Органическое вещество почвы всегда было предметом пристального внимания ученых и практиков. Формирование и развитие Красноярской научной школы агропочвоведов, связанное с именем доктора биологических наук, профессора Валентины Владимировны Чупровой, существенно углубило и расширило область интересов по данной проблеме.
Идея, заложенная основателем кафедры почвоведения и агрохимии Красноярского сельскохозяйственного института, доктором сельскохозяйственных наук П.С. Бугаковым в тематику исследований, была основана на специфичности почвообразования в Сибирском регионе. Он признавал ценность и значимость материалов, характеризующих режимы почвенных процессов в условиях глубокого и продолжительного промерзания. С появлением первых аспирантов на кафедре (Шугалей Л.С., Попова Э.П., Лубите Я.И., Выручек А.А., Чупрова В.В.) начинаются систематические стационарные исследования водного режима, биологической активности почв, азотного, фосфорного и калийного питания растений, состава и особенностей гумусного состояния и круговорота азота и зольных элементов в агрофитоценозах. В этот период становления кафедры выпускница агрономического факультета В.В. Чупрова получила приглашение заняться научными исследованиями и в 1973 г. успешно защитила кандидатскую диссертацию по круговороту элементов питания в агроценозах Красноярской лесостепи. В результате проведенных исследований были расширены и углублены имеющиеся к тому времени материалы по групповому и фракционному составу гумуса дерново-подзолистых, серых лесных почв и черноземов Красноярской лесостепи. Установлено, что запасы гумуса и азота в верхнем 0–20 см слое превосходят запасы в аналогичных почвах европейской части России. Но в полуметровой и метровой толще они ниже, чем в последних. Вторая часть научной работы была посвящена биологической продуктивности и круговороту азота и зольных элементов в почвах под покровом полевых культур. В.В. Чупрова показала, что скорость биологического круговорота элементов в почвах регулируется поступлением в них пожнивных остатков и корней и характеризуется темпами их разложения. Показав биологическую продуктивность полевых культур, накопление, вынос и возврат азота и зольных элементов сельскохозяйственными культурами, Валентина Владимировна отметила важнейшую особенность биологического круговорота элементов питания в агрофитоценозах Красноярской лесостепи, заключающуюся в его невысокой скорости.
Исследования зонально-региональных аспектов превращения органического вещества во второй половине XX в. были направлены преимущественно на изучение особенностей биологического круговорота углерода, а также на выявление характерных особенностей органического вещества и органопрофиля в зональном ряду почв и в почвах отдельных регионов страны. Понимая важность этой проблемы, Валентина Владимировна, являясь преподавателем кафедры почвоведения и агрохимии, направила все усилия на решение этой научной проблемы. Ее научные исследования включали достаточно широкий круг вопросов, связанный с количественными оценками продукционно-деструкционных процессов и описанием обменных процессов углерода и азота в агроценозах, характеристикой гумусного состояния черноземов региона и выявлением роли агрогенных воздействий на процессы трансформации лабильной части органического вещества, исследованием качественного состава азотного фонда почв и выяснением характера превращений азотистых соединений во внутрипочвенном цикле и агроэкосистеме. Ею обоснованы перспективы регулирования и воспроизводства плодородия черноземов Средней Сибири. Итогом таких исследований явилась докторская диссертация, защищенная Валентиной Владимировной в 1994 г.
Предметом пристального внимания В.В. Чупровой на протяжении более сорока лет были вопросы, связанные с направленностью изменений органического вещества почв в процессе их освоения и окультуривания. Проводимые ею и учениками исследования позволили дать количественную оценку, анализ и прогноз изменений почвенного плодородия агрогенно-преобразованных почв. Получены оригинальные материалы и сформулированы положения, которые нашли применение для определения степени деструктивности агроэкосистем, а также в разработке теории агроэкологических основ рационального использования почвенного потенциала в условиях земледельческой части Красноярского края.
К концу 80-х гг. прошлого столетия в почвенной науке начал формироваться новый подход к выявлению агрономической ценности гумуса и его составляющих. Предложено, что среди разнокачественных веществ, объединяемых понятием «гумус», важную роль в почвенном плодородии, питании растений и формировании структурно-агрегатного состояния почв играет минерализуемая (метаболизируемая, лабильная, мобильная, подвижная по терминологии разных авторов) группа, легко и быстро изменяющаяся под воздействием природных и антропогенных воздействий [1–5]. В.В. Чупрова [6] отмечала, что образование разных компонентов минерализуемого пула органического вещества определяет условия функционирования почв, их продуктивность и устойчивость к агрогенным воздействиям. Неслучайно большая часть научных работ учеников В.В. Чупровой связана с анализом органических компонентов почвы, что и сейчас является актуальной задачей почвоведения. Они отличаются насыщенностью количественных оценок содержания, запасов и динамики органического вещества почв и системой научных положений, объясняющих закономерности процессов трансформации органического вещества, его роли в формировании устойчивости почвенной структуры. Вот некоторые фрагменты выводов из научных положений результатов исследований В.В. Чупровой и ее учеников.
В диссертационной работе А.А. Шпедта [7] «Влияние зеленых удобрений на баланс растительного вещества и лабильные формы гумусовых веществ в черноземе выщелоченном Красноярской лесостепи» доказано, что внесение сидеральных удобрений не приводит к положительному балансу растительного вещества в севооборотных звеньях. Влияние сидеральных удобрений на содержание форм гумусовых веществ зависит от первоначальных запасов растительного вещества в почве. Автором установлено, что связь между урожайностью яровой пшеницы и содержанием лабильных гумусовых веществ теснее, чем с содержанием общего гумуса.
В конце 80-х гг. прошлого столетия в почвенной науке активно проявляется интерес к изучению механизмов структурообразования в почвах с участием гумусовых веществ. Уже к этому периоду появился ряд теорий, раскрывающих участие органического вещества в формировании структурной организации почв. Многочисленные попытки исследователей установить прямую зависимость между количеством, размером почвенных агрегатов и содержанием в них гумусовых веществ не дали убедительных результатов. Это обстоятельство послужило основанием заключить, что в образовании почвенных агрегатов решающую роль играет не столько количественное содержание гумуса, сколько его качественный состав. Развитие этой идеи отразилось в научных трудах Н.Л. Кураченко и Е.Н. Белоусовой. В диссертационной работе Н.Л. Кураченко [8] «Структурно-агрегатное состояние почв Приенисейской Сибири и участие лабильных гумусовых веществ в его формировании» были даны характеристики, позволившие оценить роль лабильных гумусовых веществ и углеводов в механизме структурообразования дерново-подзолистых, серых лесных почв и черноземов. Дальнейшие исследования автора позволили обосновать возможность управления агрофизическими параметрами черноземов и серых лесных почв при участии новообразованного гумуса в агроценозах Красноярской лесостепи [9]. Материалы докторской диссертации «Оценка и динамика агрофизического состояния черноземов и серых лесных почв Красноярской лесостепи» позволили установить, что компонентами гумусовых веществ, определяющими стабильность почвенной структуры и ее пространственно-временную изменчивость в агроценозах, являются подвижные гумусовые вещества. Кандидатская диссертация Е.Н. Белоусовой [10] «Формирование и изменение структурного состояния почв элювиального ряда зоны травяных лесов Приенисейской Сибири» доказала, что использование минеральных удобрений снижает степень участия компонентов органического вещества в динамике водопрочности почвенных агрегатов. Для почв подзолистого ряда Еленой Николаевной выявлена роль не устойчивой в воде фракции размером <0,25 мм как депонента органического вещества и индикатора процессов образования-разрушения почвенного агрегата.
Недостаточность надежных и детальных сведений о типичности гумусового профиля и статистических параметров типичного содержания общего азота в типах и подтипах почв послужила основанием для проведения исследований аспирантами кафедры О.В. Михайловой и Н.Л. Ерохиной. Материалы по кандидатской диссертации О.В. Михайловой [11] «Использование статистических массивов для построения типичных гумусовых профилей почв лесостепи Средней Сибири» послужили основой для формирования банка данных по содержанию гумуса в различных почвах на уровне классификационных подразделений, характера использования почв и территориального распространения. На основе типичных значений содержания гумуса в профилях черноземов и серых лесных почв получены новые материалы по запасам гумуса, депонированного в метровой толще почв. В работе Н.Л. Ерохиной [12] «Содержание и запасы азота в почвах Средней Сибири (в пределах земледельческой территории Красноярского края)» на основе типичных значений содержания общего азота были получены оценки запасов элемента в подтипах почв и показаны закономерности их распределения по природным регионам земледельческой части Красноярского края.
Процесс трансформации органического вещества отражает всю сложную систему функционирования почвы. В первую очередь в превращение вовлекается легкоминерализуемое органическое вещество. Понимая, что минерализация и гумификация остаются недостаточно изученными в цепи процессов трансформации легкоминерализуемого органического вещества, В.В. Чупрова начинает исследования по этой проблеме. Диссертационная работа «Трансформация легкоминерализуемого органического вещества в агроценозах Красноярской лесостепи», выполненная А.А. Белоусовым [13], показала, что скорость превращения лабильных и подвижных форм в почве зависит от количественного и качественного состава поступающих в почву растительных остатков и гидротермических условий. В севооборотных звеньях с донниковым сидеральным паром повышается устойчивость микробного комплекса и сбалансированность почвенных процессов. Автором была обоснована возможность использования показателей биологической активности для характеристики направленности и интенсивности процессов трансформации легкоминерализуемых органических соединений.
Логичным продолжением исследований А.А. Белоусова явилась тема, позволившая сконцентрировать внимание на системном подходе к проблеме изучения биологического круговорота. Этот подход включал подробное количественное и качественное описание запасов и продукционно-деструкционных процессов углерода в растительном и почвенном блоках экосистем. Количественную характеристику структуры, запасов, динамики, продукционно-деструкционных процессов и баланса органического вещества в травяных экосистемах и овощном агроценозе выполнила О.А. Власенко, защитив в 2005 г. диссертационную работу «Продукционно-деструкционные процессы в экосистемах Красноярской лесостепи» [14]. В 2007 г. Ю.П. Ковалева представила к защите кандидатскую диссертацию «Продукционно-деструкционные процессы в залежных экосистемах Койбальской степи Минусинской котловины» [15]. Необходимость количественной оценки параметров круговорота углерода в залежных экосистемах объяснялась масштабами их прироста. На основании оценок баланса растительного вещества и углерода автором установлен переходный режим функционирования залежных экосистем.
Аспирантами В.В. Чупровой являлись не только выпускники нашего университета, но и выпускники Красноярского государственного (ныне Сибирского федерального университета), Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова и Тувинского государственного университета. Поэтому не случайно выполнялись научные исследования, характеризующие гумусное состояние почв Хакасии и Тувы. Одно из них – Швабенланд И.С. «Запас и динамика легкоминерализуемого органического вещества в почвах Хакасии» [16]. Исследования, связанные с оценкой запасов и потоков углерода в агроценозах Минусинской впадины, в административных границах Хакасии, были выполнены О.Л. Донской [17]. В диссертационной работе «Запасы и потоки углерода в агроценозах Минусинской впадины» она показала, что запасы углерода в почвенном и растительном блоке агроценозов Минусинской впадины характеризуются положительным балансом углерода и выполняют роль стока СО2 из атмосферы. Диссертационная работа В.Н. Жулановой [18] заключалась в количественной оценке гумусного состояния почв, соотношения пулов углерода и динамики продукции в агроценозах Тувы. Ею было установлено, что доля подвижных продуктов гумуса уменьшается от черноземов к светло-каштановым почвам, отличающимся слабой обеспеченностью элементами питания и малой устойчивостью к деградации.
Профессором В.В. Чупровой проведена большая работа по мониторингу и экологической оптимизации ландшафтов на техногенно-нарушенных землях (на отвалах угольных разрезов) в Назаровском районе. Она понимала, что для повышения эффективности биологической рекультивации нарушенных земель, для управления почвообразовательным процессом в техногенных ландшафтах, для улучшения экологических условий нарушенных земель требуется не только новый подход в организации рекультивационных работ, но также новые научные сведения по современному экологическому состоянию рекультивированных почв. В диссертационной работе И.Н. Савельевой [19] «Запасы и интенсивности основных потоков углерода в агроэкосистемах на техноземах Назаровской котловины» был проведен анализ современного состояния техноземов различного использования и установлено, что бюджет углерода в этих почвах складывается положительно и соответствует переходному режиму биологического круговорота с доминированием продукционных процессов над деструкционными.
Валентина Владимировна являлась инициатором и организатором исследований прикладного характера «Разработка и создание новых видов удобрений на основе отходов деревоперерабатывающей промышленности, животноводства и местного минерального сырья», необходимых для повышения продуктивности и плодородия почв. В диссертационной работе О.А. Ульяновой «Экологическая оценка применения короцеолитового субстрата» [20] были показаны пути утилизации многотоннажных отходов древесной коры и использования цеолитов для приготовления почвогрунтов, а также экологическая оценка перспективности их применения. Автором предложена технология приготовления трехкомпонентного грунта и установлено его положительное влияние на ризогенез и продуктивность цветочных и декоративных древесно-кустарниковых культур. Развитие идеи в этом направлении позволило Ольге Алексеевне выполнить научные исследования, позволившие раскрыть особенности и закономерности трансформации новых удобрительных композиций на основе коры разных видов деревьев, а также механизмы их влияния на свойства почв и продуктивность полевых культур. Итогом такой работы явилась докторская диссертация «Эколого-агрохимическая оценка удобрительных композиций для повышения продуктивности системы почва-растение» [21]. Закономерности трансформации удобрительных композиций, приготовленных на основе древесной коры, их участие в повышении плодородия и продуктивности почв Красноярской лесостепи также показаны в диссертационной работе М.В. Луганцевой [22] «Трансформация удобрительных композиций на основе древесной коры в почвах Красноярской лесостепи». Автором было доказано, что созданные удобрительные композиции улучшают гумусное состояние и пищевой режим почв, способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Валентину Владимировну волновали и другие вопросы и проблемы агропочвоведения, решение которых отражены в диссертационных работах ее аспирантов.
Таким образом, научная школа профессора В.В. Чупровой внесла существенный вклад в познание сложной проблемы органического вещества почвы. С ее именем связаны исследования зонально-региональных особенностей трансформации органического вещества и гумусообразования, а также биогеохимического цикла углерода и азота. Эти исследования служат фундаментальной основой для поиска и разработки новых вопросов агропочвоведения, помогают в работе, научном поиске, в понимании многообразия нашего мира.
