Це стосується і активного гумусу. Його роль в стабілізації фізичних показників є більш значною у грунтах з меншим вмістом загального гумусу: в чорноземах типових Роганського стаціонару його вплив на досліджувані процеси виражений помітніше, ніж у чорноземах типових Михайлівської цілини.
Гумусовий режим чорноземів та їх ферментативна активність. Встановлено, що в чорноземах з високим вмістом загального, пасивного та рухомого гумусу спостерігається і вища активність інвертази. Активність дегідрогенази тісно пов'язана з вмістом як загального гумусу, так і детриту та рухомого гумусу.
Для таких ферментів, як поліфенолоксидаза та пероксидаза, характерною є зворотна залежність від вмісту загального гумусу, пасивного гумусу та ВГР.
Можна зробити припущення, що при меншому вмісті гумусу відбуваються більш інтенсивні процеси розкладення органічних решток і синтезу гумусових речовин, тому активність таких окисно-відновних ферментів зростає. При більш високому вмісті гумусу процеси гумусоутворення більш врівноважені і тому активність цих ферментів знижується. Це найбільш проявляється в чорноземі типовому Михайлівської цілини (табл.3). Таким чином встановлено, що активність досліджуваних ферментів в більшості випадків дуже тісно пов'язана з кількісними і якісними змінами гумусового стану чорнозему типового. На нашу думку, активність досліджуваних ферментів можна використовувати як діагностичний показник якісних змін гумусового стану чорнозему.
Cтабілізуюча функція гумусу в регулюванні рухомості важких металів у чорноземах. Встановлено, що у грунті, з якого вилучено активний гумус, різко зростає рухомість важких металів. Так, в чорноземі варіанту "абсолютна цілина" рухомість Fe підвищується майже в 95 разів, Zn - у 30 разів, Mn - у шість разів (рис.3.). Аналогічні зміни спостерігалися в чорноземі всіх досліджуваних варіантів, але з різною інтенсивністю. Слід зазначити, що при видаленні активного гумусу з грунту рухомість деяких важких металів (кадмію, нікелю, в деяких випадках свинцю) практично не змінюється.
В чорноземі типовому (Роганський стаціонар), з якого вилучено активний гумус, також спостерігається підвищення рухомості важких металів порівняно з вихідним грунтом (рис.4). Найбільше підвищувалася рухомість цинку, кобальту, марганцю, заліза.
На основі проведених нами досліджень можна зробити припущення, що гумус (і за кількістю, і за якістю) відіграє певну роль у закріпленні важких металів, що саме активний гумус стримує перехід важких металів із грунту в грунтовий розчин, таким чином захищаючи рослини від забруднення. На наш погляд, цим механізмом розкривається ландшафтна значущість гумусових бар'єрів.
Таблиця 3
Ферментативна активність чорнозему типового Михайлівської цілини залежно від типу його утримання
Глиби- Інвертаза, Оксидоредуктази
Тип утримання на відбору мг глюкози на 1г Поліфенол-оксидаза Пероксидаза Дегідрогеназа, мг ТФФ на 1г
земельної ділянки зразків, см абсолютно cухого грунту за 24 години 1,4 бензохінона на 1 г абсолютно сухого грунту за 1 годину абсолютно сухого грунту за 24 години
Абсолютна 0-10 31,2 7,3 31,7 140,2
цілина 10-20 14,5 9,3 31,8 97,8
Випалювана 0-10 38,6 5,4 25,4 170,9
цілина 10-20 15,8 6,5 40,1 69,0
Лісосмуга 0-10 20,7 7,6 20,3 159,8
10-20 10,9 11,3 20,9 103,8
Переліг 0-10 21,2 12,8 30,8 146,2
10-20 11,5 13,6 32,9 89,1
Рілля 0-10 6,3 15,3 35,7 48,0
10-20 5,9 16,2 39,7 53,5
НІР05 1,3 0,9 1,5 2,5
Функціональне значення гумусу у формуванні агрономічних якостей грунту. За В.А. Ковдою, універсальним критерієм продуктивності будь-якого грунту в цілому може бути внутрішня енергія гумусу. Встановлено, що запаси енергії, сконцентрованої в гумусі, зменшуються в ряду: абсолютна цілина - переліг - лісосмуга - рілля - випалювана цілина. Отже, випалювання цілини веде до втрати відносно великої кількості енергії гумусу.
Показники гумусового стану пов'язані з певними властивостями грунту, які в свою чергу обумовлюють його родючість. Результати кореляційного аналізу свідчать про вагому роль гумусу в забезпеченні родючості досліджуваних чорноземів (табл.4) Це проявляється в тому, що органічна частина грунту і окремі її компоненти, впливаючи на структурні та фізичні показники, на ферментативну активність та інші характеристики грунту, обумовлюють формування певних умов для росту та розвитку рослин.
Таблиця 4
Кореляційний зв'язок продуктивності сівозміни з окремими показниками гумусового стану на прикладі чорнозему типового Роганського стаціонару (шар 0-10 см)
Вміст загального гумусу,% Запаси гумусу, т/га Вміст активного гумусу,% Вміст детриту,% ПРЗГ Запаси внутрішньої енергії гумусу, 108 ккал/га
0,98 0,98 0,97 0,98 0,97 0,98
ВИСНОВКИ
У дисертації наведено теоретичне обгрунтування та нове вирішення проблемного питання про динаміку найважливішого компонента грунту – гумусу та про особливості його впливу на грунтові процеси, що позначається на агрономічних показниках грунту та його родючості. Визначено стабілізуючу роль окремих компонентів органічної частини грунту та якісних показників його гумусового стану у формуванні основних агрономічних характеристик чорноземів типових Лісостепу України.
1. Роль гумусу в забезпеченні родючості чорноземів проявляється в тому, що органічна частина грунту і окремі її компоненти, впливаючи на фізичні, в тому числі структурні показники, ферментативну активність та інші характеристики грунту, обумовлюють формування певних умов для росту та розвитку рослин.
2. Вміст загального гумусу та співвідношення його компонентів є найбільш чутливим до зміни типу утримання грунту та антропогенного навантаження. Найменше втручання людини у природний процес грунтоутворення викликає зміни не тільки вмісту загального гумусу, а й співвідношення власне гумусових речовин і детриту.
3. На гумусовий стан грунту найбільш істотно впливає розорювання: воно призводить до значного зниження вмісту загального гумусу за рахунок мінералізації детриту.
Особливий вплив на органічну частину чорноземів здійснює лісова рослинність. Залежно від вихідних умов вона здатна сприяти як збільшенню, так і зменшенню вмісту детриту: заліснення цілинної ділянки викликає збіднення грунту на детрит, а орної - збагачення. Періодичне випалювання трав'яного рослинного покриву цілинного чорнозему змінює його грунтові режими і викликає значне зниження вмісту детриту починаючи з 10-см товщі грунту, практично не впливаючи на вміст власне гумусових речовин, але взагалі викликає зниження енергетичного потенціалу гумусу в цілому.
4. Якість гумусу залежить від типу утримання грунту та інтенсивності антропогенної дії. Використання грунту у ріллі сприяє збільшенню вмісту активної форми у складі загального гумусу. Гумус орного чорнозему має вищу агрономічну якість, ніж гумус чорноземів цілинних ділянок.
5. Будь-який тип утримання грунту викликає падіння вмісту рухомого гумусу (за М.А.Єгоровим) відносно цілинного чорнозему. Найбільш вагомий вплив на цей показник здійснює розорювання цілини. Застосування мінеральної і органо-мінеральної систем добрив викликає збільшення вмісту рухомого гумусу, що свідчить про підвищення ступеня окультуреності чорноземів.
6. На гумусовий стан та фізичні характеристики розорюваних в минулому чорноземів позитивно впливає дерев'яниста рослинність: відбувається зниження показників щільності грунту, щільності твердої фази грунту порівняно з орним чорноземом, а також збільшення шпаруватості, особливо в шарі грунту 0-10 см, що пов'язано з більш високим вмістом гумусу в грунті лісосмуги.
7. У формуванні агрономічно цінної структури агрегуючу роль виконує детрит, що підтверджується статистично. У стабілізації основних показників і властивостей грунту велике значення має агрономічна якість гумусу. Математично підтверджено участь пасивного гумусу у формуванні водостійкої структури чорнозему. Встановлено незначний вплив ВГР на формування водостійкої структури і фізичних показників чорнозему типового Михайлівської цілини. Це стосується і активного гумусу. Його роль в цих процесах є більш значною у грунтах з меншим вмістом гумусу: в чорноземах типових Роганського стаціонару його вплив на досліджувані процеси виражений помітніше, ніж у чорноземах типових Михайлівської цілини.
8. Гумусові речовини впливають на рухомість важких металів. У грунті, з якого вилучено активний гумус, різко підвищується рухомість важких металів. Активний гумус стримує перехід важких металів із грунту в грунтовий розчин і цим забезпечує оптимальний для рослин токсикаційний режим, виконуючи своєрідну блокуючу функцію.
9. Активність інвертази, дегідрогенази, поліфенолоксидази, пероксидази дуже тісно пов'язана з кількісними і якісними змінами гумусового стану чорнозему типового. Більш висока активність інвертази спостерігається в чорноземах з високим вмістом загального, пасивного та рухомого гумусу. Активність дегідрогенази тісно пов'язана з вмістом як загального гумусу, так і детриту та рухомого гумусу. Для таких ферментів, як поліфенолоксидаза і пероксидаза, характерною є зворотна залежність від вмісту загального гумусу, пасивного гумусу та власне гумусових речовин. Активність цих ферментів можна використовувати як діагностичний показник якісних змін гумусового стану чорнозему.
РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ
1. Для забезпечення стабілізації структурного стану чорноземів типових Лівобережного Лісостепу України пропонується застосування органо-мінеральної системи добрив з метою створення умов для накопичення детриту. Це сприятиме формуванню агрономічно цінних макроагрегатів грунту.
2. Враховуючи, що енергія гумусу використовується для підтримання і підвищення грунтової родючості, необхідно проводити заходи, які були б спрямовані на збереження і накопичення запасів енергії гумусу: залишати грунт у стані тимчасового перелогу, застосовувати органо-мінеральну систему добрив. Не рекомендується систематично проводити заходи, пов'язані з випалюванням травостою - цей захід слід розглядати як екстраординарний в разі критичної санітарно-епідеміологічної або іншої ситуації.
СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ
ЗА МАТЕРІАЛАМИ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Малюга О.Ю. Активність поліфенолоксидази та пероксидази в грунтах різних агроценозів //Вісник ХДАУ. -1997. -№ 3 -С.80-83.
2. Малюга Е.Ю. Гумусовое состояние и ферментативная активность чернозема типичного мощного при различном сельскохозяйственном использовании. //Агрохімія і грунтознавство: Міжвідомч. тематич. наук. зб. Спец. вип. до V з'їзду УТГА. -Ч.IV: Грунти-екологія-продовольство. -Харків,1998. -С.41-45.
3. Малюга Е.Ю. Роль гумуса в формировании структурного состояния чернозема типичного среднесуглинистого в зависимости от характера антропогенной нагрузки //Вісник ХДАУ. -1999.-№ 1.-С.81-85.
4. Малюга Е.Ю. Влияние сельскохозяйственного использования на гумусовое и структурное состояние чернозема типичного тяжелосуглинистого //Вісник ХДАУ.-1999. -№ 2. -С.45-50.
5.Чекар О.Ю. Динаміка гумусового режиму чорноземів під впливом антропогенного фактора (повідомлення 1) //Вісник ХДАУ. -2000. -№1. -С.196-204.
6. Чекар О.Ю. Динаміка гумусового режиму чорноземів під впливом антропогенного фактора (повідомлення ІІ) //Вісник ХДАУ. –2001. -№1. -С.43-50.
7. Лактіонов М.І., Дегтярьов В.В., Малюга О.Ю., Крохін С.В. До питання про якісний склад гумусу з позицій агрогрунтознавства //Вісник ХДАУ. -2000. -№ 1 -С.12-22. (Автору належать результати досліджень, методика та обговорення).
8. Чекар О.Ю. Проблема дегуміфікації чорноземів в процесі їх інтенсивного використання //Екологія Харківщини: стан, проблеми, перспективи:Тези доп. наук.-практ.конф., м.Харків, 18 травня 2000 р. –Харків,2000. –С.62-63.
9. Лактіонов М.І., Дегтярьов В.В., Малюга О.Ю. Інтенсивність дегуміфікації чорноземів типових Лісостепу України в залежності від ступеня антропогенного навантаження //Современные проблемы охраны земель: Тр. межгос. науч. конф., Киев, 10-12 сент.1997г. –Киев, 1997.-С.180-182. (Автору належать результати досліджень, методика та обговорення).
Анотація
Чекар О.Ю. Роль гумусу в стабілізації грунтових процесів у чорноземах типових Лівобережного Лісостепу України.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.03 - агрогрунтознавство і агрофізика. -Інститут грунтознавства та агрохімії ім.О.Н.Соколовського УААН, м.Харків, 2001.
На основі вивчення гумусового стану чорноземів, які зазнають різного типу утримання та антропогенного навантаження, співставлення з їх структурно-агрегатним складом та іншими фізичними показниками, ферментативною активністю, рухомістю важких металів досліджуваних грунтів встановлено стабілізуючу роль гумусу у формуванні основних агрономічних характеристик чорнозему і головної його якості - родючості. Встановлені зміни гумусового стану чорноземів залежно від різного типу утримання та антропогенного навантаження. Встановлено, що у формуванні макроструктурних окремостей, водостійкості структури, інших фізичних показників особливу роль відіграє детрит у складі пасивного гумусу. Це підтверджено статистично. Активність інвертази та дегідрогенази, поліфенолоксидази та пероксидази дуже тісно пов'язана з кількісними і якісними змінами гумусового стану чорнозему типового. Активність цих ферментів пропонується використовувати як діагностичний показник якісних змін гумусового стану чорнозему. Активний гумус виконує блокуючу функцію відносно рухомості важких металів: він стримує перехід рухомих форм важких металів у грунтовий розчин. Періодичне випалювання цілини викликає істотне зниження енергії, акумульованої в гумусі. Простежено дуже вагому роль гумусу і окремих його показників у формуванні родючості чорноземів.
Ключові слова: гумус, стабілізуюча роль, активний гумус, пасивний гумус, детрит, ферментативна активність, важкі метали, тип утримання грунту, антропогенне навантаження, фізичні показники, водостійкість структури.
Аннотация
Чекарь Е.Ю. Роль гумуса в стабилизации почвенных процессов в черноземах типичных Левобережной Лесостепи Украины. -Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.03 - агропочвоведение и агрофизика. -Институт почвоведения и агрохимии им.А.Н.Соколовского УААН, г.Харьков, 2001.
Диссертационная работа посвящена выяснению одного из наиболее актуальных вопросов - роли гумуса, его количественных и качественных показателей в формировании и стабилизации основных агрономических характеристик почвы, а также в создании оптимальных условий для роста и развития растений. Необходимость исследований обусловлена тем, что в процессе различной антропогенной нагрузки, изменения типа землепользования основные агрономические свойства и показатели почвы могут существенно изменяться, поэтому необходимо найти способы улучшения этих почвенных показателей и поддержания их на оптимальном уровне.
С этой целью мы изучили изменения гумусового состояния черноземов под влиянием различн?х типов землепользования и антропогенной нагрузки и связали эти изменения со структурным состоянием изучаемых черноземов, другими их физическими показателями, ферментативной активностью, подвижностью тяжелых металлов.
Показано, что наименьшее вмешательство человека в природный процесс почвообразования вызывает изменение не только содержания общего гумуса, но и соотношения его отдельных компонентов (собственно гумусовых веществ -СГВ и детрита).
Качество гумуса также зависит от интенсивности антропогенной нагрузки.
Установлено положительное влияние древесной растительности на гумусовое состояние, а следовательно, на физические характеристики распахивавшихся в прошлом черноземов.
Выявлена агрегируюшая роль детрита в формировании агрономически ценных макроструктурных агрегатов, а также в стабилизации основных показателей и свойств почвы. Огромное значение имеет агрономическое качество гумуса. Математически доказано участие пассивного гумуса в формировании водопрочности структуры чернозема. Роль активного гумуса в этих процессах более значительна в менее гумусирован?х черноземах.
Активность инвертазы, дегидрогеназы, полифенолоксидазы, пероксидазы очень тесно связана с количественными и качественными изменениями гумусового состояния чернозема типичного. Более высокая активность инвертазы наблюдается в черноземе с высоким содержанием общего, пассивного и подвижного гумуса. Активность дегидрогеназы тесно связана с содержанием общего гумуса, детрита и подвижного гумуса. Для таких ферментов, как полифенолоксидаза и пероксидаза, характерна обратная зависимость от содержания общего гумуса, пассивного гумуса и собственно гумусових веществ. Активность этих ферментов можно использовать в качестве диагностических показателей качественных изменений гумусового состояния черноземов.
Активный гумус выполняет блокирующую функцию относительно подвижности тяжелых металлов, он сдерживает переход подвижных форм тяжелых металлов из почвы в почвенный раствор.
Периодическое выжигание целины вызывает существенное снижение энергии, аккумулированной в гумусе, и рассматривается как нежелательн?й прием.
Установлена и математически подтверждена очень высокая роль гумуса и отдельных его показателей (содержания активного гумуса, детрита, ПРСГ, запасов внутренней энергии гумуса) в формировании плодородия черноземов благодаря созданию оптимальных почвенных характеристик.
Ключевые слова: гумус, стабилизирующая роль, активный гумус, пассивный гумус, детрит, ферментативная активность, тяжелые металлы, тип землепользования, антропогенная нагрузка, физические показатели, водопрочность структуры.
Summary
Chekar O.Ju. The role of humus in stabilization of processes in typical chernozems
of Left-Bank Forest-Steppe zone of Ukraine
A thesis for Candidate of Agrarian Sciences degree by the speciality of 06.01.03 – Agricultural soil science and agrophysics.– Institute for Soil Science and Agrochemistry Research named after O.N.Sokolovskij UAAS, Kharkiv, 2001.
The stabilizing role of humus in forming of the main agronomic properties of chernozem and fertility as its main feature was proved on the base of humus state investigation in chernozem under different anthropogenic loading, its comparing with their structure and aggregate composition and other physical indices as well as enzymatic activity, heavy metals mobility in the investigated soils. Variability of humus state in chernozem depending on anthropogenic loading was determined. It was shown that detritus as a part of passive humus plays especial role in forming of valuable for agronomy agregates, water stability of structure and other physical indices. It is proved statistically. Activity of invertase and dehydrogenase, polyphenoloxidase and peroxidase are closely connected with quantitative and qualitative changes of typical chernozem humus layer. Activity of these enzymes may be used as diagnostic indices of qualitative changes of chernozem humus state. Active humus plays blocking function to decrease of heavy metals mobility, it holds transmission of their mobile forms from soil to soil solution. Periodical burning up of virgin soil brings to essential decrease of energy which is accumulated in humus. The important role of humus and its indices in forming of chernozem fertility is investigated.
Key words: humus, stabilizing role, active humus, passive humus, detritus, enzymatic activity, heavy metals, anthropogenic loading, physical indices, water stability of structure.
| 
