Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА ПОЧВ ТАЕЖНОЙ ЗОНЫ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА ПОЧВ ТАЕЖНОЙ ЗОНЫ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ"

ь-дот

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

Факультет почвоведения, агрохимии и экологии

На правах рукописи ЯШИН Иван Михайлович

УДК 631.445.2(470.11) : 631.412+631.417

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА ПОЧВ ТАЕЖНОЙ ЗОНЫ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук"

Научный консультант — заслуженный деятель науки РСФСР, доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. С. КАУРИЧЕВ

МОСКВА 1993

С / >

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор Л. О. Карпачевскнй, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент РАСХН А. М. Лыков, доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. А. Соколов.

Ведущая организация — Институт почвоведения и фото синтеза РАН (г Пущино)

Защита состоится < . » 3 & ¿г'¿¿У7^. 1993 г

в .1.1. час на заседании специализированного совета Д 120 35 02 в Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул Тн мирязевская, дом 49

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА

Автореферат разослан < ^ » /^-Усу^ </ ^дд^ г

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных

наук \) Л. М. Наумова

«Растворяемые водой и , стлг^^их

листьев, стеблей, сучьев, корт-- | пр., ежегодно поступая в почву и принимая...1 самое близкое участие во многих физических, химических и биологических ее процессах, должны быть отнесены к одним из важнейших естественных факторов почвообразования».

С. П. Кравков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Водорастворимые органические вещества (ВОВ) играют многообразную и важную роль в генезисе и плодородии почв таежной зоны. Это обусловлено тем, что ВОВ являются незаменимым и типичным продуктом функционирования живых организмов таежных биогеоценозов (экосистем), они также выступают как непременная форма стадийной трансформации растительных остатков и гумусовых соединений в биосфере.

Почвенно-экологические особенности ВОВ, а также коллоидно-химическое своеобразие их компонентного состава и свойств определяют неослабевающий интерес исследователей к проблеме ВОВ.

Наиболее крупные и актуальные исследования ВОВ были выполнены В. Р. Вильямсом, С. П. Кравковым, И. В. Тюриным, М. М. Кононовой, Л. Н. Александровой, В. В. Пономаревой, И. С. Кауричевым, Д. С. Орловым, С. С. Драгуновым,

B. В. Вильямсом, А. С. Фатьяновым, Т. В. Аристовской, А. Д. Фокиным, Л. А. Гришиной, В. А. Черниковым,

C. А. Алиевым, А. И. Карпухиным, К. В. Дьяконовой, Б. Г. Мурзаковым, Г. В. Варшал, Б. А. Скопинцевым, А. Д. Семеновым, М. И. Дергачевой, Н. Ф. Ганжарой. Большой вклад в решение проблемы ВОВ внесли работы Я- Бер-целиуса, С. Одена, С. Ваксмана, В. Форсита, В. Фляйга,. Л. Шнитцера, К. Блумфильда, К- Кумады, Ф. Стевенсона, С. Хана, Р. Тейта и других исследователей.

В составе ВОВ, выделенных из различных органогенных субстратов и почв подзолистого типа, были диагностированы органические продукты индивидуальной и специфической природы, в том числе и фульвосоединения, содержащие не только разнообразные функциональные полярные группы, но и поверхностно-активные вещества, а также компоненты, способные образовывать ассоциаты дифильных молекул с измененными свойствами. Указанные черты обусловливают специфику молекулярно-массового состава ВОВ, характерные кислотные, комплексообразующие свойства и способ, . ' ЦЕНТРАЛЬНАЯ " 1 -НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА.

Коек. сэль£кох.эз академии

Мне.

ность активного взаимодействия с гидрофобными высокомолекулярными органическими соединениями почв

Выявленные особенности генезиса ВОВ дают основание априори рассматривать эту группу природных соединений как уникальное звено в биогеочимии органического вещества почв таежных ландшафтов

В то же время недостаточно полно изучены в натурной обстановке сопряженные процессы мобилизации ВОВ из различных органогенных субстратов и их абиогенная миграция Отсутствуют обстоятельные работы, в которых освещались бы абсолютные (возможные) масштабы мобилизации ВОВ, их компонентный состав и свойства, трансформация и почвенно-геохимическая миграция, взаимодействие с труднорастворимыми соединениями — известковыми мелиорантами, гидрогелями гуминовых кислот и Ре(ОН)з Разработка этой актуальной проблемы требует решения ряда методических задач.

Рассмотренные выше положения свидетельствуют о важности и острой необходимости изучения ВОВ в почвах экосистем таежной зоны

Цель работы. Основной целью диссертационной работы явилось комплексное изучение процессов, обусловливающих особенности формирования, трансформации групп ВОВ и их абиогенной миграции в почвах подзон южной, средней и северной тайги европейской части страны, исследование компонентного состава и свойств ВОВ, обоснование их экологических функций в таежных ландшафтах

Задачи исследований. Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи-

1. Усовершенствовать метод лизиметрических хромато-графических колонок (или сорбционных лизиметров) путем унификации конструктивных особенностей, подбора эффективных сорбентов, выявления рациональных условий сорбции и десорбции компонентов ВОВ на применяемых сорбентах * 2 Разработать метод изучения в натурных условиях продуктов трансформации органических веществ растительного опада, корокомпостов, гуминовых кислот и других субстратов, а также некоторых труднорастворимых химических соединений (известковых мелиорантов, гидрогелей Ре(ОН)3 и гуминовых кислот) при их взаимодействии с ВОВ

3 Изучить особенности сезонной трансформации свежих и гумифицирующихся растительных остатков, динамику процессов мобилизации ВОВ в растворимое состояние в почвах таежных ландшафтов европейской территории страны

4 Установить закономерности, формы и масштабы абиогенной миграции ВОВ и ряда металлоорганических соедине-

ний в почвах лесных биогеоценозов и пахотных аналогах агроландшафтов.

5. Изучить особенности формирования, молекулярно-мас-совый состав, свойства и химическую активность ВОВ (в том числе фульвокислот подзолистых почв).

6. Выявить некоторые продукты взаимодействия ВОВ с оглеенной породой в условиях лабораторного модельного опыта.

7. Исследовать ландшафтно-географические особенности формирования компонентного состава ВОВ природных вод таежных ландшафтов и их участие в миграции некоторых типоморфных и тяжелых металлов.

Вклад автора. Диссертационная работа обобщает научные исследования, выполненные лично автором при участии руководимых им научных сотрудников, аспирантов и студентов. В нее входят, также научные труды, подготовленные в творческом сотрудничестве с представителями других научных учреждений и учебных заведений. В совместных работах автор являлся соруководителем и одним из основных исполнителей на всех этапах исследований от сбора литературного материала, проведения опытов до оформления научных публикаций.

Основные идеи, методические разработки и фактический материал принадлежат автору и ранее были опубликованы им лично или в соавторстве.

Научная новизна. Настоящая работа является систематизированным исследованием в области почвенной экологии водорастворимых органических веществ таежных ландшафтов.

^ Для изучения процессов формирования ВОВ, диагностики их группового состава и свойств разработан и рекомендуется метод моделирования в лабораторных и натурных (стационарных) условиях с использованием модификационного варианта сорбционных лизиметров и радиоактивных изотопов в сочетании с хроматографией (гель-фильтрация, ионный обмен, бумажная распределительная, адсорбционная колоночная) и другими физико-химическими методами исследования.

Дано теоретическое обоснование метода сорбционных лизиметров с целью рационализации исследований по абиогенной миграции ВОВ в почвах таежно-лесной зоны и совершенствованию конструкций лизиметров.

Установлены содержание, масштабы мобилизации ВОВ и их компонентный состав, что имеет принципиальное значение как для оценки педогенных функций ВОВ, так и для уточнения статей гумусового баланса пахотных почв подзолистого типа.

На основе указанного метода разработан способ изучения продуктов трансформации органических веществ субстратов в почве (И М Яшин, И С Кауричев, В А Черников, И Г Платонов, А И Пупонин, 1991; А с Ха 1686350) В модельных лабораторных опытах изучена динамика компонентного состава ВОВ, выделенных из продуктов компостирования неразложившегося и гумифицированного растительного опада, оторфованных лесных подстилок, вегетативных органов кустарничков, эпифитных лишайников, древесной коры, корокомпостов и других органогенных субстратов. Показано, что в формировании групп ВОВ участвуют самые разнообразные органические вещества трансформирующихся растительных остатков, в том числе и продукты кислотной природы (фульвосоединения, танниды, уроновые, низкомолекулярные органические кислоты и аминокислоты) На примере гучусово-аккумулятивного горизонта дерново-карбонатной почвы «Каргопольскои суши» обосновано значение низкомолекулярных органических кислот (НМОК) в абиогенной трансформации гумусовых соединений

В лабораторных и натурных опытах изучены процессы трансформации известковых материалов под воздействием как водных растворов ФК (находящихся в ионно-молекуляр-ном и ассоциативном состояниях), так и нативных компонентов ВОВ Полученный фактический материал существенно расширяет традиционные представления о химизме превращения известковых мелиорантов в почвах подзолистого типа, поскольку ранее подобные исследования целенаправленно не проводились

На основе коллоидно химического подхода к проблеме ВОВ и использования ионообменной хроматографии в лабораторных опытах изучены реакции взаимодействия очищенных препаратов гидрофобного гидрозоля Ре(ОН)3 и гидрофильных водных растворов ФК Совокупность изученных реакций охарактеризована как концепция процесса сорбци-онного комплексообразования

С помощью методов сорбцнонных лизиметров и радиогель-хроматографии исследованы особенности трансформации растительных остатков (меченных изотопом ,4С) и формирование групп ВОВ Изучены их молекулярно-массовый состав и свойства в подзолистых почвах подзон южной и средней тайги Достоверно установлено своеобразие включения компонентов ВОВ из растительных остатков в гумусовые вещества, поглощение растениями и мхами, необменное закрепление в исходном субстрате и абиогенная миграция из зоны формирования

Использование метода сорбционных лизиметров при абиогенной миграции ВОВ в среднесуглинистой сильнопод-4

золистой почве юго-запада Подмосковья способствовало выявлению педогенного механизма формирования фульво-соединений.

В длительных стационарных опытах, проводившихся в период 1970—1992 гг., изучены зонально-провинциальные особенности формирования ВОВ, масштаб их вертикальной нисходящей и восходящей миграции в почвах таежных биогеоценозов, компонентный состав и свойства.

В пахотных дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах юго-запада Подмосковья с помощью метода сорбцион-ных лизиметров исследованы сезонный масштаб мобилизации и вертикальная нисходящая миграция ВОВ.

— Обоснованы экологические функции ВОВ. Частные функции ВОВ сгруппированы в педогенные, биогеохимические и гидрохимические, раскрывающие многообразное и активное участие компонентов ВОВ в процессах почвообразования (в частности, в формировании и обновлении гумусовых веществ, глееобразовании, лессиваже и оподзоливании), трансформации труднорастворимых химических соединений, биогенной и абиотической миграции веществ, комплексообра-зовании и в питании растений.

Практическая значимость работы. Полученные разработки и рекомендации автора используются сотрудниками кафедр почвоведения, экологии и земледелия ТСХА в учебном процессе и при постановке научных * опытов по исследованию миграции ВОВ и их состава в лесных и пахотных почвах таежных экосистем, а также диагностике гумусового баланса.

Теоретические положения, освещающие особенности функционирования сорбционных лизиметров, применяются в Почвенном институте имени В. В. Докучаева, на кафедрах почвоведения Московского государственного_ университета и Белорусской сельскохозяйственной академии (п. Горки), в Нанкинском сельскохозяйственном институте (КНР) при изучении миграции современных продуктов почвообразования.

Методические материалы используются сотрудниками Архангельского ин-та леса и лесохимии при решении экологической проблемы утилизации отходов деревоперерабаты-вающей промышленности (окорки, опилок и т. д.), а также другими учебными и научными учреждениями.

Апробация работы. По результатам исследований опубликовано 68 научных работ, имеется одно авторское свидетельство. Основные положения диссертации отражены в 50 публикациях. '

Материалы диссертации доложены на ежегодных науч-.ных конференциях ТСХА (1972, 1973, 1981, 1983, 1985, 1989,

1990, 1991 и 1992 гг.), Всесоюзном совещании по проб.--- с «Гумус и его роль в почвообразовании и плодородии почв» (Ленинград, 1973); VI Всесоюзном съезде почвоведов (Тбилиси, 1981); региональных научных сессиях по проблеме «Исследование почв на европейском Севере», посвященных памяти Н М Сибирцева (Архангельск, 1985, 1990), научно-производственной конференции «Окультуривание и интенсивное использование мелиорируемых земель Нечерноземной зоны» (Горький, 1988), научной сессии, посвященной 80 летию со дня рождения В В Пономаревой (Ленинград, 1988), Всесоюзной научной конференции «Системно-зкологические основы развития сельского хозяйства и науки» (Нижний Новгород, 1991); Всесоюзном координационном совещании «Проблемы обработки почвы в агроландшафтном земледелии» (Иркутск, 1991), Всесоюзной научной конференции «Эколого-географические проблемы сохранения и восстановления лесов Севера», посвященной 280-летию со дня рождения М. В Ломоносова (Архангельск, 1991); научно практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах» (МГУ и ВНИИПТИХИМ, п Немчиновка Московской обл , 1992)

Объекты и методы исследований. В Архангельской области почвенно-экологические стационары заложены в пределах северной тайги на глееподзолистых и аллювиальных почвах («Мезенский»), на подзолистых глееватых и аллювиальных— «Холмогорский» и «Приморский», средней — на подзолистых — лесных и пахотных («Няндомский», «Карго-польский» и «Вилегодский»), в Карелии — на подзолистых иллювиально-железистых и слабоподзолистйх поверхностно-глееватых на ленточных глинах — на территории заповедника «Кивач» и в Подмосковье — в подзоне южной тайги — на сильноподзолистых (лесных) и дерново-подзолистых (лесных и пахотных) средне- и тяжелое глинистых подзолистых и болотно-подзолистых почвах в «Белом Расте» Дмитровского района и в учхозе ТСХА «Михайловское» Подольского района Почвенный покров стационаров изучен как с помощью детальной почвенной съемки (М1 :200), так и путем закладки траншей и опорных разрезов

Почвенные объекты в Подмосковье всесторонне охарактеризованы в работах И С Кауричева и Е М Ноздруно-вой, А Д Фокина, В О Таргульяна, Л О Карпачевского, В И Савича и других авторов Почвы районов изысканий на территории Архангельской области и Карелии изучали А А Красюк, Е Н. Иванова, С В Зонн, Б Ф Апарин и Е. В Рубилин, А А Хант\лев, Г А Скляров и А С Ша рова, С П Ярков, Л А Варфоломеев, А Л Паршевников, Е Н Руднева, И С Кауричев, Ю А Орфанитский и В Г 6

\

\

Орфанитская, В. Д. Тонконогов, А. Д. Кашанский, В. С. Кащенко, А. И. Марченко, В. В. Пономарева, Э. И. Гагарина, С. В. Горячкин, И. Г. Платонов, Р. М. Морозова и другие.

Изучение морфологии "поверхности препаратов ВОВ проводили на растровом электронном микроскопе ВС-300 (ЧССР) X100—1000.

Тнпоморфные химические элементы (Fe, Al, Si и Са), некоторые тяжелые металлы (Cd, Pb, Ni,; Си) и углерод ВОВ в растворах и почвах определяли по общепринятым методам (Д. С. Орлов с сотр., 1969, 1981; Агрохимические методы ..., 1975; Н. Г. Зырин и Д. С. Орлов, 1980).

Группы и компоненты ВОВ выделяли по известной схеме W. Forsyth (1947) и идентифицировали с помощью метода бумажной хроматографии, используя также слециальные методики (С. В. Солдатенков, 1962; М. П. Филиппов, 1970; М. Rosenblatt, J. Peluso, 1941).

Математическую обработу аналитических результатов осуществляли с использованием вариационной статистики для однородной выборки (Е. А. Дмитриев, 1972; Ю. Н. Благовещенский с соавт., 1987).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, общих выводов, научно-практических рекомендаций и приложения; изложена на 491 странице, включает 133 таблицы, иллюстрирована 52 рисунками и 4 фотоснимками. Список используемой литературы включает 1351 работу, в т. ч. 235 на иностранных языках.

Некоторые фактические данные получены совместно с И. С. Кауричевым, А. И. Карпухиным, В. А. Черниковым, В. С. Кащенко, А. Д. Фокиным, А. И. Пупониным, И. Г. Платоновым, А. Д. Кашанским, В. А. Аргуновой, Е. В. Орловой, А. С. Пельтцер, Е. И. Шестаковым, С. Л. Блашенковой, Л. А. Варфоломеевым, Л. А. Винокуровым, И. Нмадзурой, В. Н. Маймусовым и др.

Автор глубоко благодарен своему учителю профессору Ивану Сергеевичу Кауричеву за конструктивные советы, постоянную поддержку при постановке и выполнении настоящей работы.

Автор также признателен профессорам В. А. Черникову, А. И. Карпухину, А. Д. Фокину и А. И. Пупонину за методические советы и помощь в исследовательской работе; сотрудникам кафедр факультета почвоведения, агрохимии и экологии ТСХА за творческое сотрудничество и ряд ценных замечаний..

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Современное состояние изученности природы ВОВ в таежных ландшафтах

Проведен анализ научных работ отечественных и зарубежных авторов, изучавших формирование, состав, свойства ВОВ, их роль в гумусообразовании, питании растений, взаимодействии с минералами почв, а также участии в почвен-но-геохимической миграции продуктов выветривания и почвообразования в таежных ландшафтах

Показано, что многообразие состава и форм органических веществ в системе биогеохимического круговорота живое вещество — биологические остатки — почва — геохимический ландшафт определяет целесообразность системного изучения функций органического вещества почвы Подобный подход предусматривает накопление фактической информации и ее анализ на основе исследования ведущих процессов трансформации растительного опада, поступающего в почву К ним относятся, минерализация, гумификация, консервация опада в виде органогенных генетических горизонтов почв и, наконец, мобилизация в растворимое состояние ВОВ из живых вегетативных органов растений, растительного опада, лесных подстилок, корневых остатков и педогенных гумусовых соединений (И С Кауричев, 1965, А Д Фокни, 1975, Д С Орлов, 1990, Г В Добровольский и Е Д Никитин, 1990)

В неразрывной цепи процессов трансформации растительных остатков в гумусовые соединения основное внимание специалистов сосредоточивалось на познании явления гумификации и химической диагностики образующихся продуктов (В А Черников, 1984, С А Алиев, 1988) В меньшей мере затрагивалась проблема ВОВ, хотя их роль в почвообразовании отмечалась такими учеными, как П А Косты-чев, M H Сибирцев, В Р. Вильяме, И В Тюрин, С А Вак-сман и другие

Однако лишь в последнее время благодаря внедрению в почвенные исследования хроматографии, лизиметрического метода и изотопных индикаторов были установлены важ ные специфичные функциональные особенности ВОВ в таежных ландшафтах (Л H Александрова, 1980, И M Гад-жиев и М. И Дергачева, 1978, H С Паников с сотр , 1984, К Ш. Ибрагимов и А Д Фокин, 1985; Coubon С , Davieb R a Lewis D , 1960, Haider К , Martin J Р , 1975, Wang TSC, Li S W, Huang P M, 1978, Schnitzer M, Khan S, 1978, Novák В., 1984; Chang H H, Harper S S, Lehmann R G, 1986, Kuiters A, Denneman С A, 1987, Lehmann R G, Cheng H H , Harsh J В , 1987, Kumada К , 1988).

Отмечен недостаток информации, полученной в натурных Ьпытах, о масштабах мобилизации ВОВ, их составе и свойствах. Слабо изучен компонентный состав ВОВ природных вод таежных ландшафтов. Неполно освещена почвенно-эко-логическая роль ВОВ как в лесных биогеоценозах, так и в агроландшафтах европейской части страны.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2. Методы и результаты изучения процессов мобилизации, миграции, состава и экологических функций ВОВ

Для систематизированного изучения процессов мобилизации и почвенно-геохимической миграции ВОВ, их компонентного состава и экологических функций целесообразно использовать как приемы натурного моделирования и стационарного изучения почв, так и современные химические и физико-химические методы. Наиболее полное изучение природы ВОВ полагает необходимость выявления нх функциональной роли в динамических процессах превращения веществ и энергии в почвах таежных биогеоценозов (И. С. Кау-ричев, 1965; А. А. Роде, 1971, 1976, 1984; Л. О. Карпачев-ский, 1980).

Опираясь на результаты фундаментальных работ в области теории и практики хроматографии (кинетика, статика и динамика сорбции веществ)—Ф. Гельферих (1962), И. Хайс и К. Мацек (1962), В. В. Рачинский (1964, 1972, 1981), Н. В. Кельцев (1976), Я. И. Яшин (1976), Г. С. Либинсон (1979), Т. Эйнштейн, Дж. Герц и Дж. Шриффер (1983), Е. В. Венецианов и Р. Н. Рубинштейн (1983), А. В. Киселев "(1986), Г. В. Самсонов и А. Т. Меленевский (1986), В. Д. Лукин и А. В. Новосельский (1989); прикладные исследования состава ВОВ (Д. В. Хан, 1951; И. Прох, 1960; К. В. Дьяконова, 1964; И. С. Кауричев, 1965; В. В. Вильяме, 1965; Б. Г. Мурзаков, 1969; Б. А. Соломинская, 1969; А. И. Карпухин, 1970; Н. К. Семенова, 1978; Л. Т. Ширшова, 1985; W. Forsyth, 1947; G. Scholz, 1957; F. Scheffer u. B. Ulrich, 1960; M. Schnitzer, 1968; K. Kumada, 1973; L. Dunemann, G. Schwedt, 1984; G. Guggenberger a. a., 1989), а также собственные материалы изысканий, обоснована целесообразность комплексного применения колоночной адсорбционной хроматографии на низкозольном активированном угле «карболен» и гель-хроматографии при решении функциональных экологических задач; оценки компонентного состава продуктов трансформации не только растительного опада, но и отходов переработки древесины, корокомпостов; установле-

ния состава и свойств ВОВ поверхностных природных вод (рек, ручьев и озер), верховодки, болотных и грунтовых вод, диагностики ВОВ как фактора почвенно-геохимической миграции ряда типоморфных и тяжелых металлов

Отмечено, что использование модифицированного варианта сорбционных лизиметров в натурных опытах позволяет оценить скорость и направленность процессов трансформации труднорастворимых химических соединений Его отличают также простота и безопасность, что предопределяет возможность применения в почвах биосферных заповедников, учебно-опытных хозяйств, селекционных и опытных станций н водоохранных зон

Разработан и апробирован метод синтезирования водорастворимых железофульватных комплексов Важная роль при этом отводится коллоидным системам, как своеобразному состоянию химических элементов при трансформации минералов и других веществ подзолистых почв (К К Гед-ройц, 1955, Б В. Дерягин, 1986)

Углублено теоретическое обоснование метода сорбционных лизиметров и дана характеристика системных исследований ВОВ.

Показана рациональность совместного исследования методов сорбционных лизиметров и гель-хроматографии при изучении абиогенной миграции ВОВ и их состава; для количественной оценки процессов трансформации растительных остатков перспективно их сочетание с методом радиоактивных индикаторов (А. Д Фокин, 1986, 1990)

3. Формирование, состав и свойства водорастворимых органических веществ почв таежной зоны

С помощью модификации метода сорбционных лизиметров в разные сезоны года установлены коэффициенты мобилизации (Кмоб) ВОВ из различных органогенных субстратов по выражению

Кмоб = ГПмоб/А,

где Кмоб — коэффициент мобилизации (безразмерная величина);

гПмоб — масса углерода ВОВ, идентифицированная в опыте (г);

А — масса углерода в исходном субстрате (г). На основании экспериментальных коэффициентов (Кмоб), данных о запасе подстилки и массе опада рассчитаны абсолютные (возможные) масштабы мобилизации ВОВ за конкретный период времени — сезон, год

Темп и характер трансформации растительных остатков на поверхности почв заметно различаются по сезонам года, Ю

достигая максимума в мобилизации ВОВ в осенне-ранневе-сенний период в почвах как южной (КМоб 0,12—0,18), так и средней тайги (Кмоб 0,07—0,21). В летний период величины Кмоб варьируют от 0,01—0,05 (почвы среднетаежного региона) до 0,02—0,06 — почвы южной тайги. При этом из свежего опада, например хвои ели, в раствор продуцируется (в указанных регионах) 110 и 130 г/м2 углерода ВОВ в 1 год, а из гумифицированных остатков растений — примерно в 4 раза меньше. В период вегетации растений наблюдается более активное формирование специфических групп ВОВ, особенно из растительного опада, подвергшегося гумификации.

Использование метода радиогель-хроматографии в почвах южной тайги позволило установить количественные закономерности трансформации неразложившихся растительных остатков, меченных изотопом 14С, а также состав новообразованных групп ВОВ. В осенне-ранневесенний период убыль массы субстрата составляет 56—63%, а в составе ВОВ диагностированы главным образом индивидуальные органические продукты (57—80% Собщ ВОВ). Среди ВОВ преобладают соединения с ММ меньше 1000: в группе индивидуальных веществ их доля по углероду составляет 58%, а в группе ФК — 85%. Рассматриваемые группы ВОВ генетически взаимосвязаны, а ФК формируются уже на начальном этапе трансформации опада растительности в подзолистых почвах (табл. 1 и 2). При этом основная масса новообразованных ВОВ минерализуется.

Т а б л и ц а 1

Распределение изотопа "С по фракциям новообразованных групп ВОВ при трансформации листьев ячменя (тотально меченных >4С) в сорбционных лизиметрах

(наблюдения в учхозе «Михайловское» ТСХА; с 11.10.91 по 2.6.92 г.)

Исходная масса растительных остатков, мг Активность групп ВОВ по 14С в элюатах с акт. угля, % суммарной активности Суммарная активность ВОВ* Суммарная активность жидких новообразованных ■продуктов, % исх. активности

водо-ацетоновый аммиачный

10,0 20,0 30,0 40,0 75,8 + 0,4 80,0±2,4 65,7±2.0 57,0+1,7 24,2±1,2 20,0± 1,0 34,3±1,0 43,0+1,3 5030/100 19558/100 27352/100 35150/100 1.81 ±0.1 3,52±0,2 3,29±0,2 3,16+0,3

Примечание. Числительактивность материала, распад/мин; знаменатель — % суммарной активности. Активность 14С в элюатах определяли жидкостно-сцинтилляционным методом на бета-спектрометре «Г?аскЬе1а» (модель 1219 фирмы «ЬКВ» ДУаНас, Финляндия), .Ошибка_ измерения — 3—5% при доверительном интервале 99%.

Таблица 2

Молекулярно-массовое распределение изотопа иС по фракциям ВОВ, выделенных путем систематизированной гель-хроматографии

СО к о 6 5 Ш й О. >> Фракционирование на геле сефадекс й-10 Фракционирование на геле сефадекс О 50

а я ® 2 С 2 * 2 >.т я я 1— а о а та а. •©•« ? Я 3 и > ТЗ 5 углерод во фрак циях, % а: 03 сц 2; я г о. > ■О 5 углерод во фракциях, %

Индиви дуальная 1 2 3 22 29 41 0,0 0 35 0,66 > 700 410 .260 41,2±3,3 29,4±2.7 29,4±2 8 4 5 20 44 0 06 0,79 8440 1060 5,9±0,2 35,3 ±2,8

Специфическая (ФК) 1 2 3 22 32 36 00 0,50 0,70 > 700 320 240 44,1 ±4,0 25,7 ±3.5 30 2±3,7 4 5 20 46 0 06 0,85 8440 910 15 3± 1,4 28 8±2,4

Компонентный состав индивидуальной группы ВОВ (переходящих при десорбции из активированного угля в водо-ацетоновый элюат), выделенных из растительных остатков лесных подстилок, представлен преимущественно полифе-нольными компонентами, количество которых по углероду варьирует от 20 до 34% С0бщ данной группы ВОВ в свежем и от 12 до 24% в гумифицированном материале; уроновыми и низкомолекулярными органическими кислотами (НМОК) Их относительное содержание в водных вытяжках колеблется соответственно от 16 до 30% и от 8 до 16% из свежего опада; из гумифицированного — от 8 до 20% и от 2 до 10% от Собш данной группы ВОВ

Состав ВОВ отражает также ритмы развития микробов— кислотообразователей, влияющих на мобилизацию и изменение состояний химических элементов в растворах (Т В Ари-стовская, 1980, В Т Емцев с сотр , 1989)

В модельных лабораторных опытах установлено, что условия избыточного увлажнения благоприятны для формирования групп ВОВ (концентрация углерода варьирует в пределах 102—1600 мг/л), при этом содержание и состав ВОВ весьма динамичны во времени

Использование в лабораторных и натурных опытах метода хроматографии позволило не только выявить неоднородность компонентного состава ВОВ, генетическую взаимосвязь их основных групп, находящихся в динамическом равновесии, но и установить радикальную трансформацию ВОВ при абиогенной миграции в подзолистых почвах Существенное изменение состава ВОВ наблюдается после миграционного прохождения ими первого почвенно-геохимического барьера, каким является даже слаборазвитый гумусово-аккумулятив-12

*;ный ^горизонт. На выходе из гор. А2 доля фульвоннслот (ФК) в составе ВОВ по сравнению с зоной их формирования (гор. Ао) возрастает с 52,9 до 233,5 мг/л — т. е. в 4,4 раза.

Следовательно, одним из важных и своеобразных условий формирования группы фульвосоединений в таежных ландшафтах .является абиогенная миграция ВОВ в почвах подзолистого типа.

В почвах подзон средней и северной тайги радикальное изменение состава ВОВ. при нисходящей миграции наблюдается лишь после их контакта с веществами гор. В(!). Очевидно, в основе механизма трасформации состава ВОВ

в подзолистых почвах—лежат_сорбционно-каталитические

реакции и комплексообразование с участием ионов металлов.

4. Экологические функции водорастворимых органических веществ в таежных ландшафтах

На основании обобщения собственного и литературного материала обоснованы экологические функции ВОВ, отражающие процессы обмена веществ и энергии на разных уровнях организации биокосных систем: почвенном, ландшафтном и биосферном (например, в природных водах). При этом компоненты ВОВ могут выполнять одинаковые или близкие частные функции в структурных элементах ландшафта: газовую, окислительно-восстановительную, биохимическую, мобилизационную, энергетическую и миграционную (биогенную и абиотическую). Однако направленность, интенсивность и масштаб тех или иных процессов, протекающих с учетом ВОВ, будут существенно различаться в зависимости от интеграции экосистем с окружающим ландшафтом. Поэтому частные функции ВОВ, сообразно изучаемым объектам, сгруппированы в общие — педогенные, биогеохимические и гидрохимические.

Подчеркивается, что развитие теории гумификации, разработка биогеохимических принципов и правил гумусообра-зования (Д. С. Орлов, 1988) служат плодотворной основой не только для оценки функций ВОВ, но а понимания экологической роли гумусовых соединений в почвенно-географи-ческом пространстве и времени в связи с появлением новых проблем, связанных с интенсивным загрязнением ландшафтов Земли промышленными отходами и другими токсикантами (Р. М. Алексахин с сотр., 1977; С. А. Алиев, 1978; Л. А. Воробьева с сотр., 1980; И. Г. Важенин с сотр., 1980; М. И. Будыко, 1985; Е. Г. Нечаева, 1986; В. Г. Минеев, 1988; Дж. В. Мур н С. Рамамурти, 1987).

С позиции термодинамики открытых систем (И. Приго-жин, 1955, 1979) живые организмы, а также периодические внутринрофильные потоки воды и ВОВ являются тем реаль-

ным и постоянно действующим фактором, который обусловливает как динамичность почвенных процессов и свойств почв (В Р. Вильяме, 1929, И В Тюрин, 1937, 1Э66, С. П. Ярков, 1961), так и неравновесный (относительно развития, строения и состава) характер их пространственной организации, только лишь приближающийся к стационарному состоянию в биосфере (И А Соколов, 1986, В. О, Тар-гульян, 1985).

В этой связи отмечается двойственная почвенно-экологи-ческая роль ВОВ: положительная и отрицательная Первая, в частности, обусловлена их непосредственным участием в гумусо- и структурообразованин, формировании горизонта А| в почвах, переносе веществ и энергии в экосистемах, активизации биохимических процессов и т д Негативная роль ВОВ связана с генерированием в раствор ионов Н3О4-, кислотным гидролизом минералов, проявлением ими свойств ингибиторов и токсикантов и др (И. С Кауричев, 1965, А. М. Гродзинскнй, 1965, Ю Одум, 1975; В И Кефели, 1978, Э. Райе, 1978; М В Новицкий и Г. И. Крупина, 1980, П В. Елпатьевский с сотр. 1990).

5. Педогенные функции

Проявляются в почвенном пространстве — времени таежных экосистем сопряженно с различными группами живых организмов (в процессах почвообразования: гумусообразо-вании и обновлении гумусовых соединений, изменении состава почвенного воздуха, формировании геиетических горизонтов и профиля почв подзолистого типа — лессиваже, преобразовании..), биогенной миграции химических элементов и абиогенной миграции продуктов почвообразования Наконец, компоненты ВОВ являются важнейшим источником энергии и элементов питания почвенной биоты (И С Кауричев, 1965, Д В Хан, 1969, Д С Орлов, 1973, 1990, А. Д. Фокин, 1975, 1986, Е Д Никитин, 1979, 1980, 1985, Т В Аристовская, 1980, А А Роде, 1984, Л А Гришина, 1984, 1986; Г В Добровольский и Е Д Никитин, 1986, В И Савич, 1986; Н. Ф. Ганжара, 1988; Б Н Макаров, 1988, Ф. Р. Зайдельман, 1989, 1990, А И Карпухин, 1986, С Bloomfield, 1953, 1956, М. Schnitzer, 1988).

Информационная освещенность указанных выше почвенных процессов неоднозначна В частности, недостаточно полно исследован начальный этап трансформации растительного опада, формирование групп ВОВ и их включение в биологический и абиогенный потоки миграции веществ

Исходя из результатов натурных опытов, количественно обоснованы основные статьи баланса углеродсодержащих веществ, образующихся при трансформации опада, тотально 14

меченного изотопом ИС в поверхностных слоях автоморфных и полугидроморфных почв (лесных и пахотных) подзоны средней тайги. Выявлено, что в почвенных процессах обновления гумуса, минерализации ВОВ и их абиогенной миграции существенную роль играет степень гидроморфности подзолистых почв. Так, в автоморфных лесных и пахотных почвах наиболее активно выражена минерализация новообразованных компонентов ВОВ — соответственно 70,4% и 83,0% \ от суммарной активности. В полугидроморфных подзолистых \ почвах наблюдается не только более интенсивное включение . ВОВ в гумусовые вещества, главным образом в фульвосое-. динения, но и более заметное закрепление новообразованных продуктов в исходном растительном субстрате (29,5%), а также внутрипочвенная миграция —12,5% от суммарной активности субстрата (табл. 3).

Таблица 3

Перераспределение новообразованных ВОВ при трансформации . ' тотально меченного изотопом 14С растительного опада в подзолистых почвах средней таиги (Вилегодский стационар в Архангельской области)

Основные статьи баланса по "С* Глубокоподзолистые легкосуглинистые почвы

лесные пахотная автоморф-ная

автоморф-ная полугидро-морфная

Остаток в исходном растительном субстрате . . ...... Поглощено корнями растений и мхами ........... Включено в гумусовые соединения почвы в слое внесения (0—3 см)........ Минерализовано до конечных продуктов (СОг, Н20 и минеральных солей) ........ Миграция с потоком гравитаци-" онной воды в глубь профиля - (нижняя граница зоны — 39— 44 см) . . .....,, 16,1±0,3 0.9 ±0,0 5,8±0,1 70,4±4,6 6,8±0,2 29,5 ±0,9 7,4+0,6 18,2±0,4 32,4±2,5 12,5±0,3 5,8 ±0,2 0,1 ±0,0 4,1±0,1 83,0±4,1 7,0±0,2

* % суммарной активности исходного органогенного субстрата, через 2 года наблюдений. Меченый углерод твердых проб почвы и растений определяли в гелевых сцингнлляторах марки ЖС-13н. Степень радиоактивности субстратов измеряли на приборе ПП-8 («Волна») с газоразрядным счетчиком Т-25-БФЛ. Ошибка измерений не превышала 10% при доверительном интервале 99%.

Применение модификации метода сорбционных лизиметров позволило установить в полевых опытах на стационаре в учхозе «Михайловское» величину константы скорости

трансформации органических веществ 2-недельных проростков ячменя, которая оказалась равной 1,2 • 10-2±:5,2 • 10~3 сут-1. Период полураспада (Т1/2) составил 63,4 сут

В модельных лабораторных опытах выявлено абиогенное химическое воздействие водных растворов щавелевой кислоты на гумусовые вещества горизонта А1 дерново-карбонатной почвы Оно включает совокупность реакций протони-рования (в том числе и обменное вытеснение кальция ионами водорода, образование осадка СаСгО* в форме пленок), сорбционное комплексообразование с ионами металлов, а также лиганд-лигандное взаимодействие, сопровождающееся как сорбцией щавелевой кислоты 42—72% исходного содержания, так и некоторой мобилизацией в раствор компонентов ВОВ с ММ<700, а также водорастворимых железо-органических комплексов Незначительная мобилизация ВОВ из почвы — 4,9—11,4°,а от общего количества ФК в почве — обусловлена, по-видимому, защитной ролью сорбционных слоев оксалата кальция, который является одним из характерных и весьма слаборастворимых продуктов реакции

Путем использования колоночной адсорбционной и бумажной распределительной хроматографии в модельном лабораторном опыте изучены содержание и состав ВОВ, мобилизуемых в раствор из свежего растительного опада, взаимодействие новообразованных органических продуктов с оглеенной породой и целевыми сорбентами, широко используемыми в сорбционных лизиметрах Установлено, что длительное (80 сут) затопление опада водой способствует активной мобилизации ВОВ (концентрация составила 555,8 мг/л «С»), а в нх составе заметно доминируют индивидуальные органические вещества — полифенольные соединения и НМОК Среди последних идентифицированы щавелевая, фумаровая и янтарная, которые являются полидентат-ными лигандами Образовавшиеся органические вещества, с одной стороны, являются энергетическим материалом для специфичной анаэробной микрофлоры, а с другой — определяют темп и характер мобилизации Ре, Ь1, \1 и Са из оглеенной породы в раствор, последующие реакции комплексообра-зования, формирование и стабилизацию в растворах различных по составу коллоидных систем, а также осаждение и миграцию новообразованных продуктов при инфильтрации растворов

В длительных стационарных опытах изучен масштаб абиогенной миграции ВОВ (этот параметр, как известно, не является строго количественным, но весьма удобен в сравнительном плане) в пахотных и лесных почвах Русской равнины Отмечено, что миграцию веществ с использованием метода сорбционных лизиметров в почвах таежной зоны

ж

Лизиметрические хроматогряфические колонки I—IV для сорбции водно-растворимых веществ с нисходящим током почвсииои влаги, V—расположение лизиметрической хроматограф«ческой колонки (конструкции II) в профиле почвы, VI — лизиметрическая хроматографическая колонка для сорбции вешестп с восходящим током почвенной влаги, VII — плексигласовая лизиметрическая хроматографическая колонка

для сорбции волно-рзстпоримых веществ при бокоиом пнутрниочкснном стоке. I — прослои песка <2—2,5 см), 2 — сорбент, 3— дренаж (слои битого стекла 1,5 см ■I слой кварцевого песка 3 см). 4 — плоски"! лизиметр Шиловой (покрытый эпоксидной смолой), 5 — толстостенный шланг, соединяющий лизиметр с сорбцнопной колонкой, tf— сорбцнонная трубка, 7—вакуумный шланг для откачки поды, 8—приемник почвенных вод. 9 — резиновая пробка с выводной стеклянной трубкой, 10—прослои песка. II — слон сорбента, 17— отверстия п задней стенке дли выхода растнорои, прошедших через слои сорбента (AljOj), 13— направление движения бокового инутри-

почвенного стока

Блок-схема «поля» абиогенной (водной) миграции ВОВ в таежном биогеоценозе (ельнике разнотравном). Растительность парцелл: / — зрелое дерево ели (возраст 70—80 лет); 2 — молодой ельник мертвопокровный (возраст 10—15 лет); 3 — осоково-моховая западина.

Потоки ВОВ в биогеоценозе: а — сток в составе атмосферных осадков с вегетативных органов модельного дерева; б — миграция из растительного опада и лесной подстилки; в — поступление в почву в составе корневых выделений и почвенного гумуса.

Схема почвенных профилей ЭПА (а — индексы почвенных горизонтов); 15—17 — номера почвенных разрезов и траншей (места установки сорбционных лизиметров и отбора почвенных образцов).

изучали: И. С. Кауричев и Е М Ноздрунова, 1958, 1959, 1960, И. С Кауричев, 1965, Н Н. Поддубный с сотр., 1968, Л. Н Фролова, 1968, Л Ю Рейнтам с сотр., 1969, 1974; Н Ф. Гаижара, 1970; И С Кауричев и И М. Яшин, 1972, 1973, 1989, А Д Кашанский, 1972, М В Базилинская, 1974, А К Суворов, 1974; В С. Кащенко, 1975, А Д Фокин, 1975; Н. И Белоусова, 1977, И П Лазарева, 1978, И. Б. Арчего-ва и А Н Цыпанова, 1980, Е Д Никитин, 1985; А. Ю Ку-^деярова и М 3. Кварацхелия (1989) и другие Показано, что своеобразие процессов мобилизации и миграции ВОВ обусловлено как внешними факторами — климатическими условиями, возрастом и спецификой функционирования таежных биогеоценозов, запасами и свойствами лесных подстилок, так и внутренними — генезисом почв, структурой почвенного покрова, микрорельефом, спецификой гумусообразо-вания, гранулометрическим составом и другими параметрами

Установлено, в частности, что из гор Аа1П глееподзоли-стой супесчаной почвы за год выщелачивается 52—54 г/ч2 углерода ВОВ В подзоне средней тайги (Няндомский стационар) в «окне» между деревьями из гор А0ГП подзолистой почвы вынос составляет 7—24, из под развитой моховой кочки— 34—40, а под кроной ели — 32—37 г/м2*год-1. Следовательно, древесная растительность способствует локализации мощных абиогенных потоков ВОВ в почвенном пространстве, что оказывает со временем влияние на дифференциацию структуры почвенного покрова лесных биогеоценозов (Л. О. Карпачевский, 1977, 1980)

Близкое залегание карбонатных почвообразующих пород в подзоне средней тайги (стационар в пределах региона древнего землепашества на европейском Севере—«Карго-польская сушь») не влияет на общий масштаб мобилизации ВОВ из органогенных субстратов (он варьирует от 7 до 22 г/м2-год-1 углерода), но обусловливает преимущественное формирование в составе ВОВ органических продуктов специфической природы (51—75% С0бщ ВОВ) Аналогичные закономерности формирования компонентного состава новообразованных ВОВ в годовом цикле миграции наблюдаются в почвах юго-запада Подмосковья (стационары учхоза «Ми-хайловское» ТСХА). Здесь доля специфических органических компонентов достигает 65—77% С0бщ ВОВ В подзолистых и болотно-подзолистых почвах северной части Подмосковья (стационар «Белый Раст») — на бескарбонатных породах— формируются ВОВ, содержащие главным образом индивидуальные органические вещества (43—87% Собш ВОВ).

В почвенном пространстве таежных биогеоценозов наблюдается заметная дифференциация величин масштаба мигра-

2 17

ции ВОВ и их состава в сезонных циклах абиогенной миграции (табл. 4). При этом элювиальный характер перераспределения масс ВОВ и других продуктов почвообразования в профилях почв подзолистого типа наблюдается особенно четко в условиях развитого микрорельефа и наличия латерального потока влаги. В годовом цикле миграции, например, среднестатистический вынос ВОВ, рассчитанный по данным "4 сопряженных элементарных почвенных ареалов (ЭПА), составил (г на 1м2 год-,«С» ВОВ) : из гор. А0 (Адт) — 46,3 (а—15,3), А1 (А0А,) — 18,3 (а=22,0), А2 —20,3 (а=11,6).

Таблица 4

Состав и масштаб вертикальной нисходящей миграции ВОВ в почвах парцелл лесного биогеоценоза подзоны южной тайги (стационар в учхозе «Михайловское» Московской области: 11 сентября 1991 г. —21 мая 1992 г.)'

я

■ X В

I« 2 « 2 я

й- >»

1-4 с я о

о S

Общий вынос С ВОВ, г/м», _ (min—max), • х

С ВОВ, г/мг

в водо-ацетоновом элюате

в аммиачном элюате

Вынос С ВОВ по сорбции

на А1203, г/м2

£ в m

3£

с а, ш о

S°3m

X

я ш э

§ о g о

§ £ gu ^ » о

O-S-S*

ш , g ooö ш с « а г

О^ CJ

g -а

5« в g

og ^ UbS

Разр. 16. Молодой ельник — мертвопокровный

А»—2 17,5—31,3 (19,2) 8,7±2,7 1,4±0,6 9,1 ±3,1 86,1 _

А2—21 19,4—40,7 (21,2) 3,1 ±0,7 1,2±0,3 16,9 ±5,4 72,1 —

АаВ— 44 4,3— 8,8 (6,2) 3,3±0,9 1,6 ±0,5 1,3±0,4 67,3 70,8

Разр. 17. Осоково-моховая западина

Адт-4 14,1—27,2 (17,2)' 2,0±0,3 1,3±0,4 13,9,±4,7 60,6 —

Ai—9 7,6-18,5 (10,7) 1,9 ±0,4 2,1 ±0,5 6,7±1,5 47,5 37,8

A2g-14 4,1— 9,8 (6,8) 3,2±0,8 1,2±0,4 3,4 ±0,9 72,7 36,4

A2Bg—43 13,2—25,4 (15,1) 5,3±1,6 0,7 ±0,2 9,1 ±2,9 88,3 —

Разр. 15. Под кроной зрелой ели

Ао-2 А2—18 А2В—46

9.3—21,5 (13,2) 5,9—16,7 (9,1)

4.4—15,6 (7,0)

2,7±0,9 1,4 ±0,4 9,1 ±3,0 65,9 _

1.5±0,4 1,6 ±0,4 6,0±2,1 48,4 31,1

2,0 ±0,6 0,8 ±0,2 4,2±0,7 71,4 23,1

Разр. 18. Смешанный лес (разнотравный) в 220 м от разр. 15

Ао—1

А,—18 А2—24 А2В—34

9.3—20,6 (11,9)

2.4— 7,6 (3,5) 2,8— 8,9 (4.2) 1,4— 4,4 (2,4)

не опр. не опр. 11,9±2,9 не опр.

— — 3,5 ±0,6 —

— — 4,2 ±0,8 —

— — 2,4 ±0,6 —

70,6 42,9

Наряду с вертикальным нисходящим потоком ВОВ в почвах европейского Севера диагностированы восходящий, боковой и поверхностный потоки веществ (А Д Кашанский, 1972, 1977, А Д Фокин, 1975, 1986, Е Д Никитин, 1985 и др.), которые совместно с биогенной миграцией (биологическим поглощением и выделением) в значительной мере и определяют своеобразие современного развития почв таежных ландшафтов

Функциональная роль групп ВОВ в миграции продуктов почвообразования неоднозначна: индивидуальные органические вещества типа таннидов и НМОК активно участвуют в сорбционно-десорбционном взаимодействии с почвенными минералами и гумусовыми соединениями Их концентрация резко уменьшается после контакта с горизонтами AiAj, Аг автоморфных почв Фульвокнслоты и уроновые кислоты выступают основным фактором в миграционном перераспределении веществ в почвах подзолистого типа

Характерно, что вертикальные нисходящие потоки гравитационной влаги и находящихся в них ВОВ в средне- и тяжелосуглинистых подзолистых почвах локализуются по магистральным трещинам, ходам сгнивших корней, а также и по «языьам» элювиального горизонта, что обусловливает варьирование параметров выноса веществ внутрн почвенного тела (И С Кауричев и И М Яшин, 1973, 1989, 1991, А. Д Фокин, 1975, 1986; Л О Карпачевский, 1977; В О Тар-гульян и Л К. Целищева, 1983, В О Таргульян, Т. А Соколова, Л А. Бирина и др , 1974)

Освоение и окультуривание лесных почв таежной зоны приводит к радикальному изменению направленности и характера биологического круговорота веществ (А Д. Фокин, 1975, В П Нарциссов, 1983; А М Лыков, 1985, Л Л. Ши-шов с соавт, 1987, В К Пестряков с сотр. 1988). Поэтому реализация теоретических концепций современных систем земледелия неразрывно сопряжена с дальнейшей разработкой таких их блоков (подсистем), как мелиоративный и эко-логическии (И С Качричев и А \\ Лыков, 1979, А. И Пу-поннн, 1984, А Н Каштанов, А М Лыков и И. С. Кауричев, 1985) В этой связи весьма актуальны натурные исследования не только процессов миграции ВОВ в агроландшаф-тах, но и выяснение специфики их взаимодействия с химическими мелиорантами

В пахотных дерново-подзолистых почвах, используемых в различных системах земледелия, мобилизация и миграция ВОВ в летний период наблюдается как из растительных остатков, так и вследствие корневых выделений культурных растений При этом наибольший масштаб выноса ВОВ отмечен в вариантах опыта при совместном использовании мине-

ральных и органических удобрений в условиях 3-ярусной и отвальной обработок почвы (14,9 г/м2 «С» ВОВ). В осенне-ранневесенний сезон продуцирование компонентов ВОВ в раствор происходит в основном за счет трансформации растительных остатков, органических удобрений и гумусовых веществ почвы. Более масштабно эти процессы выражены при внесении органических удобрений, а при минимальной обработке — в вариантах опыта без удобрений — 12,9 г/м2. За год здесь вынос достигает 21,2 г/м2 углерода ВОВ, приближаясь по масштабу к лесным почвам. Для оценки относительной скорости абиогенной миграции ВОВ, а также некоторых типоморфных элементов (¿1, Ре и А1) и тяжелых металлов (РЬ, Сс1, Си) в почвах и таежных ландшафтах автором предложен коэффициент миграции (Кмвг), учитывающий не только концентрацию химического элемента, но и соотношение его массы в жидкой и твердой фазах (исходя из кларка в почве, породе, коре выветривания, %). Показано, например, что Кмиг углерода ВОВ в северотаежных ландшафтах варьирует, в пределах 12,9—43,9; Кмиг для Б! и Ре в глееподзолистых почвах соответственно составляет 7,0- Ю-6—1,1 • Ю-5 и 6,3- Ю-5 — 1,6 • Ю-4, т. е. Ре является более активным мигрантом, чем Б!.

6. Биогеохимические функции

Рассматриваются в соответствии с концепцией В. И. Вернадского (1960) о геохимической деятельности "живого вещества применительно к таежным ландшафтам (А. И. Пе-рельман, 1976). Принципиально важно, что в условиях таежной зоны ВОВ являются целесообразным продуктом функционирования групп живых организмов, в. процессе жизнедеятельности которых происходит их самообновление благодаря поглотительной и выделительной способности организмов (Т. В. Аристовская, 1965, 1980). При этом характерно многократное прохождение химическими элементами (в частности, металлами) биогенного цикла в экосистемах (Р. Уиттекер, 1980). Исключительно важную роль в данных процессах играют лиганды ВОВ, образующие с ионами металлов различные по составу, свойствам и устойчивости ме-таллоорганические соединения, которым свойственна активная биогенная и абиотическая миграция, широкое участие в различных почвенных процессах и своеобразная роль в питании растений (А. И. Карпухин, 1986; И. С. Кауричев и А. И. Карпухин, 1988).

Экспериментальный материал, полученный автором при изучении состава и свойств органо-минеральных соединений Ре, А1 и Б!, мигрирующих по профилю почв таежной зоны, показывает, что в этих новообразованных соединениях в ка-20

честве полидентатных лигандов выступают разнообразные индивидуальные органические соединения и гетерогенные фракции ФК. Такие компоненты могут быть в форме катиона и аниона, а также в виде электронейтральных молекул, что определяет широкий спектр сорбционно-десорбционных взаимодействий при их почвенно-геохпмической миграции.

В таежных ландшафтах биогеохимические функции ВОВ отражают преимущественно миграционную направленность явлений, которые сопряжены с определенной аккумуляцией веществ в различных геохимических барьерах (В. О. Тар-гульян, 1971; М. А Глазовская, 1976; Н. И. Базилевич, 1979;

B. В. Щербина, 1980; И С. Кауричев и Д. С. Орлов, 1982;

C. В Зонн, 1982, В А Ковда, 1985, И. А. Соколов, 1986; Ф. Р. Зайдельман, 1992)

Миграция химических элементов в геохимических ландшафтах неразрывно связана с их мобилизацией, поэтому мобилизационная функция ВОВ является одной из своеобразных и все еще недостаточно изученных Реализуется данная функция не только биохимическим, но и абиотическим путями (А. Д. Фокин, 1986, 1990).

В специальных модельных лабораторных опытах изучено взаимодействие компонентов ВОВ с гидрогелем Ре(ОН)3 и порошком известняка

а) Взаимодействие водных растворов ФК с гидрогелем Ре(ОН)3 сопровождается активной сорбцией органических лигандов, которая зависит, в частности, от соотношения реагентов в системе и варьирует от 51 до 81%. В процессе сорбции наблюдается стабилизация в растворе коллоидных частиц и их перезарядка Под защитой ФК гидрозоли Ре(ОН)3, очевидно, способны мигрировать из зон образования с гравитационной водой в глубь почвы (В. В. Пономарева, 1964). Относительное количество мобилизуемых ионов Ре3+ из коллоидных частиц Ре(ОН)3 составляет 9,1—21,9%. Процесс сопровождается комплексообразова-нием — формированием устойчивых водорастворимых желе-зофульватных комплексов и некоторым увеличением ММ фульвокислот. Содержание Ре, прочно связанного ФК, варьирует в пределах 55«—74% от мобилизованного количества в раствор.

Синтезированные железофульватные комплексы, как показали специальные радиовегетационные опыты, активно усваиваются корнями проростков кукурузы, не препятствуя поглощению фосфора из водного раствора. Подобные комплексы, по сведениям А И. Карпухина (1986), отличаются высокой устойчивостью (рК варьирует от 1,0 до 27,1 согласно данным изотопного обмена) и мобильностью в подзолистых почвах.

б) Взаимодействие фульвокислот с порошком известняка.

В зависимости от концентрации ФК могут находиться в водных растворах или в форме ассоциатов молекул (С0^11О мг/л углерода ВОВ), или в ионно-молекулярном состоянии (Г. М. Варшал с сотр., 1975). В опытах с доло-митизированным известняком показано, что ФК в области низких концентраций более активно мобилизуют ионы Са2+ в раствор, но комплексообразующая способность проявляется выше у ассоциатов ФК: от 50 до 65% ионов Са2+ было обнаружено при рН=8,0—8,2 в форме устойчивых водорастворимых кальцийфульватных комплексов. Сорбционная емкость порошка доломита составила 2,9—5,0 мг «С» ВОВ на 1 г мелиоранта.

В натурных опытах, на стационаре в учхозе «Михайлов-ское» ТСХА установлено, что ВОВ весьма активно мобилизуют ионы Са2+ из порошка доломита (52—135 мг/л ионов Са2+). При этом формируются как гетерополярные соли, так и комплексные кальцийорганические соединения. Ионы ще-лочно-земельного металла способствуют трансформации поступающих в лизиметры групп ВОВ с образованием преимущественно специфических органических продуктов: в контроле их доля составляла 31,3%, а в варианте с Са(Мд)С03— 49,1%. Однако в условиях подзоны средней тайги, где в составе ВОВ заметно доминируют индивидуальные органические продукты, включая и НМОК, изменение состава ВОВ не наблюдается. Не исключено, что здесь основная масса ионов Са2+ отчуждается на усреднение низкомолекулярных органических кислот и образование, в частности труднорастворимого СаС204. Формирование гумусовых веществ завершается на стадии аккумуляции фульвосоедине-ний и гуминоподобных компонентов.

7. Гидрохимические функции

Проявляются на одном из масштабных уровней организации биокосных систем: таежные ландшафты — компоненты биосферы (природные воды). ВОВ, с одной стороны, влияют на состав и свойства поверхностных вод, а с другой — непосредственно участвуют в глобальной миграции и трансформации в водной среде продуктов почвообразования и выветривания, способствуя их дифференциации и осаждению в руслах, устьях и дельтах северных рек (Н. М. Страхов с сотр., 1954; А. Г. Вологдин, 1975; А. А. Сауков, 1976). При этом образуются наиболее биопродуктивные пойменные ландшафты (Г, В. Добровольский, 1968).

Указанные положения подтверждаются следующими данными о выносе растворенных органических веществ при годовом стоке в низовьях ряда крупных рек, бассейны кото-22

рых в той или иной мере заняты таежными ландшафтами (в тыс т/год): для Сев. Двины—1446, Днепра— 1324, Лены ■— 5833, Оби —8900 и Волги —3250 (Б А Скопинцев и Л П Крылова, 1955, О А Алекин и Л В Бражникова, 1964, Б А Скопинцев, 1990)

В составе ВОВ поверхностных вод ландшафтов средней и северной тайги (реки Нименьга, Онега, Пинега и Сев Двина) преобладают фульвосоединения и содержится значительное количество индивидуальных органических веществ. При этом на 1 мг ВОВ, находящихся в водах р Сев Двины (аллювиальная зона дельты), приходится 2,5-Ю-2 мг железа, 1,9-Ю-3 мг меди, 9,3- 10~4 мг свинца и 9,2- Ю-4 мг кадмия.

Показано, что поверхностным водам объектов изысканий, в частности южной территории Архангельской области (озера Лача и Боровое, рр. Онега и Нименьга), свойственны незначительная величина сухого остатка (0,047—0,228 г/л), заметное варьирование содержания общего углерода ВОВ (7,7—34,0 мг/л) и неоднозначные значения рН Воды р Ни-меньги имеют слабокислую реакцию среды (рН = 5,4—5,7), поскольку они подпитываются верховыми и переходными болотами В условиях близкого залегания карбонатных поч-вообразующих и коренных пород (р Онега, озеро Лача) поверхностные воды отличаются нейтральной и близкой к нейтральной реакцией среды Состав ВОВ исследуемых вод также неодинаков: заметно его варьирование в пространственно-временном аспекте В озерах состав ВОВ преимущественно фульватный (54—60% «С» ФК от С0бщ в воде). В ручьях и реках, протекающих в карбонатных породах, формируются ВОВ без ярко выраженного доминирования специфической или индивидуальной группы ВОВ Не исключено, что динамическое равновесие между названными группами ВОВ в этих водах поддерживается щелочно-земелъны-ми катионами Са2+ и Мд2+

В составе ВОВ грунтовых вод осушаемых торфяников преобладают органические соединения индивидуальной природы (41—70% «С» от Совщ в воде) и их органо-минераль-ные производные, что, по-видимому, связано с особенностями трансформации и природой трансформируемых органогенных субстратов при длительном затоплении

В почвенно-грунтовых водах Подмосковья, на территории ландшафтов, где распространены лесные подзолистые и дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы, отмечено доминирование фульвосоединений Преимущественно фульватный состав ВОВ связан с педогенным сорбционно-каталитическим механизмом формирования фульвосоединений в подзолистых почвах (табл 5).

Таблица 5

Содержание и состав ВОВ некоторых типов природных вод подзон северной, средней и южной тайги европейской части страны

Природные воды, географическая привязка, сроки отбора проб воды

Сухой остаток, г/л

из "5 О в И ■=*

о

я о ю к о

и п

й я

Состав ВОВ,

% ^Общ

в воде

водо-ацетоновый элюат

аммиачный элюат

! » 1 9ш ! 50

!

: 35 в . *

8 а

а «

X о* ■в" В"

Я-&

Архангельская область. Подзона северной тайги Прибрежная (болотистая) зона взморья дельты р. Сев. Двины, д. Лапоминка, отлив — 30/У—89 г. Аллювиальная зона дельты р. Северной Двины (у о. Пустошь) :

отлив

прилив

воды, отобранные 24.5.89 в отлив (числитель) и прилив (знаменатель)

Подзона средней тайги Река Онега (у д. Андронов-ской, Каргопольский стационар)

Оз. Боровое (у д. Андреевской, Няндомский район) Река Нименьга (у д. Конды, Няндомский район)

Оз. Лача (3 км от истока р. Онеги, Каргопольский стационар)

не опр. 43,8 7,85 48,8 32,6 0,67

0,234* 16,5 7,80 37,6 62,4 1,66

0,208 42,8 7,55 33,4 66,6 2,00

0,372 12,7 7,95 38,1 61,9 1,62

0,319 36,7 7,60 44,0 56,0 1,27

0,256 31,7 7,35 47,1 40,2 0,85

0,283 17,1 7,45 30,6 38,6 1,26

Московская область. Подзона южной тайги

(стационар в учхозе ТСХА «Михайловское») воды с глубины:

Грунтовые

0,55 м дерново-подзолистых почв в смешанном лесу. Разр.. 6 (отбор проб воды 15/У— 87 г.)

0,031

22,3

6,30

25,4

59,1

0,228 19,5 7,40 48,9 39,9 0,82

0,164 18,2 7,60 34,6 48,9 1,41

0,047 7,7 6,40 37,7 60,3 1,60

0,100 34,0 5,40 39,7 46,8 1,18

0,081 14,9 5,75 11,3 67,8 6,00

0,092 30,8 6,85 42,2 54,1 1,28

2,33

Примечание. Пробы воды 1987 г. (числитель), 3-й декаде 1987 и 1988 гг. (знаменатель).

отбирали в 1—3-й декадах июня августа и 2-й декаде сентября

Дренажные воды северной части Подмосковья имеют в основном фудьватныи состав ВОВ, а в группе ФК доминируют фракции с ММ менее 1000 (их доля составляет 57% углерода) Причем на I мг ФК приходится 1,2- Ю-3 мг железа, 2,1 • Ю-1 чг алюминия и 5,2- 10 3 мг фосфора

Выводы

1 ВОВ являются одной из своеобразных форм трансформации органического вещества в биосфере

2 Результаты системных исследований процессов сорбции (кинетика, статика и динамика) и десорбции компонентов ВОВ кислотной природы на А1203 и активированном угле позволили разработать оптимальные варианты функционирования сорбционных лизиметров в почвах подзолистого типа

3 Использование комплекса методов физико-химического анализа — колоночной адсорбционной, бумажной распределительной и гель хроматографии позволило изучить особенности формирования и динамику состава ВОВ, выделенных из гумифицированных и неразложившихся растительных остатков, идентифицировать молекулярные массы групп ВОВ и диагностировать индивидуальные органические вещества кислотной природы

4. Мобилизация ВОВ, осуществляющаяся биогенным и абиотическим путями, обусловливает образование и обновление системы гумусовых соединений почв (экологического «депо» веществ и энергии), а в известной мере и перевод в мобильное состояние и элементов питания

5 Гумусовые соединения и ВОВ в почвах экосистем функционально взаимосвязаны и взаимозависимы, но их роль различна- первые затормаживают круговорот углерода и других химических элементов путем аккумуляции термодинамически устойчивых компонентов, а ВОВ, напротив, интенсифицируют почвенно-геохимический круговорот веществ в таежных ландшафтах

6 С помощью модификации метода сорбционных лизиметров (на стационарах) изучены сезонные особенности трансформации древесных и травянистых растительных остатков, определены реальные коэффициенты мобилизации ВОВ (Кмив), их состав, что позволяет прогнозировать возможные масштабы мобилизации и миграции ВОВ с целью диагностики статей гумусового баланса и оценки участия ВОВ в почвенных процессах

7 Показано, что трансформация органических веществ лесных подстилок в почвах таежных ландшафтов при устойчивом переувлажнении сопровождается интенсивной "мобилизацией ВОВ Более масштабно данное явление наблюдает-

ся при разложении негумифицированного субстрата; при этом в составе ВОВ, как правило, преобладают индивидуальные органические соединения с ярко выраженными кислотными свойствами: танниды, НМОК, уроновые и аминокислоты, суммарное содержание которых варьирует от 60 до 71% С0бщ ВОВ в растворах.

Из гумифицирующихся растительных остатков продуцируются преимущественно специфические органические компоненты (54—72% Собщ ВОВ).

8. В лабораторных опытах установлено абиогенное химическое воздействие НМОК на гумусовые вещества почвы, которое отражает совокупность реакций, включая обменное вытеснение ионов Са2+ из почвы протонами при диссоциации кислот и перевод СаСг04 в осадок, сорбционного комплексо-образования и лиганд-лигандного взаимодействия, сопровождающегося сорбцией части молекул и ионов органических кислот и некоторой мобилизацией в раствор мобильных форм гумусовых веществ с ММ<700, а также водорастворимых железофульватных комплексных соединений.

9. На основании обобщения литературного материала и анализа экспериментальных данных обоснованы экологические функции ВОВ, которые отражают особенности круговорота веществ и энергии в сопряженных природных системах (почвах — геохимических ландшафтах-компонентах биосферы): педогенные, биогеохимические и гидрохимические.

.10. Постоянная мобилизация в раствор компонентов ВОВ из опада и лесных подстилок, их поступление в почву за счет корневых выделений, а также в составе вод, стекающих с вегетативных органов растений, имеют определенную биогеохимическую направленность; эти процессы взаимосвязаны и отражают почвенно-экологическую специфику существования групп живых организмов таежных биогеоценозов.

11. В модельных лабораторных опытах установлено, что в условиях длительного анаэробиозиса трансформация типо-морфных химических элементов бескарбонатного моренного суглинка протекает при активном участии компонентов ВОВ; при этом наблюдается формирование коллоидных систем Fe, А1 и Si. Последние выступают, с одной стороны, емкими сорбентами в отношении ВОВ и ионов металлов, а с другой — обусловливают разнообразие состояний и форм веществ в зонах оглеения, заметно уменьшая скорость инфильтрации почвенных растворов.

12. Выявлен педогенный (сорбционно-каталитический) механизм формирования ФК при абиогенной миграции ВОВ. В песчаных подзолах средней тайги радикальное изменение

состава ВОВ отмечается преимущественно после их сорб-ционно-десорбционного взаимодействия с гумусовыми и орга-но-чинеральными соединениями в горизонте В(п

13 В таежных биогеоценозах Подмосковья исследованы сезонная трансформация растительных остатков, меченных НС, и включение данного изотопа в новообразованные группы и фракции ВОВ Установлено, что группа ФК формируется уже на начальном этапе превращения органических веществ растительного опада на поверхности почвы При этом в составе новообразованных (незрелых) ФК преобладают низкомолекулярные фракции (ММ менее 1000), на долю которых приходится порядка 85% общего углерода данной группы ВОВ.

14 С помощью метода радиоактивных индикаторов в пахотных и лесных подзолистых почвах средней тайги (Архангельская область) изучены количественные закономерности стадийной трансформации ВОВ, мобилизующихся из растительного опада, меченного изотопом ИС в поверхностных слоях почв Показано, что в автоморфных почвах основная масса новообразованных ВОВ (70—83% исходной активности) минерализуется, 4—18% углерода ВОВ включается в молекулярные структуры гумусовых соединений, главным образом в ФК, 7 — 12°о углерода ВОВ мигрирует в глубь почвы (35—45 см) с гравитационной влагой В подзолистых глеевых почвах новообразованные массы ВОВ менее активно биодеградируют и интенсивнее включаются в гумусовые соединения

15 Исследовано взаимодействие некоторых труднорас творимых химических веществ (очищенного гидрофобного коллоида — гидрогеля гидроксида железа и порошка СаС03) с водными растворами препаратов ФК Многообразие реакции диагностировано как процесс сорбционного комплексо-образовання, характеризующийся, в частности, сорбцией ФК, мобилизацией в раствор ионов металлов и образованием устойчивых водорастворимых четаллоорганических комплексов Как показали результаты вегетационных опытов, водорастворимые железофульватные комплексы не препятствуют поступлению фосфора (меченного 32Р) в проростки кукурузы

16 В длительных стационарных опытах установлены зонально-провинциальные особенности формирования состава ВОВ и изучен масштаб их абиогенной миграции в лесных, пахотных и мелиорированных почвах европейской части страны Параметры абиогенной миграции ВОВ зависят от типа н возраста растительных фитоценозов, генезиса почв, запаса и состава лесной подстилки, пестроты почвенного покрова, дренированности честности

В пахотных почвах подзолистого типа таежной зоны абиогенный вынос ВОВ проявляется так же активно, как и в лесных аналогах, что в известной мере и обусловливает современную трансформацию почвенных минералов и техногенных продуктов (в частности, известковых мелиорантов) в агроландшафтах.

17. На основании сопряженного изучения абиогенных потоков ВОВ в ЭПА парцелл южиотаежного биогеоценоза в сезонном и годовом циклах обосновано положение об абиогенном «поле миграции». Показано, что в осенне-ранне-весенний период среднестатистический нисходящий вынос ВОВ, рассчитанный по 4 ЭПА изучаемого биогеоценоза, составил (г на 1 м2 «С» ВОВ): из гор. А0 (Адт)—13,9 (о=2,3), ~АТ— 7,1 (0=5Л),>2— 10,3 (а=7,5) и из А2В — 7,7 (о = 5,3). Выявлено, что статистическое «правило трех сигм» при абиогенной миграции ВОВ в большинстве лизиметрических опытов не соблюдается, что обусловлено высокой пестротой ПП и неоднородностью химического состава генетических горизонтов. -

18. Отмечено, что вертикальный восходящий поток ВОВ в подзолистых почвах достигает величин, нередко соизмеримых с их нисходящим выносом из гор. А0, и, очевидно, в определенной мере способствует компенсации элювиальных потерь ВОВ из почв подзолистого типа.

19. Изучена сезонная динамика состава ВОВ речных, грунтовых и озерных вод таежной зоны, обусловленная главным образом процессами мобилизации и абиогенной миграции ВОВ в почвах лесных биогеоценозов и агроландшафтов. Установлено, что болотные массивы также являются активными продуцентами ВОВ природных вод. Выявлена своеобразная и важная роль ВОВ в формировании и миграции биологически активных соединений ряда тяжелых металлов.

В качестве критерия оценки относительной скорости абиогенной миграции ВОВ в подзолистых почвах предложен коэффициент миграции (Кмиг), определение которого основывается на расчете соотношения масс углерода ВОВ в жидкой и твердой (исходя из кларка, %) фазах.

Научно-практические рекомендации

1. Разработана, апробирована и рекомендуется для стационарных исследований система методов изучения продуктов трансформации органогенных субстратов, химических мелиорантов и труднорастворимых соединений, содержащих, например, тяжелые металлы.

2. Теоретически обоснован метод сорбционных лизиметров с целью оптимизации их функционирования при изучении

масштаба абиогенной миграции ВОВ и их состава в почвах таежной зоны

3 Разработан и рекомендуется для практического использования модифицированный метод сорбционных лизиметров, предназначенный как для оценки абсолютного (возможного) масштаба мобилизации ВОВ из различных растительных материалов, так и для установления их компонентного состава

4 Предлагается методика синтезирования нативных водорастворимых железофульватных комплексов, основанная на коллоидно-химическом взаимодействии препаратов гидрогеля Ре(ОН)3 и водных растворов ФК

3 На примере южнотаежного биогеоценоза рекомендуется сопряженное исследование абиогенной миграции ВОВ в пределах растительных парцелл и элементарных почвенных ареалов

6 Предлагается методика изучения фракционно-группо-вого состава ВОВ поверхностных и лизиметрических вод путем сопряженного использования колоночной адсорбционной хроматографии на малозольном активированном угле «карболен» и гель-чроматографии

7 На основании результатов длительных стационарных опытов, в которых изучалась трансформация растительных остатков, рекомендуется дифференцированное использование свежих и гумифицированных органогенных субстратов-свежие остатки весной — для улучшения пищевого режима, а осенью — для стабилизации гумусового баланса почв Гумифицнроваиные субстраты, активно поглощающие ВОВ, очевидно, целесообразно вносить осенью под зябь

8 При проведении экологического мониторинга территорий таежных биогеоценозов и агроландшафтов (оценка качества и свойств природных вод, гумусового состояния пахотных почв, диагностика процессов мобилизации и миграции тяжелых металлов, радионуклидов и других токсикантов) предлагается учитывать сезонные процессы мобилизации ВОВ (масштаб и их состав), а также особенности поч-венно-геохимической миграции веществ в сопряженных ландшафтах

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Я ш и н И VI Сорбция и десорбция органических веществ почвы активированным углем и «безводной» А1203 у Известия ТСХА, 1972 — Вып 6 — С 123—129

2 Кауричев И С. Яшин И М Использование некоторых сорбентов при изучении водорастворимых органических веществ методом лизиметрических хроматографических колонок //Тезисы докл II Межведом совещ по применению лизиметрических методов в почвоведении, мелиорации и лгрохимии Л ГО СССР 1972 — С 48—49

3 Кауричев И С.Яшин И М Адсорбция некоторых соедпне-

ний почвы различными сорбентами//Доклады ТСХА, 1972. — Вып. 183.— С. 11—15.

4. Кауричев И. С., Яшин И. М. Фракционирование водорастворимых органических веществ растительных остатков методом адсорбционной хроматографии на угле.//Известия ТСХА, 1973. — Вып. I.— С. 122—128.

5. Фокин А. Д., Аргунова В. А., Кауричев И. С., Яшин И. М. Состав органического вещества, состояние полуторных окислов н фосфатов в водах, дренирующих подзолистые почвы // Известия ТСХА, 1973, — Вып. 2, —С. 99—105.

6. Кури че в И. С., Яшин И. М. Теоретическое обоснование метода лизиметрических хроматографических колонок.//Известия ТСХА, 1973.— Вып. 3. —С. 89—98.

7. Кауричев И. С., Ганжара Н. Ф., Яшнв И. М. Состав и свойства фульвокислот подзолистых почв Ц Тезисы докл. Всесоюзного совещ. «Гумус и его роль в почвообразовании и плодородии». Л.: ГО СССР, 1973, —С. 4—6.

8. Кащенко В. С., Яшин И. М. Исследование миграции и состава водорастворимых веществ в подзолистых почвах подзоны средней тайги./;! Доклады ТСХА, 1973, —Вып. 193.— С. 97—101.

9. К а у р и ч е в И. С., Кащенко В. С., Яшин И. М. Некоторые аспекты подзолообразования в почвах средней тайги.//Известия ТСХА, 1976. —Вып. 2. —С. 81—90.

10. Кауричев И. С., Яшин И. М.., КашанскийА. Д. Применение метода лизиметрических хроматографических колонок в почвенных исследованиях.//В кн.: Методы стационарного изучения почв. М.: Наука, 1977. —Т. 2, —С. 167—198.

11. Кауричев И. С., Кашанский А. Д., Карпухин А. И., Орлова Е. В., Яшин И. М. Формы и превращения соединений железа в подзолистых и дерново-подзолистых почвах таежно-лесной зоны//Тезисы докл. VI делег. съезда ВОП. Тбилиси,' 1981.-»-С. 86.

12. Кащенко В. С., Яшин И. М. Пойменные почвы приморских ландшафтов европейского Севера и их использование. // В сб.: Генезис и плодородие почв. М.: МСХА, 1981,—С. 115—120.

13. Кащенко В. С., Яшин И. М., Бенидовский А. А., Платонов И. Г. Засоленные почвы дельты Северной Двины.//Известия ТСХА, 1981. — Вып. 1, —С. 85—92.

14. Кащенко В. С., Яшин И. М. Генетические особенности красноцветных почв северной тайги Архангельской области // Известия ТСХА, 1983, —Вып. 4.— С. 75—82.

15. Кащенко В. С., Яшин И. М. Особенности глееподзолистых почв северной тайги бассейна р. Мезени и их сельскохозяйственное использование.//Известия ТСХА, 1983.— Вып. 6. —С. 91—97.

16. Яшин И. М. Некоторые свойства соединений фульвокислотного характера дерново-подзолистых почв. // Сб: Органическое вещество и плодородие почв. М.: ТСХА, 1983.— С. 43—56.

17. Карпухин А. И., Кащенко В. С., Платонов И. Г., Яшин И. М. Влияние разных приемов известкования на состав и свойства освоенных подзолистых почв Архангельской области.//Известия ТСХА, 1984, —Вып. 1. —С. 87—93.

18. Кащенко В. С., Яшин И. М., Самозвон Н. М. Аллювиальные почвы нижнего течения рек Мезени и Кулоя. // Известия ТСХА, 1984,— Вып. 3. —С. 100—106.

19. Яшин И. М., Кащенко В. С. Миграция водорастворимых органических соединений в супесчаных глееподзолистых почвах Севера европейской части СССР.//Известия ТСХА, 1984, —Вып. 6, —С. 59—71.

20. Яшин И. М., Кащенко В. С„ Самозвон Н. М., Вин о-куров Л. А. Почвенное районирование территории Архангельской области. // Известия ТСХА, 1985, —Вып. 2. —С. 65—75.

21 Яшин И М, Кащенко В С, Самозвон Н М идр Почвенный покров Архангельской области и его сельскохозяйственное использование // Тезисы Д(.кл научной сессии посвящ 125 летию со дня рожд Н М Сибирцева Архангельск ГО СССР. 1985 — С 36—38

22 Яшин И Ч Кащенко В С, Платонов И Г, Самозвон Н М К характеристике почвенного покрова Архангельской области//Известия ТСХА, 1986 — Вып 1 — С 101—109

23 Кауричев И С, Яшин И М. Кашанский А Д, Кащенко В С Опыт применения метода сорбционных лизиметров при изучении водной миграции веществ в подзолистых почвах европейского Севера //Почвоведение, 1986 —№ 8 —С 29—11

24 Я ш и н И М, Гавриков Г Г Элементарные структуры почвенного покрова южной части Архангельской области // Известия ТСХА. 1986 — Вып 6 —С 73—84

25 Яшин И VI Элементы симметрии и асимметрии почвенного покрова таежно-лесной зоны//Известия ТСХА, 1988 —Вып 2 —С 78—86

26 Яшин И Ч, Маймусов В Н, Блашенкова С Л Бай бе ко в а Л И Влияние систем обработки и удобрений на состав гумуса дерново подзолистых почв юго-запада Подмосковья // Сб Акту альные вопросы агрономического почвоведения М ТСХА, 1989 — С 84—94

27 Яшин И М Выделение из почв мобильных групп гумусовых соединений водным раствором нейтральной соли // Сб Актуальные вопросы агрономического почвоведения М ТСХА, 1989 —С 48—53

28 Кауричев И С, Яшин И М Образование водорастворимых органических веществ как стадия превращения растительных остатков//Известия ТСХА 1989 — Вып ! —С 47—57

29 Яшин И М, Кауричев И С Превращение растительных остатков и формирование групп гумусовых соединений в подзолистых почвах //Известия ТСХА, 1989 — Вып 4 — С 42—53

30 Яшин И М, Черников В А, Карпухин А И.Пельтцер А С Влияние железофульватных комплексов на поступление фос фора в проростки кукурузы //Известия ТСХА, 1990—Вып 1 —С 57—68

31 Яшин И М Черников В А, Кащенко В С, Кашанский А Д Винокуров Л А Почвенные ресурсы «Каргопольской суши», их оценка и рациональное использование //В сб материалов науч сессии посвящ 130 летию со дня рожд Н М Сибирцева Архангельск ГО СССР, 1990 — С 107—108

32 Яшин И М Кауричев И С Сезонная трансформация растительного опада и формирование групп гумусовых соединений в лесных биоценозах европейского Севера // Там же — С 56—60

33 Яшин ИМ Изменение структуры почвенного покрова после комплексной мелиорации // Сб науч трудов Горьк с х ин-та «Окультуривание и интенсивное использование мелиорируемых земель Нечерноземной зоны» Горький ГСХИ 1990 —С 73—74

34 Кауричев И С, Яшин И М.Карпухин А И Природа и экологическая роль водорастворимых органических соединений в ландшафтах таежно лесной зоны европейского Севера // Сб науч трудов Почв ин та им В В Докучаева «Роль органического вещества в формировании почв и их плодородия» М Почв ин т им В В Докучаева, ВАСХНИЛ 1990 —С 27—41

45 Яшин И М Маймусов В Н Байбекова Л И идр Динамика качественного состава гумуса дерново подзолистых почв стационарных опытов учхоза ТСХА «Михайловское»//Сб Состав свойства и плодородие почв Ч ТСХА 1990 — С 7—18

ЗЬ Яшин И М Черников В А Карпухин А И Рад жабова П А Содержание и состав водорастворимых органических

веществ в поверхностных природных водах европейского Севера // Известия ТСХА, 1990. — Вып. 3. — С. 68—84.

37. Яшин И. М., Черников В. А., Кауричев И, С. Кинетика трансформации растительных остатков в подзолистых почвах европейского Севера//Известия ТСХА, 1990.—Вып. 6. — С. 56—65.

38. К а у р и ч е в И. С., Яшин И. М., К а р п у х и н А. И., Платонов И. Г. Особенности мобилизации и трансформации водорастворимых органических веществ в подзолистых почвах Архангельской области.//Известия ТСХА, 1991, —Вып. 3, —С. 71—84.

39. Яшин И. М,, Карпухин А. И., Черников В. А., Платонов И. Г. Статика сорбции водных растворов фульвокислот доло-митизированным известняком.//Известия ТСХА, 1991. — Вып. 4.— С. 17—31.

40. Я ш и н И. М. Взаимодействие гидроксида железа, препаратов гуминовых кислот и доломита с водорастворимыми органическими веществами подзолистых почв.//Известия ТСХА, 1991.— Вып. 5.— С. 46—61.

41. Яшин И. М., Кауричев И. С., Черников В. А., Платонов И. Г., Пупонин А. И. Способ изучения трансформации органических веществ субстратов в почве. А. с. № 1686350 О 01 33/4, заре-гистр. в Госуд. реестре изобрет. СССР от 22.06.91 г, (приоритет 28.03.89 г.).

42. Пу п о н и и А. И., Яшин И., М., Платонов И. Г., Май- , м у с о в В. Н. Трансформация известковых мелиорантов и миграция водорастворимых органических веществ в почвах подзолистого типа // Известия ТСХА, 1991,—Вып. 6.—С. 39—57.

43. Яшин И. М., Кауричев И. С. Почвенно-экологические функции водорастворимых органических веществ в лесных ландшафтах европейского Севера.//Тезисы докл. Всесоюзн. науч. конфер., посвященной 280-летию со дня рожд. М. В. Ломоносова «Эколого-географические проблемы сохранения и восстановления лесов Севера». Архангельск: ГО СССР, АН СССР, 1991, —С. 142—144.

44. К а р п у х и н А. И., Я ш и н И. М., Платонов И. Г. Природа взаимодействия известковых мелиорантов с фульвокислотами подзолистых почв // Там же, —С. 140—141.

45. Яшин И. М., Кауричев И. С. Педогенные функции водорастворимых органических веществ в таежных ландшафтах. // Почвоведение, 1992, —№ 10, —С. 49—61.

46. Я ш и н И. М., Кауричев И. С, Роль низкомолекулярных органических кислот в абиогенной трансформации гумусовых веществ почв таежо-лесной зоны.//Известия ТСХА, 1992.— Вып. 5. — С. 36—49.

47. Яшин И. М.. Кауричев И. С., Особенности взаимодействия водорастворимых органических веществ с оглеенной породой в модельном лабораторном опыте.//Известия ТСХА, 1992. — Вып. 6.—С. 33—44.

48. Яшин И. М., Кауричев И. С., Нмадзуру И. Абиогенные поля миграции водорастворимых органических веществ в лесных биогеоценозах//Известия ТСХА, 1993.— Вып. 1. —С. 41—55.

49. Карпухин А. И., Яшин И. М., Черников В. А. Формирование и миграция комплексов водорастворимых органических веществ с ионами тяжелых металлов.// Известия ТСХА, 1993. — Вып. 2. — С. 107— 126.

50. Яшин И. М., Нмадзуру И., Шестаков Е. И. Особенности формирования водорастворимых органических веществ в подзолистых почвах и их роль в абиогенной миграции типоморфных элементов. // Известия ТСХА, 1993. — Вып. 3. — С. 126—142.

Объем 2 п. л. Заказ 1393. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева . 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 414