WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Бруевич Оксана Михайловна

ВЛИЯНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

НА ЛАБИЛЬНЫЕ ГУМУСОВЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЕРНОВОПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

Специальность: 03.02.13 – почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва – 2011 1

Работа выполнена на кафедре почвоведения, геологии и ландшафтоведения факультета почвоведения, агрохимии и экологии Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Мамонтов Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Карпачевский Лев Оскарович доктор биологических наук, профессор Яшин Иван Михайлович

Ведущая организация: Почвенный институт имени В.В. Докучаева Российской Академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится «19» сентября 2011г. в 14:30 на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева

Автореферат разослан «_» августа 2011г.

и размещен на сайте университета www.timacad.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета Игнатьева С.Л.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Органическое вещество играет важнейшую роль в формировании целого ряда свойств и режимов почвы, определяющих уровень её плодородия. Качественная сторона данного вопроса хорошо известна. Количественные же характеристики изучены мало. Система показателей гумусового состояния, разработанная Л.А.Гришиной и Д.С.Орловым (1978) и дополненная Д.С.Орловым и др. (2004), хотя и даёт возможность охарактеризовать со всех сторон особенности органической части почв в генетическом аспекте, однако не позволяет идентифицировать агрономическую ценность её различных компонентов. Поэтому более целесообразным подходом к агрономической оценке органического вещества почвы, как считает ряд исследователей (Р.Л.Тейд, 1991; В.Г.Мамонтов и др., 2000; В.И. Кирюшин, 2010), будет разделение его компонентов на две большие группы: группу консервативных, устойчивых соединений и группу лабильных веществ, участвующих в формировании гумуса.





В настоящее время накоплен довольно большой фактический материал, разносторонне характеризующий консервативную часть органического вещества почвы, чего нельзя сказать о лабильных гумусовых веществах (ЛГВ), поскольку данная проблема не получила должного освещения. Вследствие этого, установление роли лабильных гумусовых веществ в формировании агрономических свойств почвы и оценка количественных параметров, характеризующих лабильные органические компоненты гумуса, изучение их состава и свойств, идентификация факторов, влияющих на эти показатели, имеет большое значение для оптимизации режима органического вещества почвы.

Цель работы. Цель исследований - изучить влияние различного по интенсивности сельскохозяйственного воздействия на лабильные гумусовые вещества дерново-подзолистой почвы.

Задачи исследований.

1. Оценить содержание лабильных гумусовых веществ в дерново-подзолистой почве разной степени окультуренности с использованием различных экстарагентов.

2. Выделить препараты лабильных гумусовых веществ.

3. С помощью физико-химических методов изучить состав и свойства лабильных гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности.

Научная новизна. Впервые комплексом физико-химических методов изучены состав и свойства лабильных гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности, экстрагированных горячей дистиллированной водой.

Практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы для регулирования режима органического вещества и оптимизации содержания лабильных гумусовых веществ в дерново-подзолистых почвах. Предложена методика экстрагирования лабильных гумусовых веществ из почв ненасыщенными основаниями.

Защищаемые положения.

1. Из дерново-подзолистой почвы 0,1н раствор NaOH наряду с лабильными гумусовыми веществами извлекает и определенное количество веществ, входящих в группу консервативных соединений, что не позволяет получить объективную информацию о лабильной части гумуса почвы.

2. Водорастворимая часть лабильных гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы имеет упрощенное строение и характеризуется заметным преобладанием алифатических компонентов над циклическими структурами.

3. Интенсификация процесса гумусообразования в пахотных почвах способствует включению в состав лабильных гумусовых веществ окисленых азотсодержащих компонентов, обогащенных циклическими структурами, что способствует уменьшению степени дисперсности ЛГВ и увеличению их средневзвешенной молекулярной массы.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на V съезде Докучаевского общества почвоведов РАН (Ростов-на-Дону, 2008) и на конференции молодых ученых РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (Москва, 2009).





Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах текста компьютерного набора. Состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, включающего 269 источников, содержит 17 таблиц и 8 рисунков.

В главе приводится анализ работ отечественных и зарубежных авторов, касающихся состояния лабильных гумусовых веществ в почвах агроценозов.

Рассматриваются факторы, влияющие на содержание и состав ЛГВ, их динамику, роль ЛГВ в формировании эффективного плодородия почвы.

2. Объекты и методы исследования Объектами наших исследований служили дерново-подзолистые почвы экспериментальной базы «Михайловское» Подольского района Московской области, используемые в семипольном полевом севообороте. История участка и условия проведения опыта подробно отражены в работах академика И.С. Шатилова (2004г.) Для общей характеристики почв образцы отбирались буром с глубин 0- см в 10-кратной повторности, с глубин 20-40 и 40-60 см в 8-кратной повторности. Контролем служила целинная дерново-подзолистая почва. Отбор образцов из слоев 2-15, 20-40 и 40-60 см был проведен в 5-кратной повторности. Свойства исследуемых почв приведены в таблице 1.

Химические и физико-химические свойства исследуемых почв Для получения препаратов лабильные гумусовые вещества выделяли из смешанных образцов, отобранных из гумусовых горизонтов исследуемых почв.

Для этого навеску почвы заливали дистиллированной водой в соотношении 1:10 и оставляли на сутки. После этого суспензию выдерживали 2 часа на кипящей водяной бане при периодическом перемешивании. После охлаждения вытяжки отделяли полученный экстракт центрифугированием и обработку почвы повторяли. Оба экстракта объединяли, пропускали через свечу Шамберлена и катионит КУ-23-А в Н+ - форме. Очищенную вытяжку упаривали с помощью вакуумного испарителя и выпаривали досуха на водяной бане. Дополнительную очистку препаратов ЛГВ проводили путем растворения их в 0,1 н растворе NаОН и последующем центрифугировании в течение 30 мин при 6000 об/мин.

Полученный раствор пропускали через катионит КУ-23-А в Н+-форме и высушивали. Минеральный остаток подвергали термическому анализу.

В полученных препаратах лабильных гумусовых веществ определяли:

1. Зольность – весовым методом.

2. Элементный состав на СНN – анализаторе.

3. Графико-статистический анализ элементного состава проведен по ВанКревелену (1951).

4. Термический анализ проведен на дериватографе Q 1500 D.

5. Соотношение периферических и ядерных частей (коэффициент Z) в молекулах лабильных гумусовых веществ находили по В.А. Черникову и В.А. Кончицу (1973).

6. Величину энергии активации и кинетические параметры находили с использованием дифференциально-термогравиметрической кривой по рекомендациям В.А. Черникова, В.А. Кончица (1973, 1978) и И.С. Степанова, Г.Н. Щуриной (1977).

7. Спектры поглощения в инфракрасной области снимали на спектрофотометре «Specord – M80» методом таблетирования с КВr, электронные спектры поглощения снимали на КФК-3 с использованием 0,1% растворов лабильных гумусовых веществ, растворителем служил 0,1 н раствор NаОН.

8. Молекулярные массы находили методом гель-хроматографии с использованием сефадекса G-75 (Д.С. Орлов, Л.А. Гришина, 1981). Концентрация ЛГВ, наносимых на колонку составила 50 мг/мл, растворителем служил 0,1н NaOH, элюентом - H2O.

9. Степень окисленности лабильных гумусовых веществ, теплоту сгорания, Евеличины, коэффициенты цветности Q4/6 и А рассчитывали по имеющимся рекомендациям (В.А. Черников, В.А. Кончиц, 1972; Д.С. Орлов, Л.А. Гришина, 1981).

Содержание углерода ЛГВ в водных и солевых вытяжках находили по методу И.В. Тюрина с использованием 0,2 н раствора K2Cr2O7, в щелочных вытяжках – по методу И.В. Тюрина с использованием 0,4 н K2Cr2О7, содержание азота находили микрохромовым методом И. В. Тюрина (Е.В. Аринушкина, 1970).

Для характеристики объектов исследования в индивидуальных образцах определяли общий гумус по методу И.В.Тюрина в модификации В.Н. Симакова, гидролитическую кислотность по Каппену, сумму обменных оснований (Са2+, Mg2+) вытеснением из ППК 1н раствором ацетата аммония по методу Шолленбергера, рН, с использованием 1н раствора КCl и соотношении почва :

раствор равном 1:2,5, механический анализ по Качинскому.

Аналитическая повторность всех определений 3-х кратная. В работе использовались прописи анализов, изложенные в соответствующих руководствах (Е.В. Аринушкина, 1970; И.С.Кауричев, 1986;). Математическую обработку данных проводили по Б.А. Доспехову (1985).

3. Влияние вида экстрагента на содержание ЛГВ в дерновоподзолистой почве разной степени окультуренности.

Результаты, приведенные в таблице 2, показывают, что, несмотря на различия в системе применения удобрений и содержании гумуса, дерновоподзолистые почвы разной степени окультуренности содержат близкое количество органических веществ извлекаемых 0,1 н NaOH вытяжкой.

Их количество колеблется от 0,30% в неудобряемых вариантах средне- и хорошо окультуренной почвы до 0,35 – 0,37%, в средне- и хорошоокультуренной почве с ежегодным внесением N162Р23К128 и N75Р28К72 соответственно. Схожая картина наблюдается и в отношении их относительного содержания, которое в большинстве вариантов находится в пределах 22 - 24% и только лишь в плохоокультуренной почве возрастает до 35%.

Содержание гумуса и органического вещества, растворимого в 0,1 н растворе NaOH в дерново-подзолистой почве разной степени окультуренности Плохоокультуренная почва (без удобрений) Среднеокультуренная почва (без удобрений) Среднеокультуренная почва (N162P23K128) Среднеокультуренная почва (N75P28K72) Хорошоокультуренная почва (без удобрений) Хорошоокультуренная почва (N75P28K72) Такая же картина получена и при оценке органического вещества в распыленной части исследуемых почв (табл.3).

Неагрегированная часть плохоокультуренной дерново-подзолистой почвы содержит 1,36% гумуса и 0,16% лабильных гумусовых веществ, экстрагируемых 0,1 н раствором NaOH. В более окультуренных вариантах в почвах содержится в 1,4 раза больше общего гумуса, а содержание веществ, растворимых 0,1 н растворе NaOH возросло до 0,21%, однако их относительное содержание практически не изменилось.

Содержание гумуса и органического вещества, растворимого в 0,1 н растворе NaOH в агрегатах дерново-подзолистой почвы размером 0,25 мм Плохоокультуренная почва (без удобрений) Среднеокультуренная почва (N75P28K72) Хорошоокультуренная почва (N75P28K72) Таким образом, 0,1 н раствор NaOH, по-видимому, наряду с ЛГВ извлекает и какое-то количество веществ, относящихся к группе консервативных соединений. Можно считать, что экстрагирующая способность этого реагента в данном конкретном случае является чрезмерно высокой, и не позволяет выявить различия по содержанию ЛГВ между почвами с разной степенью окультуренности.

Более заметные различия в содержании лабильных гумусовых веществ между почвами с разной степенью окультуренности обнаруживаются при использовании других растворителей (табл.4).

Содержание С и N в ЛГВ водных и солевых вытяжек из дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности, мг/кг почвы

С N C N C N

Плохоокультуренная почва (без удобрений) Среднеокультуренная почва(N75P28K72) Хорошоокультуренная почва (N75P28K72) Самой низкой экстрагирующей способностью по отношению к лабильным гумусовым веществам обладает горячая дистиллированная вода. Меньше всего ЛГВ – 551 мг/кг почвы она извлекает из плохоокультуренной почвы. Несколько больше ЛГВ – 681 – 719 мг/кг - из хорошо- и среднеокультуренных почв. При этом количество азота, содержащегося в водорастворимых лабильных гумусовых веществах плохо- и среднеокультуренной почвы, составило – 46 мг/кг почвы, в ЛГВ хорошоокультуренной почвы несколько больше – мг/кг почвы.

Из плохоокультуренной дерново-подзолистой почвы 0,1 н раствор Na2SO4 извлекает примерно такое же количество ЛГВ, как и дистиллированная вода - 536 мг/кг почвы. То же самое отмечается и в отношении азота, содержание которого составило 55 мг/кг почвы. В среднеокультуренной почве содержание ЛГВ составило 1040 мг/кг почвы, при этом они содержат 128 мг/кг почвы азота. В хорошоокультуренной почве содержание ЛГВ находится на уровне 918 мг/кг почвы, а количество в них азота равно 79 мг/кг почвы.

Использование 1 н. раствора Na2SO4 слабо повлияло на общее количество ЛГВ, однако количество азота возросло по сравнению с другими экстрагентами в 1,5 - 2,2 раза. В целом, применение водных и солевых вытяжек, по использованной методике, позволило выявить отчетливые различия в содержании лабильных гумусовых веществ между почвами разной степени окультуренности. Щелочной 0,1н раствор NaOH наряду с лабильными соединениями извлекает из дерново-подзолистой почвы и значительную часть инертных компонентов органического вещества. Поэтому при изучении ЛГВ в почвах с кислой реакцией среды предлагается использовать горячие водную или солевую вытяжки.

4. Элементный состав и графико-статистический анализ лабильных гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности При экстрагировании лабильных гумусовых веществ горячей дистиллированной водой происходит заметное загрязнение их аморфной SiO2 (табл.5).

Зольность ЛГВ дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности, в Более высокая степень загрязнения ЛГВ почв агроценоза SiO2 обусловлена тем, что в пахотный слой вовлечен подзолистый горизонт, очень сильно обогащенный аморфной кремнекислотой. О том, что в составе золы исходных препаратов ЛГВ находилась преимущественно аморфная SiO2, свидетельствуют данные термического анализа минеральных остатков, полученных после дополнительной очистки препаратов.

Для элементного состава лабильных гумусовых веществ целинной почвы характерны следующие особенности (табл. 6).

Элементный состав лабильных гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности, в атомных процентах Плохоокультуренная Среднеокультуренная Хорошоокультуренная Больше всего они содержат водорода, количество которого составило 47,7 ат.%, заметно меньше содержания углерода – 30,1 ат.%. Количество кислорода находится на уровне 20,9 ат.%. Меньше всего в ЛГВ азота – 1,3 ат.%.

Судя по величине отношения Н:С равной 1,59, в составе ЛГВ целинной дерново-подзолистой почвы доминируют структуры алифатического типа. Они относятся к соединениям восстановленной природы, о чем свидетельствует степень окисленности ЛГВ, которая равна -0,20. При этом высокая величина отношения С:N равная 23,2 указывает на то, что азотсодержащие группировки не играют, по-видимому, заметной роли в формировании молекул ЛГВ целинной почвы.

При экстенсивном использовании дерново-подзолистой почвы в формировании лабильных гумусовых веществ возрастает роль алифатических компонентов, в том числе и обогащенных кислородсодержащими группировками. Об этом свидетельствует увеличение атомных отношений Н:С с 1,59 до 1,91 и О:С с 0,69 до 0,87 у ЛГВ плохоокультуренной почвы. При этом степень окисленности ЛГВ изменилась слабо, с -0,20 до -0,17. Количества азота в ЛГВ плохоокультуренной почвы возросло на 31%, что наряду с уменьшением величины отношения C:N с 23,2 до 15,3 указывает на возросшую роль азотсодержащих группировок в формировании ЛГВ плохоокультуренной почвы по сравнению с целинной почвой.

ЛГВ среднеокультуренной почвы содержат на 2,5 ат.% больше углерода и на 1,8 ат.% меньше водорода по сравнению с ЛГВ плохоокультуренной почвы, в связи с чем, величина отношения Н:С уменьшилась до 1,68, что свидетельствует о более низком вкладе алифатических компонентов в состав ЛГВ среднеокультуренной почвы. Однако степень окисленности их практически не изменилась также, как и величина отношения С:N.

Содержание углерода в ЛГВ хорошоокультуренной почвы составило 30, ат.%, В тоже время они содержат 46,1 ат.% водорода. В связи с чем для них характерна самая низкая величина отношения Н:С – 1,53. Следовательно, с учетом степени окисленности равной - 0,08, можно заключить, что по сравнению с ЛГВ других почв ЛГВ хорошоокультуренной почвы в наименьшей мере обогащены восстановленными соединениями и компонентами алифатического типа.

Данные по теплоте сгорания лабильных гумусовых веществ исследуемых почв представлены в таблице 7.

Влияние окультуривания на теплоту сгорания лабильных гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности, кал/г Плохоокультуренная Среднеокультуренная Хорошоокультуренная Целинная почва Теплота сгорания лабильных гумусовых веществ целинной почвы составила 3051 кал/г. В пахотной плохоокультуренной почве этот показатель уменьшается на 531 кал/г. По мере окультуривания дерново-подзолистой почвы теплота сгорания лабильных гумусовых веществ возрастает и может быть использована в процессе их трансформации и вовлечена в потоки вещества и энергии.

При графико-статистическом анализе довольно отчетливо обнаруживается различия между ЛГВ исследуемых почв, которые обусловлены процессами, протекающими при их формировании. При сопоставлении целинной почвы и хорошоокультуренной обнаруживается, что трансформация ЛГВ под влиянием сельскохозяйственного использования обусловлена, главным образом, процессами карбоксилирования и окисления. Их дополняют слабовыраженные процессы дегидрогенизации и потери групп СН3. Сопоставление почв агроценоза показывает, что по мере окультуривания дерново-подзолистой почвы возрастает интенсивность процессов дегидратации и дегидрогенизации ЛГВ.

5. Характеристика оптических свойств лабильных гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности Для качественной оценки гумусовых кислот применяют коэффициент экстинкции (Е-величина), коэффициент цветности (Q4/6) и коэффициент А. Полученные результаты приведены в табл.8.

Значения Е-величин, Q4/6 и А ЛГВ дерново-подзолистой почвы разной степени Целинная почва Плохоокультуренная почва Среднеокультуренная почва Хорошоокультуренная почва Согласно полученным данным, значения Е - величин последовательно уменьшаются от ЛГВ хорошоокультуренной почвы (Е=0,0089) к ЛГВ среднеокультуренной почвы (Е=0,0065) и далее к ЛГВ целинной (Е=0,0054) и плохоокультуренной почвам (Е=0,004). Можно предположить, что в этой же последовательности упрощается строение ЛГВ и возрастает в их составе доля алифатических структур.

Если судить по значениям коэффициентов А, наиболее простое строение имеют ЛГВ плохоокультуренной почвы, более сложное - ЛГВ хорошоокультуренной почвы, тогда как ЛГВ целинной и среднеокультуренной почв близки между собой и занимают промежуточное положение. Таким образом, судя по величине коэффициента А наиболее конденсированную ароматическую структуру имеют лабильные гумусовые вещества хорошоокультуренной дерновоподзолистой почвы, а ЛГВ плохоокультуренной почвы в наибольшей степени обогащены алифатическими компонентами.

Иные закономерности обнаруживаются при сопоставлении значений коэффициентов Q4/6 ЛГВ исследуемых почв. Самая низкая величина Q4/6 - 14, отмечается у ЛГВ хорошоокультуренной почвы. Несколько более высокое значение – 15,9 имеет коэффициент Q4/6 у ЛГВ целинной почвы. В остальных случаях значения этого показателя существенно больше. У ЛГВ среднеокультуренной почвы величина коэффициента Q4/6 равна 20,4, у ЛГВ плохоокультуренной почвы - 24,8. Следовательно, если судить по величине коэффициента Q4/6, среди лабильных гумусовых веществ исследуемых почв меньше всего окисленных циклических структур, обогащенных электрофильными группировками содержат ЛГВ плохо- и среднеокультуренной почвы, а в большей степени ими обогащены ЛГВ хорошоокультуренной и целинной почвы.

Таким образом, обнаруживается хорошее совпадение коэффициентов А и Q4/6 при оценке структурных особенностей ЛГВ хорошо- и плохоокультуренной почв. Менее однозначные результаты получены для ЛГВ целинной и среднеокультуренной почв.

В области 2800-3600 см-1 на ИК-спектрах ЛГВ отмечаются лишь полосы поглощения валентных колебаний -СН групп при 2932 см-1колебаний –ОН и – NH групп при 3412 см-1. Более информативной оказалась область 1000 см-1. Здесь самая высокая интенсивность отмечается у полосы поглощения при 1060 - 1080 см-1, относимой на счет полисахаридов. В наибольшей мере ими обогащены ЛГВ плохо- и среднеокультуренной почвы. Более низкая интенсивность полосы поглощения полисахаридов отмечается на ИК-спектрах ЛГВ хорошоокультуренной и целинной дерново-подзолистой почвы.

На ИК-спектрах лабильных гумусовых веществ средне-, хорошоокультуренной и целинной почв, обнаруживаются полосы поглощения, выраженные в виде небольших уступов, при 1184, 1196 и 1192 см-1 соответственно. В этой области поглощение обусловлено различными спиртами.

В области 1300 - 1500 см-1 на ИК-спектрах лабильных гумусовых веществ исследуемых почв отмечаются интенсивные полосы поглощения при 1384 см- (у ЛГВ целинной почвы эта полоса поглощения сдвинута к 1396 см-1). Происхождение этих полос обусловлено симметричными и асимметричными деформационными колебаниями –СН2 и –СН3 групп алифатических углеводородных цепочек. В области – 1436 – 1492 см-1, самая высокая интенсивность полос поглощения групп СН2 и СН3 алифатических структур отмечается у ЛГВ плохоокультуренной и целинной почвы, тогда как у ЛГВ средне- и хорошоокультуренной почвы – самая низкая.

В области 1500 – 1700 см-1 также имеется ряд различных по положению и интенсивности полос поглощения. Так, при 1700 - 1720 см-1 на ИК-спектрах ЛГВ присутствуют довольно интенсивные полосы поглощения карбоксильных групп. Сопряженные с ними и имеющие примерно такую же интенсивность полосы поглощения при 1620 — 1630 см-1, скорее всего, вызываются азотсодержащими группировками (амид I), присутствие которых в составе ЛГВ подтверждается и наличием слабовыраженной полосы поглощения при 1540 см-1 (амид II).

В целом, на ИК-спектрах исследуемых ЛГВ присутствуют практически все полосы поглощения, характерные для ИК-спектров гумусовых кислот, за исключением полосы поглощения при 1600 – 1610 см-1, относимой к колебаниям двойных углерод-углеродных связей ароматических компонентов. Это может служить подтверждением отсутствия в составе изученных лабильных гумусовых веществ развитой системы сопряженных циклических структур, что обусловливает их высокую степень алифатичности.

6. Термический анализ лабильных гумусовых веществ дерновоподзолистой почвы разной степени окультуренности.

Согласно данным дифференциально-термического анализа, в направлении от плохо- и среднеокультуренной дерново-подзолистой почвы к хорошоокультуренной и целинной почвам снижается неоднородность компонентного состава ЛГВ и интервал их термодеструкции, а также термоустойчивость структур, разрушающихся в высокотемпературной области.

На кривых ДТГ ЛГВ исследуемых почв присутствует от 4 до 6 термических реакций, сопровождающихся потерей массы (табл. 9).

Термогравиметрическая характеристика ЛГВ дерново-подзолистой почвы (числитель - максимальная температура эффекта, °С; знаменатель - потеря Первые реакции, достигающие максимальной скорости при температуре от 85°С до120°С с потерей массы от 9,9% до 14,1% обусловлены удалением гигроскопической влаги.

Алифатические структуры, участвующие в формировании ЛГВ исследуемых почв неоднородны по составу. Об этом свидетельствует наличие в низкотемпературной области на кривых ДТГ до трех термических реакций, достигающих максимальной скорости при температуре от 180-200°С до 330°С. Общая потеря массы, приходящаяся на алифатическую часть ЛГВ целинной почвы составила 55%, плохоокультуренной - 50%, среднеокультуренной – 45,1%, хорошоокультуренной – 44,2%.

Структуры с высокой термоустойчивостью целинной почвы, представленные соединениями циклического строения, однородны по составу и разрушаются в ходе одной термической реакции при 450°С с потерей массы 35,1%.

Соединения циклического типа, формирующие ароматическое ядро плохо- и среднеокультуренной почвы разрушаются в ходе двух термических реакций при 480, 570°С и 455, 530°С соответственно. Общая потеря массы при термодеструкции ароматических структур ЛГВ плохоокультуренной почвы составила 35,9%, среднеокультуренной почвы - 40,8%. Циклические структуры хорошоокультуренной почвы разрушаются в результате одной термической реакции, достигающей максимальной скорости при 500°С с потерей массы 42,3%.

Коэффициенты Z у ЛГВ дерново-подзолистой целиной и плохоокультуренной почв оказался равным 1,57 и 1,39 соответственно, что свидетельствует о заметном преобладании в их составе алифатических компонентов над циклическими структурами. Величина коэффициента Z среднеокультуренной почвы оказалась равной 1,11. Таким образом, по сравнению с ЛГВ целинной и плохоокультуренной почв степень гетерогенности ЛГB среднеокультуренной почвы меньше, как и доля алифатических структур в их составе. Величина коэффициента Z хорошоокультуренной почвы составила 1,05. Таким образом, ЛГВ хорошоокультуренной дерново-подзолистой почвы отличаются наименее выраженной дифференциацией компонентного состава по термоустойчивости, при этом вклад алифатических и циклических структур в их состав примерно одинаков.

Результаты расчетов энергии активации ЛГВ приведены в таблице 10.

Энергия активации термической деструкции лабильных гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности, ккал/моль Целинная почва Плохоокультуренная Среднеокультуренная Хорошоокультуренная Суммарная величина энергии активации при термодеструкции ЛГВ целинной почвы составила 62,12 ккал/моль. У ЛГВ плохоокультуренной почвы этот показатель резко возрастает и достигает 125,26 ккал/моль. По мере окультуривания почвы величина энергии активации последовательно снижается до 88,21 ккал/моль у ЛГВ среднеокультуренной почвы и до 39,3 ккал/моль у ЛГВ хорошоокультуренной почвы.

7. Гель-хроматография лабильных гумусовых веществ дерновоподзолистой почвы разной степени окультуренности.

Согласно полученным данным (табл. 11) ЛГВ целинной дерновоподзолистой почвы характеризуются довольно высокой степенью дисперсности и состоят, по крайней мере, из четырех фракций.

Молекулярно-массовый состав лабильных гумусовых веществ дерновоподзолистой почвы разной степени окультуренности Среднеокультуренная почва Первая фракция отличается высокой молекулярной массой, превышающей 75 000, относительное содержание её составляет 19%. Молекулярная масса второй фракции оказалась равной 48 300, при относительном содержании 16%.

Ещё более низкая молекулярная масса – 16 400 присуща третьей фракции, относительное содержание которой составило 13%. Доминирует фракция с молекулярной массой равной 6 900 и относительным содержанием 52%. Средневзвешенная молекулярная масса равна 27 700.

В составе ЛГВ плохоокультуренной дерново-подзолистой почвы отчетливо преобладает первая фракция, относительное содержание которой находится на уровне 47%, а величина молекулярной массы равна 48 300. Молекулярная масса второй фракции равна 10 600, третьей фракции – 6 900 при относительном содержании 21% и 14% соответственно. Самую низкую молекулярную массу, равную 4 500 имеет четвертая фракция. Её относительное содержание близко ко второй и третьей фракцям и составило 18%. Средневзвешенная молекулярная масса равна 26 700.

ЛГВ среднеокультуренной дерново-подзолистой почвы разделились на три фракции. Преобладает среди них первая фракция с молекулярной массой 60 000 и относительным содержанием 57%. Следующей по значимости является наиболее низкомолекулярная, третья фракция, с молекулярной массой и относительным содержанием 35%. Наряду с этими двумя фракциями, играющими определяющую роль в формировании ЛГВ среднеокультуренной дерново-подзолистой почвы, в их составе присутствует ещё одна фракция с молекулярной массой 10 600. Однако, судя по её относительному содержанию, равному всего лишь 8%, она не играет особо значимой роли в формировании ЛГВ.

Величина средневзвешенной молекулярной массы оказались выше, чем у ЛГВ целинной и плохоокультуренной почв и составила 35 700.

Низкая степень дисперсности присуща лабильным гумусовым веществам хорошоокультуренной почвы. Об этом свидетельствует наличие в их составе всего двух фракций. Первая фракция сформирована высокомолекулярными соединениями, величина её молекулярной массы равна 60 000, а относительное содержание составило 58%. Вторая фракция состоит из низкомолекулярных соединений, на что указывает величина её молекулярной массы – 2 300, при относительном содержании 42%. Величина средневзвешенной молекулярной массы ЛГВ хорошоокультуренной почвы равна 35 800.

1. Экстрагирование лабильных гумусовых веществ горячими водными и солевыми растворами позволяет выявить отчетливые различия в содержании их в почвах с разной степенью окультуренности. При этом в первую очередь происходит извлечение наиболее подвижной части лабильных гумусовых веществ, а менее подвижная часть, прочно удерживаемая на поверхности почвенных частиц, может не переходить в раствор. Щелочной 0,1н раствор NaOH наряду с лабильными соединениями извлекает из дерново-подзолистой почвы и значительную часть инертных компонентов органического вещества. Поэтому при изучении ЛГВ в почвах с кислой реакцией среды предлагается использовать горячие водную или солевую вытяжки.

2. Вовлечение дерново-подзолистой почвы в пашню и длительное использование в семипольном полевом севообороте сопровождается увеличением содержания азота и кислорода в ЛГВ и увеличением их степени окисленности, что обусловлено преимущественно окислительной трансформацией органического вещества почвы. По мере окультуривания дерново-подзолистой почвы в ЛГВ уменьшается содержание водорода, возрастает содержание углерода и роль циклических структур в формировании молекул, степень окисленности увеличивается в 1,2 – 1,4 раза.

3. Абсолютные значения оптической плотности и значения Е-величин лабильных гумусовых веществ убывают в следующей последовательности: ЛГВ хорошоокультуренной дерново-подзолистой почвыЛГВ среднеокультуренной дерново-подзолистой почвыЛГВ целинной дерново-подзолистой почвыЛГВ плохоокультуренной дерново-подзолистой почвы. В этом же направлении упрощается строение молекул лабильных гумусовых веществ, что проявляется в уменьшении содержания ароматических структур, содержащих электрофильные группировки.

4. Вовлечение дерново-подзолистой почвы в пашню и длительное сельскохозяйственное использование при низкой культуре земледелия вызывает биологическое разрушение высокомолекулярной фракции ЛГВ, накопление в их составе низкомолекулярных продуктов биодеструкции и уменьшение средневзвешенной молекулярной массы. Интенсификация процесса гумусообразования способствует обогащению лабильных гумусовых веществ высокомолекулярными продуктами гумификации и повышению их средневзвешенной молекулярной массы, а также уменьшению степени дисперсности ЛГВ.

5. При окультуривании дерново-подзолистой почвы компонентный состав ЛГВ приобретает меньшую гетерогенность, уменьшается роль алифатических структур в формировании их молекул, происходит снижение суммарной величины энергии активации.

6. Комплексом физико-химических методов установлено, что лабильные гумусовые вещества дерново-подзолистой почвы, экстрагированные горячей дистиллированной водой, независимо от уровня окультуренности, сформированы преимущественно компонентами алифатического типа и характеризуются упрощенным строением.

1. Мамонтов В.Г., Афанасьев Р.А., Радионова Л.П., Быканова О.М. – К вопросу о лабильном органическом веществе почв.// Плодородие №2(41), 2008.

2. Мамонтов В.Г., Афанасьев Р.А., Родионова Л.П., Быканова О.М. - Лабильное органическое вещество почвы // Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростов- на-Дону. 2008. С. 82.

3. Мамонтов В.Г., Моргунов А.В., Бруевич О.М. – Влияние с.-х. использования на состав и свойства водорастворимого органического вещества дерновоподзолистой почвы.// Известия ТСХА, вып.3, 2008.

4. Собакин Ю.Ю., Мамонтов В.Г., Быканова О.М., Рауэлиаривуни С. - Электронные спектры поглощения лабильных гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы разного уровня плодородия // Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростов-на Дону. 2008. С. 88.

5. Мамонтов В.Г., Родионова Л.П., Бруевич О.М. – Уровни содержания лабильных гумусовых веществ в пахотных почвах.//Известия ТСХА, вып.4, 2009.



 
Похожие работы:

«1 НА ПРАВАХ РУКОПИСИ Анисимова Марина Анатольевна Детоксицирующая способность почв и выделенных из них гуминовых кислот по отношению к гербицидам 03.00.27-почвоведение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук МОСКВА 1997 2 Актуальность темы. Применение средств химической защиты растений, ставшее неотъемлемым элементом практики современного земледелия, привело к возникновению проблемы загрязнения почвенного покрова остаточными количествами гербицидов и их...»

«Дедюхин Сергей Викторович ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЖЕСТКОКРЫЛЫХ (COLEOPTERA) УДМУРТИИ: РАЗНООБРАЗИЕ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Специальность 03.00.16 – экология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ижевск – 2004 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Удмуртский государственный университет Научные руководители: кандидат биологических наук, доцент Зубцовский...»

«Зангелиди Вероника Владимировна ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА СОСТОЯНИЕ ПОЧВ Г. ВЛАДИКАВКАЗА 03.00.27 – Почвоведение Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону 2009 Работа выполнена на кафедре геоэкологии и землеустройства ФГОУ ВПО Северо-Осетинский государственный университет им. К. Л. Хетагурова Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, профессор Бясов Казбек Харитонович Официальные оппоненты : доктор...»

«Димеева Лилия Аминовна ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПУСТЫНЬ ПРИАРАЛЬЯ И ПРИКАСПИЯ 03.02.08 – Экология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Санкт-Петербург 2011 1 Работа выполнена в РГП Институт ботаники и фитоинтродукции КН МОН Республики Казахстан Научный консультант : доктор биологических наук, профессор Курочкина Лидия Яковлевна Официальные оппоненты : доктор биологических наук Сафронова Ирина Николаевна доктор географических наук,...»

«Горовцов Андрей Владимирович ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА БАКТЕРИОЦЕНОЗОВ УРБОПОЧВ Г. РОСТОВА-НА-ДОНУ 03.02.08 – экология (биологические наук и) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону – 2013 2 Работа выполнена на кафедре биохимии и микробиологии ФГАОУ ВПО Южный федеральный университет доктор биологических наук, профессор Научный руководитель : Внуков Валерий Валентинович Официальные оппоненты : Киреева Валерия Васильевна,...»

«Скобанев Алексей Васильевич Ксилотрофные базидиомицеты (Basidiomycota) Пензенской области и накопление тяжелых металлов и мышьяка их базидиомами Специальность 03.02.12. – Микология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2010 1 Диссертационная работа выполнена на кафедре биологии и экологии ФГОУ ВПО Пензенская ГСХА и в Региональном Центре государственного экологического контроля и мониторинга по Пензенской области ФГУ...»

«СОРОКИНА Светлана Юрьевна Видоспецифичность полиморфизма митохондриальной ДНК у близкородственных видов дрозофил группы virilis (Diptera: Drosophilidae) 03.00.15 – генетика 03.00.26 – молекулярная генетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2009 Работа выполнена в лаборатории генетики Учреждения Российской академии наук Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) и лаборатории сравнительной генетики животных...»

«МАРКОВ Денис Игоревич Тепловая денатурация и агрегация субфрагмента 1 миозина и влияние малых белков теплового шока на процесс агрегации Специальность 03.01.04 – биохимия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2010 Работа выполнена в лаборатории молекулярной организации биологических структур Учреждения Российской академии наук Института биохимии им. А.Н. Баха РАН Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Д....»

«ЯРЛЫЧЕНКО СВЕТЛАНА АЛЕКСАНДРОВНА КОМПОСТИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОЙ ФРАКЦИИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ДОБАВОК 03.00.07-03 – Микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук КАЗАНЬ – 2008 Работа выполнена на кафедре прикладной экологии факультета экологии и географии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский государственный университет им. В.И....»

«РИЗАЕВА Елена Петровна БИОХИМИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 03.00.16 - Экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук КАЗАНЬ - 1998 Работа выполнена на кафедре прикладной экологии экологического факультета Казанского государственного университета. Научный руководитель : кандидат химических наук,...»

«РОГОЗА Татьяна Михайловна Поиск структурного гена нехромосомного детерминанта [ISP+] с помощью скрининга инсерционного банка генов у дрожжей Saccharomyces cerevisiae Специальность 03.02.07 - Генетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург 2010 2 Работа выполнена в лаборатории физиологической генетики кафедры генетики и селекции Санкт-Петербургского государственного...»

«ФИРСОВ Сергей Александрович ОПТИМИЗАЦИЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ НА ОСНОВЕ РЕГИОНАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА Специальность 03.02.08. - экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва 2011 год Работа выполнена в ГНУ Всероссийском научно-исследовательском институте агрохимии Российской академии сельскохозяйственных наук и ФГУ Центре агрохимической службы Тверской Научный консультант академик...»

«Гапочка Михаил Германович ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА С БИОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ Специальность 03.02.08 – экология (биология) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва – 2013. 1 Работа выполнена на кафедре гидробиологии биологического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный...»

«Волкова Елена Константиновна СИНТЕЗ И ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРИМЕНЕНИЙ 03.01.02 – Биофизика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Саратов 2013 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского На кафедре Оптики и биофотоники Научный руководитель : доктор физико – математических наук, профессор Кочубей Вячеслав Иванович Официальные...»

«МАЛИКОВА ЛИЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА ПРОТЕИНАЗЫ И АЛЬДОЛАЗЫ: ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ К ПОЛУЧЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ 03.00.07 – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Казань – 2007 Работа выполнена в лаборатории биосинтеза и биоинженерии ферментов кафедры микробиологии биолого-почвенного факультета ГОУВПО Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина. Научный руководитель : Кандидат...»

«СИМОНОВИЧ ЕЛЕНА ИЛЬИНИЧНА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ АКТИВИЗАТОРОВ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ 03.02.08 – экология (биология) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Ростов-на-Дону - 2011 2 Работа выполнена на кафедре зоологии и в НИИ Биологии Южного Федерального университета доктор биологических наук, профессор Научный консультант : Казадаев Анатолий Анисимович доктор биологических наук, профессор Официальные оппоненты :...»

«ЕФРЕМОВА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА ВЛИЯНИЕ СЕЛЕКТИВНОГО СВЕТА НА МОРФОГЕНЕЗ И ГОРМОНАЛЬНЫЙ БАЛАНС КУКУРУЗЫ, ИНФИЦИРОВАННОЙ МОЗАИЧНЫМ ВИРУСОМ КАРЛИКОВОСТИ 03.00.05 – ботаника 03.00.12 – физиология и биохимия растений Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Томск 2003 2 Работа выполнена на кафедре физиологии растений и биотехнологии Томского государственного университета Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Карначук...»

«Рабжаева Арюна Николаевна ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ THYMUS BAICALENSIS SERG. В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ 03.00.05 – ботаника 03.00.16 – экология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Улан-Удэ – 2010 2 Работа выполнена в Байкальском институте природопользования СО РАН Научный руководитель : доктор химических наук, профессор Раднаева Лариса Доржиевна кандидат биологических наук Жигжитжапова...»

«Степанченко Наталья Сергеевна Исследование взаимодействия сигнальных путей этилена и абсцизовой кислоты в контроле пролиферации культивируемых клеток арабидопсиса 03.01.05 – физиология и биохимия растений Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2011 Работа выполнена в лаборатории молекулярных основ внутриклеточной регуляции Учреждения Российской академии наук Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва...»

«Шлеев Сергей Валерьевич Функционирование, механизм регуляции активности и возможное практическое использование голубых медьсодержащих оксидаз Специальность 03.01.04 – биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук Москва 2010 Работа выполнена в лаборатории химической энзимологии Учреждения Российской академии наук Института биохимии им. А.Н. Баха РАН Научный консультант : доктор химических наук, профессор Ярополов Александр Иванович...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

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.