Почвенный покров является биоэнергетической и биогеохимической системой, обладающей способностью саморазвития, самоуправления и создания режима, обеспечивающего существование в нем биоты, что должно учитываться при проведении мелиорации. Установлено, что при осуществлении эффективных приемов химизации и мелиорации, обеспечивающих получение наиболее высоких урожаев сельскохозяйственных растений, в почве происходит активизация биологических процессов, выражающаяся в нарастании численности микроорганизмов, усилении активности почвенных ферментов, интенсивности дыхания и других показателей. Известно, что активность ферментов является устойчивым и чувствительным показателем биологической активности почв [1, 2, 3]. Исследования энзимологической активности более широко представлены по минеральным почвам [4]. Публикации по энзимологической активности торфяных почв практически единичны [5, 6, 7]. Цель работы: исследование биохимического состояния мелиорируемых торфяных почв и выявление изменений, происходящих в них под влиянием осушения на примере процесса трансформации азотсодержащих веществ. Важность содержания подвижных соединений азота в почвах для урожая сельскохозяйственных культур – часто обсуждаемая тема [8, 9, 10, 11]. Вопрос о превращениях азотных соединений в почве до сих пор остается до конца не выясненным. В большей степени изучена микробиологическая сторона превращений азота. Известно, что почвенные денитрификаторы восстанавливают нитраты до газообразных форм азота и до аммиака. Одновременно азотсодержащие соединения почвы, прежде чем перейти в доступные растениям вещества, претерпевают и сложные биохимические превращения. Зная условия их протекания, можно контролировать активность биологических и энзимологической процессов трансформации азота в почвах. Особенно это важно в условиях активного антропогенного воздействия, к которому относится мелиорация. В Западной Сибири для сельскохозяйственного освоения перспективна зона эвтрофных и мезотрофных болот, среди которых наиболее ценными в сельскохозяйственном отношении являются пойменные болота, площадь которых в основной сельскохозяйственной зоне Томской области составляет 740 тыс. га.Объекты и методы исследований. Исследования проводили на объекте «Верхний луг» Зырянского района Томской области, площадью 472 га, расположенном на торфяных почвах низкой поймы р. Кии, осушаемых закрытым дренажем с вариантами 0,8·25 м и 1,3·25 м. Мощность торфяной залежи 0,8–3,0 м. Современные аллювиальные отложения представлены суглинками и глинами. Торфяные почвы сложены торфом осоковым и древесно-осоковым торфом. Исследованиями были охвачены влажный и  засушливый годы (ГТК по Селянинову соответственно 1,40 и 0,96). На протяжении вегетационных периодов велись наблюдения за дренажным стоком на оборудованных гидрометрических пунктах [12]. Фракционный состав азота в торфяных почвах исследовали по Э. И. Шконде и И. Е. Королевой [13]. Уреазу определяли методом А. Ш. Галстяна в модификации А. И. Чундеровой, нитрат- и нитритредуктазную активность – по методу А. Ш. Галстяна и Л. В. Маркосяна, модифицированному Л. А. Мурдам. Все методики изложены в монографии Ф. Х. Хазиева [14]. Болотную воду на анализ отбирали в колодцах на болоте. Макрокомпоненты в дренажных водах анализировались по общепринятым методикам [15].Обсуждение. В торфяных почвах УГВ весной поднимается близко к поверхности и в течение вегетационного периода постепенно снижается до  1,0–1,5 м. Порозность аэрации за вегетационный период в среднем изменяется на варианте дренажа 0,8·25 м от 11,1% в мае и до 24% в сентябре, на варианте 1,3·25 м – от 24% до 41%. Важно отметить, что в торфяных почвах даже при полном затоплении одновременно поддерживаются анаэробные и аэробные условия и связано это с агрегатным строением торфяного профиля. . Так, согласно И. И. Лиштвану и Н. Т. Королю [16], основу торфа составляют высокомолекулярные продукты разложения и растительные остатки высокополимеров целлюлозной природы. Остатки растений-торфообразователей формируют структуры переплетения, а продукты разложения создают надмолекулярные комплексы, заполняющие ячейки структур переплетения. Эти соединения объединены в агрегаты, при этом выделяются внутриагрегатные и межагрегатные структуры разной компактности. Основные закономерности формирования таких структур зависят от ботанического состава торфа, степени разложения и химического состава среды. Таким образом, структура торфа в торфяном профиле определяется соотношением продуктов распада и неразложившейся части, а также характером внутриагрегатных и межагрегатных взаимодействий. Эти свойства способствуют формированию порозности аэрации и контрастных анаэробно-аэробных условий в торфяном профиле. Осушение торфяных почв изменяет окислительно-восстановительные условия почв в сторону увеличения их аэробности. Но и зону окисления в осушаемых торфяных почвах следует рассматривать как область сочетания анаэробно-аэробных условий. В торфяных почвах в процессе осушения резко окислительные условия (400–600 мВ) создаются в верхнем 0–40 см (вариант дренажа 0,8·25 м) и 0–60 см (вариант дренажа 1,3·25 м), глубже в зоне непосредственного контакта с грунтовыми водами ОВП принимает отрицательные значения. В результате в профиле торфяных почв в слое с аэробными условиями могут формироваться микрозоны с анаэробными зонами и наоборот. Это определяет динамику подвижных соединений азота на протяжении вегетационного периода. В целом, торфяные почвы характеризуются  высоким содержанием валового азота (табл. 1).Таблица 1 Фракционный состав азота торфяных почвГлубина, смВаловойЛегкодоступныйПодвижныйЛегкодоступныйПодвижныймг/100 г почвы% от валовогодренаж 1,25·25 м0–201970394,862,220,03,120–401900464,858,924,43,140–601780156,848,018,82,660–801770201,629,911,31,380–1001840207,237,211,22,0целинный участок0–201100126,023,911,42,120–401650238,018,314,41,140–601340172,812,312,80,960–801300145,621,711,21,680–1001220296,822,316,11,8 В торфяных почвах основная часть азота (98%) сосредоточена в недоступных для растений соединениях. Подвижный азот составляет от 0,9% до 3,1% от валового азота и гидролизируемый азот от 11,2% до 24,4%. Доступные для растений соединения азота  преобладают в слое 0–60 см. Начальный процесс мобилизации органического азота начинается с действия гидролитических ферментов типа протеаз и нуклеаз. В исследуемых почвах содержание протеаз в торфяном профиле изменяется в пределах 0,04–22 мг тирозина/(г·18 ч). В результате происходит образование более простых азотсодержащих органических соединений, которые с помощью дезамирирующих  гидролитических ферментов  преобразуются до аммиака (стадия аммонификации). Из гидролитических дезаминаз наиболее изучена уреаза. Рассмотрим динамику активности уреазы в  мелиорируемых торфяных почвах во влажный (ГТК 1,4) и сухой (ГТК 0,96) годы на примере варианта дренажа 0,8·25 м (табл. 2). Во влажный год активность уреазы выше по сравнению с сухим годом. В июле как наиболее теплом месяце высокие значения активности уреазы отмечены в слое 0–40 см, а во влажный  год ее активность достигает глубины 60 см. В августе и сентябре такая же закономерность активности уреазы сохраняется в сухой год, но во влажный год активность наоборот увеличивается вниз по торфяному профилю.Таблица 2 Динамика уреазной активности в торфяной почве, мг NH3̄/(г·24 ч)Глубина, смГодыГТК 1,40ГТК 0,96июльавгустсентябрьмайиюньиюльавгустсентябрь0–200,53нетнет0,260,330,260,350,3020–400,610,220,520,180,240,180,280,1840–600,400,430,220,100,220,080,180,1260–800,110,640,410,050,22н/опр0,050,0380–1000,210,600,33мерзлота0,10н/опр0,03нетПримечание. «–» – не определяли, ГТК – гидротермический коэффициент.Сезонная динамика уреазы в торфяных почвах как и других гидролитических  энзимов отличается  от выделенных по климатическим условиям типов энзимологической активности в минеральных почвах [17]. Согласно данному делению в зоне континентального климата в сезонной динамике уреазной  активности почв выделяется летний максимум при пониженной активности весной и осенью. В исследуемых торфяных почвах отмечается иная закономерность, что, по всей вероятности, прежде всего объясняется высоким содержанием в данных почвах органических веществ, и их гидрологических условий. Весной в торфяных почвах в результате подъема УГВ и выхода полых вод на пойму отмечается переувлажнение. Но ограничивающим фактором избыточная влага в данный период не является. В сухие и близкие к сухим периодам вегетационные периоды градиент температуры корнеобитаемого слоя очень высок. Интенсивность испарения в отдельные месяцы также вызывает подсушивание поверхностного слоя. Все это определяет проявление активности гидролитических энзимов в нижних горизонтах. И только осенью, при благоприятном сочетании тепла и влаги (невысокие значения температурного градиента и увеличение влажности почв за счет осенних атмосферных осадков) уреазная активность в торфяном профиле вновь возрастает. Далее в процессе мобилизации органического азота, аммонийный азот окисляется до нитратов. Процесс восстановления нитратов составляет только часть общего цикла метаболизма азота в почве. В условиях анаэробиозиса в дальнейшем происходит его восстановление до аммиака (ассимиляторная денитрификация) или газообразных окислов и молекулярного азота (диссимиляторная денитрификация). Процессы восстановления нитратного азота в почве до аммонийного катализируют ферменты нитрат- и нитритредуктазы. Нитратредуктаза, представляющая собой металлоэнзим, содержит Mo в качестве активатора, переносит атом водорода к кислороду нитратов. В результате нитраты восстанавливаются до нитритов. Нитритредуктазы, активность которых стимулируется ионами Fe3+ и Cu2+ [18] осуществляют восстановление нитратов через гидроксиламин в гидрат окиси аммония и до газообразных окислов азота. Рассмотрим динамику нитрат- и нитритредуктаз в торфяных почвах по варианту дренажа 0,8·25 м, с помощью которых в анаэробных условиях денитрифицирующие микроорганизмы используют кислород нитратов в качестве акцептора водорода в процессе дыхания (табл. 3). Активность нитратредуктазы изменяется в широких пределах от нуля до 3,19 мг восстановленного NО3̄/(г·24 ч), нитритредуктазы – от нуля до 2,28 мг восстановленного NО2̄/(г·24 ч). Согласно средним значениям за вегетационный период нитратредуктаза во влажный год колеблется в пределах 1,11–1,95 мг восстановленного NО3̄/(г·24 ч), в сухой год в пределах 0,18–0,69 мг восстановленного NО3̄/(г·24 ч).Таблица 3Активность нитрат- и нитритредуктаз в торфяных почвахГлубина, смГТКНитратредуктазаНитритредуктазамг восстановленного NО3̄/(г·24 ч)мг восстановленного NО2̄/(г·24 ч)пределы изменениясреднее за май-сентябрьV, %пределы изменениясреднее за май-сентябрьV, %0–201,401,25–3,191,95±0,3734,00,78–1,361,03±0,0519,60,960,10–1,750,57±0,12120,00,05–2,080,92±0,1179,820–401,400,93–1,501,11±0,1116,90,68–1,020,82±0,1215,50,960,05–0,400,25±0,0948,00,05–1,750,77±0,1087,540–601,401,88–1,631,46±0,128,10,45–1,290,84±0,2136,60,960,00–3,130,69±0,12177,00,05–2,030,68±0,16119,560–801,401,03–2,471,56±0,242,30,89–1,151,04±0,028,60,960,00–0630,18±0,06145,00,05–2,280,95±0,1188,880–1001,400,73–1,380,94±0,0922,30,38–0,750,61±0,0219,90,960,30–1,400,68±0,0874,00,00–1,831,10±0,0866,9Примечание. V – коэффициент вариации, «±» – доверительный интервал.Во влажный год средние значения нитритредуктазы за вегетационный период по торфяному профилю изменяются в пределах 0,61–1,04 мг восстановленного NО2̄/(г·24 ч), в сухой – в пределах 0,68–0,5 мг восстановленного NО2̄/(г·24 ч). Таким образом, активность нитритредуктазы практически одинакова и во влажный и в сухой год с равномерным распределением по профилю торфяной почвы. Следовательно, степень увлажнения  и температурные условия вегетационного периода не являются признаком развития диссимиляционной нитратредукции в торфяных почвах, характеризующихся высокой воздухоносной порозностью. Однако, высокое содержание аммонийного азота в исследуемых почвах и равномерное распределение активности нитрат- и нитритредуктазы по торфяному профилю предполагает активное протекание ассимиляционной нитратредукции, о чем свидетельствуют значения этих энзимов.Вместе с тем, проведенные нами исследования показывают, что в торфяных почвах минеральный азот представлен, в основном, аммонийными соединениями азота, нитратный азот практически отсутствует по всему торфяному профилю на вариантах дренажа 0,8·25 м и 1,3·25 м. Нитраты в небольших количествах (1–4 мг/100 г) обнаруживаются только в сентябре на варианте дренажа 0,8·25 м по всему торфяному профилю и на целинном участке в слое 0–40 см (3–8 мг/100 г). В то же время в дренажных водах из торфяных почв отмечается значительно присутствие нитратного азота на протяжении всего вегетационного периода (3,4–16,0 мг/л) (табл. 4).Таблица 4 Характеристика химического состава дренажных вод торфяных почв (среднее за 2-х летний период), мг/лПериодNH4+Ca2+Mg2+K+Na+FeобщCl ̄HCO3̄NO3̄pHI0,20,69015014,530,44,312,721,240,4нет41,7201,0108,0182,01,89,37,0II0,10,49015318,130,44,127,020,975,60,43,632,1126162,4270,01,03,47,1III0,50,79118014,729,25,230,043,5115,40,32,532,3159,3186,9266,04,96,07,3Примечание. I – весеннее половодье, II – летняя межень, III – осенние дожди,  в числителе – средние значения по периоду, в знаменателе – максимальные. Надо полагать, что величина выноса отдельных химических элементов с дренажным стоком зависит от объема стока и вариантов дренажа. Следует заметить, что максимальный из замеренных на участке осушения модуль дренажного стока составляет 0,12 л/(сек·га). Летом при выпадении дождей модули дренажного стока достигают значений 0,12–0,19 л/(сек·га). При отсутствии дождей модуль стока уменьшается до 0,000026 л/(сек·га). В третьей декаде октября дренажный сток заканчивается. Общий слой стока за годы наблюдений составил 24–29 мм, а с учетом стока весеннего снеготаяния – приблизительно 54–94 мм. В результате вынос нитратов с дренажными водами с мелиорируемых торфяных почв в разные годы колеблся от 2,1 до 18,0 кг/га за вегетационный период, аммонийных соединений – от нуля до 3кг/га.Следовательно, нитраты образуются в почвах в процессе нитрификации, но быстро подвергаются восстановлению (ассимиляционная и диссимиляционная денитрификация), а также вымываются мигрирующим потоком дренажных вод, так как нитраты практически не адсорбируются торфяной почвой, что определяет отсутствие нитратного азота в торфяных почвах. Концентрация аммонийного азота в дренажных водах почти в 10 раз меньше концентрации нитрат-иона, что также подтверждает тот факт, что в торфяных почвах процесс аммонификации преобладает над процессом нитрификации, а образующийся аммонийный азот закрепляется торфяной почвой. Одновременно выносятся и другие компоненты. Отсюда следует, что зона влияния биологической активности распространяется за пределы торфяного профиля, а система взаимодействия усложняется.В этом случае представляет интерес рассмотреть в какой системе (естественный торф – поровый раствор – дренажные воды – отжатый торф) происходит процесс энзимологической трансформации азота. Для этого был проведен опыт. Свежие образцы торфа отбирались со стенок вскрываемых шурфов. Поровые растворы выделяли на центрифуге в течение 5 мин. с ускорением 3000 g. В свежем образце, поровом растворе и отжатом торфе определяли ряд элементов, в том числе нитратный и аммонийный азот. Одновременно проводили анализ дренажных вод. Подробно опыт описан в [19]. В этой статье мы обсуждаем только полученные результаты. Было выявлено, что процесс образования нитратов происходит на границе раздела двух фаз: почва – поровый раствор и нитраты были определены  в поровом растворе. В этой фазе протекают энзимологические процессы трансформации азота.Проведенные исследования показывают, что осушение торфяных почв приводит к увеличению биологической активности, что с свою очередь способствует выносу химических элементов дренажными водами в условиях промывного водного режима. В свою очередь, особенность протекания микробиологических и биохимических процессов трансформации азота в мелиорируемых торфяных почвах не позволяет фиксировать в них содержание подвижных форм нитратного азота. Эти же процессы определяют увеличение содержания в поверхностных и подземных водах элементов питания на объектах мелиорации, что предполагает на объектах мелиорации повторное использование дренажного стока в оборотных системах с целью возвращения элементов питания нв мелиорируемые почвы. Заключение. 1. Регулирование биологической системы в мелиорируемых торфяных почвах в условиях контрастного окислительно-восстановительного режима имеет большое значение для сезонной перестройки процессов высвобождения питательных элементов и для поддержания гомеостаза этой биосистемы при резком изменении экологических условий, к которым относится мелиоративное воздействие. Причем в условиях мелиоративного воздействия необходимо не только поддерживать почвенные факторы, в том числе энзимологические процессы трансформации азота, на уровне, благоприятном доя сельскохозяйственных культур, но и обеспечить их изменение по оптимальной траектории. Контролирующими же параметрами состояния торфяной почвы могут быть диагностические показатели, реализованные в виде оценочной шкалы. Результаты исследований энзимологической активности имеют большое значение для сельскохозяйственной энзимоиндикации.2. В торфяных мелиорируемых почвах получены следующие экстремальные значения активности энзимов: уреазы – от 0,03 до 0,64 мг NH3/(г·24 ч), нитратредуктазы – от 0,18 до 1,95 мг восстановленного NО3̄/(г·24 ч), нитритредуктазы от 0,61 до 1,03 мг восстановленного NО2̄/(г·24 ч).3. В условиях мелиоративного воздействия активизируется энзимологическая активность, происходит изменение солевого баланса торфяных почв, и вынос подвижных химических соединений за пределы почвенного профиля в поверхностные и грунтовые воды, что предполагают создание оборотных систем водоснабжения, о чем впервые было упомянуто в [20]. Исследование выполнено за счет гранта РНФ № 24-26-00161, https://rscf.ru/project/24-26-00161/.