Взаимодействие лесных суглинистых подзоли-
стых почв с модельными кислыми осадками и кислотно-основная буферность подзолистых почв. М., 2001.
21. Строганова М.Н., Скрябина О.И., Шоба В.Н. Структура почвенного покрова Центрально-лесного заповедника // Генезис и экология почв Центрально-лесного государственного заповедника. М., 1979.
22. Толпешта И.И. Подвижные соединения алюминия в почвах ненарушенных экосистем южной тайги: Автореф. дис. ... докт. биол. наук. М., 2010.
23. Шамрикова Е.В., Соколова Т.А., Забоева И.В. Кислотно-основная буферность подзолистых и болотно-под-золистых почв северо-востока европейской части России. Екатеринбург, 2005.
24. April R, Keller D. Mineralogy of the rhizosphere in forest soils of the eastern United States // Biogeochem. 1990. Vol. 9.
25. Arocena J.M., Glowa K.R. Mineral weathering in ec-tomycorrhizosphere of subalpine fir (Abies lasiocarpa (Hook) Nutt.) as revealed by soil solution composition // Forest Ecol. and Management. 2006. Vol. 133.
26. Arocena J.M., Glowa K.R., Massicotte H.B., Lavku-lich L. Chemical and mineral composition of ectomycorrhizo-sphere soils of subalpine fir (Abies lasiocarpa (Hook) Nutt.) in the E horizon of a luvisol // Can. J. Soil Sci. 1999. Vol. 79.
27. Balogh-Brunstad Z, Kelly C.K., Dickinson T. et al. Biotite weathering and nutrient uptake by ectomyccorhiza fungus Suillus tomentosus in liquid culture experiments // Geo-chim. et Cosmochim. Acta 2008. Vol. 72, N 11.
28. Bornyasz M.A., Graham R.C., Allen M.F. Ectomy-cоrтhizae in a soil weathered granitic bedrock regolith: linking matrix resources to plants // Geoderma. 2005.
29. Breemen N. van, Wielemaker W.G. Buffer intensities and equilibrium pH of minerals and soils // Soil Sci. Soc. Amer. 1974. Vol. 38.
30. Calvaruso C, Turpault M.P., Frey-Clett P. Root-associated bacteria contribute to mineral weathering and to mineral nutrition in trees: a budgeting analysis // Appl. and Environment. Microbiol. Feb. 2006. Vol. 72, N 2.
31. Courchesne F, Gobran G.R. Mineralogical Variations of Bulk and Rizosphere Soils from a North Spruce // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1997. Vol. 61.
32. Drever J.I. The effect of land plants on weathering rates of silicate minerals // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1994. Vol. 58, Iss. 10.
33. Drever J.I., Stillings L.L. The role of organic acids in mineral weathering // Colloids and surfaces, a physicoche-mical and engineering aspects. 1997. Vol. 120.
34. Gadd Geoffrey M. Geomycology: biogeochemical transformations of rocks, minerals, metals and radionuclides by fungi, bioweathering and bioremediation // Mycolog. Res. 2007. Vol. 111.
35. Gobran G.R., Clegg S., Courchesne F. Rhizosphere processes influencing the biogeochemistry of forest ecosystems // Biogeochem. 1998. Vol. 42.
36. Gregory P.J. Roots, rhizosphere and soil: the rout to a better understanding of soil science // Europ. J. of Soil Sci. 2006. Vol. 57.
37. Griffits R.P., Baham J.E., Caldwell B.A. Soil solution chemistry of ectomycorrhizal mats in forest soil // Soil Biol. Biochem. 1994. Vol. 26, N 3.
38. Hinsinger P., Jaillard B, Dufey J.E. Rapid weathering of a trioctahedral mica by the roots of Ryegrass // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1992. Vol. 56.
39. Marschner P., Yang C.H., Lieberei R., Crowley D.E. Soil and plant specific effects on bacterial community composition in the rhizosphere // Soil Biol. and Biochem. 2001. Vol. 33.
40. Ritchie G.S.P, Posner A.M. The effect of pH and metal binding on the transport properties of humic acids // J. Soil Sci. 1982. Vol. 33.
41. Schwertmann U, Susser P., Natscher L. Protonenbuf-fersubstanzen in Boden // Zs. Pflanzenernahr. Bodenk. 1987. Bd 150, N 3.
42. Stevenson F.J. Humus chemistry, genesis, composition, reaction. N.Y., 1982.
43. Stumm W. Chemistry of the solid-water interface. N.Y., 1992.
44. Turpault M.P., Righi D, Uterano C. Clay minerals: precise markers of the spatial and temporal variability of the biogeochemical soil environment // Geoderma. 2008. Vol. 147, Iss. 3-4.
45. Ullman W.J., Kirchman D.L., Welch S.A., Vandervive-re Ph. Laboratory evidence for microbially mediated silicate mineral dissolution in nature // Chemical Geology. 1996. Vol. 132.
46. Ulrich B. Soil acidity and its relation to acid deposition / Effects of accumulation of air pollutants in forest ecosystems. Dordrecht, 1983.
47. Ulrich B. Natural and anthropogenic components of soil acidification // Z. Pflanzenernaehr. Bodenk. 1986b. Vol. 149.
Поступила в редакцию 05.09.2011
ACID-BASE BUFFER CHARACTERISTICS OF THE SPRUCE RHIZOSPHERE SOIL IN THE AE-HORIZON OF A PODZOLIC SOIL PROFILE
Yu.G. Maximova, E.S. Rusakova, I.I. Tolpeshta, T.A. Sokolova, K.Yu. Bliznetsov, P.A. Mokrousova
Chemical properties and acid-base buffer characteristics were measured in samples of the AE-horizon taken from rhizosphere of 60-year old spruce and out of rhizosphere. Acid-base capacity was estimated by of continuous acidimetric-alkalimetric titration procedure. The rhizosphere soil sample was found to be characterized by significantly (P = 0,9) higher capacity to adsorb OH-during the alkalimetric titration in the pH values range 9—10 as compared to that in the soil sample taken out of rhizosphere. This difference might be attributed to higher content of organic matter and probably to higher amount of Feox and Alox in the rhizosphere soil. The main buffer reactions occurring in the course of alkalimetric titration in this range of pH values include: deprotonation of phenol OH-groups of specific and non-specific organic acids, increase in the basicity of Al-organic
and Fe-organic complex compounds and deprotonation of surface OH-groups of Fe-oxides and hydroxides.
Key words: acidimetric-alkalimetric titration, rhizosphere, podzolic soil.
Сведения об авторах
Максимова Юлия Геннадьевна, аспирант 3-го года обучения каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-50-10; e-mail: ulashka_86@mail.ru. Русакова Екатерина Сергеевна, аспирант 2-го года обучения каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-50-10; e-mail: rrec88@gmail.com. Соколова Татьяна Алексеевна, докт. биол. наук, профессор каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-50-10; e-mail: sokolt65@mail.ru. Толпешта Инна Игоревна, докт. биол. наук, ст. препод. каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-50-10; e-mail: sokolt65@mail.ru. Близнецов Кирилл Юрьевич, студент 5-го курса каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-50-10; e-mail: sokolt65@mail.ru. Мокроусова Полина Алексеевна, студентка 5-го курса каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-50-10; e-mail: sokolt65@mail.ru.
