esoilБюллетень Почвенного института имени В.В. ДокучаеваDokuchaev Soil Bulletin0136-16942312-4202V.V. Dokuchaev Soil Science Institute10.19047/0136-1694-2024-121-47-69esoil-814Research ArticleСтатьиПермангант-окисляемый углерод как маркер качества почв агроландшафтовPermangant-oxidizable carbon as a marker of soil quality in agrolandscapeshttps://orcid.org/0000-0002-2988-5055ПрохоровА. А.ProkhorovA. A.

кафедра почвоведения, геологии и ландшафтоведения, аспирант, направление "Почвоведение"

127434, Москва, Тимирязевская ул., 49

49 Timiryazevskaya Str., Moscow 127434

artem.prokhorov.2016@inbox.ruБорисовБ. А.BorisovB. A.

127434, Москва, Тимирязевская ул., 49

49 Timiryazevskaya Str., Moscow 127434

borisov@rgau-msha.ruЕфимовО. Е.EfimovO. E.

127434, Москва, Тимирязевская ул., 49

49 Timiryazevskaya Str., Moscow 127434

efimovoe@yandex.ruРГАУ–МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Agricultural Academy named after K.A. TimiryazevRussian Federation20241512202401214769Copyright © Прохоров А.А., Борисов Б.А., Ефимов О.Е., 20242024Прохоров А.А., Борисов Б.А., Ефимов О.Е.Prokhorov A.A., Borisov B.A., Efimov O.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.esoil.ru/jour/article/view/814

На примере почв Северо-Предкавказской провинции рассмотрены различные лабораторные методы оценки качества почв. В работе приведен подробный протокол проведения количественного определения фракции Permanganate oxidizable carbon (POXC) при использовании 0.2 н. раствора перманганата калия. Данные представлены для почв черноземного типа Ростовской области, принадлежащих к различным агроэкологическим группам. Были использованы образцы черноземов обыкновенных (Haplic Chernozems) и луговато-черноземных (Gleyic Chernozems) почв агроландшафтов. Для оценки фоновых параметров использовались данные необрабатываемых участков. Оценивались корреляционные зависимости POXC с фракцией бихромат-окисляемого углерода, легкой ( <1.6 г/см3 ) и водоэкстрагируемой фракциями. Установлено, что содержание фракции POXC варьировало в диапазоне 126–1 006 мг/кг, при этом максимальные значения, в среднем 925 мг/кг, отмечались в пробах гумусовых горизонтов обыкновенных черноземов плакорной агроэкологической группы необрабатываемых участков. Минимальным же содержанием фракции POXC характеризовались пробы горизонтов АВ пахотных плакорных и пахотных слабо- и среднеэрозионных агроэкологических групп, в среднем 218 и 137 мг/кг соответственно. Установлено, что POXC имеет значимые корреляции с фракцией бихромат-окисляемого углерода, содержанием легкой фракции, содержанием общего азота и плотностью почвы, и на данной выборке показал себя как хороший маркер агроэкологических условий.

Different laboratory methods of soil quality assessment are considered by the example of soils of the North-Pre-Caucasian province. The article presents a detailed protocol for quantitative determination of Permanganate oxidizable carbon (POXC) fraction using 0.2 M potassium permanganate solution. The data are presented for chernozem type soils of Rostov region belonging to different agroecological groups. Samples of ordinary chernozems (Haplic Chernozems) and meadow-chernozems (Gleyic Chernozems) soils of agrolandscapes were used. Data from non-tilled plots were used to estimate background parameters. Correlation POXC with fraction of bichromate-oxidizable carbon, light fraction (LF< 1.6 g/cm3 ) and waterhydrolysable fractions were estimated. It was found that the content of POXC fraction varied in the range of 126–1 006 mg/kg, with maximum values, on average 925 mg/kg, in samples of humus horizons of ordinary chernozems of plakorny agroecological group of untreated plots. The minimum content of POXC fraction was characteristic for samples of AB horizons of arable plakorny and arable low- and medium eroded agroecological soil groups, on average 218 and 137 mg/kg, respectively. POXC has significant correlations with the fraction of bichromate-oxidizable carbon, the content of light fraction, the content of total nitrogen and soil density, and has shown to be a good marker of agro-ecological conditions on the studied set of samples.

почвенное органическое веществоагроэкологические группы почвактивный углеродsoil organic matteragroecological soil groupsactive carbonСтатья подготовлена по итогам исследований в рамках программы Приоритет 2030 по направлению научного исследования “Разработка региональной методики оценки влияния современных агротехнологий на устойчивость агроландшафтов и плодородие почв”.The article was prepared based on the results of research within tne framework of the Priority 2030 programme in the research area “Development of a regional methodology for assessing the impact of modern agro-technologies on the sustainability of agrolandscapes and soil fertility”.ReferencesАртемьева З.С., Данченко Н.Н., Зазовская Э.П. и др. Изотопный состав углерода и химическая структура органического вещества типичного чернозема в условиях контрастного землепользования // Почвоведение. 2021. № 6. С. 686–700. DOI: 10.31857/S0032180X21060034.Artem'eva Z.S., Danchenko N.N., Zazovskaya E.P. et al., Izotopnyi sostav ugleroda i khimicheskaya struktura organicheskogo veshchestva tipichnogo chernozema v usloviyakh kontrastnogo zemlepol'zovaniya (Carbon isotope composition and chemical structure of organic matter of typical chernozem under contrasting land use), Pochvovedenie, 2021, No. 6, pp. 686–700, DOI: 10.31857/S0032180X21060034.Борисов Б.А., Ефимов О.Е., Наумов В.Д., Прохоров А.А. Органическое вещество и агрегатное состояние чернозема выщелоченного и его полугидроморфного аналога // АгроЭкоИнфо: Электронный научнопроизводственный журнал. 2022. № 2. URL: http://agroecoinfo.ru/STATYI/2022/2/st_236.pdf. DOI: 10.51419/202122236.Borisov B.A., Efimov O.E., Naumov V.D., Prokhorov A.A., Organicheskoe veshchestvo i agregatnoe sostoyanie chernozema vyshchelochennogo i ego polugidromorfnogo analoga [Elektron. resurs] (Organic matter and aggregate state of leached chernozem and its semihydromorphic analogue), AgroEkoInfo: Elektronnyi nauchnoproizvodstvennyi zhurnal, 2022, No. 2, DOI: 10.51419/202122236.Заварзина А.Г., Данченко Н.Н., Демин В.В., Артемьева З.С., Когут Б.М. Гуминовые вещества – гипотезы и реальность (обзор) // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1449–1480. DOI: 10.31857/S0032180X21120169.Zavarzina A.G., Danchenko N.N., Demin V.V., Artem'eva Z.S., Kogut B.M., Guminovye veshchestva – gipotezy i real'nost' (obzor) (Humic substances – hypotheses and reality (review)), Pochvovedenie, 2021, No. 12, pp. 1449–1480, DOI: 10.31857/S0032180X21120169.Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. С. 86–98.Klassifikatsiya i diagnostika pochv SSSR (Classification and diagnosis of soils of the USSR), Moscow: Kolos, 1977, pp. 86–98.Кирюшин В.И., Иванов А.Л. и др. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий / Методическое руководство МСХ РФ, РАСХН. М.: ФГНУ “Росинформагротех”, 2005. 784 с.Kiryushin V.I., Ivanov A.L. et al., Agroekologicheskaya otsenka zemel', proektirovanie adaptivno-landshaftnykh sistem zemledeliya i agrotekhnologii (Agroecological evaluation of land, design of adaptive landscape farming systems and agro-technologies), Metodicheskoe rukovodstvo MSKhRF, RASKhN, Moscow: FGNU “Rosinformagrotekh”, 2005, 784 p.Лебедева Т.Н., Соколов Д.А., Семенов М.В., Зинякова Н.Б., Удальцов С.Н., Семенов В.М. Распределение органического углерода между структурными и процессными пулами в серой лесной почве разного землепользования // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2024. Вып. 118. С. 79–127. DOI: 10.19047/0136-1694-2024-118-79-127.Lebedeva T.N., Sokolov D.A., Semenov M.V., Zinyakova N.B., Udal’tsov S.N., Semenov V.M., Organic carbon distribution between structural and process pools in the gray forest soil of different land use, Dokuchaev Soil Bulletin, 2024, Vol. 118, pp. 79–127, DOI: 10.19047/0136-1694-2024-118-79-127.Прохоров А.А. Характеристика методов выделения фракций почвенного органического вещества и их использование для оценки гумусового состояния почв // АгроЭкоИнфо: Электронный научно-производственный журнал. 2022. № 6. URL: http://agroecoinfo.ru/STATYI/2022/6/st_604.pdf. DOI: 10.51419/202126604.Prokhorov A.A., Kharakteristika metodov vydeleniya fraktsii pochvennogo organicheskogo veshchestva i ikh ispol'zovanie dlya otsenki gumusovogo sostoyaniya pochv (Characteristics of methods of isolation of soil organic matter fractions and their use to assess the humus state of soils), AgroEkoInfo: Elektronnyi nauchno-proizvodstvennyi zhurnal, 2022, No. 6, DOI: 10.51419/202126604.Прохоров А.А., Борисов Б.А., Ефимов О.Е. Индексная оценки степени выпаханности черноземов предкавказской провинции // Агрохимический вестник. 2023. № 5. С. 50–55. DOI: 10.24412/1029-2551-2023-5-009.Prokhorov A.A., Borisov B.A., Efimov O.E., Indeksnaya otsenki stepeni vypakhannosti chernozemov predkavkazskoi provintsii (Index estimation of the degree of ploughing of chernozems of the pre-Caucasian province), Agrokhimicheskii vestnik, 2023, No. 5, pp. 50–55, DOI: 10.24412/1029-2551-2023-5-009.Смагин А.В. Структурно-функциональная организация почв как динамических биокосных систем: Автореф. дис. … д. б. н. 03.02.13. М., 2004. 44 с.Smagin A.V., Strukturno-funktsional'naya organizatsiya pochv kak dinamicheskikh biokosnykh system: Diss. … dokt. biol. nauk (Structural and functional organization of soils as dynamic biocosmic systems, Dr. Biol. Sci. theses), Moscow, 2004. 44 p.Тулина А.С., Семенов В.М. Оценка чувствительности минерализуемого пула почвенного органического вещества к изменению температуры и влажности // Почвоведение. 2015. № 8. С. 952–962. DOI: 10.7868/S0032180X15080109.Tulina A.S., Semenov V.M., Otsenka chuvstvitel'nosti mineralizuemogo pula pochvennogo organicheskogo veshchestva k izmeneniyu temperatury i vlazhnosti (Assessment of the sensitivity of the mineralizable pool of soil organic matter to changes in temperature and humidity), Pochvovedenie, 2015, No. 8, pp. 952–962, DOI: 10.7868/S0032180X15080109.Фоминых Л.А., Золотарева Б.Н., Холодов А.Л., Ширшова Л.Т. Фракционно-групповой состав гумуса почв тундровой зоны Евразии // Криосфера Земли. 2009. Т. 13. № 2. С. 44–54.Fominykh L.A., Zolotareva B.N., Kholodov A.L., Shirshova L.T., Fraktsionno-gruppovoi sostav gumusa pochv tundrovoi zony Evrazii (Fractional and group composition of humus in soils of the Eurasian tundra zone), Kriosfera Zemli, 2009, Vol. 13, No. 2, pp. 44–54.Холодов В.А., Константинов А.И., Кудрявцев А.В., Перминова И.В. Строение гуминовых кислот почв зонального ряда по данным спектроскопии ЯМР 13 // Почвоведение. 2011. № 9. С. 1064–1073.Kholodov V.A., Konstantinov A.I., Kudryavtsev A.V., Perminova I.V., Stroenie guminovykh kislot pochv zonal'nogo ryada po dannym spektroskopii YaMR13 (Structure of humic acids of zonal soils by NMR13 spectroscopy), Pochvovedenie, 2011, No. 9, pp. 1064–1073.Холодов В.А., Фарходов Ю.Р., Ярославцева Н.В., Данченко Н.Н., Ильин Б.С. Лазарев В.И. Водоэкстрагируемый и микробный углерод черноземов разного вида использования // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2022. 112. С. 122–133. DOI: 10.19047/0136-1694-2022-112-122-133.Kholodov V.A., Farkhodov Yu.R., Yaroslavtseva N.V., Danchenko N.N., Ilyin B.S., Lazarev V.I., Dissolved organic matter and microbial carbon of Protocalcic Chernozems of different land management, Dokuchaev Soil Bulletin, 2022, Vol. 112, pp. 122–133, DOI: 10.19047/0136-1694-2022-112-122-133.Шпедт А.А., Вергейчик П.В., Картавых В.В. Оценка легкоразлагаемого органического вещества почв сельскохозяйственных угодий Красноярского края // Агрохимия. 2015. № 12. С. 36–43.Shpedt A.A., Vergeichik P.V., Kartavykh V.V., Otsenka legkorazlagaemogo organicheskogo veshchestva pochv sel'skokhozyaistvennykh ugodii Krasnoyarskogo kraya (Assessment of easily degradable organic matter of soils of agricultural lands in Krasnoyarsk Krai), Agrokhimiya, 2015, No. 12, pp. 36–43.Borisov B.A., Efimov O.E., Eliseeva O.V. et al. Organic matter of sodpodzolic soil after transition to a fallow state // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. P. 022022. DOI: 10.1088/1755-1315/1010/1/012108.Borisov B.A., Efimov O.E., Eliseeva O.V. et al., Organic matter of sodpodzolic soil after transition to a fallow state, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, DOI: 10.1088/1755-1315/1010/1/012108.Culman S., Freeman M., Snapp S. Procedure for determination of permanganate oxidizable carbon. Kellogg Biological Station, Michigan State University, Hickory Corners, 2012. MI 49060. URL: http://lter.kbs.msu.edu/protocols/133.Culman S., Freeman M., Snapp S., Procedure for determination of permanganate oxidizable carbon, Kellogg Biological Station, Michigan State University, Hickory Corners, MI 49060. URL: http://lter.kbs.msu.edu/protocols/133Culman S. et al. Permanganate Oxidizable Carbon Reflects a Processed Soil Fraction that is Sensitive to Management // Soil Science Society of America Journal. 2012. Vol. 76. P. 494–504. DOI: 10.2136/sssaj2011.0286.Culman S. et al., Permanganate Oxidizable Carbon Reflects a Processed Soil Fraction that is Sensitive to Management, Soil Science Society of America Journal, 2012, Vol. 76, pp. 494–504, DOI: 10.2136/sssaj2011.0286.den Boef G., Polak H.L. Oxidimetric determination of organic compounds by means of strong oxidising agents // Talanta. 1962. Vol. 9. Iss. 3. P. 271– 284. DOI: 10.1016/0039-9140(62)80061-7.den Boef G., Polak H.L, Oxidimetric determination of organic compounds by means of strong oxidising agents, Talanta, 1962, Vol. 9, Iss. 3, pp. 271–284, DOI: 10.1016/0039-9140(62)80061-7.Fine A.K., van Es H., Schindelbeck R. Statistics, Scoring Functions, and Regional Analysis of a Comprehensive Soil Health Database // Soil Science Society of America Journal. 2017. Vol. 81. DOI: 10.2136/sssaj2016.09.0286.Fine A.K., van Es H., Schindelbeck R., Statistics Scoring Functions and Regional Analysis of a Comprehensive Soil Health Database, Soil Science Society of America Journal, 2017, Vol. 81, DOI: 10.2136/sssaj2016.09.0286.Ghani A., Dexter M., Perrott K.W. Hot-water extractable carbon in soils: a sensitive measurement for determining impacts of fertilisation, grazing and cultivation // Soil Biology & Biochemistry. 2003. Vol. 35. P. 1231–1243. DOI: 10.1016/S0038-0717(03)00186-X.Ghani A., Dexter M., Perrott K.W., Hot-water extractable carbon in soils: a sensitive measurement for determining impacts of fertilisation, grazing and cultivation, Soil Biology and Biochemistry, 2003, Vol. 35, pp. 1231–1243, DOI: 10.1016/S0038-0717(03)00186-X.Hartemink A.E., Gerzabek M.H., Lal R., Mc. Sweeney K. “Soil Carbon Research Priorities”. New York, Dordrecht London: Springer Cham Heidelberg, 2014. DOI: 10.1007/978-3-319-04084-4_48.Hartemink A.E., Gerzabek M.H., Lal R., Mc. Sweeney K., “Soil Carbon Research Priorities”, New York, Dordrecht London: Springer Cham Heidelberg, 2014, DOI: 10.1007/978-3-319-04084-4_48.IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome.IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015, International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps, World Soil Resources Reports, No. 106, FAO, RomeJohn B., Yamashita T., Ludwig B., Flessa, H. Storage of organic carbon in aggregate and density fractions of silty soils under different types of land use // Geoderma. 2005. Vol. 128. P. 63–79. DOI: 10.1016/j.geoderma.2004.12.013.John B., Yamashita T., Ludwig B., Flessa, H., Storage of organic carbon in aggregate and density fractions of silty soils under different types of land use, Geoderma, 2005, Vol. 128, pp. 63–79, DOI: 10.1016/j.geoderma.2004.12.013.Kuzyakov Y., Gunina A., Zamanian K., Tian J., Luo Y., Xu X., Yudina A., Aponte H., Alharbi H., Ovsepyan L., Kurganova L., Ge T., Guillaume T. New approaches for evaluation of soil health, sensitivity and resistance to degradation // Frontiers of Agricultural Science and Engineering. 2020. Vol. 7(3). P. 282–288. DOI: 10.15302/J-FASE-2020338.Kuzyakov Y., Gunina A., Zamanian K., Tian J., Luo Y., Xu X., Yudina A., Aponte H., Alharbi H., Ovsepyan L., Kurganova L., Ge T., Guillaume T., New approaches for evaluation of soil health, sensitivity and resistance to degradation, Frontiers of Agricultural Science and Engineering, 2020, Vol. 7(3), pp. 282–288, DOI: 10.15302/J-FASE-2020338.Lal R. Soil Carbon Sequestration Impacts on Global Climate Change and Food Security // Science. 2004. Vol. 304. P. 1623–7. DOI: 10.1126/science.1097396.Lal R., Soil Carbon Sequestration Impacts on Global Climate Change and Food Security, Science, 2004, Vol. 304, pp. 1623–1627, DOI: 10.1126/science.1097396.Weil R., Kandikar R., Melissa A., Gruver J.B., Susan E. Estimating active carbon for soil quality assessment: A simplified method for laboratory and field use // American Journal of Alternative Agriculture. 2003. Vol. 18. P. 3– 17. DOI: 10.1079/AJAA200228.Weil R., Kandikar R., Melissa A., Gruver J.B., Susan E., Estimating active carbon for soil quality assessment: A simplified method for laboratory and field use, American Journal of Alternative Agriculture, 2003, Vol. 18, pp.3– 17, DOI: 10.1079/AJAA200228.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.