Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Пуртова Л.Н. 1 Щапова Л.Н. 1 Комачкова И.В. 1 Емельянов А.Н. 2 Иншакова С.Н. 3

---

1 ФГБУ науки Биолого-почвенный институт ДВО РАН Владивосток

2 Государственное научное учреждение Приморский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук

3 ФГБОУ ВПО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия»

Представлены результаты исследований продуцирования СО2 из почв агрогенных ландшафтов юга Приморья абсорбционным методом в условиях in exp. и in situ. Средняя интенсивность продуцирования СО2 в условиях in situ в агротемногумусовых подбелах характерна для вариантов с посевами клевера (Trifolium pratense), донника (Melilotus albus) и костреца (Bromopsis inermis) с низким содержанием гумуса и средней обогащенностью почв каталазой; более низкая интенсивность свойственна для вариантов с посевами гречихи (Fagopyrum esculentum) с низким уровнем содержания гумуса в почвах и низкой обогащенностью почв каталазой. Большие показатели эмиссии СО2, как и в условиях in situ, из-за усиления минерализационных процессов в результате активизации микрофлоры, установлены для почв со средним уровнем содержания гумуса и каталазной активностью в посевах люцерны (Medicado varia).

Статья в формате PDF

868 KB

почва

гумус

эмиссия СО2

ландшафт

фитомелиорация

1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. – М.: Изд-во МГУ, 1970. – 487 с.

2. Классификация и диагностика почв России / Авторы и составители: Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. – Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

3. Кудеяров В.Н., Курганова И.Н. Дыхание почв России. Анализ базы данных многолетнего мониторинга. Общая оценка // Почвоведение. – 2005. № 9. – С. 1112–1121.

4. Кудеяров В.Н. Вклад почвенного покрова России в мировой биогеохимический цикл углерода // Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв. – М.: Наука, 2006. С. 345–361.

5. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Под. ред. Звягинцева. – М: МГУ, 1991. 304 с.

6. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. – 2004. № 8. – С. 918–926.

7. Пуртова Л.Н., Щапова Л.Н., Емельянов А.Н., Иншакова С.Н. Изменение показателей гумусного состояния, микрофлоры и ферментативной активности в агроабраземах Приморья в условиях фитомелиоративного опыта.// Аграрный вестник Урала. – 2012. – №10(102). – С.10-12.

8. Чимитдоржиева Э.О., Чимитдоржиева Г.Д. Особенности эмиссии углекислого газа из мучнистокарбонатных черноземов Тунгуской котловины Забайкалья //Агрохимия. – 2010. – № 11. – С.45–49.

9. Шарков И.Н. Сравнительная характеристика двух модификаций абсорбционного метода определения дыхания почв // Почвоведение. – 1987. – № 10. – С.153–157.

10. Bol R., Moering J.,Kuzyakov Y.,Amelung W.Quatification of priming and CO2 respiration sources followingslurry –C incorporation into two grassland soils with different C content // Rapid Communic. In Mass Spectrometry. – 2003. V.17. pp. 2585–2590.

11. Raich J.W., Tufwkcioglu D. Vegetation and soil respiration: correlation and controls. – 2000. – Vol.48. – pp. 71–90.

12. Wang W.J., Baldock J.A., Dalal R.C., Moody P.W. Decomposition dynamics of plant materials inrelation to nitrogen availability and biochemistry determined by NMR and wet-chemical analysis // Soil Biol. Bichem._ 2004.V. 36. pp. 2045–2058.

Фитомелиорация относится к одному из экологически чистых методов улучшения плодородия почв и представляет собой комплекс приемов по улучшению природной среды с помощью культивирования или поддержания растительных сообществ. Многочисленными исследованиями [7, 8, 10, 10-12] отмечено позитивное влияние фитомелиорации на улучшение свойств почв и их плодородие. При использовании фитомелиорантов задействован природный потенциал растений, являющихся одним из главных факторов почвообразования. Однако работ по изучению влияния различных фитомелиорантов на продуцирование СО₂ почв, наиболее используемых в земледелии края, не проводилось. Между тем продуцирование с поверхности почв потоков СО₂ является одним из самых мощных источников углекислоты [3, 4]. Показатели почвенного дыхания широко используются для оценки продуктивности экосистем, а также для анализа активности почвенных микробоценозов. Выделение углекислоты может быть объективным индикатором интенсивности разложения органического вещества почвы и позволяет охарактеризовать одну из важнейших сторон биологического круговорота веществ. В России и за рубежом успешное применение нашли методы измерения эмиссии СО₂ in situ [3, 4, 8, 10]. В последнее время обращено внимание на использование абсорбционного метода при исследовании эмиссии СО₂ из почв [9]. К сожалению, почвы Дальнего Востока являются практически неизученными в отношении почвенного дыхания, что увеличивает неопределенность при оценке общего дыхания почв Российской Федерации [3]. Неизученными остаются показатели эмиссии СО₂ почв агрогенно-преобразованных ландшафтов юга Приморья, что в значительной степени и определило актуальность проведения данных исследований.

Цель работы – количественное определение эмиссии СО₂ из почв агрогенных ландшафтов с использованием различных фитомелиорантов в условиях in exp. и in situ. В задачу исследований входило изучение изменений в показателях продуцирования СО₂ в агрогенных почвах, наиболее используемых в земледелии, с посевами различных фитомелиорантов.

Материалы и методы исследования

Исследования продуцирования СО₂ проводили на агротемногумусовой отбеленной почве [2] в условиях микроделяночного опыта с посевами фитомелиорантов: люцерна, кострец, клевер, донник, гречиха и в условиях полевого опыта с посевами люцерны, костреца, клевера на агроземах темногумусовых глеевых. Опыт заложен на опытных полях ПримНИИСХ пос. Тимирязевский, Приморского края. Агротемногумусовая отбеленная почва характеризовалась следующим морфологическим строением профиля: PU (25 cм) – ELng (25-40 cм) – BTg (40 – 65см) – С (75 – 110 см). Для агроземов темногумусовых глеевых свойственно морфологическое строение профиля: РU (23см) – AU (23-48) – G (46-68) – С (68-98 см). Содержание гумуса определяли по бихроматной окисляемости методом Тюрина. Кислотность почв (рНв) исследовали потенциометрически, на рН метре ОР-264 [1]. Каталазную активность определяли с помощью общепринятых методов, для выявления обогащенности почв каталазой использовали шкалу, разработанную Д.Г. Звягинцевым [5].

При изучении продуцирования СО₂ в почве использовали абсорбционный метод в условиях in situ и экспериментальный метод в условиях in exp. [9]. В условиях in exp. Навеску почвы в количестве 100 г помещали в сосуд-изолятор (d = 10cм, h = 15 cм), внутрь ставили чашечку (d = 5cм) с 5 мл 1н NaOH. Повторность опыта трехкратная. Время экспозиции 24, 48 и 72 ч. После чего чашечку извлекали и титровали 0,2 N HCl c фенолфталеином. Выделенное количество СО₂ определяли с учетом холостого титрования (щелочь за период экспозиции помещали в сосуд без почвы объемом, равным объему свободного пространства в сосуде). Исследования велись с добавлением дистиллированной воды до 60 % полной влагоемкости (ПВ).

В условиях in situ исследования проводили в вегетационный сезон, используя полипропиленовые сосуды (d = 10 cм, h = 15 см ) с крышками. Сосуд – изолятор врезали на глубину 7 см. В месте врезания сосуда-изолятора надземную часть растений срезали на уровне почвы. Время экспозиции 24 ч, продуцирования СО₂ определяли абсорбционным методом как и в условиях in situ.

Результаты исследования и их обсуждение

Гумусообразование в исследуемых почвах протекало в условиях слабокислой (агротемногумусовая отбеленная почва) и слабощелочной реакции среды (агрозем темногумусовый глеевый). Содержание гумуса, судя по оценочным градациям, предложенным Д.С.Орловым с соавторами [6], находилось на уровне низких и ниже средних значений (табл. 1).

Проведенной оценкой уровней интенсивности продуцирования СО₂ в условиях in situ установлено, что для горизонта РU агротемногумусовых подбелов как для контроля, так и вариантов с посевами гречихи, характерна низкая интенсивность продуцирования СО₂ (116,7 и 292,5 мг СО2 м2/ч), для вариантов с посевами донника, клевера и костреца средняя интенсивность (407,9 и 350,2), в посевах люцерны повышенная интенсивность продуцирования СО₂ (933,3 мг СО₂ м2/ч). При этом для варианта с посевами люцерны свойственны более высокие показатели содержания гумуса (4,17 %) и средние параметры обогащенности почв каталазой (согласно оценочным градациям Д.Г. Звягинцева), – 3,5 О₂ см3/1мин [5]. Это указывает на повышенную микробиологическую активность почв и обуславливает более высокий уровень интенсивности продуцирования СО₂. Средний уровень обогащенности почв каталазой (3,0 О₂ см3/1мин) установлен также для вариантов 1 и 3 с посевами бобовых трав.

Усиление эмиссии СО₂ в вариантах 1, 3, 4 связано с более интенсивным развитием минерализационных процессов в результате активной деятельности микрофлоры, из-за обогащенности почв азотом бобовыми травами.

На варианте с посевами гречихи, с более низким уровнем каталазной активности почв (2,8 О2 см3/1 мин) зафиксирована низкая интенсивность продуцирования СО₂ почвой.

Средние показатели продуцирования С-СО₂ составили на вариантах 1 (клевер) – 1,53 г С-СО₂ м2/сутки; 2 (люцерна) – 4,07; 3 (донник) – 1,79; 4 (гречиха) – 1,28; 5(контроль) – 0,76 г С-СО2 м2/сутки.

Исследования, проведенные в условиях in exp, при 24 часовой экспозиции на агротемногумусовой отбеленной почве показали сравнительно близкие результаты на вариантах 2, 4, 5, 6 с полевыми исследованиями in situ в условиях микроделяночного опыта (табл.2). Наибольшие показатели, как в полевых, так и в экспериментальных условиях зафиксированы для вариантов с посевами бобовых трав со средней обогащенностью почв каталазой. С увеличением времени экспозиции c 24 до 72 часов продуцирование СО₂ снижалось в посевах люцерны с 2,4 до 0,3 г С-СО₂ м2/сутки; костреца с 1,6 до 0,2; клевера 1,8 до 0,3; донника с 1,8 до 0,3; гречихи с 1,2 до 0,2; на контроле с 0,7 до 0,3 г С-СО₂ м2/сутки. Многие исследователи высокую эмиссию СО₂ вначале экспозиции связывают с усилением дыхательной активности почв после их увлажнения, а также большим количеством легкодоступного углерода сразу после начала инкубации [11]. Высокое продуцирование СО₂ в первые сутки эксперимента, является результатом интенсивной минерализации микроорганизмами лабильного пула органического углерода.

Библиографическая ссылка