ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МОЩНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА НА ПОСТУПЛЕНИЕ ИЗОТОПА 15N В ПОЧВЫ ПОДТАЕЖНОЙ И ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОН ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
|
Введение 4
1. Прогнозы изменения климата в Западной Сибири и проблема поведения почвенного азота в меняющейся природной обстановке 8
2. Условия формирования почв в лесостепной и подтаежной зонах Западной Сибири 18
2.1 Геологическое строение и рельеф 18
2.1.1 Рельеф Барнаульского Приобья 19
2.1.2 Рельеф Томь-Яйского междуречья 21
2.2 Почвообразующие породы 22
2.2.1 Почвообразующие породы Барнаульского Приобья 23
2.2.2 Почвообразующие породы Томь-Яйского междуречья 23
2.3 Климат 24
2.3.1 Климат Барнаульского Приобья 25
2.3.2 Климат Томь-Яйского междуречья 27
2.4 Растительность 29
2.4.1 Растительность Барнаульского Приобья 29
2.4.2 Растительность Томь-Яйского междуречья 31
3. Объекты и методы исследования 3 5
3.1 Характеристика объектов исследования 3 5
3.1.1 Объекты исследования Барнаульского Приобья 3 5
3.1.2 Объекты исследования Томь-Яйского междуречья 39
3.2 Методы исследования 44
3.2.1 Методы определения основных свойств почв 44
3.2.2 Полевой опыт 44
3.2.3 Инкубационный метод 46
3.2.4 Методика определения разложения растительных остатков (метод
изоляции) 47
3.2.5 Статистическая обработка данных 47
4. Общие свойства исследованных почв 48
4.1 Гранулометрический состав 48
4.2 Химические свойства исследованных почв 50
4.3 Физико-химические свойства почв 53
5. Влияние мощности снежного покрова на содержание азота в исследуемых почвах
подтаежной и лесостепной зон 57
5.1 Экспериментальное увеличение мощности снежного покрова 57
5.2 Потери массы при разложении растительных остатков 61
5.3 Поступление изотопа 15N в почву из растительных остатков 63
5.4 Потенциальная нитрификационная способность 67
6. Методическая разработка семинарского занятия по теме «Роль азота как важнейшего элемента питания растений» 71
Выводы 77
Список используемой литературы
1. Прогнозы изменения климата в Западной Сибири и проблема поведения почвенного азота в меняющейся природной обстановке 8
2. Условия формирования почв в лесостепной и подтаежной зонах Западной Сибири 18
2.1 Геологическое строение и рельеф 18
2.1.1 Рельеф Барнаульского Приобья 19
2.1.2 Рельеф Томь-Яйского междуречья 21
2.2 Почвообразующие породы 22
2.2.1 Почвообразующие породы Барнаульского Приобья 23
2.2.2 Почвообразующие породы Томь-Яйского междуречья 23
2.3 Климат 24
2.3.1 Климат Барнаульского Приобья 25
2.3.2 Климат Томь-Яйского междуречья 27
2.4 Растительность 29
2.4.1 Растительность Барнаульского Приобья 29
2.4.2 Растительность Томь-Яйского междуречья 31
3. Объекты и методы исследования 3 5
3.1 Характеристика объектов исследования 3 5
3.1.1 Объекты исследования Барнаульского Приобья 3 5
3.1.2 Объекты исследования Томь-Яйского междуречья 39
3.2 Методы исследования 44
3.2.1 Методы определения основных свойств почв 44
3.2.2 Полевой опыт 44
3.2.3 Инкубационный метод 46
3.2.4 Методика определения разложения растительных остатков (метод
изоляции) 47
3.2.5 Статистическая обработка данных 47
4. Общие свойства исследованных почв 48
4.1 Гранулометрический состав 48
4.2 Химические свойства исследованных почв 50
4.3 Физико-химические свойства почв 53
5. Влияние мощности снежного покрова на содержание азота в исследуемых почвах
подтаежной и лесостепной зон 57
5.1 Экспериментальное увеличение мощности снежного покрова 57
5.2 Потери массы при разложении растительных остатков 61
5.3 Поступление изотопа 15N в почву из растительных остатков 63
5.4 Потенциальная нитрификационная способность 67
6. Методическая разработка семинарского занятия по теме «Роль азота как важнейшего элемента питания растений» 71
Выводы 77
Список используемой литературы
Актуальность исследования. На протяжении последних десятилетий внимание ученых к проблеме глобальных изменений климата на планете неуклонно возрастает. Наиболее чувствительными к смене климатических условий являются районы со снежным покровом, так как даже небольшие изменения температуры могут привести к значительным изменениям в его мощности (Рожков В.А., 2009; Paul D. Brooks et al, 2011).
В условиях изменения климата последних десятилетий снежный покров рассматривается как один из наиболее чувствительных индикаторов изменения окружающей среды (Кренке А.Н., Китаев Л.М., Турков Д.В., 2001). Снеговой покров является важнейшим параметром климатической системы, его мониторинг проводится во многих странах. Для России, большая часть которой продолжительное время покрыта снегом, снежный покров играет одну из главных ролей в формировании почвенного климата.
В настоящее время опубликовано множество работ, посвященных изменениям высоты и характеристик снежного покрова (Горбатенко В.П., 2013; Земцов В.А., Филандышева Л.Б., 2013; Кренке А.Н., Черенкова Е.А., Чернавская М.М.,2012; Максютова Е.В., 2012; Шмакин А.Б., 2010; Булыгина О.Н., Коршунова Н.Н., Разуваев В.Н., 2017, др.).
В Северном полушарии на территории России наблюдается увеличение высоты снежного покрова, как средней за зиму, так и максимальной. Среднемноголетнее максимальное накопление снега за зимний период в России отмечается на северо-востоке Европейской части, в Западной Сибири и на Камчатке, максимальная высота достигает 80 см (Булыгина О.Н., 2011).
Современный рост снегонакоплений в Сибири создает частичную изоляцию почвогрунтов от температурных изменений воздуха в зимнее время. Почвенная температура является ключевым фактором, контролирующим многие биотические и абиотические процессы, протекающие в почвах. Низкие температуры замедляют рост микроорганизмов, их активность, тогда как высокие - стимулируют.
Почва является своего рода резервуаром минеральных и органических веществ, регулируя направленность, скорость и масштабы их миграции и трансформации. Эти процессы протекают на фоне определенной климатической обстановки и в значительной мере формируются ею. Изменения климата влияют на биогеохимические циклы элементов. Сезонный снежный покров обеспечивает уникальную среду в почве, способную поддерживать высокие уровни биогеохимической активности, которая в значительной степени влияет на циклы многих элементов, в том числе азота.
Азот (N) - один из важнейших элементов питания растений. Однако во многих наземных экосистемах его количество лимитировано. Доступность данного элемента определяется способностью экосистемы использовать его из растительных остатков и почвенного органического вещества. Содержание в почве пула лабильного азота и его доступность растениям зависят от процессов минерализации-иммобилизации, которые и составляют внутрипочвенный цикл азота. Согласно Т.П. Славниной (1949, 1978), Т.П. Славниной, Г.Е. Пашневой (1976), минерализация органических остатков и почвенного органического вещества зависит от температуры и влажности почвы, состава подстилки и корневых остатков, а также качественных и количественных характеристик микробиологических сообществ.
В связи с этим проблема изменения климата и связанные с ними трансформации в поведении почвенных элементов-биофилов (особенно азота, как важнейшего элемента питания растений) является в настоящее время актуальной, требующей проведения глубоких исследований, позволяющих прогнозировать процессы, определяющие циклы их круговоротов.
Данная работа проводилась в рамках проекта «Агропотенциал Западной Сибири в условиях изменяющегося климата». Это программа многостороннего научного сотрудничества России и европейских стран в области фундаментальных исследований и разработки технологий «ERA.Net RUS» (программа «ERA.Net RUS»). Организации, официально участвующие в проекте: INRA-Nancy, INRA-Clermont, UNRA-Bordeaux (Франция), ZALF (Германия), Национальный исследовательский Томский государственный университет и Институт почвоведения и агрохимии СО РАН (Россия).
Цель работы - изучить влияние мощности снежного покрова на содержание азота в почвах под разнотравно-злаковой и лесной растительностью в подтайге (Томь-Яйское междуречье) и южной части лесостепи (Барнаульское Приобье) Западной Сибири.
Задачи исследования:
1. Изучить проблему изменения климата в настоящее время и поведения почв в меняющейся природной обстановке (на основе литературных источников).
2. Рассмотреть условия формирования почв лесостепной зоны Барнаульского Приобья и подтайги Томь-Яйского междуречья.
3. Выявить особенности морфологического строения исследованных почв.
4. Определить гранулометрический состав, основные химические и физико- химические свойства почв.
5. Установить потерю массы меченного растительного материала при разложении растительных остатков.
6. Оценить влияние мощности снежного покрова на поступление азота в почву при разложении меченного растительного материала изотопом 15N.
7. Провести инкубационный опыт с целью изучения потенциальной нитрификационной способности почв.
8. Провести статистическую обработку результатов исследования
9. Разработать план семинарского занятия по теме «Роль азота как важнейшего элемента питания растений».
Выполнение поставленных задач позволяет оценить влияние мощности снежного покрова на интенсивность процессов разложения органических остатков и поступление азота в почву в условиях подтаежной и лесостепной зон Западной Сибири.
Научная новизна. Впервые в условиях подтаежной и лесостепной зон Западной Сибири в модельных природных экспериментах установлено, что процессы, связанные с высвобождением азота (15N) из растительных остатков, напрямую зависят от температуры почвы, определяемой мощностью и сроками формирования снежного покрова.
Установлена потеря массы меченного растительного материала при разложении растительных остатков в почвах при увеличении зимних осадков в условиях подтаежной и лесостепной зон методом изоляции растительного опада.
Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при разработке моделей поведения основных элементов питания растений в меняющейся природной обстановке, а также оценке степени трансформаций экосистем при изменении климатических условий.
Выявленные закономерности влияния температуры почв в зимнее время на разложение растительных остатков послужат основой для планирования эффективных практических мероприятий по повышению обеспеченности почв питательными веществами (N) в агропромышленной экологии и лесном хозяйстве.
Полученные результаты могут быть использованы при осуществлении учебного процесса в курсах лекций и семинарах при подготовке студентов, обучающихся по направлению подготовки 06.03.02 «Почвоведение».
Апробация работы. Результаты работы были представлены на LXV научной студенческой конференции Биологического института «Старт в науку» (Томск, 2016), IV Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 125-летию со дня рождения Р.С. Ильина «Отражение био-, гео- антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2016), III Ковалевских молодежных чтениях «Почва - ресурс экологической и продовольственной безопасности» (Томск, 2016).
Публикации. Материалы работы изложены в пяти публикациях.
Структура и объем диссертации. Работа включает «Введение», 6 глав, «Выводы», «Список используемой литературы». Общий объем рукописи - 86 страниц машинописного текста. Работа включает 7 таблиц, 27 рисунков, список литературы, состоящий из 89 источников, из которых 19 - на иностранных языках.
Личный вклад автора. Определение общих свойств почв (гранулометрический состав, содержание гумуса, содержание N валового, количество поглощенных оснований, реакция почвенного раствора), инкубационный опыт, статистическая обработка данных и интерпретация результатов выполнены лично автором.
Благодарности. Автор сердечно благодарит своего научного руководителя Е.В. Каллас (Томский государственный университет, Россия) за ценные советы и помощь в подготовки диссертации, коллектив кафедры почвоведения и экологии почв ТГУ. Автор очень признателен всем участникам проекта «Агропотенциал Западной Сибири в условиях изменяющегося климата», в особенности Б. Зеллер (Национальный институт агрономических исследований, Нанси, Франция), Д. Деррьен (Национальный институт агрономических исследований, Нанси, Франция), П.А. Никитич (Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск) за ценные советы и обсуждения результатов диссертации. Автор искренне благодарен своим родным и друзьям за терпение и поддержку.
Работа выполнена в Лаборатории биогеохимии лесных экосистем Национального института агрономических исследований (Нанси, Франция) и Лаборатории биогеохимических и дистанционных методов мониторинга окружающей среды Национального исследовательского Томского государственного университета в рамках гранта по Постановлению Правительства Российской Федерации № 220 от 09 апреля 2010 г. по договору с Министерством образования и науки Российской Федерации № 14.В25.31.0001 от 24 июня 2013 г. (BIO-GEOCLIM)», а также при финансовой поддержке Посольства Франции в России, Метапрограммы Национального института агрономических исследований (ACCAF), ERA.Net RUS, Российского фонда фундаментальных исследований (№ 15-34-51105 мол_нр, № 16-34-00674 мол_а), Программы развития Томского государственного университета.
В условиях изменения климата последних десятилетий снежный покров рассматривается как один из наиболее чувствительных индикаторов изменения окружающей среды (Кренке А.Н., Китаев Л.М., Турков Д.В., 2001). Снеговой покров является важнейшим параметром климатической системы, его мониторинг проводится во многих странах. Для России, большая часть которой продолжительное время покрыта снегом, снежный покров играет одну из главных ролей в формировании почвенного климата.
В настоящее время опубликовано множество работ, посвященных изменениям высоты и характеристик снежного покрова (Горбатенко В.П., 2013; Земцов В.А., Филандышева Л.Б., 2013; Кренке А.Н., Черенкова Е.А., Чернавская М.М.,2012; Максютова Е.В., 2012; Шмакин А.Б., 2010; Булыгина О.Н., Коршунова Н.Н., Разуваев В.Н., 2017, др.).
В Северном полушарии на территории России наблюдается увеличение высоты снежного покрова, как средней за зиму, так и максимальной. Среднемноголетнее максимальное накопление снега за зимний период в России отмечается на северо-востоке Европейской части, в Западной Сибири и на Камчатке, максимальная высота достигает 80 см (Булыгина О.Н., 2011).
Современный рост снегонакоплений в Сибири создает частичную изоляцию почвогрунтов от температурных изменений воздуха в зимнее время. Почвенная температура является ключевым фактором, контролирующим многие биотические и абиотические процессы, протекающие в почвах. Низкие температуры замедляют рост микроорганизмов, их активность, тогда как высокие - стимулируют.
Почва является своего рода резервуаром минеральных и органических веществ, регулируя направленность, скорость и масштабы их миграции и трансформации. Эти процессы протекают на фоне определенной климатической обстановки и в значительной мере формируются ею. Изменения климата влияют на биогеохимические циклы элементов. Сезонный снежный покров обеспечивает уникальную среду в почве, способную поддерживать высокие уровни биогеохимической активности, которая в значительной степени влияет на циклы многих элементов, в том числе азота.
Азот (N) - один из важнейших элементов питания растений. Однако во многих наземных экосистемах его количество лимитировано. Доступность данного элемента определяется способностью экосистемы использовать его из растительных остатков и почвенного органического вещества. Содержание в почве пула лабильного азота и его доступность растениям зависят от процессов минерализации-иммобилизации, которые и составляют внутрипочвенный цикл азота. Согласно Т.П. Славниной (1949, 1978), Т.П. Славниной, Г.Е. Пашневой (1976), минерализация органических остатков и почвенного органического вещества зависит от температуры и влажности почвы, состава подстилки и корневых остатков, а также качественных и количественных характеристик микробиологических сообществ.
В связи с этим проблема изменения климата и связанные с ними трансформации в поведении почвенных элементов-биофилов (особенно азота, как важнейшего элемента питания растений) является в настоящее время актуальной, требующей проведения глубоких исследований, позволяющих прогнозировать процессы, определяющие циклы их круговоротов.
Данная работа проводилась в рамках проекта «Агропотенциал Западной Сибири в условиях изменяющегося климата». Это программа многостороннего научного сотрудничества России и европейских стран в области фундаментальных исследований и разработки технологий «ERA.Net RUS» (программа «ERA.Net RUS»). Организации, официально участвующие в проекте: INRA-Nancy, INRA-Clermont, UNRA-Bordeaux (Франция), ZALF (Германия), Национальный исследовательский Томский государственный университет и Институт почвоведения и агрохимии СО РАН (Россия).
Цель работы - изучить влияние мощности снежного покрова на содержание азота в почвах под разнотравно-злаковой и лесной растительностью в подтайге (Томь-Яйское междуречье) и южной части лесостепи (Барнаульское Приобье) Западной Сибири.
Задачи исследования:
1. Изучить проблему изменения климата в настоящее время и поведения почв в меняющейся природной обстановке (на основе литературных источников).
2. Рассмотреть условия формирования почв лесостепной зоны Барнаульского Приобья и подтайги Томь-Яйского междуречья.
3. Выявить особенности морфологического строения исследованных почв.
4. Определить гранулометрический состав, основные химические и физико- химические свойства почв.
5. Установить потерю массы меченного растительного материала при разложении растительных остатков.
6. Оценить влияние мощности снежного покрова на поступление азота в почву при разложении меченного растительного материала изотопом 15N.
7. Провести инкубационный опыт с целью изучения потенциальной нитрификационной способности почв.
8. Провести статистическую обработку результатов исследования
9. Разработать план семинарского занятия по теме «Роль азота как важнейшего элемента питания растений».
Выполнение поставленных задач позволяет оценить влияние мощности снежного покрова на интенсивность процессов разложения органических остатков и поступление азота в почву в условиях подтаежной и лесостепной зон Западной Сибири.
Научная новизна. Впервые в условиях подтаежной и лесостепной зон Западной Сибири в модельных природных экспериментах установлено, что процессы, связанные с высвобождением азота (15N) из растительных остатков, напрямую зависят от температуры почвы, определяемой мощностью и сроками формирования снежного покрова.
Установлена потеря массы меченного растительного материала при разложении растительных остатков в почвах при увеличении зимних осадков в условиях подтаежной и лесостепной зон методом изоляции растительного опада.
Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при разработке моделей поведения основных элементов питания растений в меняющейся природной обстановке, а также оценке степени трансформаций экосистем при изменении климатических условий.
Выявленные закономерности влияния температуры почв в зимнее время на разложение растительных остатков послужат основой для планирования эффективных практических мероприятий по повышению обеспеченности почв питательными веществами (N) в агропромышленной экологии и лесном хозяйстве.
Полученные результаты могут быть использованы при осуществлении учебного процесса в курсах лекций и семинарах при подготовке студентов, обучающихся по направлению подготовки 06.03.02 «Почвоведение».
Апробация работы. Результаты работы были представлены на LXV научной студенческой конференции Биологического института «Старт в науку» (Томск, 2016), IV Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 125-летию со дня рождения Р.С. Ильина «Отражение био-, гео- антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2016), III Ковалевских молодежных чтениях «Почва - ресурс экологической и продовольственной безопасности» (Томск, 2016).
Публикации. Материалы работы изложены в пяти публикациях.
Структура и объем диссертации. Работа включает «Введение», 6 глав, «Выводы», «Список используемой литературы». Общий объем рукописи - 86 страниц машинописного текста. Работа включает 7 таблиц, 27 рисунков, список литературы, состоящий из 89 источников, из которых 19 - на иностранных языках.
Личный вклад автора. Определение общих свойств почв (гранулометрический состав, содержание гумуса, содержание N валового, количество поглощенных оснований, реакция почвенного раствора), инкубационный опыт, статистическая обработка данных и интерпретация результатов выполнены лично автором.
Благодарности. Автор сердечно благодарит своего научного руководителя Е.В. Каллас (Томский государственный университет, Россия) за ценные советы и помощь в подготовки диссертации, коллектив кафедры почвоведения и экологии почв ТГУ. Автор очень признателен всем участникам проекта «Агропотенциал Западной Сибири в условиях изменяющегося климата», в особенности Б. Зеллер (Национальный институт агрономических исследований, Нанси, Франция), Д. Деррьен (Национальный институт агрономических исследований, Нанси, Франция), П.А. Никитич (Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск) за ценные советы и обсуждения результатов диссертации. Автор искренне благодарен своим родным и друзьям за терпение и поддержку.
Работа выполнена в Лаборатории биогеохимии лесных экосистем Национального института агрономических исследований (Нанси, Франция) и Лаборатории биогеохимических и дистанционных методов мониторинга окружающей среды Национального исследовательского Томского государственного университета в рамках гранта по Постановлению Правительства Российской Федерации № 220 от 09 апреля 2010 г. по договору с Министерством образования и науки Российской Федерации № 14.В25.31.0001 от 24 июня 2013 г. (BIO-GEOCLIM)», а также при финансовой поддержке Посольства Франции в России, Метапрограммы Национального института агрономических исследований (ACCAF), ERA.Net RUS, Российского фонда фундаментальных исследований (№ 15-34-51105 мол_нр, № 16-34-00674 мол_а), Программы развития Томского государственного университета.
1. Исследованные почвы характеризуются типичными для соответствующих типов и подтипов морфологическими признаками, сформированными в результате взаимодействия факторов почвообразования в условиях лесостепной и подтаежной зон. Профиль темно-серой почвы лесостепи слабо дифференцирован по элювиально-иллювиальному типу, оподзоленность прослеживается в виде легкой белесой присыпки в горизонтах AUe и BEL. Чернозем миграционно-мицелярный характеризуется неглубоким выщелачиванием карбонатов (присутствуют мицелярные формы СаСОз в горизонте ВСА), отсутствием текстурной дифференциации. Серые глееватые почвы подтайги отличаются повышенным гидроморфизмом, имеют признаки оподзоливания, в иллювиальных горизонтах - глинисто-гумусовые кутаны и пятна оглеения.
2. Почвы отличаются по гранулометрическому составу, что обусловлено разным характером почвообразующих пород и направленностью почвообразовательных процессов. Темно-серая и черноземная почвы лесостепного участка средне- и тяжелосуглинистые с доминированием крупно-пылеватых частиц (что характерно для почв на лессовидных породах) и ила, равномерно распределенного по профилю. Серые почвы подтаежной зоны более тяжелые, т.к. развиты на глинистых отложениях, отличаются выраженной элювиально-иллювиальной дифференциацией профилей по илу, поскольку их генезис связан с оподзоливанием и лессиважем.
3. В связи с интенсивно идущим дерновым процессом почвы характеризуются высоким содержанием гумуса (6,8-8,4%), аккумулятивным его распределением по профилю, близкими уровнями накопления валового азота (0,32-0,37%) и степени обогащения гумуса этим элементом (в гумусовом горизонте С:N=12). Черноземы отличаются наличием карбонатов, содержание которых увеличивается от горизонта AUic к горизонту ВСА.
4. Почвы лесостепной и подтаежной зон, развитые как под разнотравно-злаковой, так и под лесной растительностью, характеризуются близкими величинами поглощенных оснований (30-34 мг-экв/100 г почвы), доминированием в составе ПИК катиона кальция, на долю которого приходится до 90% от суммы оснований, низким содержанием поглощенного магния (менее 3 мг-экв/100 г почвы). Распределение катионов по профилям почв подтаежной зоны согласуется с элювиально-иллювиальной дифференциацией, тогда как в почвах лесостепной зоны оно носит убывающий характер по направлению к породе. Серые почвы подтайги отличаются более кислой реакцией почвенного раствора по сравнению с почвами лесостепи.
5. Увеличение мощности снежного покрова в полевом опыте позволило предохранить от промерзания почвы на лесном участке в лесостепной зоне, однако на луговом, несмотря на увеличенную мощность снегового покрова, температура почвы была несколько ниже нулевой отметки (поскольку промерзание почвы началось до начала формирования снежного покрова). В подтаежной зоне, как на лесном, так и на луговом участке, почвы не подвергались сезонному промерзанию.
6. При разложении меченного опада наибольшее количество стабильного изотопа 15N поступило в почвы подтаежной зоны, что, вероятно, обусловлено более благоприятными условиями педоклимата и высокой интенсивностью процессов минерализации органических веществ. В лесостепной зоне увеличение мощности снежного покрова не оказало статистически значимого влияния на содержание 15N. В подтаежной зоне в почвах лесного участка под увеличенным снежным покровом количество стабильного изотопа было несколько выше, чем на контроле, тогда как на луговом участке закономерность была обратной. Последнее связано с более ранним (на 10-15 дней) прогреванием почвы на контрольном варианте с естественным снежным покровом.
7. Потеря массы при разложении растительных остатков (в период с сентября 2013 г. по май 2014 г.) в подтаежной зоне оказалась выше, по сравнению с лесостепной зоной, что обусловлено, вероятно, более благоприятными условиями почвенного климата, иным составом и активностью биоты. Меченный растительный материал в мешочках имеет период полураспада 1,32 года для участка лесостепной зоны под лесной и 1,35 лет под разнотравно-злаковой растительностью, а на участках подтаежной зоны под лесной и разнотравно-злаковой растительностью - 0,77 и 0,91 соответственно. В целом, на всех вариантах опыта отсутствует достоверная разница в потере массы растительного опада на экспериментальных участках с увеличенной мощностью снежного покрова и контролем.
8. Инкубационный опыт не позволил выявить статистически значимых различий в содержании нитратов в почвах всех вариантов, что, вероятно, обусловлено проведением инкубации в осенний период, к моменту которого снежный покров на климат почвы уже не влиял. Однако данные проведенного исследования свидетельствуют о более высокой нитрификационной способности чернозема, что в целом является закономерным для почв данного типа и обусловлено оптимальной для процессов нитрификации реакцией почвенного раствора и более благоприятными биологическими факторами по сравнению с серыми лесными почвами, где содержание нитратов в 1,4-1,6 раз ниже. Данные различия достоверны (р-уровень 0,01-0,02).
9. Разработанный план семинарского занятия по теме «Роль азота как важнейшего элемента питания растений» при внедрении в учебный процесс позволит углубить и закрепить полученные в лекционном курсе знания студентов о процессах трансформации азота в почвах, его стабильных изотопах и агрохимических показателях, характеризующих обеспеченность почв этим элементом.
2. Почвы отличаются по гранулометрическому составу, что обусловлено разным характером почвообразующих пород и направленностью почвообразовательных процессов. Темно-серая и черноземная почвы лесостепного участка средне- и тяжелосуглинистые с доминированием крупно-пылеватых частиц (что характерно для почв на лессовидных породах) и ила, равномерно распределенного по профилю. Серые почвы подтаежной зоны более тяжелые, т.к. развиты на глинистых отложениях, отличаются выраженной элювиально-иллювиальной дифференциацией профилей по илу, поскольку их генезис связан с оподзоливанием и лессиважем.
3. В связи с интенсивно идущим дерновым процессом почвы характеризуются высоким содержанием гумуса (6,8-8,4%), аккумулятивным его распределением по профилю, близкими уровнями накопления валового азота (0,32-0,37%) и степени обогащения гумуса этим элементом (в гумусовом горизонте С:N=12). Черноземы отличаются наличием карбонатов, содержание которых увеличивается от горизонта AUic к горизонту ВСА.
4. Почвы лесостепной и подтаежной зон, развитые как под разнотравно-злаковой, так и под лесной растительностью, характеризуются близкими величинами поглощенных оснований (30-34 мг-экв/100 г почвы), доминированием в составе ПИК катиона кальция, на долю которого приходится до 90% от суммы оснований, низким содержанием поглощенного магния (менее 3 мг-экв/100 г почвы). Распределение катионов по профилям почв подтаежной зоны согласуется с элювиально-иллювиальной дифференциацией, тогда как в почвах лесостепной зоны оно носит убывающий характер по направлению к породе. Серые почвы подтайги отличаются более кислой реакцией почвенного раствора по сравнению с почвами лесостепи.
5. Увеличение мощности снежного покрова в полевом опыте позволило предохранить от промерзания почвы на лесном участке в лесостепной зоне, однако на луговом, несмотря на увеличенную мощность снегового покрова, температура почвы была несколько ниже нулевой отметки (поскольку промерзание почвы началось до начала формирования снежного покрова). В подтаежной зоне, как на лесном, так и на луговом участке, почвы не подвергались сезонному промерзанию.
6. При разложении меченного опада наибольшее количество стабильного изотопа 15N поступило в почвы подтаежной зоны, что, вероятно, обусловлено более благоприятными условиями педоклимата и высокой интенсивностью процессов минерализации органических веществ. В лесостепной зоне увеличение мощности снежного покрова не оказало статистически значимого влияния на содержание 15N. В подтаежной зоне в почвах лесного участка под увеличенным снежным покровом количество стабильного изотопа было несколько выше, чем на контроле, тогда как на луговом участке закономерность была обратной. Последнее связано с более ранним (на 10-15 дней) прогреванием почвы на контрольном варианте с естественным снежным покровом.
7. Потеря массы при разложении растительных остатков (в период с сентября 2013 г. по май 2014 г.) в подтаежной зоне оказалась выше, по сравнению с лесостепной зоной, что обусловлено, вероятно, более благоприятными условиями почвенного климата, иным составом и активностью биоты. Меченный растительный материал в мешочках имеет период полураспада 1,32 года для участка лесостепной зоны под лесной и 1,35 лет под разнотравно-злаковой растительностью, а на участках подтаежной зоны под лесной и разнотравно-злаковой растительностью - 0,77 и 0,91 соответственно. В целом, на всех вариантах опыта отсутствует достоверная разница в потере массы растительного опада на экспериментальных участках с увеличенной мощностью снежного покрова и контролем.
8. Инкубационный опыт не позволил выявить статистически значимых различий в содержании нитратов в почвах всех вариантов, что, вероятно, обусловлено проведением инкубации в осенний период, к моменту которого снежный покров на климат почвы уже не влиял. Однако данные проведенного исследования свидетельствуют о более высокой нитрификационной способности чернозема, что в целом является закономерным для почв данного типа и обусловлено оптимальной для процессов нитрификации реакцией почвенного раствора и более благоприятными биологическими факторами по сравнению с серыми лесными почвами, где содержание нитратов в 1,4-1,6 раз ниже. Данные различия достоверны (р-уровень 0,01-0,02).
9. Разработанный план семинарского занятия по теме «Роль азота как важнейшего элемента питания растений» при внедрении в учебный процесс позволит углубить и закрепить полученные в лекционном курсе знания студентов о процессах трансформации азота в почвах, его стабильных изотопах и агрохимических показателях, характеризующих обеспеченность почв этим элементом.
