Куликова Наталья Александровна

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

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

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

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