Biological activity and humus content of arable soils depending on relief, climatic conditions and agricultural crops | Биологическая активность и содержание гумуса пахотных почв в зависимости от рельефа, климатических условий и сельскохозяйственных культур

English. The study aimed to assess the spatiotemporal patterns of changes in cellulolytic activity and humus content in typical and leached chernozems depending on climate conditions, topography, and crops. The experiment was carried out in 2019– 2024 on an agroecological testing ground with a dome-shaped relief in winter wheat, soybean, and sunflower crops. Based on the analysis of annual and seasonal dynamics in soil cellulolytic activity, which was determined by the application method, over 6 years, it was found that the bioactivity of the arable layer was influenced by the crop. The cellulose decomposition intensity (CDI) for winter wheat and soybeans was 2.65 and 2.35 times higher than for sunflower. An increase in the sum of active temperatures of the preceding warm period by 100 degrees Celsius contributed to an increase in CDI by 0.09%, and an increase in the average monthly temperature of the cold period by 1 degree Celsius – by 0.30%. During the growing season, the cellulolytic activity increased nonlinearly with increasing moisture with an estimated maximum at HTC 1.4–1.5 (r = 0.67). In space, the main influence was exerted by the slope exposure; it increased in following line: north-east (NE) - north-west (NW) - south-east (SE) - south-west (SW). An increase in the heat supply of a location by 10% ensured an increase in the intensity of cellulose decomposition by 19%. A negative relationship was found between the rate of cellulose mineralisation in the soil and the humus content (r = –0.715). Hydrothermal conditions and slope steepness affected the formation of spatial heterogeneity of the humus content by slope exposure; it increased in line: SW-SE-NW-NE. An increase in the heat supply of a location by 10% corresponded to a decrease in the humus content in the soil by 0.35%. The coefficient of heat supply of slopes, calculated on a relief digital model, can be used to adjust the coefficient of mineralization of soil humus in different locations in the agricultural landscape depending on the exposure and steepness of the slopes.

Russian. Цель исследований - оценка пространственно-временных особенностей изменения целлюлозолитической активности и содержания гумуса в типичных и выщелоченных черноземах в зависимости от климатических условий, рельефа и сельскохозяйственных культур. Опыт проводили в 2019–2024 гг. на агроэкологическом полигоне с куполообразной формой рельефа в посевах озимой пшеницы, сои и подсолнечника. На основе анализа годовой и сезонной динамики целлюлозолитической активности почвы, которую определяли методом аппликаций, за 6 лет установлено, что на биоактивность пахотного слоя во времени оказывала влияние сельскохозяйственная культура. Интенсивность разложения целлюлозы (ИРТ) по озимой пшенице и сое была выше, чем по подсолнечнику, в 2,65 и 2,35 раза. Рост суммы активных температур предшествующего теплого периода на 100 °C способствовал увеличению ИРТ на 0,09%, среднемесячной температуры холодного периода на 1 °C – на 0,30%. В течение вегетации культур целлюлозолитическая активность нелинейно возрастала при повышении увлажнения с расчетным максимумом при ГТК 1,4…1,5 (r = 0,67). В пространстве основное влияние оказывала экспозиция склонов. ИРТ возрастала в ряду: северо-восточная (СВ) - северо-западная (СЗ) - юго-восточная (ЮВ) - юго-западная (ЮЗ). Увеличение теплообеспеченности местоположения на 10% обеспечивало рост интенсивности разложения целлюлозы на 19%. Между скоростью минерализации целлюлозы в почве и содержанием гумуса выявлена отрицательная зависимость (r = –0,715). Гидротермические условия и крутизна склонов влияли на формирование пространственной неоднородности содержания гумуса по экспозициям склонов, которая росла в ряду: ЮЗ-ЮВ-СЗ-СВ. При росте теплообеспеченности местоположения на 10% содержание гумуса в почве снижалось на 0,35%. Коэффициент теплообеспеченности склонов, рассчитываемый по цифровой модели рельефа, можно использовать для корректировки коэффициента минерализации гумуса почвы различных местоположений в агроландшафте в зависимости от экспозиции и крутизны склонов.