Документ 2556944

иммобилизационные превращения N происходят в основном в активном пуле органического вещества почвы,
включающем компоненты, Т ½ которых составляет от 2–5 до 540 сут ([1, 3–5] и др.).
Цель данной работы – оценить величины различных пулов азота в каштановой почве сухостепной зоны
Нижнего Поволжья.
Объектами исследования послужили каштановые разной степени смытости почвы естественных
(целина 1, целина 2) и антропогенно измененных (залежь, пашня 1, пашня 2) экосистем (Иловлинский и
Ольховский р-ны Волгоградской обл.). Определяли содержание минеральных форм N (обменный, необменный
аммоний, нитраты) фенолятгипохлоритным методом [6–8] и общего азота (Nобщ) – на автоматическом CNанализаторе Vario EL III (Германия). Также оценивали минерализационную способность азотсодержащих
компонентов органического вещества почв двумя биологическими способами: 1) по выносу N растениями в
условиях вегетационного опыта; 2) по кинетике минерализации азотсодержащих компонентов органического
вещества при инкубации почв в оптимальных условиях (22 °С, 24 вес. %) в течение 150 сут. В разные сроки (5,
10, 20, 30, 50, 90, 130, 150 сут) инкубации в почвенных образцах определяли содержание подвижного
минерального (Nмин) азота (N-NH4+обм и N-NO3-)). Фактические величины Nмин, накопленного в разные сроки
инкубации, аппроксимировали уравнениями экспоненциальной регрессии, рассчитывали содержание в почве
потенциально-минерализуемого N (уравнение 1) и размеры нетто-минерализации (чистой минерализации) N
(уравнение 2):
Nt = Nпм [1-exp(-k t)],
Nt = N0 + Nнм [1-exp(-k t)],
(1)
(2)
где Nt – содержание подвижного минерального N (мг/100 г), накапливаемого в почве за время t (сут);
Nпм – потенциально-минерализуемый N (мг/100 г); k – константа скорости минерализации (сут-1); t – время
инкубации (сут); N0 – исходное содержание подвижного минерального N в почве (мг/100 г); Nнм – неттоминерализованный N (мг/100 г).
Исследуемые почвы значительно различались по содержанию Сорг и Nобщ: оно было минимальным в
среднесмытой почве (пашня 1) (0,44 % и 56 мг N/100 г соответственно), а максимальным – в почве пашни 2
(1,56 % и 143 мг N/100 г соответственно). Исходное содержание Nмин не превышало 1,01 мг N/100 г почвы:
содержание N-NH4+обм составляло 0,23–0,69 мг/100 г, а N-NO3- – от следовых количеств до 0,55 мг/100 г.
Содержание N-NH4+необм находилось в пределах от 7,19 до 13,05 мг/100 г почвы.
Известно, что вынос азота растениями отражает нетто-минерализацию N в почве [1]. Оценку
азотминерализационной способности почв проводили на примере почв залежного и целинного (целина 1)
участков при выращивании ячменя в вегетационном опыте. Для устранения дефицита питательных элементов в
усвояемой форме в почвы вносили двойной суперфосфат и K2SO4 в дозах 8 мг д.в./100 г.
Вынос азота растениями из почвы залежного участка был в 1,6 раза выше, чем из почвы целинного
участка, имеющей более высокое содержание Сорг и Nобщ. Нетто-минерализация N, рассчитанная по формуле:
Nнм = Nвынос – (Nмин в почве в начале опыта – Nмин в конце опыта), оказалась также выше в почве залежи. Доля
Nнм от Nобщ в почве залежи и целины составляла 3,4 и 1,3 % соответственно.
Метод биокинетического фракционирования органического вещества почвы позволяет определить не
только количественные, но и кинетические параметры минерализации азотсодержащих компонентов, что
невозможно получить традиционными химическими методами ([9–12] и др.). Оценка содержания
потенциально-минерализуемого и нетто-минерализованного N проводили на примере почв целинного (целина
2) и пахотных (пашня 1, пашня 2) участков.
Размеры Nпм и Nнм были максимальными в почве целины, но данные пулы N имели самые низкие
константы скорости минерализации (kпм = 0.025±0.001 и kнм = 0.018±0.001 сут-1), т.е. азотсодержащее
органическое вещество почвы целины более устойчиво к разложению микроорганизмами. Доля N пм от Nобщ в
почвах составляла 2,9–4,5 %. Следует отметить, что величины нетто-минерализованного N в почвах в
3,5–8,6 раз превышали исходное содержание N мин. При этом Nнм был представлен в почвах всех экосистем
преимущественно нитратной формой. Интенсивность минерализации Nпм, рассчитанная как произведение
содержания N в пуле и константы скорости его минерализации (ИМ = Nпм k), была максимальной (0.41 мг N/100
г в сут) в почве пашни 2 и уменьшалась в следующем ряду: пашня 2 > пашня 1 > целина 2.
Таким образом, каштановая почва естественных и антропогенно измененных экосистем сухостепной
зоны Нижнего Поволжья значительно различалась по содержанию N общ и N-NH4+необм. Показано, что
минерализация N была значительно выше в почвах антропогенно измененных, чем естественных экосистем.
Можно полагать, что, в периоды оптимального увлажнения накапливаемый в нитратной форме нетто34
минерализованный азот из-за недостаточной обеспеченности каштановой почвы легкоразлагаемым
органическим веществом может быть потерян, в том числе и в виде N2O.
Исследования частично поддержаны грантами РФФИ (№ 12-04-00385а и № 14-04-00934а) и Ведущей
научной школы (НШ-6123.2014.4), а также Программой Президиума РАН № 4.
Список литературы
Кудеяров, В. Н. Цикл азота в почве и эффективность удобрений / В. Н. Кудеяров. – М.: Наука, 1989. – 216 с.
Умаров, М. М. Микробиологическая трансформация азота в почве / М. М. Умаров, А. В. Кураков, А. Л. Степанов. –
М.: ГЕОС, 2007. – 138 с.
3. Janson, S. L. Trace studies on nitrogen transformations in soil with special attention to mineralization-immobilization
relationships / S. L. Janson // Ann. of the Royal Agric. College of Sweden. – 1958. – №. 24. – P. 101–361.
4. Семенов, В. М. Высвобождение доступного для растений азота при минерализации активной фазы органического
вещества почвы / В. М. Семенов, Т. В. Кузнецова, В. Н. Кудеяров // Почвоведение. – 1995. – № 6. – С. 732–739.
5. Paul, E. A. Mineralization and immobilization of soil nitrogen by microorganisms / E. A. Paul, N. G. Juma // Terrestrial
Nitrogen Cycles. Ecol. Bull. – 1981. – №. 33. – P. 179–195.
6. Кудеяров, В. Н. Колориметрическое определение аммонийного азота в почвах и растениях феноловым методом /
В. Н. Кудеяров // Агрохимия. – 1965. – № 6. – С. 146–151.
7. Бочкарев, А. Н. Определение нитратов в почве, воде и растениях / А. Н. Бочкарев, В. Н. Кудеяров // Химия в сельском
хозяйстве. – 1982. – № 4. – С. 49–51.
8. Кудеяров, В. Н. К методике определения фиксированного аммония в почве / В. Н. Кудеяров, А. И. Поткин //
Агрохимия. – 1971. – № 11. – C. 132–138.
9. Будажапов, Л.-З. В. Биокинетический цикл азота в системе почва-удобрение-растение в условиях Забайкалья: автореф.
дис. докт. биол. наук / Л.-З. В. Будажапов. – М., 2009. – 39 с.
10. Deng, S. P. Characterization of active nitrogen pools in soils under different cropping systems / S. P. Deng, J. M. Moore,
M. A. Tabatabai // Biol. and Fertil. Soils. – 2000. – V. 32. – P. 302–309.
11. Osemwota, I. O. Mineralization of soil organic nitrogen – a review / I. O. Osemwota, N. L. Edosomwan, M. Okwuagwu //
Agric. Rev. – 2004. – V. 25, № 2. – P. 152–156.
12. Standford, G. Nitrogen mineralization potentials of soils / G. Standford, S. H. Smith // Soil Sci. Soc. Am. Proc. – 1972. –
V. 36. – P. 465–472.
1.
2.
The amounts of nitrogen pools and mineralization in chestnut soils of the natural and anthropogenic ecosystems dry steep
zones of the Lower Volga river basin (Volgograd region) were estimated. The total nitrogen and nonexchangeable NH4+ contents in
the soils differed considerably. It was shown that the N mineralization was above in soils of anthropogenic, than natural ecosystems.
The amounts of net N mineralization in soils were above in 3,5–8,6 times than the initial mineral N contents (exchangeable NH4+ and
NO3-). The net mineralized N was found in soils in the NO3- form.
Кузнецова Т. В., Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино, Московская
область, Россия, e-mail: [email protected].
Удальцов С. Н., Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино, Московская
область, Россия, e-mail: [email protected].
Ходжаева А. К., Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино, Московская
область, Россия, e-mail: [email protected].
УДК 502.75
Е. С. Курко, Т. А. Селевич
ВИДОВОЙ СОСТАВ СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ РУДОУПРАВЛЕНИЙ
ОАО «БЕЛАРУСЬКАЛИЙ»
Природный процесс засоления почв в Беларуси проявляется локально лишь на юге страны в поймах
рек, где создается выпотной водный режим [1]. В несравнимо больших масштабах на территории республики
развивается антропогенное, прежде всего техногенное засоление почв. Речь идет об одном из крупнейших
белорусских производств, мировом лидере по добыче и переработке калийной руды – ОАО «Беларуськалий».
За более чем 50-летний период добычи и обогащения калийных солей в Солигорском районе накопилось
порядка 800 млн. т твердых галитовых отходов и 95 млн. т жидких глинисто-солевых шламов, которые
размещаются на территории четырех рудоуправлений. Дождевые воды способствуют миграции
легкорастворимых в воде солей в ближайшие водные объекты и в подземные воды. Вследствие ветровой эрозии
35
солеотвалов и сдувания ветром соленой воды шламохранилищ, а также пылегазовыбросов обогатительных
фабрик и цехов грануляции удобрений интенсивно проявляется процесс засоления почв, что приводит к
снижению урожайности сельхозкультур, уничтожению кустарниковой, древесной и другой растительности [2].
По данным лаборатории техногенного загрязнения почв РУП «Институт почвоведения и агрохимии НАН
Беларуси», в зонах воздействия предприятий ОАО «Беларуськалий» в радиусе до 2 км от калийных комбинатов
отмечается повышенное содержание хлоридов в почве, превышающее фоновое в 2,1 раза [3]. Общеизвестно и
широкое применение в республике соляно-песчаных смесей для борьбы с гололедом. Поскольку процессы
антропогенного засоления почв Беларуси пока остаются неизбежными, представляется актуальным
исследование видового состава сосудистых растений, способных переносить повышенные концентрации
легкорастворимых солей натрия и калия на территории республики. Целью предпринятой нами работы явилось
изучение видового состава сосудистых растений в зоне влияния четырех рудоуправлений (РУ) ОАО
«Беларуськалий». Материалом для написания статьи послужили гербарные сборы и полевые наблюдения,
выполненные в августе 2013 г.
Основной метод исследования – заложение пробных площадей (ПП) и их геоботаническое описание.
Размер каждой ПП 100 м2. Всего было заложено пять ПП: по одной на территориях 1-го РУ (ПП № 1), 2-го РУ
(ПП № 2), 3-го РУ (ПП № 3) и две ПП (№№ 4,5) – на территории 4-го РУ. Все ПП, кроме ПП № 5,
располагались в непосредственной близости либо от шламохранилища (ПП №№ 1, 4), либо от терриконов
(солеотвалов) (ПП № 3), либо поблизости и от шламохранилища и от терриконов (ПП № 2). ПП № 5 была
заложена на территории 4-го РУ, однако, на большем удалении от шламохранилища и по другую его сторону
по сравнению с ПП № 4. На ПП производили сбор гербарного материала, для каждого вида оценивали обилие
по Друде [4]. Систематическую принадлежность собранных образцов определяли с помощью [5]. Попарное
сравнение видового состава растений разных ПП проводили с помощью коэффициента Жаккара [6].
Всего в общей сложности нами обнаружено 40 видов растений, относящихся к 2 отделам (Equisetophyta
– 1 вид и Magnoliophyta – 39 видов), трем классам (Equisetopsida – 1 вид, Magnoliopsida – 32 вида, Liliopsida – 7
видов), 13 семействам, 36 родам. Таким образом, по числу семейств, родов и видов двудольные значительно
преобладают над однодольными. Так, число видов двудольных в 4,5 раза больше числа видов однодольных
растений. Для сравнения: во всей флоре Беларуси отношение числа видов двудольных к числу видов
однодольных заметно меньше и равно 3,3 [5]. Значительное превышение числа видов двудольных над числом
видов однодольных характерно и для флоры засоленных местообитаний Саратовской области [7].
Наибольшее число обнаруженных нами видов относится к семействам Asteraceae (15 видов), Fabaceae
(8 видов) и Poaceae (7 видов), остальные 10 семейств представлены одним видом каждое. Таким образом, на три
ведущих семейства приходится 75 % (30 видов) от общего числа видов. При этом доля одновидовых семейств
составляет 77 %. Согласно А. И. Толмачеву, высокий процент одновидовых и двувидовых семейств свойствен
флорам, развивающимся в экстремальных условиях существования (Толмачев, 1974; цит. по [8]). Заметим, что
ведущие в нашем случае семейства и в настоящих галофильных флорах являются таковыми с одним
существенным отличием: среди них присутствует семейство Chenopodiaceae. Так, во флоре галофитов Украины
наиболее многочисленны виды растений из семейств (в порядке убывания числа видов) Chenopodiaceae,
Роасеае, Asteraceae, Fabaceae [9]. На исследованных нами ПП обнаружен лишь один вид семейства
Chenopodiaceae. Наибольшим числом видов в нашем случае представлены роды Artemisia (3 вида), Trifolium и
Agrostis (по 2 вида). Род Artemisia также занимает одно из ведущих мест в галофильных флорах отдельных
районов России (например, Саратовской области [7]).
Из всего списка выявленных нами видов только половина (20 видов) на территории России считаются
[10] растениями засоленных почв – в основном представителями олигомезофитов (15 видов), а также
мезогалофитов (3 вида: Trifolium pratense L., Tripleurospermum inodorum (L.) Sch. Bip., Sonchus arvensis L.) и
даже мезоэугалофитов (2 вида: Elytrigia repens (L.) Nevski, Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.). Согласно
классификации З. Ш. Шамсутдинова, олигогалофиты доминируют на слабозасоленных почвах, мезогалофиты –
на среднезасоленных почвах, мезоэугалофиты – на сильнозасоленных почвах [10]. Интересно что, наибольшая
встречаемость на наших ПП оказалась для Artemisia vulgaris L. (100 %), а также для Daucus carota L.,
A. absintium L., Achillea millefolium L. s. str., Calamagrostis epigeios (L.) Roth (по 80 %). Их них только D. сarota
не отмечена на засоленных почвах России, остальные четыре вида обнаружены там в качестве
олигогалофитов [10].
Сравнение видового богатства растений отдельных ПП показало, что количество видов, найденных на
ПП №№ 1, 2, 4, 5 примерно одинаковое и равно 13, 12, 12, 13 соответственно. Несколько большим видовым
богатством выделяется ПП № 3 (16 видов). Интересно, что попарное сравнение видового состава растений
разных ПП выявило низкие значения коэффициента Жаккара (0,07–0,38), причем самые низкие – при сравнении
36