Почвоведение, 2021, № 12, стр. 1523-1534

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время биоуголь используется в сельскохозяйственной практике разных стран мира в качестве органического мелиоранта для повышения плодородия почв. Применение биоугля одновременно решает задачи обеспечения продовольственной безопасности, утилизации неиспользованных органических отходов и регуляции климата путем длительного связывания углерода в почвах [20, 25].

Биоуголь получают путем пиролиза органических материалов различного происхождения, что способствует более экологичному использованию отходов сельского хозяйства, а также лесной и пищевой промышленности. В глобальном масштабе использование биоугля рассматривается как инструмент секвестрации углерода атмосферы, где вклад земледелия в депонировании углерода может быть значительным [7]. Ароматический углерод в составе биоугля более устойчив к химическому и микробиологическому окислению по сравнению с другими органическими материалами, вносимыми в почву (торф, навоз). Поэтому стабильная часть биоугля (до 97%) способствует долгосрочному связыванию углерода в почвах [39]. Другим аспектом регуляции климата с помощью биоугля является снижение эмиссии парниковых газов из почв с его добавлением [10, 15].

В сельском хозяйстве биоуголь используют в качестве мелиоранта, что наиболее перспективно на почвах с низким плодородием [21]. Внесение биоугля улучшает физико-химические свойства почв и биодоступность элементов питания, увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур [24, 29, 37, 43]. Высокая емкость катионного обмена биоугля снижает кислотность почв и вымывание питательных веществ за пределы профиля. Благодаря высокой ЕКО, биоуголь может использоваться для иммобилизации токсичных элементов в загрязненных почвах [16].

Воздействие биоугля на почву и экосистему в целом зависит от местных условий – типа почвы, климатических особенностей и сельскохозяйственной практики. Несмотря на обширные исследования биоугля применительно к земледелию, долгосрочные механизмы его прямого и косвенного влияния на почвенные свойства, процессы и микробиоту, остаются недостаточно изученными. Поскольку применение биоугля оказывает значительное влияние на содержание почвенного углерода, большой интерес вызывают биогеохимические особенности и динамика биогенных элементов в почвах [19, 23]. Углерод почвы играет важную роль в круговороте веществ и энергии, почвообразовании и продуктивности экосистем. Органическое вещество почв является источником энергии для почвенных микроорганизмов, которые, взаимодействуя с минеральной частью, влияют на циклы биогенных элементов. Индикатором изменения микробиологической составляющей является ферментативная активность почв, тесно связанная с циклами углерода и азота. Данные вопросы особенно слабо исследованы в умеренной зоне и высоких широтах, где необходимо установить критерии и подходы к использованию биоугля для определенных типов почв [8, 35, 38]. Для понимания отсроченных эффектов использования биоугля в земледелии целесообразно проводить долгосрочные полевые эксперименты и опыты.

Цель работы – изучение пролонгированного влияния внесения биоугля на динамику изменений и тренды основных агрохимических показателей, а также ферментативную активность бореальных почв различного гранулометрического состава.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Площадки мониторинга заложены в 2018 и 2019 гг. на участках пашни с различными по гранулометрическому составу почвами в среднетаежной подзоне Карелии. Климат региона умеренно-холодный, переходный от морского к континентальному. В южной части Карелии среднегодовая температура воздуха составляет 2°С при 650 мм осадков в год [1]. Первый участок расположен на поле Карельской государственной сельскохозяйственной опытной станции в п. Виданы Пряжинского района Карелии (61°52′22.8″ N, 34°0′3.6″ E). Поле находится на плоском пологом участке. Почва участка – агрозем альфегумусовый иллювиально-железистый супесчаный на озерных песках (АА). Второй участок расположен на поле Агробиологической станции КарНЦ РАН в г. Петрозаводск (61°45′3.6″ N, 34°21′12.4″ E). Поле находится в верхней части пологого склона. Почва участка – агрозем текстурно-дифференцированный типичный среднесуглинистый на морене суглинистой (АТ). Характеристика почв представлена в табл. 1. Площадки с биоуглем и контрольные участки площадью 5 м² были заложены рандомизированно в четырехкратной повторности. В исследовании использовали уголь древесный (ГОСТ 7657-84), марка А в дозе 1.5 кг/м² (15 т/га), размер фракции ≤1 см. Биоуголь имеет следующие характеристики: содержание (% от массы сухого вещества) С – 81; N – 0.35; К – 0.24; Р – 0.026; Са – 0.83; Mg – 0.20; зола – 2.8; ${\text{р}}{{{\text{Н}}}_{{{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}}}}$ – 9.3; рН_KCl – 7.9; плотность – 0.37 г/см³. Уголь вносили и перекапывали вручную. В первый год исследования на участках выращивали картофель, во второй год – сидераты. В ходе мониторинга дополнительные удобрения в почву не вносились.

В годы проведения исследования метеорологические условия характеризовались как неравномерные (табл. 2). Вегетационный период 2018 г. отличался повышенным температурным фоном, при низком количестве осадков в начале сезона, и избытке в августе. В 2019 г. отмечался повышенный температурный фон начала вегетации, с понижением среднемесячной температуры в июле и августе. Превышение среднего многолетнего уровня осадков было зафиксировано в мае и июле, в остальные месяцы отмечен их дефицит.

В 2020 г. температурный фон в период вегетации соответствовал климатической норме, с некоторым превышением средних значений в июне и сентябре. Осадки в течение сезона выпадали неравномерно, в июне–августе отмечался дефицит, а в сентябре избыток осадков [6]. Гидротермический коэффициент увлажнения Селянинова (ГТК) при средней многолетней норме 1.5 за период вегетации [1] составил в 2018–2020 гг. 1.17, 1.67 и 1.26 соответственно. В некоторые месяцы ГТК превышал норму в 1.5–2 раза, а при показателях <1 отмечена засуха.

Отбор почвенных проб проводили ежемесячно в течение вегетационных периодов 2018–2020 гг. С каждого участка отбирали почву с глубины пахотного горизонта 5–20 см методом “конверта” и анализировали смешанный образец. В образцах анализировали ${\text{р}}{{{\text{Н}}}_{{{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}}}}$, рН_KCl, содержание аммонийного азота (N–${\text{NH}}_{4}^{ + }$) в свежем образце и содержание нитратного азота (N–${\text{NO}}_{3}^{ - }$) – потенциометрически с использованием ион-селективных электродов на иономере Анион 4100 Инфраспак-Аналит; содержание подвижного фосфора (P₂O₅) и калия (К₂О) по Кирсанову (0.2 М HCl) со спектрофотометрическим окончанием на спектрофотометре UV-1800 Shimadzu (фосфор) и атомно-эмиссионным окончанием на атомно-абсорбционном спектрофотометре АА-7000 Shimadzu (калий); содержание общего органического углерода (С_орг) методом высокотемпературного каталитического сжигания на анализаторе ТОС-L CPN Shimadzu; содержание общего азота (N_общ) по Кьельдалю на анализаторе азота Buchi; рассчитывали соотношение С/N; в конце первого и второго года наблюдений определяли плотность почв весовым методом [9, 13]. Ферментативную активность измеряли через месяц и через год после внесения биоугля. Исследовали каталазную активность методом Джонсона и Темпле с титриметрическим окончанием, уреазную активность методом Щербаковой со спектрофотометрическим окончанием и инвертазную активность методом Хазиева с соавт. со спектрофотометрическим окончанием на спектрофотометре СФ-2000 “ОКБ Спектр” [14].

Для статистической обработки данных применяли t-тест Стьюдента для анализа различий средних значений в контрольных участках и участках с биоуглем при уровне значимости р ≤ 0.05. Для анализа зависимости содержания минерального азота в опыте от климатических факторов (температура воздуха и количество осадков) использовали корреляционный анализ Пирсона. В работе использовали пакеты анализа PAST Statistics и Microsoft Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Внесение биоугля в АА оказывает значительное влияние на исследуемые параметры (рис. 1). Растет уровень водного и солевого рН на 0.2–0.3 ед. после внесения биоугля несмотря на то, что почва изначально имеет нейтральную реакцию, различия достоверны для всех дат наблюдений. Повышенный уровень рН сохраняется в вариантах с биоуглем в течение двух лет наблюдений. Несмотря на высокий уровень обеспеченности почвы фосфором, биоуголь увеличивает содержание этого элемента в среднем на 15%. Изменения достоверны не для всех дат наблюдений. Наивысший уровень Р₂О₅ отмечен в конце сезона в первый год наблюдений, где рост составил 24% от контроля. Внесение биоугля значительно увеличивает содержание подвижного калия, в первый год наблюдений в среднем на 30%, а во второй – на 60% от контроля, различия достоверны для всех дат. На второй год наблюдений содержание калия в вариантах с биоуглем увеличивается в 2 раза, для него характерен расходящийся линейный тренд. Внесение биоугля способствует некоторому уменьшению плотности почвы.

Рис. 1.

Динамика почвенных свойств агрозема альфегумусового иллювиально-железистого. Представлены данные среднего арифметического (n = 4). Разными буквами обозначены статистически значимые отличия между контролем и вариантом с биоуглем. Здесь и на рис. 2: даты отбора образцов: 1 – 15.07.2018; 2 – 15.08.2018; 3 – 19.09.2018; 4 – 14.05.2019; 5 – 19.06.2019; 6 – 16.07.2019; 7 – 19.08.2019; 8 – 17.09.2019. I – контроль; II – биоуголь; III – линейный тренд для контрольных вариантов; IV – линейный тренд для вариантов с биоуглем.

Плотность почвы в конце первого и второго годов наблюдений меньше в вариантах с биоуглем, она несколько уменьшается к концу второго года, но различия между вариантами недостоверны.

Содержание общего органического углерода в вариантах с биоуглем увеличивается в среднем на 19%, различия достоверны для всех дат. К концу второго года исследований наблюдается расходящийся линейный тренд, содержание углерода в вариантах с биоуглем достоверно больше, чем в контрольных. Содержание общего азота практически не меняется, в вариантах с биоуглем отмечен тренд роста содержания N_общ по сравнению с контролем при колебаниях в пределах статистической погрешности. Поскольку при добавлении биоугля в почву содержание углерода увеличивается, а показатели общего азота остаются практически неизменными, наблюдается достоверный рост соотношения С/N на 15–20% от контроля. Соотношение С/N увеличивается от 16–17 до 18–20.

Содержание минерального азота при внесении биоугля в АА напротив претерпевает значительные изменения. В данной почве содержание минерального азота небольшое, до 10 мг/кг для N–${\text{NH}}_{4}^{ + }$ и до 20 мг/кг для N–${\text{NO}}_{3}^{ - }$. В течение двух лет наблюдений при внесении биоугля содержание в почве N–${\text{NO}}_{3}^{ - }$ возрастает от 10 до 50% от контроля в весенне-летний период, особенно сильно в июне–июле, и снижается в сентябре. Для контрольных вариантов, напротив, характерны наибольшие значения содержания N–${\text{NO}}_{3}^{ - }$ в мае и сентябре, а в летние месяцы значения меньше, чем в вариантах с биоуглем. Содержание N–${\text{NH}}_{4}^{ + }$ при применении биоугля в первый год наблюдений возрастает практически во все даты наблюдений от 25 до 45% от контроля. Особенно заметны различия в содержании аммонийного азота во второй год наблюдений, когда количество N–${\text{NH}}_{4}^{ + }$ в контрольных вариантах уменьшается практически до нулевых значений, а в вариантах с биоуглем остается на прежнем уровне. Из-за высокой вариабельности значений различия достоверны не для всех дат.

При внесении биоугля в АТ уровень водного и солевого рН увеличивается на 0.1–0.2 ед. (рис. 2). Данная тенденция более выражена для ${\text{р}}{{{\text{Н}}}_{{{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}}}}$, особенно во второй год наблюдений. Для рН_KCl различия выражены слабее, между вариантами почти нет достоверных различий. Содержание подвижного фосфора в вариантах с биоуглем растет незначительно, в среднем на 7% от контроля. Данное увеличение статистически недостоверно для всех дат наблюдений. Содержание подвижного калия при внесении биоугля увеличивается в среднем на 16% от контроля. Наибольшее увеличение содержания калия наблюдалось в первый месяц после внесения биоугля (на 30%), затем в первый год наблюдений его количество несколько уменьшилось. Во второй год наблюдений, несмотря на большее содержание калия в вариантах с биоуглем, различия были достоверны не для всех дат наблюдений.

Рис. 2.

Динамика почвенных свойств агрозема текстурно-дифференцированного типичного. Представлены данные среднего арифметического (n = 4). Разными буквами обозначены статистически значимые отличия между контролем и вариантом с биоуглем.

Плотность почвы при внесении биоугля в первый год наблюдений увеличивается и становится достоверно больше, чем в контрольных вариантах. Во второй год наблюдений плотность почвы в вариантах с биоуглем не меняется, а в контрольных вариантах несколько возрастает, поэтому в конце второго года наблюдений различия между значениями плотности в исследуемых вариантах недостоверны.

Содержание общего органического углерода в вариантах с биоуглем возрастает в среднем на 20%, различия достоверны практически для всех дат. Показатели общего азота не меняются, для них характерны колебания в пределах статистической погрешности, при этом наблюдается тренд на снижение общего азота в вариантах с биоуглем. Соотношение С/N почвы в вариантах с биоуглем растет достоверно в среднем на 20% и увеличивается с 14–15 до 17–20.

Значительные изменения наблюдаются в показателях минерального азота при применении биоугля. Для АТ также отмечены низкие фоновые значения минерального азота, максимум 13–14 мг/кг почвы. Наибольшее содержание нитратного азота отмечено в начале лета (июнь). В течение двух лет наблюдений при применении биоугля содержание в почве N–${\text{NO}}_{3}^{ - }$ уменьшается в среднем до 60% от контроля. В некоторых месяцах – до 80%. Изменения достоверны для всех дат наблюдений. Для показателей аммонийного азота характерна высокая сезонная изменчивость. Большее содержание N–${\text{NH}}_{4}^{ + }$ в течение двух лет наблюдений отмечено в начале вегетации и в сентябре. Для середины лета характерно пониженное содержание N–${\text{NH}}_{4}^{ + }$. При внесении биоугля уровень N–${\text{NH}}_{4}^{ + }$ меняется незначительно по сравнению с контролем и остается в пределах статистической погрешности практически для всех дат наблюдений.

В табл. 3 представлены коэффициенты корреляции (r) содержания минерального азота в опыте от температуры воздуха в день отбора образцов и количества осадков за двухнедельный период до отбора. В АА для контрольных вариантов отмечена обратная зависимость средней силы от количества осадков, когда их повышенное количество ведет к уменьшению содержания азота. В вариантах с биоуглем отмечена тесная зависимость содержания минерального азота от температуры воздуха. В АТ для показателей минерального азота, как в контрольных, так и вариантах с биоуглем не наблюдается значимой корреляционной связи с величиной температуры воздуха в день отбора образцов. Для нитратного и аммонийного азота отмечена обратная корреляционная зависимость средней силы от количества осадков. Данная закономерность характерна как для контрольных вариантов, так и для вариантов с биоуглем.

Через месяц после внесения биоугля в АА инвертазная активность в вариантах с биоуглем достоверно увеличилась на 13%, через год в данных вариантах инвертазная активность была несколько ниже, но недостоверно. На второй год наблюдений в вариантах с биоуглем возросла каталазная активность на 25%. Уреазная активность в данной почве не претерпевала значительных изменений (рис. 3). Для АТ характерно значительное снижение инвертазной активности в вариантах с биоуглем через месяц после внесения. Через год инвертазная активность в данных вариантах возросла по сравнению с контролем. При этом каталазная активность достоверно не меняется, а уреазная активность несколько возрастает во второй год наблюдений.

Рис. 3.

Ферментативная активность агрозема альфегумусового иллювиально-железистого (А) и агрозема текстурно-дифференцированного типичного (Б). Представлены данные среднего арифметического (n = 4). Разными буквами обозначены статистически значимые отличия между контролем и вариантом с биоуглем. Условные обозначения: каталаза (мл KMnO₄/г почвы) 1 – контроль; 2 – биоуголь; инвертаза (мг глюкозы/(г почвы за 4 ч) 3 – контроль; 4 – биоуголь; уреаза (мг N-NH₄/(г почвы за 4 ч) 5 – контроль; 6 – биоуголь.

ОБСУЖДЕНИЕ

Применение биоугля оказывает существенное влияние на физико-химические свойства почв [28, 43]. Изменение почвенной кислотности является важным критерием, поскольку рН почвы влияет на доступность элементов питания и микробную активность. В нашем опыте зафиксировано, что в АА достоверно растет уровень рН, особенно солевого. В АТ несмотря на более низкие показатели рН, наблюдается лишь достоверное увеличение показателей ${\text{р}}{{{\text{Н}}}_{{{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}}}}$, рН_KCl растет незначительно. Увеличение рН почв происходит обычно при применении биоуглей с высокой щелочностью. Эффект известкования обусловлен наличием в биоугле зольных элементов, таких как Ca, Mg, K и Na [21, 26]. Считается, что биоуголь не только изменяет pH среды за счет щелочной природы, но также сокращает содержание активного алюминия в почве [29, 30]. Как показали предыдущие исследования, в нашем случае уменьшение кислотности почвы при применении древесного биоугля происходит в основном за счет кальция [3].

Известно, что в кислых почвах при увеличении рН среды возрастает доступность фосфора. Максимальное содержание Р₂О₅ в АА с биоуглем отмечено в конце сезона в первый год наблюдений, при этом в АТ показатели доступного фосфора колеблются в пределах статистической погрешности. Данный эффект отмечен в опытах со щелочным биоуглем на почвах с низким рН [18 , 40], что может быть обусловлено непрямым механизмом стимуляции микроорганизмов, солюбилизирующих почвенные фосфаты [33]. Из-за того, что в исследуемом биоугле небольшое содержание валового фосфора, эффект его прямого внесения маловероятен [4]. Увеличение содержания доступного калия в почвах при внесении биоугля, напротив, зачастую обусловлено прямым внесением, а не только косвенным влиянием [33, 41]. Некоторые исследователи отмечают изменение состава глинистых минералов и рост числа бактерий, высвобождающих калий [42]. В АА содержание калия в вариантах с биоуглем увеличивается в течение двух лет в 2 раза. В АТ значительное увеличение показателей доступного калия происходит лишь в первый месяц после добавления биоугля. Поскольку древесный биоуголь содержит значительное количество калия, увеличение его содержания в нашем исследовании может быть обусловлено прямым внесением [4].

Несмотря на то, что обе исследуемые почвы характеризуются сходным уровнем основных агрохимических показателей плодородия, влияние биоугля на их свойства оказывается различным. В АА для показателей рН_KCl и К₂О характерен расходящийся линейный тренд, демонстрирующий значительный эффект последействия внесения биоугля на второй год исследований. В АТ не наблюдается значительных расходящихся линейных трендов изучаемых показателей. Данные различия могут быть объяснены механизмом влияния биоугля на физико-химические свойства почв, обусловленным его высокой емкостью катионного обмена . Функциональные группы –COOH или –OH и силы электростатического притяжения на поверхности биоугля обеспечивают обмен катионами с почвенно-поглощающим комплексом. Помимо катионов, на поверхности биоугля могут адсорбироваться илистые частицы и лабильное органическое вещество [31]. В почвах с относительно высоким содержанием илистых частиц они заполняют поры биоугля и снижают его реакционную способность и ионообменный потенциал. Данное исследование подтвердило, что наибольший положительный эффект от применения биоугля получают почвы легкого гранулометрического состава [17, 38].

Многочисленные исследования показывают, что внесение биоугля оказывает противоречивое и разнонаправленное воздействие на почвенный цикл азота. Взаимодействие между биоуглем и почвой изменяет динамику минерального азота в зависимости от условий окружающей среды, типа почвы и температуры пиролиза биоугля [32]. В АА для показателей нитратного и аммонийного азота отмечена большая сезонная и межвариантная изменчивость. Для контрольных вариантов характерна обратная зависимость от количества осадков, когда их повышение ведет к снижению содержания азота, особенно аммонийного. Коэффициенты корреляции между содержанием минерального азота в контрольных вариантах и количеством осадков составляют r = –0.50 для N–${\text{NO}}_{3}^{ - }$ и –0.65 для N–${\text{NH}}_{4}^{ + }$. Данную закономерность можно объяснить стабилизирующей ролью биоугля для минерального азота. Известно, что добавки биоугля в почве способствуют снижению выщелачивания минерального азота посредством химической сорбции и физической адсорбции в микропорах биоугля [33, 45]. В целом для вариантов с биоуглем характерны бóльшие уровни минерального азота, особенно при повышенной температуре воздуха. Коэффициенты корреляции между количеством минерального азота в вариантах с биоуглем и температурой воздуха составляют r = 0.72 для N–${\text{NO}}_{3}^{ - }$ и 0.87 для N–${\text{NH}}_{4}^{ + }$. Поскольку внесение биоугля ведет к уменьшению кислотности и улучшению водно-воздушного режима почвы, то в сочетании с оптимальными температурами это стимулирует микробиологическую активность, нитрифицирующую и аммонифицирующую способность почвы [36, 44].

В АТ сезонная изменчивость отмечена как для нитратного, так и для аммонийного азота. При внесении биоугля не выявлено значительных изменений уровня аммонийного азота по сравнению с контролем, либо направления этих изменений. Межвариантная изменчивость характерна лишь для показателей N–${\text{NO}}_{3}^{ - }$, его содержание при применении биоугля уменьшается значительно и достоверно. Как показано ранее [2, 4, 27], биоуголь выступает ингибитором нитрификации при применении его на почвах тяжелого гранулометрического состава. По-видимому, пониженная активность нитрификаторов в вариантах с биоуглем нивелирует влияние температурного фактора на показатели минерального азота. При этом для показателей нитратного и аммонийного азота сохраняется средняя обратная корреляционная зависимость от количества осадков, как в контрольных вариантах, так и в вариантах с биоуглем. Данный факт подтверждает более низкую ионообменную способность биоугля в почвах тяжелого гранулометрического состава, где применение биоугля не оказывает стабилизирующего влияния на показатели минерального азота [22].

Показатели общего органического углерода при внесении биоугля растут достоверно в обеих почвах. Многие исследователи отмечают рост содержания в почве углерода при применении биоугля [23, 26, 33]. Углерод биоугля более стабилен и устойчив в почве, чем углерод из других органических материалов, таких как компост и навоз, которые имеют относительно высокую скорость разложения. Исследования показали, что входящий в состав биоугля углерод имеет два пула: лабильный, состоящий из алифатических соединений, и стабильный пул, состоящий из ароматических. После относительно быстрой минерализации лабильных компонентов, оставшаяся стабильная часть биоугля очень медленно разлагается микроорганизмами [23]. Наличие ароматических соединений зависит от исходного сырья и температуры пиролиза. Древесный биоуголь, по сравнению с другими, более устойчив к разложению, что обусловлено высоким содержанием лигнина в древесине [39].

Содержание общего азота в опыте при внесении биоугля практически не меняется, наблюдаются колебания в пределах статистической погрешности. Для АА в вариантах с биоуглем отмечено более высокое содержание N_общ по сравнению с контролем, для АТ наблюдается некоторый тренд на его снижение в вариантах с биоуглем. Поскольку соотношение С/N почвы в вариантах с биоуглем достигает 20 и больше, лимитирующим фактором для роста микробной биомассы становится азот, что может вести к его иммобилизации [12]. Известно, что биоугли с широким соотношением С/N (>20–32) стимулируют иммобилизацию почвенного азота [32].

Внесение биоугля оказывает разнонаправленное воздействие на показатели активности ферментов циклов углерода и азота. АА характеризуется бóльшей ферментативной активностью середины вегетационного периода, по сравнению с АТ. Вариабельность, наблюдаемая в исследованиях относительно влияния биоугля на ферментативную активность почв, может быть результатом воздействия различных факторов, меняющихся в течение года, таких как температура, влажность и интенсивность поступления органических материалов [34]. На активность уреазы и каталазы внесение биоугля без дополнительных источников азота значительно не влияет [11]. Наибольшей отзывчивостью на внесение биоугля в опыте отличается инвертаза, что может быть ответом на изменение содержания углерода в почвах [46], поскольку инвертаза разрушает высокомолекулярные органические соединения, которые служат энергетическим материалом для многих почвенных гетеротрофов [5].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе двухлетнего полевого мониторинга установлено, что внесение биоугля в количестве 1.5 кг/м² в агрозем альфегумусовый иллювиально-железистый и агрозем текстурно-дифференцированный типичный оказывает различное влияние на их свойства. В АА при применении биоугля увеличиваются значения ${\text{р}}{{{\text{Н}}}_{{{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}}}}$ и рН_KCl, содержание подвижных фосфора и калия, а также аммонийного и нитратного азота, особенно при повышенной температуре воздуха. Для контрольных вариантов характерна обратная зависимость содержания минерального азота от количества осадков. В АТ биоуголь оказывает меньшее влияние на вышеперечисленные параметры и их динамику. Рост показателей ${\text{р}}{{{\text{Н}}}_{{{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}}}}$ и К₂О достоверен не для всех дат наблюдений. Изменения параметров Р₂О₅ и рН_KCl недостоверны. Значительно уменьшается содержание нитратного азота, при незначительных межвариантных колебаниях аммонийного азота. Величина плотности обеих почв меняется незначительно и недостоверно. Для обеих почв характерен достоверный рост содержания общего органического углерода и соотношения С/N при неизменных показателях общего азота, что создает условия для его иммобилизации. На активность уреазы и каталазы внесение биоугля без дополнительных источников азота значительно не влияет, а наибольшей отзывчивостью на внесение биоугля в опыте отличается инвертаза, что может быть ответом на изменение содержания углерода в почвах.

Изменение исследованных показателей и их динамика демонстрируют благоприятное влияние применения биоугля в почвах легкого гранулометрического состава. Здесь для показателей рН_KCl, калия и углерода характерен расходящийся линейный тренд, отмечающий значительный эффект последействия внесения биоугля на второй год исследований. Зафиксирована стабилизирующая роль биоугля для минерального азота, а также его стимулирующее влияние на микробиологическую активность, нитрифицирующую и аммонифицирующую способность почвы. Применение биоугля в почвах тяжелого гранулометрического состава малоэффективно вследствие меньшей ионообменной способности биоугля под влиянием высокого содержания илистых частиц, а также ингибирующего влияния на нитрифицирующую способность почв.

Полученные результаты являются важным этапом изучения влияния биоугля на свойства почв различного гранулометрического состава и могут быть использованы в разработке рекомендаций для оптимального применения биоугля в почвах бореальной зоны.