ИСТИНА

На основе результатов, проведенных ранее исследований причин и механизмов деградации агрегатной структуры черноземов, обобщения и реинтерпретации литературных данных выдвинута гипотеза о приоритетной роли гидрофобных компонентов водорастворимого органического вещества (ВОВ) в процессах структурной организации минеральной массы черноземов. ВОВ наиболее лабильная часть органического вещества почв. Органические вещества в составе ВОВ обладают наибольшей потенциальной способностью поглощаться (или сорбироваться) поверхностью твердой фазы (включая микр- и нанопоры, недоступные биоте) и модифицировать ее. Гидрофильные составляющие ВОВ подстилки и отпада корней (аминокислоты, полисахариды растительных тканей, корневые экссудаты и метаболиты) наиболее подвержены химической и микробиологической минерализации. Так же они обладают пониженной (по сравнению с гидрофобными компонентами ВОВ), сорбционной способностью к твердой фазе. Микробиологически и химически устойчивые гидрофобные ВОВ (в основном продукты разложения лигнина и продукты метаболизма грибов) селективно сорбируются твердой фазой, подавляют и вытесняют ранее сорбированные на ней, гидрофильные вещества. Итогом сорбции гидрофобных ВОВ минеральными ЭПЧ, является их новое качество – способность вступать в межчастичные взаимодействия, являющие основой формирования устойчивой агрегатной структуры. Реализации данного механизма способствуют: тяжелый гранулометрический состав, высокая и тонкая пористость системы, медленное движение гравитационной влаги, чередование циклов увлажнения – высыхания и промораживания – оттаивания. Проект предполагает проведение исследования состава и свойств ВОВ и минеральной матрицы после взаимодействия с ВОВ природных объектов, динамических и равновесных модельных экспериментов. Наряду с традиционными полевыми и лабораторными методами, для характеристики изменений свойств твердой фазы и микробиологического сообщества, планируется использовать современные инструментальные методы, позволяющие: - анализировать свойства и свойства минеральной твердой фазы (распределение частиц по размерам, истинная плотность, удельная поверхность, контактный угол смачивания, водоудерживающая способность и реологические характеристики, архитектура порового пространства); - оценивать способность органического вещества вступать в гидрофобные взаимодействия; - давать качественную и количественную характеристику микробиологического сообщества Реализация проекта позволит понять основные механизмы агрегации, даст возможность их моделирования для получения теоретических и практических основ управления структурообразованием, сохранением устойчивой агрегатной структуры черноземов и, вероятно, некоторых других почв Результаты исследования представляют интерес в области биологи (почвоведение, экология биосистем) и физической химии (коллоидные системы, физическая химия поверхности и межфазных границ, адсорбция).

Проанализированы лизиметрические воды и образцы почв двух лизиметров с Апах. чернозема с подстилкой из дубовых листьев и очесом трав. За период с декабря 2013 г. по сентябрь 2014 г. прослежена динамика значений pH, содержания органического углерода (общего и углеводов), химических элементов и мелкозема в лизиметрических водах. Высокая корреляция между Сорг. и содержанием элементов (Na, Ca, Mg, Cu и Sr) в лизиметрических водах сохраняется только до уровня 20 – 25 мг углерода в литре. Различия в содержании углерода в лизиметрических водах двух лизиметров согласуются с повышенной сорбционной способностью компонентов ВОВ из дубовых листьев на минеральной фазе чернозема. По данным хроматографического фракционирования, в составе ОВ лизиметров нет двух хроматографических фракций, характерных для гумусовых веществ чернозема. Обнаружено, что при отсутствии на почвах лизиметров горизонтов подстилки, происходит элювиальная миграция частиц мелкозема с преимущественными диаметрами 0.5 и 1.2 мкм. Аналитическая характеристика почв лизиметров показала ряд существенных изменений, произошедших под влиянием ВОВ подстилок. При аналогичной численности микроорганизмов в микробном комплексе почв лизиметров, увеличение этого показателя относительно исходного чернозема составило 60%, в основном за счет бактерий филума Аctinobacteria, которые характеризуются в метаболическом отношении высокими гидролитическими способностями. Отмечено существенное накопление Сорг. водоустойчивых агрегатов, увеличение Sуд.(N2) при уменьшении диаметра мезопор, увеличение общей макропористости и количества открытых пор. ВОВ из дубовых листьев упрочняют связи в упругой области, а из травы - больше способствуют пластичному поведению твердой фазы. Интерпретация фактических данных по двум вариантам лизиметров имеет существенные ограничения. Для продолжения исследований по проекту в сентябре 2014 г. установлено шесть лизиметров Шилова: дубовые листья; очес трав; чернозем Апах.; литья - Апах.; трава – Апах.; агрегаты сухого просеивания 5-3 мм из чернозема под лесом.