ASSESSMENT OF THE DYNAMICS OF SOIL HUMUS AND THE PRODUCTIVE POTENTIAL OF AGRICULTURAL CROPS IN THE MAIN NATURAL-CLIMATIC ZONES OF RUSSIA
Authors: Карпенко Н.П. 
Published: July 2024

Проблема и цель. Почва представляет собой целостную, многокомпонентную систему с необратимо протекающими термодинамическими процессами. Основное свойство почвы – плодородие, которое меняется в зависимости от действия разных факторов. Динамичной системой является гумус, оценка которого может быть дана с использованием термодинамического подхода. Цель исследований - оценка динамики гумуса почв и продукционного потенциала сельскохозяйственных культур основных природно-климатических зон России. Методология. Работа выполнена по материалам агрохимического обследования почв основных природно-климатических зон Европейской части России с использованием теоретических моделей и уравнений термодинамики открытых систем. Обобщены многолетние данные по разным типам почв и природно-климатическим зонам нашей страны. Результаты. Расчеты динамики гумуса проводились по предложенной А.И. Головановым модели. Установлена связь распашки почв с потерей запасов гумуса и органического вещества в рассматриваемых природных зонах России с учетом типов почв: в гумидной зоне дефицит гумуса в дерново-подзолистых почвах составляет -0,21 т/га, степной зоне в черноземе обыкновенном -0,86 и полупустынной в бурой почве -0,05 т/га. Показана возможность уменьшения дефицита гумуса внесением органических удобрений, мелиорантов, в состав которых входит навоз. Дана оценка продуктивности используемых в сельскохозяйственном производстве почв при введении в технологию земледелия восстановительных мероприятий. Заключение. В качестве основного метода оценки запасов гумуса использованы термодинамические уравнения, отображающие вещественно-энергетические потоки в почве.

Problem and purpose. From the standpoint of thermodynamics, soil is an integral, multicomponent environment where thermodynamic processes occur irreversibly. To understand the specifics of assessing the dynamics of humus and soil fertility, a thermodynamic approach can be used. It is in humus that energy processes occur, expressed in thermodynamic characteristics. The purpose of the research was to assess the dynamics of humus in soils of the main natural and climatic zones of Russia. Methodology. The work was carried out based on materials from an agrochemical survey of soils in the main natural-climatic zones of the European part of Russia using theoretical models and thermodynamic equations of open systems. Long-term data on different types of soil and natural and climatic zones of our country were summarized. Results. Calculations of humus dynamics were carried out according to proposed by A.I. Golovanov model with subsequent calculation of the dynamics of humus reserves for the main natural zones of Russia and their characteristic soil types under conditions of agricultural use - plowing. Eliminating humus deficiency was possible only with the introduction of organic fertilizers and complex land reclamation, which, from the point of view of applying the thermodynamic approach, could increase the internal energy of soils by increasing the humus content in soils. As a result of complex reclamation (drainage in the humid zone, sprinkling in chernozem soil and irrigation in the semi-desert zone), an increase in humus reserves was observed. In the process of the research, an assessment was made of the dynamics of the formation of productivity of agrocenoses to ensure maximum productivity of renewable (biological) resources and their effective use, the involvement of which would not lead to the development of degradation processes and pollution processes. Conclusion. As the main method for studying soils as open systems, a thermodynamic approach was proposed, which allowed total consideration of the processes of transformation of material and energy flows in a natural object. The thermodynamic balance equation of the underlying soil surface was studied and it showed that its structure changed significantly under natural conditions and under reclamation influences.