Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эмиссия парниковых газов (CO2, N2O, CH4) черноземом обыкновенным Каменной степи

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Эмиссия парниковых газов (CO2, N2O, CH4) черноземом обыкновенным Каменной степи"

На правах рукописи

Авксентьев Алексей Александрович

Эмиссия парниковых газов (СОг, N20, СН4) черноземом обыкновенным

Каменной степи

Специальность: 03.02.13 — почвоведение

4848731

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Воронеж - 2011

2 ИЮН 2011

4848731

Работа выполнена в Воронежском государственном университете.

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент

Девятова Татьяна Анатольевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Протасова Нина Алексеевна доктор биологических наук Семенов Вячеслав Михайлович

Ведущая организация: Российский государственный аграрный

университет-МСХА имени К.А.Тимирязева (РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева)

Защита диссертации состоится «24» июня 2011 г. в часов на

заседании диссертационного совета Д 212.038.02 при Воронежском государственном университете по адресу:

394006, г. Воронеж, Университетская пл., 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета

Автореферат разослан «/%> мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Брехова Л. И.

ОБЩАЯ ХАРАКЕТРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В последние годы особое внимание уделяется проблеме изменения климата. Одним из ведущих факторов, определяющих климатические процессы, является так называемый парниковый эффект, который обусловлен поступлением в атмосферу парниковых газов (диоксид углерода, закись азота, метан и другие). Источником парниковых газов является не только техногенная деятельность человека, но и естественные микробиологические процессы, протекающие в почве. Природная эмиссия газов из почв существовала всегда, и будет существовать. Именно она регулирует сбалансированность экосистем, а чрезмерное и бездумное вмешательство человека приводит к глобальным изменениям объемов и режимов поступления парниковых газов в атмосферу.

Диоксид углерода, метан и закись азота, выделяемые почвой в результате микробиологических процессов, являются одними из наиболее агрессивных парниковых газов. Так, диоксид углерода (СОг) составляет наибольшую долю всех парниковых газов и усиливает парниковый эффект. Метан (СН4) аккумулирует энергию инфракрасного излучения в 30 раз эффективнее углекислоты, закись азота (N20) разрушает озоновый слой атмосферы.

Более половины объема ежегодного поступления закиси азота и диоксида углерода в атмосферу образуется в результате деятельности почвенных микроорганизмов. Закись азота образуется при восстановлении нитратов в ходе денитрификации в качестве облигатного интермедиата, а также в качестве побочного продукта при диссимиляторной нитрат-редукции и восстановлении нитритов нитрификаторами. Диоксид углерода образуется в почве вследствие дыхания организмов и процессов минерализации органического вещества. Метан поступает в атмосферу из различных источников, одним из которых является процесс метанокисления, происходящий вследствие деятельности микроорганизмов.

Изменения свойств почвы, происходящие при различном сельскохозяйственном использовании (механическая обработка, применение удобрений, залужение и т. д.) широко изучены. Однако изменения, происходящие в микробном сообществе в черноземе обыкновенном, находящемся различное время под пашней и приводящие к различной скорости эмиссии СО2, СН4, ЫгО, практически не изучались.

Имеющиеся сведения о выделении парниковых газов почвами при различном антропогенном воздействии в настоящее время пока недостаточны и требуют дальнейшего изучения, именно поэтому в теоретическом и практическом отношении исследование проблем затрагиваемых в данной работе актуально.

Цель данной работы - оценка размеров эмиссии парниковых газов черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах.

Задачи:

1. изучить эмиссию парниковых газов (СОг, СН4 Ы20) черноземом обыкновенным в различных экосистемах;

2. исследовать сезонную динамику выделения парниковых газов черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах;

3. определить микробиологические показатели чернозема обыкновенного, способные влиять на эмиссию парниковых газов;

4. выявить взаимосвязь интенсивности эмиссии парниковых газов черноземом обыкновенным с физическими, химическими, физико-химическими и биологическими показателями.

Научная новизна. Впервые для чернозема обыкновенного Каменной степи исследована динамика эмиссии диоксида углерода, метана, закиси азота. Установлено влияние физических, химических, физико-химических и биологических показателей на формирование количественного потока парниковых газов. Показано, что почвы естественных ценозов и 15-летней пашни обладают большей интенсивностью эмиссии парниковых газов по сравнению с многолетней пашней.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы при расчетах баланса углерода и азота в агроценозах, при оценке почвы как источника диоксида углерода, закиси азота, метана. Полученные данные могут найти применение при моделировании процессов эмиссии парниковых газов из почвы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ из них 3 статьи в журналах перечня ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованной литературы, и приложений. Основной материал изложен на 129 страницах машинописного текста и включает в себя 19 таблиц, 26 рисунков и 18 приложений. Список литературы состоит из 177 работ (из них 35 работ зарубежных авторов).

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю: доктору биологических наук, профессору Т. А. Девятовой за неоценимую поддержку и помощь при работе над диссертацией, а так же всему коллективу кафедры экологии и земельных ресурсов Воронежского государственного университета за помощь и ценные советы при проведении полевых и лабораторных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Обзор литературы

В п. 1.1 «Сущность парникового эффекта» на основе анализа работ М. В. Гальперина, В. Г. Глушкова, Г. В. Добровольского, Г. А. Заварзина, В. Н. Кудеярова, М. И. Будыко и других показано, что, не смотря на большой объем

экспериментального материала, многие вопросы о природе парникового эффекта остаются дискуссионным. Остается актуальным исследования вклада различных экосистем в эмиссию парниковых газов.

В п. 1.2 «Основные парниковые газы» при анализе работ учёных И. П. Бабьевой, Н. Л. Добрецова, Г. В. Добровольского, Г. А. Заварзина, Д. Г. Звягинцева, В. Н. Кудеярова, Е. Н. Мишустина, В. С. Ребургха, А. Саари, Р. К. Явита, Л. Мея, С. Е. Крова, Р. Конрада и других сделан вывод о том, что изучение природы образования парниковых газов, является в настоящее время актуальным.

В п. 1.3 «Почва как источник поступления парниковых газов в атмосферу. Факторы определяющие поступление С02, СН4, N20». Приводятся результаты изучения работ Е. В. Благодатской, И. П. Бабьевой, Н. В. Виноградского, Д. М. Гроздинского, Г. В. Добровольского, Д. Г. Звягинцева, В. А. Ковды, В. Н. Кудеярова, А. А. Ларионовой, Н. С. Паникова, В. М. Семенова, Н. П. Масютенко, И. Н. Кургановой, Р. Д. Лаугхлина, И. Сунда и других, которые позволили нам констатировать, что изучение почвы, как источника, так и стока парниковых газов весьма актуально. Почва вносит весомый вклад в объемы, поступающих в атмосферу С02, СН4, Ы20. Для глубокого понимания механизма и размеров этих процессов необходимо детальное исследование эмиссии парниковых газов различными типами почв в естественных ценозах и при антропогенной нагрузке.

Глава 2. Объекты и методы исследования

В главе приведены особенности природно-климатических условий, почвенного покрова изучаемого района - Каменной степи, Воронежской области. Для изучения эмиссии парниковых газов черноземом обыкновенным использована система ключевых участков, которая учитывала структуру почвенного покрова и историю антропогенного воздействия. Она включала разновозрастные пашни (пашня 81-83 года, пашня 15-17 лет) и залежные участки (залежь косимая, залежь некосимая).

Для последующих анализов отбор образцов проводился буром из горизонта 0-20 см, методом конверта, в мае-октябре 2007-2009 гг. Образцы усредняли, просеивали через сито 0 3 мм и хранили при естественной влажности в холодильнике при температуре +4 °С в течении 24 часов до использования в эксперименте.

Глубже 20 см, отбор почвенных образцов не приводил, так как экспериментальным путем установили достоверное снижение эмиссии парниковых газов вследствие снижения численности активных микроорганизмов (рис. 1).

Анализы почвенных образцов проводились в трехкратной повторности. Определения агрохимических показателей были проведены общепринятыми методами: щелочно-гидролизуемый азот по Корнфилду; подвижный фосфор по Ф. В. Чирикову; обменный калий методом А. Л. Масловой; углерод мокрым сжиганием по И. В. Тюрину в модификации В. Н. Симакова; ионы кальция и магния

комнлексонометрически, рН водной вытяжки потенциометрически.

Залежь косимая (глубина 0-20 см)

Залежь косимая (глубина 2(И0 см)

Рис. 1. Зависимость микробной биомассы от глубины отбора образца

В свежих почвенных образцах были проведены следующие анализы:

Определение показателей дыхательной активности почвенных микроорганизмов. Параметры минерализационной активности почвенных микроорганизмов были определены по зависимости начальной интенсивности дыхания почвы (ИДП) от концентрации внесенного субстрата по методу Д. П. Е. Андерсона, Р. Т. Райта, Д. X. Домаша. Базальное дыхание (УЬа5|) определяли -навеску почвы 2 г помещали в экспериментальный сосуд объемом 15 мл и инкубировали около часа при комнатной температуре, затем флаконы проветривали, чтобы избежать завышения скорости эмиссии С02, связанного с перемешиванием почвы при взятии навески. После этого в почву равномерно, по каплям, вносили объем воды, соответствующий 60 % от ПВ. Флаконы герметично закрывали и инкубировали при 22 °С в течение 24 часов. Уьая! почвы рассчитывали по формуле: УЬа8] (мкг С02-С г1 почвы ч"1) = % С02 х 44 х Уфл/ 22,4 /100 х 1000 / вес почвы (1-2 г 60 % ПВ) / время (час).

Скорость субстрат-индуцированного дыхания (СИД) - У51г - определяли аналогично (УЬаз1). После вентиляции флаконов с навесками в почву вместо воды добавляли раствор глюкозы с учетом того, что влажность составляла 60 % от ПВ, флаконы герметично закрывали и инкубировали 3 часа в термостате. (мкг С02-С г"1 почвы ч"')= % СО, х 44 х Уфл / 22,4 /100 х 1000 / вес почвы (1-2 г 60 % ПВ) / время (час). Углерод микробной биомассы (СМИ1ф) рассчитывали по формуле: Смшф (мкг С г"1 почвы) = (мкг С02-С г"1 почвы ч"1) х 44,04+0,37 (Д. П. Е. Андерсон, Д. X. Домаш.)

Определение интенсивности продуцирования !\:0 и СН4 почвами.

Концентрацию выделившегося газа определяли на газовом хроматографе с детектором электронного захвата (№63) при силе сигнала 2500 мВ, колонка 3 м, 0 3 мм (ЛХМ-2000).

Навески почвы 2 г (в пятикратной повторности) помещали в экспериментальный флакон объемом 15 мл. Для стимулирования активности денитрификации и эмиссии закиси азота почву увлажняли до состояния 100 % от ПВ, имитируя, таким образом, выпадение дождевых осадков. Образцы инкубировали в течение суток при температуре 28 °С. Через 5 и 24 часа инкубации отбирали газовые пробы с помощью шприца для анализа газовой фазы на содержание закиси азота и кислорода. После первого определения концентрации закиси азота в часть флаконов добавляли гелий, замещая воздух. Таким образом, в этих образцах оценивали влияние концентрации кислорода на процессы продуцирования и поглощения закиси азота. Выделение N20 (нг N20-N г"1 ч"') = % N20 х 44 х Уфл / 22,4 х 100 х 1000 х (вес почвы (1-2 г 100 % ПВ)) х (время (час)) х (объем вводимой в хроматограф газовой пробы, мл.). Выделение СН4 (мкг СН4-С г"'почвы ч')=%СН4Х 16 X Уфл/22,4/100x1000/вес почвы (1-2 г 60 % ПВ)/время (час).

Определение минеральных форм азота. Определение минеральных форм азота проводили методом Д. М. Гродзинского в модификации В. Н. Кудеярова.

Статистическая обработка результатов и расчеты при моделировании. Расчеты выполнены на сухую почву (105 "С, 8 ч). Статистический анализ результатов выполнен в программе Microsoft Excel, Stadia 7.0, Statistica 6.0. Графическое оформление результатов проводили в программе Microsoft Excel.

Глава 3. Морфологическая и агрохимическая характеристика почв

Диагностика почв проведена согласно классификации (Классификация и диагностика почв СССР 1977 г.). Почвенный покров ключевых участков представлен черноземом обыкновенным среднегумусным среднемощным тяжелосуглинистым на карбонатном лессовидном суглинке.

Содержание гумуса составляет в пашне 81-83 года - 6,94 %, в пашне 15-17 лет - 7,15 %, залежи некосим ой - 8,00 %, залежи косимой - 8,50 %.

Верхний слой (0-40 см) черноземов обыкновенных среднегумусных тяжелосуглинистых Каменной степи характеризуется следующими показателями: сумма поглощенных оснований колеблется от 42 ммоль(экв)/100 г почвы в пашне 81-83 года до 52 ммоль(экв)/100 г почвы в залежи некосимой. Обменный кальций составляет 38 ммоль(экв)/100 г почвы в пашне 81-83 года и 48 ммоль(экв)/100 г почвы в залежи некосимой соответственно. Содержание обменного магния колеблется от 4 ммоль(экв)/100 г почвы в пашне 81-83 года до 6,3 ммоль(экв)/100 г почвы в пашне 15-17 лет. По величине рН почвы Каменной степи преимущественно нейтральные.

Содержание подвижного фосфора значительно выше в почвах пашни, чем на залежных участках. Использование почвы в агроценозе, очевидно способствует изменению интенсивности микробиологических процессов и их направленности, активизации перехода фосфатов в подвижные формы. Так, залежные участки характеризуются содержанием подвижного фосфора 4,9-5,2 мг/100 г почвы. Почвы

агроценозов отличаются в зависимости от срока их вовлечения в оборот пахотных почв, так пашня 15-17 лет содержит 7,6 мг/100 г почвы, а пашня 81-83 год 21,1 мг/100 г почвы.

Высокой обеспеченностью обменным калием в черноземе обыкновенном Каменной степи характеризуются лесные полосы и участки некосимой залежи, так как именно на них прослеживается поступление зольных элементов в результате минерализации листового опада. Распашка и вовлечение в сельскохозяйственное производство почв повышает долю обменного калия.

Физические свойства чернозема обыкновенного Каменной степи весьма благоприятны. Плотность верхних горизонтов почвы выше в пахотных почвах по сравнению с залежными участками. Объясняется это влиянием обработки сельскохозяйственной техникой. Залежные участки характеризуются высокими значениями общей пористости, что определяется высоким содержанием гумуса и наличием растительности.

Со времени работы в Каменной степи Н. Н. Никаноровой в почвенном покрове Каменной степи произошли существенные изменения, повлекшие значительное поднятие грунтовых вод. На разных участках оно составило от 2 до 3-х метров. Средний уровень залегания грунтовой воды на плакоре в 50-х годах составлял 6 метров, сейчас же 2-4 метра.

Уровень грунтовых вод находится в периодическом колебании многолетнего режима в интервале 3-6 метра в сухие годы до отметки 1,5-4 метра от поверхности во влажные годы.

Более высокая увлажненность почв привела к тому, что тяжелая техника при вспашке более сильно уплотняет почву, в итоге переуплотнение почв -проблема Каменной степи. По данным Н. Б. Хитрова достоверно установлено повышение плотности почвы за последние 50 лет, а также снижение содержания гумуса на 1 %.

Глава 4. Эмиссия диоксида углерода черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах

В последнее время увеличивается техногенное воздействие на экосистемы. В результате этого изменяется состав атмосферы, что приводит к глобальному изменению климата. Одним из важных компонентов экосистемы, который оказывает как пассивное, так и активное воздействие на эмиссию парниковых газов является почва. В результате деструкции органического вещества почвы в атмосферу выделяются такие газы, как С02, СН4, N20. Поток почвенных парниковых газов зависит прежде всего от способа использования почвы. Большинство пахотных земель Центрально-Черноземного региона находятся в сельскохозяйственном использовании уже несколько сотен лет, поэтому встает вопрос: как и в каком направлении, изменились потоки парниковых газов? В связи с этим большой интерес представляют данные по изучению влияния длительного

сельскохозяйственного использования почв на эмиссию парниковых газов.

Паиня 15-17 лет

Залежь некосимая

Залежь косимая

вид ценоза

Рис. 2. Фоновое дыхание чернозема обыкновенного

а 2007 год □ 2008 год И 2009 год|

Как показали результаты исследований, в черноземе обыкновенном фоновое дыхание почвы, отражающее активность минерализационных процессов и наличие доступного субстрата для почвенных микроорганизмов, было максимальным в почвах залежей (рис. 2.). Это можно объяснить высоким содержанием гумуса и биомассой активной микрофлоры, что подтверждалось статистической обработкой данных 11=0,93-0,97.

Сезонная динамика выделения диоксида углерода черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах. Сезонная динамика эмиссии ССЬ меняется в зависимости от погодных условий, но среднестатистический показатель имеет два пика активности - весной и осенью (рис. 3.).

Н Весна ПЛето Я Осень

Рис. 3. Поток эмиссии С02 из чернозема обыкновенного Каменной степи в зависимости от сезона года

Лимитирующим фактором для активности микробиологических процессов в почве на границе лесостепной и степной зон является влажность. Кроме того, в весенний период очень высок ризосферный эффект растений, способствующий усилению ферментативных и микробиологических процессов, в связи с чем весенний пик значительно более выражен, чем осенний.

Весенний сезон характеризуется большей интенсивностью выделения С02. Так, почва 81-83 года используемая в пашне продуцирует диоксида углерода в 5 раз больше чем осенью, а естественные ценозы (залежь, косимая и залежь некосимая) в 10 и 25 раз соответственно (табл. 1).

Таблица 1

Сезонное выделение СОд черноземом обыкновенным_

Вид ценоза Осень Весна

мкг С02-С г"1 ч'1 мкг С02-С г"1 ч"1

Пашня 81-83 года 0,0013 0,0050

Пашня 15-17 лет 0,0011 0,0022

Залежь некосимая 0,0022 0,0197

Залежь косимая 0,0023 0,0497

Условия увлажнения являются главным фактором, контролирующим активность почвенных микроорганизмов. Установлено, что микробиологическая активность повторно увлажненной почвы зависит не столько от влажности почвы в момент измерения, сколько от режимов увлажнения-высушивания почвы и длительности периодов, предшествовавших ее повторному увлажнению. После зимнего периода большая часть органического вещества претерпевает механическое воздействие замораживания, становится более доступным для микроорганизмов, что не свойственно осени. Значительно повышается микробная биомасса в теплый весенний период, когда при появлении листьев интенсифицируется процесс фотосинтеза.

Зависимость выделения диоксида углерода черноземом обыкновенным Каменной степи от содержания гумуса и ферментативной активности почвы.

Длительное использование земель в сельскохозяйственном обороте, уменьшает количество доступного субстрата для микроорганизмов. Перевод сельскохозяйственных земель в залежи приводит, напротив, к увеличению доступного органического углерода и, как следствие, к увеличению интенсивности дыхания почвы и объемов выделяющегося диоксида углерода (табл. 2).

Результаты исследований показали, что ежегодная распашка привела не только к снижению содержания гумуса в пахотном горизонте, но и к снижению ферментативной активности почвы, которая определяет интенсивность и направленность биохимических процессов разложения органического вещества.

Максимальное выделение С02 свойственно почвам естественных ценозов, а минимальное - почвами агроценозов, подобная тенденция наблюдается и в

ферментативной активности чернозема обыкновенного Каменной степи. Коэффициент корреляции инвертазы и каталазы 11=0,8-0,9.

Таблица 2

Зависимость выделения диоксида углерода от содержания гумуса в черноземе обыкновенном в естественных и агроценозах_

Тип ценоза Гумус, % глубина (0-20 см) Выделение со2, мкг СО2-С г"1 ч"1

Пашня 81-83 года 6,94 0,0045

Пашня 15-17 лет 7,15 0,0046

Залежь некосимая 8,12 0,0243

Залежь косимая 8,51 0,0586

Коэффициент корреляции 0,93

Анализ данных по физическим характеристикам чернозема обыкновенного Каменной степи показал, что зависимость между эмиссией диоксида углерода и плотностью твердой фазы почвы, а также плотностью сложения почвы и общей пористостью существуют, но не значительная 11=0,1. Данная зависимость не является ограничивающей. Лимитирующим фактором потока С02 из чернозема обыкновенного является наличие доступного субстрата для микроорганизмов.

Глава 5. Эмиссия закиси азота черноземом обыкновенным под различными ценозами

Изучение эмиссии закиси азота так же важно, как и диоксида углерода, так как закись азота занимает третье место в списке агрессивных парниковых газов после С02 и СН».

Как показали результаты наших исследований, эмиссия закиси азота так же, как и диоксида углерода зависит от типа ценоза. Так, в черноземе обыкновенном максимальная эмиссия закиси азота отмечена в пашне 15-17 лет и залежи некосимой, а минимальное значение в пашне 81-83 года (рис. 4.). Большое выделение закиси азота в пашне 15-17 лет, можно объяснить высоким содержанием доступного азота (табл. 3), что подтверждают статистические данные 11=0,87-0,9.

Закись азота образуется в процессе нитрификации и денитрификации из аммиака, который поступает в почву в ходе микробного разложения сложных органических соединений. Денитрификация, может быть, прямой, (осуществляется непосредственно микроорганизмами) и косвенной (восстановление нитратов происходит химическим путем за счет образования в анаэробных условиях водорода). В микробиологическом процессе восстановления нитратов участвует органическое вещество. В аэробных условиях микроорганизмы-денитрификаторы ведут себя как обычные сапротрофы и окисляют органическое вещество в акте кислородного дыхания. Таким образом, у них функционируют в разное время две

ферментные системы: цепь переноса электронов с кислородным акцептором — в аэробных и восстановление нитратов — в анаэробных условиях.

0,005 0,0045 0,004 0,0035 У 0,003

0 0,0025 £

1 0,002 0,0015

0,001 0,0005

£

гЬ-1

м

Пашня 61-83 год Паиня 15-17 тод Зашяь некосммая Залежь косимая в1гч иенозя |агоо7год р 2ооа год игооэюд!

Рис. 4. Эмиссия закиси азота черноземом обыкновенным в различных

ценозах

Таблица 3

Доступные формы азота в черноземе обыкновенном в различных ценозах

Тип ценоза N11,, мг N кг почвы N03, мг N кг почвы Выделение Ы20, нг ИгО^ г 1 ч"'

Пашня 81-83 года 0,94 9,97 0,0004

Пашня 15-17 лет 1,02 22,6 0,0013

Залежь некосимая 0,55 26,6 0,0026

Залежь косимая 0,80 18,7 0,0013

Коэффициент корреляции 0,89 0,93

Сезонная динамика выделения закиси азота черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах. В Центральном Черноземье из-за достаточно большого количества осенних дождей, уменьшения испарения и общего снижения расхода влаги в осенний период почва уходит в зиму переувлажненная и, как следствие, максимальное выделение закиси азота свойственно осеннему периоду.

Активность выделения закиси азота, так же как и диоксида углерода зависит от временного фактора-сезона (рис. 5.).

Таким образом, эмиссия закиси азота повторяет тенденцию диоксида углерода, максимальное выделение свойственно естественным ценозам, минимальное пахотным почвам, однако сезонная динамика не повторяется. Активным для диоксида углерода является весенний период, а для закиси азота -

осенний. Все это свидетельствует о цикличности и последовательности процесса эмиссии парниковых газов.

0.006

0,005

у 0.004

5 0.003 О

2Г

£ 0.002

0.001

Па пня более Па пня более 15 Залежь

80лет лет некое имая

Залежь косимая

@ Весна а Осень

Рис. 5. Сезонная динамика выделения закиси азота черноземом (обыкновенным

Скорость и интенсивность выделения закиси азота черноземом обыкновенным в различных ценозах. Для определения скорости эмиссии закиси кзота почвой нами был поставлен лабораторный опыт, в котором были две серии _рроб: флаконы с почвой и флаконы с почвой в атмосфере гелия, что позволило нам роздать анаэробные условия. Пробы газа отбирались через каждые 2 часа в течение руток.

В первые часы смоделированного опыта имитации дождевых осадков, максимальное выделение закиси азота было в многолетней пашне (пашня 81-83 иода, рис. 6.).

ю

12 14 Время, ч

«—Пашня 81-63 года ь— Пашня 15-17 лет □—Залежь некосимая ........Залежь косимая

- . - Пашня 81-83 года+Не д Пашня 15-17 лет+Не

- в......Залежь некосимая+Не

- -о—Залежь косимая+Не

Рис. 6. Динамика выделения закиси азота черноземом обыкновенным под Различными ценозами

Объясняется это, тем, что в первые минуты дождя поры быстро| заполняются водой. Увеличение влажности почвы приводит к возрастанию1 количества защемленного воздуха, снижается водопроницаемость и, как следствие,! образуются анаэробные условия в почве. При длительном использовании почвы под' пашню из-за увеличения физической нагрузки вследствие обработки и1 возделывания сельскохозяйственных культур, анаэробные условия еще более усиливаются, а также увеличиваются потоки закиси азота из почвы. В последующ^ часы происходит снижение эмиссии закиси азота, так как почва постепенна промачивается, и застой воды в верхнем горизонте уменьшается.

Косвенным подтверждением ведущей роли процесса денитрификаций является тот факт, что наибольшая скорость продуцирования закиси азота была! зарегистрирована для почвенных образцов, проинкубированных с гелием^ Смоделировав искусственным путем максимально возможные анаэробные условие вытеснением кислорода из флакона гелием с последующей инкубацией, мы доказали прямую связь размеров потоков N^0 из почвы с интенсивностью процессов денитрификации. 1

Скорость продуцирования закиси азота напрямую зависит от содержанщ1 нитратов в почве (рис. 7). Это свидетельствует о том, что основным источником закиси азота в исследованных почвах был процесс денитрификации.

обыкновенным от содержания подвижных форм азота

Зависимость выделения закиси азота черноземом обыкновенным Каменной степи от содержания гумуса, азота и ферментативной активности почвы. Исследование эмиссии закиси азота черноземом обыкновенным Каменной степи показали, что она зависит от типа ценоза и содержания доступных форм азота. Естественные экосистемы выделяют закиси азота больше чем почвы пашни. Зависимость эмиссии закиси азота от содержания гумуса обнаруживало положительную тенденцию, но при статистической обработке данных существенного различия обнаружено не было (табл. 4).

Таблица 4

Зависимость выделения закиси азота от содержания гумуса в черноземе быкновенном в естественных и агроценозах_

Тип ценоза Гумус,% глубина (0-20 см) Азот, % Выделением И20, нг Ы20-Ы г"1 ч"1

Пашня 81-83 года 6,94 0,33 0,0004

Пашня 15-17 лет 7,15 0,44 0,0013

Залежь некосимая 8,12 0,47 0,0026

Залежь косимая 8,51 0,38 0,0013

Коэффициент корреляции 0,59 0,90

Определенное влияние оказывают времена года. Осенний сезон арактеризуется большим выделением закиси азота, чем весенний.

Ферментативные процессы являются важным звеном в биологическом руговороте элементов и, как следствие, участвуют в процессе разложении рганического вещества, нитрификации и других процессах. Анализ данных по ерментативной активности чернозема обыкновенного и интенсивности эмиссии гО показал четкую взаимосвязь между инвертазной, уреазной активностью и миссией закиси азота, что было подтверждено коэффициентом корреляции 11=0,78-,79.

Анализ данных по физическим характеристикам чернозема обыкновенного аменной степи показал, что зависимость между эмиссией закиси азота и |Лотностью твердой фазы почвы, а также плотностью сложения почвы и общей гористостью существует, но не значительная 11=0,4. Данная зависимость больше роявляться по сравнению с эмиссией диоксида углерода 11=0,1, но не является граничивающей. Лимитирующим фактором потока N2 О из чернозема быкновенного является наличие доступных форм азота.

Глава 6. Эмиссия метана черноземом обыкновенным в естественных и гроцепозах

Одним из агрессивных парниковых газов является метан. За последние два толетия содержание метана в атмосфере удвоилось и в настоящее время составляет

1,7 ррт. |

В последние годы широкое развитие получили исследования по оценке, эмиссии и стока метана в природных экосистемах и почвах. Показано, что круговорот метана в системе почва - атмосфера определяется процессами минерализации органического вещества в анаэробных микрозонах с образованием) метана, восходящей и нисходящей диффузией в поровом пространстве, а такжч процессами окисления метаноокисляющими бактериями.

Изучение эмиссии метана за 3 года показало что каждый год происходит увеличение выделения газа СЬЦ (рис. 8).

0,000002

0,0000016

0,0000012

О 0,0000008

и а 2

Пашня 81-83 Пашня 15-17 Залежь Залежь года лет некосимая косимая

вид ценоза

12007 □ 2008

2009

Рис. 8. Эмиссия метана при пересчете на углерод черноземов обыкновенным естественного ценоза и агроценоза

Максимальное выделение свойственно почвам, находящимся л сельскохозяйственном обороте, так как эти почвы подвержены механическом1 воздействию при обработке и, как следствие, нарушению сложения и создании дополнительных анаэробных условий, которые благоприятно сказываются н процессах образования метана. Причем различий между разновозрастным) пашнями не наблюдается.

Естественные ценозы различаются между собой, так почва залежи косима выделяет метана больше, чем залежи некосим ой приблизительно в 2 раза (рис. 8 Наши результаты показывают, что под залежью некосимой эмиссия СН4 нескольк ниже, чем под залежью косимой, хотя микробная биомасса максимальна на это?! варианте. Можно предположить, что есть еще дополнительный источник метан; помимо метанобразующих микроорганизмов почвы. Так, Франк Кеплер И| Института Макса Планка (академия наук Германии) со своими сотрудникам5

1

показал, что выделять метан также способны и растения, суммарная биомасса I которых на косимой залежи выше.

Сезонная динамика выделения метана черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах. Метан выделяется в анаэробных условиях за счет деятельности метаногенных бактерий, а потребляется метанотрофными бактериями. Влияние влажности почвы на эти процессы взаимно противоположно: если ¡выделение метана происходит в анаэробных условиях, то поглощение метана -аэробный процесс. Высокая влажность почвы вызывает усиление влияния диффузионного барьера на пути проникновения метана из атмосферы в почву, что способствует снижению метанотрофной активности.

По результатам наших исследований осенний период характеризуется максимальным выделением метана во всех изучаемых нами ценозах. Весенний период характеризуются меньшим выделением метана (рис. 9.).

0,0000025

0,000002

0,0000015

О

I

-ч-

о 0,000001

0,0000005 -

Пашня 81-83 года

Пашня 15-17 Залежь лет некосимая

вид ценоза

Залежь косимая

Весна

□ Осень

Рис. 9. Сезонный характер выделения метана черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах

I

Зависимость выделения метана черноземом обыкновенным Каменной степи т содержания гумуса, ферментативной активности почвы и физических показателей

В ходе выполнения нашей работы был установлен факт зависимости -миссии метана от типа ценоза и сезонного фактора, что было подтверждено :татистической обработкой данных. Максимальное выделение свойственно [гашням, объясняется это большей их плотностью из-за физической нагрузки,

которую испытывают почвы в результате сельскохозяйственной обработки.

Плотность сложения почвы - важный показатель, который влияет на поглощение влаги, газообмен в почве, развитие корневой системы растений, интенсивность микробиологических процессов. Плотность твердой фазы почвы в естественных ценозах остается неизменной с течением времени. Такой закономерности не наблюдается для пахотных почв. Ежегодная обработка приводит к нарушению структуры почвы и, как следствие, к низкому содержанию агрономически ценных агрегатов. Вследствие этого, происходит увеличсни плотности твердой фазы почвы, что способствует усилению поступления метана и почвы (рис. 8).

Общая пористость - второй важный физический показатель почвы который показывает суммарный объем всех пор между частицами твердой фазь почвы. Так, общая пористость имеет наивысший показатель в верхних горизонта почвы. Максимальная общая пористость чернозема обыкновенного наблюдается н залежных участках Каменной степи. Как следствие, залежи характеризовалис меньшим образованием анаэробных условий в почве по сравнению с пахотным! участками. Максимальный поток эмиссии метана из почвы характерен дл пахотных почв (рис. 8). Результаты наших исследований были подтверждень статистической обработкой данных с [1=0,7-0,9.

В последние время на территории Каменной степи усилился процес гидроморфизма. В весенний период грунтовые воды поднимаются до отметки 0,5 1м, переувлажняя нижнюю и среднюю часть почвенного профиля. В летний перио этих горизонтов может достигать капиллярная кайма. И возможно этот факт тож стимулирует эмиссию метана.

Достоверной зависимости выделения метана от содержания гумуса обнаружено не было, что подтверждает статистическая обработка данных (табл. 5).

Таблица

Зависимость выделения метана от содержания гумуса в чернозем

Тип ценоза Гумус, % глубина (0-20 см) ВыделениеСН), мкг СЩ-С г"1 ч~'

Пашня 81-83 года 6,94 0,00000132

Пашня 15-17 лет 7,15 0,00000117

Залежь некосимая 8,12 0,00000065

Залежь косимая 8,51 0,00000173

Коэффициент корреляции 0,13

Таким образом мы убедились в том, что метан по своей природе в отличи^ от других газов является химически активным газом, эмиссия которого из почвы, ] первую очередь, зависит от физических свойств почвы.

/ ч г л 7"

0,0004 0,00127 0,00490 0,00267

N-N30 нг / г N-N20 нг/г N->0 N-N20 нг/г N-N20 нг/г

почвы / час почвы / час почвы / час почвы / час

Рис. 10 Потоки парниковых газов из чернозема обыкновенного Каменной степи

Глава 7. Микробная биомасса чернозема обыкновенного под различными ценозами

Проведенные исследования позволили нам создать схему потоков парниковых газов из чернозема обыкновенного Каменной степи (рис. 10).

Так эмиссия парниковых газов за 1 час из 1 грамма почвы чернозем обыкновенного составляет: из залежи косимой диоксида углерода в пересчете н углерод 0,05867 мкг С02-С г"1 ч"1, метана в пересчете на углерод 0,00000086 мк СН4-С г"1 ч"1, закиси азота в пересчете на азот 0,00490 нг Ы20-Ы г*1 ч"'; из залеж некосимой 0,02433 мкг С02-С г"1 ч"1, метана 0,00000058 мкг СН4-С г'ч"1, закисг азота 0,00267 нг г1 ч"1; из пашни 15-17 лет диоксид углерода 0,00433 мк

С02-С г"1 ч"1, метана 0,00000117 мкг СН4-С г"1 ч"1, закиси азота 0,00127 нг И20-М г" ч"1; из пашни 81-83 года диоксид углерода 0,0045 мкг С02-С г"1 ч"1, метан

0.00000132.мкг СН4-С г"1 ч"1, закиси азота 0,0004 нг Ы20-Ы г'ч 1

Таким образом, суммарная максимальная эмиссия парниковых газо происходит на молодой пашне (15-17 лет) и в естественных ценозах.

Выводы

1. Суммарная эмиссия парниковых газов из чернозема обыкновенног определяется видом ценоза. Использование почвы в земледелии оказыва существенное влияние на интенсивность выделения парниковых газов (закис азота, диоксида углерода и метана). Чернозем обыкновенный сравнительн небольшого периода сельскохозяйственного использования (15-17 лет) так же как и естественные ценозы, обладает большей суммарной интенсивность эмиссии парниковых газов по сравнению с многолетней пашней (пашня 81-8 год).

2. Максимальные потоки диоксида углерода из чернозема обыкновенного был1 обнаружены на залежи косимой (0,058 мкг С02-С г"1 ч1), что объясняете максимальным содержанием гумуса и наибольшей биомассой активно! микрофлоры.

3. Выделение закиси азота из чернозема обыкновенного больше в естественны ценозах (залежь некосимая - 0,0026 нг М20-Ы г"1 ч"1, залежь косимая - 0,049 н Ы20-Ы г'1 ч"1); в агроценозах - величина потоков Ы20 колеблется н разновозрастной пашне от 0,0004 нг ]Ч20-Ы г"1 ч"1 до 0,0012 нг М20-Ы г1 ч"1.

4. Показатели эмиссии метана из чернозема обыкновенного варьировали о 0,00058 в естественных ценозах до 0,00132 нг СН4-С г"1 ч"'в пашнях определялись в большей степени физическими свойствами почвы и условиям увлажнения.

5. Эмиссия парниковых газов имеет сезонный характер; метан и закись азот характеризуются интенсивным выделением в осенний период, а диокси углерода - в весенний период, что определяется комплексо микробиологических и физических факторов.

6. Интенсивность эмиссии парниковых газов из чернозема обыкновенного находится в тесной положительной корреляции с физико-химическими и агрохимическими показателями, а также ферментативной активностью почвы (R=0,78-0,96).

7. Использование почвы под пашню приводит к изменению структуры микробного сообщества, снижению общей биомассы микроорганизмов и численности активной биомассы, что четко согласуется с величинами потоков парниковых газов: более биогенная почва дает большую эмиссию СО2, NH4, N20.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Эмиссия парниковых газов черноземом обыкновенным и дерново-подзолистой почвой в естественных и агроценозах / А.А. Авксентьев, Т.А. Девятова, Е.В. Благодатская // Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии : сб. докл. Всерос. науч.-практ. конф. ВНИИЗиЗПЭ, 11-13 сент. 2007 г. — Курск, 2007.— С. 302-305.

. Интенсивность эмиссии С02 и N20 черноземами в условиях различных экосистем / А.А. Авксентьев, Т.А. Девятова // Материалы 5-го съезда всероссийского общества почвоведов им. В.В.Докучаева : г. Ростов н/Д, 18-23 авг. 2008 г. — Ростов н/Д, 2008,— С. 93.

. Интенсивность эмиссии парниковых газов (С02 и N20) черноземами в условиях различных экосистем / А.А. Авксентьев, Т.А. Девятова // Научно-практические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв ЦЧЗ: материалы заседания Территориального координационного совета "Проблемы земледелия ЦЧЗ", Каменная степь, 25-26 июня 2008 г. — Воронеж, 2008 — С. 67.

. Эмиссия парниковых газов (диоксид углерода и закись азота), выделяемых в результате микробиологических процессов в почвах лесного и лесостепного ландшафтов / А.А. Авксентьев, Т.А. Девятова // Состояние и проблемы экосистем среднерусской лесостепи : сб. науч. тр. — Воронеж, 2008.— Вып. 21. -С. 156-157.

. Nitrous Oxide Production in Soils and the Ratio of the Fungal to Bacterial Biomass / S.A. Blagodatsky, A.A. Avksentev, M.A. Davidova, E.V. Blagodatskaya, A.V. Kurakov // Eurasian Soil Science, 2008,— T. 41, № 13. - C. 1448-1455.

. Оценка деформации почв Каменной степи / А.А. Авксентьев, Т.Н. Крамарева // Современные проблемы оптимизации зональных и нарушенных земель : материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 40-лет. Воронеж, шк. рекультиваторщиков, 21-24 окт. 2009 г. —Воронеж, 2009.— С. 100-103.

. Влияние сезонного фактора на эмиссию парниковых газов в естественном агроландшафте / А.А. Авксентьев, Т.А. Девятова, J1.E. Дулов // Инновационные технологии и технические средства для АПК : материалы межрегион, науч,-

практ. конф. молодых ученых, Воронеж, 12-13 мая 2009 г. — Воронеж, 2009.— Ч. 2. - С. 100-104.

8. Роль биологических показателей в оценке экологического состояния почв Каменной степи / A.A. Авксентьев, Т.Н. Крамарева // Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса : Всерос. конф. студ. и молодых ученых с элементами науч. шк., Астрахань, 29окт.-1 нояб. 2009 г. -Астрахань, 2009,— С. 3-5.

9. Эмиссия парниковых газов черноземом обыкновенным Каменной степи / A.A. Авксентьев, Т.А. Девятова, Л.Е. Дулов // Современные проблемы физиологии, экологии и биотехнологии микроорганизмов : материалы Всерос. симпозиума междунар. участием .— М., 2009.— С. 16.

10. Влияние антропогенного воздействия на выделение закиси азота черноземо обыкновенным / A.A. Авксентьев, Т.А. Девятова, Л.Е. Дулов // Актуальны проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса материалы 4-й Всерос. конф. студ. и молодых ученых, Астрахань, 21-23 апр 2009 г. — Астрахань, 2009.— С. 13-14.

11. Поступление парниковых газов из чернозема обыкновенного Каменной степи естественных и агроценозах / Т.В. Ююкина, A.A. Авксентьев, Т.А. Девятова Л.Е. Дулов // Инновационные процессы в АПК : сб. ст. 2-й Междунар. науч. практ. конф. преподавателей, молодых ученых, аспирантов и студентов посвящ. 50-лет. образования РУДН, М., 24-26 марта 2010 г. — М., 2010,— С 538-539.

12. Влияние парниковых газов на продуктивность почв Каменной степи / А.А Авксентьев, Т.А. Девятова, Л.Е. Дулов, Т.В. Ююкина // Теоретические i прикладные проблемы использования, сохранения и восстановлен* биологического разнообразия травяных экосистем : материалы Междунар науч. конф. , г. Михайловск, 16-17 июня 2010 г. — Ставрополь, 2010.— С. 15 17.

13. Оценка влияния сенокоса на экологическое состояние почв Каменной степи /A.A. Авксентьев, Т.Н. Крамарева Т.А. Девятова, Л.Е. Дулов // Органо минеральная матрица почв, Материал Всероссийской научной конференцш XIII Докучаевские молодежные чтения, Санкт-Петербург 1-4 марта 2010 Санкт-Петербург 2010. - С.56-57.

14. Эмиссия диоксида углерода почвой Каменной степи естественных биоценозов агроценозов / A.A. Авксентьев, Т.А. Девятова, Л.Е. Дулов // Модел автоматизированного проектирования адаптивно-ландшафтных систе земледелия / сб. докл. Всерос. науч.-практ. конф. — Курск, 2010.— С. 29-31.

15. Скорость и интенсивность выделения закиси азота черноземом обыкновенны в различных ценозах / Т.А. Девятова, A.A. Авксентьев // Вестник Воронежског государственного университета. Сер. Химия. Биология. Фармация. — Вороне> 2010.—№2. - С. 76-80,—ISSN 0234-5439ISSN 1609-0675.

16. Влияние различной степени интенсивности сельского хозяйства на эмиссию парниковых газов черноземом обыкновенным Каменной степи / A.A. Авксентьев, JI.E. Дулов, Т.А. Девятова // Материалы научной сессии Воронежского государственного университета. Секция Почвоведение и экология почв : сб. — Воронеж, 2010.— С. 43-48.

17. Влияние фитоценоза на эмиссию диоксида углерода черноземом обыкновенным в Каменной степи / Т.А. Девятова, A.A. Авксентьев // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. География. Геоэкология .— Воронеж, 2010,— № 2, июль-декабрь. - С. 102-104 .— ISSN 0234-5439 .— ISSN 1609-0683.

18. Эмиссия закиси азота почвой Каменной степи естественных и агроценозов. /A.A. Авксентьев, Т.А. Девятова, JI.E. Дулов // Современные проблемы контроля качества природной и техногенной сред, материалы III Международной научно-практической конференции, Тамбов 2010 г, Тамбов ТГУ-С. 76-79.

Статьи № 5, 15, 17 опубликованы в журнале перечня ВАК.

Подписано в печать 17.05.11. Формат 60*84 '/,„. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 80 экз. Заказ 700.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательско-полиграфичсского центра Воронежского государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Авксентьев, Алексей Александрович

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1. Сущность парникового эффекта.

1.2. Основные парниковые газы.

1.3. Почва как источник поступления парниковых газов в атмосферу. Факторы, определяющие эмиссию СОг, СН4, N20.

2. Объекты и методы исследования.

2.1. Характеристика геоэкологических факторов ЦентральноЧерноземного региона.

2.2. Экологические условия почвообразования в Каменной степи.

2.3. Почвенный покров в Каменной степи.

2.4. Характеристика объекта исследований.

2.5. Методы исследований и постановка экспериментов.

2.5.1. Отбор проб и общие анализы почв.

2.5.2. Определение показателей дыхательной активности почвенных микроорганизмов.

2.5.3. Определение интенсивности продуцирования закиси азота и метана почвами.

3. Характеристика почв опыта.

3.1. Морфологическая характеристика почв.

3.2. Характеристика физических, физико-химических и агрохимических свойств почв.

4. Эмиссия диоксида углерода черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах.

4.1. Сезонная динамика выделения диоксида углерода черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах.

4.2. Зависимость выделения диоксида углерода черноземом обыкновенным Каменной степи от содержания гумуса и ферментативной активности почвы.

5. Эмиссия закиси азота черноземом обыкновенным под различными ценозами.

5.1. Сезонная динамика выделения закиси азота черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах.

5.2. Скорость и интенсивность выделения закиси азота черноземом обыкновенным в различных ценозах.

5.3. Зависимость выделения закиси азота черноземом обыкновенным Каменной степи от содержания гумуса, азота и ферментативной активности почвы.

6. Эмиссия метана черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах.

6.1. Сезонная динамика выделения метана черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах.

6.2. Зависимость выделения метана черноземом обыкновенным Каменной степи от физических свойств, содержания гумуса и ферментативной активности почвы.

7. Микробная биомасса чернозема обыкновенного под различными ценозами.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Эмиссия парниковых газов (CO2, N2O, CH4) черноземом обыкновенным Каменной степи"

Актуальность проблемы. В последние десятилетия увеличилась антропогенная нагрузка на почвы и экосистемы, сопровождающаяся развитием деградационных изменений почвы, прогрессирующей дегумификацией и связанным с нею истощением плодородия, обеднением биоразнообразия, разбалансированностью циклов биогенных элементов с угрозой изменения климата и снижением продуктивности агроэкосистем.

Сохранение почвенного покрова, в свою очередь, позволяет сохранить водные ресурсы, чистоту атмосферного воздуха, разнообразие растительного и животного мира и биосферу Земли в целом.

Особое внимание уделяется проблеме изменения климата. Одним из ведущих факторов, определяющих климатические процессы, является так называемый парниковый эффект, который обусловлен поступлением в атмосферу парниковых газов (диоксид углерода, закись азота, метан и другие). Источником парниковых газов является не только техногенная деятельность человека,, но и естественные микробиологические процессы, протекающие в почве. Природная эмиссия существовала и будет существовать всегда. Именно она регулирует сбалансированность экосистем, а чрезмерное и бездумное вмешательство человека приводит к глобальным изменениям объемов и режимов поступления парниковых газов в атмосферу.

Диоксид углерода, метан и закись азота являются одними из наиболее агрессивных парниковых газов. Так, диоксид углерода (С02) составляет наибольшую долю эмиссии всех парниковых газов и в наибольшей степени усиливает парниковый эффект. Метан (СЩ) аккумулирует энергию инфракрасного излучения в 30 раз эффективнее углекислоты. Почва является также источником закиси азота (КгО), которая разрушает озоновый слой атмосферы.

Более половины объема ежегодного поступления закиси азота и диоксида углерода в атмосферу образуется в результате деятельности почвенных микроорганизмов. Закись азота образуется при восстановлении нитратов в ходе денитрификации в качестве облигатного интермедиата, а также в качестве побочного продукта при диссимиляторной нитрат-редукции и восстановлении нитритов нитрификаторами. Диоксид углерода образуется в почве вследствие дыхания организмов и процессов минерализации органического вещества. Метан поступает в атмосферу из различных источников, одним из которых является процесс метанокисления, происходящий вследствие деятельности микроорганизмов.

Изменения свойств почвы, происходящие при различном сельскохозяйственном использовании (механическая обработка, применение удобрений, залужение и т.д.), широко изучены. Однако изменения, происходящие в микробном сообществе почвы, приводящие к различной скорости эмиссии СО2, СН4, N20, в Центрально-Черноземном регионе практически не изучались.

Имеющиеся сведения о выделении парниковых газов почвами при различном антропогенном воздействии в настоящее время пока недостаточны и требуют дальнейшего изучения, именно поэтому в теоретическом и практическом отношении исследование проблем, затрагиваемых в данной работе, актуально.

Цель данной работы - оценка размеров эмиссии парниковых газов черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах. Задачи:

1. изучить эмиссию парниковых газов (С02) СЬЦ, N20) черноземом обыкновенным в различных экосистемах;

2. исследовать сезонную динамику выделения парниковых газов черноземом обыкновенным в естественных и агроценозах;

3. определить микробиологические показатели чернозема обыкновенного, способные влиять на эмиссию парниковых газов;

4. выявить взаимосвязь интенсивности эмиссии парниковых газов черноземом обыкновенным с физическими, химическими, физикохимическими и биологическими показателями.

Научная новизна. Впервые для чернозема обыкновенного Каменной степи исследована динамика эмиссии диоксида углерода, метана, закиси азота. Установлено влияние физических, химических, физико-химических и биологических показателей на формирование количественного потока парниковых газов. Показано, что почвы естественных ценозов и 15-летней пашни обладают большей интенсивностью эмиссии парниковых газов по сравнению с многолетней пашней.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы при расчетах баланса углерода и азота в агроценозах, при оценке почвы как источника диоксида углерода, закиси азота, метана. Полученные данные могут найти применение при моделировании процессов эмиссии парниковых газов из почвы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основной материал изложен на 129 страницах и включает в себя 19 таблиц, 26 рисунков и 18 приложений. Список литературы состоит из 177 работ (из них 35 работ зарубежных авторов).

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Авксентьев, Алексей Александрович

Выводы

1. Суммарная эмиссия парниковых газов из чернозема обыкновенного определяется видом ценоза. Использование почвы в земледелии оказывает существенное влияние на интенсивность выделения парниковых газов (закиси азота, диоксида углерода и метана). Чернозем обыкновенный сравнительно небольшого периода сельскохозяйственного использования (15-17 лет) так же, как и естественные ценозы, обладает большей суммарной интенсивностью эмиссии парниковых газов по сравнению с многолетней пашней (пашня 81-83 год).

2. Максимальные потоки диоксида углерода из чернозема обыкновенного были обнаружены на залежи косимой (0,058 мкг С02-С г1 ч1), что объясняется максимальным содержанием гумуса и наибольшей биомассой активной микрофлоры.

3. Выделение закиси азота из чернозема обыкновенного больше в естественных ценозах (залежь некосимая — 0,0026 нг ]М20-К г"1 ч"1, залежь косимая - 0,0018 нг КГ20-М г"1 ч"1); в агроценозах — величина потоков >Т20 колеблется на разновозрастной пашне от 0,0004 нг >Т2С)-М г'1 ч"1 до 0,0012 нгИгО-ЫтЧ"1.

4. Показатели эмиссии метана из чернозема обыкновенного варьировали от 0,00058 в естественных ценозах до 0,00132 нг СН4-С г"1 ч1в пашнях и определялись в большей степени физическими свойствами почвы и условиями увлажнения.

5. Эмиссия парниковых газов имеет сезонный характер; метан и закись азота характеризуются интенсивным выделением в осенний период, а диоксид углерода - в весенний период, что определяется комплексом микробиологических и физических факторов.

6. Интенсивность эмиссии парниковых газов из чернозема обыкновенного находится в тесной положительной корреляции с физико-химическими и агрохимическими показателями, а также ферментативной активностью почвы (11=0,78-0,96).

7. Использование почвы под пашню приводит к изменению структуры микробного сообщества, снижению общей биомассы микроорганизмов и численности активной биомассы, что четко согласуется с величинами потоков парниковых газов: более биогенная почва дает большую эмиссию С02, СН4, м2о.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Авксентьев, Алексей Александрович, Воронеж

1. Агроклиматические ресурсы Воронежской области. — JL: Гидрометиздат, 1972. 108 с.

2. Агроклиматический справочник по Воронежской области. — Л.: Гидрометиздат, 1958. 166 с.

3. Агроэкологическое состояние черноземов ЦЧО / под ред. А.П. Щербакова, И.И. Васенева. — Курск, 1996. 329 с.

4. Агроэкология / под ред В. А. Черникова, А. И. Чекереса. — М.: Колос, 2000.-536 с.

5. Адерихин П. Г. Агрохимическая характеристика почв ЦентральноЧерноземной полосы / П. Г. Адерихин, Е. П. Тихова. — Агрохимическая характеристика почв СССР. М.: АН СССР, 1963.-236 с.

6. Адерихин П. Г. Изменение черноземных почв ЦЧО при использовании их в сельском хозяйстве / П. Г. Адерихин // Черноземы ЦЧО и их плодородие. 1964. - №2. - С. 61-89.

7. Адерихин П. Г. Формы азота в почвах Центрально-Черноземных областей СССР / П. Г. Адерихин, А. П. Щербаков // Доклады X Международного конгресса почвоведов. — М.: Наука, 1974. — С. 83-89.

8. Адерихин П. Г. Почвы Воронежской области / П. Г. Адерихин. -Воронеж, 1963.-264 с.

9. Ананьева Н. Д. Методические аспекты определения скорости субстрат-индуцированного дыхания почвенных микроорганизмов / Н. Д. Ананьева, Е. В. Благодатская, Д. Б. Орлинский // Почвоведение. — 1993. №11. — С. 72-77.

10. Ю.Ананьева Н. Д. Влияние высушивания-увлажнения и замораживания-оттаивания на устойчивость микробных сообществ почв / Н. Д. Ананьева, Е. В. Благодатская Т. С. Демкина // Почвоведение. 1997. - №9. - С. 1132-1137.

11. Антропогенная эволюция черноземов / под ред А. П. Щербакова, И. И. Васенева. Воронеж, 2000. — 409 с.

12. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв: Учебное пособие / Е. В. Аринушкина. М., 1971. — 500 с.

13. Ахтырцев А. Б. Проблемы экологической оптимизации и использования почвенного покрова Черноземного центра России / А. Б. Ахтырцев, Б. П. Ахтырцев // Всероссийская научно-практическая конференция «Русский чернозем. -2000». -М., 2001. С. 40-46.

14. Бабьева И. П. Биология почв / И. П. Бабьева, Г. М. Зенова. М.: МГУ, 1983.-250 с.

15. Беляева Н. И. Роль черноземов в регулировании эмиссии метана на газоносной территории: автореф. дис. к.б.н / Н. И. Беляева. Москва, 2007.-27 с.

16. Благодатская Е. В. Характеристика состояния микробного сообщества почв по величине метаболического коэффициента / Е. В. Благо датская,

17. Д. Ананьева, Т. Н. Мякшина // Почвоведение. 1995. - №2. - С. 205-210.

18. Благодатская Е. В. Изменение экологической стратегии микробного сообщества почвы, инициированное внесением глюкозы / Е. В. Благодатская, И. Н. Богомолова, С. А. Благодатский // Почвоведение. -2001.-№5.-С. 600-608.

19. Богомолова И. Н. Минерализационная активность почв в условиях различного антропогенного воздействия: автореф. дис. к.б.н. / И. Н. Богомолова. — Воронеж, 2005. — 46 с.

20. Васюков Ю. В. Экологическое сельское хозяйство и его перспективы в России / Ю. В. Васюков, Е. К. Саранин // Аграрная наука. 1995. - № 1. -С. 18-20.

21. Верзилин В. В. Ферментативная активность почвы как показательтрансформации органического вещества в агроценозах / В. В. Верзилин // Научные основы совершенствования современных систем земледелия. — Воронеж, 1997.-С. 150-159.

22. Виноградский Н. В. Микробиология почв / Н. В. Виноградский. М.: Наука, 1952.-792 с.

23. Винокурова И. К. Природные условия Каменной степи / И. К. Винокурова. — М.: Россельхозиздат, 1970. — С. 24-33.

24. Воробьева JI. А. Теория и практика химического анализа / JI. А. Воробьева. М.: ГЕОС, 2006.- 400 с.

25. Гальперин М. И. Экологические основы природопользования / М. И. Гальперин. М., 2005. - 256 с.

26. Гальперин М. В. Общая экология / М. И. Гальперин. М., 2006. - 335 с.

27. Глазовская М. А. Роль и функции педосферы в геохимических циклахуглерода / М. А. Глазовская // Почвоведение. 1996. - № 2. - С. 174-186.

28. Глушкова В. Г. Эколого-экономические проблемы России и ее регионов / В. Г. Глушкова. -М., 2003. 303 с.

29. Гроздинский Д.М. Надежность растительных систем / Д.М. Гроздинский. Киев: Наук, думка, 1983. - 388 с.

30. Громов Б. В. Экология бактерий / Б. В. Громов, Г. В. Павленко. JL: ЛГУ, 1989.-248 с.

31. Гусев М. В., Микробиология почв / М. В. Гусев, JI. А. Минеев. М., 2003. -461 с.

32. Черноземы: экологическое состояние и современные почвенные процессы Воронежа. Воронеж: ВГУ, 2004. - С. 24-26.

33. Девятова Т. А. Изменение биологической активности чернозема центра Русской равнины под влиянием гидроморфизма / Т. А. Девятова, А. П. Щербаков // Доклады РАСХН. 2005. - №6

34. Девятова Т. А. Биологические показатели плодородия черноземов при орошении / Т. А. Девятова, Д. И. Щеглов // Плодородие. 2005. - №4. -С. 32-34.

35. Девятова Т. А. Ферментативная активность чернозема выщелеоченного при длительном систематическом применении удобрений / Т. А. Девятова // Агрохимия. 2006. - №1. - С. 1-4.

36. Девятова Т. А. Методические аспекты биодиагностики техногенного загрязнения почв / Т. А. Девятова // Экология и промышленность России. -2006. -№1. -С. 36-38.

37. Девятова Т. А. Биологическая активность черноземов центра Русской равнины / Т. А. Девятова // Почвоведение. — 2006. — №4

38. Девятова Т.А. Антропогенная динамика и биодиагностика экологического состояния черноземов ЦЧР: дис. д.б.н. / Т.А. Девятова. -Воронеж, 2006. 403 с.

39. Дианов-Клоков В. И. О распределении метана в тропосфере / В. И. Дианов-Клоков, В. В. Лукшин, О. А. Матвеева, И. Я. Скляренко // Изд. АН СССР, Сер. Физика атмосферы и океана. 1977. - Т. 13, №5. - С. 529536.

40. Добрецов Н. Л. Россия в условиях глобальных изменений среды и климата / Н. Л. Добрецов, А. В. Николаев // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 1995. - № 7. - С. 1-51.

41. Добровольский Г. В. Экологические функции почв / Г. В. Добровольский, Е. Д. Никитин. М.: МГУ, 1986. - 136 с.

42. Добровольский Г. В. Структурно-функциональная роль почвы в устойчивости наземных экосистем / Г. В. Добровольский // Экология ипочвы.-1998.-№1.-С. 9-15.

43. Добровольская Т. Г. Бактериальное разнообразие почв: оценка методов, возможностей и перспектив / Т. Г. Добровольская, Л. В. Лысак, Г. М. Зенова, Д.Г. Звягинцев // Микробиология. 2001. - №2. - С. 149-167.

44. Добровольская Т. Г. Почвы и микробное разнообразие / Т. Г. Добровольская, Л. В. Лысак, Д. Г. Звягинцев // Почвоведение. — 1996. -№ 6. С. 699-704.46.3аварзин Г. А. Лекции по природоведческой микробиологии / Г. А.

45. Каверин А. В. Экологические аспекты использования агроресурсного потенциала (на основе концепции сельскохозяйственной экологии) / А. В. Каверин. Саранск, 1996. - 220 с.

46. Казачек Т. А. Влияние агротехнических мероприятий на динамику ' численности микроорганизмов и ферментативную активность пойменнойлуговой почвы / Т. А. Казачек // Биология почв антропогенных ландшафтов. — Днепропетровск, 15-17 октября, 1995. С. 64-64.

47. Калакуцкий Л. В. Экология актиномицетов / Л. В. Калакуцкий, Г. М. Зенова // Успехи микробиологии. — 1984. Т. 19, №1. - С. 162-170.

48. Каспаров В. В. Методические аспекты исследования газообмена в системе почва-атмосфера / под ред. Розанова Б. Г. — М.: МГУ, 1985. — с. 48.

49. Каменная степь 100 лет спустя: Юбил. Сборник / под ред О.Г.„ Котлярова. - Воронеж, 1992. — 276 с.

50. Каменная степь: Лесоаграрные ландшафты / Мильков Ф. Н., Нестеров А. И., Петров П. Г. и др. Воронеж, 1992. - 224 с.61 .Камышев Н. С. Растительный покров Воронежской области и его охрана / Н. С. Камышев, К. Ф. Хмелев. Воронеж: ВГУ, 1976. - 168 с.

51. Келлер Б. А. Растительность Воронежской губернии / Б. А. Келлер // Материалы по естественно-историческому исследованию Воронежской губернии. Воронеж, 1921. - 122 с.

52. Климатические ресурсы Центрально-Черноземной, Брянской и Орловской областей. Л.: Гидрометиздат, 1978. — 15 с.

53. Ковда В. А. Биогеохимия почвенного покрова / В. А. Ковда. М.: Наука, 1985.-263 с.

54. Кожевин П. А. Микробные популяции в природе / П. А. Кожевина. -М.: МГУ, 1989.-232 с.

55. Королев В. А. Физические свойства черноземов обыкновенных Центральной России и их агрогенная трансформация // Тезисы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов. — Суздаль, 11-15 июля2000г.-С. 188.

56. Королев В. А. Физические свойства антропогенно преобразованных черноземов центра Русской равнины / В. А. Королев // Черноземы центральной России: генезис, география, эволюция. Воронеж: ВГУ, 2003.

57. Королев В. А. Изменение физических свойств черноземов обыкновенных при длительном сельскохозяйственном использовании / В. А. Королев // Почвоведение. — 2002 .— № 6 .— С. 697-704.

58. Королев В. А. Изменение основных физических свойств черноземов обыкновенных под влиянием орошения / В. А. Королев // Почвоведение. 2008. - № 10. - С. 1234-1240.

59. Костин С. И. Климат / С. И. Костин // Воронежская область. Воронеж, 1952.-С. 99-133.

60. Кочетков В. В. Центрально-Лесной биосферный заповедник как базовая структура экологического мониторинга Верхневолжья // Экологические проблемы бассейнов крупных рек-3. Тольятти, 2003. - 130 с.

61. Крамарева Т. Н. Ферментативная активность почв при различных антропогенных воздействиях: дис. к.б.н. / Т. Н. Крамарева. — Воронеж, 2003. 163 с.

62. Красильников Н. А. Микроорганизмы почвы и высшие растения / H.A. Красильников. — М.: Наука, 1958. 462 с.

63. Кылли Р. К. Значение показателей биохимического круговорота веществ при изучении биологической активности почв и в их диагностике / Р. К. Кылли // Биологическая диагностика и индикация почв. — М.: Наука, 1976.-С. 128-129.

64. Кудеяров В. Н. К методике определения общего азота в почвах и растениях / В. Н. Кудеяров // Агрохимия. 1972. - №11. — С. 125-128.

65. Кудеяров В. Н. Оценка дыхания почв России / В. Н. Кудеяров, Ф. И. Хакимов, Н. Ф. Деева, А. А. Ильина, Т. В. Кузнецова, А. В. Тимченко // Почвоведение. 1995. -№1. - С. 33-42.

66. Кудеяров В. Н. Выделение углекислого газа почвенным покровом России / В. Н. Кудеяров // Природа. 1997. - №7. - С. 37-54.

67. Кудеяров В. Н. Дыхание почв России: анализ базы данных, многолетний мониторинг, общие оценки / В. Н.Кудеяров, И. Н. Курганова // Почвоведение. 2005. - №9. - С. 1113-1121.

68. Кудеяров В. Н. Цикл азота в почве и эффективность удобрений / В. Н. Кудеяров. -М.: Наука, 1989.-215 с.

69. Кураков А. В. Гетеротрофная нитрификация в почвах / А. В. Кураков, И. В. Евдокимов, А. И. Попов // Почвоведение. 2001. - №10. - С. 1250-1260.

70. Курганова И. Н. Эмисиия и баланс диоксида углерода в наземных экосистемах: автореф. д.б.н. / И. Н. Курганова. — Москва, 2010. — 50 с.

71. Курганова И. Н. Влияние процессов замерзания-оттаивания на дыхательную активность почв / И. Н. Курганова, Р. Типе // Почвоведение. -2003.-№ 9.-С. 1095-1105.

72. Лавренко Е. М. Растительность / Е. М. Лавренко // ЦентральноЧерноземные области. -М., 1952. С. 65-92.

73. Ларионова А. А. Дыхание корней и его вклад в эмиссию С02 из почвы / А. А. Ларионова, И. В. Евдокимов, И. Н. Курганова, Д. В. Сапронов, Л. Г. Кузнецова, В. О. Лопес де Гереню // Почвоведение. — 2003. — №2. -С. 183-194.

74. Ларионова А. А. Годовая эмиссия С(Э2 из серых лесных почв южного Подмосковья / А. А. Ларионова, Л. Н. Розанова, Т. С. Демкина, И. В. Евдокимова, С. А. Благодатский // Почвоведение. 2001. -№1. - С. 7280.

75. Лукшин В. В. Синхронные измерения содержания метана в приземном слое и вертикальном столбе атмосферы / В. В. Лукшин И. Я. Скляренко // Физика атмосферы и океана. 1979. - Т. 15, №1. - С. 221-226.

76. Масютенко Н. П. Ресурсно-экологические особенности земледелия в ЦЧЗ / Н. П. Масютенко, Г. Н. Черкасов, О. Г. Чуян // Материалы

77. Международной научно- практической конференции. Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального черноземья. (15-17 июня 2005 года). Курск, 2005. - С. 268-275.

78. Масютенко Н. П. Эволюция залежных земель и перспективы их использования в Центральном Черноземье / Н. П. Масютенко, Г. Н. Черкасов, А. В. Кузнецов // Земледелие. 2009. - №7. - С. 9-11.

79. Медведев В. В. Физико-химические свойства черноземов / В. В. Медведев, П. Г. Адерихин, Ф. Е. Гаврилюк, Г. Я. Чесняк // Русский чернозем 100 лет после Докучаева. — М.: Наука, 1983. — С. 199-214.

80. Медведев В. В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов / В.В. Медведев. -М., 1988. 158 с.

81. Мелешко В. П. Изменение гидрологического цикла в северной Евразии, обусловленные потеплением климата / В. П. Мелешко // Вычислительные технологии. 2006. - №11. - С. 29-38.

82. Мирчинк Т. Г. Почвенная микология / Т. Г. Мирчинк. М.: МГУ, 1988. -220 с.

83. Мильков Ф. Н. География Воронежской области / Ф. Н. Мильков, В.Б. Михно, Ю. В. Поросенков. Воронеж: ВГУ, 1994. - 130 с.

84. Минеев В.Г. Биологическое земледелие и минеральные удобрения / В.Г. Минеев, Б. Дебреценя, Т. Мазур. М.: Колос, 1993. - 415 с.

85. Мирчинк Т.Г. Почвенные грибы как компонент биогеоценоза / Т.Г. Мирчинк // Почвенные организмы как компонент биогеоценоза- М.: МГУ, 1984.-220 с.

86. Мирчинк Т. Г. Почвенная микология / Т. Г. Мирчинк. М.: МГУ, 1988. -220 с.

87. Мишустин Е. Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия / Е. Н. Мишустин. М.: Наука, 1972. - 345 с.

88. Мишустин Е. М. Биологическая фиксация атмосферного азот / Е. М. Мишустин, В. К. Шильникова. -М.: Наука, 1968. 530 с.

89. Мишустин Е. Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов / Е. Н.

90. Мишустин. -М.: Наука, 1975. С. 100-106.

91. Мишустин Е. Н. Санитарная микробиология / Е. Н. Мишустин, М. И. Перцовская, В. А. Горбов. -М.: Наука, 1979. 304 с.

92. МП: Монреальский протокол по проблеме веществ, разрушающих озонный слой // Бюллетень ВМО. 1988. - Т. 37, № 2. - С. 118-121.

93. Николайкина Н. И. Экология / Н. И. Николайкина, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелохова. -М., 2005. 622 с.

94. Одум Ю. Экология. / Ю. Одум. М.: Мир, 1986. - 376 с.

95. Паников Н. С. Кинетика роста микроорганизмов: общие закономерности и экологические приложения / Н. С. Паников. М.: Наука, 1992. - 311 с.

96. Паников Н. С. Эмиссия парниковых газов из заболоченных почв в атмосферу и проблемы устойчивости/ Н. С. Паников // Экология и почвы. Избранные лекции. 1998. - №6. - С. 171-184.

97. Пахоненко О. А. Образование и восстановление закиси азота почвенными микроскопическими грибами / О. А. Пахоненко, А. В. Кураков, Н. В. Костина, М. М. Умаров // Почвоведение. 1999. - №2. - С. 235-240.

98. Перспективы развития почвенной биологии // тр. науч. конф. Москва, 2001.-С. 12-106.

99. Полянская JI. М. Биомасса грибов в различных типах почв / Л. М. Полянская, В. В. Гейдебрехт, Д. Н. Звягинцев // Почвоведение. 1995.-№5.-С. 566-572.

100. Помазкина JI. В. Динамика выделения С02 серой лесной почвой в лесостепи Прибайкалья / JL В. Помазкина, Е. В. Лубина, С. Ю. Зорина, Л. Г. Котова, И. В. Хотоломей // Почвоведение. 1996. - №12. - С. 14541458.

101. Помазкина Л. В. Эмиссия углерода и азота в атмосферу на техногенно загрязненных почвах Прибайкалья / Л. В. Помазкина, Е. В. Лубнина, Л. Г. Котова и др. // Агрохимия. 1997. - №4. - С. 64-69.

102. Ш.Протасова Н. А. Химико-минералогическая характеристика черноземов Центрально-Черноземного региона / Н. А. Протасова, А. Б. Беляев //

103. Черноземы центральной России: генезис, география, эволюция. -Воронеж: ВГУ, 2004. С. 40-58.

104. Разнообразие почв Каменной Степи / Науч. Тр. — М., 2009. 428 с.

105. Розанов Б. Г. Геомембрана: мембранная функция почвы в планетарной геосферной системе Земли / Б. Г. Розонов // Почвоведение. — 1988. — №4. С. 54-58.

106. Рымарь С. В. Длительное применение различных способов основной обработки и плодородие чернозема обыкновенного / С. В. Рымарь // Земледелие. 2007. - №3. - С. 22-23.

107. Семенов В. П. Геологическая карта / В. П. Семенов // Атлас Воронежской области. Воронеж, 1968. — 123 с.

108. Семенов В. М. Сезонная динамика окисления атмосферного метана в серых лесных почвах / В. М. Семенов, И. К. Кравченко, Т. В. Кузнецова и др. // Микробиология. 2004. -№3. - С. 423-429.

109. Семенов В. М. Почвенная эмиссия закиси азота: влияние природных и агрогенных факторов / В. М. Семенов, Т. В. Кузнецова, А. К. Ходжаева, Н. А. Семенова, В. Н. Кудеяров // Агрохимия. 2004. - №1. - С. 30-39.

110. Смагин А. В. Газовая фаза почв / А. В. Смагин. М.: МГУ, 1999. - 200 с.

111. Структурно-функциональная роль почвы в биосфере / под ред. Г. В. Добровольского. -М.: Наука, 1990. -261 с.

112. Сусьян Е. А. Разделение грибного и бактериального субстрат-индуцированного дыхания с использованием антибиотиков в почвах разных экосистем / Е. А. Сусьян Н. Д. Ананьева, Е. В. Благо датская // Микробиология. 2005. -№3. - С. 394-400.

113. Тихонравова П. И. Результаты полевых исследований физических свойств черноземомов агролесоландшафтоа Каменная степь / П. И. Тихонравова, И. А. Перевалов // Каменная степь Проблем изучения почвенного покрова. -М., 2007. С. 145-163.

114. Тихонравова П. И. К вопросу о структурном составе сложении почв Каменной степи / П. И. Тихонравова // Разнообразие почв Каменной степи. М., 2009. - С. 284- 298.

115. Троценко А. Ю. Биотехнологический потенциал аэробных метилотроф-ных бактерий: настоящее и будущее / А. Ю. Троценко, Н. В. Доронина, В. Н. Хмеленина / Прикладной биохимии и микробиологии. — 2005. — Т. 41, №5.-С. 495-503.

116. Трушина Т. П. Экологические основы природопользования / Т. П. Трушина. Ростов-на-Дону, 2001. - 383 с.

117. Хазиев Ф. X. Ферментативная активность почв: методическое пособие / Ф. X. Хазиев. -М.: Наука, 1976. 180 с.

118. Хазиев Ф. X. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв / Ф. X. Хазиев. М.: Наука, 1982. - 202 с.

119. Хитров Н. Б. Морфологические свойства почв Каменной Степи / Н. Б. Хитров, И. И. Лебедева, Ю. И. Чевердин, Н. П. Чижикова, И. А. Ямнова // Каменная Степь: проблемы изучения почвенного покрова. — М., 2007. -С. 36-71.

120. Черноземы Центральной России: генезис, география, эволюция. — Воронеж, 2004. 564 с.

121. Чевердин Ю. И. Закономерности изменения свойств почв юго-востока центрального Черноземья под влиянием антропогенного воздействия: дис. д.б.н. / Ю. И. Чевердин. Воронеж, 2009. - 422 с.

122. Чевердин Ю. И., Длительность распашки и физическое состояние черноземов Каменной Степи / Ю. И. Чевердин // Земледелие. 2008. -№3. — С. 28-30.

123. Чевердин Ю. И., Физическое состояние пахотных горизонтов черноземов Каменной Степи при распашке / Ю. И. Чевердин // Плодородие. 2009. -№4. - С. 44-46.

124. Шамилов А. Ш. Дифференцированный учёт грибной и бактериальной биомассы в почве при разложении растительных остатков / А. Ш. Шамилов, Б. А. Бызов, А. Л. Степанов, Д. Г. Звягинцев // Почвоведение. — 2000. -№12. С. 1457-1462.

125. Щеглов Д. И. Направление современной эволюции черноземов центра Русской равнины / Д. И. Щеглов // Современные проблемы охраны и воспроизводства почвенного плодородия. Киев, 1994. - С. 26-27.

126. Щеглов Д. И. Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов: автореф. дис. д.б.н. /

127. Д. И. Щеглов. Воронеж, 1995. - 46 с.

128. Щеглов Д. И. Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов / Д. И. Щеглов. М.: Наука, 1999.-214 с.

129. Щербакова Т. А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества (в естественных и искусственных фитоценозах) / Т. А. Щербакова. Минск, 1983. - 222 с.

130. Alvarez R. Effect of temperature on soil microbial biomass and its metabolic quotient in situ under different tillage systems / R. Alvarez, O. J. Santanatoglia, R. Garsia // Biology and Fertility of Soils. 1995. - V. 19. - P. 227-230.

131. Anderson J. P. E. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils / J. P. E Anderson, К. H. Domsch // Soil Biology and Biochemistry. 1978. -V. 10. - P. 215-221.

132. Bollé D. Threshold Behavior and Levinson's Theorem for Two-Dimensional Scattering Systems: A Surprise / D. Bollé, F. Gesztesy, C. Danneels, S. F. J. Wilk // Phys. Rev. Lett. 1986. - V. 56. - P. 900.

133. Bailey V. L. Fungal-to-bacterial ratios in soils investigated for enhanced С sequstration / V. L. Bailey, J. L. Smith, Bolton Jr. H. Bolton // Soil Biology and Biochemistry. 2002. - V. 34. - P. 997-1007.

134. Baties N. H. Total carbon and nitrogen in the soils of the world / N. H. Baties // Eur. J. Soil Sci. — 1996. -V. 47.-P. 151-163.

135. Bouwman A. F. Global Estimates of Gaseous Emission of NH3, NO and N20 from Agricultural Land / A. F. Bouwman, L. J. Boumans, N. H. Batjes // Food and Agriculture Organisation. Rome, 2001. - 57 p.

136. Boeckx P. Estimates of N20 and CH4 fluxes from agricultural lands in various regions of Europe / P. Boeckx, O. Van Cleemput // Nutrient Cycl. InAgroecosystems. 2001. - V. 6O - P. 35-47.

137. Bradley R. L. A kinetic parameter describing soil available carbon and its relationship to rate increase in С mineralization / R. L. Bradley, J. W. Fyles // Soil Biology and Biochemistry. 1995. -V. 27. - P. 167-172.

138. Butterbach-Bahl K. Temporal variations of fluxes of NO, NO2, N20, C02 and CH4 in a tropical rain forest ecosystem / K. Butterbach-Bahl, M. Kock, G. Willibald, B. Hewett // Global Biochemical Cycles. 2001. - №1. - P. 12-30.

139. Cicerone R. J. Biogeochemical aspects of atmospheric methane / R. J. Cicerone, R. S. Oremland // Global Biogeochem. Cycles. 1988. -V. 2, № 4.-P. 299-327.

140. Chen Y. H. Estimation of atmospheric methane emission between 1996— 2001 using 3D global chemical model / Y. H. Chen, R. G. Prinn // J. Geophys.Res.-2006.-V.lll.-P. 103-107. V

141. Conrad R. Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N20, and NO) / R. Conrad // Microbiological Reviews.- 2006. V. 60. - P. 609-640.

142. Constance L. Neel. Relationships between fungal and bacterial substrate-induced respiration, biomass and plant residue decomposition / L. Neel. Constance, H. Beare. Michel, L. Wialliam // Soil Biology and Biochemistry.- 1991.-V. 23.-P. 947-954.

143. Frank Keppler, John T. G. Hamilton, Marc Brass and Thomas Rockmann Methane emissions from terrestrial plants under aerobic conditions Nature. -January 12, 2006. 46 p.

144. Crow S. E. Sources of CO2 emission from a northern peatland: The role of root respiration, root exudates, and soil organic matter / S. E Crow, R. K. Wieder // Ecology. 2005. - V.86. - P. 1825-1834.

145. Le Mer J. Production, oxidation, emission and consumption of methane bysoils: a review / J. Le Mer, P. Roger // European Journal of Soil Biology. — 2001.-V. 37.-P. 25-50.

146. Laughlin R. J. Evidence for fungal dominance of denitrification and co-denitrification in a grassland soil / R. J. Laughlin, R. J. Stevens // Soil Science Society of America Journal. 2002. - V. 66. - P. 1540-1548.

147. Mei L. Nitrous oxide production and consumption in serially diluted soil suspensions as related to in situ N20 emission in submerged soils / L. Mei, L. Yang, D. Wang // Soil Biol & Biochem. 2004. - V. 36. - P. 1057-1066.

148. Müller C. Processes leading to N20 emissions in grassland soil during freezing and thawing / C. Müller, M. Martin, R. J. Stevens, V. Laughlin // Soil Biol.&Biochem. 2002. -V. 34. - P. 1325-1331.

149. Moore T. Spatial and temporal variations of methane flux from subarctic/northern boreal fens / T. Moore, N. Roulet, R. Knowles // Global Biogeochemical Cycles. 1990. -V. 4. - P. 29-46.

150. Panikov N. S. Determination of microbial mineralization activity in soil by modified Wright and Hobby method / N. S. Panikov, S. A. Blagodatsky, J. V. Blagodatskaya, M. V. Glagolev // Biology and Fertility of Soils. 1992. -V. 14.-P. 280-287.

151. Reeburgh W. S. Figures Summarizing the Global cycles of biogeochemically important elements / W. S. Reeburgh // Bull. Ecol. Society of America. 1997. -V. 778. - P. 260-267.

152. Reeburgh W. S. Global Methane Biogeochemistry / W. S. Reeburgh // Treatise on Geochemistry. 2003 - V. 4. - P. 65-89.

153. Saari A. Effect of the organic horizon on methane oxidation and uptake in soil of a boreal Scots pine forest. FEMS / A. Saari, J. Heiskanen, P. J. Martikainen // Microbiology Ecology. 1998. - V. 26. - P. 245-255.

154. Semenov V. M. Methane Oxidation in Automo<|)hic Soils: The Influence Of Environmental and Agrogenic Factors / V. M. Semenov, I. K. Kravchenko, T. V. Kuznetsova / Soil Science. 2004. - V. 37. - P. 97-101.

155. Sundh I. Depth distribution of microbial production and oxidation of methane in northern boreal peatlands / I. Sundh, M. Nilsson, G. Granberg, B. H. Svensson // Microbial Ecology. 1994. - V. 27. - P. 253-265.

156. Wardle D. A. Changes in the microbial biomass and metabolic quotient during leaf litter succession in some New Zealand forest and shrubland, ecosystems / D. A Wardle // Functional Ecology. 1993. - №3. - P. 346355.

157. Warneck P. Chemistry of the Natural Atmosphere. International Geophysics / P. Warneck // Academic Press Inc., USA. 1988. - V. 41, №4. - P. 498505; 540-542.

158. Whalen S. C. Consumption of atmospheric methane by tundra soils / S. C. Whalen, W. S. Reeburgh // Nature. 1990. - V. 34, №6. - P. 160-162.

159. Wright R. T. Use of glucose and acetate by bacteria and algae in aquatic ecocistems / R. T. Wright, J. E. Hobbie // Ecology. 1966. - V. 47. - P. 447-464.

160. Yavitt R. K. Soil chemistry versus environmental controls on production of CH4 and C02 in northern peatlands / R. K. Yavitt, C. J. Williams, R. K. Wieder//European Journal of Soil Science. -2004. -№11. P. 1365-2389.

161. Yavitt J. B. Control of carbon mineralization to CH4 and CO2 in anaerobic, Sphagnum-derived peat from Big Run Bog, West Virginia / J. B. Yavitt, G. E. Lang, R. K. Wieder // Biogeochemistry. 1987. - V. 4. - P. 141-157.