Введение к работе
Актуальность темы. Органическое вещество почвы является одним из основных естественных аккумуляторов и источников энергии на Земле, определяющих развитие почвы и формирование ее главного свойства -плодородия.
В настоящее время нерациональное антропогенное воздействие на почвенную экосистему является мощным разрушающим фактором, приводящим к изменению экологического состояния почвы. Сельскохозяйственное использование черноземов приводит к снижению в них органического вещества, а, следовательно, и к сокращению запасов энергии в различных его компонентах. Эта проблема наиболее актуальна для ЦЧО, так как из-за высокого плодородия черноземные почвы сильнее всего подвержены антропогенному воздействию. В связи с этим проблема изучения и расходования их энергетических ресурсов становится чрезвычайно актуальной.
Запасы энергии в гумусе некоторых почв определяли В.А. Ковда (1970, 1973), С.А. Алиев (1978), А.П. Щербаков, Рудай, (1983), В.М. Володин, Н.П. Масютенко (1993,1996), Н.П. Масютенко (2003) и другие. В их работах показана общепланетарная роль гумуса как колоссального геохимического аккумулятора, главного хранителя солнечной энергии на земной поверхности.
Функция гумуса как источника и экономного распределителя энергии играет важную роль в формировании потоков вещества и энергии в биогеоценозах, эффективного плодородия почв, в обеспечении жизнедеятельности живых организмов, в том числе и высших растений, но изучена мало. Она тесно связана с продуцированием почвой углекислого газа и выделением его в атмосферу. При эмиссии диоксида углерода из почвы выделяется энергия, которая может быть использована при анализе потоков энергии в биосфере.
Почвенное дыхание играет значительную роль в глобальном цикле углерода. В связи с прогрессирующим глобальным изменением климата в результате парникового эффекта необходимы изучение и количественная оценка выделения углекислого газа из почв различных угодий. На данном этапе оценка суммарных потоков СОг из почв большинства регионов нашей планеты очень приблизительна. Поэтому определение годовой эмиссии диоксида углерода из почв различных угодий является актуальной задачей для расчета его поступления в атмосферу и в исследованиях круговорота углерода в экосистемах.
Цель работы - исследовать влияние различных форм природопользования на энергетические функции органического вещества чернозема типичного и динамику выделения из него углекислого газа.
Задачи исследований:
Изучить многокомпонентную систему органического вещества чернозема типичного в лесополосе, на залежи, в зернопаропропашном севообороте и на бессменном пару.
Исследовать дневную и сезонную динамику эмиссии диоксида углерода в черноземных почвах в зависимости от системы их использования.
Изучить влияние экологических и антропогенных факторов на выделение углекислого газа с поверхности почвы.
Определить особенности аккумуляции энергии в органическом веществе чернозема типичного в зависимости от форм его использования.
5. Разработать метод определения энергии, выделяющейся при
трансформации органического вещества почвы, на основе учета эмиссии
диоксида углерода с поверхности почвы.
6. Выявить влияние различных систем использования на функцию
органического вещества чернозема типичного как источника энергии.
Научная новизна. Впервые для ЦЧО изучена дневная динамика выделения диоксида углерода с поверхности почвы и динамика содержания углерода микробной биомассы в черноземе типичном на залежи в течение вегетационного периода. На основе учета эмиссии СОг из почвы оценена функция органического вещества черноземов как источника энергии, определена доля энергии, выделенная при трансформации органического вещества почвы от общих запасов энергии в органическом веществе почвы. Количественно оценены годовые потоки выделения СОг из черноземных почв Курской области.
Практическая значимость работы
Полученные результаты по оценке энергетических функций органического вещества чернозема типичного в зависимости от форм природопользования необходимы для исследования потоков энергии в агроэкосистемах, оценки энергетического состояния почв и могут быть использованы для разработки теоретических основ функционирования агроландшафтов и агробиогеоценозов и рекомендаций по регулированию энергетического состояния почв в агроландшафте.
Данные, полученные в ходе исследования, могут быть использованы для оценки потоков эмиссии диоксида углерода из чернозема типичного в зависимости от вида его использования при составлении математических моделей глобальных потоков углерода из почв на территории Курской области и России в целом.
Разработан метод определения энергии, выделяющейся при трансформации органического вещества почвы, на основе учета эмиссии диоксида углерода с поверхности почвы.
Положения, выносимые на защиту 1. Форма природопользования оказывает существенное влияние на состав органического вещества чернозема типичного, особенно лабильной части, и его энергетические функции. С увеличением антропогенного воздействия на почву величина энергопотенциала органического вещества чернозема
типичного, характеризующего его аккумулятивную функцию, снижается, а функция органического вещества как источника энергии увеличивается. 2. Характер и направленность дневной и сезонной динамики эмиссии СОг из чернозема типичного зависят в основном от изменения температуры и влажности почвы, а величина этого показателя определяется степенью антропогенного воздействия на почву.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на
межвузовской конференции «Проблемы экологии в науке и образовании»
(Курск, 2004); всероссийской научно-технической интернет-конференции
«Современные проблемы экологии и безопасности» (Тула,2004);
всероссийских научно-практических конференциях: «Инновационно-
технологические основы развития земледелия» (Курск, 2006),
«Ресурсосберегающие технологии в земледелии России» (Курск, 2007);
региональной конференции «Флора и растительность Центрального
Черноземья» (Курск, 2005); международных научно-практических
конференциях: «Экология, окружающая среда и здоровье населения
Центрального Черноземья» (Курск, 2005), «Проблемы АПК Юга России»
(Ростовская обл. г. Аксай, 2006), «Регион - 2006: стратегия оптимального
развития» (Харьков, 2006), «Четверть века на страже плодородия» (Белгород,
2006), «Актуальные проблемы повышения эффективности
агропромышленного комплекса» (Курск, 2008); научно-практических конференциях: «Региональные проблемы почвоведения, земледелия, экологии Центрального Черноземья» (Курск, 2006), «Проблемы почвоведения, земледелия, экологии Центрального Черноземья» (Курск, 2007); научной конференции, посвященной 125-летию выхода в свет книги В.В. Докучаева «Русский чернозем» (Воронеж, 2007); на заседаниях лаборатории агропочвоведения и Ученого совета ВНИИЗиЗПЭ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе одна из них в реферируемом журнале.
Структура и объем работы Диссертационная работа изложена на 175 страницах, включает 25 таблиц и 23 рисунка, состоит из введения, 5 глав, выводов, приложений. Список литературы включает 177 наименований, из них 18 на иностранных языках.
