ТРЕТИЙ СЪЕЗД ДОКУЧАЕВСКОГО ОБЩЕСТВА ПОЧВОВЕДОВ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (11-15 июля 2000 года) БИОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АЗОТНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ д.с-х.н. Безносиков Этот симпозиум впервые работал на III съезде Докучаевского общества почвоведов. При открытии заседания симпозиума руководители ак. В.Г.Минеев и проф. Д.Г.Звягинцев (МГУ) указали на актуальность этой проблемы и призывали биологов и почвоведов к совместным исследованиям круговорота азота в наземных экосистемах. На симпозиуме выступали известные "азотчики" (проф. М.М.Умаров, МГУ; ак. Г.П.Гамзиков, НГУ; проф. В.Н.Никитшен, проф. В.М.Семенов, проф. В.И.Кудеяров - институт физико-химических и биологических проблем почвоведения (Пущино). Анализируя выступления докладчиков следует разделить биологоагрохимическую проблему азотного состояния почв на два основных направления: круговорот азота в агроценозах и в лесных экосистемах. Агроценозы. Агрохимики и почвенные биологи накопили огромное количество информации о круговороте азота, которая успешно используется в прикладных целях для увеличения производства продовольствия. Для удовлетворения мировых потребностей в продуктах в пахотные почвы за последние годы внесено огромное количество азота, что, безусловно, вызвало увеличение содержания его в почвах, промышленных и бытовых стоках. Особую тревогу вызывает накопление нитратов в поверхностных и грунтовых водах и связанных с ними нежелательных последствий, таких как эвтрофикация и токсические эффекты. Поэтому прикладные исследования должны быть направлены на получение максимального эффекта от внесения азотных удобрений, при минимальном накоплении подвижных форм азота в почве, растениях, окружающей среде. Для решения этих проблем необходимы теоретические исследования: какова судьба внесенного с удобрениями азота в биокруговороте, особенно того, который не отчужден с урожаем? Сколько азота микробной массы минерализуется, окисляется, выносится из почв, или переходит в аммиачную форму после окончания вегетационного периода? В каких случаях мелиоративные мероприятия или искусственное ингибирование нитрификации способствуют увеличению микробиологического потребления азота в весеннее время? Может ли после этого фиксированный азот подвергаться выносу осенью и зимой и воздействовать на окружающую среду? Ответы на эти кардиональные вопросы настоятельно необходимы почвоведам-практикам и экологам чтобы оценивать существующие системы земледелия и их альтернативы. Важной фундаментальной проблемой исследований является: трансформация азотсодержащих соединений в почвах и баланс азота в агроценозах; передвижение газообразного азота из почвы в атмосферу, выяснение механизмов этих процессов. Оксид азота (N2O), образующийся в ходе денитрификации, является одним из газов, способствующих развитию парникового эффекта, вызывающего глобальные изменения климата и нарушения озонового экрана. Следует отметить, что экранирующий эффект оксида азота в 150 раз выше, чем у СО2 и 4 раза больше, чем у СН4. Время нахождения в атмосфере: СО2 -100; СН4 -10; N2O -150 лет. Фундаментальные исследования в этой области должны быть направлены на выяснение относительного значения нитрификации, хемоденитрификации и микробной денитрификации как процессов, обеспечивающих поступление оксидов азота в атмосферу не только с полей, но и из других наземных экосистем, пресноводных водоемов и океанов. Анализ каждого из перечисленных процессов предполагает решение вопроса о том, зависит ли количество образующегося оксида азота от какого-то определенного источника, и если так, то почему? Какими процессами определяется соотношение N2O/N2 в газообразных продуктах денитрификации? Некоторые исследователи полагают, что NH3 поступает в значительных объемах в атмосферу из обычно не учитываемых источников азота, например, из активно растущих, а также увядающих листьев. Это предположение требует дополнительной проверки и подсчетов, поскольку субцикл NH3 глобального цикла азота не может не влиять на выпадение кислых осадков и вынос азота в его глобальном круговороте. Лесные экосистемы. Уникальность азота среди других элементов питания заключается в том, что источником его является атмосфера, а преобразования и перенос в экосистемах обусловлены почти исключительно круговоротом воды и биотическими процессами. Азот может поступать в лесные экосистемы в различных формах: с жидкими осадками в виде аммония, нитратов и азота органических соединений; "сухих" аэрозолей, паров азотной кислоты, сорбированного аммиака и газообразных оксидов азота; за счет биологической фиксации газообразного азота. Поступление азота в экосистему из атмосферы начинается с его контакта с древесным ярусом, где он может потребляться как непосредственно деревьями, так и населяющими их живыми организмами. Азот, не использованный древесным ярусом, поступает на поверхность почвы (стволовой сток), где в борьбу за него вступают растения, микроорганизмы-деструкторы или нитрификаторы. Конкуренция за азот между этими группами биоты определяет интенсивность роста растений и степень сохранения азота в лесной экосистеме. В отличие от многих других элементов питания, представленных большими запасами в неорганических формах, азот редко накапливается в виде минеральных соединений в почвах. Нитрификация и вынос нитратов становятся заметными только после того, как потребность в азоте растений и микробов-деструкторов окажутся в основном удовлетворенными, т.е. в экосистеме будет иметь место состояние так называемого N-насыщения. Дополнительное поступление азота в N-насыщенную экосистему приводит к образованию больших количеств NO3-. Нитраты почти не связываются в почвенной толще. Повышенные концентрации NO3- представляют определенную экологическую угрозу: а) подкисление почв и вод; б) эвтрофикация водоемов; в) образование оксидов азота, уменьшающих количество озона; г) загрязнение нитратами питьевой воды. Более того в настоящее время выдвинута гипотеза о высокой скорости нитрификации даже в очень кислых почвах в результате гетеротрофной нитрификации, что дополнительно увеличивает накопление нитратов, но эту гипотезу необходимо проверить. Азот играет также заметную роль в экологических сукцессиях. Растения-азотфиксаторы "прокладывают путь" своим последователям, улучшая азотный баланс почв. Последователи вытесняют предшественников в конкурентной борьбе за свет и влагу при условии благоприятного азотного режима. Известно, что азотфиксаторы создают относительно благоприятный режим питания для своих последователей, при этом не только улучшая азотный режим, но и вызывают деградацию почвенного фосфора и калия, уменьшают содержания кальция и магния. В результате последователи, более активные в отношении обеспечения себя элементами питания, получают определенное преимущество в конкурентных отношениях. В связи с этим возникает ряд интересных экологических вопросов. Например, не создает ли красная ольха, как активный азотфиксатор, неблагоприятные условия для себя, снижая собственную устойчивость и "прокладывая путь" последующим видам, лучше приспособленным к высокой кислотности, низкому содержанию фосфора и использующим накопленный ольхой азот? Может ли сукцессия "красная ольха -> хвойные породы" быть результатом изменений в элементах питания, вызванных существованием самой ольхи? Эти и другие общие экологические проблемы представляют сейчас большой интерес для биологов.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3575 посещений с 09.05.2001 |