УДК 631.417

II Всероссийская конференция “Гуминовые вещества в биосфере”

Д.С.Орлов¹, С.Н.Чуков²

1-Факультет почвоведения МГУ им.М.В.Ломоносова
2-Биолого-почвенный ф-т С.-Петербургского ГУ

3-6 февраля 2003 года в МГУ им. М.В.Ломоносова на факультете почвоведения состоялась II Всероссийская конференция “Гуминовые вещества в биосфере”.

Ей в 1984 году предшествовало рабочее совещание II комиссии ВОП по вопросам дальнейшего развития и организации исследований органического вещества целинных и пахотных почв, где приняли участие 62 специалиста, представлявшие коллективы Почвенного института им. В.В.Докучаева, МГУ, ТСХА, ВИУА, Ленинградского СХИ, Центрального музея им. В.В.Докучаева, Эстонской с.-х. Академии, Ин-та торфа АН БССР, Украинского ин-та почвоведения и агрохимии им. Соколовского, Ин-та почвоведения и агрохимии СО АН СССР, Биолого-почвенного института ДВНЦ АН СССР, Ин-та почвоведения ТаджССР, Всесоюзного НИ и конструкторско-технологического института органических удобрений и торфа, Ин-та сельского хозяйства нечерноземной зоны РСФСР, Ин-та биологии Коми филиала АН СССР, Днепропетровского государственного университета, Сибирского НИИЗХИМа, ВНИИ судебных экспертиз, Воронежского государственного университета. В дискуссии все участники высоко оценили представленные материалы. В решении совещания было отмечено, что в настоящее время приобретают важное значение разработка приемов и способов практического создания бездефицитного баланса органического вещества, оптимизации гумусного состояния почв и поиски форм органических удобрений. Тогда же было принято решение создать в рамках II комиссии ВОП координационно-методическую подкомиссию по проблеме органического вещества почв, которой были бы поручены разработка и составление планов и программ по изучению органического вещества почв.

В 1990 году, 18-21 сентября на факультете почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова состоялась I Всесоюзная конференция “Гуминовые вещества в биосфере”, в которой приняли участие около 350 ученых и специалистов в области теории строения гуминовых веществ, изучении их свойств, функций, технологии получения препаратов, природы их действия и практического применения. Всего было представлено 90 организаций из тринадцати союзных республик, в том числе Государственные университеты, ТСХА, другие учебные институты, институты АН СССР и союзных республик, институты ВАСХНИЛ, отраслевые институты, научно-производственные объединения, промышленные предприятия и кооперативы. Особое внимание на конференции уделялось строению гуминовых веществ, их классификации, вопросам терминологии, стандартизации препаратов, санитарно-гигиенической оценки. Было отмечено, что возможности практического применения препаратов гуминовых веществ очень велики и поэтому был поставлен вопрос о целесообразности создании ассоциации по изучению и применению гуминовых веществ. Были сформулированы весьма конкретные предложения по созданию такой ассоциации и решено этот вопрос подготовить для обсуждения на следующей делегатской конференции.

Во II Всероссийской научной конференции “Гуминовые вещества в биосфере” 3-6 февраля 2003 г. приняло участие более 200 специалистов из 27 городов России, а также специалисты из ближнего зарубежья Азербайджана, Украины, Белоруссии, Киргизии, Казахстана, Узбекистана, Литвы. Всего было представлено 77 организаций, в том числе государственные и национальные университеты, сельскохозяйственные академии и аграрные университеты, другие учебные институты, институты РАН и республик, институты РАСХН, отраслевые институты, научно-производственные объединения, промышленные предприятия - производители и потребители гуминовых препаратов. На конференции было заслушано 36 устных докладов и представлено 122 стендовых доклада.

Конференция была посвящена проблемам изучения строения гуминовых веществ, их функциям в биосфере, современным методам препаративного выделения и изучения, протекторной роли в окружающей среде. Особое внимание уделялось гуминовым препаратам, их изучению и применению в народном хозяйстве. Региональные аспекты гумусного состояния почв были представлены стендовой секцией.

Открыл конференцию председатель оргкомитета чл.-корр. РАН С.А.Шоба, участников конференции также приветствовали Президент Докучаевского общества почвоведов России академик РАН Г.В.Добровольский и зам. председателя оргкомитета конференции Заслуженный профессор МГУ Д.С.Орлов.

На пленарном заседании первым был заслушан доклад зав. кафедрой химии почв С.Я.Трофимова о вкладе кафедры химии почв МГУ в развитие исследований гуминовых веществ, которые были начаты еще в 50-е годы прошлого столетия Д.С.Орловым и его сотрудниками. Основные направления работ - это состав, свойства и номенклатура гуминовых веществ, методы их идентификации и разделения, закономерности формирования гумусного состояния почв России и других регионов Земного шара. С конца 80-х г.г. ХХ в. довольно интенсивно ведутся исследования гуминовых препаратов различного происхождения и органических удобрений на основе гуминовых препаратов. Основные результаты исследований были доложены на предыдущей конференции и вызвали большой интерес. В последние годы получены и обобщены обширные материалы по содержанию, составу и запасам гумуса в почвах Российской Федерации, составлены картограммы запасов и типов гумуса, которые отражены в монографии “Органическое вещество почв Российской Федерации” и ряде статей. Проведен расчет вклада гумуса почв в цикл углерода. Показано, что почвы являются одним из основных резервуаров стабильных органических соединений. Большой объем исследований в области молекулярно-массового распределения гуминовых кислот выполнен с применением новейших методов гель-проникающей хроматографии, хроматографии гидрофобных взаимодействий. С использованием этих методов были вскрыты черты сходства и различия между гуминовыми веществами и меланинами, получены данные, свидетельствующие о неодинаковом отношении к воде гумусовых кислот. Эти данные особо важны при изучении миграции органических веществ в ландшафтах. Была показана важная роль металлов в формировании молекулярно-массовой организации гумусовых веществ почвы, рассчитаны величины констант устойчивости комплексов гуминовых кислот с ионам переходных металлов. Большое внимание в докладе было уделено дискуссионной проблеме существования в почвах фульвокислот. На кафедре химии почв МГУ также проводятся многочисленные работы по устойчивости гуминовых кислот и других компонентов почвенного гумуса к микробной деструкции, влиянии ферментов на скорость минерализации гуминовых веществ, изучается влияние загрязнения, в том числе нефтяного, на гумусное состояние почв, исследуются состав и свойства гуминовые препаратов, выделенных из почв, других природных образований и нетрадиционных органических удобрений.

  В докладе С.Н.Чукова  «О методических аспектах изучения структуры и функций гуминовых веществ» было показано, что в биохимии почв в последние годы достаточно остро стоит проблема совершенствования методологического подхода к изучению гуминовых веществ почвы. Среди наиболее важных проблем в изучении гуминовых веществ почвы были указаны: несовершенство номенклатуры, методов количественного определения и препаративного выделения важнейших групп гуминовых веществ; несовершенство наиболее часто используемых методов оценки молекулярной структуры (оптическая плотность, элементный состав) и важнейших функциональных параметров (физиологическая и биопротекторная автивность и др.) препаратов гуминовых веществ; необходимость внедрения современных прямых неразрушающих методов (ЭПР, ЯМР и др.).

Основой современной методологии изучения гуминовых веществ должно является использование т.н. неразрушающих методов, которые позволяют изучать либо полностью нативные формы тех или иных веществ в точках их локализации (непосредственно в почвенном образце), либо исследовать минимально нарушенные препаративно выделенные формы. Докладчиком на конкретных примерах были показаны преимущества применения такого методологического подхода к изучению гуминовых веществ естественных и антропогенно нарушенных почв, где удалось получить ряд принципиально новых результатов в изучении важнейших структурно-функциональных параметров гуминовых веществ этих почв.

Выход на новый уровень методического обеспечения позволит вести изучение гуминовых веществ в нативном состоянии на различных уровнях организации - от почвенного горизонта до макромолекул гуминовых кислот, особенно важно при исследовании межфазных взаимодействий наноуровня, с размером реагирующих частиц порядка сотен нанометров. Необходим переход от "фракционно-группового" на "молекулярно-фрагментарный" нанофазовый уровень, на котором осуществляются важнейшие физические, химические и биологические взаимодействия, определяющие формирование макроуровня почвенного горизонта и в конечном итоге почвенного профиля в целом.

Новые проблемы ставит бурный, почти взрывоподобный рост коммерческого производства различных препаратов на основе гуминовых веществ: высокая гетерогенность и вариабельность структурных и функциональных параметров коммерческих препаратов; появление у таких препаратов ряда свойств нетипичных для почвенных гуминовых кислот; неопределенность механизмов физиологической и биопротекторной активности препаратов по отношению к биоте; необходимость разработки унифицированных методик оценки структурно-функциональных параметров коммерческих гуминовых препаратов для их сертификации.

В докладе А.Д.Фокина и Д.А.Князева были рассмотрены результаты экспериментальных исследований диффузии ионов ³⁶Cl^- и ¹³⁷Cs⁺ в образцах почв различного уровня гумусированности и показана роль каркасной структуры гуминовых веществ почвы в этом процессе. По минимальной скорости диффузии этих ионов выделялись наименее гумусированные образцы. Доклад Ш.Ж.Жоробековой и К.Кыдралиевой обращает внимание на недостаточно изученные до настоящего времени механизмы и типы взаимодействия гумусовых веществ с ферментами в растворах. В их работе представлены данные исследований влияния гуминовых кислот и фульвокислот на активность протеолитических ферментов, механизмов образования гумус-ферментных комплексов, определения констант устойчивости этих комплексов и изменений их величины при участии ионов металлов в процессе.

На секции “Функции гуминовых веществ в биосфере” было заслушано 4 доклада. В докладе И.Б.Арчеговой показано, что на самовосстановляющихся техногенных участках гумусообразование проходит в соответствии с типом растительного сообщества, что отражается на качественном составе почвенного гумуса. Доклад Б.П.Ахтырцева, с соавторами посвящен лабильным гуминовым веществам в почвах лесостепной зоны и их влиянию на почвообразование и плодородие почв. В докладе Н.Е.Орловой и Л.Г.Бакиной большое внимание уделено главным источникам образования гумусовых веществ в почвах, в их числе растительные остатки, продукты метаболизма микроорганизмов и корневые выделения, причем доля участия различных форм органических веществ в образовании гумуса зависит от годичного цикла. Доклад Романчика Е.А., Савича В.И. и В. Ортеги рассматривает синергизм и антагонизм влияния органических веществ на процессы элюирования элементов из почв. Проблема регенерации почв, скорости начального гумусообразования раскрыта в докладе Е.В.Абакумова. Показано, что наиболее важным периодом восстанавливающихся почв являются первые 40-50 лет, в течение которого приходят в равновесие процессы поступления-трансформации органического вещества, определяется тип гумусового профиля и формируются основные органогенные и органо-минеральные горизонты. В дальнейшем происходит развитие гумусного профиля, увеличение конденсированности гуминовых кислот и прочности взаимодействия органического вещества с минеральной частью почвы.

На секции “Природа гуминовых веществ и современные методы их выделения и изучения” было заслушано 13 докладов. Большой интерес вызвал доклад В.В.Демина, В.А.Терентьева, Ю.А.Завгородней о механизме действия гуминовых веществ на живые клетки, в котором предложено объяснение механизма действия гуминовых веществ на живую клетку. Макромолекулы гуминовых веществ сорбируются на внешней стороне цитоплазматической мембраны или клеточной стенки, образуя ажурную сетку, свободно пропускающую в клетку элементы минерального питания и низкомолекулярные органические соединения. В то же время происходит эффективное связывание токсичных для клетки ионов тяжелых металлов и свободных радикалов. И.Д.Комиссаров представил доклад, в котором подчеркнул важность исследования химической природы и свойств гуминовых веществ, направления их трансформации в биосфере при захоронении органических осадков в концентрированной и рассеянной формах. На стадии раннего диагенеза основная масса органического вещества находится в гумифицированном состоянии, в результате катагенеза преобразование гуминовых кислот идет в сторону большей обуглероженности и большей конденсации макромолекул, формированием многоядерных систем, ростом сопряжений с увеличением количества делокализированных электронов и усложнением окислительно-восстановительных состояний.

Методам анализа и классификации гуминовых веществ были посвящены доклады И.В.Перминовой, М.И.Макарова, А.Ю.Кудеяровой, Е.Д.Лодыгина, В.В.Марыгаловой, Н.О.Ковалевой, О.В.Нестеровой, Е.М.Лаптевой, Д.Л.Пинского.

На секции “Гуминовые вещества и загрязнение окружающей среды” было заслушано 4 доклада, посвященных протекторной роли гуминовых веществ. В докладе Д.Л.Пинского рассматриваются вопросы фульвокислот на поглощения тяжелых металлов почвами, что связано как с образованием комплексов с фульвокислотами, так и с сорбцией последних на поверхности алюмосиликатов, что существенно влияет на их поверхностные свойства и механизмы адсорбции.

Существенная проблема нефтяного загрязнения верховых торфяников Западной Сибири затронута в докладе Суховой И.В., Садовниковой Л.К. и Трофимова С.Я. Показано, что пробы верховых торфяников из нефтезагрязненных участков существенно отличаются по групповому и фракционному составу органического вещества, свойствам препаратов гуминовых кислот, спектральной отражательной способности и другим свойствам от проб фоновых территорий. Определению содержания приоритетных загрязнителей неорганической и органической природы в пелоидах Самарской области был посвящен доклад А.К.Буряк и Н.П.Аввакумовой. Использованию сорбционных свойств продуктов модификации торфа для создания эффективных технологий очистки и утилизации токсичных жидких отходов, включая различные технологические стоки, жидкие радиоактивные отходы обсуждены Т.В.Соколовой с соавторами.

Прикладные вопросы по изучению, использованию и производству гуминовых препаратов освещались на четвертой секции “Гуминовые препараты и их применение”. Анализ докладов этой секции ясно показал большой интерес в нашей стране и ближнем зарубежье к проблеме производства экономичных и эффективных гуминовых препаратов и их применению в народном хозяйстве. Производство различных видов гуминовых препаратов налажено в различных регионах нашей страны. Так, свои результаты представили специалисты НВП “Башинком” (г.Уфа), ООО”Гумат” (г.Иркутск), СибНИИ торфа (г.Томск), НПО”РЭТ” (С.Петербург), Концерн “ПИКъ” (г.Владимир). Большое количество материалов конференции посвящено испытаниям гуминовых препаратов в самых разных регионах нашей страны и в сопредельных государствах.

На секции было заслушано 7 докладов, касающихся в основном двух направлений. Первое затрагивает область изучения собственно гуминовых препаратов, их качества, физиологической активности и способам производства.

О гуминовых препаратах нового поколения сообщил в своем докладе Б.В.Левинский, в котором был сделан подробный анализ качества гуминовых препаратов, производимых промышленным путем в нашей стране и за рубежом.

В нескольких докладах И.Н.Титова с соавторами подробно освещены вопросы получения препаратов вермикомпостирования различных органических отходов. Предлагаемая Межрегиональной научно-производственной корпорацией “ПИКъ” безотходная технология вермикультивирования позволяет решать некоторые экологические проблемы, и одновременно получать экологически чистые органические удобрения и гуминовые препараты, которые могут найти широкое применение в сельском хозяйстве, ветеринарии, как биологически активные добавки, в медицине и косметике. В докладе О.А.Гладкова с соавторами подчеркнуто, что промышленные препараты значительно различаются по своему составу, биологической активности, товарной стоимости. В этом ряду одним из наиболее дешевых и перспективных препаратов являются лигногуматы, созданные по технологии НПО “РЭТ”, имитирующей природный процесс гумификации растительных отходов различного происхождения. Сравнительные исследования лигногумата с некоторыми другими зарубежными и Российскими гуминовыми препаратами показали его преимущества по ряду свойств.

Второе направление - влияние гуминовых препаратов на сельскохозяйственную продукцию было представлено большим количеством гласных и стендовых докладов, в которых оценивалось действие различных гуминовых удобрений, препаратов на урожайность сельскохозяйственных культур, их устойчивость в экстремальных климатических условиях (Л.П.Воронина, А.В.Кравец с соавт., В.И.Кузнецов с соавт., Е.И.Ермаков с соавт., Н.А.Лыкова с соавт. и другие).

Секция 5 “Гумусное состояние почв, региональные аспекты” была представлена только стендовыми докладами. В докладах обсуждались вопросы особенностей гумусного состояния и закономерности гумусообразования почв различных регионов и городских территорий, влияние антропогенного воздействия на гумусное состояние почв, влияние мелиоративных мероприятий на групповой и фракционный состав гумуса.

В перерывах между секциями велась активная дискуссия участников конференции по стендовым докладам. Обзоры стендовых докладов были сделаны на заключительном заседании председателями секций.

В решении конференции отмечается, что к настоящему времени разработаны основные принципы строения природных и техногенных гуминовых веществ, вскрыты важнейшие закономерности процесса гумификации. Созданы методологические основы проведения исследований в области изучения структуры, свойств гуминовых веществ и технологии их получения. Накоплен достаточно большой массив данных по характеристике гуминовых веществ.

Продолжаются дискуссии по терминологии и классификации естественных и техногенных гуминовых веществ, что подтвердило сложность этих вопросов и необходимость скорейшего их разрешения, поскольку дальнейшее развитие теории и практики затруднено существенными расхождениями в трактовке важнейших терминов и понятий в области химии, технологии и использования гуминовых веществ.

К настоящему времени проведены новые глубокие исследования механизмов действия гуминовых препаратов на молекулярном, мембранном и клеточном уровнях.

В экологическом аспекте проведены исследования, позволяющие разрабатывать рекомендации по использованию гуминовых веществ для уменьшения токсического действия загрязняющих веществ (тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды и т.д.).

Показано природоохранное значение гуминовых веществ, позволяющих сохранять равновесие в природных экосистемах или восстанавливать его при антропогенном нарушении, сохранять существующие генетические фонды, улучшать условия функционирования биосистем в стрессовых ситуациях.

Выявлены реальные пути использования гуминовых веществ различного происхождения для охраны окружающей среды, сохранения качества продуктов питания, рекультивации территорий, поврежденных техногенными нагрузками и загрязненных радионуклидами.

На основе гуминосодержащего сырья разработаны и предложены агропромышленному комплексу новые виды органоминеральных удобрений пролонгированного действия, минеральных гуматосодержащих удобрений, мелиорантов, обеспечивающих высокий уровень усвояемости элементов питания, способствующих повышению урожайности, улучшению качества сельскохозяйственной продукции и экологической безопасности.

Наряду с сельскохозяйственным направлением использования гуматов разработаны технологические схемы и предложены новые формы гуминовых препаратов, используемых в сельском хозяйстве и промышленности. Имеется положительный опыт поиска органических источников сырья и отходов производств для получения биологически активных препаратов, содержащих гуминовые и гуминоподобные вещества.

Конференция считает необходимым обратиться в Минсельхоз и РАСХН с просьбой о придании гуминовым веществам особого статуса в отраслевых государственных реестрах.

Конференция констатирует, что в области исследования, получения и использования гуминовых веществ остаются нерешенными многие теоретические и прикладные вопросы. Так, необходимо осуществить:

1. глубокое исследование полидисперсности и полихимизма препаратов, приемов их фракционирования; решение вопроса о препаративной чистоте гуминовых веществ;
2. ускорение работ по исследованию свойств гуминовых веществ как главных природных лигандов, и механизмов взаимодействия гумусовых кислот с ионами металлов с целью получения количествнной информации, позволяющей прогнозировать поведение металлов в почвах и других природных средах;
3. углубленное исследование структурных фрагментов и функциональных групп, ответственных за выполнение важнейших функций в биосфере гуминовыми веществами;
4. усиление работ в области выработки взаимоприемлемой терминологии, общих и частных классификаций гуминовых веществ, а также показателей, используемых для систематики и идентификации гуминовых веществ;
5. развитие новых методологических подходов к изучению структурно-функциональных параметров гуминовых веществ в почвах и сопредельных средах на основе современных физических и физико-химических методов.

Конференция считает необходимым в целях обеспечения взаимодействия исследователей, научных общественных, коммерческих и других организаций, имеющих отношение к изучению гуминовых веществ в различных средах, производству и применению гуминовых препаратов организовать "Российское общество по изучению гуминовых веществ".

Конференция ставит перед обществом следующие задачи:

• организационное объединение научных работников, преподавателей, сотрудников общественных и коммерческих организаций, студентов и других заинтересованных лиц;
• проведение международной научных конференций "Гуминовые вещества в биосфере" не реже 1 раза в 2-3 года с изданием сборника трудов, а также тематических симпозиумов и совещаний;
• координация работ в области исследования гуминовых веществ и оказание методической помощи (консультации, стажировки, помощь в использовании современных методов и оборудования) в крупных научных центрах (Москва, С.Петербург и др.);
• разработка унифицированных методик экстракции и изучения физико-химических параметров гуминовых препаратов из различных источников;
• разработка унифицированных методик тестирования (включая не только комплекс современных физико-химических методов, но и биотестирование и полевые агрохимические опыты) структурных и функциональных характеристик гуминовых препаратов для целей их сертификации;
• просветительская работа и распространение знаний о гуминовых веществах, их роли в биосфере, а также о возможностях применения гуминовых препаратов в России и за рубежом.

На заключительном пленарном заседании II международной конференции "Гуминовые вещества в биосфере" 5 февраля данная Резолюция была принята единогласно.

Затем после активной дискуссии подавляющим большинством голосов собравшихся было принято решение об организации Российского общества по изучению гуминовых веществ. РОГВ, выполняя свои уставные цели и задачи, будет работать в тесном сотрудничестве с СНГ-отделением IHSS. Этим же решением Оргкомитету конференции "Гуминовые веществ в биосфере" было поручено через сайт в Интернете (www.bio.pu.ru/humic) провести обсуждение устава РОГВ, прием членов и выборы руководящих органов.