ИСТИНА

Проект направлен на теоретическое и эмпирическое исследование специфического продукта и базовой единицы функционирования биокосной системы - агрегатной структуры почв, состав и свойства которой отражают результат совокупности естественных и антропогенных процессов, а её характеристики лежат в основе осуществления почвами биосферных функций. Специфической чертой предлагаемого проекта будут детальные иерархические морфоструктурные и аналитические исследования агрегатов, их компонентов и связей между ними как основных инструментов для понимания генезиса, свойств и функций агрегатов. Выявлены состав и свойства основных компонентов агрегатов почв разного генезиса: элементарные почвенные частицы (органические, минеральные, органо-минеральные), биота, вода. Применено градационное определение прочности структурных связей с анализом продуктов разрушения агрегатов на лазерно-диффракционном анализаторе распределения частиц по размерам. Исследовано агрегирование ЭПЧ и деградация агрегатной структуры в условиях модельных экспериментов. Проведена оценка структурных внутриагрегатных взаимодействий по физическим характеристикам (набухание, усадка, сопротивление пенетрации, сопротивления сдвигу и пр.) наряду с коагуляционными и смешанными связями, обусловленными спецификой состава и амфифильных свойств органического вещества. Раскрыты общие и специфические (по типам почв и видам деградационных процессов) механизмы биологических, химических и физико-химических процессов модификации поверхности минеральных ЭПЧ амфифильными органическими соединениями в агрегате, что обуславливает устойчивое функционирование агрегатов в экосистеме. Реализация проекта раскрывает взаимосвязанность компонентов агрегата и взаимообусловленность внутриагрегатных процессов, позволяет разработать методологию концепции восстановления агрегатной структуры

Проведены теоретические и эмпирические исследования агрегатной структуры почв, состав и свойства которой отражают результат совокупности естественных и антропогенных процессов, а её характеристики лежат в основе осуществления почвами биосферных функций. Изучены физические свойства дерново-подзолистых почв и типичного чернозема, находящихся в условиях длительного полевого стационарного опыта. Показано, что физико-механические свойства почв (прочность агрегатов и зависимость сопротивления расклиниванию от влажности), достоверно реагируют на применение минеральных и органических удобрений, и отражают изменения межчастичных структурных взаимодействий, влияющих на реологические свойства почв. Такие фундаментальные физические свойства, как гранулометрический состав и удельная поверхность почв существенно не изменяются под влиянием применения органических и минеральных удобрений. Раскрыты основные механизмы, обуславливающие деградацию агрегатной структуры чернозема в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования. При дефиците свежего органического вещества, потеря агрегатами водоустойчивости сопровождается снижением содержания углерода, что обуславливает рост величины удельной поверхности агрегатов и существенное сокращение абсолютного содержания легких денсиметрических фракций. Легкие денсиметрические фракции в агрегатах представлены частицами органической природы, с преимущественным размером D10-D90=2-20 мкм в мелкой и 7-70 мкм в крупной пыли. Их функциональная роль заключается в препятствовании быстрому поступлению воды в агрегат и формировании гидрофобного связывания между минеральными и органоминеральными частицами. Основные закономерности, обуславливающие потерю свойства водоустойчивости агрегатов чернозема заключаются в вымывании и минерализации гидрофильных компонентов гумуса, ответственных за связь минеральных и органических частиц в агрегате. Установлены существенные различия молекулярных параметров гидрофобных и гидрофильных компонентов гумусовых веществ. Увеличение способности компонентов гумусовых веществ вступать в гидрофобные взаимодействия сопровождается ростом их молекулярной массы, карбонизаций и обеднением азотом. Экспериментально доказано, что так называемое «ароматическое ядро» молекул гуминовых кислот обусловливают физически индивидуальные высокомолекулярные гидрофобные компоненты, а «периферические алифатические цепи» - гидрофильные и низкомолекулярные соединения. Впервые экспериментально показано, что в верхней части гумусово-аккумулятивного горизонта чернозема в анаэробных условиях происходит развитие мицелия микромицетов. Проведена оценка активности микроорганизмов в составе агрегатов чернозема и установлено их функциональное биоразнообразие. Показано, что основные процессы восстановления деградированной структуры чернозема связаны интенсификацией биоты и постоянным поступлением в минеральные горизонты профиля водорастворимых продуктов гумификации опада.