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 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |

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

-- [ Страница 7 ] --

Так, несомненно, полезными оказались обобщения по почвенным БГЦ-функциям при выявлении закономерно стей функционирования и динамики активного ила станций аэрации, осуществляющих биологическую очистку сточных вод (Никитин и др., 2008). Актуальность данной проблемы определяется ее междисциплинарностью и почво- и природоохранным аспектом. Нами уже отмечалась необоснованность часто звучащих призывов ис пользовать органический осадок сточных вод, нередко содержащий и избыточный активный ил, в качестве удобрений для сельскохозяйственных угодий (Добровольский, Никитин, 2000, 2006). Данные советы не учиты вают мощное проявление и в почве и в активном иле сорбционной функции, определяющей значительное на копление в рассматриваемых объектах различных загрязнителей.

Основные задачи развития учений об экологических функциях почв и геосфер Теория экофункций почв Теория экофункций геосфер Биогеоценотические Глобальные функции Функции отдельных Интегральное функцио (БГЦ) функции почв почв геосфер нирование геосфер Усиление изучения слабо- Разработка раздела по Выработка единого под- Изучение взаимосвязей и исследованных функций социосферным и этно- хода к выявлению и выявление закономерно почвенных систем и их сферным функциям почв классификации эко- стей взаимодействия при компонентов функций различных гео- поверхностных геосфер сфер Теоретические моногра Использование разработок, Углубление исследова- Осуществление теорети полученных при изучении ний гидросферных, атмо- ческих обобщений по фические обобщения по экофункциям природных БГЦ-функций в исследова- сферных, литосферных экологическим функци нии объектов, родственных функций почв ям атмосферы, гидро- зон Земли почвам сферы, биосферы Изучение пространственно- Исследование воздейст- Актуализация исследо- Разработка концепции временной динамики поч- вий на экофункции почв ваний слабоизученных геобиосоциосферы, ее венных БГЦ-функций опасных природных про- экофункций различных функционирования и эво цессов геосфер люции Исследование Анализ влияния антропо- Развитие положений о БГЦ- Выявление антропоген почве как узле планетар функций антропогенных и техногенеза на гло- ных изменений в эко бальные функции почв функциях отдельных ных связей и антропоген почв в контексте их рацио ной трансформации инте нального использования и приповерхностных гео охраны сфер гральных функций геосфер и геобиосоциосферы 226   Отметим некоторые задачи дальнейшего изучения глобальных функций почв, в число которых входит:

разработка раздела по социосферным и этносферным почвенным функциям, углубление исследований гидро сферных, атмосферных функций, изучение воздействий на функционирование почв опасных процессов и др. В особый блок выделяются задачи по углубленному изучению функций не только педосферы, но и других гео сфер – литосферы, атмосферы, гидросферы, биосферы в целом (см. табл.).

При обсуждении затронутых вопросов важно еще раз подчеркнуть стимулирующую роль почвоведения как фундаментальной науки в дальнейшем развитии функционально-экологического подхода в естествознании.

Поэтому идеи и разработки отечественных исследователей по экофункциям, отраженные прежде всего в трудах ученых РАН и МГУ им. М.В.Ломоносова, продолжают сохранять свою несомненную актуальность и заслужи вают соответствующей научно-организационной и финансовой поддержки. Так, есть все необходимые мотивы добиваться целенаправленной комплексной разработки проблемы «педосфера и этногенез;

почвы и социум»

(Добровольский, Никитин, 2000, 2006;

Карпачевский, Зубкова, 2009 и др.) В чем сущность данной крупной междисциплинарной задачи и каково ее значение для решения животрепещущих социально – экологических задач России»?

В фундаментальных работах Л. Н. Гумилева была показана неразрывная связь этноса и вмещающего ландшафта, этногенеза и биосферогенеза. Но характер этой связи пока что недостаточно прописан с позиций социального и этнологического почвоведения, которое пока лишь оформляется в качестве самостоятельного направления. В то же время становиться все более очевидным, что именно взаимодействие человека прежде всего с почвенным звеном биосферной системы определяет судьбу многих этносов России и других народов Земли. Поясним данный тезис напоминанием высказывания Л. Н. Гумилева (1990): «Биосфера, способная про кормить людей, не в состоянии насытить их стремление покрыть поверхность планеты хламом, выведенным из цикла конверсии биоценозов. В этой фазе этнос, как Антей, теряет связь с почвой, т.е. жизнью, и наступает не избежный упадок». История различных народов, в том числе и современных, подтверждает справедливость этого зоркого предупреждения. С театра планетарного бытия человечества сходили и сходят прежде всего на роды, утратившие настоящую связь с почвой. В этом контексте необходимость дальнейшего продуктивного развития учения об экофункциях почв и геосфер становиться еще более очевидной.

Литература 1. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы: функционально экологический подход. М.: Наука, 2000. 190 с.

2. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв: учение об экологических функциях почв. М.: Изд-во МГУ – Наука, 2006. 370 с.

3. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 265 с.

4. Ковда В.А. Жизнь и научное наследие (к 100-летию со дня рождения). М.: Наука, 2004. 228 с.

5. Мазур И. И., Иванов О. П. Опасные природные процессы. М., 2004. 700 с.

6. Никитин, Е.Д., Шоба С.А., Никитина О.Г., Сабодина Е.П. О функциональном сходстве активного ила и почв в кон тексте междисциплинарных исследований и сохранения биосферы // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. 2008. № 2.

7. Никитин Е.Д. Почвоведение – землеведение – философия. М.: МАКС-Пресс, 2009. 550 с.

8. Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв / Отв. ред. В.Н.Кудеяров. М.: Наука, 2006.

568 с.

9. Трофимов В.Т., Зиллинг Д.Г., Барабошкина Т.А. и др. Экологические функции литосферы. М.: Изд.–во МГУ, 2000, 430 с.

10. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии. М., 2003. 430 с.

УДК 631. СБАЛАНСИРОВАННОСТЬ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ С ОБЕСПЕЧЕННОСТЬЮ РАСТЕНИЙ ФОСФОРОМ И СЕРОЙ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ В.И. Никитишен, В.И. Личко Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, г. Пущино Московской обл.

Тесная взаимосвязь между азотным, фосфорным и серным питанием растений [Соколов, 1964;

Петер бургский, Никитишен, 1970;

Иванова, 1988;

Маслова, 1993;

Никитишен, 2003], предполагает дифференциро ванный подход к обоснованию сбалансированного применения азотного удобрения на почвах с различной обеспеченностью подвижными соединениями фосфора и серы.

Исследования, проведенные в стационарных полевых опытах, показали (табл. 1), что при выращивании чувствительных к дефициту фосфора озимой пшеницы и кукурузы на серой лесной почве с очень низким со держанием подвижных фосфатов посевы этих культур слабо реагировали на азотное удобрение. Более того, усиление уровня азотного питания растений обостряло испытываемый ими недостаток фосфора, что проявля лось в снижении концентрации Р2О5 и увеличении соотношения между азотом и фосфором в растительных тканях в варианте N120K60.

Повышение фосфатного уровня почвы благодаря систематическому применению фосфорного удоб рения с 3,6–4,0 до 9,7–10,5 мг/100 г под озимой пшеницей и с 4,0–4,5 до 10,8–11,0 мг/100 г под кукурузой способствовало устранению дефицита фосфора в питании растений. В этих условиях прибавки урожая от азотного удобрения возросли в 8,7–9,0 раз. Улучшение обеспеченности фосфором в меньшей степени отра зилось на эффективности азотного удобрения в посевах ячменя, выращиваемого на почве с более высоким исходным содержанием подвижных фосфатов и отличающегося активной способностью к мобилизации почвенных фосфатов [Никитишен, 2002].

  О зависимости эф Табл. 1. Зависимость эффективности азотного удобрения от обеспеченности растений фосфором фективности азотного удо брения от обеспеченности Подвиж- Потребле- При- фосфором свидетельству Содержание в листьях, Уро ный ние посева- бавка ют также данные, полу % на сухое веществ*о жай, Вариант опыта фосфор ми, кг/га уро ченные при изучении от ц/га в почве, жая, зывчивости на его внесе N P2O5 N:P2O5 N P2O мг/100 г ц/га ние культур звена сево Озимая пшеница оборота и севооборота в K60 4,0 2,21 0,46 4,8 38 18 22,4 – целом. Как показали ис N120K60 3,6 3,27 0,39 8,4 69 20 25,6 3, следования (табл. 2), при P80K60 10,5 2,08 0,80 2,6 45 30 27,9 – менение азотного удобре N120P80K60 9,7 3,54 0,51 6,9 139 43 55,8 27, ния под вико-овсяную Кукуруза смесь, озимую пшеницу, K60 4,5 1,40 0,36 3,9 67 22 60 – кукурузу и ячмень на почве N120K60 4,0 2,01 0,34 5,9 123 26 63 с очень низким содержани P80K60 11,0 1,38 0,54 2,6 75 31 71 – ем подвижных фосфатов N120P80K60 10,8 2,63 0,65 4,0 142 46 98 Ячмень оказывало слабое влияние на продуктивность посе K60 7,7 1,50 0,82 1,8 41 24 34,2 – N120K60 7,6 3,77 0,67 5,6 123 39 51,2 17,0 вов, несмотря на сущест P80K60 14,0 1,51 0,84 1,8 45 26 33,0 – венное усиление размеров N120P80K60 13,7 3,63 0,82 3,4 121 49 64,2 31,0 потребления азота этими * – содержание элементов питания в листьях зерновых злаков в фазе цветения, культурами. По мере по в листьях кукурузы в фазе выметывания.

вышения фосфатного уровня почвы положи тельное действие азотного удобре Табл. 2. Эффективность азотного удобрения в звене севооборота в зависимо ния на продуктивность посевов сти от обеспеченности почвы подвижными фосфатами (в среднем за год) возрастало, достигая максимума при внесении его на почве со сред Потребление посевами, Прибавка Урожай, невзвешенным содержанием под Вариант опыта кг/га урожая, ц/га з.е.

ц/га з.е. вижных фосфатов 11,5 мг/100 г и N P2O Средневзвешенное содержание подвижных фосфатов в почве 3,6 мг/100 г обеспечивая при этом в 7 раз К60 бльшую прибавку урожая, чем на 61 22 35,0 – почве с содержанием подвижных N120K60 110 26 38,8 3, Средневзвешенное содержание подвижных фосфатов в почве 7,6 мг/100 г фосфатов 3,8 мг/100 г.

K60 43 21 28,3 – Культуры 9-польного сево N120K60 77 25 35,8 7,5 оборота (по 2 поля озимой пшени Средневзвешенное содержание подвижных фосфатов в почве 11,5 мг/100 г цы, ячменя, кукурузы,  клевера и P80K60 60 29 35,8 – поле вико-овсяной смеси), выра N120P80K60 160 49 61,6 25, щиваемые на почве со средневзве шенным содержанием подвижных фосфатов 7,1 мг/100г, слабо использовали азот из удобрения (табл. 3). Внесение двойной дозы азота по сравне нию с одинарной практически не влияло на потребление фосфора посевами, а применение тройной его дозы заметно ухудшало фосфорное питание. В условиях дефицита фосфора усиление уровня азотного питания по средством удобрения обеспечива ло повышение среднегодовой продуктивности культур севооборота не более чем на 5,9 ц/га з.е. Эффективность азотного удобрения существенно возрастала при использовании его на почве со средневзвешенным содержани ем подвижных фосфатов 12,4 мг/100 г. Это проявилось в увеличении (в 2–2,5 раза) размеров потребления посе вами азота при сбалансированном соотношении его с фосфором и вдвое бльшем росте среднегодовой продук тивности посевов.

Однако, ус транив недостаток Табл. 3. Эффективность азотного удобрения в 9-польном севообороте фосфора, не все в зависимости от обеспеченности почвы подвижными фосфатами гда приходится рассчитывать на Кг на гектар % от внесенного Показатель достижение высо N1 N2 N3 N1 N2 N кой эффективнос Средневзвешенное содержание подвижных фосфатов в почве 7,1 мг/100 г ти азота, несмотря Внесено N за ротацию 390 780 1170 100 100 на усиление уров Потребление N и P2O5 посевами 122/96* 207/101 227/63 31/17 26/18 19/ ня потребления Прибавка урожая от N, ц/га з.е. 4,4 5,9 3,0 – – – его посевами, как Средневзвешенное содержание подвижных фосфатов в почве 12,4 мг/100 г это наблюдалось Внесено N за ротацию 330 660 990 100 100 при внесении Потребление N и P2O5 посевами 263/165 512/186 580/190 80/34 76/39 59/ Прибавка урожая от N, ц/га з.е. тройной дозы уд 8,7 12,3 12,3 – – – Примечание: * – в числителе азот, в знаменателе фосфор. обрения (табл. 3).

228   Можно предполагать, что при- Табл. 4. Эффективность азотного удобрения в зависимости от обеспеченности растений серой чина этого состоит в недостаточной обеспеченности растений серой, про Содержание в рас- Потребление При являющейся при использовании в по- Урожай, тении, % на сухое растениями, бавка Вариант следние годы в качестве фосфорного ц/га, опыта вещество кг/га, мг/сосуд* урожая удобрения двойного суперфосфата, г/сосуд** от S** N P S N P S практически не содержащего серу.

Микрополевой опыт с ячменем Исследования, проведенные в 0 1,50 0,26 0,07 35 9 2 16,6 – микрополевом опыте с ячменем и в ве N1PK 1,67 0,29 0,07 76 14 4 28,8 – гетационных опытах с кукурузой, под N1PK+S 1,75 0,27 0,08 77 14 5 29,3 0, твердили это предположение (табл. 4).

N2PK 1,97 0,26 0,08 108 15 5 34,6 – Установлено, что посевы ячменя, N2PK+S 2,22 0,28 0,09 138 18 7 42,8 8, имеющие высокий уровень азотного Вегетационные опыты с кукурузой питания, испытывают потребность в РК сере. Внесение ее под зерновую куль- 0,54 0,28 0,11 64 34 15 16,0 – туру способствует усилению размеров N1PK 1,08 0,17 0,14 342 54 46 31,6 – N1PK+S 1,32 0,20 0,17 444 68 56 36,3 4, потребления азота и фосфора расте N2PK 1,83 0,21 0,17 584 67 67 33,7 – ниями и обеспечивает рост урожая N2PK+S 1,83 0,21 0,18 693 79 79 40,0 6, зерна на 8,2 ц/га (НСР05 3,6 ц/га).

Примечание: * – потребление элементов питания ячменем в кг/га, кукуру Дефицит серы оказался факто зой – в мг/сосуд;

** – урожай и прибавки урожая зерна ячменя в ц/га, ку ром, ограничивающим усвоение азота курузы – в г/сосуд.

и фосфора кукурузой и формирование ее продуктивности в вегетационных опытах, проведенных с использованием почвы, взятой с варианта N120P80K60 после завершения 27-летнего по левого опыта. Под влиянием серосодержащего удобрения в наибольшей степени возрастало потребление азота растениями (на 102–109 мг/сосуд) и урожай сухой биомассы увеличивался на 4,7 и 6,3 г/сосуд (НСР05 2,8 г/сосуд).

Литература 1. Иванова Т.И. Оптимизация системы удобрения в севообороте с использованием математических моделей: Автореф.

дис. … д-ра с.-х. наук. М., 1988. 37 с.

2. Маслова И.Я. Диагностика и регуляция питания яровой пшеницы серой. Новосибирск.: Наука, 1993. 122 с.

3. Никитишен В.И. Плодородие почвы и устойчивость функционирования агроэкосистемы. М.: Наука, 2002. 258 с.

4. Никитишен В.И. Эколого-агрохимические основы сбалансированного применения удобрений в адаптивном земле делии. М.: Наука, 2003. 183 с.

5. Петербургский А.В., Никитишен В.И. О взаимосвязи азотного и фосфорного питания озимой пшеницы // Химия в сельском хозяйстве. 1970. № 12. С. 5–8.

6. Соколов А.В. Почвенно-агрохимические условия применения минеральных удобрений // Агрохимия. 1964. № 1. С.

12–22.

УДК 631. СОВРЕМЕННАЯ ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ МИЛЬСКОЙ СТЕПИ АЗЕРБАЙДЖАНА К.Г. Нуриева Институт Почвоведения и Агрохимии НАН Азербайджана, г. Баку E-mail: soiman@science.ab.az Почва, будучи компонентом очень тонко сбалансированной природной экосистемы, находится в дина мическом равновесии со всеми другими компонентами биосферы. Однако при использовании в разнообразной хозяйственной деятельности почва часто теряет природное плодородие или даже полностью разрушается. В районах интенсивного земледелия и в областях высокой концентрации промышленного производства антропо генная нагрузка на почвы стала не только соизмерима с интенсивностью почвообразовательного процесса, но и значительно его превышает. Не вызывает сомнения что как с экологической, так и с хозяйственно экономической точки зрения более целесообразным является предупреждение неблагоприятных изменений почв, чем выполнение дорогостоящих работ по их восстановлению. В связи с этим, нами изучено современное почвенно-экологическое состояние почвенного покрова Мильской степи, территория которого отличается вы сокой степенью освоенности и широким развитием орошаемого земледелия.

Мильская степь расположена в Кура-Араксинской низменности между реками Кура и Аракс. Площадь территории равна 95000 га. Мильская степь представляет собой наклонную равнину (с уклоном 1-20), располо женную в своей приподнятой юго-западной части на востоке около 120-160 м и опускающуюся к северо востоку до нулевой абсолютной отметки. Предгорная зона состоит из невысоких холмов и оврагов. Территория Мильской степи представлена рыхлыми четвертичными отложениями делювиального и аллювиального проис хождения, которые характеризуются высокой карбонатностью, гипсоностностью и суглинистым механическим составом. Разные исследователи, выделяя делювиально-пролювиальную равнину, включающую конуса выно сов рр. Аракс и Каркарчай, различают в основе ее 4 древние Каспийские террасы на высотах: 100-160 м, 50- м, 20-50 м и 0-20 м, затянутые впоследствии делювиально-пролювиальным чехлом. Формы рельефа и их высо та, экспозиция и степень крутизны склона обуславливают разнообразие почвенных условий: разную мощность почвенного покрова, структуру почв, их влажность, физические и химические свойства, освоенности теплового и воздушного режима. Формирование почвенного покрова зависит от рельефа и микрорельефа исследуемой   местности. При исследовании возвышенной части рельефа можно обнаружить эрозию почв. Интенсивность эрозии почв зависит от крутизны склонов и от состава почвообразующих пород.

На территории Мильской степи рядом авторов в различных целях проводились почвенные исследования:

М.Э. Салаев, Ш.Г. Гасанов, М.П. Бабаев, Р.Г. Мамедов, Г.Ш. Мамедов и др. [1]. Преобладающими почвами ис следуемой территории являются серо-коричневые, сероземы и лугово-сероземные почвы. Указанные типы почв делятся на подтипы, роды и разновидности в зависимости от степени засоления, солонцеватости, степени смыто сти, механического состава, окультуренности и мощности. Для выполнения задач по изучению современного со стояния почвенного покрова территории нами проведены полевые почвенные исследования в 2007-2009 годах, по ставлены 24 почвенных разрезов и проведены физико-химические анализы взятых почвенных образцов по обще принятой методике. Ниже дается краткая почвенно-экологическая характеристика исследуемых почв.

Каштановые почвы территории занимают повышенные части Мильской степи примерно до высоты 200-300 м, общей площадью 63000 га и распространены в западной и северо-западной части исследуемой территории с высокой естественной дренированностью. Рельеф несколько расчленен, почвообразующими породами являются четвертичные отложения различного происхождения. Для серо-коричневых почв харак тены: более высокая напряженность биологических процессов в первом полуметре;

наличие уплотненного и иллювиального карбонатного горизонтов в пределах 30-80 см;

относительное высокая емкость поглощения и т.д. Окультуренный слой имеет мощность 40-45 см. Содержании гумуса в верхних горизонтах колеблется в пределах 1,74 – 3,52%, в составе гумуса преобладают гуминовые кислоты. Содержание общего азота состав ляет 0,19-0,28%, а фосфора 0,15-0,25%. В нижних слоях почвы их содержание понижается. Содержание по глощенных оснований в этих почвах колеблется в пределах 24,23-34,80 мг.экв на 100 г. почвы. В слабосо лонцеватых серо-коричневых почвах среднее содержание поглощенного натрия достигает до 5,39% от емко сти поглощения. Кальций в сумме поглощенных оснований преобладает: 54,3-90,5% от суммы. Содержание катионов магния в некоторых случаях доходит до 40%, что способствует магниевой солонцеватости этих почв. Верхние горизонты почв отличаются тяжелосуглинистым- до 80 см, а затем (до почвообразующей по роды) глинистым механическим составом: 42,80-52,16%, которое свидетельствует об оглиненности средней части профиля. Карбонаты в основном располагаются в верхних слоях и в иллювиальном слое почвы: 9,48 12,91%. Реакция этих почв в основном нейтральная и щелочная и меняется в пределах 7,4-8,0 (таблица).

Сероземные почвы распространены в южных частях территории, рельеф в основном вольнистый, почвообразующие породы состоят из аллювиальных отложений. Площадь этих почв составляет 24900 га. В се роземах сухого субтропического образования Мильской степи содержание гумуса доходит до 2,71%, снижаясь ниже до 1% и постепенно уменьшаясь глубже до 0,4%. Содержание валового азота, как и гумуса, постепенно уменьшается с глубиной: в верхнем горизонте оно составляет 0,12-0,20%. Содержание карбонатов в верхнем горизонте -8,2%, а в нижнем доходит до 15,43%. Одной из характерных особенностей сероземных почв изучае мой территории, является наличие в них гипсового горизонта, расположенного ниже карбонатно иллювиального горизонта [2]. Результаты анализов поглощенных оснований свидетельствует прежде всего о средней емкости поглощения, достигающей 19,66-26,25 мг.экв на 100 г. почвы. Количество поглощенного кальция с глубиной уменьшается, а магния увеличивается, что характерно для большинства почв Кура-Араксин ской низменности. При содержании поглощенного натрия в поверхностном слое в 7-15% от суммы поглощенных оснований четко выделяется солонцеватый иллювиальный горизонт с содержанием поглощенного натрия свыше 15-20% и более суммы. Величина рН водной суспензии показывает, что все сероземные почвы обладают слабо и сильнощелочной реакцией-7,5-8,3. В сильно солонцеватых почвах ее значение доходит до 8,9-9,0. В отдельных разрезах, несмотря на повышенное содержание ила в верхнем горизонте по сравнению с породой, иллювиальный горизонт вырисовывается заметно. Вместе с тем отмечается уменьшение глинистости (3,88%) и нарастание фрак ции крупной пыли в средних и нижних Физико-химические показатели основных почв Мильской степи частях профиля, где обычно иллювиаль ные горизонты сменяются более легкими и Почвы песчаными отложениями. Содержание со Показатели Серо- Лугово Сероземы лей в верхних горизонтах почв небольшое коричневые сероземные (0,07%), но увеличивается к низу (до Гр.состав,%, 0-100см 0,01 мм 0,0,35%) по почвенному профилю. В 49,55-59, 43,76-55, 42,80-52, 0,001 мм шлейфовой зоне подгорной равнины мес 21,68-26, 18,64-25, 19,49-23, Гумус, %, 0-20 см 1,30-3, 1,09-2, 1,74-3,52 тами отмечается довольно большое содер 0-50 см 1,05-2, 0,87-2, 1,20-3,10 жание солей особенно сульфатного харак 0-100 см 0,76-1, 0,54-1, 0,91-1, тера в глубоких слоях почв (1,25%). Серо Азот, %, 0-20 см 0,15-0, 0,12-0, 0,19-0, земы солончаковые обычно занимают по 0-50 см 0,12-0, 0,09-0, 0,14-0, ниженные, а солончаковатые повышенные Фосфор, %, 0-20 см 0,12-0, 0,10-0, 0,15-0, элементы рельефа, где имеются условия 0-50 см 0,09-0, 0,06-0, 0,11-0, для выщелачивания легкорастворимых со Сумма погл.основ., лей.

мг.экв на 100 г.п., Лугово-сероземные почвы распро 23,40-31, 19,66-26, 0-20см 24,23-34, 0-50 см странены в полупустынной зоне Мильской 19,58-29, 16,72-25, 21,90-30, pH, 0-100 см 7,9-8, 7,5-8, 7,4-8,0 равнины в местах избыточного поверхно 11,54-18, 10,77-15, CaCO3, %, 9,48-12,91 стного и грунтового увлажнения, форми Гигр.вл., %, 3,5-5, 3,1-4, 3,4-4, ровались на аллювиально-пролювиальных Плотный остаток, % 0,20-0, 0,12-0, 0,08-0, породах и объединяют почвы разной дав 230   ности орошения. Площадь этих почв занимает 1400 га. Характеризуются современным окультуренным слоем мощностью 35-65 см, гипсовые горизонты обычно имеют небольшую мощность, преимущественно 20-25 см.

Структура почв большой частью выражена слабо, в профиле наибольшее уплотнение отмечается в карбонатно иллювиальном горизонте. Пахотные горизонты содержат 1,3-3,19% гумуса с закономерным увеличением его ко личества от новоорошаемых слабоокультуренных к высокоокультуренным [3]. Содержание общего азота состав ляет 0,15-0,26%, общего фосфора - 0,12-0,23%. Емкость обмена довольно высокая-23,4-31.35 мг.экв на г.почвы. В слабоокультуренных вариантах с глубины 30-40 см увеличивается содержание обменного Nа и усили вается щелочность, что способствует солонцеватости этих почв. Эти почвы высококарбонатные-11,54-18,63%. В целинных почвах ярко выражен иллювиально-карбонатный слой, а в орошаемых почвах карбонаты вымываясь собираются ниже метрового слоя. В орошаемых лугово-сероземных почвах механический состав более тяжелый, чем у целинных почв-49,55-59,40%, которое объясняется литологическим составом ирригационных наносов. Ре акция среды лугово-сероземных почв слабощелочная и щелочная - 7,9-8,5.

Подытоживая вышеизложенное, можно сказать, что почвенно-экологические условия изучаемой терри тории благоприятны для возделывания многих сельскохозяйственных культур в условиях орошения, ведущими из которых являются хлопчатник и зерновые, а также широко культивируются виноград и люцерна. Площадь интенсивно орошаемых почв составляет больше половины территории. Неорошаемые участки главным обра зом используются под пастбища, выгоны и сенокосы. Грунтовые воды близки к поверхности на территориях развития лугово-сероземных почв. Интенсивное освоение с применением орошения возможно только при уст ройстве коллекторно-дренажной сети. Окультуренные серо-коричневые и лугово-сероземные почвы обладают высокой производительной способностью.

Литература 1. Мамедов Г.Ш. Агроэкологическая характеристика и бонитировка пастбищных земель западной части Мильской равнины. Автореф.канд.дисс. Баку, 1978, 28 стр.

2. Мамедов Г.Ш. Некоторые экологические особенности почвенного покрова Мильской равнины. Тезисы научно практической конференции. Баку, 2002, с.32- 3. Бабаев М.П. Орошаемые почвы Кура-Араксинской низменности и их производительная способность. Баку, 1984.

174 с.

УДК: 631. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОЛИ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ В ПОЧВАХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ А.А. Околелова1, А.С. Иванова2, С.А. Фоменко Волгоградский государственный технический университет, Волгоград 1Е-mail: allaokol@mail.ru Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия, Волгоград 2Е-mail: alevtina_ivanova@bk.ru Величину массовой доли углерода органических соединений почв, полученную методом И. В. Тюрина, принято умножать на 1,724. Этот коэффициент рассчитан в 1864 г. на основании имеющихся в то время сведе ний о содержании в гуминовой кислоте (ГК) 58 % углерода (100:58 = 1,724). Такое содержание углерода приня то для расчета гумуса почв в целом 1,2,5.

По литературным данным известно, что среднее содержание углерода составляет 55- 61 % в гуминовых кислотах (ГК) черноземов, 49-58 % – в ГК сероземов, 46-53 % – в ГК дерново-подзолистых почв, в фульвокис лотах (ФК) этих типов почв соответственно – 36-44 % 2. Понятно, что чем больше отличается содержание угле рода в гумусе от 58 %, тем выше ошибка в вычислении содержания гумуса. В.В. Пономарева и Т.А. Плотнико ва предлагали использовать коэффициент, равный двум, полагая, что содержание углерода в гумусе составляет около 50 %1.

Еще К.К. Гедройц1 обращал внимание на то, что в качестве результата анализа почв более правильно приводить не фиктивное количество гумуса, а количество углерода в почве. Это положение, безусловно, спра ведливо с точки зрения правильности выражения результатов анализа.

По литературным данным содержание гумуса в почвах колеблется от 1 до 10 %, а в пересчете на углерод – от 0,58 до 5,81 (делим на 1,724). По данным О.Г. Растворовой с соавторами5 доля органического и минераль ного углерода в почвах составляет 2 %.

Хотим обратить внимание на следующие моменты.

1. Д.С. Орлов приводил данные о доле углерода не в гумусе, а в его составной части, в гуминовых кисло тах. Значит, в гумусе эта доля должна быть выше.

2. Предлагаемые методики определения углерода органических соединений определяют углерод не только специфической компоненты, но и всех представителей неспецифической органической части почв (уг леводы, дубильные вещества, воски, смолы, флавоноиды и т. д.).

3. Какова бы не была доля углерода органических соединений, нельзя полученные значения использовать для расчета доли гумуса в почве, используя коэффициент 1,724! Гумуса должно быть меньше, а не больше!

Содержание гумуса в исследуемых нами почвах Нижнего Поволжья изменялось в ряду от светло каштановых почв к темно-каштановым и черноземам обыкновенным от 2,27 до 4,12, или, в пересчете на угле род органических соединений – от 1,32 до 2,39 % (таблица).

По данным элементного состава в выделенных нами препаратах гуминовых кислот из указанного ряда почв содержание углерода составило 39,04-45,57 массовых процентов, а в препаратах фульвокислот – 25,77 32,11 %4.

  Зная массовые доли углерода в гуминовых кислотах (Кгк) и фульвокислотах (Кфк) можно для каждого препарата рассчитать коэффициент пересчета:

Кгк(фк)= 100: Сгк(фк), массовые %;

где Сгк и Сфк – массовые доли углерода в препаратах гуминовых кислотах и фульвокислот, полученные по резуль татам элементного анализа.

Для определения доли гумусовых кислот предлагаем суммировать полученные по данным фракционно-груп пового состава значения углерода 1, П и Ш фракций гуминовых кислот и фульвокислот.

В результате рассчитываем сумму массы гуминовых кислот (Мгк), и фульвокислот (Мфк), в процентах от веса почвы по следующей формуле:

Мгк (Мфк) = Сгк(фк) Кгк(фк);

Суммарную долю гумусовых кислот (ГК+ ФК) в % от веса почвы вычисляем по формуле:

ГК+ФК = Мгк + Мфк Полученные результаты сведены в таблицу.

Из анализа таблицы очевидно, что принятый до настоящего времени коэффициент пересчета доли гумуса по величине органического углерода, который, как правило определяют методом И.

В. Тюрина, завышен. Для почв с гуматным составом гумуса и значительным преобладанием гуминовых кислот, коэффициент пересчета доли гу миновых кислот по содержанию углеро Таблица – Параметры для расчета доли гумусовых кислот в почвах Нижнего Поволжья да изменяется от 1,72 до 1,85. Для Гуминовые кислоты Фульвокислоты фульвокислот зна ГК+ФК Сгк, ФК, чительно выше – от Сфк,, % от Гори- Собщ мас- % от ГК, % 2, 22 до 2,64. Мы масссо Мфк, зонты веса Мгк % совые Кгк от веса Кфк веса понимаем, что вы % вые до % почвы доли, почвы поч- делять препараты ли % вы гуминовых кислот и % Черноземы обыкновенные неорошаемые фульвокислот и оп ределять в них эле Апах 2,37 1,11 55,35 1,81 2,01 0,39 40,42 2,47 0,96 2, ментный состав дело А1 2,12 0,89 54,04 1,85 1,65 0,40 42,52 2,35 0,94 2, достаточно долгое и В1 1,70 0,61 54,64 1,83 1,12 0,32 43,61 2,29 0,73 1, трудоемкое. Поэто В2 1,23 0,30 54,83 1,82 0,55 0,30 37,84 2,64 0,79 1, му предлагаем более Черноземы обыкновенные орошаемые упрощенный, но и Апах 2,49 1,23 56,95 1,76 2,16 0,40 41,53 2,41 0,96 2. более объективный А1 2,31 1,04 57,55 1,74 1,81 0,38 42,77 2,34 0,89 2, вариант.

В1 1,77 0,71 57,57 1,74 1,23 0,31 41,53 2,41 0,75 1, При опреде В2 1,33 0,33 55,68 1,80 0,59 0,24 37,85 2,64 0,63 1, лении соотношения Темно-каштановые неорошаемые почвы Собщ к сумме гу А1 1,68 0,69 55.25 1,81 1,01 0,32 42,28 2,37 0,76 1, миновых кислот и В1 1,39 0,60 55.91 1,79 0.91 0,39 43,25 2,31 0,90 1, фульвокислот полу В2 0,63 0,23 54.72 1,83 0.31 0,15 44.20 2,26 0,34 0, чаем соотношение, Темно-каштановые орошаемые почвы благодаря которому А1 1,75 0,69 57,87 1,73 1,19 0,69 44,16 2,26 0,72 1, В1 можно рассчитать 1,55 0,60 57,30 1,75 1,05 0,60 47,30 2,48 0,94 1, В2 долю гуминовых 0,73 0,23 56,62 1,77 0,41 0,23 36,77 2,72 0,52 0, Светло-каштановые неорошаемые почвы кислот без дополни АВ1 тельных аналитиче 1,27 0,25 54,20 1,85 0,47 0,17 42,12 2,37 0,40 0, В2 1,10 0,22 54,31 1,84 0,41 0,20 43,36 2,31 0,46 0,87 ских определений.

ВС 1,00 0,24 54,80 1,82 0,44 0,26 43,70 2,29 0,59 1,03 Для чернозе Светло-каштановые орошаемые почвы мов коэффициент АВ1 1,36 0,38 57,15 1,75 0,67 0,24 45,00 2,22 0,53 1, пересчета доли гу В2 1,36 0,38 56,49 1,77 0,67 0,28 43.26 2,31 0,65 1, мусовых кислот по ВС 1,20 0,26 55,71 1,80 0,47 0,24 36,15 2,77 0,66 1, значению Собш со ставляет1,12, для темно-каштановых почв – 1,11, для светло-каштановых почв – 0,89. В среднем коэффициент равен 1,04.

Литература 1. Воробьева, Л. А. Химический анализ почв [Текст] / Л. А. Воробьева - Москва: МГУ, 1998. - 272 с.

2. Орлов, Д. С., Гришина, Л. А. Практикум по биохимии гумуса [Текст] / Д. С. Орлов, Л. А. Гришина – Москва: МГУ, 1981.- 280 с.

3. Орлов, Д. С., Барановская, В. А., Околелова, А. А. Органическое вещество степных почв Поволжья и процессы его трансформации при орошении [Текст] / Д. С. Орлов, В. А. Барановская, А. А. Околелова // Почвоведение. - 1987. № 9.- С. 65-80.

4. Околелова, А. А., Безуглова, О. С., Егорова, Г. С. Экологические принципы сохранения почвенного покрова [Текст] – Волгоград: РПК «Политехник», 2006.- 96 с.

5. Химический анализ почв. Учебное пособие [Текст] / О. Г. Растворова, Д. П. Андреев, Э. И. Гагарина, Г. А. Касатки на, Н. Н. Федорова.- С-Пб: Изд. С-Пб ун-та. 1995. - 264 с.

232   РОЛЬ РАСТЕНИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ БОРЕАЛЬНЫХ ЛЕСОВ М.А. Орлова1, Н.В. Лукина1, В.Э. Смирнов2, Д. Дером3, Н.В. Зукерт Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, г. Москва E-mail: lukina@cepl.rssi.ru Институт математических проблем биологии РАН, г. Пущино Московской обл.

E-mail: vesmirnov@rambler.ru Финский Исследовательский Институт леса METLA, Рованиеми, Финляндия E-mail: john.derome@metla.fi Плодородие является одним из главных свойств почв. В современной почвенной классификации пара метры, которые характеризуют плодородие почв, учитываются на низких таксономических уровнях: вид, раз новидность, разряд. К характеристикам плодородия лесных почв, используемых при диагностике видов, можно отнести мощность гумусового горизонта, содержание гумуса в аккумулятивно-гумусовом горизонте, степень насыщенности почвенного поглощающего комплекса. Такая характеристика плодородия как гранулометриче ский состав, определяется при диагностике разновидности, а мощность мелкоземистой толщи и тип почвообра зующих учитывается при идентификации разрядов. Информативными параметрами плодородия почв бореаль ных лесов, характеризующими взаимосвязи между почвенным и растительным покровом, является содержание в них доступных для биоты соединений элементов питания, таких как азот, калий, фосфор, кальций, магний, марганец, а также соотношения, свидетельствующие о скорости круговорота и о насыщенности органического вещества элементами питания, например C: N, C: P, C: Ca и т.д. (Лукина, Орлова, 2008, 2010). Эти показатели не учитываются при диагностике почвенных таксонов, поэтому при характеристике их пространственного варьирования в качестве элементарной единицы почвенного покрова мы использовали не элементарный поч венный ареал, а тессеру, связанную с определенным фитоэлементом (Jenny, 1958;

Карпачевский, 1981). Плодо родие почв определяется действием как непрямых (климат, почвообразующие породы, рельеф), так и прямо действующих факторов – режимов (Раменский, 1938), которые определяются самой биотой, и прежде всего доминирующими видами растений. Так, растения, отличающиеся быстрым ростом и продуцированием быстро разлагающегося опада, способствуют созданию среды, благоприятной для развития гумуса не только модер, но и мюлль (олиготрофный, мезотрофный и эутрофный варианты).

Данная работа посвящена изучению изменчивости плодородия почв бореальных лесов, обусловленной действием доминирующей растительности в различных климатических условиях и на разных почвообразую щих породах. Объектами исследования послужили почвы различных типов сосновых и еловых лесов северной (Лапландский и Костомукшский заповедники, Национальный парк «Паанаярви»), средней (заповедник «Ки вач», Печоро-Илычский заповедник) и южной тайги (Валдайский национальный парк). Объекты отличались по климатическим условиям (от северной до южной тайги) и почвообразующим породам (несортированная песча ная морена, флювиогляциальные пески, суглинки ).

Содержание доступных для биоты соединений элементов питания определяли в ацетатно-аммонийной вытяжке (pH=4,67) методами атомно-абсорбционной спектрофотометрии (металлы), колориметрии (сера, фос фор), содержание общего азота определяли методом Къельдаля, углерода - методом Тюрина. Характеризовали гранулометрический и валовой состав почв, определяли актуальную (потенциометрический метод) и обменную (метод Соколова) кислотность. Для сравнения тессер по различным почвенным свойствам использовали непара метрический критерий Краскела-Уолисса (Kruskаl-Wallis ANOVA test) с последующими множественными попарными сравнениями (StatSoft, Inc., 2010).

На основе полученных результатов показаны сходные закономерности внутрибиогеоценотического (на уровнях парцелл и тессер) пространственного варьирования плодородия почв в различных климатических ус ловиях и на разных почвообразующих породах. Данные закономерности определяются доминирующей расти тельностью. Самым высоким уровнем содержания доступных соединений кальция и марганца и самым низким уровнем кислотности органогенных горизонтов почв отличались тессеры ели Picea abies и пихты Abies sibirica (рис. 1), тогда как органогенные горизонты почв тессер сосны обыкновенной Pinus sylvestris, так же как и сосны сибирской Pinus si birica, оказались наи более кислыми и бо гатыми обменным алюминием. Иллю виальные горизонты еловых и пихтовых тессер отличались высоким содержани ем органического уг лерода и азота. Ми нимальным содержа нием доступных для Кислотность (I) и содержание кальция (II) в органогенных горизонтах почв сосняка биоты соединений кустарничково-лишайникового и ельника зеленомошно-мелкотравного.

элементов питания Тессеры: 1 – сосновая приствольная, 2 – сосновая подкроновая, 3 – кустарничково отличались лишай- лишайниковая, 4 – еловая приствольная, 5 – еловая подкроновая, 6 – зеленомошно мелкотравная.

никовые и зелено мошные тессеры.

  Высоким содержанием доступного кальция, магния, калия, валового азота и узким отношением C/N характери зовались высокотравные тессеры. Выявленные закономерности объясняются: 1 – содержанием элементов пи тания, лигнинов, полифенолов в опаде различных доминирующих растений, что определяет скорость его раз ложения;

2 – формой, плотностью и протяженностью крон древесных растений;

3 – освещенностью;

4 – коли чеством проникающих сквозь кроны осадков.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 10-04-00213-а, Программы Президиума РАН «Биологическое разнообразие», Норвежского Совета по научным исследованиям (программа OST, проект 185023/S50 и программа IPY, проект 176065/S30, координатор Анника Хофгаард) Литература Jenny H. Role of the Plant Factor in the Pedogenic Functions//Ecology, 1958, Vol.39, No 1, pp.5- StatSoft, Inc. STATISTICA (data analysis software system), version 9.1. 2010. www.statsoft.com.

Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. М.: Лесная промышленность, 1981. 262 с.

Лукина Н.В., Орлова М.А., Исаева Л.Г. Плодородие почв как основа взаимосвязи между растительностью и почвами лесных биогеоценозов // Лесоведение, 2010 (принята в печать).

Лукина Н.В., Полянская Л.М., Орлова М.А. Питательный режим почв северотаежных лесов. М.: Наука, 2008, 342 с.

Раменский Л.Г. Введение в комплексное почвенно-геоботаническое исследование земель. М.-Л.: Сельхозгиз. 1938.

620 с.

УДК [631.559+551.583]:551.509. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА НА СТАТИСТИЧЕСКУЮ СТРУКТУРУ ПОЛЕЙ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И УРОЖАЙНОСТИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ В.Н. Павлова Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии, г. Обнинск, Россия E-mail: vnp2003@bk.ru Опубликованные ранее материалы /1, 2/ свидетельствуют о том, что наблюдаемые в течение последних 30 лет изменения климата способствуют росту продуктивности сельского хозяйства в большинстве регионов РФ, обеспечивающих производство порядка 85% товарного зерна. Таким образом, наблюдаемые в последние десятилетия изменения климата не привели к снижению продовольственной безопасности России на нацио нальном уровне. Полученные новые результаты по проблеме оценки последствий наблюдаемых (текущих) и ожидаемых изменений климата предлагаются в настоящем докладе.

Большая протяженность земледельческой зоны на территории России и связанная с этим синхронность и асинхронность метеорологических условий создает возможности для взаимной компенсации урожаев сельско хозяйственных культур. Недобор урожая в пораженных засухой или иными неблагоприятными условиями зем ледельческих районах может компенсироваться высокой урожайностью в других. В качестве критерия син хронной и асинхронной связи часто используется коэффициент корреляции для соответствующих показателей /3/.

Естественно предположить, что наблюдаемые изменения климата в последние десятилетия оказали влияние на существующее пространственно-временное распределение полей агроклиматических показателей и урожайности на территории земледельческих районов РФ.

Информационная база исследований включает:

а) данные по урожайности зерновых и зернобобовых в целом по областям, краям и республикам РФ с 1955 по 2006 г. (данные статистических сборников и ежегодников Федеральной службы государственной статистики);

б) метеорологические показатели (среднемесячная температура воздуха и месячные суммы осадков) за пе риод с 1955 по 2008 г., ос редненные по территории Табл. 1. Коэффициенты корреляции среднеобластной климатообусловленной уро областей, краев и респуб жайности зерновых и зернобобовых культур за периоды 1955-1980 гг. и 1981-2006 гг.

лик (данные Федеральной службы по гидрометеоро Область, край, 1 2 3 4 5 6 логии и мониторингу ок республика 1955-1980 гг. ружающей среды).

1 Воронежская 1,00 0,47 0,90 0,82 0,61 0,56 0,12 Для анализа выделе 2 Ставропольский 1,00 0,67 0,61 0,42 0,35 -0,10 но 11 федеральных округов 3 Ростовская 1,00 0,83 0,58 0,54 0,17 и крупных регионов с уче 4 Саратовская 1,00 0,76 0,71 0,31 том принятого администра 5 Башкортостан 1,00 0,85 0,38 тивного деления и относи 6 Оренбургская 1,00 0,51 тельно однородные по поч 7 Новосибирская 1, венно-климатическим ус 1981-2006 гг.

ловиям, а также 17 облас 1 Воронежская 1,00 -0,13 0,37 0,81 0,29 0,52 0, тей, краев и республик, ос 2 Ставропольский 1,00 0,59 0,04 0,11 -0,59 новных производителей 0, зерна по регионам РФ. Ста 3 Ростовская 1,00 0,39 0,16 0,30 -0, тистический анализ выпол 4 Саратовская 1,00 0,67 0,79 0, нялся на рядах урожайно 5 Башкортостан 1,00 0,78 -0, сти, представленных в виде 6 Оренбургская 1,00 -0, первых разностей, т.е. на 7 Новосибирская 1, 234   Табл. 2. Оценки линейных трендов ai (y=aix+bi) скользящих коэффициентов корреляции урожайности зерновых и зернобобовых культур (ед./10 лет) за период 1955-2006 гг.

Область, край, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 № республика ai (ед./10 лет) 1 Алтайский край 1,0 -0,057 0,032 0,032 -0,210 -0,210 -0,210 -0,059 -0,123 -0, 2 Оренбургская 1,0 -0,173 0,020 -0,142 -0,037 -0,011 -0,011 -0,095 -0, 3 Ростовская 1,0 -0,174 -0,179 -0,016 0,063 0,093 -0,182 -0, 4 Саратовская 1,0 -0,029 -0,079 0,134 -0,126 0,004 0, 5 Омская 1,0 -0,040 -0,133 -0,156 0,045 0, 6 Волгогоградская 1,0 0,019 0,082 -0,141 -0, 7 Краснодарский край 1,0 0,027 -0,201 -0, 8 Ставропольский край 1,0 -0,128 -0, 9 Башкортостан 1,0 -0, 10 Татарстан 1, Примечание: штриховкой отмечены положительные значения величины ai рядах со “снятым” технологическим трендом.

Анализ корреляционной матрицы урожайности зерновых и зернобобовых культур для территории рас сматриваемых областей показывает, что существует достаточно тесная корреляционная зависимость между ря дами фактической урожайности за период с 1955 по 2006 гг. (N=52). Доля коэффициентов корреляции рассчи танной матрицы, значимых на 5% уровне, составляет 80%. Величины коэффициентов корреляции колеблются от 0,4 до 0,87 для территории ЕТР. Для Азиатской части РФ число значимых коэффициентов корреляции и их величины меньше (0,33-0,70), а для ряда областей – не значимы. Например, колебания урожайности в Алтай ском крае асинхронны колебаниям урожайности в областях ЕТР.

В табл. 1 в качестве примера приведены рассчитанные коэффициенты корреляции урожайности зерно вых для случая, когда период наблюдений разбит на два: 1955- 1980 и 1981-2006 (N=26). Можно видеть, что статистические связи рядов урожайности стали в большинстве случаев слабее, а в отдельных случаях изменили знак на противоположный (Новосибирская с Ростовской областью и Башкортостаном). В целом при расчете по 17 областям за период 1955-1980 гг. значимы на 5% уровне 40% коэффициентов корреляции, а за период 1981 2006 гг. – 25%.

Оценки влияния изменений климата на статистическую структуру рядов климатообусловленной уро жайности получены путем расчета скользящих коэффициентов корреляции по 20-летним периодам. Заметим, что соответствующие скользящие величины отнесены к последнему расчетному году (например, коэффициен ты корреляции за период 1955-1975 отнесены к 1975 г.). На рис. 1 приведены скользящие коэффициенты кор реляции рядов урожайности зерновых Ростовской области с урожайностью Алтайского края и республики Башкортостан.

Оценки линейных трендов скользящих коэффициентов корреляции среднеобластной урожайности зер новых, приведенные в табл. 2, дают основание для вывода о некотором ослаблении статистических связей ме жду рядами урожайности в исследуемом регионе. Из приведенных в табл. 2 данных только в 29% случаях ли нейные тренды положительны.

Выполнены расчеты по оценке статистической структуры крупных зернопроизводящих регионов. Пред ставляют практический интерес оценки скользящих коэффициентов корреляции, рассчитанные с начала 70-х годов XX-го века (начало волны современного потепления).

В качестве примера на рис. 2 приведены оценки скользящих коэффициентов корреляции урожайности зерновых в Приволжском ФО и ряде зерновых регионов РФ. Анализ полученных данных позволяет сделать вы     Ростовская область - Башкортостан Ростовская область - Алтайский край 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. -0. 0. -0. -0. -0. -0. -0. 1975 1980 1985 1990 1995 2000 1975 1980 1985 1990 1995 2000     Рис. 1. Скользящие коэффициенты корреляции рядов урожайности зерновых и зернобобовых культур и со ответствующие линейные тренды в Ростовской области и в Алтайском крае и республике Башкортостан (20 летний период осреднения).

  Поволжье Поволжье 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.0 Северо-Запад. ФО -0. Центральный ФО (центр) Южный ФО Центральный ФО (юг) Уральский ФО -0. -0. Дальневосточный ФО 1990 1995 2000 1990 1995 2000 2005     Рис. 2. Скользящие коэффициенты корреляции рядов урожайности зерновых и зернобобовых культур в При волжском ФО и остальных зернопроизводящих федеральных округах РФ (20-летний период осреднения).

вод о значительном усилении связи урожайности зерновых культур за последние три десятилетия в Поволжье, с одной стороны, и в Северо-Западном, Южном, Уральском и Дальневосточном ФО, с другой. В то же время, ослабляется связь урожайности Поволжья с динамикой урожайности зерновых в Центральном ФО.

Изложенный подход к исследованию изменения статистической структуры полей урожайности и агро метеорологических показателей будет применен при оценке и анализе адаптационного потенциала сельского хозяйства России к ожидаемым изменениям климата.

Литература 1. Сиротенко О.Д., Груза В.Г., Ранькова Э.Я., Абашина Е.В., Павлова В.Н. Современные климатические изменения теплообеспеченности, увлажненности и продуктивности агросферы России// Метеорология и гидрология. 2007. №8.

С. 90-103.

2. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Том II. По следствия изменения климата. М.: Росгидромет. 2008. 288 с.

3. Манелля А.И. Построение районов синхронных колебаний урожайности зерновых культур путем корреляции вре менных рядов // В кн.: Статистический анализ экономических временных рядов и прогнозирование. М.: Наука.

1973. С. 274-294.

УДК: 546.56:631.445.51:[633.853.494+633.31] ВЛИЯНИЕ МЕДНОГО И ПОЛИЭЛЕМЕНТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕМНО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ НА АККУМУЛЯЦИЮ МЕДИ ПРОРОСТКАМИ MEDICAGO SATIVA L. И BRASSICA NAPUS L.

М.С. Панин, М.Т. Койгельдинова Семипалатинский государственный педагогический институт, г. Семей, Республика Казахстан E-mail: pur@sgpi.kz В последнее время получило развитие использование растений для очистки верхних слоев загрязненных почв. Устойчивость растений и их способность аккумулировать токсичные соединения определяют их фитоса нитарную ценность и возможность использования для фитомелиорации почв.

Для практического применения данной технологии необходимо подобрать виды растений, аккумули рующие тяжелые металлы пре Содержание форм соединений Cu в темно-каштановой почве, мг/кг имущественно в надземных орга нах и при этом способных обра Формы соединений Валовое со- зовывать биомассу, обеспечи Вариант держание 1 2 3 вающую высокий вынос ТМ из 0,20 ± 0,01 1,09 ± 0,04 3,56 ± 0,12 17,5 ± 1, фон почвы.


Целью данного исследо Моноэлементное загрязнение вания было изучение способно 22,3 ± 0, 0,25 ± 0,02 75,6 ± 3,32 109 ± 8, Cu 1ПДК сти ярового рапса (B.napus L.) и 103 ± 4, 1,42 ± 0,07 221 ± 7,60 301 ± 16, Cu 3ПДК люцерны посевной (M.sativa L.) к 3,28 ± 0,18 448 ± 23,5 накоплению Cu в условиях мо 483 ± 35, 208 ± 8, Cu 5ПДК дельного загрязнения темно Полиэлементное загрязнение каштановой почвы.

Для опытов были отобраны 115 ± 2, 83,1 ± 1, 28,6 ± 1, 0,49 ± 0, 1ПДК образцы нормальной среднесуг 120 ± 4,53 301 ± 15, 1,53 ± 0,05 234 ± 6, 3ПДК линистой темно-каштановой поч 486 ± 4,6 505 ± 13, 5,55 ± 0,26 вы пахотного горизонта Семипа 5ПДК 290 ± 10, латинского Прииртышья Респуб Примечание. 1 – водорастворимая форма (экстрагент - дистил лики Казахстан. Почву предвари лированная H2O), 2 – обменная форма (экстрагент - ацетатно аммонийный буфер с pH 4,8), 3 – кислоторастворимая форма тельно просеивали через сито, с (экстрагент - 1 н. раствор HCl ). диаметром отверстий 3 мм, тща 236   тельно перемешивали и загружали по 1 кг в пла стмассовые сосуды. Для моделирования поли элементного загрязнения нитраты всех элементов (Cu, Zn, Cd, Pb) в виде водных растворов вносили в почву совместно;

медного загрязнения – раз дельно. Дозы металлов соответствовали 1, 3, ПДК в перерасчете на металл (мг/кг): Cu=100, 300, 500, Zn=300, 900, 1500, Cd=3, 9, 15, Pb=32, 96, 160, на 1кг воздушно-сухой почвы. Затем почву компостировали в течение 7 дней при комнатной температуре в условиях полной поле вой влагоемкости. Постановка вегетационных Рис. 1. Процент снижения и увеличения от контроля опытов проведена по методике Журбицкого сухой биомассы побегов Brassica napus L. и Medicago (1968.). Сбор растений производился через 4 не- sativa L. в зависимости от вида загрязнения темно каштановой почвы.

дели. Содержание Cu в почвенных и раститель ных образцах определяли химическим методом по методике Ринькиса (1987) с фотоколориметрическим окончанием. Эксперимент осуществлялся в трехкрат ной повторности.

Исследуемая почва обладает следующими свойствами: содержание гумуса – 2,57%, ила – 10,2%, физи ческой глины – 15,69%, ЕКО – 9,63 мг-экв/100 г, рН водн – 7,11. В исходной темно-каштановой почве общее со держание меди составило 17,5 мг/кг, значения которого близки к кларку элемента в почве (20 мг/кг), в 2,7 раза меньше кларка в литосфере (47 мг/кг), в 5,7 раза меньше ПДК (100 мг/кг).

При раздельном внесении Cu, а также при совместном внесении ТМ в почву в дозе от 1 до 5 ПДК суще ственно увеличивались показатели валового содержания меди относительно фона соответственно в 6, 17 и раз (табл.1). Относительная концентрация форм (% от валового) в вариантах медного загрязнения увеличива лась в первом случае от 0,23 до 69,4 %, во втором – от 0,47 до 73,4 %, в третьем – от 0,68 до 92,8%.

При совместном внесении металлов в дозе от 1 до 5 ПДК процентное содержание меди в вариантах опыта увеличивалось от водорастворимой к кислоторастворимой форме. При минимальном уровне загрязнения от 0, до 72,3%, при среднем – от 0,51 до 77,7%, и при максимальном – от 1,10 до 96,2%. Отмечено, что степень под вижности Cu максимально увеличивалась в обменной форме, что могло сказываться на повышенной токсичности почвы для растений. При этом установлено, что при полиэлементном загрязнении Cu сорбировалась почвой го раздо хуже, чем при медном. Как уже упоминалось выше, внесение загрязняющих компонентов в почву заметно увеличило подвижность – обменных и водорастворимых форм ТМ, доступных растениям. При этом изменения, произошедшие в почве в условиях моно- и полиэлементного загрязнения ТМ от 1 до 5 ПДК не могли не повлиять на биопродуктивность исследуемых культур (рис.1) Следует отметить, что минимальная доза (1 ПДК) медного загрязнения не только не оказала заметного ток сического воздействия на выбранные культуры, но и незначительно стимулировало накопление биомассы побегов в среднем на 16 и 25% соответственно относительно контроля. При этом ярко выраженное токсическое действие по отношению к B.napus L наблюдалось при полиэлементной нагрузке на почву в дозе 3 ПДК, а проростки M.sativa L погибали. В случае аналогичного вида загрязнения в дозе 5 ПДК также зафиксирована гибель всходов данных видов на ранних этапах онтогенеза (рис. 1).

В условиях опыта без внесения ТМ (контроль) содержание Cu в надземной части проростков B. Napus L.

составило 6,4 мг/кг, в M.sativa L. – 8,12 мг/кг, что соответственно в 5 и 4 раза меньше ПДК (30 мг/кг) установлен ные, для кормов. Содержание в корнях B.napus L. составило 15,2 мг/кг, в Medicago sativa L.–16,1 мг/кг, что в сред нем в 2 раза меньше ПДК (30 мг/кг) (рис.2). При этом норма концентрации Cu в кормовых культурах находится в пределах 3-12 мг/кг сухой массы, а по обобщенным данным Кабата-Пендиас (1989) в целом для «растительного вещества» оптимум Cu лежит в пределах 5-30 мг/кг сухой массы. Таким образом, в целом, содержание Cu в кон трольных растениях было на достаточном или оптимальном уровне. Результаты опыта показали, что с увеличени ем доз загрязнения медью увеличивалось поглощение их растениями (рис. 2).

Моноэлементное внесение Cu в дозе 100 мг/кг (1 ПДК) приводило к накоплению Cu в надземной части проростков M.sativa L. и B.napus L. на уровне 1 ПДК (30 мг/кг), разрабо танной для кормовых культур. В нашем опыте было отмече но, что в вариантах со средней дозой внесения Cu (3 ПДК) вид M.sativa L. являлся лучшим его аккумулятором (318 мг/кг), но уже при возрастании внесения Cu в почву (5 ПДК) наблюда лась гибель проростков. Толерантным видом к максимально му медному загрязнению в дозе 500 мг/кг являлся вид B.napus L., концентрирующий в своих тканях сравнительно высокие количества Cu.

При полиэлементном загрязнении почвы в дозе 1 ПДК побеги M.sativa L. накапливали Cu в гораздо большей степе- Рис. 2. Содержание меди, в воздушно ни, чем проростки B.napus L. В условиях повышения полиэле сухой биомассе побегов Brassica napus L. и ментного загрязнения темно-каштановой почвы до 3 ПДК про- Medicago sativa L., при различных вариантах за грязнения.

ростки Brassica napus L в значительных количествах накаплива   ли Cu, но при этом характеризовались понижением биомассы на 80%.

Для определения фактических размеров выноса поллютантов биомассой побегов культур необходимо знание их содержания в растительной продукции и ве личины урожая. Данный параметр имеет большое зна чение для фиторемедиации. Максимальный вынос Cu происходил с биомассой M.sativa L. при медном загряз нении почвы в дозе 3 ПДК (410,2 мкг/сосуд). Побеги B.napus L. проявили высокую аккумулирующую спо собность по отношению к Cu, а также больше всего от Рис. 3. Вынос Cu (мкг/сосуд) сухой биомассой побегов Brassica napus L. и Medicago sativa L. при медном и по- чуждали данный элемент при медном загрязнении поч лиэлементном загрязнении темно-каштановой почвы. вы в дозе 1 ПДК (77,3 мкг/сосуд), а также при медном загрязнении в дозе 5 ПДК (187,4 мкг/сосуд).

УДК: 631. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОЧВ И КЛИМАТА В НИЖНЕДОНСКИХ СТЕПЯХ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ ГОЛОЦЕНА Л.С. Песочина Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, г.Пущино Московской обл.

E-mail: LSPesch@rambler.ru Цикличность является всеобщей природной закономерностью. Установление ее ритмичности позволяет осуществлять как ретроспективные реконструкции, так и прогнозы будущего развития природы.

Для выявления природной ритмики используются различные природные объекты: органогенные отло жения, современные и ископаемые деревья, льды и донные отложения, уровни водоемов;

почвы, погребенные под отложениями разного возраста и генезиса и другие объекты.

Целью данной работы было изучение закономерностей циклической изменчивости почв и природных условий в Нижнедонских степях во второй половине голоцена на базе палеопочвенных исследований.

Район исследований расположен в пределах южной окраины Русской равнины и по характеру рельефа представляет собой равнинное пространство с небольшими уклонами поверхности. Здесь выделяется несколько крупных орографических элементов, в том числе Приазовская и Нижне-Донская равнины, к которым были приурочены исследованные нами объекты.

Объектами изучения послужили палеопочвы разновозрастных археологических памятников, в том числе курганов эпох бронзы (вторая половина III-II тыс. до н.э.), раннего железа (IV в. до н.э. - I в. н.э.) и средневеко вья (VIII-XII вв. н.э.).

Основным методом исследования был почвенно-археологический. В образцах, взятых по генетическим го ризонтам, проводились традиционные химические анализы почв (определение группового состава и содержания гумуса, поглощенных оснований, карбонатов, гипса, состава водной вытяжки, гранулометрического состава).

Морфолого-химические анализы погребенных и современных почв зафиксировали существенную дина мику процессов почвообразования. Наиболее динамичными были процессы, формирующие гумусовый, соле вой, гипсовый, карбонатный профили, а также процессы осолонцевания-рассолонцевания. Подробная характе ристика палеопочв дана нами ранее [8, 9, 10]. Основной причиной стадийности педогенеза явились климатиче ские флуктуации. Чередование аридных и гумидных стадий вызывало смену подтипов черноземов и циклич ность изменчивости многих процессов.

Закономерности циклической изменчивости природных условия юга Русской равнины во второй половине голоцена.

238   Для установления временных интервалов ритмичности почвообразования были выявлены экстремумы.

Определение экстремумов осуществлялось с учетом степени развития признаков зонального почвообразования.

Оптимумы – хроносрезы с наиболее благоприятными условиями для протекания зонального почвообразования.

Кризисы – периоды с максимальным проявлением признаков деградации зонального почвообразования. Опре делен репер или точка отсчета в педохроноряде. Таким хроносрезом послужила скифская почва (середина 1-го тысячелетия до нашей эры).


При разработке концептуальной модели разнопериодной динамики природных условий (рисунок) были использованы как собственные данные, так и литературный материал [2, 3, 4, 5, 6].

Выявлены 2000 – и 1000 – летние временные интервалы в цикличности педогенеза на юге Русской равни ны. Оптимум имеет ярко выраженный 2000 – летний ритм. Его рубежи фиксируются в середине 3-го тысячелетия до н. э., в середине 1-го тысячелетия до н. э., в XIV-XV вв. н. э. и свидетельствуют о наиболее благоприятных ус ловиях для гумусообразования за последние 5000 лет. Почвы этих хроносрезов характеризовались максимальным содержанием гумуса, высокой биогенностью, прекрасной агрегацией, отсутствием легкорастворимых солей и по глощенного натрия в почвенном поглощающем комплексе. По палеогеографическим данным эти периоды были высокообводненные, отмечалось резкое похолодание (имели место подвижки ледников, высокий уровень бес сточных водоемов и т.д.). Они соответствовали, как правило, периодам пониженной солнечной активности ([13].

Греческий минимум - около 2.5 тыс лет назад;

минимум Шперера – 500 лет назад). В это время в аккумулятивных ландшафтах доминировали литогенные процессы [1, 11]. Зональным типом растительности были злаково разнотравные степи [7]. Согласно данным Шнитникова [12] увеличение количества атмосферных осадков, по влекшее за собой увеличение стока рек, повышение уровня озер и затопление торфяников, распространилось на всю Европу, а также Западную Сибирь, территорию современного Казахстана и т.д.

Почвы, в которых обнаруживались максимальные проявления деградации признаков зонального почво образования, фиксировались с периодичностью около 1000 лет. В эти хроносрезы общее количество гумуса со кращалось, формировались малогумусированные почвы с ореховато-призмовидной структурой, наличием лег корастворимых солей, гипса в профиле, развитием процессов осолонцевания. Преобладали ксерофитные злако вые степи [7].

Согласно полученным данным во второй половине голоцена имели место два 2-х тысячелетних цикла и пять тысячелетних.

Построенные на одной плоскости графики разнопериодной изменчивости (рис. 1) позволили осуществить анализ их взаимовлияния и выявить тренды изменчивости природной системы в отдельные периоды голоцена.

Отмечены периоды как усиления их совместного влияния (оптимумы, ксеротермы), так и ослабление (ариды).

В середине 3-го тысячелетия до н.э., в середине 1-го тысячелетия до н.э., в XIV-XV вв. н.э. периоды оп тимумов обоих циклов совпадали, что усиливало их проявление.

Выявляются два варианта взаимодействия кризисных экстремумов 1000-летней цикличности с циклом в 2000 лет: а) тренды направленности обоих циклов совпадают;

и б) тренды развития имеют разную направлен ность.

В итоге фиксируются пять аридных стадий, две из которых дожны были быть более мягкими (рубеж третьего-четвертого тысячелетия до н.э., рубеж первого-второго тысячелетия до н.э., рубеж первого-второго тысячелетия н.э.). Максимумы ксеротермов имели место 4 тыс.лет назад, 2 тыс. лет назад и настоящее время).

Таким образом, полученные материалы позволили выявить следующую картину циклической изменчи вости увлажненности климата и процессов почвообразования во второй половине голоцене на территории Нижнедонских степей. Середина третьего и первого тысячелетия до н.э., а также XIV –XV вв. н.э. характеризо вались резонансным взаимовлиянием экстремумов увлажненности 2000 и 1000 цикличности. Относительно влажный и прохладный климат в эти хроноинтервалы способствовал интенсивному гумусообразованию, уве личению продуктивности растительных ценозов. Скифский экстремум увлажненности сменился в III в. до н.э. I в.н.э. резкой аридизацией, степень которой была сравнима с суббореальным ксеротермом, фиксируемым око ло 4000 лет назад. Среднесарматское время явилось переходным от аридных условий к более гумидным, при этом значительные изменения природной обстановки зафиксированы уже в конце I в.н.э. Сухой климат раннего средневековья сменился экстремальной увлажненностью его финальной части (XIV –XV вв.н.э.).

Аридизация климата активизировала развитие в почвах региона процессов засоления, осолонцевания, карбонатизации, а также минерализации и пептизации гумуса. Признаки аридного педогенеза зафиксированы в почвах 4000-3700, 2200-2000 лет назад и 1200-1000 лет назад.

Литература 1. Александровский А.Л. Этапы и скорость развития почв в поймах рек центра Русской равнины.// Почвоведение.

2004. №11. С.1285- 2. Александровский А.А., Александровская Е.И. Эволюция почв и географическая среда. М.:Наука, 2005.223 с.

3. Герасименко Н.П. Природная среда обитания человека на юго-востоке Украины в позднеледниковье и голоцене (по материалам палеогеографического изучения археологических памятников)// Археологический альманах. №6. До нецк, 1997. С.3- 4. Демкин В.А., Дергачева М.И, Борисов А.В., Рысков Я.Г., Олейник С.А. Эволюция почв и изменение климата вос точноевропейской полупустыни в позднем голоцене//Почвоведение. 1998. №2. С.148- 5. Золотун В.Н. Развитие почв юга Украины за последние 50-45 веков. Автореф. дисс. д-ра с.-х. Наук. Киев, 1974. 74 с.

6. Иванов И.В. Эволюция почв степной зоны в голоцене. М.: Наука, 1992. 144 с.

7. Кременецкий К.В. Природная обстановка голоцена на Нижнем Дону и в Калмыкии//Степь и Кавказ. Тр.ГИН. М.

1997. Вып.97. С.30- 8. Песочина Л.С., Гольева А.А., Зайцев С.В. Закономерности изменчивости почв и природных условий северо восточного Приазовья в среднесарматское время//Почвоведение, 2000, № 6, с.683-   9. Песочина Л.С. Закономерности изменчивости почв и природных условий Приазовья за историческое время // Про блемы эволюции почв. Пущино, 2003. С.145- 10. Песочина Л.С. Педогенез в степях Приазовья во второй половине голоцена// Проблемы древнего земледелия и эволюции почв в лесных и степных ландшафтах Европы. Белгород, 2006. БГУ. С.114- 11. Сычева С.А. Причины и общие закономерности многовековой ритмичности голоценового почвообразования в трансаккумулятивных ландшафтах // Почвоведение, 2003. № 5. С. 528- 12. Шнитников А.В. Изменчивость общей увлажненности материков Северного полушария. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1957. 337с 13. Эдди Дж. История об исчезнувших солнечных пятнах// Успехи физических наук. 1978. Т.125, вып.2. С. 315- УДК 631.445:661. КЛАСТЕР-МАТРИЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЧВООБРАЗОВАНИИ И ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ПОЧВ * Д.Л. Пинский Институт физико-химическихи биологических проблем почвоведения РАН, г. Пущино Московской обл.

E-mail: pinsky@issp.strpukhov.su Почва является биокосным телом. Живые компоненты почвы представлены, главным образом, микроор ганизмами, простейшими животными и нематодами. Минеральная часть почвы включает материнские породы, продукты их выветривания, вторичные минералы и аморфные соединения. Важнейшими из них, несомненно, являются глинистые минералы почв, образующиеся в результате реакций поликонденсации растворенных про дуктов выветривания. Таким образом, глинистые минералы генетически связаны с материнскими породами.

Для реализации процесса почвообразования требуются необходимые и достаточные условия. Очевидно, синтез глинистых минералов является необходимой стадией почвообразования, поскольку без этого компонента почв не существует. Достаточной стадией, по-видимому, является образование продуктов взаимодействия глини стых минералов и специфических органических соединений почвы: гуминовых и фульвокислот. Образующиеся минерал-органические соединения (терминология Д.С. Орлова) являются истинными специфическими соедине ниями почвы – носителями генетической информации как о минеральной, так и о живой части почвы. Эти соеди нения характерны только для почвы и не формируются в других природных объектах. Проблема заключается в том, что молекулярные механизмы воспроизводства неорганической части почв изучены достаточно плохо.

Целью настоящей работы является разработка концепции формирования важнейших абиотических со ставляющих почвы на основе представлений о кластер-матричном механизме этих процессов.

Понятие «кластер» до настоящего времени не имеет четкого определения и используется для обозначе ния совершенно разных систем и явлений. Анализ этого понятия показывает, что важнейшей общей чертой кластерных соединений является объединение некоторого счетного количества частиц, в результате которого возникает новое свойство или качество в результате взаимодействия частиц между собой. Таким образом, под кластером следует понимать совокупность ограниченного числа однотипных элементов системы формирую щих новое свойство или сумму свойств.

Исследователи кластерных состояний вещества сходятся во мнении, что кластеры являются промежу точной (переходной) формой организации материи, обладающей повышенной (максимальной) специфической активностью по сравнению с составляющими ее элементами и обеспечивающей переход системы из одного со стояния в другое. В них заложены важнейшие черты новых соединений. В частности, твердотельные кластеры представляют собой промежуточное состояние материи между аморфным и кристаллическим, когда материя существует уже не в виде атомов и молекул, но еще и не в виде кристаллической решетки (Кипнис,1981). Фор мирование кластеров требует преодоления кластерообразующими частицами активационного барьера (Suzdalev and Suzdalev, 2001).

Понятие «матрица» и «кластер» тесно связаны друг с другом. Матрица является одним из наиболее сильных стабилизирующих кластер факторов в почвах, а также основой для формирования новых поверхност ных кластер-матричных структур. Она определяет многие физико-химические свойства почв. В отличие от кла стера матрица не имеет ограничений по максимальному размеру. Передача информационной структуры – самая важная функция почвенной матрицы.

В то же время, в передаче информационной структуры минерала-подложки взаимодействующим веще ствам наибольшую роль играет не форма матрицы, а активные места на поверхности и электрическая неодно родность элементов поверхности, (Дистлер, 1972). Совокупности этих мест, очевидно, вполне можно отожде ствлять с понятием «кластер». Поэтому, наиболее важную роль в воспроизводстве минеральных компонентов почвы играют «активные матрицы», под которыми следует понимать части поверхности образованные группа ми относительно однородных активных центров (кластерами) способными воспроизводить закодированные в них свойства при взаимодействии с внешней средой. Таким образом, совокупность кластеров формирует ак тивную матрицу.

Анализ данных о формировании новых фаз из раствора дает основание предполагать, что процесс осу ществляется по общей схеме: истинно растворенное вещество критические зародыши кластеры зерни стая структура рост кристаллитов и формирование поверхностных активных матриц. По-видимому, так осуществляется формирование глинистых минералов из растворенных продуктов выветривания материнских                                                              *  Работа поддержана грантом РФФИ № 09-04-00652.   240   пород. Например, по этой схеме формируется гиббсит из растворов алюминия, хотя термин «кластеризация» не используется в данной работе (Huang, 2007). В силу слоистой структуры глинистых минералов формируются первичные матрицы различного типа. Тетраэдрические поверхности в условиях почвообразования являются носителями, преимущественно, отрицательного заряда. Изоэлектрическая точка соединений кремния находится в интервале рН от 1 до 3,7. Октаэдрические поверхности являются носителями суммарного положительного за ряда. Изоэлектрическая точка находится в интервале рН от 5,8 до 9,4. К этому следует добавить неоднородно сти связанные с геометрическими эффектами (грани, вершины, дислокации и т.д.), а также химическую неод нородность связанную с протонированием части поверхности.

Первичные минеральные матрицы почв является основой для формирования матриц вторичных матриц:

минерал-органических, минерал-минеральных, гидратационных, поверхностно осажденных и других. Показа но, что адсорбция органических молекул, включая гуминовые кислоты, почвенными алюмосиликатами носит фрагментарный (островной) характер (Курочкина, Пинский, 2002;

Kaiser, Guggenberger, 2003). Наиболее проч ные соединения минерал-органического типа образуются на протонированных участках поверхности. При этом возможна гидрофобизация этих участков, что резко изменяет их физико-химические свойства, включая погло тительную способность. Образование второго слоя адсорбированных органических молекул формирует актив ную матрицу, обладающую свойствами адсорбированного органического вещества.

Образование кластерных структур отмечено при поглощении Mn(II) и Mg(II) гетитом и бемитом в ин тервале рН от 4 до 11. При этом рассматриваемые катионы также адсорбировались не всей поверхностью, а от носительно небольшой частью изолированных фрагментов поверхности (Bleam, McBride, 1985). Кластеризация катионов тяжелых металлов на поверхности глинистых минералов в процессах сорбции-десорбции отмечена в работе Borda, Sparks (2007). Кластеризация адсорбированных тяжелых металлов приводят к образованию со вершенно новых структур – поверхностных двухслойных гидроксидов. Это еще одна форма активных матриц, формирующихся на поверхности глинистых минералов, которую можно назвать поверхностно осажденной.

В работе Курочкиной и Соколова (1997) показано, что гидратация негидратированных солей осуществля ется по схеме: негидратированная соль растворение гидратация сорбция гидратированных ионов (кла стеризация) формирование локальных поверхностных гидратационных пленок (матриц). В данном случае ак тивные матрицы образуются гидратированными формами на поверхности негидратированной соли.

Минерал-минеральные кластер-матричные образования на поверхности глинистых минералов образу ются в процессе сорбции гидроксидов железа. При этом образуется прочная химическая связь Si–O–Fe=. Чем больше степень покрытия поверхности минерала соединениями Fe, тем в большей степени поверхность приоб ретает свойства сорбата.

Анализ процессов воспроизводства абиотических компонентов почвы по кластер-матричному механиз му позволил классифицировать кластеры и матрицы по их роли в процессе почвообразования, механизмам формирования и составу. По очередности формирования следует выделять кластер-матричные структуры 1-го и 2-го рода. Кластер-матричные структуры 1-го рода возникают на поверхности твердой фазы в момент ее формирования и определяются особенностями структуры возникающей фазы. Поэтому их можно назвать структурными или конституционными. К ним относятся различные участки поверхности глинистых минера лов, обладающие неодинаковыми свойствами. Например, октаэдрические и тетраэдрические поверхности, вер шины углов, грани, сколы и другие дефекты поверхности и т.д. Все остальные кластер-матричные структуры носят вторичный характер и относятся к структурам 2-го рода.

Кластер-матричные структуры 2-го рода по механизмам их формирования можно разделить на сорбци онные, гидратационные, поверхностно-осажденные, а по составу на минерал-органические и минерал минеральные. Сорбционные структуры наиболее широко представлены в почвоведении. Они формируются в результате адсорбции органических или минеральных веществ на поверхности минерала. Это могут быть про тоны (протонирование поверхности), ионы металлов и их ассоциаты с компонентами раствора или органиче ские вещества. В результате сорбции фосфат-ионов или трансформации адсорбированных катионов ТМ обра зуются локальные поверхностные пленки, состоящие из труднорастворимых соединений, например, осадки ти па слоистых двойных гидроксидов. Образованию подобных структур способствует приповерхностная микроге терогенность рН, возникающая в процессе протонирования поверхности. Частичная гидратация поверхности негидратированных солей приводит к формированию гидратационных кластер-матричных структур, которые также можно отнести к поверхностно осажденным структурам.

Литература Кипнис А.Я. Клатеры в химии. Москва. Изд. Знание. 1981. 64 с.

И.П. Суздалев, П.И. Суздалев. Нанокластеры и нанокластерные системы. Организация, взаимодействие, свойства // Усп. Химии. 2001. Т.70. № 2. С. 203-240.

Дистлер Г.И. Информационные свойства твердых и жидких слоев. Поверхностные силы пленках и дисперсных систе мах. М.: Наука. 1972. 112 с.

Huang P.M. Impacts of physicjchemical biological interactions on metal and metalloid transformations in soils: an overview // Biophysico-chemical processes of heavy metals and metalloids in soil environments (A. Violante, P.M. Huang, G.M. Gadd – eds). Willey-Interscience. 2007. P. 4-40.

Курочкина Г.Н., Пинский Д.Л. Механизм адсорбционного взаимодействия высокомолекулярных поверхностно активных веществ с синтетическими аналогами почвенных алюмосиликатов // Почвоведение. 2002. № 10. С. 1181 1193.

Kaiser K., Guggenberger G. Mineral surface and soil organic matter. Europ. Journ. Soil Science. № 54. 2003. P. 219-236.

Bleam W.F., McBride M.B. Cluster formation versus isolated-site adsorption. A study of Mn(II) and Mg(II) adsorption on boehmite and goethite // J. Colloid Interface Sci. 1985. V. 103. № 1. P. 124-132.

  Borda M.J., Sparks D.L. Kinetiks and mechanisms of sorption desorption in soils: a multiscale assessment // Biophysico chemical processes of heavy metals and metalloids in soil environments (A. Violante, P.M. Huang, G.M. Gadd – eds).

Willey-Interscience. 2007. P. 96-129.

Курочкина Г.Н., Соколов О.А. О возможности использования метода сорбции паров для исследования химической гидратации минеральных компонентов почвы // Почвоведение. № 1. 1997. С. 44-56.

УДК 631.337- ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ОБЪЕМНОГО ВЕСА НА УДЕЛЬНУЮ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЧВЫ В ОБЛАСТИ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ А.И. Поздняков1, Ч.Г. Гюлалыев2, К. Ю. Хан Факультеть почвоведения МГУ им.М.В. Ломоносова, г. Москва Е-mail: antpozd@bk.ru Институт Географии Национальная Академии Наук Азербайджана, г.Баку Е-mail: gulaliyev_ch@yahoo.com ФГУ ПТГПБЗ, Данки Е-mail:khan@itaec.ru На удельную электропроводность почвы существенное влияние оказывает частота электрического поля, влажность, объемная масса, температура, механический, солевой и ряд других характеристик [1–5]. Поэтому представляется весьма важным выявить зависимости электрических параметров от этих свойств почв.

В настоящем сообщении приведены результаты экспериментальных исследований удельной электро проводимости почвы в широком диапазоне частот электромагнитного поля (0,4-10,0 МГц), объемной массы и влажности (от воздушно-сухого состояния до предельно-полевой влагоемкости).

Опыты были проведены с типичными среднесуглинистыми сероземно-луговыми почвы Кура-Арак синской низменности [4]. Почвообразующими породами были аллювиальные отложения Куры и Аракса. Со держание гумуса в исследованных почвах невысокое, изменяется в пределах 1,2 – 2,7 %.

Измерение диэлектрических свойств почвы проводилось по методике, описанной нами ранее [2, 3, 5].

Удельная электропроводимость вычисляется по зависимости:

=Кg, (1) где К = 4,427 м-1 константа измерительной ячейки. Обычно измерители полных проводимостей дает отчет ак тивной проводимости в миллисименсах (мСм), поэтому в системе СИ = 4,427·10-3g мСм-1 где g- показании прибора в мСм.

Влажностная и плотностная характеристики удельной электропроводности (W), (), почв предостав лены на рисунке. Из рисунка видно, что значения удельной электропроводности в сильной степени пропорцио нально зависят от влажности.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 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.