932

Использование этих ресурсов позволит увеличить поступление питательных веществ с навозом и пометом в сельскохозяйственных организациях до 2,2 млн. тонн, а с учетом имеющихся ресурсов торфа, побочной продукции растениеводства, сидератов - до 5,5 млн.тонн (табл. 2).

Таблица 2 Ресурсы органических удобрений в сельскохозяйственных организациях России

Научными учреждениями страны разработаны многочисленные нормативы и технологии производства, хранения и внесения навоза и помета, соблюдение которых позволяет обеспечить высокую эффективность их использования и предотвратить загрязнение окружающей среды. С целью

частности торфом; использование фосфогипса для приготовления компостов и подстилки; сокращение сроков хранения навоза и помета посредством внедрения

органоминеральных удобрений; использование «микробных» технологий для ускорения биотрансформации и обеззараживания навоза и помета; применение жидкого навоза и стоков внутрипочвенно; обеспечение заделки твердых органических удобрений в почву непосредственно после внесения их на поле.

Заключение. Использованию органических удобрений принадлежит важная роль в круговороте и балансе питательных веществ в земледелии России. С принятием Федерального закона от 14 июля 2022 года № 248-ФЗ «О побочных продуктах животноводства и внесении изменений в отдельные законодательные

211

перспектив развития животноводства к 2030 году ресурсы навоза, помета, компостов в сельскохозяйственных организациях могут составить 169 млн.тонн, а при использовании на удобрение ресурсов растительных остатков (соломы), сидератов, торфа - до 431 млн.тонн в пересчете на подстилочный навоз.

Литература

1.Внесение минеральных удобрений под посевы в сельскохозяйственных организациях. Росстат, 2022. https://rosstat.gov.ru/enterprise_economy.

2.Внесение органических удобрений под посевы в сельскохозяйственных организациях. Росстат

2022. https://rosstat.gov.ru/enterprise_economy.

Аннотация. Изучено содержание органического вещества (ОВ) и его отдельных фракций в старопахотных горизонтах залежных почв. Для проведения исследований использовали разработанный авторами оригинальный метод ступенчатого выделения ОВ в смеси растворителя (0,1 моль/л водного раствора NaOH) и осадителя (этанола).

Ключевые слова: щелочнорастворимое органическое вещество, органическое вещество растворимое в горячей воде, лабильные фракции.

Введение. В России за последние десятилетия структура пахотных угодий претерпела значительные изменения, что привело к увеличению залежных почв.

212

Общая площадь земель в Российской Федерации, выведенных из сельскохозяйственного оборота, по различным данным колеблется от 9.3 млн. га до 34 млн. га [1, 3].

В настоящий момент в химии почв является актуальным изучение качественного состава ОВ, различные фракции которого извлекаются растворами с различной экстрагирующей способностью и которые попадают в один пул по лабильности и стабильности в почвах. Информативным объектом для подобных исследований являются старопахотные горизонты залежных почв, которые в результате постагрогенной трансформации сильно дифференцируется по количественному содержанию, качественному составу и устойчивости почвенного органического вещества [6]. Цель данной работы: оценка качественного состава ОВ старопахотных горизонтов постагрогенных почв с использованием различных подходов.

Материалы и методы. Объектом исследования является участок залежных светло-серых лесных почв (возраст 20-25 лет), расположенный в Предкамье Республики Татарстан, приуроченный к слабопологому склону юговосточной экспозиции. Залежная растительность представлена стабильным разнотравно-злаковым луговым ценозом в разных стадиях зарастания древесной растительностью. Почвенные образцы отбирали послойно (через каждые 5 см) на глубину старопахотного горизонта. После тщательного отбора остатков корней растений пробы измельчали и просеивали через сито 0,1 мм. В образцах определяли содержание общего углерода по методу Тюрина. Лабильные фракции почвенного органического вещества выделяли горячей водой по Korschens [5] и смесью Na4P2O7-NaOH с определением содержания углерода гуминовых и фульвокислот по М.М. Кононовой и Н.Б. Бельчиковой [2]. Качественный состав ОВ также определяли авторским методом последовательного растворения, который основан на обработке почвы 0,1 моль/л водным раствором H2SO4 (для декальцирования), затем последовательных обработках смесью водного раствора NaOH 0,1 моль/л (растворитель) с этанолом (осадитель), при уменьшающейся концентрации этанола - 40% (фракция 1), 20% (фракция 2), 5% (фракция 3). После добавления каждого реагента к навеске почвы, смесь встряхивали в течение 30 мин, затем фракции растворенного ОВ отделяли от почвы центрифугированием при g=6000 об/мин. Выход фракций ОВ определяли по оптической плотности при λ=450 нм и l=1 см, а также по содержанию во фракциях органического углерода. Для характеристики качественного состава выделенных фракций снимали спектры элюатов в видимом и УФ диапазонах на двухлучевом спектрофотометре Lambda 35 (PerkinElmer, США). По спектрам рассчитывали коэффициенты цветности Е465/E650 и критерий SUVA254.

Результаты. В таблице 1 представлены результаты определения количественного содержания и характеристика качественного состава ОВ старопахотного горизонта залежной светло-серой лесной почвы традиционными методами. Из анализа данных можно сделать вывод, что накопление ОВ

213

происходит преимущественно в верхнем слое (0-5 см) старопахотного горизонта, дифференциация происходит, прежде всего, за счет накопления подвижного ОВ фульватной природы.

Таблица 1 Содержание общего углерода, углерода растворимого в

кипящей воде (Свод) и в Na4P2O7-NaOH (Сщел), в том числе гуминовых кислот и фульвокислот в послойных образцах из старопахотного горизонта

На рисунке 1 представлены результаты фракционирования ОВ из послойных образцов старопахотного горизонта залежной почвы методом ступенчатого растворения. При оценке выхода фракций по оптической плотности элюатов при λ=450 нм и l=1 см видно, что в верхних сл оях 0-5 и 5 -10 см содержание всех фракций выше, чем в нижних слоях 10-15 и 15-20 см. Однако, если в слоях 0-5 см и 5 -10 см содержание фракций 1 и 2 (хорошо растворимых, подвижных) в 2 раза выше, чем в слое 15 -20 см, то послойное содержание фракции 3 отличается только на 20%.

На рисунке 2 представлены результаты фракционирования ОВ из послойных образцов Аспах, при оценке выхода фракций через определение содержание в них органического углерода (Сорг). Из рисунка видно, что происходит значительное накопление трех лабильных выделяемых фракций и нерастворимого остатка ОВ в верхних слоях старопахотного горизонта, по сравнению с нижними. Вместе с тем, количественные параметры дифференциации Аспах по содержанию отдельных фракций несколько отличаются при определении содержания в них (Сорг) и оптической плотности. Можно сделать вывод, что оценка выхода фракций ОВ с применением различных методов дает несколько отличающиеся результаты, которые могут быть связаны с качественной неоднородностью выделяемых фракций, что сказывается как на содержании во фракциях (Сорг), так и на показателях оптической плотности. Данные, полученные с использованием метода последовательного растворения, в целом соответствуют результатам определения количественного содержания и качественного состава ОВ старопахотного горизонта, полученным с применением традиционных методов.

Для характеристики качественного состава выделяемых из старопахотных горизонтов залежных светло-серых почв фракций ОВ получали спектры щелочных вытяжек в видимом и УФ диапазоне, по которым рассчитывали

214

критерии, характеризующие качественную неоднородность растворимого окрашенного ОВ – коэффициент цветности Е465/E650 и критерий SUVA254 (табл. 2).

Таблица 2 Зависимость критериев (Е465/E650 и SUVA254) вычисленных по спектрам поглощения в видимом и УФ диапазонах фракций ОВ, выделяемых 0,1 моль/л водным раствором

NaOH в присутствии осадителя (этанола) – 40% (фр 1), 20% (фр 2), 5% (фр 3)

Из данных таблицы видно, что значение критерия цветности Е465/E650 выше для фракции 1 и составляет в среднем 7 ед., для фракции 2 значение коэффициента соответствует 5,4 ед., для фракции 3 – 4 ед. и меньше. Хотя поглощение в ультрафиолетовой и видимой областях электромагнитного спектра не дает характеристических полос для гуминовых соединений [8], отношение Е4:Е6 между поглощением при 465 (Е4) и 665 нм (Е6) часто используют для характеристики гумусовых веществ, значения ниже 5 ед. типичны для гуминовых кислот, 7-8 ед. для фульвокислот [7]. В целом можно сделать вывод, что фракции ОВ 1 и 2 по своей природе близки к фульвокислотам, а фракция 3 – к гуминовым

215

кислотам. Глубина отбора образца из старопахотного горизонта существенного влияния на Е465/E650 не оказывает.

Для характеристики выделенных фракций ОВ по спектрам поглощения рассчитывали критерий SUVA254, который в последнее время находит широкое применение для быстрой оценки качественных показателей в химии гумусовых веществ почв и некоторых других природных объектов [4].

Из данных таблицы 2 видно, что значение SUVA254 существенно ниже для фракций 1 и 2 и выше для фракции 3. Это также свидетельствует о том, что при высокой концентрации осадителя (этанола) – 40% (фракция 1), 20% (фракция 2) в элюирующей смеси выделяются с относительно низкой ароматичностью, а при 5% содержании этанола (фракция 3) ароматичность выделяемого ОВ выше. Наблюдается также зависимость показателя SUVA254 от слоя старопахотного горизонта: ароматичность фракций 1 и 2, выделяемых из верхних слоев заметно выше, чем из нижнего. По содержанию фракции 3 картина обратная.

Из анализа критериев (Е465/E650 и SUVA254) можно сделать вывод, что ОВ старопахотных горизонтов представляет собой сложную систему органических соединений унаследованных и накопленных под залежной растительностью.

Заключение. На основе проведенного исследования можно сделать вывод, что дифференциация старопахотного горизонта залежных светло-серых лесных почв происходит за счет накопления в его верхней части подвижного ОВ фульватной природы с низкой ароматичностью соединений и высоким коэффициентом цветности. Можно также отметить, что характеристика качественного состава ОВ, полученная с применением разработанного метода последовательного фракционирования в смеси водный раствор щелочи и спирта, соответствует результатам оценки качественного состава, полученными с применением традиционных методов.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 22-24-00242.

Литература

1.Динамика сельскохозяйственных земель России в XX веке и постагрогенное восстановление растительности и почв / Д.И. Люри, С.В. Горячкин, Н.А. Караваева, E.A. Денисенко, Т.Т. Нефедова. М. : ГЕОС, 2010. 416 с.

2.Кононова М.М., Бельчикова Н.П. Ускоренные методы определения состава гумуса минеральных почв // Почвоведение. 1961. № 10. С.75-87.

3.Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Швиденко А.З., Сапожников П.М. Изменение общего пула органического углерода в залежных почвах России в 1990–2004 гг. // Почвоведение. 2010. №

3.С. 361–368.

4. Evaluation of specific ultraviolet absorbance as an indicatorof the chemical composition and reactivity of dissolved organic carbon/ J. L., Weishaar, G. R. Aiken, B. A. Bergamaschi, M. S. Fram, R. Fugii, K. Mopper // Environmental Science & Technology. 2003. № 37. P. 4702–4708.

5.Korschens, M., Schulz, E., Behm, R. Heißwasserloslicher С und N im Boden als Kriterium fur das N- Nachlieferungsvermogen // Zentralbl. Mikrobiol. 1990. № 145. Р. 305-311.

6.Mueller C.W., Koegel-Knabner I. Soil organic carbon stocks, distribution, and composition affected by historic land use changes on adjacent sites // Biology and Fertility of Soils. 2009. № 45. P. 347–359.

216

7.Pansu M., Gautheyrou J. Handbook of soil analysis. Mineralogical, organic and inorganic methods. Heidelberg: Springer-Verlag, 2006. 993 p.

8.Schnitzer М., Kahn S.U. Humic substances in the environment / New York : Marcel Dekker, 1972. 327 p.

USE OF DIFFERENT APPROACHES TO THE QUALITATIVE COMPOSITION OF ORGANIC MATTER IN POSTAGROGENIC SOILS

T.A. Makarova, K.G. Giniyatullin, E.V. Smirnova, A.A. Zakirova Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan, Russia

Abstract. The content of organic matter (OM) and its individual fractions in the old arable horizons of fallow soils was studied. The original method developed by the authors for the stepwise isolation of OM in a mixture of a solvent (0.05 mol/l NaOH aqueous solution) and a precipitant (ethanol) was used for the research.

Keywords: alkali-soluble organic matter, hot water-soluble organic matter, labile fractions.

References

1.Dynamics of Russian agricultural lands in the XX century and post-agrogenic restoration of vegetation and soils / D.I. Lury, S.V. Goryachkin, N.A. Karavaeva, E.A. Denisenko, T.T. Nefedov. M. : GEOS, 2010. 416 p.

2.Kononova M.M., Belchikova N.P. Accelerated methods for determining the composition of humus in mineral soils // Eurasian Soil Science. 1961. No. 10. Р.75-87.

3.Kurganova I.N., Lopez de Guérenu V.O., Shvidenko A.Z., Sapozhnikov P.M. Changes in the total pool of organic carbon in fallow soils of Russia in 1990–2004 // Soil Science. 2010. No. 3. Р. 361–368.

4.Evaluation of specific ultraviolet absorbance as an indicator of the chemical composition and reactivity of dissolved organic carbon / J. L., Weishaar, G. R. Aiken, B. A. Bergamaschi, M. S. Fram, R. Fugii, K. Mopper // Environmental Science & Technology. 2003. No. 37. P. 4702–4708

5.Korschens, M., Schulz, E., Behm, R. Heißwasserloslicher C und N im Boden als Kriterium fur das -N Nachlieferungsvermogen // Zentralbl. Microbiol. 1990. No. 145. Р. 305-311.

6.Mueller C.W., Koegel-Knabner I. Soil organic carbon stocks, distribution, andcomposition affected by historic land use changes on adjacent sites // Biology and Fertility of Soils. 2009. No. 45. P. 347–359.

7.Pansu M., Gautheyrou J. Handbook of soil analysis. Mineralogical, organic and inorganic methods. Heidelberg: Springer-Verlag, 2006. 993 p.

8.Schnitzer M., Kahn S.U. Humic substances in the environment / New York: Marcel Dekker, 1972. 327 p.

УДК 631.4

ИЗМЕНЕНИЕ СМАЧИВАЕМОСТИ ОБЫКНОВЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ПОД РАЗНЫМИ ТИПАМИ УГОДИЙ И СРОКАМИ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ

Н.В. Матвеева1, Б.Ф. Апарин2, Е.В. Мингареева2, О.Б. Рогова1 1ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева», Москва, Россия 2ЦМП им. В.В. Докучаева, Москва, Россия

e-mail: Nataliy_Matveeva@list.ru

Аннотация. Определена смачиваемость черноземов при разной агрогенной нагрузке. Распашка черноземов приводит к увеличению смачиваемости их твердой фазы. Длительное воздействие на почву лесных насаждений возвращает величину краевого угла смачивания к величине свойственной для нативных почв исследуемой территории.

Ключевые слова: смачиваемость, гидрофобность, гидрофильность, агрогенная нагрузка.

Антропогенные факторы приводят к изменению физических, физикохимических и химических свойств агропочв, определяющих условия жизни

217

растений и почвенной биоты, устойчивость к деградационным изменениям. В настоящее время исследователи уделяют большое внимание нахождению новых маркеров состояния системы, определение которых позволило бы при минимальных затратах дать оценку и прогноз устойчивого функционирования почв. Одним из таких диагностических маркеров является смачиваемость поверхности твердой фазы почв (ТФП). Именно смачиваемость поверхности ТФП определяет поведение воды в почве, что влияет на доступность элементов питания для растений, получающих питательные вещества в растворенном виде. Поведение воды, формирование и водоустойчивость агрегатной структуры напрямую связаны с характеристиками поверхности ТФП. Смачиваемость (либо обратное свойство – водоотталкивание) ТФП, ее гидрофобно-гидрофильные свойства играют значимую роль в плодородии и устойчивости почвенной структуры [10]. Показателем смачиваемости ТФП является краевой угол смачивания (КУС). КУС поверхности твердой фазы определяют не природа и расположение атомов внутри (под внешней поверхностью) твердой фазы [11], а генезис и пространственное распределение органических соединений, сорбированных на внешней поверхности ТФП, формирование которых происходило в условиях разной агрогенной нагрузки.

Цель работы – исследовать изменение краевого угла смачивания обыкновенных черноземов под разными типами угодий и сроками землепользования.

Объектами исследования явились образцы обыкновенных черноземов, отбиравшиеся на 2 полигонах почвенно-экологического мониторинга «Белые пруды» и «Козловский». Полигоны расположены на севере Волгоградской области. Все исследуемые почвы сформировались при одинаковых климатических условиях и на одном типе литологических отложений – лессовидные глины. Образцы почв на Козловском полигоне были заложены по трансекте. Исследовались почвенные образцы из разрезов: 1) на пашнях в 200 м от края лесополосы (Северная пашня и Южная пашня); 2) под лесонасаждением, ближе к южному краю леса (Лес); 3) в качестве естественного аналога пахотных и лесных почв был заложен разрез под разнотравно-злаковой степью (Степь). Ориентировочный возраст пашни около 200 лет, а лесного массива, созданного на пахотных почвах, 125 лет. Исследуемые почвы полигона Белые пруды закладывались по трансекте под тремя полезащитными лесополосами (ЛП1.21, ЛП2.21, ЛП4.21) и двумя пашнями (П5.21 и П3.21), расположенными между этими лесополосами. Посадка лесонасаждений (Государственная защитная лесополоса Пенза-Каменская) производилась в 1949 г. на второй год после лесопосадки Афанасьевой Е.А. [9] было заложено три глубоких разреза (р.209, р.210, р.211), из которых до глубины 3 м были отобраны образцы, которые хранятся в фондах Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева. Таким образом, образцы этих разрезов, по существу, сохраняют все признаки пашни и практически не отражают влияние леса. В тоже время следует учитывать, что при

218

посадке лесонасаждений проводилась предварительная обработка почвы. Были исследованы профили почв до глубины 50 см.

В исследуемых черноземах были определены: рН водной суспензии, содержание органического углерода (Сорг), определяемое по методу Тюрина (с пересчетом на содержание гумуса), измерен краевой угол смачивания. Определение КУС проводилось методом статической сидячей капли [5, 9] на цифровом гониометре (OCA 15EC DataPhysics, Germany), оснащенном видеокамерой и программным обеспечением SCA 20. Подробное описание схемы эксперимента описано в работе [10]. Результаты представлены в таблице.

219

Продолжение таблицы

Величина КУС в исследуемых почвах изменяется в широком диапазоне от 12 до 59˚. Максимальные и минимальные значения отмечены на глубине 0-5 и 4050 см, соответственно. По характеру профильного распределения КУС можно выделить общие особенности: 1) значения КУС в большинстве разрезах уменьшаются с глубиной, достигая минимальных значений на глубине 40-50 см (12,3 – 24.2˚). При этом, КУС распределяются по профилю в виде кривой линии; 2) все профили можно разделить на 2 части: верхнюю (0-25 см) и нижнюю (25-45 см). Верхняя часть отличается большим разбросом значений КУС (диапазон 18,2

– 59˚) по глубинам, по сравнению с нижней частью (диапазон 12,3 – 38,1˚). Резкие

220