СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАНСФОРМИРУЕМОГО И ИНЕРТНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА В ПОЧВАХ

Изобретение относится к области биологии почв и агроэкологии. Оно может быть использовано в качестве диагностического критерия плодородия почв, а также оценки потенциальной эмиссии СО₂ почвами при глобальном изменении климата.

Прототипом [2, 5] является определение минимального содержания органического углерода почвы на бессменном чистом пару в условиях длительного полевого опыта (>20 лет).

В соответствие с Кершенсом (1992) валовой органический углерод (С вал) состоит из инертного (С инерт), практически не участвующего в процессах превращения, и трансформируемого органического углерода (С транс). Инертная фракция в основном зависит от условий местообитания, а трансформируемая, которая легко разлагается в почвах, от системы землепользования, в том числе и от различных агротехнических приемов.

Содержание инертного органического углерода тождественно минимальному, наиболее правильно и точно определяемому при бессменном чистом паровании почвы.

Содержание трансформируемого органического углерода рассчитывают по формуле

С транс = С вал - С инерт [2, 3].

Основной недостаток метода определения С инерт и С транс заключается в необходимости проведения длительного полевого опыта (>20 лет) с бессменным чистым парованием почвы, требующим значительных временных, материальных и финансовых затрат.

Целью изобретения является ускоренное более чем в 350 раз по сравнению с существующим прототипом определение С транс и С инерт в почве без проведения многолетних полевых опытов с бессменным чистым паром.

Способ осуществляют следующим образом. В пробе образца почвы определяют содержание органического С вал (% от массы почвы) по методу Тюрина со спектрофотометрическим окончанием. В другой пробе этого же образца определяют продуцирование С-СО₂ за 20-суточный период инкубации при температуре 22°С и влажности 60% ППВ. Далее, используя уравнения, полученные эмпирическим путем для разных таксонов почв, рассчитывают количества потенциально минерализуемого углерода, а затем с помощью специальных уравнений для этих же таксонов почв вычисляют С транс. Значения С инерт находят по разности между величинами С вал и С транс.

Достаточно точный прогноз обеспеченности почвы потенциально минерализуемым органическим углеродом С пм без многомесячной инкубации образцов, имитирующей вегетационный период, дает его вычисление по данным кумулятивного продуцирования С-СО₂ (при расчетах оценка количества диоксида углерода проводится по таковому углерода) за 20-суточный период инкубации, используя полученные для дерново-подзолистой почвы (уравнение 1), типичного чернозема (уравнение 2) и выщелоченного чернозема (уравнение 3) зависимости

С пм=5.54+2.04·С-СО₂ r=0.969, n=10 (1),

С пм=13.56+1.63·С-СО₂ r=0.999, n=6 (2),

С пм=4.95+1.94·С-СО₂ =0.998, n=11 (3).

В свою очередь, при наличии данных по содержанию в почве С пм (%) можно рассчитать приблизительные уровни обеспеченности почв С транс (%), используя специальные уравнения для дерново-подзолистой почвы (уравнение 4), типичного чернозема (уравнение 5) и выщелоченного чернозема (уравнение 6)

С транс=7.212·С пм-0.146 r=0.951, n=6 (4),

С транс=5.290·С пм+0.347 r=0.934, n=5 (5),

С транс=8.932·С пм+0.056 r=0.962, n=10 (6).

Пример расчета. В качестве примера рассмотрим чернозем типичный тяжелосуглинистый Курской обл., опыт 2, варианты бессменный чистый пар с 1964 г. и целинная степь.

Прототип. В образцах почв этих вариантов определяем содержание органического С вал по методу Тюрина со спектрофотометрическим окончанием [1]. Для образца почвы бессменного чистого пара С вал = С инерт = 2,665, % от массы почвы, а для такового целинной степи С вал = 3,970, % от массы почвы ≠ С инерт. Тогда согласно формуле для образца бессменного чистого пара С транс = С вал - С инерт = 0, а для такового целинной степи С транс = 3,970, % от массы почвы - 2,665, % от массы почвы = 1,305, % от массы почвы (табл.1).

Предлагаемый способ. Рассмотрим на примере образцов почв тех же вариантов. Как отмечено выше, содержание экспериментально определенного С вал = С инерт = 2,665(% от массы почвы) для образца бессменного пара и С вал=3,970 (% от массы почвы) для такового целинной степи. Проводится 20-суточная инкубация образцов согласно [4]. На основании данных по кумулятивному продуцированию С-СO₂ при 20-суточной инкубации этих образцов рассчитываются сначала значения С пм по уравнению (2), а затем С транс по уравнению (5). Для образца варианта целинной степи расчетное значение С транс = 1,333 (% от массы почвы), что достаточно близко (статистически достоверно при р=0,95) экспериментально определенному С транс = 1,305 (% от массы почвы). Зная С вал и С транс для образца типичного чернозема целинной степи, можно рассчитать С инерт для типичного чернозема Курской области (3,970-1,333=2,637, % от массы почвы), что соответствует экспериментально определенному в образце бессменного чистого пара - 2,665 (% от массы почвы) (табл.2).

В табл.1 представлены результаты экспериментального определения валового органического углерода в образцах дерново-подзолистой почвы Владимирской области, типичного чернозема Курской области и выщелоченного чернозема Новосибирской области в условиях длительных полевых опытов. На вариантах с бессменным парованием почв С вал = С инерт, а С транс = 0. Во всех других вариантах содержание трансформируемого органического углерода рассчитывали по формуле С транс = С вал - С инерт и оно всегда было >0.

Приведенная в табл.2 информация свидетельствует об отсутствии достоверных различий (при р=0,95) между данными по С транс, полученными по прототипу в длительном полевом эксперименте, и таковыми при предлагаемом способе с использованием показателя потенциально-минерализуемого углерода С пм, устанавливаемого в условиях лабораторного 20-суточного инкубирования почвенного образца при температуре 22°С и влажности 60% ППВ с количественным учетом выделившегося СO₂.

Рекомендуется при определении содержания трансформируемого органического углерода в почвах с валовым содержанием органического углерода от 0,5 до 1,5% С орг от массы почвы использовать уравнения (1) и (4); от 1,5 до 3,5% С орг от массы почвы - уравнения (2) и (5); от 3,5 до 5,5% С орг от массы почвы - уравнения (3) и (6) (табл.2).

Список литературы

1. Дьяконова К.В. Методы исследования органических веществ в лизиметрических водах, почвенных растворах и других аналогичных природных объектах.// Методы стационарного изучения почв. - М.: Наука, 1977. С.199-226.

2. Кершенс М. Значение содержания гумуса для плодородия почв и круговорота азота. Посвящается 100-летию со дня рождения профессора, академика И.В.Тюрина.// Почвоведение. 1992. №10. С.122-131.

3. Когут Б.М. Принципы и методы оценки содержания трансформируемого органического вещества в пахотных почвах.// Почвоведение. 2003. №3. С.308-316.

4. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В. Лабораторная диагностика биологического качества органического вещества почвы.//В кн. Методы исследований органического вещества почв. 2005. ВНИПТИОУ. Владимир. С.214-230.

5. Körschens М. Die Abbangigkeit der organishchen Bodensubstanz von Standortfactoren ind acker-und planzenbaulichen Massnahmen, ihre Beziehungen zu Bodeneigenschaften und Ertrag sowie Ableitung von erstenBodenftuchtbarkeitskennziffern für den Gehalt des Bodens an organischer Substanz. - Berlin:Akad. Landwirtsch. - Wiss. DDR. Diss.B. 1980.