Influence of continuous fallowing on the elemental composition of humus substances in the typical chernozem of the Kursk region | Влияние бессменного парования на элементный состав гумусовых веществ чернозема типичного Курской области

English. The research aim is to study the effect of continuous fallow on the elemental composition of labile humic substances (LHS) and calcium humates (CH-2) in typical chernozem of the Kursk region. The research object is a typical migration-micellar heavy loamy chernozem on a carbonate loess-like loam. LHS and CH-2 agents were successively extracted with 0.1 n. with NaOH solution from one soil lot. The elemental composition data were expressed in weight and atomic percents. According to the results obtained, aliphatic reduced structures predominate in the LHS of virgin chernozem, as evidenced by the atomic ratio value of H:C equal to 1.91, and the oxidation degree of 0.19. Under the influence of continuous fallow, due to the activation of mineralization processes, LHS lose aliphatic fragments and are enriched in stable nitrogen-containing cyclic structures. This is indicated by a decrease in the value of the atomic ratio of H:C from 1.91 (virgin soil) to 1.79 (fallow) and an increase in the oxidation degree from -0.19 to +0.25. CH-2 of virgin chernozem predominantly consist of oxidized, condensed cyclic structures, as evidenced by the ratios of H:C equal to 0.71, O:C equal to 0.45 and C:N amounting to 19.7. The degree of oxidation has a value of +0.18. As a result of continuous fallowing, the value of atomic H:C ratio decreased from 0.71 to 0.65, while the atomic O:C ratio increased from 0.45 to 0.47, and the atomic C:N ratio from 19.7 to 21.0, while the degree of oxidation changed from +0.18 to +0.29. This indicates the loss of aliphatic nitrogen-containing fragments in CH-2 and an increase the proportion of oxidized, nitrogen-depleted cyclic structures within them. According to graphostatistical analysis, the transformation of humus substances of typical chernozem under continuous fallowing is mainly due to the processes of demethylation and oxidation, and judging by the combustion heat is accompanied by a decrease in their energy potential.

Russian. Цель исследования – изучить влияние бессменного пара на элементный состав лабильных гумусовых веществ (ЛГВ) и гуматов кальция (ГК-2) чернозема типичного Курской области. Объект – чернозем типичный миграционно-мицелярный мощный тяжелосуглинистый на карбонатном лессовидном суглинке. Препараты ЛГВ и ГК-2 получали в результате последовательной экстракции из одной навески почвы 0,1 н. раствором NaOH. Данные элементного состава выражали в массовых и атомных процентах. Согласно полученным результатам, в составе ЛГВ целинного чернозема преобладают алифатические восстановленные структуры, о чем свидетельствуют величина атомного отношения Н:С, равная 1,91, и степень окисленности, составившая -0,19. Под влиянием бессменного пара вследствие активизации процессов минерализации ЛГВ теряют алифатические фрагменты и обогащаются устойчивыми окисленными азотсодержащими циклическими структурами. На это указывает уменьшение величины атомного отношения Н:С с 1,91 (целина) до 1,79 (пар) и увеличение степени окисленности с -0,19 до +0,25. ГК-2 целинного чернозема преимущественно состоят из окисленных, конденсированных циклических структур, о чем говорят отношения Н:С, равное 0,71; О:С, равное 0,45 и C:N, составившее 19,7. Степень окисленности имеет значение +0,18. В результате бессменного парования величина атомного отношения Н:С уменьшилась с 0,71 до 0,65, тогда как атомное отношения О:С возросло с 0,45 до 0,47, а атомное отношение C:N – с 19,7 до 21,0, при этом степень окисленности изменилась с +0,18 до +0,29. Это свидетельствует о потере ГК-2 алифатических азотсодержащих фрагментов и увеличении в их составе доли окисленных, обедненных азотом циклических структур. Согласно данным графикостатистического анализа трансформация гумусовых веществ чернозема типичного в условиях бессменного парования преимущественно обусловлена процессами деметилирования и окисления и, судя по теплоте сгорания, сопровождается уменьшением их энергетического потенциала.