ИСТИНА

В 2008-2010 г. были проведены исследования окислительно-восстановительного и гидрологического режимов, химических свойств почв, а также содержания, химического и минералогического составов, физических свойств, микробного пула конкреционных новообразований серых лесных почв в Московской, Брянской областях. Данные по содержанию ортштейнов, по распределению железа, марганца, углерода, азота, серы, фосфора в ортштейнах почв с естественным водным режимом имеют близкие или тождественные значения независимо от обеспеченности года осадками и позволяют достоверно диагностировать степень заболоченности серых лесных почв даже на уровне видовых различий (глубокооглеенные, глееватые почвы). Установлено, что в ортштейнах накопление биофильных элементов на начальных стадиях конкрециообразования свидетельствует о биогенном генезисе железисто-марганцевых конкреций наряду с хемогенным фактором (численность бактерий в ортштейнах составляет до 0,37 млр. клеток в 1 г почвы, а длина грибного мицелия – до 120,0 м/г почвы). Данные мессбауэровской спектроскопии показали, что в конкрециях серой лесной глееватой почвы с диаметром >3 мм образуются гетиты с большим содержанием алюминия, по сравнению с мелкими фракциями ортштейнов. Низкая магнитная восприимчивость в конкрециях свидетельствует об отсутствии или незначительном содержании магнетита. Это позволяет утверждать, что центрами кокрециеобразования (центрами адсорбции в том числе и для микробного пула) служат слабомагнитные минералы, наряду с кварцем, полевыми шпатами, фитолитами, лигнином, пыльцой и семенами растений. Биогенный фактор конкрециеобразования в почвах, сформированных на покровных лессовидных суглинках преобладает в глубокооглеенных «автоморфных» и в мелких конкрециях глееватых почв. В крупных ортштейнах возрастает роль хемогенного фактора, вероятно, это характерно и для конкреций в осушенных почвах. Величины C:N:S подтверждают микробный генезис серы в ортштейнах. С увеличением степени гидроморфизма почв увеличивается содержание бактерий и количество грибов. Аналогично это характерно и для конкреций. С увеличением размера фракций ортштейнов вклад микробов в их формирование уменьшается. С помощью 31Р-ЯМР-спектроскопии выявлена обратная зависимость в содержании моноэфиров (в два раза) и диэфиров (в 10 раз) в светло-серых глееватых почвах и Fe-Mn ортштейнах, обусловленной разными механизмами стабилизации устойчивых и лабильных фосфорсодержащих соединений: а) сорбции на поверхности минеральной фазы, в частности, оксидами железа, марганца; б) микробным метаболизмом. В ортштейнах обнаружено 3 % фосфолипидов и тейхоевых кислот типа сахарофосфатов микробного происхождения. Высокая доля минерального ортофосфата в ортштейнах (до 19 %) свидетельствует о наличии хемосорбированного ортофосфата-иона в составе органно-минеральных фосфат-металл-гумусовых комплексных соединений. С помощью ЯМР-спектроскопии показано, что молекулы гуминовых кислот железисто-марганцевых конкреций имеют в два раза большую ароматичность и менее развитую алифатическую часть. Количество карбоксильных структур в гуминовых кислотах ортштейнов в два раза выше, чем в гумусе почв. В конкрециях всех фракций автоморфных и гидроморфных почв содержится лигнин высших растений. В ортштейнах почв по сравнению с мелкоземом содержание суммарного количества продуктов окисления лигнина уменьшается в 10 раз, но происходит и увеличение количества кислот над альдегидами. Процент измененности боковых цепочек лигнина в конкрециях по отношению к лигнину в исходных растительных тканях уменьшается в 6 раз. Изотопный состав конкреций светло-серых лесных почв с естественным водным режимом и осушенных разными видами дренажа (20 год последействия) отражает современный тип растительности, сформировавшийся в гумидных условиях среды. В конкрециях почв с естественным увлажнением (контроль) наименьшие значения d13C в мелких фракциях по сравнению с повышенными значениями в крупных фракциях ортштейнов свидетельствуют о непрекращающемся процессе конкрециеобразования. Осушение почв (20-летний период действия дренажной системы) с переменным ОВ-режимом способствует замыканию биогеохимических циклов, высвобождая элементы из новообразований по мере деградации последних на примере разрушительной трансформации соединений железа, марганца, углерода, азота, серы, фосфора, молекул гумусовых кислот и лигнина и по отношению к первым годам (1989-1992 гг.) последействия пластмассового и гончарного дренажа. Показано изменение содержания суммарного количества продуктов окисления лигнина и перераспределение кислот и альдегидов в конкрециях, снижение в два раза минерального ортофосфата и увеличение диэфиров в 3 раза (ярко выражено в крупных фракциях по сравнению с мелкими), увеличение количества бактерий с увеличением размера фракций, особенно в средних, уменьшение ароматичности гуминовых кислот конкреций в осушенных почвах при одновременном увеличении объема периферической части молекул, увеличение значений магнитной восприимчивости. В осушенных вариантах изотопный состав конкреций показал обратную картину, по сравнению с неосушенными, что подтверждает наш вывод о трансформации, особенно, крупной фракции ортштейнов. Расчеты запасов биофильных элементов в ортштейнах почв начальных стадий заболачивания позволяют изменить мнение о малой роли конкрециеобразования в накоплении биофильных элементов и, соответственно, дают основание учитывать их при построении моделей по стоку, например запасы углерода (т/га) составляют более 1 %.