Введение 2
1 Обзор литературы 4
1.1 Особенности почвообразования в брянском интерстадиале 4
1.2 Основные морфологические и физико-химические особенности брянских
почв 6
1.3 Характеристика качественного состава почвенного органического вещества. 8
1.4 Групповой и фракционный состав железа в исследовании почвенных
процессов 12
2 Объекты и методы 15
2.1 Объекты исследования 15
2.2 Методы исследования 25
3. Результаты и обсуждение 26
3.1 Характеристика свойств объектов исследования 26
3.2 Валовой химический состав 30
3.3 Биохимические свойства 31
3.4 Групповой состав железа 35
Выводы 39
Список литературы 40
Изучение химических и биохимических свойств погребенных почв осложнено наложением современных почвообразовательных процессов и химических реакций, протекающих в настоящее время, на процессы, которые происходили в период их формирования.
Вопрос о возможности ритмичного формирования почв в течение крупнейшего позднеплейстоценового интерстадиала (МИС3) остается открытым на сегодняшний день. Брянские почвы, описанные в пределах современных аккумулятивных ландшафтов (подножия и перегибы склонов, террасы и т. п.) часто имеют ритмичное повторение почвенных профилей, но эти же почвы, изученные в плакорных позициях, не несут в себе такой подробной почвенной памяти. В данном разрезе, почвы сформированы на водораздельной территории, но при этом имеют морфологические признаки ритмичности в процессе их формирования.
На сегодняшний день ритмичное формирование брянских почв изучено недостаточно. Существует еще меньше исследований, доказывающих ритмичность этих почв на основе их химических и биохимических свойств.
Одним из важных условий почвообразования является окислительно-восстановительный режим. Так, в почвах, сформированных в аэробных условиях, содержится больше окристаллизованных форм железа, меньше легкоокисляемых фракций органического вещества почв, выше степень внутримолекулярной окисленности. Тогда как в анаэробных условиях уменьшается содержание больше окристаллизованных форм железа, меньше легкоокисляемых фракций органического вещества почв, выше степень внутримолекулярной окисленности.
Цель работы — охарактеризовать условия формирования почв брянского интерстадиала (МИС 3) на основе изучения их химических и биохимических свойств.
Задачи работы:
- охарактеризовать минеральную составляющую почв брянского интерстадиала на основе определения валового химического состава, а также силикатных и несиликатных форм железа;
- охарактеризовать органическую составляющую почв брянского интерстадиала на основе определения группового состава гумуса, степени
внутримолекулярной окисленности, элементного состава и
хемодеструкционного фракционирования органического вещества этих почв.
- сравнить между собой ритмы почвообразования внутри брянского интерстадиала.
По результатам работы было опубликовано:
1) Попов А.И., Панина Е.П., Верлова Т.А., Солдатова Л.А., Храпова Е.П. Свойства гуминовых веществ, как коллоидных дисперсий (обзор литературы) // Вестник Российской академии естественных наук. 2014. № 5. С. 39-45.
2) Храпова Е., Солдатова Л., Калашников М., Попов А. Солюбилизация порфириновых соединений структурированными мицеллами гуминовых веществ // Сб. тезисов / Третья междунар. конф. СНГ МГО по гуминовым инновационным технологиям / Десятая Междунар. конф. daRostim «Гуминовые вещества и другие биологически активные соединения в сельском хозяйстве» / HIT-daRostim-2014 / 19-23 ноября, 2014, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия / Под ред. И.В. Перминовой, Н.А. Куликовой и О.С. Якименко. — М., 2014. С. 182.
Значения степени внутримолекулярной окисленности и доля алифатических соединений также свидетельствовали о более восстановительных условиях формирования почвы нижнего (раннего) ритма и более окислительных условиях верхнего.
Как следует из анализа данных группового состава железа, изученные почвы брянского интерстадиала сформировались в различных биоклиматических условиях: нижний (ранний) ритм имел признаки более сильного переувлажнения относительно верхнего.
Нами была выявлена обратная тесная существенная зависимость величинами степени внутримолекулярной окисленности и долей алифатических соединений.
Преобладание фульвокислот и негидролизуемого остатка в составе гумуса указывали, что почва раннего ритма формировалась в более влажных условиях, чем почва позднего ритма.
На основании изученных химических и биохимических свойств палеопочв брянского интерстадиала нам удалось выявить различия в биоклиматических условиях формирования каждого из двух ритмов брянского педогенеза.
Александрова Л.Н. Гумусовый режим пахотных дерново-подзолистых почв и пути его регулирования // Гумус и почвообразование / Научн. труды Ленингр. с.-х. ин-та. Л.-Пушкин, 1977. Т. 329. С. 3-16.
Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 287 с.
Арчегова И.Б. Гумусообразование на севере Европейской территории СССР. Л.: Наука, 1985. 135 с.
Бадер О. Н. Палеоэкология и люди стоянки Сунгирь // Палеоэкология древнего человека. М.: Науки, 1977.
Берштейн В.А., Егоров В.М. Дифференциальная сканирующая калориметрия в физикохимии полимеров. - Л.: Химия, 1990. 256 с.
Величко А.А., Морозова Т.Д. Брянская ископаемая почва, ее стратиграфическое значение и природные условия формирования // Лессы, погребенные почвы и криогенные явления на Русской равнине. М., Наука, 1972. С. 5-25.
Величко А.А., Морозова Т.Д., Основные черты почвообразования в плейстоцене на Восточно-Европейской равнине и их палеогеографическая интерпретация. - В кн.: Эволюция почв и почвенного покрова. Теория, разнообразие природной эволюции и антропогенных трансформаций почв / Отв. ред. В.Н. Кудеяров, И.В. Иванов. М.: ГЕОС, 2015. 925 с.
Водяницкий Ю. Н. Действие дитионитсодержащих реактивов на минералы в почвах // Почвоведение. 2002. № 5. С. 552-563.
Водяницкий Ю.Н. Минералы железа как память почвенных процессов // Память почв: Почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий / Отв. ред. В.О. Таргульян, С.В. Горячкин.- М.: Издательство ЛКИ, 2008. - 692с., цв. вкл.
Водяницкий Ю.Н., Шоба С.А. Дискуссионные вопросы интерпретации результатов химической экстракции соединений железа из почв // Почвоведение. — 2014. — № 6. — С. 697-704.
Волобуев В.Р. Об основах генетической классификации почв // Почвоведение. 1964. № 12. С. 1-15.
Гришина Л.А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. 242 с.
Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв // Проблемы почвоведения / Советские почвоведы к 6-му Междунар. конгрессу почвоведов в Канаде, 1978 г. М.: Наука, 1978. С. 42-47.
Дергачева М.И. Динамичность как одно из свойств гумуса // Современные проблемы гумусообразования. Сыктывкар, 1986. С. 61-68.
Дергачева М.И. Педогумусовый метод диагностики палеоклиматов // Проблемы климатических ре конструкций в плейстоцене и голоцене Сибири. Новосибирск: Изд во ИАиЭ СО РАН, 1998. С. 132-142.
Егунов В.П. Введение в термический анализ: монография. Самара, 1996. 270 с.
Зонн С.В. Железо в почвах. М.: Наука, 1982. - 208с.
Качинский Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. Издательство: АН СССР, 1958 . 193 с.
Комиссаров И.Д. Обработка почвы и трансформация органического вещества в ней // Проблемы земледелия. М., 1978. С. 151-168.
Кононова М. М., Бельчикова Н. П. Ускоренные методы определения состава гумуса минеральных почв // Почвоведение. 1961. № 10. С. 75-88.
Кононова М.М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 314 с.
Кревелен ван Д.В. Графостатистический метод изучения структуры и процессов образования углей // Химия твёрдого топлива. М.: Иностранная литература, 1951. Т. 2.
Лыков А.М., Черников В.А., Боинчан Б.П. Оценка гумуса по характеристике его лабильной части // Известия Тимирязевск. с.-х. акад. 1981. Вып. 5. С. 65-70.
Маркова А.К. Палеогеография верхнего плейстоцена по данным анализа ископаемых мелких млекопитающих верхнего и среднего Приднепровья. - В кн.: Проблемы региональной и общей палеогеографии лессовых и перигляциальных областей. // М., 1975.
Морозова Т.Д. Развитие почвенного покрова Европы в позднем плейстоцене. М., Наука, 1981. с.281.
Орлов Д. С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.
Орлов Д. С. Химия почв: Учебник. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. 376 с.
Орлов Д. С. Гумусовые кислоты почв. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1974. 333 с.
Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской Федерации. М.: Наука, 1996. 254 с.
Орлов Д.С., Дубин В.И., Елькина Д.М. Пиролиз и дифференциальный термоанализ гумусовых веществ почвы // Агрохимия: 1968. №1. С. 68-78.
Палеогеография Европы за последние 100 тысяч лет. // под ред. Величко А.А., И.П. Герасимов М.: Наука, 1982.
Пономарёва В. В., Плотникова Т. А. Некоторые данные о степени внутримолекулярной окисленности гумуса разных типов почв (к вопросу о переводном коэффициенте с углерода на гумус) // Почвоведение. 1967. № 7. С. 85-95.
Пономарёва В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). Л.: Наука, 1980. 222 с.
Попов А. И. , Русаков А. В., Надпорожская М. А., Яковлева В. В. Использование хемодеструкционного фракционирования для оценки качественного состава почвенного органического вещества // Гумус и почвообразование / Сб. науч. трудов С.-Петерб. гос. аграрного ун-та. — СПб., 2004. С. 63-72.
Попов А. И., Цыплёнков В. П. Патент РФ № 4921349 (004478). Способ определения форм гумуса / ЛГУ (СПбГУ) / Приоритет от 11.01.91, действует с 1994 г.
Попов А.И., Русаков А.В., Надпорожская М.А., Яковлева В.В. Использование хемодеструкционного фракционирования для оценки качественного состава почвенного органического вещества // Гумус и почвообразование / Сб. науч. трудов С.-Петерб. гос. аграрного ун-та. СПб., 2004. С. 63-72.
Попов А.И., Чертов О.Г. Биогеоценотическая роль органического вещества почв // Вестник С.-Петерб. ун-та. 1996. Серия 3. Биология. Вып. 2. С. 88-97.
Пупков А.М. Окультуривание почв Нечернозёмной зоны РСФСР. Л., 1989. 20 с.
Соколовский А. Н. Из области явлений, связанных с коллоидной частью почвы // Известия Петровск. с.-х. акад. 1919. Вып. 1-4. С. 85-225.
Химический анализ почв. Учеб. пособие/ Растворова О. Г., Андреев Д. П., Гагарина Э. В., Касаткина Г. А., Федорова Н. Н. - СПб, 1995. 261 с.
Beyer L. The chemical composition of soil organic matter in classical humic compound fractions and in bulk samples—a review // Z. Pflanzenernahr Bodenk. 1996. Bd. 159. S. 527-539.
Beyer L., Wachendorf C., Koebbemann C. A simple wet chemical extraction procedure to characterize soil organic matter (SOM). I. Application and recovery rate // Commun. Soil Sci. Anal. 1993. V. 24. No 13-14. P. 1645-1663.
Djuricic M., Murphy R.C., Vitorovic D., Biekmann K. Organic acids obtained by alkaline permanganate oxidation of kerogen from the Green River (Colorado) shale // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1971. Vol. 35. P 1201-1207.
Dormaar J.F. Alkaline cupric oxide oxidation of roots and alkaline-extractable organic matter of chernozemic soils // Can. J. Soil Sci. 1979. Vol. 59. No 11. P 27-35.
Hayes M.H.B. Concepts of the Origins, Composition, and Structure of Humic Substances // Advances in Soil Organic Matter Research: The Impact on Agriculture and Environment / Ed. W. S. Wilson. Advisory Eds T. R. G. Gray, D. J. Greenslade, R. M. Harrison and M. H. B. Hayes. Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 1991. P. 299-314.
Jenkinson D.S., Rayner J.H. The turnover of soil organic matter in some of the Rothamsted classical experiments // Soil Sci. 1977. V. 123. N 5. P 298-305.
Johnston A.E. Soil Fertility and Soil Organic Matter // Advances in Soil Organic Matter Research: The Impact on Agriculture and Environment / Ed. W. S. Wilson. Advisory Eds T. R. G. Gray, D. J. Greenslade, R. M. Harrison and M. H. B. Hayes. — Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 1991. P 299-314.
Kiyoshi T., Shozo K. Shemical studies on soil humic acids. V. Degradation of humic acids with potassium hydroxide // Soil Sci. and Plant Nutr 1979. V. 25. N 2. P 183-195.
Loginow W., Wisniewski W. Studies on humus fractioning based on its susceptibility to oxidizing agents // Pol. Ecol. Stud. 1979. V. 2. N 1. P 43-51.
Popov A. I., Chertov O. G., Nadporozhskaya M. A. et al. Using of chemodestruction fractionating for estimation of qualitative of soil organic matter // 18th Int. Meeting on Organic Geochemistry (Maastricht, The Netherlands, 22-26 September 1997 ya.) / Abstracts. Part II. / Forschungszentrum Julich. 1997. P 915-916.
Rullkotter J., Michaelis W. The structure of kerogen and related materials. Areview of recent progress and future trends // Organic geochemistry. 1990. V. 16. N 4-6. P 829-852.
Schnitzer M. Humus Substances: Chemistry and Reactions // Soil Organic Matter / Eds. M. Schnitzer and S. U. Khan / Development of Soil Sci. No 8. Ottawa, 1978. P 1-64.
Schnitzer M. Skinner S.I.M. The peracetic acid oxidation of humic substances // Soil Sci. 1974. V. 118. N 5. P 322-331.
Shulten H.-R., Schnitzer M. Chemical model structures for soil organic matter and soils // Soil Sci. 1997. V. 162. N 2. P 15-130.
Swift R.S. Organic Matter Characterization // Methods of Soil Analysis / Part 3. Chemical Methods / SSSA Book Series no. 5. - Madison, Segoe Rd: SSSA and ASA, 1996. P. 1011-1069.
Wendlandt W. Thermal Analysis / Chemical analysis / 3nd edition. Vol. 19. - Wiley, 1986. 421 p.