Новий теоретико-методологічний підхід до оцінки органічної частини ґрунту: компоненти, фракції та пули

Пули органічної частини ґрунту

Часто, вмісти фракцій ОЧҐ, отримані різними способами сильно корелюють між собою. Це, наприклад, вміст екстрагованих гарячою водою органічних речовин (ЕГВОР), мікробної біомаси і органічних сполук окиснених розчином перманганату калію. Подібність елементного складу отриманих фракцій, а також співмірність абсолютного і відносного вмістів кожної з них у складі органічної частини ґрунту означає, що кожен із застосованих методів, попри різні механізми впливу, призводить до екстракції тих самих або подібних органічних сполук. Різні фракції та компоненти органічної частини ґрунту, що володіють близькими біокінетичними характеристиками утворюють окремі пули (Кузнецов, 2008). При цьому слід зазначити, що часто терміни “фракція” та “пул” вживають у якості синонімів, що дозволяє прирівнювати теоретично окреслені пули до існтрументально визначених фракцій (Nelson et al., 1994; Moody et al., 1997; von Lutzow et al., 2007; Кузнецов, 2008). Також, в науковій літературі можна зустріти терміни “лабільні органічні речовини”, “стабільні органічні речовини” тощо у множині чи однині. Їх слід розуміти як “пул лабільних органічних речовин”, “пул стабільних органічних речовин” і т.д.

Для окреслення окремих пулів, інструментально визначені фракції категоризують за наступними критерієми:

1. MRT (mean residence time, lifetime) - середній час перебування або “життя” (в ґрунті) хімічної сполуки чи фракції;

2. k - константа швидкості мінералізації;

3. Т0,5 - період напіврозкладу (T0,5 = ln2/k).

Використовуючи ці параметри, органічну частину ґрунту розділяють на активний (лабільний), повільний та пасивний (стабільний) пули. Варто зазначити, що залежно від поставлених завдань, застосованих методичних підходів та складеної математичної моделі динаміки органічних сполук у ґрунті, у складі ОЧҐ виділяють від 2 (активний і пасивний) до 7-10 (активний 1, активний 2, активний 3 тощо) функціональних пулів. Так, в одній із найпопулярніших на сьогоднішній день моделей динаміки ОЧҐ (RothC), розробленій на основі багаторічних експериментів на Ротамстедській дослідній станції (Великобританія) виділяють 4 активних пули, які повністю оновлюються від кількох місяців до десятиліть і 1 стабільний пул (інертні органічні речовини) з MRT>50 000 років (Falloon et al., 1998; Skjemstadt et al., 2004). Натомість, найпопулярніша на пострадянському просторі модель динаміки ОЧҐ (ROMUL) передбачає виділення трьох основних пулів - детрит, лабільний гумус і стабільний гумус (Кудеяров и др., 2007).

За даними E.A. Paul et al. (2006), за Карбоном органічних сполук, розмір активного пулу ОЧҐ (MRT<90 діб) оцінюється у 2-8% від Сорг. Натомість на повільний пул (MRT=10-80 років) припадає приблизно половина Сорг, а решта органічних сполук зосереджена у пасивному (стабільному) пулі органічної частини ґрунту (MRT>1000 років). Подібні результати було отримано й G. Fissore et al. (2009) для лісових ґрунтів Північної Америки.

На рис. 1.1 зображено загальну схему циклу органічної частини ґрунту з окресленням активного, повільного і пасивного пулів. Кожен з них характеризується своїм характерним часом або MRT (Керженцев, 2006). Якщо в активному пулі MRT не перевищує 3 років, то в повільному зростає до 15-20 і складає понад 1000 років у пасивному (Кузнецов, 2008). При цьому, слід розуміти, що між названими пулами постійно відбувається обмін органічними речовинами, які володіють проміжними значеннями біокінетичних параметрів, що супроводжується мінералізацією частини органічних сполук із виділенням діоксиду карбону.

Рис. 1.1 Схема циклу органічної частини ґрунту

Незалежно від того, на скільки пулів у конкретному екологічно му чи ґрунтознавчому дослідженні розділяють ОЧҐ, їх усі можна об’єднати у дві групи або фази: активну і консервативну (рис.1.2). За З. Гамкалом (2003), органічна частина ґрунту ділиться на активний пул (АП) і гумус, при чому перший виконує функцію енергопластичного буфера ґрунту, забезпечує його функціонування та розвиток в часі й просторі.

Активний пул органічної частини ґрунту є чутливим індикатором стану ґрунтової екосистеми. Він відіграє ключову роль у процесах колообігу Карбону й Нітрогену (Шульц, Кершенс, 1998), а його динаміка відображає напрям і характер перебігу процесів іммобілізації та мінералізації, залежно від навантаження на екосистему в цілому та її катаболічну складову зокрема. Активний пул органічної частини ґрунту “є головним субстратом процесу мінералізації та внутрішньоґрунтового циклу сполук Нітрогену і, як ми вважаємо, виконує роль енергопластичного буфера, який захищає гумусові речовини від мікробної деструкції в процесі вегетації (чи в інших випадках), коли змінюються енергетичні потреби гетеротрофної біоти внаслідок зміни вмісту мінеральних форм біофільних елементів” (Гамкало, 2009, с.83).

Цікаві статті з розділу

Використання безвідхідних технологій в промисловості
Необхідність охорони навколишнього середовища приводить до істотних змін у загальних підходах до забезпечення екологічної ефективності виробництв. Під екологічною ефективністю розуміють мін ...

Вплив теплових електростанції на навколишнє середовище. Шляхи зниження негативного впливу на навколишнє середовище
Споживання енергії є обов'язковою умовою існування людства. Наявність доступною для споживання енергії завжди було необхідно для задоволення потреб людини, збільшення тривалості та поліпшен ...

Екологічна експертиза агроландшафту Сумської області
Ускладнення екологічної ситуації в країні внаслідок забруднення навколишнього природного середовища функціонуючими господарськими об’єктами та комплексами обумовило необхідність розробки та ...