Куликова Наталья Александровна

В работе представлены результаты исследования профилей жирных кислот типичных черноземов разного вида использования. Показано, что процесс деградации органического вещества сопровождается обеднением состава жирных кислот, в то время как при его накоплении их разнообразие увеличивается. В связи с этим по составу жирных кислот в профиле можно классифицировать почвы по преобладающим процессам трансформации органического вещества. Обнаружено неравномерное распределение жирных кислот в почвенных агрегатах разных размеров в черноземах, не подвергающихся сельскохозяйственной обработке, в вовлеченных в сельскохозяйственное использование почвах эта закономерность отсутствует. В качестве биомаркеров перехода типичного чернозема в залежное состояние можно рассматривать присутствие эйкозапентаеновой кислоты, содержащейся в микроводорослях, и дигомо-гамма-линолевой, синтезируемой грибами р. Mortierella.

В лабораторных условиях на агродерново-подзолистой супесчаной почве (Epialbic Retisol) проведена оценка разложения глифосата с образованием аминометилфосфоновой кислоты (АМФК) и его влияния на общее обилие бактерий и грибов, а также рассчитано число копий генов, кодирующих ферменты C-P-лиазу a-протеобактерий ( phnJ ), кислую и щелочную фосфатазы ( phoC и phoD ) и Fe-белок нитрогеназы ( nifH ). Показано, что при внесении глифосата в рекомендуемых дозах (5-10 мг/кг) через 14 сут в почве обнаруживается 5-7% гербицида от внесенного, однако при повышении дозы до 100 мг/кг этот показатель возрастает до 23%. Замедление скорости деградации гербицида проявляется только в первую неделю инкубирования и сопровождается снижением числа копий генов phoC , phoD, nifH и возрастанием обилия грибов. Полученные результаты указывают на преимущественную деградацию глифосата с разрывом C-P-связи и образованием фосфатов, а также на возможное ингибирование процесса азотфиксации. Показано, что при дозе внесения глифосата 100 мг/кг может происходить накопление АМФК - первого метаболита при деградации гербицида с разрывом C-N-связи. Биотестирование с использованием пшеницы показало, что при такой дозе наблюдается угнетение развития растений: длина корней и биомасса побегов снижаются на 60 и 20% по сравнению с контролем соответственно. На основании полученных данных предложено в качестве индикаторов преимущественного разложения глифосата по саркозиновому пути использовать показатель снижения содержания копий гена phoC и рост копий участков ITS рРНК. Индикатором возможности аккумуляции АМФК при деградации глифосата может служить снижение копий участков гена ITS рРНК на 40% и более.

Проведен анализ структурных особенностей органической компоненты растворенного органического вещества (РОВ) черноземов типичных (Protocalcic Chernozem), различающихся по преобладающему направлению трансформации почвенного органического вещества (накопление или минерализация), во взаимосвязи с минеральным составом. Для характеристики структурных особенностей органической компоненты использовали методы спектрометрии в ультрафиолетовом и видимом диапазоне и спектрофлуориметрию как подходы, наиболее часто применяемые для этих целей в связи с экспрессностью и доступностью инструментального оформления. Определение содержания минеральных элементов (Al, B, Ba, Ca, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, P, S, Si, Zn) было проведено методом оптико-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Установлено, что для РОВ пахотных черноземов, где ведущим направлением трансформации является минерализация органического вещества, характерны повышенные значения показателей E2/E3, BIX и SUVA254, что указывает на меньшую молекулярную массу (ММ), больший вклад органического вещества микробного происхождения и ароматических структур в состав РОВ по сравнению с почвами, не вовлеченными в сельскохозяйственное использование. Анализ минеральной составляющей показал, что основными элементами РОВ являются Si и Ca. Вовлечение черноземов в сельскохозяйственное использование приводит к снижению содержания Ca и росту Si, Fe и Al, что отражает увеличение степени выветривания минеральной матрицы черноземов. Проведенный ранговый корреляционный анализ показал наличие значимых связей между структурными характеристиками РОВ (Е2/Е3, SUVA254, MM, BIX, T) и содержанием минеральных элементов (Ca, Al, Fe, Si), что свидетельствует о влиянии процессов выветривания на особенности формирования почвенного РОВ.

Рассмотрены исторические и современные представления о залежных землях (залежах), причинах их возникновения и некоторых особенностях функционирования. Выделены основные стадии развития залежей с позиции последовательной смены растительности в возникающих после прекращения обработки почв агрофитоценозах. Проанализированы литературные данные и существующие подходы по оценке земельных площадей пахотных угодий, выведенных из сельскохозяйственного оборота. Рассмотрены перспективы использования залежных земель как в земледельческой отрасли сельскохозяйственного производства, так и в более широком экосистемном плане. Обращено внимание, что, так как разновозрастные залежи представляют собой хроноряды различных динамичных биогеоценозов с активно трансформирующимися растительным и почвенным компонентами, анализ постагрогенных растительных сукцессий на залежах позволяет оценивать скорость почвообразовательных и деградационных процессов, характеризующих снижение продуктивности почв с точки зрения сельскохозяйственного производства.

Целью работы было проведение систематического исследования и метаанализа отечественных и зарубежных данных (всего 687 точек данных) по влиянию гуминовых препаратов (ГП) на полевую урожайность. В задачи исследования входили оценка диапазона эффективности ГП (прибавка урожая, выраженная в процентах от контроля) с учетом статистической неопределенности, оцениваемой на основании абсолютного медианного отклонения, и влияния на этот показатель особенностей ГП, сельскохозяйственных культур и почвенных свойств. Было установлено, что эффективность ГП варьируется в диапазоне от –59 до 540% (среднее 18%) и характеризуется ненормальным распределением. Медианное значение эффективности ГП составило 12%; величины нижнего и верхнего квартиля 5 и 21% соответственно; неопределенность 99%. Ранговый дисперсионный анализ Краскела–Уоллиса показал, что гранулометрический состав почвы и обогащение ГП микроэлементами не являются факторами, влияющими на эффективность ГП, а значимыми факторами были: катион соли гумата, входящего в состав ГП (наименее эффективными были соли Na); способ применения ГП (наиболее эффективным было комбинированное применения путем внесения в почву и внекорневой подкормки); кислотность и гумусированность почвы (эффективность ГП была более выражена при рН выше 6,6 и содержании гумуса менее 1%). Наиболее отзывчивыми к ГП были растения семейства астровых; эффективность ГП по отношению к бобовым и пасленовым была значимо ниже. В условиях недостатка азота эффективность ГП возрастала до 22%, а в большинстве исследований, посвященных оценке влияния ГП на качество растениеводческой продукции, сообщается о росте содержания азота и/или белка. Высказано предположение, что в полевых условиях положительное действие ГП определяется главным образом их влиянием на ассимиляцию азота растениями. Полученные результаты позволяют заключить, что наиболее перспективным направлением дальнейших работ является проведение исследований, направленных на оценку эффективности ГП на фоне снижения вносимых азотных удобрений. Принимая во внимание растущую стоимость удобрений, даже небольшой эффект в этом случае может быть экономически выгодным. Дальнейшие полевые исследования должны быть направлены на поиск оптимальных условий и способов применения ГП. Возможным способом решения этих задач является установление ключевых факторов, влияющих на неопределенность данных об эффективности ГП, среди которых на основании существующих данных можно предварительно выделить способ применения ГП и почвенные условия: кислотность, содержание гумуса и доступного азота.