авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 9 |

«ЗНАЧЕНИЕ ИЗУЧЕНИЯ ГУМУСА ПОГРЕБЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ДЛЯ ПОЗНАНИЯ СОВРЕМЕННОГО ГУМУСООБРАЗОВАНИЯ И.В. Иванов ...»

-- [ Страница 3 ] --

Выше сказанное в равной мере относится и к виду Formica cunicularia или прыткому степному муравью, широко распространенному на юге и в средней полосе России. В целом экологическая специализация иссле дуемых нами видов муравьев сходна: аналогичная кормовая база, образование трофобиоза с тлями, использо вание сходного материала для строительства гнезд[3].

Цель работы — охарактеризовать актиномицетные комплексы муравейников Lasius niger и Formica cu nicularia как локусов естественного обилия мицелиальных прокариот.

Структуру актиномицетных комплексов муравейников изучали методом посева образцов материала му равейников и контрольных почв на плотные питательные среды. Для изучения актиномицетов, ассоциирован ных с живыми муравьями, проводили высевы смывов и непосредственно измельченных муравьев на расши ренный набор плотных сред.

Численность актиномицетов в изучаемых муравейниках, выявляемая методом посева, отличается от та ковой в контрольной почве. В образцах муравейника F. cunicularia количество выросших актиномицетов в два раза больше, чем в контроле, а в куполе муравейника L.niger число колониеобразующих единиц на порядок превышает таковой показатель в контрольной почве.

Анализ видовой структуры стрептомицетов, ассоциированных с муравьями показал, что у муравьев Lasius число актиномицетных видов, выявляемое при посеве смыва с поверхности выше, чем количество видов, вырастающее при посеве перетертых муравьев, при этом общий вид один — Streptomyces filamentosus. Обрат ная картина складывается у Formica: количество видов, выявляемое на поверхности муравьев меньше, чем при посеве из перетертых насекомых, отмечены два общих вида — S.speleomicini, S. viridogenes.

Таким образом, для структуры актиномицетных комплексов муравейников Lasius niger и Formica cunicu laria характерно сходство с исходной почвой: значительное разнообразие и выровненность, — и в то время раз личие по численности и соотношению видов. На поверхности и внутри муравьев разных видов – доминируют разные виды стрептомицетов, что может свидетельствовать о наличии у муравьев Lasius и Formica специфиче ской поверхностной и внутренней “актинофлоры”.

Литература 1. Бызов. Б.А. Зоомикробные взаимодействия в почве. М.: Геос, 2005. 212 с 2. Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М. Экология актиномицетов. Москва. Геос. 2001. 257с.

3. Голосова М.А. “Муравьи в лесных экосистемах. Морфология, экология видов, инвентаризация и картирование комплексов. Организация мирмекологического мониторинга”. Москва. Изд-во МГУ леса.2007.

УДК: 550. ЭВОЛЮЦИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА БИОСФЕРЫ В.Д. Корж Институт океанологии им, П.П. Ширшова РАН, Россия, 117997, г. Москва, Нахимовский проспект, E-mail: okean41@mail.ru Идеи В.И.Вернадского о роли живого вещества в процессах формирования элементного состава биосфе ры [1] намного опередили свое время. Лишь во второй половине ХХ века появились методологические разра ботки исследования сложных саморазвивающихся геологических систем [2, 3, 4], которые позволяют этим иде ям получить достаточно надежную адекватную оценку и должное развитие.

Ключом к определению специфики формирования элементного состава биосферы является исследова ние закономерностей перераспределения средних концентраций элементов между различными фазами: твердой - жидкой - газообразной (литосфера - гидросфера - атмосфера), происходящего в результате глобального непре 162   рывного процесса переработки косной материи «живым вещест вом» [4]. Элементные составы мы рассматриваем как целостные сис темы, обладающие собственным уровнем организации и эмерд жентностью, т.е. несводимостью свойств системы к сумме свойств элементов ее составляющих.

График зависимости сред них элементных составов океан ской и речной воды представлен на рис. 1. При количестве изученных элементов, равном 64, коэффици ент корреляции равен 0,94. Прак тическое равенство тангенса угла наклона линии, полученной мето дом линейной регрессии, и линии, отражающей закономерность транс формации и миграции вещества на барьере океан-атмосфера, свиде тельствует о равенстве констант не линейности процессов перераспре- Рис. 1. Соотношение между средними концентрациями растворенных деления средних элементных соста- форм элементов в океанской и речной воде.

вов между растворенной и твердой фазами на абсолютно разных гео химических барьерах океан-атмосфера и река-море [3]. Принципиальная общность этих геохимических барьеров состоит в том, что они являются местами "сгущения жизни". Регрессионный анализ позволил выявить общую тенденцию относительного увеличения концентраций микроэлементов в твердой фазе (и соответствующего уменьшения в растворе) в результате переработ ки косной материи живым веществом на геохи мических барьерах океан-атмосфера и река-море.

Графический способ сопоставления сред них элементных составов каменных метеоритов (протопланетного вещества) и литосферы, пред ставлен на рис.2. Коэффициент корреляции меж ду представленными в логарифмической форме концентрациями элементов в протопланетном веществе и в литосфере для 71 изученного хими ческого элемента равен 0,87. Тангенс угла накло на pегрессионной прямой равен 0,75. Это чис ленное значение тангенса является количествен ной оценкой фактора нелинейности общего про цесса эволюции элементного состава в системе протолитосфера – живое вещество – биосфера.

Впервые найдена общая тенденция пере распределения средних элементных составов в биосфере между твердой и жидкой фазами (ли тосфера - гидросфера). Этот процесс наиболее активен на биогеохимических барьерах, т.е. в местах "сгущения жизни", и проходит по ранее неизвестному нелинейному закону. Установлено, Рис. 2.  Соотношение средних концентраций химиче что результатом этого процесса является общее ских элементов в литосфере и каменных ме-теоритах относительное увеличение в твердой фазе кон (хондритах).

центраций химических элементов по мере уменьшения их распространенности в окружаю щей среде.

Выводы 1. Найдены общие закономеpности перераспределения средних элементных составов в биосфере между твердой и жидкой фазами (литосфера-гидросфера). Этот процесс наиболее активен на биогеохимических барь ерах, т.е. в местах "сгущения жизни", и проходит по ранее неизвестному нелинейному закону.

2. Установлено, что результатом этого процесса является общее относительное увеличение в твердой фа зе концентраций химических элементов по мере уменьшения их распространенности в окружающей среде.

3. Следовательно, перевод химических элементов из более растворимого в менее растворимое соедине ние - это общая специфическая реакция «живого вещества» на дефицит их концентраций в среде обитания.

  4. Этот процесс, проходящий в разных геосистемах имеет практически один и тот же показатель нели нейности (v), равный приблизительно 0,7 (протолитосфера - живое вещество - осадочные породы v = 0,75;

река – живое вещество – океан v = 0,67;

океан – живое вещество - атмосфера v = 0,7). Для современного уровня зна ния фактического материала эти оценки показателя нелинейности практически неразличимы.

5. Таким образом, удалось установить существование и получить количественную оценку универсаль ной константы нелинейности процесса эволюции элементного состава биосферы.

Литература 1. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы и ее окружения. М.: Наука, 2001. 376 с.

2. Лебедев В.Л., Т.А.Айзатулин, К.М.Хайлов, Океан как динамическая система. Л.Гидрометеоиздат, 1974. 200с.

3. Корж В. Д., Биогеохимические аспекты формирования элементного состава вод Мирового океана//Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. Труды Биогеохим. лаб. Т. 23, М.: Наука. 1999. С. 6-37.

4. Корж В.Д. Специфика формирования элементного состава биосферы // Докл. РАН, 2003. Т. 392, № 4, С. 517-520.

УДК 631.46: 631.445.53: [631.821.2] БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОРКОВЫХ СОЛОНЦОВ, МЕЛИОРИРОВАННЫХ ГИПСОМ ЧЕТВЕРТЬ ВЕКА НАЗАД Л.Н. Коробова, А.Д. Карпова ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г. Новосибирск Е-mail: kvv@gorodok.net Солонцы и комплексы почв с их участием в Западной Сибири занимают более 5 млн. га. В Барабинской низменности они составляют основу пахотных массивов, сенокосов и пастбищ [1]. По запасам питательных веществ солонцовые почвы потенциально плодородны, и при окультуривании на них можно получать высокие и устойчивые урожаи. Активное вовлечение солонцов в сельскохозяйственный оборот в Сибири происходило в 80-е годы ХХ века и сопровождалось проведением мелиоративных мероприятий. Химическая мелиорация со лонцов в Новосибирской области была проведена на площади 3 тыс. га, в Омской области – 50 тыс. га [2]. При ем способствовал повышению плодородия почвы и получению хороших урожаев зерна пшеницы, которые на химически мелиорированных солонцах достигали 28 ц/га против 12 ц/га без гипсования [2]. Через 25 лет после гипсования было установлено, что внесение мелиоранта изменило физические и химические свойства почвы [3]. При этом влияние гипсования на биологические свойства солонцов осталось не выясненным.

Цель данной работы изучить изменение биологических свойств мелиорированных корковых солонцов через 25 лет после однократного внесения гипса на примере микробного сообщества. В задачи исследования вошло изучение биологической активности почвы, обилия основных эколого-трофических групп микроорга низмов и направленности процессов трансформации органического вещества в почве.

Исследования провели на стационаре СибНИИЗХИМ Россельхозакадемии, расположенном в Барабин ской низменности (Чулымский район Новосибирской области). Изученные почвы – химически мелиорирован ные солонцы корковые гидроморфные черноземно-луговые высоко-солончаковатые сульфатно-содового типа засоления, с различным содержанием натрия в иллювиальном (солонцовом) горизонте В (соответственно со лонцы много- и малонатриевые). В настоящее время на них идет процесс самозарастания.

Варианты опыта: 1. солонец малонатриевый (контроль), 2. солонец малонатриевый + 18 т гипса /га, 3.

солонец многонатриевый (контроль), 4. солонец многонатриевый + 45 т гипса /га. Кроме этого, в качестве эта лона нами была изучена зональная лугово-черноземная почва.

Образцы почвы отбирались в начале июля 2008 г. в слоях 0-20 см и 20-40 см. В них учитывали обилие микроорганизмов круговорота азота и углерода на плотных и жидких питательных средах и биологическую ак тивность почвы по инициированной уреазной активности и протеолитической активности [4, 5]. Исследования проводили в год отбора проб в нативной почве и на следующий год в модельном опыте в контролируемых ус ловиях влажности (60% ПВ) и температуры (20-22 С).

Выявлено, что для показателей биологической активности корковых солонцов постмелиоративный эф фект гипсования зависел от дозы внесенного мелиоранта. После улучшения свойств малонатриевого солонца 18-ю т гипса его общая биологическая активность (мерой которой Т.В. Аристовская [5] предложила считать инициированную уреазную активность) и протеолитическая активность остались на прежнем уровне. Более высокая доза мелиоранта, 45 т гипса, внесенная на 1 га многонатриевого солонца, усилила биологическую ак тивность его верхнего слоя. Например, интенсивность разложения желатины в мелиорированном многонатрие вом солонце возросла до 7,5 раз.

Для показателей обилия почвенных микроорганизмов эффект последействия химической мелиорации выявился в первую очередь у участников круго ворота азота. Так, в мелиорированных вариан Табл. 1. Постмелиоративный эффект гипсования корковых тах в 2-3 раза увеличилась численность бакте солонцов для микроорганизмов–аммонификаторов рий – аммонификаторов, разлагающих легко гидролизуемые растительные остатки (табл.1).

Малонатриевый Многонатриевый В мелиорированном многонатриевом солонце Численность, солонец солонец это произошло в слое 0-20 см, в малонатриевом млн./г почвы кон- гипс, кон- гипс, солонце – в слое 20-40 см.

троль 18 т/га троль 45 т/га Обилие микробов-нитрификаторов Слой 0-20 см 311,5 306,1 316,1 472,3* стадии автотрофной нитрификации, наоборот, в 529, Слой 20-40 см 266,8 332,7 366, мелиорированных солонцах снизилось (табл. 2).

* 164   Табл. 2. Постмелиоративный эффект гипсования корковых солонцов для микроорганизмов – нитрификаторов и денитрификаторов Слой почвы 0-20 см Слой почвы 20-40 см Эколого- Малонатриевый Многонатриевый Малонатриевый Многонатриевый трофическая солонец солонец солонец солонец группа конт- гипс, конт- гипс, конт- гипс, конт- гипс, роль 18 т/га роль 45 т/га роль 18 т/га роль т/га Нитрозные бакте 140,0 4,0 1,1 1,3 3,0 1,1 4,0 1, рии*, тыс./ г почвы Нитробактерии, 0,9 1,5 1,1 0,9 0,9 1,1 1,1 1, тыс./ г почвы Денитрификато 25,0 15,0 140,0 4,0 3,5 3,0 1, ры*, млн/ г почвы *Р0,05 по сравнению с контролем При этом для нитрозных бактерий последействие мелиорации проявилось в сближении с показателями зональной лугово-черноземной почвы (1,5 тыс./ г почвы).

Биологические потери азота в верхнем слое мелиорированных вариантов, судя по численности денитри фикаторов, уменьшились по сравнению с исходными солонцами (контроль) в 1,7-35 раза.

Химическая мелиорация вызвала и структурные изменения в микробном сообществе солонцов. В мно гонатриевом солонце уменьшилось соотношение олигонитрофильных микроорганизмов, выделяемых на го лодном агаре, и микробов – аммонификаторов, растущих на богатых питанием средах. Для слоя 0-20 см мелио рированного солонца оно составило 1,6-1,7 против 2,2-2,8 в исходной почве, для слоя 20-40 см – соответствен но 0,5-1,2 против 0,9-1,7.

В улучшенном мелиорантом малонатриевом солонце возросла роль актиномицетов – активных гидроли тиков, осуществляющих в почве превращения трудноразлагаемых растительных остатков. Соотношение чис ленности актиномицетов и бактерий – аммонификаторов через 25 лет после внесения 18 т/га гипса увеличилось до 195,1 против 85,3 в контроле. В многонатриевом корковом солонце подобные отличия отмечены только в модельном опыте.

В мелиорированных солонцах изменилась также направленность микробиологических процессов транс формации органического вещества, о которой судили по коэффициенту трансформации Пм = (МПА+КАА) х (МПА/КАА), предложенному В.Д. Мухой [6]. Эти процессы сдвинулись в сторону синтеза органического ве щества. Так, в слое 0-20 см промелиорированных солонцов рас тительные остатки в 1,8-2,3 раза быстрее трансформировались в органическое вещество почвы, чем в исходном корковом солон це (рисунок). В слое 20-40 см промелиорированных солонцов превращение растительных остатков в органическое вещество почвы усилилось только в малонатриевом солонце.

Таким образом, химическая мелиорация корковых со лонцов существенно изменила их биологические свойства. Че рез 25 лет после гипсования в микробном сообществе возросла роль гидролитиков актиномицетов и сапрофитной микрофло ры, осуществляющей деструкцию легкоразлагаемых раститель ных остатков, и снизилась доля олигонитрофильных организ мов. Круговорот азота в мелиорированных солонцах по обилию микроорганизмов стал более сбалансированным и более похо Трансформация органического вещест жим на зональную почву. При этом в слое 0-20 см по сравнению ва в солонцах через 25 лет после вне с корковым солонцом активизировались микробиологические сения гипса. 1 – солонец малонатрие процессы превращения растительных остатков в органическое вый;

2 – солонец малонатриевый, гипс вещество почвы.

18 т/га;

3 – солонец многонатриевый;

Внесение более высокой дозы гипса обусловило и более – солонец многонатриевый, гипс значимые изменения биологических свойств мелиорированных т/га.

солонцов в длительном последействии.

Литература 1. Константинов М.Д. Агробиологический метод мелиорации солонцов Южного Урала и Западной Сибири. Ново сибирск. 2000. 360 с.

2. Семендяева Н.В. Длительность действия одноразового внесения гипса на солонцах Барабинской низменности // Сиб. вест. с.-х. науки. 2009. № 6. С. 439-441.

3. Семендяева Н.В., Анашкина Е.А. Трансформация генетического профиля солонцов Барабинской низменности при длительном действии гипса // Сиб. вест. с.-х. науки. 2007. – № 8. С.5-10.

4. Сэги Й. Методы почвенной микробиологии. М.: Колос. 1983. 295 с.

5. Аристовская Т.В. Чугунова М.В. Экспресс-метод определения биологической активности почвы // Почвоведение.

1989. № 11. С. 142- 147.

6. Муха В.Д. О показателях, отражающих интенсивность и направленность почвенных процессов. Харьков: Изд-во Харьковского СХИ, 1980. Т. 273. С.13-16.

  УДК 631. СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕГО УГЛЕРОДА ТИТРИМЕТРИЧЕСКИ И НА CNP-АНАЛИЗАТОРЕ Н.Г. Коронатова1, С.П. Кулижский2, Д.А. Соколов Институт почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН, г. Новосибирск E-mail: coronat@mail.ru Национальный исследовательский Томский государственный университет E-mail: soil@bio.tsu.ru Методы определения содержания углерода в почве основаны на окислении всего органического вещест ва до углекислого газа и воды. Для этого применяется либо сухое озоление – сжигание, либо мокрое озоление с помощью растворов сильных окислителей. Дальнейшее определение содержания выделившегося углекислого газа осуществляется либо путем его непосредственной улавливания или регистрации (прямые методы), либо по количеству определенных веществ, пошедших на окисление или образующихся в процессе окисления углерода (косвенные методы) [1].

В настоящее время в практику почвенных лабораторий все шире внедряются современные приборы, по зволяющие быстро и точно определять разнообразные почвенные параметры. В частности, все большее приме нение получают анализаторы элементного состава почв и, в особенности, анализаторы общего углерода. Прин цип работы таких приборов основан на сжигании образца при высоких температурах, в результате чего органи ческое вещество окисляется до углекислого газа и воды, и последующего измерения поглощения инфракрасно го излучения углекислым газом. Таким образом, определение содержания углерода на анализаторах относится к группе прямых методов.

Традиционным же методом определения общего углерода в почвах является метод И.В. Тюрина, кото рый используется длительное время и хорошо отработан. Этот метод основан на окислении органического ве щества раствором дихромата калия, а о содержании углерода судят по количеству иона дихромата, пошедшего на его окисление, что определяется титриметрически. Таким образом, данный метод является косвенным мето дом определения общего углерода [1].

Целью исследования было сравнить результаты определения общего углерода методом Тюрина и на CNP-анализаторе и дать оценку обоим методам.

Объектами исследования стали почвы горно-таежной зоны Западной Сибири: дерново глубокоподзолистая, а также молодые почвы (эмбриоземы) угольных отвалов. Эмбриоземы, формирующиеся на отвалах Ольжерасского угольного разреза (Кузбасс), были представлены типами органо-аккумулятивный, дерновый, гумусово-аккумулятивный в соответствии с классификацией молодых почв техногенных террито рий, предложенной В.М. Курачевым [2]. Возраст отвалов составил 35-40 лет. В эмбриоземах отбор проб произ водился в слоях 0-10, 20-30, 40-50 см. В дерновой глубокоподзолистой почве образцы отбирались по горизон там в слоях 0-3 см (Ад), 3-15 см (А1А2), 15-57 см (А2), 57-118 (В1).

Определение углерода в образцах проводилось двумя методами: общепринятым титриметрическим ме тодом И.В. Тюрина [3] и на современном анализаторе общего углерода SHIMADZU TOC-Vcpn (Япония) с при ставкой SHIMADZU SSM-5000A (Япония) для твёрдых образцов. В обоих случаях анализ проводился в двой ной повторности.

В таблице представлены результаты определения содержания общего углерода в дерново глубокоподзолистой почве и эмбриоземах, которые свидетельствуют о стабильном превышении результатов измерения в случае использования анализатора по сравнению с методом Тюрина.

Очевидно, что органическое вещество в дерново-глубокоподзолистой почве и эмбриоземах имеют раз ную природу. В первом случае – это разнообразные гуминовые вещества, входящие в состав почвенного орга нического вещества. Во вто ром случае – углистые час Среднее содержание общего углерода (%), определенное разными методами тицы, привнесенные при от сыпке отвалов во время до Разница в зна бычи угля, а доля гуминовых чениях (%) от Метод CPN веществ будет здесь ничтож Почва Глубина анализатор Тюрина носительно ме на. Тем не менее, в обоих тода Тюрина случаях определение содер 0-3 (Ад) 7,40 5,18 + Дерновая глубо- жания углерода на анализа 3-15 (А1А2) 5,14 3,84 + коподзолистая торе дало превышение значе 15-57 (А2) 1,14 0,86 + почва ний в среднем на 1/3 по срав 57-118 (В1) 0,76 0,79 - нению с методом Тюрина.

Органо- 0-10 32,07 22,05 + Известно, что при вы аккумулятивный 20-30 22,89 19,21 + эмбриозем полнении анализа по методу 40-50 24,96 16,98 + Тюрина, окисление органи 0-10 25,28 19,66 + Дерновый эм ческого вещества происхо 20-30 31,59 23,65 + бриозем дит не полностью и состав 40-50 23,41 18,09 + Гумусово- ляет 85-95% от более точно 0-10 26,37 22,02 + аккумулятивный 20-30 32,87 25,23 +30 го метода сухого озоления по эмбриозем 40-50 28,20 24,68 +14 Густавсону [1]. Однако, в нашем случае результаты 166   определения углерода на анализаторе превышают данные, полученные методом Тюрина, гораздо значительнее.

Учитывая, что при проведении озоления на анализаторе температура сжигания составляет 900С, и весь угле род органических соединений переходит в углекислый газ, полученные при этом результаты представляются более надежными.

Лишь в одном случае – в иллювиальном горизонте зональной почвы, где содержание углерода было са мым низким, - получены сходные значения в обоих методах. Возможно, это связано с характером органическо го вещества в этом горизонте. Известно, что в иллювиальный горизонт проникает наиболее подвижное органи ческое вещество почв, представленное в основном фульвокислотами, которые в своей структуре имеют много боковых алифатических групп, менее устойчивых к окислению. Вероятно, в таком случае, при проведении ана лиза по методу Тюрина, органическое вещество окисляется наиболее полно, что и ведет к высокому сходству результатов при применении обоих методов. Однако, это предположение требует подтверждения и проведения дальнейших исследований в этом направлении.

Таким образом, представляется вероятным, что результаты определения общего углерода более надеж ны, если получены на элементном анализаторе. Возможно, занижение результатов содержания углерода, полу ченных по методу Тюрина, более значительно, чем считалось ранее. Однако, имеющихся данных по данной проблеме еще недостаточно, и требуется дальнейшее исследование этого вопроса.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 10-04-90748.

Литература 1. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 272 с.

2. Экология и рекультивация техногенных ландшафтов / И.М. Гаджиев, В.М. Курачев, Ф.К. Рагим-заде и др.;

отв.

ред. В.М. Курачев. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1992. - 305 с.

3. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. – М.: Изд-во МГУ, 1970. – 488 с.

УДК: 532.546:519. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О ФИЛЬТРАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ В ТРЕЩИНОВАТО-ПОРИСТОЙ ЗОНЕ АЭРАЦИИ А.В. Костерин, Е.А. Костерина, Ф.М. Кадыров Казанский государственный университет, г. Казань E-mail: Ekaterina.Kosterina@ksu.ru В настоящее время часто возникает техногенное загрязнение зоны аэрации органическими соединениями.

В такой ситуации важно предусмотреть последствия аварии и оценить время на ликвидацию ее последствий.

Рассмотрим распространение органической жидкости в трещиновато-пористой среде от поверхности грунта к зеркалу грунтовых вод. Жидкость будет двигаться к зеркалу грунтовых вод по трещинам под действи ем силы тяжести и одновременно впитываться из трещин в блоки под действием сил капиллярного всасывания.

Защитные свойства грунта будут связаны с тем, что загрязнение будет удерживаться в блоках. Удачный сцена рий развития процесса заключается в том, что загрязнение окажется полностью «захваченным» блоками и не дойдет до грунтовых вод.

Будем предполагать далее, что способность блоков удерживать загрязнение определяется предельной емкостью блоков и временем их полной пропитки. Предположим, что в начальный момент времени трещины сухие, а блоки частично заполнены чистой водой, и загрязнение присутствует только на поверхности грунта.

Будем считать, что загрязнение имеет большую площадь, и будем пренебрегать высотой лужи загрязнения.

Основу математической модели составляют уравнения баланса массы жидкости в трещинах и блоках. В предположении, что загрязнение не достигает зеркала грунтовых вод, математическая модель, записанная в безразмерных переменных, имеет вид:

где s – насыщенность трещин жидкостью, a – объем органической жидкости в блоках на единицу объема сре ды, a0 – предельная емкость блоков, – характерное время пропитки блоков, T% – время существования за грязнения на поверхности грунта, L – глубина залегания зеркала грунтовых вод.

Данная постановка задачи отличается от приведенной в [1] тем, что предполагается нелинейная зависи мость скорости пропитки блоков от количества загрязнения в трещинах.

Задача была решена методом характеристик. Полученное численное решение было сравнено с результа тами работы [1], где задача (1)-(5) была решена аналитически для случая n = 0. Результаты совпали с высокой точностью. Расхождение численного и аналитического решений меньше одного сеточного интервала. Ниже на графике показано изменение загрязненной зоны с течением времени. График получен при a 0 = 2, = 0.7 и n = 0.3, а сеточные шаги по пространственной переменной и по времени равны 0.01.

  Фронт загрязнения начинает свое движение от поверхности ( x = 0 ) вглубь грунта в момент появления лужи загрязне ния на поверхности грунта. Насыщенность трещин в точке фронта в начальный мо мент времени равна 1. По мере продвиже ния фронта загрязнения вглубь грунта на сыщенность трещин в точке фронта уменьшается, потому что часть загрязне ния постоянно впитывается в блоки. Одна ко скорость движения фронта совпадает со скоростью движения частиц загрязняющей жидкости, пока насыщенность в точке фронта больше нуля. Линия фронта совпа дает с характеристикой уравнения (1). Как только насыщенность в трещинах в точке Динамика фронтов загрязнения.

фронта станет равна нулю, скорость дви жения фронта уменьшится. На рис.1 этому соответствует момент времени t0, когда фронт достигает глубины x0. Степень замедления движения фронта определяется буферными свойствами зоны аэрации. После того, как загрязнение впиталось в грунт с его по % верхности ( t = T ), от поверхности грунта движется вниз второй фронт, на котором насыщенность трещин равна нулю. Это происходит, потому что загрязнение впитывается из трещин в блоки, а нового поступления за грязнения с поверхности грунта не происходит. Линия этого фронта совпадает с характеристикой уравнения (1). Так на рис.1 при t = 2 загрязнение присутствует только в блоках выше второго фронта ( 0 x 0.5 ), присутствует как в блоках, так и в трещинах между фронтами ( 0.5 x 1 ), отсутствует как в блоках, так и в трещинах за линией переднего фронта ( x 1 ). Загрязнение полностью отсутствует в трещинах в момент вре мени t = t*, и процесс движения загрязнения к зеркалу грунтовых вод останавливается на глубине x*.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (про ект № 10-01-00629).

Литература 1. Белоусова И.А., Костерин А.В. Защитные свойства трещиновато-пористой зоны аэрации при загрязнении грунто вых вод углеводородными жидкостями // Водные ресурсы. 2004. Т.31. №2. С. 242-246.

2. Мироненко В.А., Румынин В.Г. Проблемы гидроэкологии. Монография в 3-х томах. Том 1. Теоретическое изуче ние и моделирование геомиграционных процессов. М.: Изд-во Московск. гос. горного ун-та. 1998. 611 с.

УДК 631.432 +504.054 +51- МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕГРАДАЦИИ ТРИДЕКАНА В ПОЧВЕ А.В. Костерин, О.А. Софинская Казанский госуниверситет им. В.И. Ульянова-Ленина, Казань E-mail: ushik2001@mail.ru Цель работы - построить простую (с минимальным набором параметров) математическую модель про цесса деградации углеводорода (УВ) в почве, адекватно описывающую серию экспериментов в условиях низ кой токсичности углеводорода и различной влажности почвы. Основным процессом самоочищения почв от большинства углеводородов нефти является биодеградация [1]. Наиболее активное микробное окисление орга ники происходит в местах контакта с водой. В разных почвах величины 0,6-0,8 наименьшей влагоёмкости (НВ), примерно равные влажности разрыва капилляров (ВРК), оптимальны для микробного окисления УВ.

Объекты и методы эксперимента.

Модельным углеводородом-загрязнителем был выбран н тридекан, который характеризуется следующими свойствами:

высокой биологической доступностью [1], низкой растворимо стью в воде и малым давлением насыщенных паров при комнат ной температуре. Как компонент загрязнения нефтью и нефте продуктами н-тридекан (С13Н28) широко распространен. Модель ной средой служил выщелоченный чернозем среднесуглинистый из Алексеевского района Республики Татарстан слоя 0-20 см (го ризонт А пахотный).

Схема эксперимента включала в себя два варианта набив ки: равномерный и ступенчатый [4]. При равномерной набивке вся почва в сосуде (300 г) оказывалась одинаково загрязненной тридеканом – 1% масс. При ступенчатой набивке загрязненным был лишь нижний слой почвы, а равный ему по объему верхний оставался незагрязненным (рис. 1).

Рис. 1. Схема эксперимента: I - случай Длительность экспериментов составляла от двух недель до равномерного загрязнения;

II – случай ступенчатого загрязнения почвы. трех месяцев.

168   Загрязнение почвы проводилось в воздушно сухом состоянии. Почву смешивали с 1% масс. тридекана и выдерживали в герметичной емкости при комнатной температуре 20 дней. После набивки колонок происходил полив водой. При этом влажность (W) в колонках представляла диапазон, находящийся между влажностью за вядания (ВЗ, 14% масс.) и наименьшей влагоемкостью (НВ, 37% масс.). Приближенный расчет влажности раз рыва капилляров (ВРК) привел к значениям ВРК 20-26 % масс. Стока из колонок через дренажные отверстия не происходило.

По окончании опыта в каждой колонке из верхнего и нижнего слоев почвы отбирали пробы на влаж ность и содержание тридекана [2]. Анализ содержания тридекана проводился методом газожидкостной хрома тографии.

Результаты.

Результаты эксперимента исходно представляли собой два ряда данных: о влажности и о соответствую щем остаточном количестве тридекана в нижнем слое почвы.

Статистический анализ показал, что средняя интенсивность биодеградации тридекана в вариантах с рав номерным и ступенчатым загрязнением почвы тридеканом различна – был выявлен эффект верхнего незагряз ненного слоя почвы (ЭВС) с вероятностью около 0,95. Величина ЭВС оценивалась как разница между остаточ ной концентрацией тридекана в нижнем слое при равномерном загрязнении почвы и аналогичной концентра цией при ступенчатом загрязнении.

Влияние влажности почвы на деградацию тридекана было положительным. Повышение влажности поч вы до 20% (минимальная из возможных ВРК) увеличило деградацию тридекана на 13% С0 в варианте с равно мерным загрязнением и на 27% С0 в варианте со ступенчатым. Повышение влажности почвы до ВРК количест венно дало тот же эффект, что и незагрязненный слой сверху.

Для представления о динамике самоочищения почвы от тридекана проводилось осреднение по диапазо нам влажности данных, полученных в определенные сутки от начала опыта. В большинстве вариантов заметна приостановка деградации в промежутке 14-30-й дни и дальнейшее ее возобновление. Без подобного торможе ния деградация прошла только при ВРК и равномерном распределении УВ. При обоих распределениях УВ и влажности ВРК, ВРК – НВ процесс деградации практически завершался к 56-му дню на достижении слабо уст ранимой концентрации тридекана (порядка 4-6% С0).

Моделирование.

Для математического моделирования предполагалось, что в почве исходно присутствуют микробы – по тенциальные окислители углеводородов, находящиеся в латентном состоянии до момента создания благопри ятной влажности. Структура модели достаточно традиционна и включала уравнения транспорта УВ и микроор ганизмов в водной фазе, а также кинетику биодеградации субстрата-загрязнителя. В случае малого количества и высокой биодоступности последнего применимо уравнение Моно [3]. После анализа размерности исходных уравнений и подстановки физически обоснованных характерных значений параметров были получены оценки, которые позволили сделать вывод о незначимости слагаемых, ответственных за транспорт. Чтобы повысить адекватность модели ступенчатым экспериментальным кривым, была выдвинута гипотеза: в процессе жизне деятельности микроорганизмы – углеводородокислители выделяют продукты, которые при определенных кон центрациях (U) подавляют усвоение УВ. С учетом вышесказанного модель выглядела следующим образом:

dC C M =, K1 + C K 2 + M dt dM C M MU = ( M 1), K1+ C K 2 + M K3+ M dt dU MU = ~U + ~, K3+ M dt где С - концентрация углеводородного субстрата в почве, М - концентрация биомассы углеводородокислите лей, - максимальная удельная скорость активизации микробов, К1, К2 – константы, - количество тридекана, поедаемое единицей массы микробной популяции за единицу времени (интенсивность утилизации);

слагаемое ( M 1) характеризует стабилизирующее действие почвенных условий на микробное сообщество;

- ко эффициент влияния ингибитора на рост биомассы, - коэффициент деградации ингибитора U, - коэффициент накопления ингибитора, К3 – константа полунасыщения ингибитором. Начальные условия были продиктованы условиями эксперимента: C(0) = С0, M(0) = M0, U(0) = U0.

Для идентификации параметров модели были проведены численные эксперименты с целью воспроизве дения лабораторных данных. Уточнение параметров достигалось путем минимизации функционала I ( C ) = [ С р ( t, M,,, K 1, K 2, K 3,,, ~, ~, M 0, U 0 ) C exp ( t )] 2 dt, где Ср - расчетная концентрация, Сexp – экспериментально найденная концентрация тридекана в почве. Все расчеты были выпол нены с помощью Visual Basic for Applications. Отклонения полученных модельных зависимостей от экспери ментальных данных не превышали 5% С0 (рис. 2).

Анализ результатов численного эксперимента, показал, что влияние влажности и варианта набивки за грязненной почвы на деградацию УВ проявлялось через значения постоянных параметров:,, К1,. Верхний незагрязненный слой почвы в первую очередь повышал количество потребленного тридекана, приходящееся на   единицу биомас сы углеводородо кислителей ().

Оптимальным условиям дегра дации тридекана (ВРК) соответст вовала высокая скорость разло жения «ингиби тора» и высокая активность мик робов (параметры, и K2). На уровне ВРК в равномерно за грязненном вари анте коэффици ент накопления «ингибитора»

был минималь ным, что привело к отсутствию за держек в дегра Рис. 2. Экспериментальные точки и модельные кривые убывания концентрации дации тридекана тридекана, соответствующие различным уровням увлажнения почвы.

(рис. 2).

Таким образом, построена математическая модель, адекватно описывающая самоочищение почвы от тридекана при разных уровнях влажности, равномерном и ступенчатом распределении загрязнителя в почве.

Определены параметры, а также чувствительность модели к их изменению. Показано, что насыпание незагряз ненного слоя почвы и увеличение ее влажности приводит к заметному изменению кинетических коэффициен тов, отвечающих за интенсивность утилизации тридекана.

Литература 1. Билай В.И., Коваль Э.З. Рост грибов на углеводородах нефти. Киев: Наукова думка, 1980. 340 с.

2. Костерин А.В., Софинская О.А. Эффект влажности и верхнего техногенно незагрязненного слоя почвы в биоде градации тридекана // Вестник Самарского ГУ. 2004. 2-й спец. вып. С. 158-175.

3. Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Биофизическая динамика продукционных процессов. М.;

Ижевск: Ин-т компьютер ных исследований, 2004. 464 с.

4. Gnter T., Dornberger U., Fritsche W. Effects of ryegrass on biodegradation of hydrocarbons in soil // Chemosphere.

1996. V. 33. №2. Р. 203- УДК 574. * БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ Н.П. Косых Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, г.Новосибирск E-mail: kosykh@issa.nsc.ru Биологические процессы в болотных экосистемах представляют собой совокупность продукционных, деструкционных процессов, процессов депонирования и ретранслокации органических соединений. Определе ние биологических процессов и система терминов рассмотрена ранее А.А.Титляновой (1991) для травяных эко систем, нами продолжены такие работы в болотах. Целью данной работы является оценка составляющих про дукционно-деструкционных процессов, с учетом процесса ретранслокации в болотах Западной Сибири в зави симости от типа экосистемы и топографии.

Объекты и методы Исследования проводились на ключевом участке, расположенном в междуречье Оби и Иртыша в окре стности г. Ханты-Мансийск. На ключевом участке было выбрано олиготрофное грядово-мочажинное болото и заложены следующие пробные площади: гряда, олиготрофная мочажина (ОМ) в ГМК, мезотрофная топь и рям.

Общая продукция трав, кустарничков и мхов определялась по приросту текущего года (Косых и др, 2003). Для определения скорости разложения применялся метод закладки растительности в торф (Паршина, 2009).

Результаты и обсуждение Анализ величины и структуры общего запаса, прироста, текущего изменения и отпада фитомассы, а также по требления, закрепления и возврата элементов почвенного питания в 4 болотных экосистем позволяет отметить ряд особенностей их формирования. Общее количество растительного вещества составляет 3200 – 4300 гС/м2.

                                                             *  Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 08-05-92501-НЦНИЛ_а.

170   Во всех экосистемах болот количество химических элементов в мертвом органическом веществе больше, мортмасса (слой 0-30 см), г/м чем в живой биомассе (рис. 1). Запасы фитомассы в экосистемах изменяются от 1610 до 2260 гС/м2. Для фитомассы гряд и рямов, Mg так же как и мочажин характерно высокое содержа- Ca ние азота. В период функционирования экосистем в K сосново-кустарничково-сфагновых сообществах ря- P мов и гряд накопление в живой фитомассе достигает N около 32,7-34,0 г/м2 элементов питания, в том числе азота 14-15г/м2, кальция 6.1-7.1 г/м2, калия 8.1-8. рям гряда ОМ ММ г/м2, магния 2.6-2.9 и фосфора 1.05 г/м2 (рис. 2-а). В мезотрофной топи эти показатели составляют соот ветственно 12.8, 11.03, 5.58, 1.71 и 1.0 г/м2. В олиго- Рис. 1.  Распределение химических элементов в мор трофной мочажине емкость круговорота элементов тмассе болотных экосистем.

питания вдвое меньше.

Продукция экоси   стем составляет 330 - гС/м в год в зависимости трофности. С приростом вовлекается в биологиче ский круговорот запасы элементов питания от 3, в олиготрофных мочажи нах, в сообществах рямов и гряд 12.6-13.2, и макси мума достигает в мезо трофных топях – 21.6 г/м в год. В том числе азота в грядах и рямах 5.91 - 6. г/м2, кальция 2.06 -2. г/м2, калия 2.96-3.55 г/м2, магния 0.86-1.06 и фос Рис. 2. Распределение запасов химических элементов (а) и потребление химических фора 0.45-0.49 г/м2 (рис.

элементов с чистой первичной продукцией (б) в болотных экосистемах.

2-б). В мезотрофной топи эти показатели составля ют соответственно 8.71,   7.38, 3.71, 1.09 и 0.74 г/м2.

В олиготрофной мочажи не потребление с прирос том элементов питания намного меньше и со ставляют 2.87 N, 0.9 Ca, 2.28 K, 0.6 Mg, 0.31 P г/м в год.

Скорость разло жения составляет от до 150 гС/м2 в год. При разложение потери эле ментов составляют от 2.1-2.4 азота, 1.19 – 1. Ca, 1.99-1.62 K, 0.53-0. Mg, 0.18 - 0.27 P г/м2 в Рис. 3.  Потери химических элементов при разложении (в) и возвращение год в экосистемах повы- химических элементов в процессе ретранслокации (г).

шенных элементов рель ефа (гряды и рямы), 4. азота, 6.9 Ca, 2.13 K, 0.79 Mg, 0.38 P г/м2 в год в экосистемах мезотрофных топей (рис. 3-в). Минимальные по тери наблюдаются в олиготрофных мочажинах 0.7 азота, 0.6 кальция, 1.0 калия, 0.4 магния, 0.06 г/м2 в год фос фора.

В процессе ретранслокации из зеленых листьев трав, кустарничков и мхов, возвращение питательных элементов (N, Р, К) составляет от 1,1г/м2 до 2,6 г/м2 (рис. 3-г).

Выводы Особенностью биологических процессов в болотных почвах является продолжительное задерживание поглощенных химических элементов в растительном веществе. По этой причине общая биомасса на единице площади в деятельном слое в болотных фитоценозов в 5-14 раз больше массы прироста. В процессе разложения   от30 до 50 % химических элементов от потребления уходит с болотными водами. В процессе ретранслокации от 5 до 35% от потребления возвращается в экосистему. Закрепляется в растительных остатках от 30 до 70 % в зависимости от экосистемы и подвижности химического элемента.

Литература Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Блейтен В. Продуктивность болот южной тайги Западной Сибири. // Вестник Томского Университета, 2003. - № 7.

Паршина Е.К. Деструкция растительного вещества в болотных экосистемах таежной и лесотундровой зон Западной Сибири // Автореферат на соискание ученой степени к.б.н.. Томск, 2009.

Титлянова А.А. Биологический круговорот углерода в травяных биогеоценозах. Новосибирск: Наука, 1991.

УДК: 631. ПРОЯВЛЕНИЯ ГИДРОМОРФИЗМА В ЮЖНЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ ИШИМСКОЙ СТЕПИ Ю.В. Кравцов Новосибирский государственный педагогический университет, Новосибирск Е-mail: kravtsov60@mail.ru Ишимская степь (Ишим-Иртышский степной водораздел) выступает важным сибирским регионом по производству зерна и кормовых трав, а южные черноземы, занимающие обширные плакорные участки водо раздела, составляют основной фонд пахотных земель этой территории. Вместе с тем, в происхождении, тенден циях природной и антропогенной эволюции и генетических свойствах ишимских южных черноземов остаются дискуссионные вопросы. Одним из них является вопрос о проявлениях и степени гидроморфизма этих почв при залегании грунтовых вод на глубине 4-6 м.

Цель работы – установить проявления и степень гидроморфизма южных черноземов Ишимской степи при уровне грунтовых вод 4-6 м.

Проявления гидроморфизма в южных черноземах Ишимской степи выявлялись путем сравнения генети ческих свойств плакорных почв, развитых при глубоком (6-10 м) и неглубоком (4-6 м) залегании грунтовых вод. Степень гидроморфизма ишимских южных черноземов устанавливалась в процессе изучения водного ре жима почв в течение 1986-1990 и 2002-2009 гг. Пленочно-капиллярная подпитка почв от грунтовых вод выяв лялась методом изолированных призм. Физические и водно-физические свойства исследуемых почв были изу чены [1, 2]. Особенности ионно-солевых профилей почв и процессы их формирования установлены [3]. Значи мость гидроморфизма выявлялась путем сравнения почвенно-генетической и почвенно-экологической роли гидрологического состояния почв и подстилающих пород при неглубоком и глубоком залегании грунтовых вод.

Исследования проводились на юге левобережной части Омской области между 53 30 и 54 30 с.ш.

и 71 и 75 в.д. на платообразной поверхности Ишим-Иртышского степного водораздела с высотами 120-135 м, осложненной мезо- и микропонижениями. Покровные верхнечетвертичные отложения на глубине 1-10 м под стилаются нижне- и среднеплейстоценовыми аллювиально-озерными высоко илистыми глинами. Ресурсы теп ла обеспечивают высокую испаряемость (500-700 мм). Сумма осадков составляет в среднем 350 мм/год. Глуби ны залегания грунтовых вод отличаются сезонной и многолетней изменчивостью и в целом зеркально отража ют мезо- и микрорельеф. Естественная растительность разнотравно-злаковой степи заменена агроценозами с преобладанием яровых зерновых культур.

Ишимские южные черноземы характеризуются профилем мощностью 90-100 см. Исследуемые почвы наследуют от материнской породы тяжелосуглинистый и легкоглинистый гранулометрический состав с содер жанием илистой фракции до 40% [1]. Высокое содержание ила предопределило большую суммарную поверх ность твердой фазы и преобладание микропор в структуре пористости почв (до 70% объема пор) и, следова тельно, абсолютное преобладание в их водной фазе пленочной, пленочно-стыковой и сорбционно-замкнутой влаги. Минимальное содержание крупных пор (2-9%) обусловливает практическое отсутствие в почвах капил лярной влаги, что подтверждается невыраженностью в них влажности разрыва капиллярных связей [2]. С ми нимальным содержанием капиллярной влаги связана низкая геохимическая активность грунтовых вод. Микро пористые ишимские черноземы характеризуются низкой водопроницаемостью (до 6-12 мм/ч), высокими гигро скопичностью (до 14-16% объема) и водоудерживающей способностью (до 330 мм в слое 0-1,0 м на уровне наименьшей влагоемкости) [1].

Установлено, что к проявлениям гидроморфизма в южных черноземах Ишимской степи с уровнем грун товых вод 4-6 м могут быть отнесены: постоянно повышенное увлажнение (до 80-100% НВ) подпочвенных слоев пород (с глубины 100 см), следы оглеения в этих породах на глубине 128-170 см, значительное содержа ние в них легкорастворимых солей (1-2%) на глубине 2-3 м.

При этом важно подчеркнуть, что при залегании грунтовых вод на глубине 4-6 м изучаемые почвы раз виваются в автоморфном режиме. Многолетние наблюдения показали, что при положении водоносного гори зонта на глубине более 3,9 м плакорные почвы Ишим-Иртышского степного водораздела имеют непромывной тип водного режима подтип атмосферного питания класс периодического наименьшего насыщения почвенного профиля и постоянного насыщения, близкого к наименьшему, подстилающей толщи пород. Изучаемые почвы не испытывают фиксируемой полевыми методами исследования пленочно-капиллярной подпитки профиля от близ лежащих грунтовых вод. Выявлено также, что с первой декады июля под яровыми зерновыми культурами в черноземах на глубинах 90-110 см четко проявляется и сохраняется до следующего периода вегетации кон такт горизонта сильного десуктивного иссушения и горизонтов наименьшего и капиллярного насыщения, что 172   подчеркивает практическую неподвижность пленочной и капиллярной влаги в изучаемых почвенно-грунтовых толщах.

Проявления гидроморфизма встречаются не в самом почвенном профиле, а в лежащих непосредственно под ним материнских породах. Постоянно повышенное увлажнение подпочвенных пород связано с их положе нием в горизонте капиллярного насыщения над грунтовыми водами. Кроме того, постоянно повышенное ув лажнение материнских пород наблюдается также и при глубоком залегании грунтовых вод и предопределяется высокой водоудерживающей способностью почвообразующих пород и отсутствием эвапотранспирационного расхода влаги яровыми зерновыми культурами из подпочвенных толщ. Возрастанию влажности способствует также термоградиентная миграция влаги в глубоких слоях грунта, в результате которой влажность в подпоч венных слоях на глубине 90-170 см зимой может возрастать на 15-30 мм (до уровня наименьшей и даже капил лярной влагоемкости), летом – понижаться на те же величины.

Следы оглеения в подпочвенных слоях грунта связаны, вероятно, с их повышенной влажностью и с кри тическими значениями порозности аэрации в микропористых породах.

Скопления легкорастворимых солей образуются за счет их постепенного вымывания из верхних гори зонтов и осаждения на глубинах 2-3 м благодаря низкой дренированности почвенно-грунтовых толщ [3].

Повышенное увлажнение подпочвенных слоев пород предопределяет сходство профиля влажности ис следуемых черноземов с профилем влажности гидроморфных почв с грунтово-водным гидроморфизмом. От сутствие подпочвенного горизонта с постоянно пониженной влажностью при уровне грунтовых вод 4-6 м не дает основания классифицировать изучаемые почвы как собственно автоморфные. Изучаемые почвы можно отнести к полуавтоморфным. Подобные почвы вполне могут занять промежуточное положение между полу гидроморфными почвами, испытывающими периодическое переувлажнение водами капиллярной каймы, и собственно автоморфными почвами, никогда не испытывающими переувлажнения со стороны глубоко зале гающих (более 6 м) грунтовых вод.

Повышенное увлажнение обусловливает относительно мягкий температурный режим подпочвенных слоев пород Ишимской степи, что проявляется, в том числе, и в достаточно позднем прогревании грунтов на глубине 1-2 м до активных температур. Температура +10° проникает на глубину 1 м в третьей декаде июня.

С позиций зернового производства повышенное увлажнение подпочвенных слоев пород в плакорных местоположениях не имеет видимого хозяйственного эффекта. Доминирующие в структуре севооборота яро вые зерновые культуры потребляют доступную влагу из слоя 0-90 см. Иссушение этого слоя даже до уровня влажности завядания не приводит к водопотреблению корневыми системами зерновых культур из высоко ув лажненных материнских пород третьего полуметра.


Другое значение повышенное увлажнение подпочвенных слоев грунта приобретает на посевах люцерны 3-4 года жизни, под которыми слой почвообразующих пород на глубинах 1-2 м может иссушаться вплоть до уровня влажности завядания и, следовательно, запасы доступной растениям влаги в этом слое служат дополни тельным источником водоснабжения кормовых трав. Восстановление мощности капиллярной каймы в гори зонтах десуктивного иссушения под посевами кормовых трав происходит чрезвычайно медленно – после осен ней глубокой перепашки этих полей восстановление капиллярной каймы к началу следующего периода вегета ции во второй декаде мая еще не отмечается.

Для слабо расчлененных равнин, выполненных с поверхности тяжелосуглинистыми и глинистыми от ложениями, характерны многолетние колебания уровня грунтовых вод. В 2007-2008 гг. в плакорных почвен но-грунтовых толщах уровень грунтовых вод поднимался до отметок 3-4 м в связи с аномально снежным зимним сезоном 2006-2007 гг. В тот сезон сумма атмосферных осадков за ноябрь – март достигала 180- мм против обычных 90-110 мм. При подъеме грунтовых вод выше критической глубины в плакорных почвах сформировался десуктивно-выпотной водный режим, почвы начали развиваться как полугидроморфные.

Пленочно-капиллярная подпитка почвенного профиля от грунтовых вод достигала 20-30 мм за вегетацион ный период. Однако морфологические проявления оглеения в условиях капиллярного увлажнения в нижней части почвенного профиля не были обнаружены, по-видимому, в связи с минимальным капиллярным обвод нением.

Таким образом, при залегании грунтовых вод на глубине 4-6 м южные черноземы Ишимской степи раз виваются в автоморфном режиме, проявления гидроморфизма отмечаются в подпочвенных толщах. Такие поч вы можно отнести к полуавтоморфным почвам. Скопления влаги в подпочвенных слоях породы замедляют их прогрев до активных температур, но не используются для водоснабжения яровых зерновых культур.

Литература 1. Слесарев И.В., Кудряшова С.Я. Гранулометрический состав и водно-физические свойства почв и подстилающих пород. Черноземы: свойства и особенности орошения. Новосибирск: Наука, 1988. С.39-47.

2. Слесарев И.В., Кудряшова С.Я. О поведении влаги в черноземах южных тяжелосуглинистых. Черноземы: свой ства и особенности орошения. Новосибирск: Наука, 1988. С.232-236.

3. Сеньков А.А. Галогенез степных почв (на примере Ишимской равнины). Новосибирск: изд-во СО РАН, 2004. 152 с.

  УДК 631.8 (055.8) ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЧЕРНОЗЕМОВ ОБЫКНОВЕННЫХ ПОД ВЛИЯНИЕМ ДЛИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ АНТРОПОГЕННОГО ФАКТОРА И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ПЛОДОРОДИЯ С.М. Крамарев Институт зернового хозяйства НААН Украины, г. Днепропетровск, Украина Чернозёмы обыкновенные являются основной генетической группой почв в северной Степи Украины.

На этой территории чернозёмы обыкновенные, занимают площадь (по данным В. Г. Крикунова, Н. И. Полупа на, 2007) – 9 159,7 тыс. га, что составляет 81,1% от общей площади этой зоны. Среди черноземов обыкновен ных встречаются такие подтипы: малогумусные – 6 173,6 тыс. га (50,3%), и среднегумусные – 3 7856 тыс. га (30,8%). Черноземы обыкновенные в основном распространены в Днепропетровской (1 607,7 тыс. га), Донец кой (1 555,5 тыс. га), Луганской (1 225,1 тыс. га), Запорожской (1 201,1 тыс. га), Кировоградской (1 171,9 тыс.

га) и Одесской (1 114,1 тыс. га) областях. Например, в Днепропетровской области чернозёмные почвы занима ют 92,6% всей пахотной земли, данного региона.

Наиболее распространены чернозёмы обыкновенные полнопрофильные, занимающие 47,7% пашни. Они расположены на широких выровненных водораздельных плато и прилегающих к ним склонах, образуя на больших массивах относительно однородный почвенный покров. Основная почвообразующая порода – лесс [2]. Значительная часть (42,7%) этих почв испытывает влияние водной и ветровой эрозий. Как известно, черно зёмные почвы являются одними из лучших для выращивания практически всех сельскохозяйственных культур.

Но и они, особенно в последнее время, под влиянием длительного воздействия антропогенного фактора, стали усиленно подвергаются воздействию деградационных процессов.

Известно, что гумусное состояние черноземов является главным признаком их плодородия. Гумус яв ляется важным источником питательных веществ в почве. В нем в черноземных почвах сосредоточено около 98% общего азота и больше 50% фосфора. За последние 150 лет средние содержание гумуса в этих почвах снизилось на 6,8%, т. е. с 10,0 до 3,2%. А вследствие резкого сокращения в данном регионе численности по головья крупного рогатого скота, в почву перестали вносить и органические удобрения. В результате она лишилась важного источника поступления питательных веществ. Также, на полях массово снижается коли чество нетоварной части урожая, что в свою очередь усиливает развитие в почве процессов дегумификации.

Поэтому у почвы уже не хватает ресурсов для создания необходимого количества гуминовых кислот и дру гих доступных форм элементов минерального питания растений. Современное гумусовое состояние этих почв – результат многовековой эволюции под влиянием антропогенной деятельности человека. Так, сопос тавление данных о содержании гумуса в этих почвах за (1878-1881 гг.) по картосхеме В. В. Докучаева ( г.) и за (1954-1960 гг.) по картосхеме Н. К. Крупского, В. П. Кузьмичева, Р. Г. Деревянко (1960) показало, что за этот длительный период времени потери гумуса составили около 30% от исходных запасов. По данным Г.

Я. Чесняка и др. (1983), за 120 лет после исследования В. В. Докучаева снижение содержания гумуса в па хотном слое черноземов Европейской части СНГ, в зависимости от региона и подтипа, варьирует от 21 до 40%, а его среднегодовые потери, соответственно, от 0,5 до 0,9 т/га. Так, если в 1881 году в пахотном слое почвы, на территории Екатеринославской губернии (ныне Днепропетровская область), содержание гумуса составляло 7,6%, то уже через 100 лет, его количество, под влиянием длительного воздействия антропоген ного фактора, снизилось до 5,50%. А ещё через последующие 10 лет, уровень содержания гумуса уменьшил ся еще на 1,01% и составил уже только 4,49%. Об изменении содержания гумуса в почве, также свидетельст вуют результаты 8ми циклов обследования почв. Так, если при первом цикле обследования почв (1966- гг.) содержание гумуса составило 4,54%, то с каждым последующим циклом их дальнейшего обследования его содержание за счет развития эрозионных процессов и минерализации постепенно снижалось и при вось мом цикле (2001-2005 гг.) уже не превышало 3,53%.

При распашке чёрнозёмов обыкновенных и смене естественной растительности сельскохозяйственными культурами резко уменьшается количество органического вещества, поступающего в почву. По данным И. В.

Тюрина (1965), при возделывании зерновых культур из почвы ежегодно расходуется 0,5-1,0 т/га гумуса, при выращивании пропашных – почти вдвое больше. В итоге, в среднем в данном регионе ежегодное снижение гу муса составляет около – 0,08 т/га.

Целинные чернозёмы наоборот характеризуются высоким потенциальным плодородием. Но эффектив ное плодородие этих почв невысокое. Это связано с тем, что органическое вещество на целине представлено не только гумусом, но и массой полуразложившихся органических соединений, а количество усвояемых (мине ральных) форм азота и фосфора низкое. На старопахотных почвах, наоборот, содержится низкое количество гумуса, но отмечается более высокое содержание подвижных форм питательных веществ.

Интенсификация земледелия в целом способствовала повышению эффективного плодородия почв, о чём свидетельствует достигнутый на этих почвах рост урожайности и валовых сборов зерна. Но вместе с этим чер нозёмные почвы за период их использования в сельскохозяйственном производстве подверглись отрицатель ным изменениям. Интенсивное механическое воздействие на почву почвообрабатывающих орудий и потеря значительного количества гумуса, привели к агрофизической деградации пахотного слоя, что усилило засуш 174   ливость условий произрастания растений и вызвало снижение потенциального плодородия. Большой вред поч ве наносят многократные механические обработки вспашка, культивация, боронование с использованием пре имущественно тяжёлой сельскохозяйственной техники, несбалансированные севообороты, внесение пестици дов, а также ряд других причин регионального характера – всё это реально действующие факторы, снижающие бонитет почвы. В связи со снижением, в черноземах обыкновенных основных агрохимических показателей: а) гумуса с 3,57 до 3,53%;

б) фосфора с 110,4 до 101,8 мг/кг;

в) калия с 151,3 до 146,1 мг/кг почвы (Гринченко Т.А., 2008;

Греков В.А., 2009) происходит постепенное уменьшение балла бонитета. В среднем бонитет почвы в степной зоне Украины варьирует в пределах 54 - 57 баллов. В результате этого чернозёмы обыкновенные по степенно деградируют, становятся выработанными, в их составе происходит снижение содержания гумуса и подвижных форм питательных веществ, структура пахотного слоя этих почв распылена и понижена их микро биологическая активность. Если отмеченные характерные тенденции в земледелии Украины (в обработке, удобрении, севооборотах) сохранятся и в дальнейшем, то можно вполне надёжно прогнозировать ухудшение производственной ценности этих почв. Когда потери почвы выше, чем уровень естественного возобновления, устойчивое земледелие невозможно. Результатом является истощение почвы. Насыщенность севооборотов пропашными культурами и обусловленная этим интенсивная обработка почв в конечном результате привели к развитию эрозии, под влиянием которой нарушается, смывается или выдувается наиболее плодородный их слой, а под воздействием линейной эрозии значительные площади становятся непригодными для сельскохозяй ственного производства.


Пахотные почвы – это уже другие почвы, очень часто уступающие по своему плодородию естественным аналогам. Ныне почвы степной зоны Украины на 82,8% распаханы. Приходится, к сожалению, признать, что в районах интенсивного хозяйственного освоения практически не осталось значимых по площади участков чер нозёмов ещё сохранивших своё былое природное плодородие. В результате неполной систематической ком пенсации удобрениями элементов минерального питания, используемых на производство растительной про дукции, повсеместно происходит истощение почвенного плодородия.

Следует также отметить, что агрохимические свойства черноземов обыкновенных характеризуются весьма высокой вариабельностью вследствие естественных причин, а распашка и сельскохозяйственное ис пользование этих почв еще более усилии их пестроту. Поэтому агрохимическое обследование данных почв должно проводиться таким образом, чтобы отразить реально существующую пестроту этих почв. Если же оно основывается на исследовании части, а не всего поля, и если при этом предусматривается отбор смешанных, а не индивидуальных образцов, то такое обследование неизбежно пропустит часть информации и, конечно же не даст возможности получить сведения о реальной агрохимической обстановке сложившейся на конкретном по ле. При этом обращают на себя внимание высокие коэффициенты вариации содержания в почве подвижных форм элементов минерального питания. Они в большинстве случаев выше 20-25%, т. е. того предела, после ко торого обязательно должны быть эффективны приемы точного земледелия.

Ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что для восстановления утраченного плодородия, в почву не обходимо вносить удобрения в оптимальных дозах. Но в связи с высокой стоимостью удобрений в нынешних системах их применения, нормы туков рекомендованные в них, в основном скорректированы в сторону сниже ния на 30-50%, что в состоянии обеспечить только средний уровень урожайности. Основное внесение удобре ний, ныне сведено к минимуму. В основном удобрения вносятся при посеве и при проведении внекорневой подкормки растений. Также довольно широко применяется агроприем – предпосевная инкрустация семян с ис пользованием микроэлементов в хелатной форме. Практически во всех хозяйствах семена перед высевом в почву инкрустируют, используя для этого широкий ассортимент пленкообразущих препаратов с рост регули рующей активностью. Ныне особой популярностью среди украинских товаропроизводителей пользуется пре парат Марс ЕL, а также микроудобрения в хелатной форме фирмы «Реаком». С их помощью проросткам расте ний создаются благоприятные стартовые условия в начале их онтогенеза. Проведение борьбы с возбудителями болезней и вредными насекомыми совмещают с проведением внекорневой подкормки растений с использова нием водорастворимых форм минеральных удобрений.

В настоящее время наука и практика разработали надежные способы повышения плодородия почвы и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Но все же среди них доминирующее положение за своей эффективностью занимает внесение удобрений под основную обработку почвы, которое надежно обеспечивает пополнение запасов питательных веществ. Среди способов внесения удобрений под основную обработку почву заслуживает на особое внимание локальный способ внесения туков. Но применение апро бированного комплекса элементов системы удобрения сельскохозяйственных культур, потребует дальней шего укрепления материально-технической базы сельского хозяйства и значительного увеличения капитало вложений.

  УДК: 631.43+631. СООБЩЕСТВО МИКРООРГАНИЗМОВ, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ И ЭМИССИЯ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ Ю.В. Круглов1, М.М. Умаров2, М.Р. Мазиров3, Н.Ф. Хохлов3, В.А. Думова1, Е.Е. Андронов1, Н.В. Костина2, М.В. Голиченков2, Н.И. Воробьев Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии;

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова;

Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева, гг. Москва, Санкт-Петербург, Пушкин e-mail: kruglov@arriam.spb.ru Проблемы формирования и накопления парниковых газов, а также разнообразие и генетические ресурсы почвенных микроорганизмов находятся в центре внимания общества в связи с глобальными процессами, кото рые происходят на нашей планете, и интенсивным развитием биологических технологий.

Вклад сельскохозяйственного производства в накопление парниковых газов, по разным оценкам, состав ляет около 20%. Однако роль длительно и интенсивно удобряемых почв в балансе этих биогазов, выбрасывае мых в атмосферу, не имеет однозначного ответа.

Цель исследований - изучить скорость и масштаб эмиссии биогенных газов (СО2, СН4, N2O), а также эффективность фиксации атмосферного азота, агрофизические свойства и структуру микробного комплекса дерново-подзолистой почвы в условиях различных агрофитоценозов и длительного применения различных систем удобрений.

Исследования проводили на базе сверхдлительного стационарного полевого опыта Московской сельско хозяйственной академии им. К.А. Тимирязева, заложенного в 1912 году. Схема опыта включала бессменный с 1912 г чистый пар, чистый пар в севообороте, озимая рожь, ячмень с подсевом клевер. Варианты минеральных удобрений: РК, NPK, без удобрений.

В работе были использованы традиционные методы агрофизического анализа, газохроматографические методы определения эмиссии парниковых газов (СО2, N2O, CH4) и азотфиксирующей активности, а также но вейшие методы молекулярно-генетического анализа микробного комплекса почвы (PCR-real time, T-RFLP, клонирование ДНК).

В благоприятных по увлажнению условиях 2009г (сумма осадков за май-август составила 288.5мм при среднемноголетней норме 285мм) получен средний уровень продуктивности озимой ржи и ячменя и льна (со ломки Исходя из линейных регрессионных моделей предложенных А.М. Лыковым (1982), расчетная масса пожнивных и корневых остатков была наибольшей после озимой ржи. После ячменя с подсевом клевера их со держание в 1,5 – 2,0 раза, а после льна в 4 раза было меньше, чем после ржи. Причем в вариантах опыта с NPK, соответственно, содержание растительных остатков было наиболее высоким, что, в общем, характеризует раз ный энергетический потенциал развития микрофлоры почвы, складывающийся под различными культурами, и неодинаковый характер воздействии растений на физические свойства почвы в послеуборочный период.

Результаты исследований агрофизических свойств почвы показали, что, несмотря на сплошную отваль ную обработку, почвенный покров всех удобренных вариантов сохраняет значительную внутриделяночную пространственную агрофизическую неоднородность по плотности, порозности и водопроницаемости. То есть при традиционной технологии отвальной вспашки, неравномерно распределяющей в почве пожнивные и по слеуборочные остатки, существуют условия не только медленной диффузии продуцируемого микроорганизма ми СО2 в атмосферу, но и для локальных выбросов СО2, что подтверждает высокая вариабельность данных по эмиссии диоксида углерода.

Наиболее удовлетворительные в агрономическом плане условия плотности, водопоницаемости, агреги рованности и аэрации почвы в осенний период создаются и кумулятивно улучшаются на пашне при длитель ном внесении полного минерального удобрения и возделывании полевых культур, имеющих мощную корне вую систему и оставляющих на поле большое количество послеуборочных остатков (озимая рожь). В сме шанных посевах ячменя и клевера уже в первый год жизни после уборки покровного ячменя приводит к фор мированию плотного, пространственно однородного со слабой водопроницаемостью почвенного покрова. Ве ковое (97лет) бессменное парование приводит к уплотнению, дезагрегации и соответственно снижению ее во допоницаемости.

Установлено, что наибольшая биомасса прокариотных микроорганизмов (бактерии, археи) в дерново подзолистой почве после уборки урожая растений и зяблевой вспашки, сформировалась под посевами озимой ржи, меньше под посевами ячменя с клевером и очень низкой была в варианте парующей более 90 лет почве.

Полученные по биомассе микроорганизмов данные жестко коррелируют с урожаем растений и соответственно с биомассой пожнивных остатков в поле, что, в общем, понятно и совпадает с традиционными представления ми о взаимосвязи поступающего с растительными остатками в почву питательных веществ и энергетического материала.

Как показывают исследования, ведущую роль в эмиссии парниковых газов из дерново-подзолистой поч вы после зяблевой вспашки играет закись азота и диоксид углерода. В этом случае скорость и соответственно величина эмиссии парниковых газов зависит от возделываемой культуры растений и системы применяемых в течение столетия минеральных удобрений. Наиболее высокий уровень выделения СО2 наблюдается в почве под смешанными посевами ячменя м клевера, меньше под посевами озимой ржи и крайне низкий в условиях «веч ного» чистого пара.

176   Многолетнее систематическое применение минеральных удобрений повышает интенсивность выделе ния диоксида углерода из почвы, как в условиях чистого пара, так и под покровом сельскохозяйственных рас тений.

Денитрификация – один из основных «прокариотных» процессов, ответственный за образование закиси азота (N2O) в природе. Не вызывает сомнений тесная взаимосвязь этого процесса с микробиологической транс формацией минеральных азотных удобрений. Согласно полученным результатам, максимальная эмиссия заки си азота происходит из парующей (в севообороте) почвы при внесении NPK, тогда как под покровом растений интенсивность этого процесса существенно ниже, что, по-видимому, связано с низким содержанием нитратов в этих вариантах опыта.

Азотфиксирующая активность, определяемая по активности ацетиленредуктазы, существенно отличалась по вариантам опыт и варьировала от 1,85 нг/г. С2Н4 в час в условиях бессменного пара ( РК) до 80 и более нг/г. в час под покровом клевера. Фосфорно-калийные удобрения, как правило, стимулировали азотфиксирующую ак тивность почвы. Тогда как применение комплексных удобрений (NPK) приводило к снижению этого процесса, что соответствует традиционным взглядам. Следует подчеркнуть очень высокую по сравнению с другими вариан тами опыта азотфиксирующую активность почвы в посевах клевера и следующего за ним в севообороте (после льна) чистого пара, что характеризует особую роль этого звена севооборота в азотном балансе почвы.

Метанообразование и соответственно эмиссия метана из легкой по гранулометрическому составу кислой почвы в атмосферу выражена слабо и практически не имеет различия по вариантам опыта, что обусловлено достаточно хорошей ее аэрацией. Известно, что метаногенные микроорганизмы, продуцирующие метан, явля ются облигатными анаэробами.

Для оценки разнообразия и относительной биомассы метаногенных микроорганизмов, которые относят ся к домену Archaea, использовали методику анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов 16S rRNA (T-RFLP) с праймерами на археи, которая позволяет вычленить эту группу почвенных микроорганизмов из общей массы почвенных прокариот.

В результате T-RFLP анализа 16S rRNA прокариот в почве выявлены 2 крупные филогенетические группы архей, принадлежащие к филам А1 Crenarchaeota и А2 Euryarchaeota. Показано, что в филе Euryar chaeota доминирующее положение занимают археи класса Methanobacteria и класса Halobacteria. Класс Methanobacteria представляют микроорганизмы, относящиеся к роду Methanomicrobacterium и Methanobrevibac terium, которые являются облигатными анаэробами, продуцируют СН4 и широко распространены во многих природных средах, где складываются анаэробные условия.

Полученные данные по относительной массе и распределению архей в почве различных вариантов опы та хорошо коррелируют с результатами анализа эмиссии метана, что приводят к заключению о низком уровне процесса метаногенеза в легкой по гранулометрическому составу почве и не зависит от культуры растений и системы применяемых минеральных удобрений.

Надо полагать, что присутствие анаэробных метаногенных микроорганизмов в хорошо аэрируемых лег ких дерново-подзолистых почвах обусловлено гетерогенным строением почвы и соответственно разным уров нем окислительно-восстановительного потенциала в различных ее микрозонах. Поэтому в определенных усло виях, в частности, при высоком увлажнении почвы после дождей, когда складываются анаэробные условия, ин тенсивность метаногенеза может существенно возрастать.

Наличие в кислой дерново-подзолистой почве галобактерий (Halobacteria), как это следует из данных Т RFLP анализа, следует признать парадоксальным, поскольку для этих микроорганизмов требуется высокая кон центрация солей, а также нейтральная или щелочная реакция среды. Поэтому сам факт возможного обнаружения галобактерий в дерново-подзолистой почве требует проверки и дополнительных исследований, что само по себе представляет большой интерес для изучения адаптивных возможностей этих микроорганизмов и их экологии.

Таким образом, в результате проделанной работы было установлено, что в легкой дерново-подзолистой почве формируется микрофлора, которая в процессе своей жизнедеятельности продуцирует парниковые газы, основу которых составляют диоксид углерода и закись азота. Скорость и соответственно величина эмиссии парниковых газов зависит от возделываемой культуры растений и системы применяемых в течение столетия минеральных удобрений. При этом следует отметить, что наиболее интенсивно эти процессы наблюдаются в парующей (в условиях севооборота) почве.

Изучена филогенетическая структура архей микробного комплекса почвы, среди которых выявлены микроорганизмы, содержащие ген метаногенеза. При относительной небольшой массе их распределение в поч ве различных вариантов опыта носит случайный характер.

Метанообразование в легкой по гранулометрическому составу кислой почве и соответственно эмиссия метана в атмосферу выражена слабо и практически не имеет различия по вариантам опыта, что обусловлено благоприятным водно-воздушным режимом и достаточно хорошей ее аэрацией. Известно, что метаногенные микроорганизмы являются облигатными анаэробами. Исходя из этого, можно сделать заключение, что роль длительного сельскохозяйственного использования легких дерново-подзолистых почв независимо от культуры растений и применяемых удобрений в глобальном процессе метаногенеза является эфемерной.

Впервые показана вероятность существования в кислой дерново-подзолистой почве большой группы со леустойчивых архей, относящихся к классу Halobacteria.

Работа поддержана грантом РФФИ офи-ц 09-04-13730.

  УДК: 631. ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ОСОБЕННОСТИ ТРАНСФОРМАЦИИ МИНЕРАЛЬНЫХ И ГУМУСОВО МИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЦИОННЫХ БАРЬЕРОВ В КИСЛЫХ ПОЧВАХ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕНЕЗА А.Ю. Кудеярова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, г. Пущино Московской обл.

E-mail: kudeyarov@issp.serpukhov.su Одной из основных биосферных функций почвенного покрова является барьерная функция, суть кото рой регуляция соотношения аккумулятивных и способных к миграции соединений химических элементов.

Увеличение количеств элементов, вовлекаемых в миграционные потоки в условиях техногенеза, свидетельст вует об ограниченных возможностях почвенных барьеров, наиболее важными из которых являются сорбцион ные барьеры. Можно предположить, что при связывании промышленных химических веществ почвенными сорбентами образуются соединения, характеризующиеся иными качественными признаками, чем образующие ся в природных условиях. Для подтверждения правомочности высказанного предположения целесообразно рассмотреть особенности трансформации водорастворимых фосфатных солей (удобрений) в кислых почвах.

Принято считать, что фосфат(Р)-анионы хемосорбируются на поверхностях почвенных металлсодержа щих соединений-сорбентов с образованием трудно растворимых (прочно удерживаемых) металлофосфатных комплексов и, как следствие, утрачивают химическую активность и способность к миграции. Однако сложив шиеся представления противоречат фактам эвтрофирования и «цветения» водоемов, связываемым с увеличени ем притока в них соединений фосфора. Так, существенному эвтрофированию подвержена лимническая система Северо-Западного региона РФ, в котором сосредоточен основной массив зафосфаченных кислых почв. Образо вание способных к миграции соединений фосфора в кислых почвах при наличии в них сорбционных барьеров, представленных соединениями поливалентных металлов (Ме) (в основном Al и Fe), к которым фосфат-анионы испытывают высокое химическое сродство, указывает на то, что почвенные процессы, происходящие с участи ем Р, далеко не изучены.

Целью исследований являлось изучение осо бенностей процессов, сопутствующих сорбции Р анионов в кислых почвах, с акцентом на трансформа цию минеральных и гумусово-минеральных соедине ний-сорбентов в условиях высоких Р-нагрузок, при ближенных к тем, которые имеют место непосредст венно в микрозонах соприкосновения гранул удобре ния с почвой.

Объекты исследований препараты гидрокси дов Al и Fe, образцы серой лесной почвы (целинной и пахотной), отобранные соответственно из гумусового и пахотного горизонтов, а также образцы, отобранные Рис. 1.  R-граммы фосфатов алюминия (): а смесь из пахотного горизонта агрогенной торфяной почвы варисцита (заштрихованные пики) с метаварисцитом, (Московская обл.). Выбор почв обоснован различием в б то же, после обработки Р-раствором.

содержании органического вещества. Химические свойства почв приведены в работе [1]. В качестве источников Р в опытах использовали KH2PO4 или аммофос.

Изучали трансформацию минеральных сорбентов в Р-растворах. Изменение сорбционных характеристик почв в зависимости от уровня Р-нагрузки изучали в статических и динамических условиях в совокупности с изменения ми, происходящими в гумусово-минеральных сорбентах и в жидкой фазе систем почваР-раствор. С целью изу чения форм мигрирующих из почвы соединений фосфо ра, углерода и металлов использовали предложенные [2] сорбционные лизиметрические колонки.

Исследования с гидроксидами Al и Fe показали, что по мере увеличения Р-нагрузки на сорбенты ак во(гидроксо)комплексы последовательно трансформи ровались в разнозаряженные металлофосфатные ком плексы [3]. Комплексы, имеющие отрицательный заряд, образуются при воздействии свободных Р-анионов рас твора на предварительно образованные положительно и нейтрально заряженные комплексы типа простых солей [4]. Рис. 1 доказывает способность соединений фосфора к инконгруэнтному растворению в Р-содержащих рас творах. Возможность образования при хемосорбции Р анионов на Al-, Fe-содержащих сорбентах анионных металлофосфатных комплексов и способность их к ми грации с током воды подтверждена экспериментально в Рис. 2. Влияние Р-нагрузки на концентрацию Р2О5 в опыте с сорбционными лизиметрами [1].

инфильтратах. Исходная концентрация, мг/л: 1 – Как видно из рис. 2, связывание торфяной поч 0.05, 2 – 0.5, 3 – 41.2.

вой Р-анионов из пропускаемых через колонки раство 178   ров осуществлялось в несколько Схема последовательной трансформации Ме3+-содержащей стадий и с разной эффективно- поверхности сорбента под воздействием Р-анионов (при рН 5.5).

стью. Полное изъятие Р-анионов наблюдалось только для первых порций Р-растворов. В дальней шем полнота изъятия все более снижалась за счет возраставшей интенсивности растворения фос фатированных сорбентов. Высво бождение в раствор наряду с Р части С свидетельствует о разру шении гумусовых лигандов гуму сово-минеральных сорбентов торфяной почвы.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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