Organic matter of virgin and arable soddy-podzolic soil in the Urals
DOI:
https://doi.org/10.7242/2658-705X/2023.2.3Keywords:
soddy-podzolic soil, organic matter, fertilizer doses, elemental composition, humic acids, infrared spectroscopyAbstract
In a long-term stationary experiment in 1978, the content and qualitative composition of organic matter (Corg) in arable soddy-podzolic soil were studied with the application of various rates NPK, and also compared with virgin soil under mixed forest and grass-forb meadow. It was established that when mineral fertilizers were applied at a dose of 60 kg a.i./ha or more, dynamic balance is ensured in the soil. At the same time, the Corg content stabilized at a level close to the initial level and varied from 1,14 to 1,19%. The share of mobile organic matter in the total carbon of the studied soil was 21–24%, which is typical for soddy-podzolic soils. The distribution of carbon over soil layers is decreasing. The main reserves of organic carbon are concentrated in the 0-40 cm layer and account for 53–65% from stocks in the meter layer (77–101 t/ha). In virgin soil, Corg stockpile in the layer of 0–20 cm are 31–41 t/ha, in the meter layer – 71–82 t/ha. The studied humic acids (HA) in terms of the content of constitutional elements (C, H, N, O, S) correspond to the average values for the class of humic acids in soddy-podzolic soils. With an increase in the rates of mineral fertilizers (NPK), the processes of mineralization of fresh organic matter is more intense, and the proportion of aromatic structures also increases in humic acids composition. According to elemental analysis, the H:C ratio in humic acids of the N150P150K150 variant, was 1,25, and in virgin soil it was 1,43-1,56. According to IR spectroscopy data, vibrations of the C=O group of aromatic rings were revealed in the region of 1 605–1 670 cm-1 at the maximum dose of NPK.
References
Сычев В.Г., Налиухин А.Н., Шевцова Л.К., Рухович О.В., Беличенко М.В. Влияние систем удобрения на содержание почвенного органического углерода и урожайность сельскохозяйственных культур: результаты длительных полевых опытов географической сети России// Почвоведение. – 2020. – № 12. – С. 1521–1536.
Почвы в биосфере и жизни человека / под ред. Г.В. Добровольского, Г.С. Куста, В.Г. Санаева. – М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2012. – 584 с.
Howarth W. Carbon cycling and formation of organic matter// Soil microbiology, ecology, and biochemistry / eds. E.A. Paul. Amsterdam: Academic Press, 2007. P. 303–340.
Розанов Б.Г. Морфология почв. – М.: Акад. Проект. 2004. – 432 с.
Семенов В.М., Когут Б.М., Лукин С.М. [и др.] Оценка обеспеченности почв активным органическим веществом по результатам длительных полевых опытов// Агрохимия. – 2013. – № 3. – С. 19–31.
Оценка почв по содержанию и качеству гумуса для производственных моделей почвенного плодородия / Сост.: Дьякова К.В. и др. – М.: Агропромиздат, 1990. – 28 с.
Травникова Л.С., Титова Н.А., Шаймухаметов М.Ш. Роль продуктов взаимодействия органической и минеральной составляющих в генезисе и плодородии почв // Почвоведение – 1992. – № 10. – С. 81–96.
Мамонтов В.Г., Родионова Л.П. [и др.] Лабильное органическое вещество почвы: Номенклатурная схема, методы изучения и агроэкологические функции // Изв. ТСХА. – 2000. – Вып. 4. – С. 93–108.
Когут Б.М. Оценка содержания гумуса в пахотных почвах России // Почвоведение. – 2012. – № 9. – С. 944–952.
Сдобников С.С., Бойков В.А. Мобильные формы гумуса и плодородие осушаемой почвы // Земледелие. –1993. – № 2. – С. 7–8.
Горбылева А.И., Воробьев В.Б. О взаимосвязи урожайности и величины послеуборочных остатков зерновых культур с содержанием гумуса и лабильных гумусовых веществ // Органическое вещество почв и методы фракционного исследования. – Л.: 1990. – С. 94–96.
Жуков А.И. Оптимальное содержание лабильного гумуса // Земледелие. – № 12. –1990. – С. 38–40.
Шпедт А.А., Майборода Н.М., Пурлаус В.К. [и др.] Зависимость урожая яровой пшеницы от содержания в почве гумусовых веществ и азота // Почвоведение. – № 8. – 2001. – С. 976–980.
Завьялова Н.Е. Методические подходы к изучению гумусного состояния пахотных почв // Плодородие. – 2006. – № 1. – С. 11–15.
Мамонтов В.Г., Афанасьев Р.А., Родионова Л.П., Быканова О.М. К вопросу о лабильном органическом веществе почв // Плодородие. – 2008. – №2. – С. 20–22.
Шульц Э., Кершенс М. Характеристика разлагаемой части органического вещества почв и ее трансформация при помощи экстракции горячей водой // Почвоведение. – 1998. – № 7. – С. 890–894.
Lehmann J., Kleber M. The contentious nature of soil organic matter // Nature. – 2015. – Vol. 528. – P. 60–68.
Mohinuzzaman M., Yuan J., Yang X. [et al.] Insights into solubility of soil humic substances and their fluorescence characterisation in three characteristic soils // Science Total Environment. – 2020. – Vol. 720. – № 137395. – P. 1–14. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.137395.
Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. – М.: Изд-во МГУ, 1990. 325 с.
Kholodov V.A., Konstantinov A.I., Kudryavtsev A.V., Perminova I.V. Structure of humic acids in zonal
soils from 13C-NMR data // Eurasian Soil Science. – 2011. – Vol. 44. – P. 976–983. doi:10.1134/S1064229311090043.
Иванов А.Л. Когут Б.М., Семенов В.М. [и др.] // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. – 2017. – Вып. 90. – С. 3–38. doi:10.19047/0136-1694-2017-90-3-38.
Baveye P.C., Wander M. The (bio) chemistry of soil humus and humic substances: why is the «new view» still considered novel after more than 80 years? // Frontiers in Environmental Science. – 2019. – Vol. 7. – № 27. – P. 1–6. doi:10.3389/fenvs.2019.00027.
Kholodov V.A., Farkhodov Yu.R., Yaroslavtseva N.V. [et al.] Thermolabile and thermostable organic matter of chernozems under different land uses // Eurasian Soil Science. – 2020. – Vol. 53. – P. 1066–1078. doi 10.1134/S1064229320080086.
Olk D.C., Bloom P.R., Perdue E.M. [et al.] Environmental and agricultural relevance of humic fractions extracted by alkali from soils and natural waters // J. Environ. Qual. – 2019. – Vol. 48(2). – P. 217–232. doi: 10.2134 / jeq2019.02.0041.
Piccolo A. The supramolecular structure of humus substances: A novel understandind of humus chemistry and implications soil science, Advances in agronomy. – 2002. – Vol. 75. – P. 57–134. doi:10.1016/s0065-2113(02)75003-7.
Semenov V.M., Tulina A.S., Semenova N.A., Ivannikova L.A. Humification and nonhumification pathways of the organic matter stabilization in soil: a review // Eurasian Soil Science. – 2013. – Vol. 46. – № 4. – P. 355–368. doi:10.1134/S106422931304011X.
Kleber M., Lehmann J. Humic substances extracted by alkali are invalid proxies for the dynamics and functions of organic matter in terrestrial and aquatic ecosystems // J. Environ. Qual. – 2019. – Vol. 48. – P. 207–216. doi:10.2134/jeq2019.01.0036.
Черников В.А. Изменение гумусовых соединений почвы в длительном стационарном опыте ТСХА // Плодородие. – 2002. – № 4 (7). – С. 34–36.
Горбов С.Н., Безуглова О.С. Элементный состав гуминовых кислот почв урбанизированных территорий (На примере Ростова-на-Дону) // Почвоведение. – 2013. – № 11. – С. 1316–1324.
Мотузова Г.В., Дерхам Х.М., Степанов А.А. Сравнительная характеристика гуминовых кислот пахотных почв таежной, степной и полупустынной зон // Почвоведение. – 2012. – № 11. – С. 1171–1180.
Черников В.А. Комплексная оценка гумусового состояния почв // Изв. ТСХА. –1987. – Вып. 6. – С. 83–94.
Шевцова Л.К., Рябченко С.И. Содержание метоксильных групп в гуминовых кислотах при длительном применении удобрений // Агрохимия. – 1985. – № 8. – С. 76–80.
Панкратов К.Г., Щелоков В.И., Сазонов Ю.Г. Обзор современных методов исследования гуминовых кислот // Плодородие. –2005. – № 4. – С. 19–24.
Старых С.Э., Куприянов А.Н., Белопухов С.Л., Мазиров М.А. Изучение влияния длительного применения удобрений на органическое вещество дерново-подзолистой почвы методом ИК-спектроскопии // Агрохимический вестник. – 2019. – № 2. – С. 17–22.
Шевцова Л.К., Черников В.В.. Вычев В.Г. [и др.] Влияние длительного применения на состав, свойства и структурные характеристики гумусовых кислот основных типов почв. Сообщение 1. // Агрохимия. – 2019. – № 10. – С. 3–15.
Жеребцов С.И., Малышенко Н.В., Вотолин К.С. [и др.] Структурно-групповой состав и биологическая активность гуминовых кислот, полученных из бурых углей России и Монголии // Химия твердого топлива. – 2019. – № 3. – С. 19–25.
Мамонтов В.Г., Афанасьев Р.А., Соколовская Е.Л. Лабильные гумусовые вещества, особая группа органических соединений чернозема обыкновенного // Плодородие. – 2018. – № 5 (104). – С. 15–19.
###
