Влияние диатомовой породы на гумусовые вещества дерново-подзолистой почвы в условиях агроэкосистем и физико-химический механизм их взаимодействия

В работе дана оценка физико-химических изменений гумусовых веществ в илово-коллоидной фракции, выделенной из дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, при ее взаимодействии с диатомовой породой Инзенского месторождения в условиях агроэкосистемы Нижегородской области. Опыт представлял собой 3-летний (2015-2017 гг.) микрополевой эксперимент, заложенный на одном из полей ООО «Элитхоз». Диатомит вносили в почву делянок однократно в летний сезон 2014 года в дозах 3, 6 и 12 т/га, на которых впоследствии выращивали озимую пшеницу, ячмень и горох посевной (сорта районированы по Волго-Вятскому региону). Ежегодно, по завершении выращивания культур, из отобранных почвенных образцов выделяли илово-коллоидную фракцию гравиметрическим методом Качинского и анализировали на ИК-Фурье-спектрометре, определяя спектры поглощения в диапазоне частот 4000-400 см-¹. Также в образцах почвы определяли содержание специфического органического вещества (гумуса) методом Тюрина со спектрофотометрическим окончанием. В результате проведенных исследований было выявлено, что взаимодействие диатомита с органической матрицей почвы привело в появлению органосиланов RnSiH4-n (930 см-¹), кремнийорганических бескислородных Si-CH3 (1253 см-¹) и кислородосодержащих соединений Si-O-CH3 (1110 см-¹), а также силоксановых связей Si-O-Si (570 см-¹). Полученные факты прямым образом указывают на формирование кремнийсодержащих органо-минеральных комплексов в илово-коллоидной фракции и на участие кремния в их образовании. Очевидно, что в образовании данных связей участвовало активное вещество диатомовой породы, представленное различными кремниевыми кислотами (HnSiOm). Применение диатомита способствовало сохранению содержания в почве гумусовых веществ на уровне контроля, что также может подтверждать наличие эффектов взаимодействия кремниевых веществ с органической частью и, как следствие, предохранению ее от деградации. На основе полученных результатов и анализа научной литературы предложен механизм возможного физико-химического взаимодействия активных кремниевых веществ с органической составляющей илово-коллодиной фракции дерново-подзолистой почвы, который заключается в полимеризации кремния на органо-минеральных комплексах (связи -Si-O-Si-), а также во взаимодействии гидролизуемой части гумусовых веществ с кремнием с последующим образованием органосиланов, которые впоследствии соединяются с органической матрицей через связи Si-O-CH3. В связи с тем, что органическое вещество почв участвует в формировании экологической устойчивости почвенного покрова, установленные эффекты позволяют говорить о повышении агроэкологической стабильности гумусовых веществ в дерново-подзолистой почве за счет применения диатомовых пород.