Журнал «Теоретическая и прикладная экология» № 1, 2015

Раздел

Section

Теоретические проблемы экологии

Theoretical Issues of Ecology

Название

Title

В. А. Безносиков, Е. Д. Лодыгин

VI Всероссийская научная конференция с международным участием «Гуминовые вещества в биосфере»

V.A. Beznosikov, E.D. Lodygin

4th All-Russian Scientific Conference with International Participation "Humic Substances in Biosphere"

 

Раздел

Section

Теоретические проблемы экологии

Theoretical Issues of Ecology

Название

Title

С. Н. Чуков

Формирование и роль гуминовых веществ в биосфере

S.N. Chukov

Formation and role of humic substances in biosphere

e-mail

e-mail

 

 

Аннотация

Abstract

Роль гуминовых веществ в биосфере как крупнейшего резервуара углерода в составе органических соединений трудно переоценить. Они играют важнейшую роль в процессах сохранении питательных и энергетических ресурсов в биосфере, а их уникальная биологическая и физиологическая активность делает их своеобразными АТФ биосферы, аналогичными АТФ живого организма.

В почве, где пересекается большой геологический и малый биологический круговороты, пути миграции макро и микроэлементов, их значение особенно велико. Здесь они работают и как геохимический барьер и как медиатор межфазных взаимодействий, формируют и стабилизируют почвенную структуру и поровое пространство почвы. Однако, несмотря на важное значение гуминовых веществ, механизм их формирования до сих пор являются дискуссионным.

Достаточно продуктивным явилось использование теории случайных переходов, аппарата супрамолекулярной химии, теории неравновесных шумоиндуцированных переходов, физических моделей кинетических переходов типа «беспорядок-порядок». С их использованием в обобщенном виде выделено три стадии формирования пространственной решетки самоорганизующихся систем (в нашем случае гуминовых веществ).

The role of humic substances as the largest reservoir of carbon in the biosphere can not be overestimated. They play a crucial role in the preservation of nutrients and energy in the biosphere, and their unique biology-cal and physiological activity makes them a kind of ATP biosphere similar to ATP of a living organism.

In the soil, where it crosses the great geological and small biological cycle, migration routes of macro- and microelements, their value is particularly high. Here they work and how geochemical barrier and as a mediator of interfacial interactions, form and stabilize soil structure and pore space of the soil. However, despite the importance of humic substances, the mechanism of their formation are still debatable.

Was a very productive use of the theory of random transitions apparatus supramolecular chemistry, the theory of nonequilibrium noise-induced transitions, physical models of kinetic transitions such as «order-disorder». With their use in summary form three stages of formation of the space lattice self-organizing systems (in our case, humic substances).

Ключевые слова

Keywords

гуминовые вещества, механизмы гумификации, физиологическая активность, супрамолекулярная химия

humic substances, humification mechanisms, physiological activity, supramolecular chemistry

Литература

Bibliographic list

1.              Князев Д.А., А.Д.Фокин, А.В.Очкин Свободно-радикальная конденсация как естественный механизм образования гуминовых кислот // Почвоведение. 2009. №9. С. 1061-1065.

2.              Кудеяров В.Н., Заварзин Г.А., Благодатский С.А., и др Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России. М.: Наука, 2007. - 315 с.

3.              Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой: Пер. с англ./ Общ. ред. В. И. Аршинова, Ю. Л. Климонтовича  и  Ю. В. Сачкова. М.: Прогресс, 1986. 432 с.

4.              Стид Дж. В., Этвуд Дж. Супрамолекулярная химия - В 2-x томах   М.: Академкнига, 2007.  480 с., 416 с.

5.              Пожарский А. Ф. Супрамолекулярная химия. Часть 2. Самоорганизующиеся молекулы. // Соросовский образовательный журнал. 1997. Т. 9. С. 40—47.

6.              Brown Lester R. World on the Edge: How to Prevent Environmental and Economic Collapse.  W. W. Norton & Company, 2011.  265 р. 

7.              Gierer, A., Meinhardt, H., A theory of biological pattern formation // Kybernetik. 1972.12. Р. 30–39.

1.    Knyazev DA, A.D.Fokin, A.V.Ochkin free radical con densation as a natural mechanism for the formation of humic ki-slot // Soil science. 2009. №9. S. 1061-1065.

2.    Kudeyarov VN, GA Zavarzin, Blagodatsky SA, and other pools and on-currents of carbon in terrestrial ecosystems of Russia. M.: Nauka, 2007 - 315 p.

3.    Prigogine I., Stengers I. Order out of Chaos: New Single chelove dialogue with nature: Trans. from English. / Com. Ed. VI Arshinova, Yu L. Klee-montovicha and V. Sachkova. M.: Progress, 1986. 432 p.

4.    Steed J.V., Atwood J. Supramolecular chemistry – V.1, 2 M.: Akademkniga volumes, 2007. 480 p, 416 p.

5.    Pozharsky AF Supramolecular chemistry. Part 2. Samoorgani-bonding molecules. // Soros Educational Journal. 1997. v. 9. S. 40-47.

6.    Brown Lester R. World on the Edge: How to Prevent Environmental and Economic Collapse.  W. W. Norton & Company, 2011.  265 р.

7.    Gierer, A., Meinhardt, H., A theory of biological pattern formation // Kybernetik. 1972.12. Р. 30–39.

 

Раздел

Section

Методы исследований. Модели и прогнозы

Research Methods. Models and Prospects

Название

Title

Д. А. Каверин, Е. М. Лаптева, А. В. Пастухов

Особенности строения многолетнемёрзлых торфяников на Европейском Северо-Востоке и состава их органического вещества

D. A. Kaverin, E. M. Lapteva, A. V. Pastukhov

Organic matter structure and composition of permafrost peatlands in the European North-East

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

В статье рассмотрены особенности строения многолетнемёрзлых торфяников, распространенных в пределах южной части Большеземельской тундры. Выявлено трёхкомпонентное строение почвенно-геокриологического комплекса бугристых торфяников как системы «сезонно-талый слой – верхние многолетнемёрзлые породы – нижние ММП». Исследованы особенности профильного распределения и состава некоторых компонентов почвенного органического вещества бугристых торфяников. Показано, что параметры гумусного состояния, оцениваемые по данным фракционно-группового состава гумуса, хорошо маркируют условия формирования сезонно-талых слоев и многолетнемерзлых пород в почвах бугристых торфяников юго-востока Большеземельской тундры. Наиболее показательными в этом отношении являются: содержание углерода водорастворимых органических соединений; соотношение гуминовых и фульвокислот; соотношение фракций в составе группы гуминовых кислот. Отсутствие растительного покрова на торфяных пятнах согласуется с низким содержанием в почве легкоминерализуемых органических соединений, обеспечивающих растения азотом и питательными элементами.

The paper deals with structure of permafrost peatlands from the southern part of the Bolshezemelskaya Tundra region. The soil-geocryological complex of peatlands was found for three constituents in its structure as ’active layer - upper permafrost - lower permafrost’. Profile distribution and composition of some soil organic matter components at peatlands was studied. The humus state parameters which are accessed on base of fraction-group humus composition data are good markers of formation conditions of active layers and permafrost rocks in soils of peatlands from the south-eastern part of the Bolshezemelskaya Tundra region. The most indicative among them are: (1) carbon content of water-soluble organic compounds; (2) humic to fulvic acids ratio; (3) ratio of fractions in composition of humic acids. Zero vegetation cover on peat circles corresponds with low content of easy-mineralizable organic compounds in soil which provide plants with nitrogen and nutrients.

 

Ключевые слова

Keywords

торфяные олиготрофные почвы, торфяные пятна, почвенное органическое вещество, сезонно-талый слой, многолетнемерзлые породы

peaty oligotrophic soils, peat circles, soil organic matter, active layer, permafrost

Литература

Bibliographic list

Литература

1.        Hugelius G., Virtanen T., Kaverin D., Pastukhov A., Rivkin F., Marchenko S., Romanovsky V. and Kuhry P. High-resolution mapping of ecosystem carbon storage and potential effects of permafrost thaw in periglacial terrain, European Russian Arctic // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. G03024. doi:10.1029/2010JG001606.

2.        Пьявченко Н.И. Бугристые торфяники. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 280 с.

3.        Попов В.А. Почвы бугристых торфяников Крайнего Севера // Материалы по почвам Коми АССР (почвы равнинных и горных территорий Коми АССР и их плодородие). Сыктывкар, 1974. С. 10-16.

4.        Атлас почв Республики Коми / Под ред. Г.В. Добровольского, А.И. Таскаева, И.В. Забоевой. Сыктывкар, 2010. 356 с.

5.        Русанова Г.В., Денева С.В., Канев В.В. Почвы Северо-Запада Большеземельской тундры (бассейн р. Ортин) // Почвоведение. 2004. № 7. С. 791-803.

6.        Trans-Ural Polar Tour. Guidebook / G. Mazhitova and E.M. Lapteva (eds.). Syktyvkar, Publishing Service Institute of Biology KSC UD Russian Academy of Sciences, 2004. 54 p.

7.        Алексеева Р.Н., Канев В.В., Кюхри П., Оксанен П. Мерзлотные торфяники восточноевропейской лесотундры // Почвоведение. 1998. №5. С. 570-576.

8.        Максимова Л.Н., Оспенников Е.Н. Эволюция болотных систем и мерзлотных условий Большеземельской тундры в голоцене// Криосфера Земли. 2012. Т. 16. № 3. С. 53-61.

9.        Каверин Д.А., Пастухов А.В. Генетическая характеристика мерзлотных оголенных пятен на плоскобугристых торфяниках Большеземельской тундры // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т.15. №3. С.55–62

10.      Christensen T.R., Johansson T., Akerman H.J., Mastepanov M., Malmer N., Friborg T., Crill P., Svensson B.H. Thawing sub-arctic permafrost: Effects on vegetation and methane emissions // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L04501. doi:10.1029/2003GL018680.

11.      Hollesen J., Elberling B., Jansson P.E. Future active layer dynamics and carbon dioxide production from thawing permafrost layers in Northeast Greenland // Glob. Change Biol. 2011. V. 17. P. 911–926. doi:10.1111/j.1365-2486.2010.02256.x.

12.      Пастухов А.В., Каверин Д.А. Запасы почвенного углерода в тундровых и таежных экосистемах Северо-Восточной Европы // Почвоведение. 2013. № 9. С. 1084-1094.

13.      Государственная почвенная карта России. Масштаб 1 : 1000000. Пояснительная записка к листу Q-41 (Воркута). Сыктывкар, 2011. 76 с.

14.      Шамрикова Е.В., Каверин Д.А., Пастухов А.В., Лаптева Е.М., Кубик О.С., Пунегов В.В. Водорастворимые органические кислоты торфяных мерзлотных почв юго-востока Большеземельской тундры // Почвоведение. 2015. №3. С. 288-295.

15.      ГОСТ 17644-83 Торф. Методы отбора проб из залежи и обработки их для лабораторных испытаний. М.: Издательство стандартов, 1983. 14 с.

16.      Воробьева Л.А. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС, 2006 .

17.      Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). М.: Наука,, 1980. 222 с.

18.      Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состония почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. №8. С. 918-926.

19.      Осадчая Г.Г., Тумель Н.В. Локальные ландшафты как индикаторы геокриологической зональности (на примере европейского СевероВостока) // Криосфера Земли. 2012. Т. 16. № 3. С. 62–71.

20.      Routh J., Gustaf H., Kuhry P., Filley T., Tillman P.K., Becher M., Crill P.M. Multi-proxy study of soil organic matter dynamics in permafrost peat deposits reveal vulnerability to climate change in the European Russian Arctic // Chemical Geology. 2014. V. 368. P. 104–117.

21.      Фоминых Л.А., Золотарева Б.Н., Холодов А.Л., Ширшова Л.Т. Фракционно-групповой состав гумуса почв тундровой зоны Евразии // Криосфера Земли. 2009.Т. 13. № 2. С. 44–54.

22.      Ефремова Т.Т., Ефремов С.П., Куценогий К.П., Онучин А.А., Переседов В.Ф. Биогеохимия Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Ti, V, Mo, Ta, W, U в низинном торфянике на междуречье Оби и Томи // Почвоведение. 2003. №5. С. 557–567.

23.      Шамрикова Е.В. Кислотность почв таежной и тундровой зон Европейского Северо-Востока России. СПб.: Наука, 2013. 160 с.

References

1.        Hugelius G., Virtanen T., Kaverin D., Pastukhov A., Rivkin F., Marchenko S., Romanovsky V. and Kuhry P. High-resolution mapping of ecosystem carbon storage and potential effects of permafrost thaw in periglacial terrain, European Russian Arctic // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. G03024. doi:10.1029/2010JG001606.

2.        Pyavchenko N.I.  Peatlands. М.: Publicity of the AS USSR, 1955. 280 p.  [in Russian].

3.        Popov V.A. Soils of peatlands from the Far North // Materials on Soils of the Komi ASSR (soils of plain and mountain areas of the Komi ASSR and their fertility). Syktyvkar, 1974. P. 10-16. [in Russian].

4.        Soil Atlas of Komi Republic / ed. by Dobrovolsky G.V., Taskaev A.I., Zaboeva I.V. Syktyvkar: OOO "Komi Republican printing house", 2010. 356 p. [in Russian].

5.        Rusanova G.V., Deneva S.V., Kanev V.V.Soils of the Northwestern Bol'shezemel'skaya Tundra (the Ortina River basin) // Eurasian Soil Science. 2004. Т. 37. № 7. С. 686-696.

6.        Trans-Ural Polar Tour. Guidebook / G. Mazhitova and E.M. Lapteva (eds.). Syktyvkar, Publishing Service Institute of Biology KSC UD Russian Academy of Sciences, 2004. 54 p.

7.        Alekseeva R.N., Kanev V.V., Kuhry P., Oksanen P.O. Peat Plateaus in the Eastern Part of European Forest-Tundra // Eurasian Soil Science. 1998. Т. 31. № 5. С. 514.

8.        Maximova L.N., Ospennikov E.N. The evolution of systems and wetland permafrost conditions Bolshezemelskaya tundra in the Holocene // Cryosphere of the Earth. 2012. Vol. 16. № 3. P. 53-61. [in Russian].

9.        Kaverin D., Pastukhov A. Genetic Characteristics of Permafrost-affected Soils formed in Bare Circles of Peat Plateaus in Bolshezemelskaya Tundra // Proc. of the Samara Science Center of the Russian Academy of Sciences. 2013. Vol.15. №3. P.55–62. [in Russian].

10.      Christensen T.R., Johansson T., Akerman H.J., Mastepanov M., Malmer N., Friborg T., Crill P., Svensson B.H. Thawing sub-arctic permafrost: Effects on vegetation and methane emissions // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L04501. doi:10.1029/2003GL018680.

11.      Hollesen J., Elberling B., Jansson P.E. Future active layer dynamics and carbon dioxide production from thawing permafrost layers in Northeast Greenland // Glob. Change Biol. 2011. V. 17. P. 911–926. doi:10.1111/j.1365-2486.2010.02256.x.

12.      Pastukhov A.V., Kaverin D.A. Soil carbon pools in tundra and taiga ecosystems of northeastern Europe // Eurasian Soil Science. 2013. Т. 46. № 9. С. 958-967.

13.      State Soil Map of Russia (1 : 1000000), Legend to Sheet Q-41 (Vorkuta). Syktyvkar, 2011. 76 p. [in Russian].

14.      Shamrikova E.V. Kaverin D.A., Pastukhov A.V., Lapteva E.M., Kubik O.S., Punegov V.V. Water-Soluble Organic Acids in Cryomorphic Peat Soils of the Southeastern Bol’shezemel’skaya Tundra // Eurasian Soil Science. 2015. Vol. 48. № 3. С. 250-256.

15.      GOST 17644-83 5. Peat. Sampling techniques and processing of deposits them to laboratory testing. Moscow: Publishing Standards, 1983. 14 p. [in Russian].

16.      Vorobyeva L.A., Theory and practice of soil chemical analysis. M.: GEOS, 2006. [in Russian]

17.      Ponomareva V.V., Plotnikova T.A. Humus and soil formation (study methods and results). M., Nauka, 1980. 222 p. [in Russian]

18.      Orlov D.S., Biryukova O.N., Rozanova M.S. Revised system of the humus status parameters of soils and their genenic horizons // Eurasian Soil Science. 2004. Т. 37. № 8. С. 798-805.

19.      Osadtchaya G.G., Tumell N.V. Local Landscapes as Indicators of Geocryological Zoning (Case Study: European North-East) // Cryosphere of the Earth. 2012. Vol. 16. № 3. P. 62–71. [in Russian].

20.      Routh J., Gustaf H., Kuhry P., Filley T., Tillman P.K., Becher M., Crill P.M. Multi-proxy study of soil organic matter dynamics in permafrost peat deposits reveal vulnerability to climate change in the European Russian Arctic // Chemical Geology. 2014. V. 368. P. 104–117.

21.      Fominyh L.A., Zolotareva B.N., Kholodov A.L., Shirshova L.T. Fractional-group composition of humus tundra of Eurasia // Cryosphere of the Earth. 2009. Vol. 13. № 2. pp. 44-54. [in Russian].

22.      Efremova T.T., Efremov S.P., Onuchin A.A., Kutsenogii K.P., Peresedov V.F. Biogeochemistry of Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Ti, V, Mo, Ta, W, and U in a low moor peat deposit of the Ob'-Tom' interfluve // Eurasian Soil Science. 2003. Т. 36. № 5. С. 501-510.

23.      Shamrikova E.V. Soil acidity in the taiga and tundra zones of the European North-East of Russia. SPb., Nauka Publicity, 2013. 160 p. [in Russian].

 

 

Раздел

Section

Методы исследований. Модели и прогнозы

Research Methods. Models and Prospects

Название

Title

А. А. Миронов

Вторичная структура макромолекулы гуминовых кислот

А.А. Mironov

Secondary structure of the macromolecules of humic acids

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

Целью исследований являлось создание графической 3D модели молекулярной структуры гуминовых кислот (ГК) аллювиально захороненного листового опада на основе информации, полученной современными физико-химическими методами анализа: CNHS – анализ, ЯМР – С13 спектроскопия, ИК – спектроскопия, электронный анализ, ЭПР спектроскопия, ТГ, ДТА. В пиролизатах ГК методом ГХ-МС идентифицированы ряд алканов от С12 до С33 и изо-алканов, моноядерные циклические системы. Также, установлено наличие би-, три-, и тетроароматических углеводородов, таких как нафталин, фенантрен и пирен, с широким рядом их замещенных представителей. Были идентифицированы высокомолекулярные циклические терпеноидные соединения с кислородными или гидроксильными заместителями. Обнаружены группы альдегидов, кетонов, спиртов, жирных кислот, эфиров.

Предложенная 3D графическая модель макромолекулы ГК базируется на основе принципа стохастической сборки мономерных звеньев в  макромолекулу.

Модель макромолекулы ГК в виде «планарной сетки» позволила понять механизм дальнейшей «упаковки» ее отдельных структурных фрагментов. Структура упакованного фрагмента немногим напоминает слои графита. Такие вторичные структуры в составе макромолекулы гуминовых кислот мы назвали «книжные ассиметричные углеродные структуры» или «book asymmetric carbon structure», в сокращении «BACS».

The aim of the research was to create a 3D graphic model of the molecular structure of humic acids alluvial buried leaf litter on the basis of information received modern physico-chemical methods of research: CNHS - analysis, NMR 13 C spectroscopy, infrared spectroscopy, electronic analysis, EPR spectroscopy, TG, DTA. In  pyrolysate of humic acids method GC-MS identified a number of alkanes from C12 to C and ISO-alkanes, menagerie cyclic system. Also, the presence of bi-, tri-, and tetraaceticacid hydrocarbons such as naphthalene, phenanthrene and pyrene, with a wide range of their substituted representatives. Identified high molecular weight cyclic terpenoid compounds with oxygen or hydroxyl substituents. From other groups of polar oxygen-containing organic compounds detected in the group of aldehydes, ketones, alcohols, fatty acids, esters.

Created 3D graphic model of the macromolecule of humic acids. This model is based on the principle of stochastic assembly of monomeric units in a macromolecule.

The model of the macromolecule of humic acids in the form of a planar grid made it possible to understand the mechanism hereinafter "packaging" of its individual structural fragments. The structure of the packed fragment slightly resembles the layers of graphite. Such secondary structure composition of the macromolecules of humic acids we called  "book asymmetric carbon structure", the abbreviation "BACS".

Ключевые слова

Keywords

трансформация гуминовых кислот, молекулярная структура гуминовых кислот, химические особенности гуминовых кислот, моделирование молекулярной структуры гуминовых кислот

transformation of humic acids, the molecular structure of humic acids, chemical characteristics of humic acids, the simulation of the molecular structure of humic acids.

Литература

Bibliographic list

1. Яговкин А.К., Миронова Ю.В., Миронов А.А. Развитие представлений о молекулярной организации сложных органических систем – гуминовых кислот // Вестник Югорского государственного университета. 2009. № 3 (14). С. 80–86.

2. Комиссаров И.Д., Логинов Л.Ф. Структурная схема и моделирование макромолекул гуминовых кислот // Гуминовые препараты: научные труды ТСХИ. Тюмень: Изд-во ТСХИ, 1971. т. ХIV.С. 131-142.

3. Орлов Д.С., Чуков С.Н. Гуминовые кислоты: функции и особенности строения // Сб. тезисов IV съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск, 2004. т. 1. С. 323.

4. Дроботова Ю. Н. Особенности молекулярной структуры препаратов гуминовых кислот разновозрастного листового опада по данным элементного анализа, ИК  и ЯМР 13С – спектроскопии // Материалы VII открытой научно-практической конференции студентов, аспирантов Института природопользования ЮГУ. Ханты-Мансийск: РИНЦ ЮГУ, 2011. С. 62-64.

1. Yakovkin A. K., Mironova J. V., Mironov, A. A. Development of ideas about the molecular organization of complex organic systems - humic acids // Bulletin of the Ugra state University. 2009. № 3 (14). P. 80-86.

2. Komissarov I. D., Loginov L. F. Structural layout and simulation of macromolecules of humic acids // Humic preparations: proceedings of TSAI. Tyumen: Publishing house TSAI, 1971. I. XIV. P. 131-142.

3. Orlov D. S., Chukov S. N. Humic acid: functions and features of the structure // Sat. abstracts of the IV Congress of Dokuchaev society of soil scientists. Novosibirsk, 2004. so 1. P. 323.

4. Probatova J. N. Features of the molecular structure of humic acids of different ages leaf litter according to elemental analysis, IR and 13C NMR spectroscopy // Proceedings of the VII open scientific-practical conference of students, post graduate Institute of environmental management of USU. Khanty-Mansiysk: RINC of USU, 2011. P. 62-64.

 

Раздел

Section

Методы исследований. Модели и прогнозы

Research Methods. Models and Prospects

Название

Title

В. Д. Тихова, Т. Ф. Богданова, М. И. Дергачёва, В. П. Фадеева, Е. В. Каллас

Сравнительный анализ гуминовых кислот палеопочв Хакасии с использованием компьютерной программы ИК-эксперт

V. D. Tikhova, T. F. Bogdanova, M. I. Dergacheva, V. P. Fadeeva, E. V. Kallas

A comparative analysis of humic acids from Khakassia paleosols using ir-expert computer program

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

Цель данной работы – выявление и сравнительный анализ крупных ИК-характеристичных блоков, которые предположительно входят в состав макромолекул гуминовых кислот (ГК) различного возраста, на основе компьютерного анализа фрагментного состава органических соединений, ИК спектры которых наиболее похожи на таковые исследуемых образцов ГК. Предложен новый подход к идентификации полос поглощения ИК-спектра с использованием программы ИК-ЭКСПЕРТ, позволяющий получать дополнительную информацию о структуре ГК без расходования и разрушения образца. В качестве объектов исследования использованы гуминовые кислоты, выделенные из пяти легкосуглинистых почв озёрных котловин Чулымо-Енисейской впадины степной зоны Хакасии, возраста от 850 до 3500 лет (по 14С-датированию). Анализ структур соединений полученных поисковых ответов выявил в исследуемых образцах ГК наличие азотистых гетероциклических структур, цепочек сопряжённых двойных связей, фосфатных моноэфиров. Отмечено отсутствие в ГК палеопочв остова птеридина, ранее найденного в ГК торфов и тундровых почв. Накопление сравнительных данных о ГК различного генезиса и возраста будет способствовать выявлению структурных перестроек в гуминовых кислотах как в зависимости от условий формирования, так и во времени.

The objectives of this work are to reveal and to compare large-scale IR characteristic blocks, which are hypothetically constituents of humic acids (HA) macromolecules of different age. It is based on computer-assisted assay of fragmental composition of organic compounds, which IR spectra are the most similar to those of the HA samples. A new approach is suggested to identification of IR absorption bands with IR Expert computer program designed to obtain additional information about the structure of HA with no spending and no destructing of the sample. Humic acids were isolated from

five loam soils of lake basins in the Chulym-Yenisei valley located in steppe zone of Khakassia, and dated at between 850 and 3500 years (by the 14C method). Analysis of compounds’ structures on post-retrieval step has revealed a presence of nitrogen heterocyclic structures, chains of conjugated olefinic linkages, and phosphate monoesters. Absence of pteridine backbone in paleosol HA that previously found in HA from peat and tundra soils is noted. Accumulation of comparative data about HA of different origin and age is to contribute revealing structural changes in HA both depending on conditions of formation and in time.

 

Ключевые слова

Keywords

ИК-спектроскопия, гуминовые кислоты, палеопочвы, базы данных по ИК-спектроскопии

IR spectroscopy, humic acids, paleosols, IR databases.

Литература

Bibliographic list

1.              Дергачёва М.И. Гумусовая память почв // Память почв: Почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. М.: Изд. ЛКИ, 2008. С. 530–559.

2.              Дерендяев Б.Г., Пиоттух-Пелецкий В.Н., Чмутина К.С., Жбанков Р.Г., Королевич М.В. Информационная система ИК ЭКСПЕРТ для решения спектральных и структурных задач // Журн. прикл. спектроскопии. 2003. Т. 70. № 4. С. 544–554.

3.              Никуличева О.Н., Фадеева В.П., Пиоттух-Пелецкий В.Н., Покровский Л.М., Богданова Т.Ф., Юдина Н.В. Исследование экстрактивных веществ торфов с использованием ИК и хромато-масс-спектрометрии // Журн. прикл. химии. 2005. T. 78. № 8. C. 1388–1394.

4.              Тихова В.Д., Богданова Т.Ф., Фадеева В.П., Пиоттух-Пелецкий В.Н. Исследование гуминовых кислот различного происхождения с использованием компьютерной системы ИК-ЭКСПЕРТ // Журнал аналитической химии. 2013. Т. 68. № 1. С. 90–98.

5.              Каллас Е.В. Гумусовые профили почв озерных котловин Чулымо-Енисейской впадины. Новосибирск: Изд-во «Гуманитарные технологии», 2004. 170 с.

6.              Орлов Д.С. Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М.: МГУ, 1981. 272 с.

7.              Тихова В.Д., Шакиров М.М., Фадеева В.П., Дергачёва М.И., Каллас Е.В., Орлова Л.А. Исследование гуминовых кислот ископаемых почв различного возраста аналитическими методами // Журн. прикл. химии. 2001. Т. 74. № 8. С. 1343–1347.

1.                  M.I. Dergacheva. Memory of Soil Humus // Memory of Soils: Soil as the Memory of Biospheric, Geospheric and Anthropospheric Interactions. М.: LKI, 2008. P. 530–559.

2.                  B.G. Derendyaev, V.N. Piottukh-Peletskii, K.S. Chmutina, R.G. Zhbankov, M.N. Korolevich. The “IR EXPERT” Information System for Solving Spectral and Structural Problems // Journal of Applied Sprectroscopy. 2003. Т. 70. № 4. P. 615-627.

3.                  O.N. Nikulicheva, V.P.Fadeeva, V.N. Piottukh-Peletskii, L.M. Pokrovskii, T.F. Bogdanova, N.V.Yudina. An IR and GC-MS Study of Substances Extracted from Peat // Russian Journal of Applied Chemistry. 2005. T. 78. № 8. P. 1364-1369.

4.                  V.D. Tikhova, T.F. Bogdanova, V.P. Fadeeva, V.N. Piottukh-Peletskii. Study of the Fragment Composition of Humic Acids of Different Origin Using IR-EXPERT Software // Journal of Analytical Chemistry. 2013. Т. 68. № 1. P. 86-94.

5.                  E.V. Kallas. Soil Humus Profiles of Chulym - Enisey Valley’s Lake Basins. Novosibirsk: «Humanitarian technologies», 2004. 170 p.

6.                  D.S. Orlov, L.A. Grishina. Practice on Humus Chemistry. М.: MGU, 1981. 272 p.

7.                  V.D. Tikhova, M.M. Shakirov, V.P.Fadeeva, M.I. Dergacheva, E.V.Kallas, L.A. Orlova. Elemental Content and Functional Group Analysis of Humic Acids in Fossilized Soils of Different Ages // Russian Journal of Applied Chemistry. 2001. T. 74. № 8. P. 1380-1384.

 

Раздел

Section

Мониторинг антропогенно нарушенных территорий

Monitoring of anthropogenically damaged areas

Название

Title

Т. А. Пигарева, Е. В. Абакумов

Биологические параметры почв и техногенных субстратов хвостохранилищ предприятия по добыче железной руды

T.A. Pisareva, E.V. Abakumov

Biological parameters of soil and anthropogenic substrates of tailing damps of an iron ore mine

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

Статья посвящена исследованию загрязнённых почв и субстратов хвостохранилищ, образующихся в результате складирования отходов горноперерабатывающей промышленности в Курской области. Проведено исследование почвенно-экологического состояния нарушенных земель и оценка биологических параметров почв и субстратов. Результаты определения параметров метаболической активности микробного сообщества почв свидетельствуют о том, что антропогенно-ненарушенные почвы характеризуются наибольшим содержанием микробной биомассы. Содержание микробной биомассы в верхнем горизонте зональной почвы, больше, чем в верхних горизонтах антропогенно-нарушенных почвах (агротёмносерая серогумусовая почва, агрозём серогумусовый с признаками стратификации, литозём серогумусовый). Наибольшие показатели метаболической активности наблюдаются в складированном темногумусовом верхнем горизонте (бурт органолитострата), а наименьшее – в литострате техногенного происхождения.  По уровням содержания микробной биомассы и показателя базального дыхания было установлено, что в результате загрязнений происходит угнетение микробного сообщества. Значения метаболического коэффициента в почвах и техногенных субстратах подтверждают гипотезу о низкой эффективности рекультивации.

The article is devoted to research of contaminated soils and substrates of tailing dumps resulting from the storage of wastes of iron mining and processing industry in the Kursk region. Soil-ecological conditions of disturbed lands development and biological parameters of soils and substrates has been investigated. Levels of microbial biomass content and basal respiration values shows that the antropogenic factor affects the depression of the microbial community. Results of methabolic activity determination in soils show that antropogenically unaffected soils characterizes by increased level of microbial biomass content. The highest portion of microbial biomass was revealed  in benchmark soil, while the lower values were characteristic for arable soils: Gray-humus soils, Stratified Agrosoil and Lithosol). The maximum methabolical activity levels were revealed in removed dark-humus layer of organic lithostrat heap. Levels of microbial biomass content and basal respiration levels shows that contamination affect the microbial community. The values of metabolic index in soils and substrates confirms the hypothesis of low effectiveness of remediation.

Ключевые слова

Keywords

антропогенно-нарушенные почвы, базальное дыхание, микробная биомасса, метаболический коэффициент.

anthropogenically disturbed soil, basal respiration, microbial biomass, metabolic index.

Литература

Bibliographic list

1.              Понурова И.К.  Защита природной среды на основе рациональной технологии консервации отходов обогащения на Михайловском ГОКе. Автореф. … канд. техн. Наук. СПГГИ. 2007. 30 с.

2.              Пашкевич М.А., Понурова И.К. Геоэкологические особенности техногенного загрязнения природных экосистем зоны воздействия хвостохранилищ Михайловского ГОКа // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2006. № 5. С. 349-356.

3.              Добровольский Г.В. Деградация и охрана почв. М.: Изд-во МГУ, 2002.  654 с.

4.              Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004.  342 с.

5.              Федорова Н.Н. Методические указания к курсу «Биологические методы исследования почв». СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004. 8 с.

6.              Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука, 2003. 222 c.

7.              Тембо А., Самарджич М. и др. Анализ основных факторов, влияющих на почвенную эмиссию углекислого газа черноземами Стрелецкой степи // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. С. 15-23.

8.              Anderson T.H., Doomsch K.H. Determination of ecophysiological maintenance carbon requirements of soil microorganisms in a dormant state // Biol. Fertin. Soils. 1985. V. 1. № 2. Р. 81–89.

9.              Anderson T.H., Doomsch K.H. Maintenance carbon requirements of actively-metabolizing microbial population under in side conditions // Soil Biology and Biochemistry. 1985. V. 17. № 2, Р. 197–203.

10.          Умер М.И., Ванькова А.А. Микробиологическая активность на поверхности и внутри почвенных агрегатов // Известия ТСХА. 2011. № 6. С. 78–83.

11.          Vance E.D., Brooken P.C., Jenkinson D.S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C // Soil Biology and Biochemistry. 1987. V. 17. № 6. Р. 703–707.

1.            Ponurova I.K. Protection of the environment on the base of conservation of flotation substrates of Mikhaylovskiy GOK. Abstracts of phd thesis. SPGGI. 2007. 30 p.

2.            Pashkevitch M.A., Ponurova I.K. Geoecological pecularities of the technogenic contamination of natural ecosystems in zone of heaps impact of Mikhaylovskiy GOK // Mining information bulletin. 2006, № 5. p. 349-356.

3.            Dobrovolskiy G.V. Soil degradation and protection. Moscow, Moscow state University. 2002, 654 p.

4.            Classification and diagnostics of soils of Russia. Smolensk: Oykymena, 2004, 342 p.

5.            Fedorova N.N. Manual on investigation of soil biological properties. Saint-Petersburg: Saint-Petersburg University. 2004, 8 p.

6.            Ananyeva N.D. Microbilogical aspects of soil self remediation and its resistance. Moscow: Science, 2003. 222  p.

7.            Tembo A., Samardjitch M. et al. An analyses of key factors which have an influence of carbon dioxide emission by the Chernozems of Streltskaya steppe.

8.            Anderson T.H., Doomsch K.H. Determination of ecophysiological maintenance carbon requirements of soil microorganisms in a dormant state // Biol. Fertin. Soils. 1985, V. 1, № 2, p. 81-89.

9.            Anderson T.H., Doomsch K.H. Maintenance carbon requirements of actively-metabolizing microbial population under in side conditions // Soil Biology and Biochemistry. 1985, V. 17. № 2, Р. 197-203.

10.          Umer M.I., Vankova A.A. Microbiological activity of the surface and inside the soil agregates // Transactions of Timiryazev Agricultural academy. 2011, № 6, p. 78-83.

11.          Vance E.D., Brooken P.C., Jenkinson D.S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C // Soil Biology and Biochemistry. 1987, V. 17, № 6. Р. 703-707.

 

Раздел

Section

Мониторинг антропогенно нарушенных территорий

Monitoring of anthropogenically damaged areas

Название

Title

Е. М. Лаптева, Н. Н. Бондаренко

Изменение гумусного состояния среднетаёжных подзолистых почв под влиянием сплошнолесосечных рубок

E.M. Lapteva, N.N. Bondarenko

Humus condition changes of middle taiga podzolic soils after tree clear cutting

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

В работе представлены результаты оценки гумусного состояния и состава гуминовых и фульвокислот типичных подзолистых почв, сформированных в коренных еловых лесах и хронологическом ряду вырубок. Показано, что изменение условий почвообразования на вырубках обусловливает снижение кислотности почв и возрастание миграционной и реакционной способности гумусовых веществ при сохранении основных зональных черт гумусного состояния – слабой степени гумификации органического вещества, преобладании в составе гумуса фульвокислот, практически полном отсутствии фракции ГК-2, низкой оптической плотности гуминовых кислот. Установлено, что гуминовые и фульвокислоты почв вырубок отличаются преобладанием в структуре макромолекул алифатических и аминокислотных фрагментов и повышенным содержанием азота. Наиболее чувствительным компонентом к изменению экологических условий на вырубках среднетаёжных еловых лесов являются гумусовые кислоты подзолистого горизонта.

The work includes the accessment results of humus condition and composition of humic and fulvic acids for typical podzolic soils formed in virgin spruce forests and in different-aged tree clear cuttings. Changes in soil formation conditions at tree cuttings decrease the soil acidity and increase the migration and reaction abilities of humic substances but the principle zonal characteristics of humus condition remain unchanged as a weak organic matter humification degree, domination of fulvic acids over humic acids in humus composition, almost zero presence of HA-2 fraction, and a low optical density of humic acids. Macromolecules of humic and fulvic acids at clear cuttings are structurally dominated by aliphatic and aminoacid fragments which contain large amounts of nitrogen. Humuc acids of a podzolic soil horizon are most vulnerable in changing ecological conditions at clear cuttings in midddle taiga spruce forests.

Ключевые слова

Keywords

вырубки, подзолистые почвы, гумусное состояние почв, гуминовые и фульвокислоты, аминокислотный состав

clear cuttings, podzolic soils, humus soil condition, humic and fulvic acids, aminoacid composition.

Литература

Bibliographic list

1.              Итоги экономического исследования крестьянского населения Устьсысольского уезда Вологодской губернии / Под ред. Л. Рума. Т.1. Результаты повторного исследования Верхне-Вычегодских волостей, произведенного в 1902 г. Пермь: Типография газеты «Пермский край», 1903. 399 с.

2.              Лесное хозяйство и лесные ресурсы Республики Коми / Под ред. Г.М. Козубова, А.И. Таскаева. М.: Издательско-продюсерский центр «Дизайн. Информация. Картография», 2000. 512 с.

3.              Путеводитель научной почвенной экскурсии. Подзолистые суглинистые почвы разновозрастных вырубок (подзона средней тайги). Сыктывкар. 2007. 84 с.

4.              Дымов А.А., Лаптева Е.М. Влияние рубок главного пользования на изменение температурного режима среднетаежных подзолистых почв республики Коми // Экологические функции лесных почв в естественных и нарушенных ландшафтах: Матер. IV Всерос. науч. конф. с междунар. участием по лесному почвоведению. Ч. 1. Апатиты. 2011. С. 77–81.

5.              Виноградова Ю.А., Лаптева Е.М., Перминова Е.М., Анисимов С.С., Новаковский А.Б. Микробные сообщества подзолистых почв на вырубках среднетаежных еловых лесов // Известия Самарского НЦ РАН. 2014. Т. 16. № 5. С. 74–80.

6.              Дымов А.А., Милановский Е.Ю. Изменение органического вещества таежных почв в процессе естественного лесовозобновления растительности после рубок (средняя тайга Республики Коми) // Почвоведение. 2014. № 1. С. 39–47.

7.              Дымов А.А., Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Ракина Д.А. Растительный опад в коренном ельнике и лиственно-хвойных насаждениях // Лесной журнал. 2012. № 3. С. 7–18.

8.              Осипов А.Ф., Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Дымов А.А. Продуктивность спелого ельника и производных лиственно-хвойных насаждений на типичных подзолистых почвах // Освоение Севера и проблемы природовосстановления: Доклады IX Всероссийской научной конференции. Сыктывкар. 2014. С. 58–62.

9.              Воробьева Л.А. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.

10.          Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). М.: Наука, 1980. 222 с.

11.          Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской Федерации. М.: Наука, 1966. 256 с.

12.          Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв // Пролемы почвоведения. М., 1978. С.42-47.

13.          Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состония почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. №8. С. 918–926.

14.          Мартынов Н.А. Химия почв: органическое вещество почв. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2011. 255 с.

15.          Лодыгин Е.Д., Безносиков В.А., Чуков С.Н. Структурно-функциональные параметры гумусовых веществ подзолистых и болотно-подзолистых почв. СПб.: Наука, 2007. 145 с.

16.          Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М.: Изд-во МГУ, 1981. 272 с.

17.          Перминова И.В. Анализ, классификация и прогноз свойств гумусовых кислот: автореф. дис. … д-ра хим. наук. М. 2000. 50 с.

18.          Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во МГУ, 1990. 326 с.

19.          Prescott C.E., Maynard D.G., Laigo R. Humus in northern forests: Friend or foe? // Forest Ecol. and Manag. 2000. V. 133. № 1-2. С. 23–36.

20.          Чуков С.Н. Изучение гумусовых кислот антропогенно-нарушенных почв методом 13C-ЯМР // Почвоведение. 1998. № 9. С. 1085–1093.

21.          Атлас почв Республики Коми / Под ред. Г.В. Добровольского, А.И. Таскаева, И.В. Забоевой. Сыктывкар, 2010. 356 с.

22.          Дымов А.А. Изменение почв в процессе естественного лесовосстановления (на примере подзолов средней тайги, сформированных на двучленных отложениях): Автореф. дис…канд. биол. наук. Сыктывкар, 2007. 24 с.

23.          Лаптева Е.М., Бондаренко Н.Н., Дымов А.А. Влияние сплошнолесосечных рубок на изменение органического вещества подзолистых почв // Биодиагностика состояния природных и природно-техногенных систем: Матер. Х Всероос. науч.-практ. конф. с международным участием. В 2-х кн. Киров: ООО «Лобань», 2012. Кн.2. С.117–121.

24.          Бирюкова О.Н., Орлов Д.С. Содержание и состав гумуса в основных типах почв России // Почвоведение, 2004. №2. С.171–188.

25.          Шамрикова Е.В. Кислотность почв таежной и тундровой зон Европейского Северо-Востока России. СПб.: Наука, 2013. 160 с.

26.          Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М.: Изд-во МГУ, 1998. 316 с.

1.            Findings of the economic study on the peasuntry in the Ust-Sysolskii District of the Vologda Region / Edited by L. Ruma. V. 1. The Secondary Study Results of the Upper-Vychegda districts in 1902. Perm: Publicity of the Permskii Krai Newspaper, 1903. 399 p. [in Russian]

2.            Forestry and forest resources of the Komi Republic / Edited by G.M. Kozubov, A.I. Taskaev. M.: Publicity 'Design. Information. Cartography', 2000. 512 p. [in Russian]

3.            Guide of the Scientific Soil Excursion. Podzolic loamy soils of different-aged cuttings (middle taiga subzone). Syktyvkar, 2007.84 p. [in Russian]

4.            Dymov A.A., Lapteva E.M. Influence of principle felling on temperature regime change of middle taiga podzolic soils from the Komi Republic // Ecological Functions of Forest Soils in Natural and Disturbed Landscapes: Proc. IV All-Rus. Sci. Conf. with Int. Part. on Forest Soil Science. P. 1. Apatity, 2011. P. 77-81. [in Russian]

5.            Vinogradova Yu.A., Lapteva E.M., Perminova E.M., Anisimov S.S., Novakovskii A.B. Microbe communities of podzolic soils at tree cuttings of middle-taiga spruce forests // Proceeedings of the Samara SC RAS. 2014. V. 16. № 5. P. 74–80. [in Russian]

6.            Dymov A.A., Milanovskii E.Yu. Changes in the organic matter of taiga soils during the natural reaforestation after cutting in the middle taiga of the Komi Republic // Eurasian soil science. 2013. Vol. 46. № 12. P. 1164–1171.

7.            Dymov A.A., Bobkova K.S., Tuzhilkina V.V., Rakina D.A. Plant waste in virgin spruce forest and deciduous-coniferous stands // Forest J. 2012. № 3. P. 7-18. [in Russian]

8.            Osipov A.F., Bobkova K.S., Tuzhilkina V.V., Dymov A.A. Productivity of mature spruce forest and secondary deciduous-coniferous stands on typical podzolic soils // Reclamation of the North and Nature Restoration Problems: Reports of IX All-Rus. Sci. Conf. Syktyvkar, 2014. P. 58-62. [in Russian]

9.            Vorobyeva L.A., Theory and practice of soil chemical analysis. M.: GEOS, 2006. [in Russian]

10.          Ponomareva V.V., Plotnikova T.A. Humus and soil formation (study methods and results). M., Nauka, 1980. 222 p. [in Russian]

11.          Orlov D.S., Biryukova O.N., Sukhanova N.I. Organic matter in soils of the Russian Federation. M., Nauka, 1966. 256 p. [in Russian]

12.          Grishina L.A., Orlov D.S. The index system of soil humus condition // Soil Science Problems. M., 1978. P. 42-47. [in Russian]

13.          Orlov D.S., Biryukova O.N., Rozanova M.S. Revised system of the humus status parameters of soils and their genenic horizons // Eurasian Soil Science. 2004. Т. 37. № 8. С. 798-805.

14.          Martynov N.A. Soil chemistry: soil organic matter. Irkutsk: IGU Publicity, 2011. 255 p. [in Russian]

15.          Lodygin E.D., Beznosikov V.A., Chukov S.N. Structural-functional parameters of humic substances in podzolic and boggy-podzolic soils. SPb., Nauka, 2007. 145 p. [in Russian]

16.          Orlov D.S., Grishina L.A. Practical training on humus chemistry. M.: MSU Publicity, 1981. 272 p. [in Russian]

17.          Perminova I.V. Analysis, classification, and forecasting humic acids' properties: The author's report ...for the Doctor's Degree. M., 2000. 50 p. [in Russian]

18.          Orlov D.S. Soil humic acids and the general humification theory. M.: MSU Publicity, 1990. 326 p. [in Russian]

19.          Prescott C.E., Maynard D.G., Laigo R. Humus in northern forests: Friend or foe? // Forest Ecol. and Manag. 2000. Vol. 133, № 1-2. С. 23-36.

20.          Chukov S.N. Stady of humus acids in antropogenically disturbed soils using 13C-NMR spectroscopy // Eurasian Soil Science. 1998. Т. 31. № 9. С. 979-986.

21.          Soil Atlas of the Komi Republic / Edited by G.V. Dobrovolskii, A.I. Taskaev, I.V. Zaboeva. Syktyvkar, 2010. 356 p. [in Russian]

22.          Dymov A.A. Soil changes during the process of natural re-forestation (on sample of middle taiga podzols formed on two-layer deposits): The author's report ...for the Candidate's Degree. Syktyvkar, 2007. 24 p. [in Russian]

23.          Lapteva E.M., Bondarenko N.N., Dymov A.A. Influence of tree clear cutting on organic matter change in podzolic soils // Biodoagnosis of the Status for Natural and Natural-Technogenous Systems: Proc. X All-Rus. Sci.-Prac. Conf. with Int. Part. In 2 books. Kirov: OOO 'Loban', 2012. Book 2. P. 117-121. [in Russian]

24.          Biryukova O.N., Orlov D.S. Content and composition of humus in the main soil types of Russia // Eurasian Soil Science. 2004. Т. 37. № 2. С. 143-158.

25.          Shamrikova E.V. Soil acidity in the taiga and tundra zones of the European North-East of Russia. SPb., Nauka Publicity, 2013. 160 p. [in Russian]

26.          Zaidelman F.R. Gley formation process and its role in soil formation. M., MSU Publicity, 1998. 316 p. [in Russian]

 

 

Раздел

Section

Химия природных сред и объектов

Chemistry of natural environments and natural objects

Название

Title

В. А. Безносиков, Е. Д. Лодыгин, Д. Н. Габов, Р. С. Василевич

Гуминовые вещества и полициклические ароматические углеводороды в тундровых почвах

E.D. Lodigin, D.N. Gabov, V.A. Beznosikov

Humic substances and polycyclic aromatic hydrocarbons in tundra soils

e-mail

e-mail

[email protected], [email protected]

[email protected], [email protected]

Аннотация

Abstract

Методом 13С-ЯМР-спектроскопии идентифицированы функциональные группы и молекулярные фрагменты гумусовых веществ (ГВ) криогидроморфных и криоповерхностно-глеевых тундровых почв. Анализ препаратов ГВ показал, что молекулы гуминовых кислот (ГК) обогащены ароматическими фрагментами относительно фульвокислот (ФК). В углеродном скелете ФК преобладают алифатические цепочки и структуры типа углеводов, аминокислот. Предложен интегральный показатель гидрофобности ГВ, который позволяет косвенно оценить амфифильные свойства ГВ. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии проведено изучение состава полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в тундровых почвах. Дифференциация профиля по содержанию ПАУ для почв имеет отчётливо выраженный аккумулятивный характер. Пул полиаренов в почвах определяется процессами криогенеза и представлен, главным образом, низкомолекулярными 2-4-ядерными ПАУ; высокомолекулярные ПАУ в органогенных горизонтах составляют не более 20 % от общего содержания полиаренов в почве, в минеральной толще 5,6-ядерные структуры практически отсутствуют.

Using the method of NMR-spectroscopy, we have identified functional groups and molecular fragments of humic substances (HSs) from cryo-hydromorphic and cryo-surface-gley tundra soils. By the analysis of HS preparations, molecules of humic acids (HAs) are better enriched with aromatic fragments than those of fulvic acids (FAs). Carbon skeleton of FAs is mostly composed of aliphatic chains and structures like carbohydrates and amino acids. We have proposed an integral index of HS hydrophobicity that allows for indirect assessment of HS amphiphilic properties. Composition of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in tundra soils has been surveyed by the method of highly-efficient liquid chromatography. Soil profile differentiation by PAH content is of a prominent accumulative character. Accumulation of polyarenes in soils depends on cryogenesis processes. The pool of polyarenes in soils normally includes low-molecular-weight 2-4-nuclear PAHs; high-molecular-weight PAHs in soil organic horizons take less than 20% of total content of polyarenes in soils; mineral soil layer has practically no 5,6-nuclear structures.

Ключевые слова

Keywords

тундра, гумусовые вещества, структурно-функциональный состав, ЯМР-спектроскопия, полициклические ароматические углеводороды.

Tundra, humic substances, structural and functional composition, NMR-spectroscopy, polycyclic aromatic hydrocarbons

Литература

Bibliographic list

1.                Гришина Л.А. Особенности формирования органического вещества почв в условиях криогенеза // Проблемы почвенного криогенеза. Сыктывкар. Коми филиал АН СССР,1985. С. 49–50.

2.                Иванова Е.Н., Полынцева О.А. Почвы Европейских тундр // Тр. Коми филиала АН СССР, 1952. Вып. 1. С. 72–122.

3.                Игнатенко И.В. Почвы Восточноевропейской тундры и лесотундры. Л., Наука, 1979. 280 с.

4.                Караваева Н.А. Тундровые почвы Северной Якутии. М.: Наука, 1969. 208 с.

5.                Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.

6.                Чуков С.Н. Структурно-функциональные параметры органического вещества почв в условиях антропогенного воздействия. СПб: Изд-во СПбГУ, 2001. 216 с.

7.                Геннадиев А.Н., Пиковский Ю.И., Флоровская В.Н., Алексеева Т.А., Козин И.С., Оглоблина А.И., Раменская М.Е., Теплицкая Т.А., Шурубор Е.И. Геохимия полициклических ароматических углеводородов в горных породах и почвах. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1996. 196 с.

8.                Безносиков В.А., Лодыгин Е.Д. Фракционно-групповой состав гумуса криогенных поверхностно-глеевых и гидроморфных почв Большеземельской тундры // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 3. 2012. Вып. 1. С. 107–120.

9.                Габов Д.Н., Безносиков В.А. Полициклические ароматические углеводороды в тундровых почвах Республики Коми // Почвоведение. 2014. № 1. С. 30–38.

10.              Лодыгин Е.Д., Безносиков В.А., Василевич Р.С. Молекулярный состав гумусовых веществ тундровых почв (13С-ЯМР-спектроскопия) // Почвоведение. 2014. № 5. С. 546–552.

11.              Swift R.S. Methods of Soil Analysis // Madison (WI). Soil Sci. Soc. Amer. 1996. Pt. 3. P. 1018–1020.

12.              Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М., 1981. 272 с.

13.              U.S. Environmental Protection Agency. Method 8310: Polynuclear aromatic hydrocarbons. 1986. Revision 0. 13 pp.

14.              Габов Д.Н., Безносиков В.А., Кондратенок Б.М. Полициклические ароматические углеводороды в подзолистых и торфянисто-подзолисто-глееватых почвах фоновых ландшафтов // Почвоведение. 2007. № 3. С. 282–291.

15.              Эмсли Дж., Финей Дж., Сатклиф Л. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса высокого разрешения. В 2-х томах. М.: Мир, 1968. (Т. 1. 630 с.; Т.2. 468 с.).

16.              Lorenz K., Preston C.M., Kandeler E. Soil organic matter in urban soils: Estimation of elemental carbon by thermal oxidation and characterization of organic matter by solid-state 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy // Geoderma. 2006. V. 130. P. 312–323.

17.              Liang B.C., Gregorich E.G., Schnitzer M., Schulten H.R. Characterization of water extracts of two manures and their absorption on soils // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1996. V. 60. P. 1758–1763.

18.              Baldock J.A., Preston C.M. Chemistry of carbon decomposition processes in forests as revealed by solid-state carbon-13 nuclear magnetic resonance // Carbon Forms and Functions in Forest Soils / Ed. by McFee W.W., Kelly J.M. Soil Science Society of America. Madison, Wisconsin, 1995. P. 89–117.

19.              Dai X.Y., Ping C.L., Candler R., Haumaier L., Zech W. Characterization of soil organic matter fractions of tundra soils in arctic Alaska by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy // Soil Sci. Soc. Am. J. 2001. V. 65. P. 87–93.

20.              Лодыгин Е.Д., Безносиков В.А. Изучение молекулярной структуры гумусовых кислот подзолистых и болотно-подзолистых почв методом 13C-ЯМР спектроскопии // Почвоведение. 2003. № 9. С. 1085–1094.

21.              Лодыгин Е.Д., Безносиков В.А., Ванчикова Е.В. Функциональные группы фульвокислот торфянисто-подзолисто-глееватой почвы // Почвоведение. 2001. № 4. С. 430–435.

1. Grishina L.A. Features of formation of soil organic matter in a cryogenic // Problems cryogenesis soil. Syktyvkar. Komi branch of the USSR Academy of Sciences, 1985. P. 49-50.

2. Ivanov E.N., Polyntseva O.A. European tundra soils // Articles. Komi Branch of the USSR, 1952. Vol. 1. P. 72-122.

3. Ignatenko I.V. The soils of the East European tundra and forest tundra. L., Nauka 1979. 280 p.

4. Karavaeva N.A. Tundra soils of Northern Yakutia. M .: Nauka, 1969. 208 p.

5. Orlov D.S. Humic acid soils and the general theory of humification. M .: Izd. University Press, 1990. 325 p.

6. Chukov S.N. Structural and functional parameters of soil organic matter in terms of human impact. St. Petersburg: St. Petersburg State University Publishing House, 2001. 216 p.

7. Gennadiev A.N., Pikovsky Y.I., Florovskaya V.N., Alekseeva T.A., Kozin I.S., Ogloblina A.I., Ramenskaya M.E., Teplitskaya T.A., Shurubor E.I. Geochemistry of polycyclic aromatic hydrocarbons in rocks and soils. M .: Izd. University Press, 1996. 196 p.

8. Beznosikov V.A., Lodygin E.D. Fractional-group composition of humus cryogenic surface-gley and hydromorphic soils Bolshezemelskaya tundra // Vestnik. , St. Petersburg. Univ. Ser. 3. 2012. V. 1. P. 107-120.

9. Gabov D.N., Beznosikov V.A. Polycyclic aromatic hydrocarbons in tundra soils of the Komi Republic // Soil science. 2014. № 1. P 30-38.

10. Lodygin E.D., Beznosikov V.A., Vasilevich R.S. The molecular structure of humic substances tundra soils (13C-NMR spectroscopy) // Soil science. 2014. № 5. P. 546-552.

11. Swift R.S. Methods of Soil Analysis // Madison (WI). Soil Sci. Soc. Amer. 1996. Pt. 3. P. 1018–1020.

12. Orlov D.S., Grishina L.A. Practical training on humus chemistry. M.: MSU Publicity, 1981. 272 p.

13. U.S. Environmental Protection Agency. Method 8310: Polynuclear aromatic hydrocarbons. 1986. Revision 0. 13 p.

14. Gabov D.N., Beznosikov V.A., Kondratenok B.M. Polycyclic aromatic hydrocarbons in podzolic and peaty podzolic soils gleyey background landscape // Soil science. 2007. № 3. P. 282-291.

15. Emsley J., J. Feeney., L. Sutcliffe nuclear magnetic resonance spectroscopy of high resolution. The 2 vols. M .: Mir, 1968. (T. 1. 630 p.; V.2. 468 p.).

16. Lorenz K., Preston C.M., Kandeler E. Soil organic matter in urban soils: Estimation of elemental carbon by thermal oxidation and characterization of organic matter by solid-state 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy // Geoderma. 2006. V. 130. P. 312–323.

17.              Liang B.C., Gregorich E.G., Schnitzer M., Schulten H.R. Characterization of water extracts of two manures and their absorption on soils // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1996. V. 60. P. 1758–1763.

18.              Baldock J.A., Preston C.M. Chemistry of carbon decomposition processes in forests as revealed by solid-state carbon-13 nuclear magnetic resonance // Carbon Forms and Functions in Forest Soils / Ed. by McFee W.W., Kelly J.M. Soil Science Society of America. Madison, Wisconsin, 1995. P. 89–117.

19.              Dai X.Y., Ping C.L., Candler R., Haumaier L., Zech W. Characterization of soil organic matter fractions of tundra soils in arctic Alaska by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy // Soil Sci. Soc. Am. J. 2001. V. 65. P. 87–93.

20. Lodygin E.D., Beznosikov V.A. The study of the molecular structure of humic acid podzolic and bog-podzolic soils by 13C-NMR spectroscopy // Soil science. 2003. № 9. C. 1085-1094.

21. Лодыгин Е.Д., Безносиков В.А., Ванчикова Е.В. Функциональные группы фульвокислот торфянисто-подзолисто-глееватой почвы // Почвоведение. 2001. № 4. С. 430–435.

 

 

Раздел

Section

Химия природных сред и объектов

Chemistry of natural environments and natural objects

Название

Title

Р. С. Василевич, Д. Н. Габов, В. А. Безносиков, И. В. Груздев, Е. Д. Лодыгин

Высоко­ и низкомолекулярные органические соединения в тундровых торфяниках

R.S. Vasilevich, D.N. Gabov, V.A. Beznosikov, I.V. Gruzdev, E.D. Lodigyn

Highly– and low–molecular organic compounds in tundra peat bogs

e-mail

e-mail

[email protected], [email protected]

[email protected], [email protected]

Аннотация

Abstract

Работа посвящена изучению особенностей состава гумусовых веществ и неспецифических органических соединений в тундровых бугристых торфяниках. Верхний слой торфа является биохимическим барьером, обладающий способностью сорбировать органические и органо-минеральные соединения. Проведено сопоставление экологических потенциалов гуминовых кислот почв тундровой и таежной зон и тундровых бугристых торфяников. Гумусовые вещества бугристых торфяников обладают низким экологическим потенциалом, что свидетельствует о высокой восприимчивости органического вещества торфяных отложений к деградации и изменению экологических параметров окружающей среды. Специфические и неспецифические органические соединения бугристых торфяников в мерзлотных горизонтах находятся в законсервированном состоянии и не подвержены трансформации по сравнению с сезоннооттаивающим слоем. В случае изменения климата будет меняться верхняя граница многолетней мерзлоты, что приведет к модификации количественных и качественных параметров органических соединений и включение новых слоев торфа в глобальный цикл углерода. Характерные спектры распределения карбоновых кислот и фенолов, изучение различных их соотношений в сезоннооттаивающих слоях и многолетней мерзлоте торфяников возможно использовать в качестве маркеров (диагностических критериев) глобального изменения климата высоких широт.

The work examines the characteristics of humic substances and non-specific organic compounds in the tundra hummock peatlands. The upper peat layer serves a biochemical barrier and can sorb organic and organic-mineral compounds. The ecological potentials of soil humic substances from the tundra and taiga zones and tundra hummock peatlands were compared. Humic substances of hummock peatlands are of a low ecological potential and so evidence a high susceptibility of organic matter of peat deposits to degradation and change of environmental ecological parameters. Specific and unspecific organic compounds of hummock peatlands in permafrost soil horizons do not transform in contrast to active layer. In case of climate change, the upper permafrost border will also be changed and so modify qualitative and quantitative parameters of organic compounds and include new peaty layers into the global carbon cycle. Characteristic distribution spectra of carboxylic acids and phenols, their ratio in active and permafrost layers of peatlands can be markers (diagnostic criteria) of global climate change in high latitudes.

Ключевые слова

Keywords

Тундра, торфяник, гумусовые вещества, элементный состав, карбоновые кислоты, фенолы.

Tundra, peatland, humic substances, elemental composition, carboxylic acids, phenols.

Литература

Bibliographic list

1.              Tarnocai C., Canadell J., Schuur E., Kuhry P., Mazhitova G., Zimov S.,. Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region // Global Biogeochemical Cycles. 2009. V. 23. GB2023. P. 1-11.

2.              Zimov S.A., Schuur E.A.G., Chapin F.S. Permafrost and the global carbonbudget // Science. 2006. V. 312. P. 1612-1613.

3.              Schouten S., Woltering M., Rijpstra W.I.C., Sluijs A., Brinkhuis H., Sinninghe Damsté J.S. The Paleocene–Eocene carbon isotope excursion in higher plant organic matter: differential fractionation of angiosperms and conifers in the Arctic // Earth and Planetary Science Letters. 2007. V. 258. P. 581-592.

4.              Zech M., Andreev A., Zech R., Müller S., Hambach U., Frechen M., Zech W. Quaternary vegetation changes derived from a loess-like permafrost palaeosol sequence in northeast Siberia using alkane biomarker and pollen analyses // Boreas. 2010. V. 39. P. 540-550.

5.              Yunker M.B., Macdonald R.W., Snowdon L.R., Fowler B.R. Alkane and PAH biomarkers as tracers of terrigenous organic carbon in Arctic Ocean sediments // Organic Geochemistry. 2011. V. 42. P. 1109-1146.

6.              Гостищева М.В., Инишева Л.И., Щеголихина А.И. Характеристика органического вещества торфяных почв эвтрофного болота Таган Томской области // Вестник ТПГУ. 2010. № 3. С. 114-119.

7.              Сартаков М.П., Тихова В.Д. Графостатистический анализ и спектроскопия 13С-ЯМР молекул гуминовых кислот торфов Среднего Приобья // Вестник КрасГАУ. 2009. № 6. С. 76-80.

8.              Блажей А., Шутый Л. Фенольные соединения растительного происхождения. М.: Мир, 1977. 239 с.

9.              Елин Е. С. Фенольные соединения в биосфере. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 392 с.

10.            Geisler C., Swanson A.R., Zieve L., Anders M.W. Phthalate  Interference in Gas-Chromatographic Determination of Long-Chain Fatty Acids in Plasma // Clin. Chem. 1979. V. 25. P. 308-310.

11.            Евграфова С. Ю., Шантручкова Х., Шибистова О. Б., Элхоттова Д., Черна Б., Зражевская Г. К., Ллойд Д. Композиция жирных кислот мембран клеточных стенок микроорганизмов в почвах сосновых лесов средней Сибири // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2008. № 5. С. 528-534.

12.            Спозито Г. Термодинамика почвенных растворов. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 240 с.

13.            Карта четвертичных отложений. Серия Северо-Уральская. Q–41–V. Масштаб 1:200000 / В.С. Енокян. М.: Мин-во геологии и охраны недр СССР, 1959.

14.            Атлас Республики Коми по климату и гидрологии / А.И. Таскаев. М.: ДиК, Дрофа,1997. 116 с.

15.            Атлас почв Республики Коми / Г.В. Добровольский, А.И. Таскаев, И.В. Забоева. Сыктывкар: ООО «Коми республиканская типография», 2010. 356 с.

16.            Swift R.S. Methods of Soil Analysis // Soil Sci. Soc. Amer. 1996. Vol. 3. P. 1018-1020.

17.            Лодыгин Е.Д., Безносиков В.А., Василевич Р.С. Молекулярный состав гумусовых веществ тундровых почв (13С-ЯМР-спектроскопия) // Почвоведение. 2014. № 5. С. 546-552.

18.            Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Моск. гос. ун-т, 1990. 325 с.

19.            Зырин Н.Г.,  Овчинникова М.Ф., Орлов Д.С. Аминокислотный состав гуминовых кислот и фульвокислот некоторых типов почв // Агрохимия. 1964. № 4. С. 108-120.

20.            Василевич Р.С. Аминокислотный состав гумусовых веществ почв Большеземельской тундры // Молодежь и наука на севере: Матер. докл. II Всеросс. молодеж. науч. конфер. Сыктывкар. 2013. Т. 1. С. 17-19.

21.            Донос А.И., Кордуняну П.Н. Содержание и динамика аминокислот во фракциях органических соединений азота в обыкновенном черноземе // Почвоведение. 1978. № 9. С. 46-53.

22.            Алиева М.И., Бездудная О.А., Володина С.О., Филиппова В.Н., Потапов Г.П., Володин В.В. Сравнительный аминокислотный состав растений – продуцентов экдистероидов // Химия растительного сырья. 2002. № 1. С. 63-68.

23.            Лодыгин Е.Д., Безносиков В.А., Чуков С.Н. Структурно-функциональные параметры гумусовых веществ подзолистых и болотно-подзолистых почв. СПб.: Наука, 2007. 145 с.

24.            Лодыгин Е.Д., Безносиков В.А. Изучение молекулярной структуры гумусовых кислот подзолистых и болотно-подзолистых почв методом 13С-ЯМР спектроскопии // Почвоведение. 2003. № 9. С. 1085-1094.

25.            Габов Д.Н., Безносиков В.А., Груздев И.В., Яковлева Е.В. Дифференциация неспецифических органических соединений в тундровых бугристых торфяниках // Матер. VI Всерос. науч. конфер. с междунар. участием "Гуминовые вещества в биосфере". Сыктывкар. 2014. С. 13-15.

1.              Tarnocai C., Canadell J., Schuur E., Kuhry P., Mazhitova G., Zimov S.,. Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region // Global Biogeochemical Cycles. 2009. V. 23. GB2023. P. 1-11.

2.              Zimov S.A., Schuur E.A.G., Chapin F.S. Permafrost and the global carbonbudget // Science. 2006. V. 312. P. 1612-1613.

3.              Schouten S., Woltering M., Rijpstra W.I.C., Sluijs A., Brinkhuis H., Sinninghe Damsté J.S. The Paleocene–Eocene carbon isotope excursion in higher plant organic matter: differential fractionation of angiosperms and conifers in the Arctic // Earth and Planetary Science Letters. 2007. V. 258. P. 581-592.

4.              Zech M., Andreev A., Zech R., Müller S., Hambach U., Frechen M., Zech W. Quaternary vegetation changes derived from a loess-like permafrost palaeosol sequence in northeast Siberia using alkane biomarker and pollen analyses // Boreas. 2010. V. 39. P. 540-550.

5.              Yunker M.B., Macdonald R.W., Snowdon L.R., Fowler B.R. Alkane and PAH biomarkers as tracers of terrigenous organic carbon in Arctic Ocean sediments // Organic Geochemistry. 2011. V. 42. P. 1109-1146.

6.              Gostishcheva M.V., Inisheva L.I., Shchegolikhina A.I. Discription of soil organic matter in peaty soils of the Tagan eutrophic bog of the Tomsk region // TPGU Tributary. 2010. № 3. P. 114-119.

7.              Sartakov M.P., Tikhova V.D. Graphostatistical analysis and 13С-NMR spectroscopy of humic substances from peatlands of the Middle Ob Area // KrasGAU Tributary. 2009. № 6. P. 76-80.

8.              Blazhei A., Shutyi L. Phenol compounds of vegetal origin. М.: Mir Publicity, 1977. 239 p.

9.              Elin E.S. Phenol compounds in the biosphere. Novosibirsk: SD RAS Publicity, 2001. 392 p.

10.            Geisler C., Swanson A.R., Zieve L., Anders M.W. Phthalate  Interference in Gas-Chromatographic Determination of Long-Chain Fatty Acids in Plasma // Clin. Chem. 1979. V. 25. P. 308-310.

11.            Evgraphova S.Yu., Shantruchkova Kh., Shibistova O.B., Elkhottova D., Cherna B., Zrazhevskaya G.K., Lloyd D. Composition of fatty acids in cell wall membranes of soil microorganisms in pine forests of the Middle Siberia Area // Tributary of the Russian Academy of Sciences. Biological series. 2008. № 5. P. 528-534.

12.            Spozito G. The thermodynamics of soil solutions. L.: Gidrometeoizdat Publicity , 1984. 240 p.

13.            Map of the Quaternary Deposits. The North-Ural Series. Q–41–V. Scale 1:200000 / V.S. Enokyan. М.: The Ministry of Geology and Earth Resources’ Conservation of the USSR, 1959.

14.            Atlas of the Komi Republic on Climate and Hydrology / A.I. Taskaev. М.: DiK, Drofa Publicity,1997. 116 p.

15.            Soil Atlas of the Komi Republic / G.V. Dobrovolskiy, A.I. Taskaev, I.V. Zaboeva. Syktyvkar: OOO ‘The Komi Republican Printing-House’, 2010. 356 p.

16.            Swift R.S. Methods of Soil Analysis // Soil Sci. Soc. Amer. 1996. Vol. 3. P. 1018-1020.

17.            Lodygin E.D., Beznosikov V.A., Vasilevich R.S. Molecular Composition Of Humic Substances In Tundra Soils (13С-NMR Spectroscopic Study) // Eurasian Soil Science. 2014. № 5. P. 400-406.

18.            Orlov D.S. Humic soil substances and general humification theory. М.: Moscow State Uni, 1990. 325 p.

19.            Zyrin N.G., Ovchinnikova M.F., Orlov D.S. Aminoacid composition of humic and fulvic acids for several soil types // Agrochemistry J. 1964. № 4. P. 108-120.

20.            Vasilevich R.S. Aminoacid composition of soil humic substances in the Bolshezemelskaya Tundra Area // The Youth and Science in the North. Proc. Of II All-Russ. Youth Conf. Syktyvkar. 2013. V. 1. P. 17-19.

21.            Donos A.I., Kordunyanu P.N. Content and dynamics of aminoacids in fractions of nitrogen organic compounds in common chernozem // Soil Science J. 1978. № 9. P. 46-53.

22.            Alieva M.I., Bezdudnaya O.A., Volodina S.O. Filippova V.N., Potapov G.P., Volodin V.V. Comparative aminoacid composition of vegetal producents of ecdysteroids // Chemistry of Plant Products. 2002. № 1. P. 63-68.

23.            Lodygin E.D., Beznosikov V.A., Chukov S.N. Structural-functional parameters of mumic substances in podzolic and boggy-podzolic soils. SPb: Nauka Publicity, 2007. 145 p.

24.            Lodygin E.D., Beznosikov V.A. The 13C NMR Study Of The Molecular Structure Of Humus Acids From Podzolic And Bog-Podzolic Soils // Eurasian Soil Science. 2003. № 9. P. 967-975.

25.            Gabov D.N., Beznosikov V.A., Gruzdev I.V., Yakovleva E.V. Differentiation of unspecific organic compounds in tundra hummock peatlands // Proc. of VI All-Russ. Sci. Conf. with Int. Part. ‘Humic Substances in the Biosphere’. Syktyvkar. 2014. P. 13-15.

 

Раздел

Section

Химия природных сред и объектов

Chemistry of natural environments and natural objects

Название

Title

А. А. Дымов, Н. А. Низовцев

Амфифильные свойства почвенного органического вещества в парцеллах преобладающих хвойных деревьев средней тайги

A.A. Dymov, N.A. Nizovtsev

Amphiphilic properties of soil organic matter in parcels of dominating coniferous trees in the middle taiga zone

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

Рассмотрены особенности морфологического строения, физико-химических свойств и амфифильности органического вещества почв формирующихся в парцеллах основных лесообразующих пород средней тайги Республики Коми. Исследуемые почвы имеют близкое морфологическое строение, физико-химические свойства и профильное распределение амфифильных фракций. Основное количество миграционноспособных органических соединений сосредоточено в нижних подгоризонтах органогенных горизонтов. Распределение фракций в верхних минеральных горизонтах определяется гранулометрическим составом почвообразующих пород. Профильное распределение гидрофильных фракций в значительной степени повторяет закономерности содержания общего углерода. Выявлено, что органогенные горизонты исследуемых почв различаются по содержанию гидрофильных фракций. Наибольшее содержание выявлено в парцеллах с доминированием в напочвенном покрове зеленых мхов и кустарничков, минимальное в парцелле сосняка лишайникового. Показано, что компоненты растительного опада, являющиеся прекурсорами почвенного органического вещества, существенно различаются по содержанию амфифильных фракций.

The paper deals with morphological structure, physical-chemical and amphiphilic properties of soil organic matter in parcels of dominating tree species in the middle taiga zone of the Komi Republic. The study soils have similar morphologic structure, physical-chemical properties and profile distribution of amphiphilic fractions. The majority of migrating organic compounds accumulate in lower organic sub-horizons. Distribution of fractions in upper mineral sub-horizons depends on texture (granulometric composition) of soil-forming rocks. Profile distribution of hydrophilous fractions largely resembles total carbon distribution. Organic soil horizons differ by content of hydrophilous fractions which is at its maximum value in parcels with prevailing green mosses in soil cover and at its minimum value in parcel of lichen pine forest. Plant waste components which are precursors of soil organic matter greatly vary by content of amphiphilic fractions.

Ключевые слова

Keywords

лесные почвы, почвенное органическое вещество, хроматография гидрофобного взаимодействия, древесные парцеллы

forest soils, soil organic matter, hydrophobic-interaction chromatography, tree parcels

Литература

Bibliographic list

1.    Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике коми в 2012 г. Сыктывкар, 2013. 199 с.

2.    Дымов А.А., Милановский Е.Ю. Изменение органического вещества таежных почв в процессе естественного лесовозобновления растительности после рубок (средняя тайга Республики Коми) // Почвоведение. 2014. № 1.С.39-47.

3.    Dymov А.А., Gabov D.N. Pyrogenic alterations of Podzols at the North-East European part of Russia: morphology, carbon pools, PAH content // Geoderma. 2015, V. 241-242. P. 230-237.

4.    Lal R. Forest soils and carbon sequestration // Forest ecology and Management. 2005. V. 220. Р. 242-258.

5.    Чертов О.Г. Математическая модель экосистемы одного растения // Журн. общ. биол. 1983. Т.44. С. 406-414.

6.    Орлова М.А., Лукина Н.В., Камаев И.О., Смирнов В.Э., Кравченко Т.В. Мозаичность лесных биогеоценозов и продуктивность почв //

Лесоведение. 2011. № 6. С. 39-48.

7.    Kögel-Knabner, I., Amelung, W., 2014. Dynamics, Chemistry, and Preservation of Organic Matter in Soils, in Holland H.D. and Turekian K.K. (Eds.), Treatise on Geochemistry, Second Edition, V. 12, Oxford: Elsevier, pp. 157-215.

8.    Sutton R., Sposito G. Molecular structure in soil Humic Substances: The new view // Environmental science and technology. 2005. № 23. V. 39. P. 9009-9015.

9.    Hutta M., Gora R., Halko R., Chalanyova M. Some theoretical aspects in the separation of humiс substances by combined liquid chromatography methods // J. of Chromatography A. 2011. № 1218. P. 8946-8957.

10.  Милановский Е.Ю. Гумусовые вещества почв как природные гидрофильно - гидрофобные соединения. М.:ГЕОС. 2009. 186 с.

11.  Теория и практика химического анализа почв // Под ред. Л.А. Воробьевой. М. 2006. 400 с.

12.  Лукина Н.В., Орлова М.А., Исаева Л.Г. Плодородие лесных почв как основа взаимосвязи почва-растительность // Лесоведение. 2010.№ 5. С. 45-56.

13.  Ведрова Э.Ф., Решетникова Т.В. Масса подстилки и интенсивность ее разложения в 40-летних культурах основных лесообразующих пород Сибири // Лесоведение. 2014. № 1. С. 42-50.

14.  Vesterdal L., Schmidt I.K., Callesen I., Nilsson L.O., Gundersen P. Carbon and nitrogen floor and mineral soil under six common European tree species // Forest Ecology and Management. V. 255, 2008. P. 35-48.

15.  Hilli S., Stark S., Derome J. Litter decomposition rates in relation to litter stock in boreal coniferous forest along climatic and soil fertility gradients // Applied Soil Ecology, 46. 2010. P. 200-208.

1. State report on the the environment in the Republic of Komi in 2012 Syktyvkar, 2013. 199 p.

2. Smokes A.A., Milanovsky E.Y. Changes in soil organic matter taiga in the process of natural regeneration of vegetation after felling (average taiga of the Komi Republic) // Soil science. 2014. № 1. P. 39-47.

3. Dymov А.А., Gabov D.N. Pyrogenic alterations of Podzols at the North-East European part of Russia: morphology, carbon pools, PAH content // Geoderma. 2015, V. 241-242. P. 230-237.

4.    Lal R. Forest soils and carbon sequestration // Forest ecology and Management. 2005. V. 220. Р. 242-258.

5. Chertov O.G. Mathematical model of ecosystem of plants // Journal. Society. biol. 1983. T.44. P. 406-414.

6. Orlova M.A., Lukina N.V., Kamaev I.O., Smirnov V.E., Kravchenko T.V. The mosaic of forest ecosystems and soil productivity // Lesovedenie. 2011. № 6. P. 39-48.

7. Preservation of Organic Matter in Soils, in Holland H.D. and Turekian K.K. (Eds.), Treatise on Geochemistry, Second Edition, V. 12, Oxford: Elsevier, pp. 157-215.

8.    Sutton R., Sposito G. Molecular structure in soil Humic Substances: The new view // Environmental science and technology. 2005. № 23. V. 39. P. 9009-9015.

9.    Hutta M., Gora R., Halko R., Chalanyova M. Some theoretical aspects in the separation of humiс substances by combined liquid chromatography methods // J. of Chromatography A. 2011. № 1218. P. 8946-8957.

10. Milanovsky E.Y. Humus soil as natural hydrophilic - hydrophobic compounds. M.: GEOS. 2009. 186 p.

11. Theory and practice of chemical analysis of soil // Ed. LA Vorobevoj. M. 2006. 400 p.

12. Lukina N.V., Orlova M.A., Isayeva L.G. The fertility of forest soils as the basis for the relationship soil-vegetation // Lesovedenie. 2010. № 5. P. 45-56.

13. Vedrova EF, Reshetnikov TV Weight of litter and the intensity of its expansion in the 40-year-old cultures of the main forest-forming species in Siberia // Lesovedenie. 2014. № 1. P. 42-50.

14. Vesterdal L., Schmidt I.K., Callesen I., Nilsson L.O., Gundersen P. Carbon and nitrogen floor and mineral soil under six common European tree species // Forest Ecology and Management. V. 255, 2008. P. 35-48.

15.  Hilli S., Stark S., Derome J. Litter decomposition rates in relation to litter stock in boreal coniferous forest along climatic and soil fertility gradients // Applied Soil Ecology, 46. 2010. P. 200-208.

 

Раздел

Section

Химия природных сред и объектов

Chemistry of natural environments and natural objects

Название

Title

А. А. Шинкарев, А. А. Шинкарев (мл.), Е. С. Руселик, Р. В. Окунев, Е. В. Тарасова, А. С. Ерофеева

Аминокислоты в инертном органическом веществе илистой фракции лесостепных почв и глинистых осадочных пород плиоценового комплекса

A.A. Shinkarev, A.A. Shinkarev (jr), E.S. Ruselik, R.V. Okunev, E.V. Tarasova, A.S. Erofeeva

Amino acids in inert organic matter of forest-steppe soils and Pliocene clays fine-dispersed fraction

e-mail

e-mail

[email protected], [email protected]

[email protected], [email protected]

Аннотация

Abstract

Исследован аминокислотный состав органического вещества связанного тонкодисперсными фазами почв и плиоценовых глин в форме устойчивой к обработке H2O2. В работе использовались профильные образцы лесостепных почв и образцы бентонитоподобных глин акчагыльского яруса верхнего плиоцена. Фракцию с размером частиц <2,5 мкм выделяли методом отмучивания из устойчивой суспензии после обработки образцов 1 моль/л CH3COOH, отмывки их дистиллированной водой с последующей многократной обработкой в течение 30-40 дней Н2О2 (30%) при комнатной температуре. Кислотный гидролиз илистой фракции проводили 6 моль/л HCl при 110 °С в течение 24 ч. Определение аминокислотного состава проводили методом ВЭЖХ. В гидролизатах инертного органического вещества обнаружены типичные белковые аминокислоты. Группировка аминокислот в кислые, основные и нейтральные показывает, что в составе инертного органического вещества практически отсутствуют кислые аминокислоты. Основная часть аминокислот представлена нейтральными. В составе нейтральных аминокислот преобладают аминокислоты не несущие парциальных зарядов и не сольватирующиеся водой. В основе закономерностей определяющих особенности аминокислотного состава органического вещества связанного тонкодисперсными минеральными фазами плиоценовых глин и лесостепных почв в устойчивой к окислению форме лежит селективное связывание нейтральных и гидрофобных аминокислот, которое обусловлено физико-химическими причинами.

We investigated the amino acid composition of organic matter bounding fine-dispersed Pliocene clays and soils mineral phases in resistant to H2O2 treatment forms. In this work, forest-steppe soil profile samples and bentonite-like clay samples of Upper Pliocene Akchagylic Stage were used. The <2.5-µm fraction was separated by the elutriation of a stable suspension after the treatment of the samples with 1 mol/l CH3COOH and their washing with distilled water. Then, they were multiply treated with 30% Н2О2 at room temperature for 30–40 days. Acid hydrolysis was performed using 1 mol/l HCl at 110°C for 24 h. Amino acids were determined by HPLC. In the acid hydrolysis products of the stable organic matter typical proteinaceous amino acids are presented. We could see that the grouping of amino acids in acidic, basic and neutral groups show that in the composition of stable organic matter there are no acidic amino acids practically. The main part of their is presented by neutral amino acids. In the neutral amino acids composition amino acids not bearing partial charges and not solvated water prevail. At the heart of mechanism which define amino acid composition features of organic matter bounding fine-dispersed Pliocene clays and forest-steppe soils mineral phases in resistant to H2O2 treatment forms the selective binding of neutral and hydrophobic amino acids which is caused by the physical and chemical reasons lays.

Ключевые слова

Keywords

органическое вещество, окислительная деструкция, пероксид водорода, аминокислотный состав, лесостепные почвы, бентониты.

organic matter, oxidative degradation, hydrogen peroxide, amino acid composition, forest-steppe soils, bentonites.

Литература

Bibliographic list

1.       Franko U., Oelschlägel B., Schenk S. Simulation of temperature-, water- and nitrogen dynamics using the model CANDY // Ecol. Model. 1995. V. 81. P. 213-222.

2.       Jenkinson D.S. The turnover of organic carbon and nitrogen in soil // Philosophical Transactions of the Royal Society London Series B–Biology Sciences. 1990. V. 329. P. 361-368.

3.       Eusterhues K., Rumpel C., Kögel-Knabner I. Stabilization of soil organic matter isolated via oxidative degradation // Org. Geochem. 2005. V. 36. P. 1567-1575.

4.       Siregar A., Kleber M., Mikutta R., Jahn R. Sodium hypochlorite oxidation reduces soil organic matter concentrations without affecting inorganic soil constituents // Europ. J. Soil Sci. 2005. V. 56. P. 481-490.

5.       Schulten H.R., Leinweber P., Theng B.K.G. Characterization of organic matter in an interlayer clay-organic-complex from soil by pyrolysis methylation-mass spectrometry // Geoderma. 1996. V. 69. P. 105-118.

6.       Шинкарёв А.А., Гиниятуллин К.Г., Лыгина Т.З., Шинкарёв А.А. (мл), Кринари Г.А., Губайдуллина А.М., Латыпов М.К. Cпецифическая стабилизация органического вещества в органо-смектитовых комплексах и некоторые аспекты её прикладного применения // Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований. Том IV: Экологическая безопасность, инновации и устойчивое развитие. Образование для устойчивого развития. Казань: Изд-во «Отечество», 2009. С. 274-278.

7.       Skiba M. Szczerba M., Skiba S., Bish D.L., Grybos M. The nature of interlayering in clays from a podzol (Spodosol) from the Tatra Mountains, Poland // Geoderma. 2011. V. 160. P. 425-433.

8.       Минерагения верхнепермского и мезокайнозойского комплексов Республики Татарстан. Под ред. И.А. Ларочкиной, Е.М. Аксенова. Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2007. 456 с.

9.       Фролов В.Т. Литология. Кн. 2. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 432 с.

10.     Nichols G. Sedimentology and stratigraphy. Chichester: John Wiley & Sons Ltd, 2009. 419 p.

11.     Гаврилов Ю.О. Закономерности накопления и распределения органического вещества в осадках и осадочных породах // Осадочные бассейны: методика изучения, строение и эволюция. М.: Научный мир, 2004. С. 94-103.

12.     Шинкарёв А.А., Корнилова А.Г., Лыгина Т.З., Гиниятуллин К.Г., Гильмутдинов Р.P. Использование элементного анализа для оценки исходной вертикальной однородности почвообразующей породы // Учёные записки Казанского государственного ун-та. Естеств. науки. 2010. Т. 152. Кн. 4. С. 78-91.

13.     Pansu M., Gautheyrou J. Handbook of soil analysis. Mineralogical, organic and inorganic methods. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2006. 993 p.

14.     Carrado K.A., Decarreau A., Petit S., Bergaya F., Lagaly G.  Synthetic clay minerals and purification of natural clays // Handbook of Clay Science. Vol. 1. Developments in Clay Science. Amsterdam: Elsevier Ltd, 2006. P. 115-140.

15.     Гиниятуллин К.Г., Шинкарёв (мл). А.А., Шинкарёв А.А., Кринари Г.А., Лыгина Т.З., Губайдуллина А.М., Корнилова А.Г., Мельников Л.В. Необратимая фиксация органических компонентов в лабильных промежутках как механизм кинетической стабилизации глино-органических структур // Почвоведение. 2012. № 11. С. 1211-1225.

16.     Gonzalez-Castro M.J., Lopez-Hernandez J., Simal-Lozano J., Oruna-Concha M.J. Determination of amino acids in green beans by derivatization with phenylisothiocianate and high-performance liquid chromatography with ultraviolet detection // J. Chromatogr. Sci. 1997. V. 35. P. 181-185.

17.     Lai F., Mayer A., Sheehan T. Matrix effects in the derivatization of amino acids with 9-fluorenylmethyl chloroformate and phenylisothiocyanate // Biotechniques. 1991. V. 11. P. 236-244.

1.         Franko U., Oelschlägel B., Schenk S. Simulation of temperature-, water- and nitrogen dynamics using the model CANDY // Ecol. Model. 1995. V. 81. P. 213-222.

2.         Jenkinson D.S. The turnover of organic carbon and nitrogen in soil // Philosophical Transactions of the Royal Society London Series B–Biology Sciences. 1990. V. 329. P. 361-368.

3.         Eusterhues K., Rumpel C., Kögel-Knabner I. Stabilization of soil organic matter isolated via oxidative degradation // Org. Geochem. 2005. V. 36. P. 1567-1575.

4.         Siregar A., Kleber M., Mikutta R., Jahn R. Sodium hypochlorite oxidation reduces soil organic matter concentrations without affecting inorganic soil constituents // Europ. J. Soil Sci. 2005. V. 56. P. 481-490.

5.         Schulten H.R., Leinweber P., Theng B.K.G. Characterization of organic matter in an interlayer clay-organic-complex from soil by pyrolysis methylation-mass spectrometry // Geoderma. 1996. V. 69. P. 105-118.

6.         Shinkarev A.A., Giniyatullin K.G., Lygina T.Z., Shinkarev A.A. (Jr), Krinari G.A., Gubaidullina A.M., Latypov M.K. Specific stabilization of organic matter in organo-smectite complexes and some aspects of its applied application // Environment and a sustainable development of regions: new methods and technologies of researches. Volume IV: Ecological safety, innovations and a sustainable development. Education for a sustainable development. Kazan: Izd-vo “Otechestvo”, 2009. P. 274-278. (In Russian)

7.         Skiba M. Szczerba M., Skiba S., Bish D.L., Grybos M. The nature of interlayering in clays from a podzol (Spodosol) from the Tatra Mountains, Poland // Geoderma. 2011. V. 160. P. 425-433.

8.         Minerageny of Upper-Permian and Meso-Cenozoic complexes of Tatarstan Republic. Ed. by of I.A. Larochkina, E.M. Aksenov. Kazan: Izd-vo Kazansk. un-ta, 2007. 456 p. (In Russian)

9.         Frolov V.T. Litology. Book 2. M.: Izd-vo Mosk. un-ta, 1993. 432 p. (In Russian)

10.       Nichols G. Sedimentology and stratigraphy. Chichester: John Wiley & Sons Ltd, 2009. 419 p.

11.       Gavrilov Yu.O. Regularities of the organic matter accumulation and distribution in sediments and rocks // Sedimentary basins: methods of research, structure and evolution. M: Scientific World, 2004. P. 94-103. (In Russian)

12.       Shinkarev A.A., Kornilova A.G., Lygina T.Z., Giniyatullin K.G., Gilmutdinov R.R. Assessing parent material uniformity by elemental analysis // Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki. 2010. V. 152. № 4. P. 78-91. (In Russian)

13.       Pansu M., Gautheyrou J. Handbook of soil analysis. Mineralogical, organic and inorganic methods. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2006. 993 p.

14.       Carrado K.A., Decarreau A., Petit S., Bergaya F., Lagaly G.  Synthetic clay minerals and purification of natural clays // Handbook of Clay Science. Vol. 1. Developments in Clay Science. Amsterdam: Elsevier Ltd, 2006. P. 115-140.

15.       Giniyatullin K.G., Shinkarev A.A. (Jr.), Shinkarev A.A., Krinari G.A., Lygina T.Z., Gubaidullina A.M., Kornilova A.G., Melnikov L.V. Irreversible fixation of organic components in labile interspaces as a mechanism for the chemical stabilization of clay-organic structures // Eurasian Soil Science. 2012. V. 45. № 11. P. 1068-1080.

16.       Gonzalez-Castro M.J., Lopez-Hernandez J., Simal-Lozano J., Oruna-Concha M.J. Determination of amino acids in green beans by derivatization with phenylisothiocianate and high-performance liquid chromatography with ultraviolet detection // J. Chromatogr. Sci. 1997. V. 35. P. 181-185.

17.       Lai F., Mayer A., Sheehan T. Matrix effects in the derivatization of amino acids with 9-fluorenylmethyl chloroformate and phenylisothiocyanate // Biotechniques. 1991. V. 11. P. 236-244.

 

Раздел

Section

Экологический риск и экологическая безопасность

Ecological Risk and Ecological Safety

Название

Title

А. В. Пастухов, Д. А. Каверин, Н. Н. Гончарова
Реликтовые бугристые мерзлотные торфяники на южном пределе Восточно­Европейской криолитозоны

A.V. Pastukhov, D.A. Kaverin, N.N. Goncharova

Structure and properties of permafrost peatlands in the European North-East

 

e-mail

e-mail

 

 

Аннотация

Abstract

Детально охарактеризована стратиграфия залежей двух реликтовых мерзлотных торфяников, сохранившихся в крайне северной тайге европейского Северо-Востока России. С целью выявления генезиса торфяников крайнесеверной тайги была детально изучена стратиграфия залежей на равнинном и предгорном участках.

Показано, что в настоящее время комплексы мерзлотных торфяников могут иметь схожую морфоскульптуру, однако их генезис может значительно отличаться в зависимости от их геоморфологического положения и гидрологического режима. На предгорном участке формирование болота происходило по схеме развития большинства таёжных верховых болот: от эвтрофных облесённых и безлесных сообществ болотных сообществ через промежуточную стадию к переходному и далее верховому болоту. Смена стадий обусловлена изменением водно-минерального режима по мере накопления и нарастания торфяной массы. Болото на равнинном участке развивалось в относительно постоянных условиях водно-минерального режима.

Ботанический состав исследованных торфяников крайнесеверной тайги указывает на время начала формирования отложений в позднем бореале (ВО-2) (8500-8000 л.н.), когда широкое развитие получили болотно-тундровые формации. В теплый атлантический период (AT) (8000-4600 л.н.) резко активизировались процессы болотообразования, и происходило накопление основной массы торфа. Значительное похолодание климата, начавшееся 2500 л.н., привело к формированию современного облика болот и нивелировало разницу условий водно-минерального режима различных болот. В настоящее время сохранившиеся мерзлотные болота практически прекратили свое развитие, накопление торфа замедлилось или совсем остановилось, идут процессы эрозии и разрушения торфяных бугров.

Stratigraphy of relict permafrost peatlands is characterized in details which conserved in extreme northern taiga of the European Northeast of Russia. In order to identify the genesis of peatlands in extreme northern taiga peat stratigraphy was studied in details at the plain and foothill key sites.

Current permafrost peat plateau might have a similar morphosculpture, but their genesis may vary significantly depending on their geomorphological position and hydrological regime.At the foothill key site peat plateau formation occurred under the scheme of the majority of taiga upland bogs: from eutrophic afforestated and treeless wetland communities through an intermediate stage to the transition and then upland bogs. Change of stages determined due to the change of water-mineral regime with the accumulation and growth of the peat mass. Peatland developed in more or less constant conditions of water-mineral regime at plain key site only.

Botanical composition of the studied peatlands of extreme northern taiga marks the beginning of deposits formation in the late Boreal (BO-2) (8500-8000 BP), when the widely developed swampy tundra formation. In the warm Atlantic period (AT) (8000-4600 BP) the bog processes and the accumulation of the bulk peat sharply intensify. A significant cooling of the climate, which began in 2500 BP, led to the formation of the modern morphosculpture of peat plateaus and offsetting the difference of water-mineral regime of plain and foothill key sites. At the moment preserved permafrost peatlands almost stopped development, peat accumulation slowed or stopped, processes of erosion and destruction of peat mounds take place.

 

Ключевые слова

Keywords

торфяные олиготрофные почвы, ботанический состав, криолитозона, стратиграфия залежей.

oligotrophic peat soils, botanical composition, cryolithozone, stratigraphy of deposits.

Литература

Bibliographic list

1.               Borgmark A. Holocene climate variability and periodicities in south-central Sweden,as interpreted from peat humification analysis // Holocene, 2005. Vol. 15. No. 3. P. 387-395.doi: 10.1191/0959683605hl816rp.

2.               Lucas R.E. Organic soils (Histosols). Formation, distribution, physical and chemical properties and management for crop production. Michigan State University, Research Report No. 435 (Farm Science).

3.               Шенников А.П. Введение в геоботанику. Л.: ЛГУ, 1964. 447 с.

4.               Пояснительная записка к листу Q-41 (Воркута) // Государственная почвенная карта России. Масштаб 1 : 1000000. Сыктывкар, 2011. 76 с.

5.               ГОСТ 17644-83 Торф. Методы отбора проб из залежи и обработки их для лабораторных испытаний. М.: Издательство стандартов, 1983. 14 с.

6.               Кутенков С.А. Компьютерная программа для построения стратиграфических диаграмм состава торфа «Korpi» // Труды Карельского научного центра РАН. № 6. 2013. С. 171-176.

7.               Атлас Республики Коми. М.: Феория, 2011. 448 с. : ил., карт.

8.               Атлас Республики Коми по климату и гидрологии / Под ред. А. И. Таскаева. – М.: ДиК, дрофа, 1997. – 116 с.: ил., карт.

9.               Routh J., Hugelius G., Kuhry P. et al. Multi-proxy study of soil organic matter dynamics in permafrost peat deposits reveal vulnerability to climate change in the European Russian Arctic // Chemical Geology. 2014. V. 368. P. 104-117.

10.           Климанов В.А. Меридиональное изменение гидротермического режима на Русской равнине в голоцене // Изучение озёрно-болотных формаций в целях палеогеографических реконструкций. Таллинн: РИСО АН ЭССР, 1986. С. 68-70.

11.           Андреичева Л.Н., Голубева Ю.В., Марченко-Вагапова Т.И. Развитие природной среды и климата в голоцене на севере Европейской России. Сыктывкар: Геопринт, 2007. 27 с.

1.        Borgmark A. Holocene climate variability and periodicities in south-central Sweden, as interpreted from peat humification analysis // Holocene, 2005. Vol. 15. No. 3. P. 387-395. doi: 10.1191/0959683605hl816rp.

2.        Lucas R.E. Organic soils (Histosols). Formation, distribution, physical and chemical properties and management for crop production. Michigan State University, Research Report No. 435 (Farm Science).

3.        Shennikov A.P. Introduction to geobotany. L.: LSU, 1964. 447 p. [in Russian].

4.        State Soil Map of Russia (1 : 1000000), Legend to Sheet Q-41 (Vorkuta). Syktyvkar, 2011. 76 p. [in Russian].

5.        GOST 17644-83 Peat. Sampling techniques and processing of deposits them to laboratory testing. M.: Publishing Standards, 1983. 14 p. [in Russian].

6.        Kutenkov S.A. Computer program for the construction of stratigraphic charts of peat «Korpi» // Proceedings of the Karelian Research Centre of Russian Academy of Sciences. № 6. 2013. pp 171-176. [in Russian].

7.        Atlas of Komi Republic. M .: Theoria, 2011. 448 p.: il., maps. [in Russian].

8.        Atlas of Komi Republic on Climate and Hydrology / Ed. by A.I. Taskaev. – M .: DiK, drofa, 1997. – 116 p.: il., maps. [in Russian].

9.        Routh J., Hugelius G., Kuhry P. et al. Multi-proxy study of soil organic matter dynamics in permafrost peat deposits reveal vulnerability to climate change in the European Russian Arctic // Chemical Geology. 2014. V. 368. P. 104-117.

10.      Klimanov V.A. Meridional variation of hydrothermal regime of the Russian plain in the Holocene // The study of lake-bog formations in order to paleogeographic reconstructions. Tallinn: RISO AN ESSR, 1986, pp. 68-70. [in Russian].

11.      Andreicheva L.N., GolubevY.V., Marchenko-Vagapova T.I. Development of environment and climate during the Holocene in the north of European Russia. Syktyvkar: Geoprint, 2007. 27 p. [in Russian].

 

 

 

Раздел

Section

Экологизация производства

Ecologization of Industry

Название

Title

И. В. Грехова

Гуминовый препарат из низинного торфа

I.V. Grekhova

Humic preparation of lowland peat

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

Гуминовый препарат Росток обладает стимулирующими и адаптогенными свойствами. В полевых и производственных опытах в разных регионах страны получены прибавки (%) урожайности: яровая пшеница – 14-83, озимая пшеница – 22, подсолнечник – 17, сахарная свёкла – 21, ячмень – 17-55, овес – 52, горох – 27, кукуруза (з.м.) – 40, клевер (семена) – 22, клевер (сено) – 32, донник (семена) – 50, донник (сено) – 87, рапс (семена) – 31, горчица (семена) – 47, сурепица (семена) – 48, картофель – 24-112, капуста – 27-40 и т.д. Повышалось и качество полученной продукции: содержание клейковины – в зерне яровой и твердой пшеницы на 12-40 относит. %; витамина «С» – в капусте на 11%, в картофеле на 19%; сухого вещества – в картофеле на 11%; сахара – в томатах на 16%, в капусте на 34%; белка – в растениях гороха на 14-43%; протеина – в зелёной массе овса на 17-18%, в зерне овса на 21-25%. Высокая эффективность препарата Росток обусловлена технологией получения. Для извлечения гуминовых кислот из низинного торфа выбран оптимальный режим, сохраняющий их природные биологические свойства.

Humic drug Rostock has a stimulating and adaptogenic properties. In field and factory experiments in different regions of the country received increase (%) crop: spring wheat – 15-83, winter wheat – 22, sunflower – 17, sugar beet – 21, barley – 17-55, oats – 52, pea – 27, maize (Z. M.) – 40, clover (seed) – 22, clover (hay) – 32, clover (seed) – 50, clover (hay) – 87, rape (seeds) – 31, mustard (seed) – 47, rape (seeds) – 48, potatoes – 24-112, cabbage – 27-40, etc. Increased and the quality of the final product: the gluten content – in grain of spring and durum wheat at 12-40 relates. %, vitamin C – in cabbage by 11%, potatoes by 19%; dry matter – in potatoes 11%; sugar – in tomatoes by 16%, in cabbage by 34%; the protein – in pea plant on 14-43%; protein – green mass of oats in the 17-18%, in grain oats on 21-25%. The high efficacy Rostock due to the production technology. For the extraction of humic acids from lowland peat selected optimal mode, preserving their natural biological properties.

Ключевые слова

Keywords

гуминовые кислоты, препарат Росток, урожайность, качество продукции, адаптация.

humic acid, the drug Rostock, yield, product quality, adaptation.

Литература

Bibliographic list

1.              Цыремпилов П.Б. Патогенетические механизмы иммунотоксического действия пестицидов на животных, лечение и профилактика иммунологической недостаточности: Дис. ... д-ра вет. наук. Улан-Удэ, 2002. 279 с.

2.              Порсев И.Н., Голощапов А.П., Голощапова Г.С. Там, где протекает Исеть. Курган: ГИПП Зауралье, 2002. 176 с.

3.              Горовая А.И., Редько Е.С., Скворцова Т.В. Обоснование применения торфяных препаратов для целей экологизации сельскохозяйственного производства// Торфяная промышленность. 1992. № 2. С. 29-30.

1. Tsyrempilov P.B. Pathogenetic mechanisms of immunotoxic effects of pesticides on animals, treatment and prevention of immune deficiency: Dis. ... Dr. vet. sciences. Ulan-Ude, 2002. 279 p.

2. Porsev I.N., Goloshchapov A.P., Goloshapova G.S. Where flows the Iset. Kurgan: HIPD Urals, 2002. 176 p.

3. Gorovaya A.I., Radish E.S., Skvortsova T.V. Rationale for the use of peat preparations for the purposes of ecological agricultural production // Peat industry. 1992. № 2. Р. 29-30.

 

Раздел

Section

Агроэкология

Agroecology

Название

Title

О. С. Безуглова, Е. А. Полиенко, А. В. Горовцов, В. А. Лыхман

Применение гуминового удобрения BIO–Don на чернозёме обыкновенном под озимую пшеницу

Bezuglova O.S., Polienko E.A.,Gorovtsov A.V., Lyhman V.A.

The treatment of winter wheat, grown on ordinary carbonate chernozem with humic fertilizer “BIO-Don”

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

Рассматриваются результаты применения гуминового удобрения BIO-Don, полученного путем экстракции из продуктов переработки навоза дождевым червем, на посевах озимой пшеницы. Полевые опыты закладывались на черноземе обыкновенном карбонатном. Показано наличие в составе гуминового удобрения штаммов полезных микроорганизмов. Предпосевное внесение биопрепарата BIO-Don в почву и двукратная обработка посевов пшеницы (в фазе кущения и выхода в трубку) привела к стимуляции численности почвенной микрофлоры, достигающей у грибов и целлюлозоразрушающих актиномицетов более чем 150% прибавки в численности.  Содержание подвижного фосфора  на вариантах с BIO-Don  на протяжении всей вегетации было существенно выше, чем на варианте с минеральными удобрениями (фон).  В условиях дефицита фосфора, свойственного карбонатным черноземам, это явилось одним из факторов оптимизации питания растений.

Прибавка урожайности озимой пшеницы при использовании удобрения BIO-Don в производственном эксперименте составила от 6,9 до 12,8 ц/га, то есть до 35% по сравнению с фоном. Эффективность применения биопрепарата под озимую пшеницу на черноземе обыкновенном карбонатном обусловлена стимулирующим биологическую активность почвы действием, а также положительным влиянием на содержание подвижного фосфора и состояние почвенной структуры.

The results of the winter wheat treatment with BIO-Don humic fertilizer, obtained by extraction from the products of earthworm manure are discussed. Field experiments were carried out on ordinary chernozem carbonate. The presence of beneficial microorganisms strains in the humic fertilizer has been shown.

Preplant treatment of soil with biological product BIO-Don and double treatment of wheat crops (in the phase of tillering and booting) resulted in stimulation of soil microflora population, which reached more than 150% for soil fungi and cellulose decomposing actinomycetes. The content of mobile phosphorus in the variants with BIO-Don throughout the growing season was significantly higher than in the variant with mineral fertilizers (background). Given the shortage of phosphorus, characteristic of carbonate chernozem, it was one of the factors that optimized the plant nutrition.

The increase of the yield of winter wheat upon the usage of BIO-Don fertilizer in the production experiment ranged from 6.9 to 12.8 t/ha, which is up to 35% compared to the background. The positive effect of biological preparation for winter wheat on ordinary carbonate chernozem  is due to its stimulating action on soil biological activity, as well as a positive influence on the content of available phosphorus and the soil structural state.

 

 

Ключевые слова

Keywords

гуминовое удобрение, чернозем, озимая пшеница, элементы питания, микробиологическая активность

humic fertilizer, chernozem, winter wheat, mineral nutrition, microbiological activity

Литература

Bibliographic list

1.              Горовая А.И., Орлов Д.С., Щербенко О.В. Гуминовые вещества: строение, функции, механизм действия, протекторные свойства, экологическая роль. Киев: Наукова думка, 1995. 303 с.

2.              Христева Л.А. Об участии гуминовых кислот и других органических веществ в питании высших растений // Почвоведение. 1953. №10. С. 24—29.

3.              Безуглова О.С.,  Коган И.Б.,  Морозов И.В.,  Пономаренко А.В., Шевченко И.Д.   Углегуминовое   удобрение.  Патент  на  изобретение  № 2111195. Приоритет изобретения 19 июня 1996 г. Зарегистрирован в Государственном  реестре изобретений 20 мая 1998 года.

4.              Шаповал О.А., Можарова И.П., Мухина М.Т., Лазарева А.С. Инновационные удобрения на основе гуминовых кислот // Humic Substances and Other Biologically Active Compounds in Agriculture: Book of Abstracts. Moscow, Russia. 2014. P.80-83.

5.              Перминова И.В., Жилин Д.М.  Гуминовые вещества в контексте зеленой химии // Зеленая химия в России. М.: Изд-во Московского университета, 2004. С. 146—162.

6.              Соркина Т.А., Куликова Н.А., Филиппова О.И., Панкратов Д.А., Перминова И.В., Петросян В.С.  Корректоры железодефицитного состояния растений на основе гуминовых веществ угля: получение и применение // Экология и промышленность России. 2010. №2.  С.33—36.

7.              Якименко О.С.  Химическая структура и свойства промышленных гуматов различного происхождения // Междунар. конф. «Гумінові речовини і фітогормони  в сільському господарстві»: Материалы. 2010. Днепропетровск. С. 48—50.

8.              Безуглова О.С., Полиенко Е.А. Применение гуминовых препаратов под картофель и озимую пшеницу // Проблемы агрохимии и экологии. 2011. №4.  С. 29—32.

9.              Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований).  М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

10.            Асеева И.В., Бабьева И.П., Бызов Б.А., Гузев В.С., Добровольская Т.Г., Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М., Кожевин П.А., Кураков А.В., Лысак Л.В., Марфенина О.Е., Мирчинк Т.Г., Полянская Л.М., Паников Н.С., Скворцова И.Н., Степанов А.Л., Умаров М.М. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

11.            Иванов В.П. Растительные выделения и их значение в жизни фитоценозов. М.: Наука, 1973. 295 с.

12.            Хомяков Ю.В. Роль корневых выделений растений в формировании биохимических свойств корнеобитаемой среды:  Автореф. дис. … канд. биол. наук. СПб.: Агрофиз. науч.-исслед. ин-т. 2009. 22 с.

13.            Котелев В.В. Роль микроорганизмов в разложении органических фосфатов и передвижении фосфора в почве: Автореф. дис. ... докт. биол. наук.  М.: Институт микробиологии АН СССР. 1964. 26 с.

References

1. Gorovaya A.I., Orlov D.S., Shcherbenko O.V. (1995). Humic substances: structure, function, mechanism of action, protective properties, ecological role. Kiev, 1995. 303 p.

2. Khristeva L.A. (1953). On the participation of humic acids and other organic substances in the nutrition of higher plants // Soil science, no 10, p. 24-29.

3. Bezuglova O.S., Kogan I.B., Morozov I.V., Ponomarenko A.V., Shevchenko I.D. (1998). Humic fertilizer on the basis of lignite. The patent for the invention № 2111195, priority of invention 19 June 1996 registered in the State Register of Inventions 20 May.

4. Shapoval O.A., Mozharova I.P., Mukhina M.T., Lazareva A.S. (2014). Innovative fertilizer based on humic acids // Humic Substances and Other Biologically Active Compounds in Agriculture: Book of Abstracts. Moscow, Russia, pp. 80-83.

5. Perminova I.V., Zhilin D.M. (2004). Humic substances in the context of green chemistry // Green Chemistry in Russia. M .: Publishing House of the Moscow University, p. 146-162.

6. Sorkina T.A., Kulikova N.A., Filippova O.I., Pankratov D.A., Perminova IV, Petrosyan V.S. (2010). Correctors of iron deficiency in plants based on coal humic substances: preparation and use // Ecology and Industry of Russia, no 2, p.33-36.

7. Yakymenko O.S. (2010). The chemical structure and properties of industrial humates of different origin // Intern. Conf. Humic fertilizers and plant hormones in agriculture: Proceedings. Dnepropetrovsk, Ukraine, p. 48-50.

8. Bezuglova O.S., Polienko E.A. (2011). Application of humic preparations for potatoes and winter wheat // Problems of Agricultural Chemistry and Ecology, no 4, p. 29-32.

9. Dospechov B.A. (1985). The technique of field experiment (with the basics of statistical processing of the results of research). Moscow, Russia, 351 p.

10. Aseeva I.V., Bab'eva I.P., Byzov B.A., Guzev V.S., Dobrovol'skaya T.G., Zvyagintsev D.G., Zenova G.M., Kozhevin P.A., Kurakov A.V., Lisak L.V., Marfenina O.E., Mirchink T.G., Polyanskaya L.M., Panikov N.S., Skvortsova I.N., Stepanov A.L., Umarov M .M. (1991). Methods of Soil Microbiology and Biochemistry. Moscow, Russia, 304 p.

11. Ivanov V.P. (1973). Plant exudates and their importance in the life of phytocenoses. Moscow, Russia, 295 p.

12. Homyakov Y.V. (2009).The role of root exudates of plants in the formation of the biochemical properties of the root environment: Abstract of dissertation for the degree of Candidate of Biological Sciences. Saint Petersburg, Russia. 22 p.

13. Kotelev V.V. (1964). The role of microorganisms in the decomposition of organic phosphates and movement of phosphorus in the soil: Abstract of dissertation for the degree of Doctor of Biological Sciences. Moscow, Russia, 26 p.

 

Раздел

Section

Промышленная экология

Industrial Ecology

Название

Title

П. С. Немков, И. В. Грехова

Влияние гуминового препарата на сеянцы хвойных пород

P.S. Nemkov, I.V. Grekhova

Influence of the humic preparation on seedlings of coniferous breeds

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

В ЗАО «Заводоуковскагрострой» Тюменской области созданы огромные мощности 2 лесозаводов по переработке хвойного и лиственного сырья. Ежегодная переработка составляет 98 тыс. м³ древесины. Для восстановления хвойных пород на базе предприятия создан лесной питомник, который предоставляет 1 200 тыс. шт. посадочного материала на 250 га ежегодных посадок леса. В первом опыте изучали действие на сеянцы сосны обыкновенной и ели сибирской гуминовых препаратов разных марок. Установлено, что препарат Росток стабильно повышал высоту сеянцев сосны обыкновенной и ели сибирской всех возрастов. Препараты Заслон, Биогумус и Берес-4 не показали однозначного положительного действия на сеянцы. Во втором опыте изучали сроки обработки семян (до снегования, после снегования) и две концентрации (0,001%, 0,002%) раствора препарата Росток. При обработке семян сосны обыкновенной препаратом Росток в течение 12 часов перед закладкой на снегование применять раствор 0,001% концентрации, в течение 3 часов (как до снегования, так и перед посевом) – 0,002% концентрации. Обработку семян ели сибирской проводить препаратом Росток 0,001% концентрации.

In JSC «Zavodoukovskagrostroy» of the Tyumen region huge capacities of 2 timber mills for processing of coniferous and deciduous raw materials are created. Annual processing makes 98 thousand m ³ wood. For restoration of coniferous breeds on the basis of the enterprise the forest nursery which provides 1 200 thousand pieces of landing material on 250 hectares of annual landings of the wood is created. In the first experience studied action on seedlings of a pine ordinary and fir-trees Siberian humic preparations of different brands. It is established that the preparation Rostock steadily increased height of seedlings of a pine ordinary and fir-trees Siberian all age. The preparations Barrier, Biogumus and Beres-4 didn't show unambiguous positive action on seedlings. In the second experience studied terms of processing of seeds (to a snegovaniye, after a snegovaniye) and two concentration (0,001%, 0,002%) of preparation solution Rostock. When processing seeds of a pine ordinary a preparation Rostock within 12 hours before a bookmark on a snegovaniye to apply solution of 0,001% of concentration, within 3 hours (both to a snegovaniye, and before crops) – 0,002% of concentration. Processing of seeds of a fir-tree Siberian to carry out a preparation Rostock of 0,001% of concentration.

Ключевые слова

Keywords

сосна обыкновенная, ель сибирская, лесной питомник, гуминовые регуляторы, препарат Росток.

pine ordinary, fir-tree Siberian, forest nursery, humic regulators, preparation Rostock.

Литература

Bibliographic list

1. Бабич Н.А., Набатов Н.М. Лесные культуры. Архангельск: С(А)ФУ, 2010. 166 с.

2. Пармузин Ю.П. Тайга СССР. М.: Мысль, 1985. С. 70.

3. Петров В.В. Лес и его жизнь. М.: Просвещение, 1986. С. 78-83.

 

1. Babic N.A., Nabatov N.M. Forest plantations. Arkhangelsk: С(A)FU, 2010. 166 p.

2. Parmuzin Y.P. Taiga USSR. M.: Thought, 1985. Р. 70.

3. Petrov V.V. Wood and his life. M.: Education, 1986. Р. 78-83.

 

 

Раздел

Section

Региональная экология

Regional Ecology

Название

Title

Е. В. Абакумов, Э. И. Гагарина

Геогенные экотоны и вопросы охраны почв

E.V. Abakumov, A.I. Gagarina

Geogenic ecotones and issues of soil protection

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

Обсуждается связь вопросов охраны почв и их пространственной приуроченности к геогенным экотонам. Понятие об экотонах сопоставляется с экологией почв и экологическими функциями почв, а также с концепцией факторов почвообразования.  На конкретных примерах показано, что в ряде случаев геогенные экотоны играют решаюшую роль в формировании почвенного разнообразия. Это связано, в первую очередь, с формированием литогенной полисенсорности почвенного покрова. Так, в пределах Приволжской возвышенности, разнообразие почвообразующих пород и литогенная контрастность ландшафта приводит к интерференции зональных и интразональных почвенных типов. В случае постледниковых возвышенностей также обнаруживается роль контрастных смен литогенных матриц в формировании повышенного педоразнообразия. Приводятся данные о роли геогенных экотонов в выделении объектов охраны почв в Самарской области. Обсуждаются теоретические вопросы охраны почв, связанные с сущностным наполнением категорий охраны почв. Приведены результаты верификации субстантивной классификации почв России на примере почвенных ареалов, приуроченных к контрастным сменам почвообразующих пород.

Relation between soil protection and their spatial heterogeneity has been discussed with the special reference to the geogenic ecotones phenomena. The term of ecotones are discussed with the main issues of soil ecology and soil ecological functions as well as with the soil formation factors concept. On the base of precise examples it has been shown that in many cases the geogenic ecotones play a critical role in formation of soil diversity.  This is caused, majorly with formation of lihogenic poly reflectiveness of the soil cover. Thus, on the territory of the Privolgskaya upland the parent material diversity and lithogenic heterogeneity of soils results to interferention of zonal and intra zonal types of soils. In case of post glacial upplands the role of contrast lithogenic unhomogenety was revealed as well like a factor which has increases the pedo diversity. Some data on the role of geogenic ecotones in soil protection surveys are discussed on example of Samara region. The theoretical aspects of soil protection has been discussed. Results  of new substantive Russian soil classification discusses on examples of soil polypedons associated with the contrast changes of the parent meterials.

 

Ключевые слова

Keywords

Экология почв, геогенные экотоны, зональность, охрана почв

Soil ecology, geogenic ecotones, zonality, soil protection

Литература

Bibliographic list

1.              Коломыц Э.И. Бореальный экотон и географическая зональность. М. Наука. 2006. 389 с.

2.              Абакумов Е.В. Почвы Западной Антарктики. СПб: СПбГУ. 2011. 112 с.

3.              Разумовский С.М. Избранные труды. М.: KMK Scientific press. 1999. 555 с.

4.              Абакумов Е.В., Гагарина Э.И. Почвообразование в посттехногенных экосистемах карьеров Северо-запада России. СПб: СПбГУ.  2006.  256 с.

5.              Болдырев В.А. Лесные почвы и растительность южной части Приволжсксой возвышенности. Автореф. Дисс. Докт. Биол. Наук. Москва: МГУ. 1995.  63 с.

6.              Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. М.: ГЕОС. 2000. 185 с.

7.              Добровольский Г.В., Чернова О.В., Быкова Е.П., Матекина Н.П. Роль и значение заповедников в фундаментальных исследованиях почв и природных условий России // Известия Самарского НЦ РАН, Спец. Выпуск. «Природное наследие России».  2004, № 1, с. 1130-138.

8.              Добровольский Г.В. (ред.) Структурно-функциональная роль почвы в биосфере.  М.: Геос. 1999. 278 с.

9.              Соколов И.А. Теоретические проблемы генетического почвоведения.  Новосибирск.:  Наука. 1993. 232 c.

10.            Гагарина Э.И. Литологический фактор почвообразования (на примере Северо-Запада Русской равнины). СПб: СПбГУ. 2004. 257 c.

11.            Абакумов Е.В., Гагарина Э.И. Почвы Самарской Луки: разнообразие, генезис, охрана. СПб: СПбГУ. 2008. 190 с.

12.            Frouz J., Prach K., Pizl V. et al. Interactions between soil development, vegetation and soil fauna during spontaneous succession in post mining sites // European  Journal of Soil Biology 2008. № 44. P. 109-121.

13.            Урусевская И.С., Хохлова О.С., Соколова Т.А.  Влияние почвообразующих пород на дифференциацию почвенного покрова северной части Приволжской возвышенности //  Почвоведение. 1992.  № 8.  C. 22-37

1. Kolomyts E.I. The boreal ecotone and geographical zoning. M. Science. 2006. 389 p.

2. Abakumov E.V. Soils of West Antarctica. St. Petersburg: St. Petersburg State University. 2011. 112 p.

3. Razumovsky S.M. Selected works. M.: KMK Scientific press. 1999. 555 p.

4. Abakumov E.V., Gagarin E.I. Soil formation in posttechnogenic ecosystems quarries in Northwest Russia. St. Petersburg: St. Petersburg State University. 2006. 256 p.

5. Boldyrev V.A. Forest soils and vegetation of the southern part of Privolzhsksoy hill. Author. Diss. Biol. Science. Moscow: Moscow State University. 1995. 63 p.

6. Dobrovolsky G.V., Nikitin E.D. Soil conservation as an indispensable component of the biosphere. M .: GEOS. 2000. 185 p.

7. Dobrovolsky G.V., Chernova O.V., Bykova E.P., Matekina N.P. The role and value of reserves in the basic research of soil and environmental conditions of Russia // Proceedings of the Samara Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Spec. Release. "Natural heritage of Russia." 2004. № 1. Р. 1130-138.

8. Dobrovolsky G.V. (eds.) Structural and functional role of soil in the biosphere. M .: Geos. 1999. 278 p.

9. Sokolov I.A. Theoretical problems of genetic soil science. Novosibirsk: Nauka. 1993. 232 р.

10. Gagarinа E.I. Lithological soil-forming factors (for example, the North-West of Russian plain). St. Petersburg: St. Petersburg State University. 2004. 257 р.

11. Abakumov E.V., Gagarinа E.I. Soils Samara Bend: variety, genesis, security. St. Petersburg: St. Petersburg State University. 2008. 190 p.

12. Frouz J., Prach K., Pizl V. et al. Interactions between soil development, vegetation and soil fauna during spontaneous succession in post mining sites // European  Journal of Soil Biology 2008. № 44. P. 109-121.

13. Urusevskаyа I.S., Khokhlova O.S., Sokolova T.A. Influence of soil-forming rocks on the differentiation of soil cover the northern part of the Volga Uplands // Soil science. 1992. № 8. Р. 22-37

 

 

 

Раздел

Section

Региональная экология   

Regional Ecology

Название

Title

О. С. Безуглова, С. Н. Горбов, Е. А. Полиенко, С. С. Тагивердиев, А. В. Карпушова, К. В. Чурсинова
Мониторинг гумусного состояния и определение содержания гумуса в почвах различного генезиса

O.S. Bezuglova, S.N. Gorbov, E.A. Polienko, S.S. Tagiverdiev,

A.V. Karpushova, K.V. Chursinova

Monitoring the status and definition of humus content in soils of different genesis

e-mail

e-mail

[email protected]

[email protected]

Аннотация

Abstract

Выполнено сравнение результатов определения содержания гумуса в почве косвенным методом Тюрина в модификации Симакова и по ГОСТ 26213-9 с данными, полученными путем высокотемпературного каталитического сжигания на анализаторе общего органического углерода TOC-L CPN Shimadzu. Установлено, что определение содержания гумуса по методу Тюрина, в том числе с применением гостированной методики, дает заниженные показатели по сравнению с данными, полученными методом прямого сжигания на анализаторе, что обусловлено спецификой и недостатками косвенного метода, так как нет уверенности в полноте окисления исследуемого материала. Особенно низкие результаты получаются в образцах почвы, отобранных весной из пахотного слоя чернозема, а также в урбанизированных горизонтах, содержащих примесь непочвенного материала. Инструментальный метод высокотемпературного каталитического сжигания проявил себя как более точный, пригодный для целей научных исследований и в производстве. Он также позволяет получить репрезентативные результаты, так как основан на прямом учете двуокиси углерода, образовывающейся при сжигании органического вещества почв.

A comparative analysis of the two methods of determining the total humus content in the soil was carried out: an indirect Tyurin’s method (modification by Simakov), and modification according to State Standart 26213-9 were compared with a method of high-temperature catalytic combustion in the analyzer of total organic carbon (TOC-L CPN Shimadzu). It is shown that the determination of the total soil humus content by Tyurin’s method and as described in State Standard 26213-9 gives somewhat underestimated data compared with the data obtained by the method of high-temperature catalytic combustion. Especially low results were obtained in soil samples taken at spring from the arable layer of chernozem and from urban horizons of urbostratozems containing an admixture of non-soil material. This fact was probably caused by specific imperfection of the method itself, as there is no confidence in the fullness of oxidation of the material under investigation. The instrumental method of high-temperature catalytic combustion was shown to be more precise and suitable for the purposes of scientific research and production. It also allows to obtain representative and reproducible results, because this method is based on the direct determination of carbon dioxide resulting from the combustion of organic matter in the soil.

Ключевые слова

Keywords

гумус, органический углерод почв, метод Тюрина, ГОСТ 26213-9, метод каталитического сжигания, анализатор общего органического углерода TOC-L CPN Shimadzu

humus, soil organic carbon, Tyurin’s method, State Standard 26213-9,  method of high-temperature catalytic combustion, total organic carbon analyzer TOC-L CPN Shimadzu

Литература

Bibliographic list

1. Антыков А.Я., Стомарев В.Я. Почвы Ставрополья и их плодородие. Ставрополь, 1970. 413 с.

2.              Безуглова О.С. Гумусное состояние почв юга России. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦВШ, 2001. 228 с.

3.              Вальков В.Ф. Генезис почв Северного Кавказа. Ростов-на-Дону, 1977. 160 с.

4.              Гаврилюк Ф.Я. Черноземы Западного Предкавказья. Харьков, 1955. 148 с.

5.              Гаврилюк Ф.Я., Вальков В.Ф., Клименко Г.Г. Генезис и бонитировка черноземов Нижнего Дона и Северного Кавказа// Научные основы рационального использования и повышения производительности почв Северного Кавказа. Ростов-на-Дону, 1983. С. 10-73.

6.              Захаров С.А. Почвы Ростовской области и их агрономическая характеристика. Ростов-на-Дону, 1946. 124 с.

7.              Кириченко К.С. Почвы Краснодарского края. Краснодар: Крайгосиздат, 1953. 240 с.

8.              Прасолов Л.И. О черноземе приазовских степей // Почвоведение. 1916. № 1. С. 23-46. 

9.              Безуглова О.С., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Назаренко О.Г. Современное состояние черноземов Ростовской области // Материалы Международной научной конференции «Современное состояние черноземов», Ростов-на-Дону 24—26 сентября 2013 г. Ростов-на-Дону, 2013. С.6—10. 

10.            Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв. М.: Академический проект-Гаудеамус, 2007. 237 с.

11.            Классификация и диагностика почв России. Отв. ред. Г.В.Добровольский. Авторы и составители: Л.Л.Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И.Герасимова. М.: Ойкумена, 2004. 342 с.

12.            Агатова А.И., Сапожников В.В., Торгунов Н.И. Сравнительное определение растворенного органического вещества методом фотоокисления с персульфатом и методом высокотемпературного каталитического сожжения в различных морях // Океанология, 1996. Т. 36. №3. С.470-477.

13.            Руководство по современным биохимическим методам исследования водных экосистем, перспективных для промысла и марикультуры. Под ред. А.И. Агатовой. М.: Изд-во ВНИРО, 2004. 123 с.

14.              Дергачева М.И. Органическое вещество почв: статика и динамика (на примере Западной Сибири). Новосибирск,1984. 152 с.

15.            Горбов С.Н., Безуглова О.С.Специфика органического вещества почв Ростова-на-Дону // Почвоведение, 2014. № 8. С. 953-962.

1. Antykov A. J., Stomarev C. J. Soils of Stavropol region and their fertility. Stavropol, 1970. 413 p.

2. Bezuglova O. S. Humus status of soils of the South of Russia. Rostov-on-Don, 2001. 228 p.

3. Val'kov V. F. The Genesis of soils of the Northern Caucasus. Rostov-on-Don, 1977. 160 p.

4. Gavriluk F.Ja. Chernozems of the Western Ciscaucasia. Kharkiv, 1955. 148 p.

5. Gavriluk F.Ja., Val'kov V. F., Klimenko G. G. Genesis and appraisal in black soils of the Lower Don and the Northern Caucasus// Scientific basis for rational use and productivity of soils in the Northern Caucasus. Rostov-on-Don, 1983. P. 10-73.

6. Zakharov, S. A. Soils of Rostov region and their agronomic characteristics. Rostov-on-Don, 1946. 124 p.

7. Kirichenko K. S. Soils of Krasnodar region. Krasnodar, 1953. 240 pp.

8. Prasolov L. I. On Chernozem of the Azov steppes // Soil science. 1916. № 1. P. 23-46.

9. Bezuglova O. S., Kazeev K. Sh., Kolesnikov S. I., Nazarenko O.G. Modern state of the chernozems of the Rostov region // International scientific conference "The current state of chernozems": Proceedings, Rostov-on-Don,  2013. P. 6-10.

10. Motuzova G.V., Bezuglova O.S. Ecological monitoring of soils. Moscow,  2007.  237 p.

11. Classification and diagnostics of soils in Russia. Resp. edit G. C. Dobrovolsky. Authors and contributors: L. L. Shishov, V. D. Tonkonogov, I. I. Lebedeva, M. I. Gerasimova. Moscow, 2004. 342 p.

12. Agatova A. I., Sapojnikov V.V., Torgunov N.I. Comparative determination of the dissolved organic matter by the method of photo-oxidation with persulfate and using high-temperature catalytic incineration in various seas // Oceanology, 1996. V 36. № 3. P. 470-477.

13. Guide to modern biochemical research methods in aquatic ecosystems per-spective for fisheries and aquaculture. Ed. by A. I. Agatova. M.: Publishing house of the VNIIRO Institute, 2004. 123 p.

14. Dergacheva M. I. Soil organic matter: statics and dynamics (on the example of Western Siberia). Novosibirsk,1984. 152 p.

15. Gorbov S. N., Bezuglova O. C. Specificity of soil organic matter in Rostov-on-Don // Soil science, 2014. № 8. Р. 953-962.