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 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 9 |

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

-- [ Страница 6 ] --

Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос.1977.224 с.

Практикум по почвоведению /под ред. И.С.Кауричева/. М.: Агропромиздат. 1986,с.116 – 117.

Стриганова Б.Р. Зооразнообразие как маркер типологии и особенностей метаморфоза почв. В сб.: Почвы – нацио нальное достояние России. Материалы 4 – го съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск: Наука – центр. 2004, с.42 – 44.

Уваров А.В., Потапова Н.А. и др. Реакции почвенного сообщества на режим погодных условий вегетационного се зона. В книге : «Проблемы почвенной зоологии». М.: 1999, с.205 – 206.

УДК: 630.181:573.22:574. DLES - КОМПОНЕНТНЫЙ ПОДХОД К ИМИТАЦИОННОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ А.В. Михайлов, В.Н. Шанин, М.Г. Безрукова, Н.В. Михайлова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, г.Пущино Московской обл., E-mail: alexey.mikh@gmail.com shaninvn@gmail.com work.message.system@gmail.com Институт математических проблем биологии РАН, г.Пущино Московской обл.

E-mail: natalia.mikh@gmail.com Развитие взглядов на структуру и закономерности функционирования экосистем, совершенствование вычислительной техники, технологий программирования и математического аппарата создают предпосылки для нового этапа в развитии моделирования в экологии и почвоведении. Если раньше математические модели, будучи сильно генерализованными, создавались отдельными учеными или маленькими группами, то теперь модели разрабатываются большими коллективами исследователей из разных институтов, на основе достиже ний и материалов, накопленных в лесоведении, экологии, физиологии растений, почвоведении, климатологии и других науках. В этой сложной ситуации общемировой тенденцией становятся: 1) создание новых моделей пу   тем объединения уже существующих (Liu et al., 2002;

Peng, 2002);

2) создание спе циальных платформ, позволяющих раз ным группам исследователей встраивать свои подмодели в общую систему (Knox, 1997;

Wenderholm, 2005);

3) использова ние систем поддержки принятия решений как основы для интеграции моделей (Potter et al., 2000).

Поскольку процессы в экологиче ских системах имеют очень широкий диапазон пространственных и временных масштабов, теоретически возможна раз работка очень большого числа моделей, имитирующих эти процессы. Создание имитационной модели – это всегда поиск компромисса между детальностью вос произведения моделируемого объекта и Обобщенная структура модельной системы.

упрощением в его описании. С одной стороны, желательно, чтобы модель воспроизводила как можно больше характеристик объекта;

но, при этом, с увеличением детальности модели растет и количество данных, необходимых для оценки параметров и исполь зования такой модели, причем многие из этих данных могут быть трудно измеряемыми или не измеряемыми вообще. Поэтому исследователь ставит цель максимально упростить создаваемую модель;

при этом главное, чтобы она воспроизводила существенные признаки моделируемого объекта. Лес, например, может рассматри ваться как мутная фотосинтезирующая пленка без внутренней структуры, и тогда это представление будет кон структивным при рассмотрении региональных задач на больших территориях. С другой стороны, лес может рассматриваться как древостой, состоящий из отдельных деревьев, тогда могут быть решены задачи описания динамики отдельного насаждения и роли пространственной структуры древостоя в динамике продуктивности, в частности, при разных приемах рубок. Нельзя сказать априори, какой из типов моделей лучше, выбор в каж дом конкретном случае зависит от цели моделирования. Поэтому для исследователя было бы удобно иметь систему моделей, дающую возможность комбинировать разные подходы.

В рамках традиционного подхода, заключающегося в написании «монолитных» программ, весь код ко торых скомпилирован в единый исполняемый файл, невозможно создать гибкую систему моделей. Решение подобных задач может быть достигнуто посредством написания приложений, имеющих т.н. модульную (ком понентно-ориентированную) архитектуру. В общем случае, модульность – это принцип построения техниче ских систем, согласно которому функционально связанные части группируются и выделяются в законченные узлы – модули. Данные модули затем объединяются в единую систему уже после запуска программы, т.е. непо средственно в процессе её работы.

DLES (Михайлов и др., 2010) – программный продукт, ориентированный на имитационное моделирова ние сложных экологических процессов с дискретным шагом по пространству и времени, позволяющий легко учесть специфические проблемы создания индивидуально-ориентированных моделей древостоев: программи рование локальных взаимодействий между деревьями (затенение, перераспределение почвенного питания), проблемы согласования временных и пространственных масштабов и т.п. Процесс имитации происходит на двухмерной решетке, разделенной на ячейки, причем размер ячеек (в метрах) и размер имитационной решетки (в ячейках) могут задаваться пользователем. Использование двумерной решетки позволяет упростить создание моделей с пространственно локализованными объектами (например, деревьями) за счет более простых и быст рых алгоритмов поиска соседей для описания взаимодействия между объектами.

В основу системы DLES положен модульный принцип. Модуль (компонент) – любой логически завер шенный и функционально самодостаточный блок системы DLES. Модули могут быть следующих типов:

Ядро – базовый модуль, отвечающий за взаимодействие всех компонентов системы между собой (кон троль их работы и обеспечение обмена данными).

Оболочка – предоставляет интерфейс пользователя и служит связующим звеном между ним и модельной системой.

Модели (подмодели) – модули, в которых реализованы алгоритмы, имитирующие различные процессы.

Подмодели получают данные на вход, и выдают результаты моделирования.

Инструменты – модули, расширяющие функциональные возможности оболочки (например, средства статистической обработки и визуализации данных).

Обобщенная структура модельной системы представлена на рисунке.

Каждый модуль имеет свою реализацию в виде динамически подключаемой библиотеки (DLL) или ис полняемого файла, которые содержат в себе логику работы модуля, воплощенную в машинном коде. Модули могут быть написаны на разных языках программирования.

Модельная система, таким образом, представляет собой совокупность компонентов и их взаимосвязей.

Объединением всех компонентов в единую систему занимается ядро, объединение происходит на основе сведений, записанных в схеме модельной системы. Схема – описание модельной системы, включающее в себя список всех подмоделей, входящих в модельную систему, порядок их выполнения и описание связей между 212   ними. Схема представляет собой текстовый файл в формате XML (Хантер и др., 2009), его редактирование в обычном текстовом редакторе возможно, но трудоемко и может потенциально служить источником множества ошибок. С целью упрощения работы со схемами был разработан специальный редактор схем.

Основная идея системы DLES состоит в представлении сложного экологического процесса как совокупности элементарных процессов, которые можно представить в виде отдельных подмоделей.

Каждая из подмоделей должна экспортировать краткую информацию о себе: имя, пространственный масштаб и шаг по времени (день, месяц, год и др.), с которым она работает. Также подмодель должна деклари ровать список необходимых ей входных и выходных данных (портов) с указанием единиц измерения. Порт – это любая переменная подмодели, не являющаяся внутренней, и включенная в описание подмодели.

По своему пространственному масштабу модели могут быть: уровня ячейки, уровня объекта и уровня участка. Климатическая подмодель может иметь пространственный уровень, соответствующий всему участку.

Подмодели почвы и напочвенного покрова из-за пространственной неоднородности целесообразно создавать на уровне ячейки. Наконец, деревья, которые размещены на имитируемом участке нерегулярно, должны быть представлены моделями объектного уровня.

В настоящий момент большим коллективом авторов ведется работа по созданию новых версий моделей:

почвенной модели ROMUL (Chertov et al., 2001), модели лесной экосистемы EFIMOD (Komarov et al, 2003), мо дели живого напочвенного покрова FGV (Михайлов, 2001), способных интегрироваться в систему DLES.

Литература Михайлов А.В. Модель динамики биомассы живого напочвенного покрова в лесу Математика. Компьютер. Обра зование, 2001, вып.8 С. 651- Михайлов А.В., Шанин В.Н., Безрукова М.Г. Компонентный подход к построению моделей // Лесоведение. №2. - С 69-76.

Хантер Д., Рафтер Д., Фаусетт Д., ван дер Влист Э. XML. Базовый курс // М.: Вильямс, 2009. 1344 с. ISBN 978-5 8459-1533-7.

Chertov O.G., Komarov A.S., Nadporozhskaya M.A., Bykhovets S.A., Zudin S.L. ROMUL – a model of forest soil organic matter dynamics as a substantial tool for forest ecosystem modelling // Ecological Modelling. 2001. 138 (1-3). P. 289-308.

Komarov A.S., Chertov O.G., Zudin S.L., Nadporozhskaya M.A., Mikhailov A.V., Bykhovets S.S., Zudina E.V., Zoubkova E.V. EFIMOD 2 - A model of growth and elements cycling of boreal forest ecosystems // Ecological Modelling. 2003.

170. P. 373-392.

Knox R.G., Kalb V.L., Levine E.R., Kendig D.J. A Problem-Solving Workbench for Interactive Simulation of Ecosystems // IEEE Computational Science & Engineering, Vol. 4, Issue 3, 1997 P. 52-60.

Liu J., Peng C., Dang Q., Apps M.J., Jiang H. A component object model strategy for reusing ecosystem models // Com puters and Electronics in Agriculture. 2002. 35. P. 17-33.

Peng C., Liu J., Dang Q., Apps M.J., Jiang H. TRIPLEX: a generic hybrid model for predicting forest growth and carbon and nitrogen dynamics // Ecological Modelling. 2002. 153. P. 109-130.

Potter W.D., Liu S., Deng X., Rauscher H.M. Using DCOM to support interoperability in forest ecosystem management de cision support systems // Computers and Electronics in Agriculture. 2000. 27. P. 335-354.

Wenderholm E. Eclpss: a Java-based framework for parallel ecosystem simulation and modeling // Environmental Model ling & Software. 2005. 20. P. 1081- УДК: 631. ЭМИССИЯ СО2 С ПОВЕРХНОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПЕСЧАНЫХ И ТОРФЯНИСТО-ГЛЕЕВОЙ ПОЧВ ЮЖНОЙ ТАЙГИ А.Г. Молчанов Институт лесоведения РАН, с. Успенское Московская обл.

E-mail: root@ilan.msk.ru;

a.georgievich@gmail.com В настоящее время возник большой интерес к эмиссии и стоку СО2 в различных биогеоценозах, однако до сих пор очень мало встречается исследований зависимости баланса СО2 и его составляющих от факторов окружающей среды. Практически не исследуется, какой процент эмиссии СО2 из почвы составляет от погло щенной СО2 пологом древостоя в разных биогеоценозах.

Эмиссия СО2 с поверхности почвы является одним из важных показателей углеродного обмена расти тельных сообществ. Углекислый газ образуется в почве в результате дыхания корней, жизнедеятельности насе ляющих ее организмов и в ходе некоторых физико-химических процессов.

Как показывают исследования, в одних случаях выделение СО2 больше зависит от температуры, в других случаях – от влажности почвы [Молчанов 1990,2007]. В результате этот показатель очень изменчив и динами чен, так как зависит от многих биотических и абиотических факторов. Для различных местообитаний уровень воздействия внешних факторов на эмиссию СО2 из почвы различен и непостоянен во времени [Kawahara 1985;

Лопес де Гереню и др. 2001]. Лесная подстилка в зависимости от типа леса выделяет 0.6—3.7 кг СО2 га-1ч- [Смирнов,1955].

Несмотря на имеющиеся в литературе данные об интенсивности, сезонном ходе и зависимости интен сивности выделения СО2 из почвы от температуры, очень мало работ по влиянию влагосодержания на дыхание почвы для лесных биогеоценозов. Практически нет исследований о соотношении выделения СО2 с поверхности почвы от поглощенной насаждением углекислоты из атмосферы, а также какой вклад составляет дыхание кор ней в общую эмиссию СО2 из почвы в разных условиях водообеспеченности. Как изменяется соотношение ды хания корней и общей эмиссии СО2 из почвы в зоне южной тайги в разные периоды вегетации.

Исследования проводили в южной тайге в сосняке чернично-кисличном на дерново-подзолистых, песча ных почвах и в сосняке пушицево-сфагновом на торфянисто-глеевой почве. Измерение эмиссии СО2 с поверх   ности почвы проводили Радиация 1200 по методу Edwards и Темп.возд Sollins (1973) с помо Почва + сфаг 1000 20 щью инфракрасного га Почва-сфагн зоанализатора «Кедр»

Ф А Р, мкмоль /м с (Москва), работающего Э ми ссия С О 2, мкмоль/м с, 800 Темп ература воздуха, С по дифференциальной о схеме или “LICOR- 820” 600 (Li-Cor, США).

Исследования га 400 5 зообмена были выпол нены по открытой схе ме. Для этого участок 200 поверхности почвы без травяного покрова на 0 - крывали камерой диа 8:35 10:55 13:19 15:37 17:55 20:09 22:18 0:37 2:56 6:29 8:55 11:11 13:43 16: метром 20 см и высотой Время, час, мин 10 см, через которую Рис. 2. Суточный ход: эмиссии СО2  в пушице-сфагновом сосняке: 1- эмиссия СО2 над поверхностью поч с поверхности сфагнума;

2 - эмиссия СО2 с поверхности "очеса";

Интенсивность вы протягивали атмо фотосинтетически активной радиации (ФАР);

4 – температура воздуха. сферный воздух со ско ростью 60-100 литров в час. Для входа в камере были сделаны шесть отверстий диаметром 5мм и одно для отбора воздуха. Показания газоанализатора регистрировались логгером (EMS, Чехия) одновременно с температурой почвы и воздуха, ра диационного режима каждые 20 секунд.

Для определения дыхания корней в естественных условиях без извлечения их из почвы, или для опреде ления гетеротрофного дыхания почвы, использовали следующий метод. Одна из камер для измерения газооб мена устанавливается на поверхности ненарушенной почвы, содержащей корни растений, а вторая служит для измерения газообмена почвы, не содержащей корней (гетеротрофное дыхание). Дыхание корней или гетеро трофного дыхания почвы определяется как разность показаний газообмена в двух камерах. Этот метод дает возможность расчета интенсивности дыхания корней сразу на единицу поверхности почвы и возможность бес прерывного определения эмиссии СО2 с поверхности почвы. Однако при использовании этого метода невоз можно определить различия в интенсивности дыхания у разных категорий корней. Кроме того, при оценке ды хания по используемой нами методике, гетеротрофное дыхание оценено не совсем четко, так как при извлече нии корней из почвы, особенно древесных пород, были удалены микоризные грибы. По данным А.С. Тулиной и др. [2004] методом исключения корней, вклад микробного дыхания составил 69%, а методом изолированного питания, как считают авторы наиболее достоверным, -54%. За последнее время этот метод определения дыха ния корней, не извлекая их из почвы, значительно распространился [Hanson et al., 2000].

Для определения эмиссии СО2 с поверхности почвы в заболоченном разреженном сосновом насаждении была использована такая же методика, но на этом участке определяли эмиссию СО2 с поверхности сфагновой по душки и такой же подушки, но без зеленой части сфагнума, т.е. определяли эмиссию СО2 с поверхности "очёса".

Суточные изменения выделения СО2 с поверхности почвы в южной тайге в сосняке чернично-кисличном представлены на рис. 1. Как видно из рисунка изменения интенсивности выделения СО2 из почвы на обоих участках довольно синхронные и следуют изменениям температуры воздуха и почвы. Средняя интенсивность выделения СО2 из почвы вместе с корнями примерно на 1/3 выше, чем без корней (5-8 и 3-5 мкмоль СО2/ м2с соответственно).

Лесная подстилка 10. в зависимости от темпе 9. 1 ратуры выделяет около 9. Эмиссия СО2, мкмоль/м с 0.6 мкмольСО2 /м2с и 7. 8.00 мало зависит от темпе Температура, С о ратуры почвы. Если 5.00 7. почва без подстилки с изменением температу 3.00 6. ры почвы от 7о до 14о 1.00 изменяется от 3 до 5. мкмоль СО2/м2с, то вме -1.00 4.00 сте с подстилкой от 3. до 6 мкмоль СО2/м2с.

-3.00 3. Зависимость эмис 8:56 15:28 21:37 11:30 17:45 8:12 14:39 20:36 11:05 сии СО2 из почвы с кор Время, час, мин нями и без корней от температуры несколько Рис. 1. Суточный ход: эмиссии СО2 с поверхности почвы на участке с удаленны различается. Если при ми корнями (3) и на нетронутом участке (4), изменениями температуры воздуха температуре -1о до +3-5о (1) и температуры почвы (2).

214   различия составляют 0.8-1.0 мкмоль СО2/м2с, то при 8-9о различия становятся в 2 мкмоль СО2/м2с.

В заболоченном, пушице-сфагновом сосняке нами рассмотрено влияние температуры воздуха и сол нечной радиации на эмиссию СО2 с поверхности напочвенного покрова (сфагнума) и очёса (рис. 2). Как видно из рисунка в дневные часы при переменной облачности, когда интенсивность ФАР составляет 1000- мкмоль/м2с, поверхность сфагнума (кривая 1) поглощает СО2 (1-4 мкмоль СО2/м2с), с наступлением вечера, ко гда ФАР составляет около 100 мкмоль/м2с происходит выделение СО2 с поверхности сфагнума. В эти же днев ные часы с участка, где был снят сфагнум, "очёса" наблюдается выделение СО2 и в дневные часы (8- мкмольСО2/м2с). В ночные часы выделение СО2 наблюдается как с поверхности сфагнума, так и с "очёса", при этом с поверхности сфагнума эмиссия СО2 несколько выше, примерно на 3 мкмольСО2/м2с. В ночные часы при резком падении температуры воздуха происходит также резкое снижение эмиссии СО2 как с поверхности сфаг нума, так и с поверхности очёса. Так, при снижении температуры воздуха с 21 до 8оС эмиссия СО2 с поверхно сти "очеса" снизилась с 10 до 4 мкмоль СО2/м2с.

Литература Kawahara T. Carbon cycling in Forest Ecosystems // Bull. the forestry and forest products research institute.1985. N. 334. P.

21-53.

Лопес де Гереню В.О., Курганова И.Н., Розанова Л.Н. Кудеяров В.Н. Годовая эмиссия диоксина углерода из почв южнотаежной зоны России // Почвоведение. 2001. № 9. С. 1045-1059.

Молчанов А.Г. Баланс углекислоты в сосновом насаждении южной тайги // Лесоведение. 1990. № 1. С.47-53.

Молчанов А.Г. Баланс СО2 в экосистемах сосняков и дубрав в разных лесорастительных зонах. Тула: Гриф и К, 2007. 284 с.

Смирнов В. Н. К вопросу о взаимосвязях между продукцией почвенной СО2 и производительностью лесных почв //Почвоведение. 1955. № 6. С. 21—31.

Edwards N.T., Sollins P. Continuous measurement of carbon dioxide evolution from partitioned forest floor components // Ecology. 1973. V. 54. № 2. P. 406-412.

Тулина А.С., Кузяков Я.В., Кузнецова Т.В, Семенов В.М, Штарт К. Оценка ризосферного дыхания и микробного разложения органического вещества почвы методом изолированного питания растений при различного содержа нии в почве доступного азота // Эмиссия и сток парниковых газов на территории северной Евразии. Пущино:

ОНТИ ПНЦ РАН. 2004. С. 127- Hanson P.J., Edwards N.T., Garten C.T., Andrews J.A. Separating root and soil microbial contributions to soil respiration: A review of methods and observations // Biogeochemistry. 2000. V.48. P. 115–146.

УДК 631.416.54. ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ УГЛЕРОДА ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ИНДИКАЦИИ ПОЧВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ Е.Г. Моргун1, С.А. Олейник2, И.В. Ковда Факультет почвоведения МГУ, Москва E-mail: komo@rc.msu.ru Department of Earth and Atmospheric Sciences, Purdue University, USA E-mail: soleynik@purdue.edu Институт географии РАН, Москва E-mail: komo@rc.msu.ru К истории развития изотопно-геохимического метода в почвоведении. Геохимия стабильных изото пов является сравнительно молодым направлением исследований, методы которого продуктивно используются во многих разделах современной науки. В отечественной науке систематические исследования поведения ста бильных изотопов в почве начались в 70–х годах в Институте агрохимии и почвоведения АН СССР в Пущине (ныне Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН). Эти работы начались с изучения поведения изотопов серы, поскольку весьма актуальными в то время были проблемы орошения и вто ричного засоления почв. Стабильные изотопы серы в данном случае предоставляли новые возможности для получения информации об источниках, происхождении и поведении солей в почвах. За последующие 15 лет работы в этом направлении был получен и опубликован уникальный научный материал, свидетельствующий о приоритете Института в области изотопно-геохимических почвенных исследований.

С начала 90-х годов в Институте все больше внимания уделялось поведению стабильных изотопов угле рода и кислорода, что было связано с анализом круговорота углерода, его судьбы при почвообразовании, с во просами реконструкции климата, а также с весьма актуальными вопросами увеличения содержания парнико вых газов в атмосфере – в данном случае с техногенным выбросом СО2.. Возможности геохимии стабильных изотопов углерода почвенного органического вещества и карбонатов открывали новые перспективы в исследо вании этих вопросов. В этом направлении Институт также занял приоритетные позиции в области почвоведе ния. В разработке интерпретационной базы изотопных исследований складывалось два направления – “про цессное” и историческое: иными словами – индикация почвенных процессов и реконструкция условий форми рования почв. По существу, такое сочетание в изотопной тематике вполне органично и необходимо, его можно рассматривать как прямую и обратную задачи. По этой схеме на первой, – начальной стадии исследования вы яснялись закономерности поведения изотопов в зависимости от условий окружающей среды, что давало воз можность реализации следующей стадии – реконструкции условий среды по соотношению стабильных изото пов в объекте, сформировавшимся в древней обстановке и сохранившимся до наших времен.

В настоящее время технология изотопного анализа достигла весьма высокого уровня, позволяющего на дежно и с высокой точностью определять изотопные отношения в микронавесках исследуемого материала, од   нако формирование интерпретационной базы метода в почвоведении еще далеко не закончено и требует полу чения новых и новых данных.

Оценка чувствительности изотопного состава углерода органического вещества и карбонатов почв к климатическим изменениям весьма важно для использования изотопных методов для реконструкции условий окружающей среды.

В связи с этим, целью настоящего раздела работы была оценка возможности использования состава ста бильных изотопов углерода органического вещества и карбонатов для отражения климатических изменений небольшого масштаба. В качестве природной модели слабого дрейфа климатических параметров было выбрано пространственное изменение климата на протяжении 100 км между подзонами обыкновенных черноземов и темно-каштановых почв, в биоклиматическом отношении между степью и сухой степью. Пределы пространст венного изменения среднегодовых температур составляют +8.5 – +10.1оС, суммы годовых осадков 450–510 мм.

Было определено содержание углерода органического вещества, карбонатов, форм карбонатных сегре гаций и изотопный состав углерода этих компонентов по профилям четырех групп почвенных разрезов, распо ложенных вдоль трансекты, представляющей пространственное изменение отмеченных выше климатических параметров.

Полученные результаты указывают на то, что в условиях относительно высокого увлажнения содержа ния углерода органического вещества в верхнем горизонте почв составляет 3,1%, карбонаты отсутствуют, в от носительно засушливой обстановке содержание углерода органического вещества снижается до 1,1%, карбона тов – увеличивается до 7,2%. В интервале наблюдаемых изменений климатических параметров отмечается зна чимое смещение изотопного состава углерода органического вещества и почвенных карбонатов. При нараста нии аридизации климата происходит утяжеление изотопного состава углерода;

для органического вещества верхних горизонтов почв на 0,7‰ (с -25,1 до -24,4‰), для углерода почвенных карбонатов – на 3,1‰ (с -12,9 до –9,8‰). Таким образом, изотопный состав углерода почвенных углеродсодержащих соединений является дос таточно чувствительным для индикации и реконструкции условий окружающей среды даже в случае довольно слабых климатических флуктуаций.

Изотопный состав компонентов органического пула почв. Другим направлением исследований в изотопной геохимии почв является индикация почвенных процессов с помощью анализа изотопных отноше ний. Это, по-видимому, в настоящее время наименее разработанная тема, что, прежде всего, связано со сложно стью почвы как объекта исследований. Как правило, в исследованиях в этом направлении используется предва рительная процедура подготовки почвенного материала. В большинстве случаев такой процедурой является фракционирование почвы с целью выделения более простых и максимально однородных (генетически, вещест венно и функционально) почвенных соединений для упрощения последующей их идентификации, анализа и интерпретационных построений. При этом используются различные критерии – морфологические, физические, химические (например, морфологическая однородность, вес индивидуальных частиц, магнитные и электриче ские свойства, плотность, растворимость в том или ином химическом реактиве и т.д.). В настоящее время мето дами фракционирования, в наименьшей степени меняющими свойства органического вещества и органо минеральных компонентов, являются физические методы, основанные на выделении твердофазных органиче ских и органо-минеральных частиц. Эти методы в наименьшей степени затрагивают химические и структурные свойства фракционируемого материала, а также дают наиболее адекватное представление о состоянии фракций в почве. К этим методам относится фракционирование почвенного вещества по плотности, часто сочетаемое с выделением размерных фракций. В данной работе использовалась на наш взгяд оптимальная схема фракциони рования, основанная на известной методике (Шаймухаметов М.Ш. и др., 1984) и позволяющая выделить корни, 3 легких фракции свободного органического вещества (1.8 г/см3, 45 мкм, 1.8 г/см3 45 мкм и 1.8-2.0 г/см3) и органо-минеральные фракции (0.2 мкм, 2-0.2 мкм, 2 г/см3 2 мкм, 2 г/см3 2 мкм). Для выделения этих фракций использовались ультразвуковая обработка, седиментация и разделение в поливольфрамате натрия в качестве тяжелой жидкости. Органическое вещество фракций исследовалось путем анализа содержания C и N, стабильных изотопов 13C/С12, 15N/14N.

Объектами исследования были почвы с высоким содержанием гумуса, находящиеся под различными биоценозами и сформированные на различных по происхождению и гранулометрическому составу почвообра зующих породах. Черноземы обыкновенные на покровных суглинках расположены в Каменной степи (Воро нежская область). Были изучены почвы под косимой степью, лесополосой 105-летнего возраста (видовой состав растительности: дуб, вяз, клён, ясень, единичные липы) и пахотная почва с монокультурой кукурузы ( 35 лет).

Одновременно анализировались почвы на глинах морского генезиса в иной биоклиматической обстановке.

Они расположены в Центральном Предкавказье (Ставропольский край) и включали 2 профиля черноземов сли тых, чернозем типичный, лугово-болотную почву. В лабораторном эксперименте изучался материал горизонта А.

Запас углерода органического вещества изученных почв имеет сложную дифференцированную структуру.

Структурные единицы свободного органического вещества формируются и функционируют под преимуществен ным влиянием биоценотических и агрогенных факторов. Характеристики связанных органо-минеральных струк турных единиц почвенного резервуара определяются главным образом свойствами почвообразующих пород.

Несмотря на то, что содержание легких фракций минимально, доминирующая часть запаса углерода ор ганического вещества изученных почв представлена свободными термодинамически устойчивыми соедине ниями специфической почвенной природы. Следующим по значению в фиксации углерода в изученных почвах является органо-минеральные фракции грубой части почвенного ила.

Для анализа закономерности распределения стабильных изотопов в органическом веществе фракций была использована уже полученная ранее зависимость утяжеления изотопного состава N с увеличением сред 216   него времени пребывания углерода во фракциях (Моргун и др., 2005). Это явление связанно с постепенным улетучиванием из фракций веществ, обогащенных преимущественно лёгкими изотопами N, в результате чего остающееся органическое и азотосодержащее вещество обогащается тяжелым изотопом N. Эффект фракцио нирования изотопов N в связи с этим может достигать 8‰.

В соответствии с этой зависимостью, данные по изотопному составу углерода во фракциях были расположены в последовательности утяжеления изотопного состава N. Для всех изученных почв по утяжелению изотопного состава азота выстраивается совершенно одинаковая последовательность фракций, которая на основании литературных данных представляет собой также последовательность увеличения времени среднего пребывания углерода в органическом веществе фракций. Кроме того, для всех почв одинаковым оказался и характер изменения изотопного состава углерода во фракциях, что, по-видимому, связано с почвенными процессами фракционирования, в том числе и со временем пребывания углерода в органическом веществе фракций. Эффект фракционирования изотопов С при этом составляет 3-4‰. В результате происходит облегчение изотопного состава легких фракций (1,8 г/см3) свободного органического вещества относительно изотопного состава растительности и утяжеление углерода органического вещества, сорбированного на минеральной матрице. Последнее объясняется тем, что основным источником органического вещества, связанного с илистыми частицами, является микробный ресинтез, продукты которого имеют относительно тяжелый изотопный состав углерода.

УДК: 504.5 + 542. КОНКУРЕНТНОЕ СВЯЗЫВАНИЕ ЛЕТУЧИХ ЭКЗОГЕННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ МОНТМОРИЛЛОНИТОМ * Г.С. Морозов, И.П. Бреус, С.А. Неклюдов, В.А. Бреус, К.А. Поташев Казанский государственный университет, г. Казань E-mail: ibreus@ksu.ru Монтмориллонит образует минеральную основу многих почв и осадочных пород, поскольку является типичным продуктом выветривания алюмосиликатов. Особый интерес к нему среди почвенных минералов свя зан с особенностями его структуры. Характер сочленения основных элементов кристаллической структуры, не стехиометрических замещений катионов в структурных пакетах и высокая степень дисперсности способствуют наличию у монтмориллонита комплекса полезных физико-химических свойств: способности к ионному обме ну, набуханию в воде и гидрофильных жидкостях, высокой сорбционной активности в отношении гидрофоб ных и особенно гидрофильных парообразных и жидких веществ.

Сорбционное связывание экзогенных органических веществ (ОС) монтмориллонитом вносит важный вклад в выполнение суглинистыми почвами барьерных функций, заключающихся в предотвращении миграции поллютантов в нижние почвенные слои и грунтовые воды. Несмотря на то, что монтмориллонит не обладает первичной пористой структурой, механизм сорбции на нем ОС может быть достаточно сложным. На протека ние поверхностной сорбции могут накладываться два дополнительных эффекта: сорбция в порах вторичных структур (агрегатов) и в межпакетном пространстве.

В реальных системах, особенно природных, на границах раздела фаз твердое тело — газ или жидкость практически всегда присутствуют несколько различных сорбатов, конкурирующих за сорбционные центры. Их связывание сорбентом определяется как индивидуальным сродством к сорбционным сайтам, так и степенью конкуренции за них. Последнее свойство зависит от соотношения сорбционных активностей и от индивидуаль ной ориентированности конкурентов на тот или иной тип сорбционных центров [1].

Вследствие экспериментальных трудностей, исследования сорбции бинарных и многокомпонентных смесей летучих ОС почвами и их компонентами единичны. В подавляющем большинстве работ изучение эф фектов конкуренции сводится к сравнительному изучению сорбции индивидуальных ОС почвами [2]. При этом предполагается, что конкурентная сорбция реализуется как аддитивный процесс, для описания которого доста точно иметь экспериментальные данные по сорбции индивидуальных сорбатов и математически корректную процедуру их обработки. Необоснованность данного допущения была экспериментально выявлена в исследо ваниях, показавших, что аддитивность конкурентной сорбции характерна лишь для ограниченного числа сис тем сорбент - сорбат, при этом четкие критерии выбора таких систем априори отсутствуют.

В этой связи выявление закономерностей и механизмов конкурентной сорбции летучих экзогенных ОС на монтмориллоните, как минеральной составляющей суглинистых почв, было проведено нами на основе экс периментальных данных по связыванию минералом паров бинарных смесей ОС.

Поскольку наличие в монтмориллонит-содержащих материалах сопутствующих минеральных и органи ческих веществ в значительной степени маскирует эффекты сорбции на самом минерале, в качестве сорбента использовали препаративный монтмориллонит (Montmorillonite K-10, фирма Aldrich). Заданную влажность ему придавали путем прокаливания в печи или насыщения парами воды в эксикаторе. Условия высушива ния/увлажнения: 2500C (0% влаги), 1050С (1.1%), воздушно-сухой образец (5.3%), предельно гидратированный образец (26.0%). В качестве сорбатов были исследованы гидрофобные (алифатический н-гексан и ароматиче ский бензол) и гидрофильный (алифатический метанол) ОС. Было проведено изучение сорбции индивидуаль                                                              * Работа выполнена по грантам РФФИ 09-04-01436, МНТЦ и Федерального Агентства по образованию РФ.

  ных ОС на монтмориллоните, а также конку рентной сорбции двух пар ОС: гидрофобно го/гидрофобного (бензол/гексан) и гидрофоб ного/гидрофильного (бензол/метанол), взятых в равном соотношении (1:1).

Сорбцию смесей ОС на монтморилло ните изучали методом статического хромато графического анализа равновесного пара.

Существенным экспериментальным преиму ществом его перед известными статическими и динамическими методами определения ве личин адсорбции газов и паров на твердых телах является способность селективно оце нивать содержание разных сорбатов в паро вых смесях. Используемый в рамках этого ме Рис. 2. Эффекты конкуренции в сорбции смеси бен тода прибор представляет технический ком зол/метанол на монтмориллоните.

плекс, состоящий из хроматографа “КРИСТАЛЛЛЮКС” и оригинального элек тропневматического устройства отбора и ввода проб паровой фазы в капиллярную хроматографическую ко лонку. Этот комплекс позволяет в одном эксперименте при любой влажности среды определять равновесные концентрации сразу нескольких ОС, что является принципиально важным для изучения конкурентной сорбции.

Получаемые экспериментальные изотермы сорбции аппроксимировали предложенным нами ранее мо дифицированным уравнением Гуггенгейма-Андерсена-деБура [3]. Алгоритм аппроксимации (определения па раметров изотермы, оптимальных с точки зрения минимизации среднеквадратического отклонения теоретиче ской кривой от экспериментальных точек) изотерм сорбции был реализован в среде Delphi.

В случае бинарной системы бензол/гексан сорбция каждого из ОС на монтмориллоните влажностью от до 5% значительно (на 25-30%) и примерно в равной степени снижалась по сравнению с их сорбцией как инди видуальных соединений (рис. 1). Этот факт указывал на равную конкуренцию углеводородных сорбатов за сорбционные сайты монтмориллонита, а, следовательно, на то, что сорбция алифатического и ароматического ОС осуществлялась преимущественно на центрах одного типа. Влага в количестве не более 5% занимала не доступные для углеводородных сорбатов сорбционные сайты, расположенные, главным образом, в межпакет ном пространстве монтмориллонита и, таким образом, не влияла на сорбцию обоих ОС. Эффект дальнейшего увлажнения монтмориллонита от 5% до 26% (от воздушно-сухого до предельно гидратированного состояния) на конкурентную сорбцию смеси бензол-гексан был аналогичен сорбции индивидуальных соединений: увлаж нение резко снижало сорбционную активность обоих сорбатов.

Иную картину наблюдали для пары бензол-метанол. Вследствие конкурентного влияния метанола сорб ция бензола снижалась уже при влажности 5% и выше, в то время как сорбция метанола с ростом влажности монтмориллонита увеличивалась (рис. 2).

Алифатический спирт значительно сильнее, чем углеводород, ингибировал сорбцию бензола на сорбенте с влажностью, не превышавшей 5%: сорбция ароматического УВ снижалась на 50-60% по сравнению с его сорбци ей в отсутствие метанола. В то же время углеводородный компонент мало влиял на сорбцию спирта. Очевидно, что этот эффект был вызван способностью метанола дополнительно связываться с сорбционными сайтами, недос тупными для углеводорода, а именно, находящимися в межпакетном пространстве монтмориллонита.

На гидратированном монтмориллоните (влажность 26%) сорбция углеводорода снижалась еще сильнее, чем при меньших влажностях, а метанола - возрастала более чем в два раза. В результате сорбционные емкости сорбента в отношении углеводорода и спирта различались не менее, чем в 20 раз. Это приводило к селективно му связыванию гидрофильного ОС и обогащению бинарной смеси углеводородом.

Таким образом, характер конкурент ной сорбции экзогенных ОС на минераль ной составляющей почв монтмориллонито вого типа определяется в первую очередь влажностью сорбента. В воздушно-сухом состоянии монтмориллонит практически “не различает” гидрофобные и гидрофиль ные ОС, предоставляя для их связывания один и тот же тип сорбционных сайтов.

Конкурируя за них, ОС в одинаковой сте пени блокируют сорбцию друг друга. При повышении влажности появляется избира тельность в связывании гидрофобных и гидрофильных ОС монтмориллонитом, а в полностью гидратированном состоянии она максимальна. В этих условиях сорбция уг Рис. 1.  Эффекты конкуренции в сорбции смеси леводородов резко снижается вследствие бензол/гексан на монтмориллоните. блокирования поверхности сорбента моле 218   кулами воды. В то же время для гидрофильного ОС появляется возможность дополнительного связывания в межпакетном пространстве монтмориллонита.

Литература 1. Гунько В.М. Конкурентная адсорбция // Теоретическая и экспериментальная химия. Т. 43. - № 3. - 2007. - С.133-177.

2. Бреус И.П., Мищенко А.А. Сорбция летучих органических загрязнителей почвами: Обзор литературы // Почвоведе ние. №12. - 2006. - C. 1413-1426.

3. Breus I.P., Mishchenko A.A., Potashev K.A., Breus V.A. The description of organic compound vapor-phase sorption by geosorbents: The adequacy of isotherm approximation equations // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. V.276. – N 1-3. - 2006. - Р. 122-133.

УДК 631. ВОЗДЕЙСТВИЕ МИКРОУДОБРЕНИЙ НА АЗОТФИКСАЦИЮ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В. А. Мудрик, О. А. Лучицкая Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино, E-mail: mudrik@mail.ru Микроэлементы влияют на основные физиологические процессы и функции высших растений. Установ лено, что они повышают содержание хлорофилла в листьях, усиливают ассимиляцию СО2, повышают содер жание белка и крахмала в зерне пшеницы. Исследованиями выяснена роль микроэлементов в процессах дыха ния, фотосинтеза и в азотном обмене растений. Внедрение в практику сельского хозяйства высокоурожайных и высокобелковых сортов растений требует создания в прикорневой зоне достаточно высоких концентраций лег кодоступных соединений азота. Эффект симбиотической азотфиксации хорошо изучен, широко применяются различные микробиологические препараты на основе штаммов азотфиксирующих бактерий. Эти препараты помогают реализовать генетически заложенный механизм азотфиксации у бобовых культур.

Изучен эффект несимбиотической азотфиксации, в частности, ассоциативной азотфиксации [1, 2, 3]. По казано, что фотосинтетическая деятельность растений существенно влияет на динамику и интенсивность азот фиксации у растений и повышает продуктивность их в экосистеме [1, 2]. Ассоциативной азотфиксацией могут обладать и зерновые культуры [2].

Помимо биологических препаратов эффект ассоциативной азотфиксации может быть достигнут при ис пользовании определенных составов микроэлементов, участие которых в процессах азотфиксации было пока зано ранее [4, 5]. В то же время препараты, активизирующие ассоциативную азотфиксацию зерновых культур, почти не представлены.

Воздействие предпосевной обработки семян комплексом микроэлементов Микромак и некорневой обра ботки комплексом Микроэл растений яровой пшеницы Курская 2038 изучали в вегетационных опытах в оран жерее ИФПБ РАН. Растения выращивали в сосудах, вмещающих 3 кг сухой почвы. Для исследований исполь зовали серую лесную почву. Семена растений обрабатывали комплексом микроэлементов Микромак, для не корневой обработки растений использовали комплекс микроэлементов Микроэл (производство научно производственной фирмы «Волски биохим», Нижний Новгород). Отличительная особенность этих комплексов микроудобрений заключается в том, что они инициируют и поддерживают азотфиксацию как у бобовых так и у зерновых культур, что было выявлено предварительными опытами. Исследовали 4 варианта выращивания рас тений: вариант 1 -контрольные растения без применения микроудобрений, вариант 2 - с обработкой семян Микромак, вариант 3 - некорневая обработка (дважды в течение опыта – в фазах кущения и выхода в трубку) Микроэл и вариант 4- семена растений обрабатывали Микромак, затем дважды проводили некорневую обра ботку растений Микроэл. В каждом варианте было по 20 сосудов с растениями.

В течение ранних стадий вегетации (фазы кущения и выхода в трубку) проводили измерения морфологи ческих параметров, скорости фотосинтеза и дыхания, скорости азотфиксации, содержания хлорофилла, а также эффективность работы фотосистемы 2 по методу индукции флуоресценции хлорофилла [6]. Флуоресценцию хло рофилла а интактных листьев измеряли полевым флуорометром Portable Chlorophyll Fluorometer MINI-PAM (Walz, Effeltrich, Germany). Потенциальную активность азотфиксации определяли ацетиленовым методом.

Цель работы – изучение действия комплексов микроэлементов Микромак и Микроэл при обработке семян и некорневой подкормке на продуктивность, содержание хлорофилла, фотосинтез, уровень азотфиксации и эф фективность использования энергии фотосинтетически активной радиации (ФАР) растениями яровой пшеницы.

Для оценки эффективности функционирования фотосинтетического аппарата важно знать эффектив ность использования солнечной энергии растениями, т. е. какая часть энергии используется в процессе элек тронного транспорта на фотосинтез. Известно, что между квантовым выходом фотосистемы 2 (ФСII) и кванто вым выходом фиксации углекислого газа существует линейная корреляция [6]. Наибольшее увеличение кван тового выхода было в фазе кущения - после первой обработки Микроэл ФСII растений варианта 3 увеличился на 40%. Максимальный квантовый выход ФСII используется для определения чувствительности фотосинтети ческого аппарата к стресс-факторам и способности растений к восстановлению после стресса [6]. Эффектив ность использования солнечной энергии растениями увеличилась на 40%. Скорость электронного транспорта ETR в фазе кущения увеличилась на 16%, 35% и 45% в вариантах 2, 3, и 4 соответственно. В фазе выхода в трубку значения ФСII и скорости электронного транспорта (ETR) между вариантами существенно не различа лись, небольшое увеличение ФСII и ETR было в только варианте 4 при высоких значениях ФАР.

Фаза выхода в трубку В фазе выхода в трубку у растений варианта 3 существенно увеличилась биомасса растений (на 124%) и повысилось содержание хлорофилла на 21%, скорость фотосинтеза PN (в расчете на единицу площади листа)   была на 34% больше PN контрольных растений. У растений варианта 4 содержание хлорофилла выросло на 41%, скорость фотосинтеза PN (в расчете на единицу площади листа) была на 65% больше PN варианта 1. Ско рость фотосинтеза целого растения Pn, измеренная в фазе колошения, через 14 дней после второй обработки Микроэл увеличилась на 43%. Скорость темнового дыхания целого растения (Rd) была несколько больше по сравнению с контрольными растениями. Если принять световой день равным 16 час, а темновой период - 8 час, тогда суточный баланс (первичная продуктивность = Pn – Rd) ассимилированной растениями углекислоты уве личился на 45%.

Скорость N- фиксации растений в фазе кущения увеличилась в вариантах с обработкой семян Микромак (на 25%) и при обработке Микромак и Микроэл (на 75%). Наибольший эффект действия микроудобрений на ассоциативную азотфиксацию наблюдали в фазах выхода в трубку и колошения. В фазе выхода в трубку (через 7 дней после второй некорневой обработки Микроэл) скорость N-фиксации растений варианта 3 увеличилась в 5 раз. В фазе колошения скорость N- фиксации повысилась у растений всех вариантов опыта – в варианте 2 ас социативная азотфиксация увеличилась на 90%, варианте 3 – на 73% и у растений варианта 4 – в 3,3 раза по сравнению с контрольным вариантом.

Прирост биомассы растений в фазе кущения был за счет обработки семян Микромак. Более значитель ный прирост биомассы в фазе выхода в трубку наблюдали за счет некорневых обработок Микроэл. Эффект действия Микроэл в фазе кущения проявился в росте содержания хлорофилла в листьях растений и увеличении скорости фотосинтеза PN, квантового выхода ФСII и скорости электронного транспорта фотосистемы II. Это в итоге привело к повышению эффективности использования растениями энергии ФАР. Можно полагать, что увеличение квантового выхода и скорости электронного транспорта ФСII повышает устойчивость растений к стрессам. В фазе колошения первичная продуктивность растений (рассчитанная как разность между фотосин тезом и темновым дыханием целых растений) увеличилась на 45%. Максимальная скорость ассоциативной азотфиксации при обработке растений Микромак и Микроэл была значительно выше, чем на контроле.

В результате совместного применения комплексов микроудобрений Микромак и Микроэл при выращи вании яровой пшеницы Курская 2038 повышается биомасса растений, содержание хлорофилла, скорость N фиксации и эффективность использования растениями солнечной энергии.

Литература 1. Умаров М. М. Значение несимбиотической азотфиксации в балансе азота в почве// Изв. АН СССР, сер. биол.

1982. № 1. С. 92-105.

2. Умаров М. М. Ассоциативная азотфиксация. М.: Изд. МГУ. 1986. 136 с.

3. Умаров М. М. Микробиологическая трансформация азота в почвах. М.: Геос. 2007. 138 с.

4. Пейве Я. В. Микроэлементы и биохимия фиксации молекулярного азота и восстановления нитратов у растений //Агрохимия. 1964. № 7. С. 3-18.

5. Шилов А.Е. Фиксация азота в растворах в присутствии комплексов переходных металлов//Успехи химии. 1974.

Т. 43. С. 863.

6. Корнеев Д. Ю. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлорофилла. Киев: Альтпресс.

2002. 188 с.

УДК. 631. ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПОД ХЛОПЧАТНИКОМ САЛЬЯНСКОЙ СТЕПИ Н.А. Мустафаева Институт Почвоведения и Агрохимии НАН Азербайджана E-mail: soiman@science.ab.az В настоящее время в свете разрабатываемых представлений об полифункциональности почвы ее про дуктивность можно определить как интегральную почвенную функцию, обеспечивающую формирование био массы растений, имеющую относительный характер, отличающуюся сильной пространственно-временной из менчивостью и обусловленную взаимодействием различных свойств и функций почвы. Одной из наиболее важных функций почв, для изучения которой проводились многочисленные работы, являются химические свойства и рассмотрение почвы как источника питательных элементов и соединений. Необходимо отметить, способность почвы поддерживать в почве в достаточное количество всех основных элементов питания в дос тупных для усвоения формах [1].

Как известно, хлопчатник, как важнейшая техническая культура, интенсивно выращивается на орошае мых почвах Кура-Араксинской низменности Азербайджана, в частности, Сальянской степи. В процессе разви тия хлопчатника отмечают следующие фазы: всходы, образование настоящих листьев, бутонизацию, цветение, созревание (раскрытие коробочек). Лучшие почвы для возделывания хлопчатника являются лугово-сероземных почвах. В данной работе нами представлены основные химические свойства лугово-сероземных почв под куль турой хлопчатника.

Хлопчатник являет Табл. 1. Содержание элементов питания в хлопчатнике ся культурой, требова тельной к условиям пи Абсолютная Азот Фосфор Калий Кальций Фаза развития рас- тательной среды. По сухая масса тения гр. гр. гр. гр.

% % % % требление им элементов растения минерального питания Бутонизация 21,6 3,9 0,85 0,5 0,11 3,1 0,67 1,3 0, происходит во все пе Цветение и начало 112,0 4,5 5,1 0,35 0,30 2,0 2,3 1,5 1, плодообразования риоды вегетации. Наи 220   большее количество азота, фосфора, калия усваивается растениями в период формирования основной вегетатив ной массы и усиленного образования генеративных органов – в фазы цветения и плодообразования. Поступление элементов питания в растение хлопчатника совпадает с приростом у него сухой массы.

Азот для роста развития хлопчатника имеет первостепенное значение, так как он входит в состав белка, содержится в хлорофилле, нуклеиновых кислотах, фосфатидах и многих других органических веществах живой клетки. Обеспеченность растений азотом зависит от скорости разложения органических веществ. Растения ну ждаются в азоте в большом количестве. Из элементов питания, получаемых из почвы, азот занимает первое ме сто, следовательно недостаток азота приводит к снижению урожая. Минеральный азот в больших количествах содержится в листьях хлопчатника. Наибольшее количество азота содержится в фазе массового цветения и на чале плодообразования [5]. В этой фазе накопление азота в целом растении составляет 4,5%, а в молодом воз расте несколько меньше 3,9% (табл. 1). Содержание минерального фосфора в хлопчатнике с возрастом расте ний уменьшается от 0,5% до 0,35%. По-видимому, значительное его количество в этой фазе расходуется для построения генеративных органов. Содержание калия в целом растении с возрастом в пересчете на проценты от сухой массы уменьшается. Роль калия возрастает в связи с общим ростом растения.


Минеральные элементы распределяются по органам хлопчатника неравномерно. Наибольшее количест во их накапливается из вегетативных органов в листьях, наименьшее в стеблях и корнях, а из генеративных наибольшее в коробочке, наименьшее в цветках [2,4]. Усиление накопления азота и фосфора хлопчатником в фазе бутонизации связано с физиологической особенностью хлопчатника. Фаза бутонизации является как бы переходным периодом для образования генеративных органов в растении и требует большого количества пита тельных веществ. Причина уменьшения процента азота и фосфора в растении в период раскрытия коробочек связана с переходом питательных веществ из вегетационных органов в генеративные. Накопление сухого ве щества в хлопчатнике все время возрастает от первых дней развития и до конца вегетации. Было отмечено, по вышенное содержание калия и кальция в листьях хлопчатника, в фазе бутонизации по сравнению с другими ор ганами хлопчатника. Содержание этих элементов изменялось в одном направлении: повышалось от молодых к более старым листьям. Содержание азота, фосфора, калия и кальция увеличивается почти в 2 раза в фазе цвете ния. Кроме того, корни хлопчатника потребляли почти в 10 раз больше азота, чем фосфора.

Фосфор входит в состав многих органических соединений, без которых невозможна жизнедеятельность организмов. Поглощаясь в больших количествах, фосфор аккумулируется в верхних горизонтах почвы. Для создания 1т хлопка-сырца хлопчатнику требуется в среднем 30-70 кг азота и 10-20 кг фосфора. Если в период цветения нормальное потребление хлопчатника азотом и фосфором нарушается, то формирование коробочек и других репродуктивных органов будет происходить за счет оттока азота и фосфора из вегетативных органов растений, что приведет к значительному снижению урожая. При недостатке азота хлопчатник плохо растет и развивается, листья бывают мелкими, появляется желто-зеленая окраска, вместо нормальной зеленой.

Содержание и запасы фосфора в орошаемой лугово-сероземной почве составили 0,14-0,20 %, 8,75 12,7 т/га, а в лугово-сероземной светлой почве 0,13-0,16%, 8,1-10,4 т/га [3,5].

В процессе длительной обработки и орошения запасы и формы питательных элементов в зональных почвах подвергаются глубоким изменениям, которые непосредственно отражаются на плодородии почв.

Фосфор. Изучаемые почвы по содержанию подвижного фосфора относятся к слабо обеспеченным [5]. В процессе освоения, в условиях богары, где не практикуется внесение минеральных удобрений, происходит за метное уменьшение соединений фосфора. Оптимальный уровень фосфора для хлопчатника 30-45 [4]. Показа тели подвижного фосфора в лугово-сероземной почве под хлопчатником составили 13,5-18,3, а в лугово сероземной светлой 11,2-16,7 соответственно. Несмотря на повышенное содержание валового калия по сравне нию с показателями азота и фосфора, содержание обменного калия в изучаемых почвах характеризуется замет ным уменьшением. Так, показатели обменного калия в орошаемых лугово-сероземных почвах составили 230 250, в лугово-сероземных светлых – 210-240 мг/кг. Это явление связано с невнесением калийных удобрений в почву под хлопчатником. По содержанию подвиж Табл. 2. Основные химические ного фосфора и обменного калия эти почвы отно свойства почв под хлопчатником сятся к слабо обеспеченным [3].

Нитрификация является показателем куль Орошаемые Орошаемые турного состояния почв, в которых при высокой лугово- лугово энергии нитрификационных процессов создаются Показатели сероземные сероземные хорошие условия для жизнедеятельности, как мик- обыкновенные светлые роорганизмов, так и высших растений. Нитрифика- Азот % 0,12-0,15 0,08-0, ционная способность почв зависит не только от их Запасы азота, т/га 7,56-9,45 5,0-6, свойств (содержание гумуса, общего азота, реакция Фосфор % 0,14-0,20 0,13-0, среды и др.), но также от гидротермических усло- Запасы фосфора, т/га 8,82-12,6 8,13-10, вий, биологических особенностей возделываемых Калий, % 2,1-2,4 2,0-2, Запасы калия, т/га культур [5]. Лугово-сероземные почвы характери- 132,3-151,2 125- зуются невысокими показателями общего азота.

N/NO3+N/NH4 мг/кг 14,8-21,2 13,4-19, Нитрификационная способность N/NO3 орошаемых Р2О5 (подв.), мг/кг 0-50 см 13,5-18,3 11,2-16, лугово-сероземных почв под хлопчатником соста К2О (обмен.), мг/кг 230-250 210- вило от 2,0 до 7,2 мг/кг, а в лугово-сероземных рН (0-100 см) 8,0-8,2 8,1-8, светлых почвах от 2,0-6,4 мг/кг почвы. Аммонифи- СаСО3,% 0-100 см 10-12 11- цирующая способность лугово-сероземных почв Плотный остаток, % 0-100 см 0,10-0,35 0,2-0, под хлопчатником составляет 4,0-12,6 мг/кг, а луго   во-сероземных светлых почв 3,2-10,7 мг/кг. Хлопчатник растет при нейтральной и слабощелочной реакции почвенной среды. Наиболее благоприятной для хлопчатника в физиологическом отношении является реакция рH равная нейтральной и слабощелочной. Значения рH в орошаемых лугово-сероземных почвах 8,0-8,2, а луго во-сероземных светлых почвах 8,1-8,3, следовательно, реакция среды этих почв слабощелочная [4]. Карбонат ность служит важнейшим показателем почв, связанным с условиями протекания химических процессов, и в гене тическом отношении является важным морфологическим признаком. Содержание СаСО3 в орошаемых лугово сероземных почвах составляет 10-12%, в лугово-сероземных светлых 11-13%. Одним из факторов, оказывающих отрицательное влияние на нормальное развитие и урожайность хлопчатника, является засоленность почв. Вели чина плотного остатка характеризует засоленность почв. Территория Сальянской равнины в основном слабозасо ленная (42%), некоторая часть незасоленная (32%), среднезасоленная (19%), и сильнозасоленная (7%). Целинные почвы изучаемой территории отличаются своей засоленностью (0,3-0,6%), иногда доходя до 1 % в метровом слое [3]. В орошаемых лугово-сероземных почвах эти показатели ниже 0,15-0,3%, это объясняется тем, что при ороше нии почвенный профиль освобождается от легкорастворимых солей. На территориях с неблагоприятными усло виями дренажа происходит поднятие уровня грунтовых вод и накопление солей во втором метровом слое. От сла боокультуренных к высоко окультуренным почвам содержание и запас солей уменьшается.

Литература 1. Добровольский Г.В. Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М, Наука, 1990, 268 с 2. Умаров М.М.Ассоциативная азотфиксация.М, изд-во МГУ, 1986,130 с.

3. Бабаев М.П. Орошаемые почвы Кура-Араксинской низменности и их производительная способность. Б., Элм, 1984, с. 120-135.

4. Гюльахмедов А.Н., Бабаев М.П., Ахундов Ф.Г. и др. Рекомендации по агрохимическим основам применения сис тем удобрений под различные сельскохозяйственные культуры на мелиорируемых почвах. Баку, 1988, 125с.

5. Гянджемехр А.В. Эффективность микроэлементизированных удобрений на рост, развитие и урожай хлопчатника на сероземно-луговых почвах Ширванской степи./ Сборник трудов, исследование по почвоведению и агрохимии.

Баку: 1999, 315 с.

УДК631.8:631.416.4:631.459. ТРАНСФОРМАЦИЯ КАЛИЯ В ЭРОДИРОВАННЫХ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ЮГО-ВОСТОКА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ Т.В. Нечаева Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, г. Новосибирск E-mail: taya_@inbox.ru Трансформация калия в почве как при выносе элемента растениями, так и при его поступлении с удоб рениями направлена на сохранение и поддержание естественного соотношения между почвенными калийными формами. В основе этого равновесного состояния лежат два взаимосвязанных процесса – фиксация и десорбция калия. В зависимости от преобладания какого-либо из них складываются соответствующий калийный режим и условия питания растений в экосистемах. Изучению фиксации и десорбции калия в почвах России посвящено значительное количество публикаций. Однако практически отсутствуют исследования, касающиеся влияния эродированности почв на эти процессы.

Объектом исследования служили неэродированная и среднеэродированная темно-серые лесные средне мощные тяжелосуглинистые почвы, расположенные в Тогучинском районе Новосибирской области. Эти поч вы, в прошлом распахиваемые под зерновые культуры, в настоящее время заняты естественными луговыми травами и используются как сенокосные угодья. Следует отметить, что почвы юго-восточной части Западной Сибири в наибольшей степени подвержены водной эрозии [1].

Агрохимическая характеристика пахотного го ризонта почв: неэродированная – гумус 5.65 %, азот общий 0.18 %, калий валовой 1.30 %, калий легкооб менный, обменный и необменный 0.28, 9.1 и 131 мг К/100 г соответственно, емкость катионного обмена (ЕКО) 34.1 мг-экв/100 г, ил 22.5 %, рНН2О 5.6;

средне эродированная – гумус 2.91 %, азот общий 0.13 %, ка лий валовой 1.18 %, калий легкообменный, обменный и необменный 0.96, 10.8 и 106 мг К/100 г соответственно, ЕКО 20.5 мг-экв/100 г, ил 16.4 %, рНН2О 5.1. Общие ре сурсы валового калия в почвах были высокими. По со держанию калия в легкообменной, обменной и необ менной формах исследуемые почвы были отнесены к «неустойчиво обеспеченным» [2].

Аналитическую работу выполняли общеприня тыми методами агрохимических анализов [3]. В лабора торных условиях проводили определение десорбции и фиксации обменного калия в образцах, взятых из па хотного горизонта (Апах.) изучаемых почв. Так как спо Калийдесорбционная способность почв.

собность почв к трансформации калия проявляется 1 – неэродированная почва, 2 – среднеэродиро больше всего в верхних почвенных слоях, которые ле ванная. Вертикальные отрезки представляют со том подвержены попеременному увлажнению атмо бой 0,95 % доверительные границы.

222   сферными осадками и последующему высыханию. Для изучения десорбции калия определяли содержание это го элемента, извлекаемого водной вытяжкой и ацетатом аммония возрастающей концентрации (0.001, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1. М). Для исследования фиксации калия использовали намачивание почвенных образцов до наименьшей влагоемкости с последующим их инкубированием при комнатной температуре. Этот процесс, принципиально сходен с тем, которому подвергается верхний горизонт почв в естественных условиях. Схема опыта состояла из следующих вариантов: контроль (почва без удобрений + 25 мл H2O на 100 г почвы), К10 (10 мг KCl + 25 мл H2O) и К20 (20 мг KCl + 25 мл H2O). Содержание в почвах обменного калия определяли через 1, 10, 24, 120, часов после внесения калийных удобрений. Фиксированным считался калий, не переходящий в вытяжку 1 М раствора ацетата аммония. Повторность опытов трехкратная. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили в пакете STATISTIKA методом дисперсионного анализа (ANOVA).


Десорбционная способность автоморфных почв Западной Сибири во многом определяется их грануло метрическим составом, условиями формирования и генетическими особенностями [2, 4]. По мере утяжеления гранулометрического состава почв подвижность в них калия заметно снижается. При однотипном минералоги ческом составе именно различия в содержании тонкодисперсных фракций и гумуса определяют способность почвы к десорбции калия.

В опыте по изучению десорбции калия установлено, что в эродированной почве существенно выше как аб солютное количество калия, вытесняемого различными концентрациями ацетата аммония, так и подвижность это го элемента (рисунок). Обменный калий в почвах представлен легкодесорбируемыми фракциями. Так, обработка слабым 0,01 М раствором ацетата аммония вытесняет 45 % обменного калия из неэродированной почвы и более 50 % из эродированной. С повышением концентрации вытеснителя наблюдали увеличение десорбированного ка лия. Из выше сказанного следует, что эродированная почва обладает более высокой калийдесорбционной способ ностью: чем легче гранулометрический состав, меньше содержания илистых частиц, гумуса и ЕКО, тем менее прочно связаны катионы калия с минеральной основой почв и, соответственно, тем выше их подвижность.

Ухудшение физико-химических свойств, неустойчивая обеспеченность формами калия и более высокая подвижность обменного калия в эродированной почве, а в связи с этим возможность вымывания элемента из пахотного горизонта обусловливают необходимость ежегодного пополнения доступного для растений калия путем внесения калийных  удобрений. Однако судьба удобрений будет зависеть в первую очередь от фикси рующей способности почв, оказывающей существенное влияние на калийный режим.

За период проведения опыта по изучению фиксирующей способности почв содержание обменного калия во всех вариантах на эродированной почве было существенно выше, чем в неэродированной (таблица). Внесе ние удобрений значительно увеличивало содержание обменного калия в почвах, то есть происходило смещение калийного равновесия в сторону повышения концентрации подвижных форм этого элемента. С течением вре мени количество обменного калия менялось. За период наблюдений неэродированная почва фиксировала в среднем 60-70 % вносимого калия, эро- дированная – 67-73 %. При повышении дозы вносимых удобрений уве личивалась как абсолютная величина фиксируемого почвами калия, так и процент фиксации. Значительная часть калия, внесенного с удобрениями, была фиксирована почвами в первые часы проведения опыта. Мы предполагаем, что это необменное поглощение произошло уже при перемешивании почв с удобрениями. Наши исследования подтверждают мнение других авторов о том, что процесс фиксации почвой внесенного калия протекает достаточно быстро. В период 10-120 ч отмечали ослабление фиксации внесенного калия на всех ва риантах изучаемых почв.

Калийный режим почвы и складывающиеся в текущий момент условия калийного питания растений оп ределяются направленностью и интенсивностью почвенных процессов адсорбции-десорбции калия. В эродиро ванной темно-серой лесной почве вектор превращений калия смещен в сторону десорбции, поэтому имеющие ся подвижные фракции элемента будут легко доступны растениям. Однако снижение общего уровня десорби руемого калия, при уменьшении в почве запасов элемента, негативно отразится на обеспеченности растений почвенным калием.

Фиксация калия эродированными почвами, с одной стороны, будет оказывать неблагоприятное воз действие на условия питания растений, так как более половины внесенного калия (до 70 %) Динамика содержания обменного калия в почвах после может необменно поглощаться. С другой сто- внесения калийных удобрений и калийфиксирующая роны, смытые почвы подвержены ускоренно- способность почв му калийному истощению в результате увели Вари- Период после внесения удобрений, ч.

чения подвижности катионов калия в почвен ант 1 10 24 120 ном растворе и, соответственно, повышения Неэродированная концентрации элемента в наиболее подвижных К0 7.3/– 7.9/– 8.2/– 9.5/– 7.8/– формах. В этом случае фиксация калия эроди К10 9.6/77 10.7/66 10.5/68 13.7/36 12.0/ рованными почвами будет направлена на со К20 11.5/79 13.6/69 14.1/66 15.5/59 11.9/ хранение и поддержание первоначального ес- Среднеэродированная тественного соотношения между почвенными К0 9.6/– 9.5/– 9.3/– 10.8/– 9.0/– калийными формами. Но следует опасаться К10 10.5/91 13.1/65 14.7/49 15.9/37 10.5/ использования высоких доз минеральных К20 13.3/82 14.3/77 15.6/70 18.9/54 13.7/ удобрений на почвах склона из-за возможно- Примечание. Перед чертой – содержание обменного калия, сти частичного вымывания вносимых элемен- мг К/100 г почвы;

после черты – фиксация внесенного ка тов из корнеобитаемого слоя. лия относительно контроля (К0), %.

  Литература 1. Танасиенко А.А. Специфика эрозии почв в Сибири. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. – 176 с.

2. Якименко В.Н. Калий в агроценозах Западной Сибири. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. – 231 с.

3. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. – М.: Изд-во МГУ, 1970. – 484 с.

4. Середина В.П. Калий в автоморфных почвах на лессовидных суглинках. – Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1984. – 216 с.

УДК: 631.4:100. БИОСФЕРНАЯ ФУНКЦИЯ И ВОЗРАСТ ПОЧВЫ В.В. Низовцев, Е.В. Шеин МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва E-mail:phys@soil.msu.ru И прошлое лежит, как старый клад, Который никогда не раскопают.

Владимир Высоцкий При изучении почвогенеза специалисты придерживаются следующих положений: 1) почва – это биокос ная динамическая система взаимодействия между организмами и поверхностным горизонтом горных пород [1];

2) время есть универсальный фактор природных процессов, в том числе почвообразования [2];

3) natura non facit saltum, поэтому возможна реконструкция прошлого [3]. Перечисленные положения относятся к числу сла бо разработанных онтологических аспектов морфогенеза, времени и причинности в связи с проблемой почво образования, поэтому вопросы определения почвы, её возраста, времени почвообразования и возможности па леореконструкций требуют обсуждения.

Начнём со второй группы вопросов. Нам уже приходилось отмечать, что представление о линейном времени, пришедшее в науку и культуру из динамики двух тел, только в этой последней и занимает своё закон ное место [4]. Впрочем, и в механике время представляет собой метафору движения некоторого эталонного те ла (Земля, часы и т.п.). Мнение о том, что время имеет всеобщий характер и как инструмент описания продук тивно в случае сложных систем, основано на недоразумении. Проблема в том, что линейное время предполага ет детерминизм. Но если изменения системы имеют детерминистический характер, то, в сущности, в системе ничего нового не происходит – не случайно, время в уравнениях динамики обратимо. В сложных, например, открытых термодинамических системах обращение знака времени невозможно, так как процессы имеют необ ратимый характер. Причина необратимости заключается в следующем.

Развитие сложных систем имеет принципиально стохастический и, разумеется, не детерминированный – в линейном смысле – характер. Признаком развития системы служит появление нового, которое всегда являет ся результатом сложных процессов с бифуркацией или пересечением траекторий эволюции. Второе означает, что один и тот же результат может быть достигнут различными процессами, или как писала М.А.Глазовская, возможна взаимокомпенсация факторов. С этим связана ограниченность сравнительно-географического метода при реконструкциях, что отмечал А.А. Роде.

Интересный пример пересечения траекторий эволюции можно увидеть за дискуссиями о природе второ го гумусового горизонта, древних пёстроцветных кор выветривания или текстурно-дифференцированных про филей подзолистых и серых лесных почв [5]. В зависимости от онтологических убеждений специалисты пред лагают убедительные доказательства либо педогенной, либо литогенной природы указанных особенностей почвенного профиля.

Данное фундаментальное свойство реальности – определяющее значение случая в эволюции любой сис темы – встаёт непреодолимым препятствием на пути как предсказаний, так и реконструкций. Таким образом, в сложных природных системах (простых систем природа не знает) линейному времени не удаётся найти приме нения. В условиях полигенетической природы почвенного покрова, то есть в условиях появления нового, на пример, вследствие климатических или геоморфологических изменений, отраженных растительностью (важ ность данной оговорки станет понятной ниже), бесцельно пытаться строить хронологическую шкалу становле ния почвы или педоморфоза – «определять время» процесса. В попытках реконструкции прошлого многомер ная причинно-следственная сеть связей произвольно редуцируется к линейному процессу. Нам уже приходи лось обращать внимание на ограниченность радиоуглеродного метода и субъективность реконструкций, осно ванных на результатах датирования [4].

На данный вызов реальности почвоведение могло бы ответить переключением внимания на проблему возраста почвы, который несомненно представляет больший теоретический и практический интерес, чем мис тифицирующее наше сознание время почвообразования. Ранее мы трактовали возраст как степень зрелости профиля и предлагали оценивать её с помощью безразмерных индексов (аналогичных вегетационным индек сам, используемым при дистанционном диагностировании состояния растительности).

Индекс можно вычис лить, например, как отношение мощностей гумусового и какого-либо из лежащих ниже горизонтов. Однако данный подход к проблеме возраста страдал явной ограниченностью. Он не был применим, например, в случае эродированных, пепловых или освоенных почв с пахотным горизонтом. Действительные и мнимые недостатки предварительного подхода отражали трудное положение с определением почвы как природного тела, обла дающего определёнными таксономическими признаками. В современном почвоведении такое определение от сутствует, поэтому не определён и предмет нашей науки. Почва трактуется как динамическая система [1] или биокосное тело, «физические и понятийные границы которого имеют очень размытый характер» [5]. Со всей остротой встаёт проблема определения почвы.

224   Прежде всего подчеркнём, что почвы связаны с растительностью, нерастительные формы живых орга низмов не порождают почвы. Появление природного тела нового рода было связано с выходом биоты на сушу.

Правда, много позже выяснилось, что почвообразование – это специфический случай экзогенеза геологической породы (В.О.Таргульян, Ю.С.Толчельников, И.А.Соколов), что почва обладает биологической продуктивно стью (С.В.Зонн), плодородием (Б.Г.Розанов), она служит основой всех пищевых цепей биогеоценоза (Е.М.Самойлова), и её можно создать искусственно. Однако, обнаруженные у почв функциональные признаки страдают антропоморфизмом, тогда как в вопросах определения следует начинать ab ovo.

Определение почвы должно прежде всего учитывать тот факт, что почва явилась формой организации внешней среды растительными формациями суши. Она служит иллюстрацией важного положения теории мор фогенеза, именно: новая форма существует посредством упорядочения внешних факторов, составляющих ос нову её изначальной организации. Впервые данный принцип был установлен биоморфологом Лима-де-Фариа [6] на примере живой клетки, однако он имеет силу на всех уровнях организации материи. Так, возникшая из физического вакуума (турбулентного эфира) элементарная частица, будучи первичной диссипативной структу рой реальности, существует ценой поглощения кинетической энергии пульсаций вакуума и перевода её в тепло.

Как следствие, вокруг частицы формируется силовое поле градиентной структуры – гравитационное или элек трическое. Аналогичным образом, древовидные (пионерные) формы наземных растений, в условиях обильного атмосферного увлажнения противодействуют вымыванию элементов-органогенов, используя почвенные раство ры и закрепляя питательные элементы в ассимиляционном аппарате, как подчёркивает В.В.Пономарёва [7]. Экст раэлювиальным условиям лес противопоставляет близкое к автономному зольное и азотное питание веществами из собственного опада. Существование дерева сильнее зависят от подстилки, чем от минеральной толщи породы.

В отличие от этого чернозёмно-степной тип почвообразования явился формой организации водно минерального питания степными растениями в отсутствие поддержки лесным опадом, путём постепенного на копления отмирающей и преобразованной биомассы в виде гумуса в минеральной толще, которая становится в итоге почвой.

Номогенез растительных форм предложил разным условиям суши различные типы природной расти тельности. Но во всех случаях почва представляет собой аккумулятор элементов питания в минеральном суб страте, представляющий собой форму организации внешней среды царством растений. Благодаря буферным свойствам, почвы ослабляют пространственные и сезонные контрасты условий сущестования, обеспечивая доступность компонентов питания и воды, противодействуя элювиальному процессу, сглаживая термические контрасты. Опираясь на результаты В.В.Пономарёвой, И.Б.Арчегова обоснованно определяет почву как «био генно-гумусово-аккумулятивное образование, нижняя граница которого определяется по точке перелома гу миновых веществ, минеральных элементов питания, скопления основной массы питающих корней растений, биологической активности» [8]. Будучи функциональной структурой растительности, почва онтологически с ней связана. Даже достигнув фазы зрелости, почва не является самостоятельным телом, как отмечал А.А.Роде.

Деградация почв после сведения естественной растительности глубоко закономерна: существовать самостоя тельно почва не способна, как невозможно силовое поле без частицы в приведённом выше примере. Неожи данно быстрая деградация чернозёмов в ходе орошения и химизации подтверждает сказанное. И драматизм по ложения с реабилитацией чернозёмов заключается в том, что в силу необратимости природных процессов во зобновление природной системы невозможно;

после прекращения земледелия на месте чернозёмов будут фор мироваться иные почвы. Даже будучи лишёнными естественной растительности (предположим, под длитель ным «паром»), почвы переходят на новую траекторию эволюции.

При подобном подходе выглядит обоснованным предложение Я.М.Годельмана называть землями почвы, лишённые естественной растительности (нарушенные, освоенные, искусственные и т.п.) [9], и наука земледе лия, как и сельскохозяйственное землеведение, по Годельману, занимают законное место рядом с собственно почвоведением. Предметом же классического почвоведения должны стать системы растение-почва.

Теперь можно вернуться к проблеме возраста. Онтогенетические признаки отдельной части системы – размеры, возраст и пр. – имеют смысл в сопоставлении с другими составными частями, ибо мерой её развития служит состояние системы в целом. Так, для животного или насекомого фазу развития получают из внутрига битуальных отношений. В случае естественной системы растение-почва о возрасте почвенной компоненты, ви димо, следует судить, сравнивая её габитус с параметрами корневой системы растений преобладающего вида.

Абсолютные или относительные длительности существования почв во многом, видимо, неопределённы, недоступны и поэтому всегда дискуссионны. Однако, в хронологических построениях можно опираться на сле дующее очевидное методологическое положение. Каждая из однотипных почв избывает собственную, локаль ную, судьбу, и в онтогенетическом отношении они все разновременны. Наоборот, разнотипные почвы, сла гающие единый почвенный покров, одновременны, так как являются составными частями одной системы.

Литература 1. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. // Успехи почв-я. М.: Наука. 1986. С. 96.

2. Докучаев В.В. Доклад Закавказскому Статистическому комитету об оценке земель вообще – и Закавказья в осо бенности. Тифлис.: Тип. Канц. Главнач. гражд. части на Кавказе. 1899. 19 с.

3. Александровский А.Л., Александровская Е.И. Эволюция почв и географическая среда. М.: Наука. 223 с.

4. Низовцев В.В., Шеин Е.В. // Эволюция почвенного покрова. Труды V Междунар. конф. 26–31 октября 2009 г.

Пущино: ИФХБПП. 2009. С. 82.

5. Соколов И.А. Почвообразование и экзогенез. М.: Почвенный институт им. В.В.Докучаева. 1997. 244 с.

6. Лима-де-Фариа А. Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции. М.: Мир. 1991. 455 с.

7. Пономарёва В.В. // География, генезис и плодородие почв. Центральный музей почвоведения им. В.В.Докучаева.

Сб. трудов, вып. V. Ред. В.К.Пестряков. Л.: Колос. 1972. С. 24–57.

  8. Арчегова И.Б., Федорович В.А. Методологические аспекты изучения почв на современном этапе. Екатеринбург:

УрО РАН. 2003. С. 81.

9. Годельман Я.М. Сельскохозяйственное землеведение. Кишинёв: Штиинца. 1987. С. 4.

УДК 504. 3. ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭКОФУНКЦИЙ ПОЧВ И ГЕОСФЕР И ЗАДАЧИ ЕЕ РАЗВИТИЯ Е.Д. Никитин, Е.П. Сабодина, О.П. Иванов МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва Е-mail: z1110166@mail.ru К числу фундаментальных разработок почвоведения последних десятилетий, несомненно, следует отне сти учение о функциях почв в биогеоценозах и приповерхностных оболочках Земли, которое сформировалось благодаря идеям и трудам плеяды выдающихся отечественных ученых: В.В.Докучаева, В.И.Вернадского, Б.Б.Полынова, В.А.Ковды, В.Н.Сукачева, В.Р.Волобуева, Г.В.Добровольского и др. В наиболее целостном виде оно изложено в классическом университетском учебнике: Г.В.Добровольский, Е.Д.Никитин (2006) «Экология почв: учение об экологических функциях почв».

Благодаря данному учению не только обозначилась одна из стратегических линий развития самого поч воведения, но и произошло стимулирующее его воздействие на определенные разделы смежных с ним облас тей знания. В результате появился ряд принципиальных монографий, в которых был использован функцио нально-экологический подход, реализованный сначала в науке о почве, а потом успешно примененный в родст венных дисциплинах (Добровольский, Никитин, 1990, 2000;

Трофимов, Зиллинг, Барабошкина и др.. 2000;

Ясаманов, 2003 и др.).

Таким образом, почвоведение в который раз сыграло роль активизатора и интегратора междисципли нарных взаимодействий родственных наук и, по существу, благодаря работам по экофункциям почв и геосфер, способствовало становлению экологического землеведения и экологического естествознания (Никитин, 2009).

Возникает закономерный вопрос о задачах дальнейшего развития рассматриваемой теории.

Представляется, что вся совокупность основных задач дальнейшего развития учения об экофункциях может быть объединена в несколько групп (таблица).

Назовем наиболее актуальные из них. В группе задач изучения биогеоценотических (БГЦ) почвенных функций выделяется прежде всего использование разрботок, полученных при изучении БГЦ-функций в иссле довании объектов, родственных почвам, к которым можно отнести взаимодействующие с почвой подпочвен ные горизонты земной коры, подводные педогенные образования, активный ил станций аэрации и др.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 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.