Почвоведение №10, 2024
Химия почв
М.Г. Опекунова, А.Ю. Опекунов, С.Ю. Кукушкин, С.А. Лисенков, А.Р. Никулина, И.Ю. Арестова, В.В. Сомов Металлы в почвах Южных Курильских островов // Почвоведение. 2024. № 10. С.1285-1303. https://doi.org/10.31857/S0032180X24100013
M. G. Opekunova, A. Yu. Opekunov, S. Yu. Kukushkin, S. A. Lisenkov, A. R. Nikulina, I. Yu. Arestova, and V. V. Somov ''Metals in Soils of the Southern Kuril Islands,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1551-1566 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601410
Изучен химический состав вулканических почв южных Курильских островов (Итуруп, Кунашир, Шикотан), испытывающих периодическое воздействие пеплопадов преимущественно основного состава при извержении вулканов. Определено валовое содержание металлов (K, Ca, Mg, Na, Ba, Cu, Co, Cd, Cr, Fe, Mo, Ni, Pb, Sс, Sr, V, Zn) и концентрации подвижных форм, извлекаемых ацетатно-аммонийным буфером при рН 4.8. Валовые концентрации Sc, V, Fe, Zn в 1.5–5 раз выше, а содержание Cr, Ni, Sr, Ba в 2–10 раз ниже кларков. Почвы характеризуются контрастным распределением рН 3.75–7.81, что предопределяет лабильность металлов. Максимальная активность радиальной и латеральной миграции отмечается при низких значениях кислотно-щелочного показателя, приводя к резкой дифференциации химического состава генетических горизонтов почв в различных катенарных позициях, коэффициенты радиальной и латеральный миграции при этом могут увеличиваться до 12 и 29 соответственно. Результаты факторного анализа показали ведущую роль почвообразующих пород в формировании химического состава почв (около 63% дисперсии выборки), в меньшей степени влияют процессы гумусообразования, трансформации минеральных и органических веществ в почвах, гидротермальная активность. Для почв, формирующихся на средних и основных породах кайнозойской вулканической толщи, характерна Ca–Mg–Na парагенетическая ассоциативность, липарит-дацитового комплекса – Ba–K–Pb–Mo, габброидного – Ni–Cr–Cu, псаммитового – V–Sc–Fe–Co. Парагенезис Mo–Pb типичен для участков современной гидротермальной активности. Показано влияние процессов образования россыпей на химический состав почв прибрежных районов оcтровов Итуруп и Шикотан. Распределение подвижных форм связано с процессами хелатообразования, геохимическими барьерами кислотно-щелочного, сорбционного и окислительно-восстановительного типа. Выявлено локальное загрязнение почв, обусловленное, главным образом, работой автотранспорта. На территории пгт Крабозаводское и Южно-Курильск отмечается увеличение концентрации Ba, Sr и K, связанное с деятельностью рыбокомбинатов, в г. Курильск – Cr, Ni, Cu, Co, Zn и Pb, источником которых является ремонтная база. Рассчитанный индекс вероятности токсичности почв (MERMQ), а также результаты биотестирования на Daphnia magna Straus. и Chlorella vulgaris Beijer показали низкую токсичность почв. Это объясняется небольшой плотностью населения и низкой степенью хозяйственного освоения островов.
Ключевые слова: геохимия почв, валовое содержание и подвижные формы металлов, ассоциативность, токсичность, слоисто-охристые почвы, Vitric Andosols
И. А. Дубровина, Е. В. Мошкина, А. В. Туюнен, Н. В. Геникова, А. Ю. Карпечко, М. В.Медведева Экосистемные запасы углерода при разных типах землепользования на железисто-метаморфических почвах южной Карелии // Почвоведение. 2024. № 10. С. 1304-1316.https://doi.org/10.31857/S0032180X24100026
I. A. Dubrovina, E. V. Moshkina, A. V. Tuyunen, N. V. Genikova, A. Yu. Karpechko, and M. V.Medvedeva ''Ecosystem Carbon Stock in Iron-Metamorphic Soils with Different Types of Land Use inSouth Karelia,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1567-1578 (2024).https://doi.org/10.1134/S1064229324601550
Исследовали железисто-метаморфические почвы нормального увлажнения в среднетаежной подзоне Карелии. Изучили 100-летний сосняк в качестве контроля, пашню, сенокос, а также 15-и 75-летний сосняки естественного лесовозобновления на бывших сельскохозяйственных угодьях. Анализировали влияние разных типов землепользования на морфологическое строение почв и основные химические и микробиологические показатели верхних горизонтов. Изучили запасы органического углерода (Сорг) и углерода микробной биомассы (Смик) почв в метровом слое и структуру углеродных пулов участков. В почвах наблюдался равномерно-аккумулятивный тип распределения углерода и близкие значения соотношения С/N (16–18) на всех участках. Для почв характерно слабое естественное плодородие и низкие агрохимические показатели, которые значительно улучшаются при аграрном освоении. На пашне отмечено наибольшее содержание Сорг (4.9%) и Nобщ (0.3%) при низкой плотности сложения и нейтральном рН. В почве молодого леса зафиксировано наибольшее содержание Смик (419 мг С/кг), на участках пашни и сенокоса оно составляет 209–211 мг С/кг и минимально в почвах зрелых лесов (144–175 мг С/кг). На исследованных землепользованиях запасы Смик в слое почвы 0–100 см находятся в пределах 76.5–132.4 г С/м2, в почвах лесов запасы Смик подстилки составляют 12.7–27.4 г С/м2. Запасы Сорг почвы в метровом слое максимальны на пашне и составляют 272 т С/га, и уменьшаются в ряду сенокос – спелый лес от 98 до 39 т С/га. Общие экосистемные запасы углерода максимальны на пашне (275 т С/га), что превышает запасы в зрелых лесах – 206–221 т С/га. Запасы Сорг на сенокосе и в молодом лесу составляют 105–115 т С/га.
Ключевые слова: почвенные функции, органический углерод почвы, углерод микробной биомассы, железисто-метаморфические почвы
П. Ю. Галицкая С. Ю. Селивановская, К. О. Карамова, А. С. Гордеев, П. А. Курынцева, П.Горбаннежад Трансформация биочара из растительной биомассы в почве: оценка методоммеченых изотопов // Почвоведение. 2024. № 10. С. 1317-1329.https://doi.org/10.31857/S0032180X24100035
P. Yu. Galitskaya, S. Yu. Selivanovskaya, K. O. Karamova, A. S. Gordeev, P. A. Kuryntseva, and P.Ghorbannezhad ''Transformation of Biochar from Plant Biomass in Gray Forest Soil: Evaluation byIsotopic Labeling Method,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1579-1589 (2024).https://doi.org/10.1134/S1064229324601598
Пиролиз рассматривается как один из перспективных методов переработки сельскохозяйственных отходов и получения удобрений. Эффективность получаемого биочара в качестве удобрения доказана, однако до настоящего времени остаются открытыми вопросы о преимущественных путях декомпозиции органических веществ в его составе – биотическом или абиотическом. В настоящей работе пути трансформации биочара, изготовленного из кукурузы – растения с С4-типом фотосинтеза (с повышенным содержанием 13С) – оценивали с применением твердофазного метода CP/MAS 13C ЯМР-спектроскопии. Биочар помещали в верхний слой почвенного монолита серой лесной почвы, в течение 90 сут имитировали режим осадков, характерный для средней полосы России. На полученных ЯМР-спектрах образцов почвы с биоуглем, пик в области 129 м.д., характерный для ароматических соединений, увеличивался со временем эксперимента в верхнем слое почвы, но не в других слоях. Это говорит о том, что частицы биочара не мигрируют вниз по почвенному профилю в течение одного сезона. При этом интенсивность кумулятивного микробного дыхания в присутствии биочара увеличивалась – с 85.0 г СО2/кг в контрольном образце до 201.4 г СО2/кг в образце с биоуглем (верхний слой почвы). Согласно ЯМР спектрам соли, образованной при минерализации выделившегося из почвы углекислого газа, в нем содержится меченый углерод: на спектрах имеется пик в районе 169 м.д., характерный для карбонатов. Кумулятивный объем выделившегося CO2 из почвы с биочаром был в 1.9 раз больше, чем из контрольной. Добавление микроорганизмов-деструкторов привело к дополнительному увеличению объема СО2 – в 2.4 раза относительно контроля, что свидетельствует о роли микроорганизмов в деструкции органического вещества почвы и биоугля. Однако, основываясь на стабильности содержания общего углерода в почве, можно заключить, что лишь незначительная доля компонентов биочара подвержена биотическому разложению.
Ключевые слова: углерод, инновационные удобрения, меченые изотопы, миграция частиц, респираторная активность
Д. Л. Пинский, П. А. Шарый Буферность почв по отношению к меди и статистическая оценкавкладов составляющих ее компонентов // Почвоведение. 2024. № 10. С. 1330-1342. https://doi.org/10.31857/S0032180X24100041
D. L. Pinskii, and P. A. Shary ''Buffering Properties of Soils to Copper and Statistical Assessment of theContributions of its Components,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), - (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601537
Буферная способность почв по отношению к тяжелым металлам (ТМ) является ключевым фактором их иммобилизации в почвах. Она включает сумму основных компонентов и свойств почв, выраженных в баллах: Сорг, физическую глину (ФГ), подвижные (Fe + Al), CO2 карбонатов, а также pHH2O. Используя выборку из 40 экспериментальных точек, методами множественного регрессионного анализа получены уравнения, позволяющие выразить буферную способность почв по отношению к ТМ через состав и свойства почв со значимостью P < 10–6. С учетом валового содержания Cu и морфометрических характеристик ярового ячменя оценены значения предельно допустимых концентраций Cu (ПДКСu) для этой культуры при различных значениях буферности почв. Установлено, что вклады состава и свойств почв в общую буферную способность по отношению к Cu после статистической обработки результатов эксперимента, включая биологический фактор, уменьшаются в ряду: ФГ > (Fe + Al)подв > Сорг > СО2карб > pHH2O и отличаются от соответствующего распределения, полученного на основе эмпирических данных Ильина и Сысо [8] без статистической обработки. Разработанная методика оценки буферной способности почв по отношению к ТМ и расчета ПДКCu не требует дискретизации объектов по составу и свойствам на диапазоны, гарантирует положительные значения буферной способности в целом и позволяет в дальнейшем осознанно изменять набор показателей, формирующих буферность почв по отношению к ТМ. Методика позволяет улучшать качество расчетов ПДК без дополнительных усложнений системы и выполнения сложных экспериментальных исследований.
Ключевые слова: статистический анализ, загрязнение медью, морфометрические параметры, предельно
допустимая концентрация
Физика почв
М. А. Смирнова, Д. Р. Бардашов, П. П. Филь, Н. И. Лозбенев, А. В. Доброхотов Сезонная имноголетняя динамика влажности лугово-черноземных почв (Окско-Донская низменность) //Почвоведение. 2024. № 10. С. 1343-1360. https://doi.org/10.31857/S0032180X24100059]
M.A. Smirnova, D. R. Bardashov, P. P. Fil, N. I. Lozbenev, and A. V. Dobrokhotov ''Seasonal andMulti-Year Dynamics of Soil Moisture in Gleyic Chernozems (the Oka–Don Lowland),'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1601-1615 (2024).https://doi.org/10.1134/S1064229324601653
Проанализирована сезонная динамика объемной влажности залежной и двух пахотных лугово-черноземных почв (Gleyic Chernozem (Siltic, (Aric), Pachic)) в слое 0–60 см, а также уровень залегания грунтовых вод в Токаревском районе Тамбовской области c осени 2022 по лето 2023 гг.; проведено сравнение с режимными наблюдениями за объемной влажностью и уровнем грунтовых вод этих почв за 1969–1971 гг. Залежная лугово-черноземная почва характеризуется большей влажностью, чем почвы пашни; для верхних горизонтов пахотных почв характерна большая частота периодов увлажнения–иссушения и их меньшая непрерывная продолжительность, что подтверждается как данными мониторинга, так и формой карбонатных новообразований. Лугово-черноземные почвы в 2022–2023 гг. были достаточно сухими, несмотря на повышенное по сравнению с климатической нормой среднегодовое количество осадков. Влажность менее влажности завядания в слое 0–20 см пахотных почв устанавливалась с марта 2023 г., в залежной почве – с конца апреля 2023 г. Периоды с влажностью больше наименьшей влагоемкости в слое 0–60 см не были выявлены. Почвы были суше, чем в засушливый 1972 г., когда влажность менее влажности завядания в верхней части профиля наблюдалась в период с июня по сентябрь, во влажные 1969–1970 гг. она не опускалась ниже влажности завядания в слое 0–20 см за весь период наблюдения. Основной причиной такой разницы является изменение уровня залегания грунтовых вод: более 4 м основную часть 2022–2023 гг.; в 1969 г. воды не опускались глубже 2 м, 1971 – глубже 4 м. В результате подпитка почв влагой за счет капиллярного поднятия в 2022–2023 г. не происходила, и водный режим лугово-черноземных почв больше соответствовал водному режиму черноземов.
Ключевые слова: гидрология почв, лесостепь, динамика уровня грунтовых вод, изменение климата, Тамбовская область
М.О. Тархов, Г.В. Матышак, И.М. Рыжова, О.Ю. Гончарова, С.В. Чуванов, М.В. ТимофееваТемпературная чувствительность дыхания торфяных почв разных природных зон // Почвоведение. 2024. № 10. С. 1361-1373. https://doi.org/10.31857/S0032180X24100064
M. O. Tarkhov, G. V. Matyshak, I. M. Ryzhova, O. Yu. Goncharova, S. V. Chuvanov, and M. V.Timofeeva ''Temperature Sensitivity of Peatland Soils Respiration Across Different TerrestrialEcosystems,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1616-1627 (2024).https://doi.org/10.1134/S1064229324601379
Проведена серия лабораторных экспериментов с использованием методов последовательного увеличения температур (ПУТ) и равных времен (РВ) с целью изучения температурной чувствительности дыхания торфяных почв разных природных зон: южной тундры, северной тайги и подзоны хвойно-широколиственных лесов. Коэффициент температурной чувствительности Q10 варьировал в широких пределах (1.3–4.8) и в случае применения метода РВ характеризовался ярко выраженной зональностью, снижаясь от северных широт к умеренным. В холодном интервале температур (5–15°С) Q10 возрастал от южной тундры (3.5) к северной тайге (4.8) и далее резко снижался для подзоны хвойно-широколиственных лесов (2.5). В теплом интервале (15–25°С) было отмечено плавное уменьшение Q10 в зональном ряду южная тундра (2.6) > северная тайга (1.6) > подзона хвойно-широколиственных лесов (1.3). Оценки, полученные методом ПУТ, напротив, показали слабую изменчивость Q10. Результаты исследования демонстрируют бoльшую температурную чувствительность дыхания почв северных широт по сравнению с таковой для умеренных. Полученные закономерности изменений величин Q10 могут быть использованы для улучшения региональных климатических моделей, учитывающих вклад торфяных почв в углеродный баланс и эмиссию СО2 с почвенной поверхности.
Ключевые слова: торф, углеродный баланс, изменение климата, Q10, CO2
E. García-Calderón, E. Fuentes-Romero, E. Ikkonen, and V. Sidorova ''СО2 and СН4 Fluxes inWetland Ecosystems of the Mezquital Valley, Central Mexico,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 16281637 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932460129X
We measured dark CO2 fluxes and CH4 emissions from two naturally vegetated ecosystems of the Mezquital Valley irrigated with wastewater from Mexico City. The ecosystems were characterized by high groundwater levels; the vegetation was represented mainly by saltgrass in the first plot and chairmaker’s bulrush in the second. A dark chamber technique was used for the study from August 2008 to June 2009. For the two studied plots, mean values (mean ± SE) for dark ecosystem CO2 fluxes (Rtot), soil CO2 emission (Rsoil), and heterotrophic respiration (Rhet) were 26 ± 5, 14 ± 3 and 12 ± 3 mg C m–2 h–1, respectively, The annual cumulative fluxes Rtot, Rsoil and Rhet equal to 234, 127 and 103 g C m–2 y–1, respectively. The contribution of Rsoil to Rtot, and Rhet to Rsoil varied significantly over the study period, with no clear relationship to seasonal dynamics. The observed low CO2 fluxes may be due to soil salinization resulting from wastewater flooding. The fluxes of CH4 were observed in the flooded plot, with peaks up to 370 μg C m–2 h–1. The fluxes of CH4 were significantly higher when plants were present in the measurement chamber than when there were no plants, confirming the important role of plant cover in CH4 transport. Unlike CH4 fluxes, CO2 fluxes show seasonal dynamics, mainly due to their strong dependence on temperature. The observed results may be useful for properly estimating the global C budget and the contribution of saline soils to C fluxes.
Keywords: Ecosystem respiration, soil gas emission, heterotrophic respiration, static chambers, wastewater irrigation
Биология почв
Д. В. Карелин, А. Н. Золотухин, О. В. Рыжков, В. Н. Лунин, Д. Г. Замолодчиков, О. Э. СуховееваИспользование многолетних измерений дыхания почвы для расчетов нетто-баланса углерода вэкосистемах Центрального Черноземья // Почвоведение. 2024. № 10. С. 1374-1386.https://doi.org/10.31857/S0032180X24100073
D. V. Karelin, A. N. Zolotukhin, O. V. Ryzhkov, V. N. Lunin, D. G. Zamolodchikov, and O. E.Sukhoveeva ''Use of Long-Term Soil Respiration Measurements for Calculating the Net Carbon Balancein Ecosystems of the Central Chernozemic Region,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1638-1650 (2024).https://doi.org/10.1134/S1064229324601318
Проанализированы многолетние 2017–2023 гг. наблюдения за эмиссией СО2 из почвы в Центральном Черноземье, Курская область, которые проводили с помощью инфракрасных газоанализаторов методом закрытых камер. Полученные оценки дыхания почвы за год в антропогенных и природных экосистемах, формирующих современный лесостепной агроландшафт европейской части России, варьируют от 651 ± 88 (неудобряемый огород) и 895 ± 91 (многолетние пашни) до 1040 ± 55 г С(СО2)/(м2 год) в луговых степях и широколиственных лесах, а также 1549 ± 215 г С(СО2)/(м2 год) на 2–8-летней залежи. Доля микробного дыхания в местных почвах за вегетационный сезон составила 55.5% в широколиственных лесах, 72.4% в луговой степи и 77.6% на залежи. Рассчитанные по разнице между чистой первичной продукцией (по модели CBM–CFS3 и данным таксации) и гетеротрофным дыханием (дыхание почвы и эмиссия СО2 от крупного древесного дебриса) оценки экосистемного нетто-баланса трех участков широколиственного леса варьируют от +130 г С/(м2 год), соответствующего поглощению углерода из атмосферы, до –112 г С/(м2 год), соответствующего его источнику. В последнем случае нетто-источник связан с накоплением значительных запасов крупного древесного дебриса в результате гибели деревьев от ксилофагов. На пашнях аналогично рассчитанные по чистой первичной продукции и гетеротрофному дыханию показатели нетто-баланса углерода меняются от +186 до –144 г С/(м2 год). При этом подавляющий вклад в межгодовые вариации гетеротрофного дыхания на различных полях вносит вид возделываемой в данное время культуры (87.9%). Сделан вывод о применимости рассматриваемого подхода при оценках нетто-баланса С, как в природных, так и в антропогенных экосистемах, однако наибольшую степень неопределенности вносят оценки доли микробного дыхания.
Ключевые слова: европейская территория России, эмиссия диоксида углерода, чистая первичная продукция, углеродный баланс, Haplic Chernozem
С.М. Разгулин, Л.В. Воронин Роль грибов и бактерий в минерализации соединений азота в почвеберезняка-кисличника подзоны южной тайги Европейской России // Почвоведение. 2024. № 10. С. 1387-1399. https://doi.org/10.31857/S0032180X24100088
S. M. Razgulin and L. V. Voronin ''Role of Fungi and Bacteria in Mineralization of NitrogenCompounds in the Soil of the Wood-Sorrel Birch Forest in the Southern Taiga Subzone of EuropeanRussia,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1662-1673 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601604
На протяжении двух лет определяли вклад грибов (микромицетов и дрожжей) и бактерий в процесс нетто-аммонификации в дерново-палевоподзолистой почве под березняком-кисличником (Ярославская область) с использованием ингибиторного анализа. В микобиоте сапротрофных грибов преобладали представители родов Penicillium Link (46–99%) и Trichoderma Pers. (3–40%). Установлено, что температура и влажность почвы способны регулировать сезонные изменения общей численности грибов и дрожжей в почве березняка. Зависимости между сезонными изменениями содержания в почве органических углерода и азота и общей численностью грибов и дрожжей носили знакопеременный характер. Ингибиторный анализ показал близкий вклад грибов и бактерий в минерализацию соединений азота в почве березняка, с незначительным преобладанием грибов в первый год исследования и небольшим доминированием бактерий во второй. Азот микробной биомассы составлял от 0.8 до 3.9% общего азота почвы.
Ключевые слова: нетто-аммонификация, микобиота, сапротрофные грибы, селективные ингибиторы
Р. Х. Темботов Респираторная активность микробной биомассы в основных типах горных почввдоль высотного градиента Центрального Кавказа // Почвоведение. 2024. № 10. С. 1400-1413.https://doi.org/10.31857/S0032180X24100093
R. Kh. Tembotov ''Respiration Activity of Microbial Biomass in the Main Types of Mountainous Soilsalong the Altitude Gradient of the Central Caucasus,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1662-1673(2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601562
Представлены результаты исследований, направленных на оценку изменчивости показателей респираторной активности почвенной микробиоты (скорость базального и субстрат индуцированного дыхания), а также содержания углерода органического вещества и микробной биомассы в почвах, сформировавшихся и функционирующих в естественных (малоповрежденных) биогеоценозах, вдоль высотного градиента от предгорных до высокогорных районов Центрального Кавказа (500–3500 м над ур. м., эльбрусский вариант поясности, Кабардино-Балкария). Показано, что при возрастании абсолютной высоты, от горных черноземов к горно-луговым субальпийским почвам, значения всех изученных параметров в поверхностных горизонтах (0–10 и 0–20 см, в зависимости от типа почв) значимо увеличиваются, а на максимальной высоте – в горно-луговых альпийских почвах существенно уменьшаются. Установлено, как меняются рассматриваемые параметры в почвах различных типов, расположенных в пределах одного высотного пояса. Выявлено, что сравниваемые пары типов почв статистически значимо различаются по большинству изученных показателей (t > 2.5; p < 0.02). Полученные данные свидетельствуют, что влияние высотного градиента в значительной степени преломляется дополнительными факторами. Для выявления степени влияния основных факторов, характеризующих рельеф (высота над ур. м., аспект, уклон) и климат (19 биоклиматических характеристик) на формирование изученных параметров, проведен мультирегрессионный анализ. Он показал, что средний совокупный вклад всех 22 факторов в варьирование изученных показателей составляет: в горных черноземах 40%, в горно-луговых черноземовидных почвах 66%, в горных лугово-степных субальпийских почвах 31%, в горно-луговых субальпийских 67%, в горно-луговых альпийских почвах 67%. Таким образом, как для почв, расположенных вдоль высотного градиента, так и функционирующих в пределах одного высотного пояса, влияние рассмотренных факторов может существенно отличаться, а рельеф и климат играют важную, но не единственную роль при формировании свойств горных почв Центрального Кавказа.
Ключевые слова: микробиологические характеристики почв, органический углерод, влияние факторов, рельеф, климат, Luvic Chernozems (Pachic), Mollic Leptosols (Eutric), Leptic Umbrisols
Fang Wang, Xiaoli Wang, Rong Zhao, Lihua Zhang, Suhua Li, Nan Zhang, and Haozhang Han ''Differences in the Soil Prokaryotic Microbiome during Continuous and Single Cultivation of ThreeVarieties of Chinese Cabbage,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1674-1687 (2024).https://doi.org/10.1134/S1064229323603566
Extended cultivation of Chinese cabbage in facility leads to significant continuous cropping challenges, which limits the healthy and sustainable development of the cabbage industry. This study employed metagenomic sequencing to examine soil microbial changes under continuous cropping, integrating soil chemical properties to investigate correlations between soil microbiota and soil quality. Results indicated that after continuous cropping of three varieties of Chinese cabbage, there were decreases in microbial Operational Taxonomic Units (OTUs) and the abundance and diversity of soil microbial communities. Pseudomonadota and Actinomycetota were the most dominant Phyla in the soil microbial community. The continuous cropping of three varieties of Chinese cabbage significantly increased the relative abundance of Pseudomonadota but decreased that of Actinomycetota and increased the relative abundance of Gemmatimonas, Enhygromyxa, Rhizobium, Steroidobacter, and Bacillus, decreased the relative abundance of Pseudomonas, Bradyrhizobium, Nocardioides, and Solirubrobacter. The relative abundance of Nocardioides demonstrated a significant negative correlation with , Cl–, and available Fe, Cu, and Zn levels. Conversely, Pseudomonas abundance showed a significant positive correlation with soil pH but a negative correlation with, , , Cl–, Ca2+, Na+, K+, and available Fe, Cu, and Zn levels. These findings suggested that the reduced abundance of Nocardioides and Pseudomonas may contribute substantially to the continuous cropping challenges observed in the three vegetable crops studied.
Keywords: metagenome, prokaryotic microorganisms, continuous cropping, soil chemical properties
Агрохимия и плодородие почв
Jun Zhang and Fenghua Zhang ''Cotton Grown in Rotation with Soybean Alters Soil Organic Matterover Time,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1688-1697 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324600611
Crop rotation could effectively alleviate continuous cropping problems, but how it affects soil organic carbon (SOC) components and chemical structures in case of different duration of continuous cropping (CC) remains unclear. In this study, we selected cotton fields that had been continuously planted for 5, 10, 15, and 20 years for separate soybean rotations (SR). The mechanism of SR to improve soil quality in different duration of CC was determined by SOC components and their chemical structure. The results showed that the content of soil available nutrients, SOC, microbial biomass carbon and soluble organic carbon in the SR treatments significantly increased compared with those in the CC treatment (p < 0.05), but particulate organic carbon content decreased by 24.89–81.10%. Compared with CC in different years, SR treatments significantly reduced soil humus content. SR in 5, 10 and 15 years of CC cotton fields significantly increased the content of sucrase and decreased that of polyphenol oxidase. Compared with CC fields in different years (5-y, 10-y, 15-y, 20-y), SR increased the relative peak intensity of polysaccharides and decreased the relative peak intensity of alcohols and phenols. Among them, the relative peak intensity of R5-y, R10-y and R20-y aliphatic compounds increased, while that of R5-y, R15-y and R20-y aromatic compounds decreased, and R10-y recalcitrant components (Aliphatic + Aromatic) increased.
Keywords: continuous cropping, crop rotation, particulate organic carbon, enzyme, aliphatic and aromatic compounds, FTIR
Mahdi Najafi-Ghiri, Hamid Reza Boostani, and Soheila Sadat Hashemi ''Effect of Low TemperatureHeating of Potassium-Depleted Soils on Secondary Potassium Release to Calcium Chloride and WoodVinegar and Fixation,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1698-1708 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601082
Potassium behavior in calcareous soils are very complex and are affected by several factors, such as the content of carbonates and soil heating. In the present research, the comparison of four calcareous soils with varying amounts of carbonates, different mineralogy, and texture (collected from Fars province, southern Iran) was compared to analyze the content of K species, K release by solutions of 0.01 M CaCl2 and 1% wood vinegar, and K refixation. The study also investigated the impact of heating K-depleted soils to 100°C on the secondary release and re-fixation of K. The results showed that the studied soils contained 3– 60% carbonates, 14–53% clay, and a relatively similar mineral composition: smectite, illite, chlorite, palygorskite (in dry areas), and vermiculite (in humid areas). Wood vinegar extracted more K from soils with less carbonates than CaCl2, while this difference was not significant for Fluvisols, which contains about 60% carbonates. Mollic Vertisols with low carbonate content (about 3%) and high levels of clay and smectite released less K in the initial phase. However, K release by this soil decreased less in the second phase, indicating the higher buffering capacity of Mollic Vertisols in providing soluble K. Heating the soil increased the secondary release of K, but decreased the amount of K re-fixation in soils treated with CaCl2. Generally, Mollic Vertisols fixed more K than other soils. In addition, the type of extractant had no effect on the content of K fixation in the studied soils except Mollic Vertisols. However, wood vinegar reduced the K fixation content in Mollic Vertisols compared to CaCl2. In general, it can be concluded that wood vinegar can provide more K to the plants without dissolving K-bearing minerals compared to CaCl2. In addition, soil heating can influence the process of K release and fixation in K-depleted soils.
Keywords: mineral dissolution, Ca-K exchange, smectite, illite, vermiculite re-fixation of K
С. В. Лукин Экологическая оценка содержания тяжелых металлов и мышьяка в почвах исельскохозяйственных растениях Центрального Черноземья // Почвоведение. 2024. № 10. С. 1414-1423. https://doi.org/10.31857/S0032180X24100101
C. V. Lukin ''Ecological Assessment of Concentrations of Heavy Metals and Arsenic in Soils and Cropsof the Central Chernozemic Region,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1709-1717 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932460146X
Проведена экологическая оценка содержания Cr, Pb, Cd, Hg, As в пахотных почвах и сельскохозяйственных растениях Центрально-Черноземного экономического района России на примере Белгородской области. В ходе исследований установлено, что среднее содержание кислоторастворимых форм Cr, Pb, Аs, Cd, Hg в пахотных черноземах выщелоченных составляет 19.8, 10.0, 4.15, 0.22, 0.021, в черноземах типичных – 20.0, 10.3, 4.18, 0.23, 0.022, в черноземах обыкновенных – 20.9, 11.2, 5.48, 0.35, 0.023 мг/кг соответственно. Среднее содержание подвижных форм Pb, Cr и Cd в пахотных черноземах выщелоченных составляет 0.52, 0.14, 0.06, в черноземах типичных – 0.46, 0.13, 0.05, в черноземах обыкновенных – 0.55, 0.13, 0.04 мг/кг соответственно. Превышения установленных нормативов ОДК и ПДК этих элементов в исследуемых почвах не наблюдалось. Основным источником поступления ТМ в пахотные почвы Белгородской области являются органические удобрения. Среднее содержание Cr, Pb, As, Сd и Hg в навозе крупного рогатого скота (25% сухого вещества) составляет 0.90, 0.78, 0.277, 0.060 и 0.0084 мг/кг соответственно. Из исследуемых сельскохозяйственных культур в семенах подсолнечника зафиксировано наибольшее содержание Cd, Pb и Cr, а в зерне озимой пшеницы – Hg и Аs. В зерне сои установлено наименьшее содержание Pb, Hg и Аs, а в зерне кукурузы – Cr, Cd и Аs. В зерне озимой пшеницы, кукурузы, сои и семенах подсолнечника содержание Pb, Cd, Hg, As не превышало значений предельно допустимых концентраций, установленных для продукции, предназначенной на пищевые цели, а концентрация Cr не превышала максимально допустимого уровня, установленного для кормов.
Ключевые слова: мониторинг, чернозем, удобрения, кадмий, свинец, хром, ртуть, содержание подвижных форм элементов
Bhuyan, D. K. Patgiri, B. K. Medhi, B. Deka, G. G. Kandali, S. J. Medhi, S. Kalidas-Singh, A.Debnath, R. R. Zhiipao, T. Tsomu, S. R. Devegowda, and M. Sandillya ''Prediction of Soil Quality Index (SQI)and Its Minimum Dataset Indicators for Rice-Based CroppingSystems in the North Bank Plain Zone of Assam,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1718-1729 (2024).https://doi.org/10.1134/S1064229324600854
Prediction of soil quality index is one of the suitable options to determine the productivity of a cropping system. Rice based cropping systems are the most important cropping systems followed in the North Bank Plain region. The productivity of such system has declined continuously due to deterioration of soil quality. The current study was carried out in Cambisols soil to establish soil quality index based on soil physical and chemical properties and identify quality indicators from the rice cropping system. A total of 180 georeferenced surface soil samples were collected from five rice based cropping systems. The principal components analysis and machine learning model were used to screen the minimum data set indicators for computing the soil quality index. The minimum data set indicators were found as cation exchange capacity, micro aggregate, organic carbon, total porosity and available phosphorus. The SQI for the district ranged from 0.48 to 0.87, with an average of 0.62. The SQI was more significantly positively correlated with the rice equivalent yield of rice potato-based cropping systems, followed by rice rabi vegetables. The spatial variability of the SQI was presented on the geographical information system (GIS) platform through inverse distance weighting (IDW) method of interpolation.
Keywords: geo-referenced, principal component analysis, machine learning, geographical information system
Anyou Xie, Qingwei Zhou, Li Fu, Lichuan Zhan, and Weihong Wu ''From Lab to Field: Advancementsand Applications of On-The-Go Soil Sensors for Real-Time Monitoring,'' Eurasian Soil Science, 57 (10), 1730-1745 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601124
On-the-go soil sensors have emerged as promising tools for real-time, high-resolution soil nutrient monitoring in precision agriculture. This review provides a comprehensive overview of the current state-oftheart in on-the-go soil sensor technology, discussing the potential benefits, limitations, and applications of various sensor types, including optical sensors (Vis-NIR, MIR, ATR spectroscopy) and electrochemical sensors (ISEs, ISFETs). The integration of these sensors with positioning systems (GPS) enables the generation of detailed soil nutrient maps, which can guide site-specific management practices and optimize fertilizer application rates. However, factors such as soil moisture, texture, and heterogeneity can affect sensor performance, necessitating robust calibration models and standardized protocols. Future perspectives highlight the need for multi-sensor systems, incorporation into IoT networks for smart farming, and enhancing affordability and adoptability of on-the-go sensor technologies to promote widespread adoption in precision agriculture.
Keywords: precision nutrient management, site-specific management, sensor performance, calibration models, IoT networks
Деградация, восстановление и охрана почв
В.А. Чаплыгин, М.В. Бурачевская, Т.М. Минкина, С.С.Манджиева, Т. И. Сиромля, Н. П.Черникова, Т. С. Дудников Особенности накопления и распределения тяжелых металлов в почвахи лекарственных растениях импактной зоны Новочеркасской ГРЭС // Почвоведение. 2024. № 10.С. 1424-1438. https://doi.org/10.31857/S0032180X24100116
A. Chaplygin, M. V. Burachevskay, T. M. Minkina, S. S. Mandzhieva, T. I. Siromlya, N. P.Chernikova, and T. S. Dudnikova ''Accumulation and Distribution of Heavy Metals in Soils andMedicinal Plants in the Impact Zone of Novocherkassk Power Station,'' Eurasian Soil Science, 57 (10),1746-1758 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601501
Одним из энергетических предприятий первого класса опасности, работающем преимущественно на угле, выбросы которого оказывают негативное воздействие на окружающую среду Ростовской области, является Новочеркасская ГРЭС. Целью исследования являлся анализ накопления Zn, Pb, Cu, Mn, Ni, Cr и Cd в почвах и различных видах лекарственных растений импактной зоны Новочеркасской ГРЭС. Показано превышение валового содержания Cr, Ni и Cd в почвах по сравнению с фоном и ориентировочно допустимой концентрации до 1.4 раза. При этом, установлено превышение предельно допустимой концентрации подвижных форм Cu в почвах до 4 раз, Zn, Pb, Ni и Cr – до 2 раз. Выявлено, что полынь горькая, цикорий обыкновенный и пижма обыкновенная аккумулируют тяжелые металлы преимущественно в надземной части, тысячелистник щетинистый – в корнях. Выявлено превышение максимально допустимого уровня содержания элементов у тысячелистника до 3.5 раз по Pb, до 5 раз по Cd и до 3 раз по Ni, у полыни по Pb до 5.5 раз и Ni до 2 раз, у цикория по Pb и Cd до 2 и 6 раз, у пижмы по Pb и Cd в 3 раза. Наиболее высокое содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве и их аккумуляция в растениях наблюдается в пределах 3 км в северо-западном направлении от ГРЭС. На основе биогеохимических показателей дана оценка степени техногенной нагрузки на почвы и лекарственные растения импактной зоны.
Ключевые слова: чернозем, потенциально токсичные элементы, загрязнение, лекарственное растительное сырье, экологический мониторинг, биогеохимические показатели
E. Guo, S. Y. Cao, L. L. Nan, B. Dong, Z. B. Zhan, and Z. Wang ''Ecological Risk Assessment of Cu,Ni, Cd, Hg, Zn, Pb and As in Typical Farmland Gray-Brown Desert Soil in China,'' Eurasian SoilScience, 57 (10), 1759-1766 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601306
Heavy metal pollution in soils is a common environmental issue. However, previous studies have primarily investigated the total concentrations of heavy metals, while fraction analysis of heavy metals has rarely been conducted. To bridge this gap, 18 topsoil samples of gray-brown desert farmland soil from the Jinchuan District, Gansu Province, China, were collected to analyze the total concentrations and fractions of Cu, Ni, Cd, Hg, Zn, Pb, and As with the Tessier sequential extraction method that were mainly found in the residual fraction (Pb 50%, As 99%). Ni and Pb were associated with secondary bound to carbonate fractions in most soil samples, while Cd, Hg, and Zn were associated with secondary bound to organic matter fractions. Cu was associated with secondary water-soluble, exchangeable, bound to carbonates, bound to Fe-Mn oxides, and bound to organic matter fractions. The mean values of RAC were in the sequence of Cu > Zn > Cd > Pb > Ni > Hg > As. The results of RSP indicated that the ecological risk levels of Cd, Ni, Cu, Zn, As, and Hg in the soils were low, and Pb was the most significant potential risk factor among all elements. The findings can be used to practice sustainable soil management in the area.
Keywords: metals(loid) fractionation, risk assessment code, secondary and primary phase ratios
Почвоведение №1, 2024
Генезис и география почв
И. Х. Шумилов, О. П. Тельнова Инситные корневые системы в девонских палеопочвах Среднего Тиман // Почвоведение. 2024. № 1. С. 5-13. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010011
По мере развития жизни существовало небольшое количество ключевых эволюционных событий, которые инициировали глобальные биосферные изменения. Одним из таких событий было взрывное развитие наземной растительности и появление в девонский период лесных экосистем. Для колонизации суши, начатой мохообразными и их предками, требовалось появление и развитие разнообразных корневых систем. Корни эволюционировали раздельно и независимо в нескольких основных направлениях, быстро расширяя свою функциональность. В среднем течении р. Цильмы на Среднем Тимане в красноцветных отложениях среднего и верхнего девона исследованы многочисленные палеопочвенные горизонты и их комплексы. Согласно палинологическим данным, на этой территории наземная флора отличалась высоким разнообразием. Исследованные древние почвы отличаются присутствием инситных корней различных типов. Целью работы было морфологическое описание обнаруженных корневых систем. Систематика девонских корневых систем на сегодняшний день находится на этапе первичного накопления данных. В результате исследований в палеопочвах выделены три морфологических типа корневых систем, принадлежавших преимущественно травоподобным растениям. В палеоботанической литературе отсутствуют описания подобных объектов. Морфологические типы корневых систем скоррелированы с геоморфологическими особенностями изучаемой территории.
Ключевые слова: ископаемые корни, красноцветные отложения, педогенез, средний девон
Т. В. Алексеева, А. О. Алексеев Кислая сульфатная палеопочва в отложениях среднего девона на территории Центрального девонского поля (Павловский карьер, Воронежская область) // Почвоведение. 2024. № 1. С. 14-26. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010027
деталях изучена палеопочва среднего девона (эйфельский ярус), сформированная на риолитовом туфе (Павловский карьер гранитов). Туф залегает в основании осадочного чехла в кровле коры выветривания протерозойского фундамента. Палеопочва латерально выдержана. Ее мощность колеблется от 20 до 150 см в зависимости от рельефа подстилающих пород. Туф содержит многочисленные включения углей, большинство которых частично или полностью замещены пиритом. Большая часть углей принадлежит остаткам нематофитов (Nematophytales и Prototaxites) – группы организмов с невыясненным таксономическим положением. Угли имеют аллохтонное происхождение. Отсутствие ризолитов и микростроение растительных остатков позволили предположить, что палеопочва сформирована под бескорневой литофитной растительностью. На основании комплекса полученных аналитических характеристик установлено, что палеопочва является аналогом современных кислых сульфатных почв. Почвообразование осуществлялось преимущественно в ходе химического преобразования пород под воздействием продуктов окисления пирита. Палеопочва демонстрирует наличие следующих морфологических признаков почвообразования: иллювиирование глины с формированием кутан и языковатой подошвы, подвижность железа, наличие новообразованных Fe-гипсовых нодулей. В ней формируются каолинит, гипс, гетит, Fe-сульфаты. Для кровли палеопочвы характерны рост содержания Al2O3, Fe2O3, величины отношений Al/Ti, Ba/Sr, K/Rb, индекса латеритизации. Преобразования породы носили очаговый характер, палеопочва не демонстрирует выраженного горизонтного строения профиля.
Ключевые слова: геохимические индексы, гипс, пирит, риолит, нематофиты
С. В. Наугольных Признаки почвообразования в раннем протерозое на материале из отложений ливвия (Карелия) // Почвоведение. 2024. № 1. С. 27-36.
Рассмотрены ископаемые цианобактериальные пленки из нижнепротерозойских шунгитов (ливвий) Карелии, ранее описанные как условно-формальный вид Cyathotes nigoserica Makarikhin. Эти пленки были образованы бактериями и, возможно, грибами, существовавшими в условиях литорали или супралиторали (зоне захлеста волн). На адаптацию этих микроорганизмов к существованию в условиях временного (возможно, долговременного) осушения указывает развитие у них плотных покровов, препятствовавших высыханию тела организма. Это сообщество интенсивно воздействовало на минеральный субстрат, изменяя его структуру и обогащая биогенами и формируя, таким образом, архаичный почвенный микропрофиль. Признаками древнего почвообразования, обнаруженными в ходе исследований, можно считать преобразование текстуры поверхности минерального субстрата жизнедеятельностью наземных организмов (бактерий, грибов) с формированием специфического ячеистого рельефа, изменение внутренней структуры этого субстрата с появлением слепков клиновидных трещин в подстилающем матриксе, перераспределение неорганических соединений в ходе образования палеопочвенного микропрофиля (повышение содержания окиси кремния в верхней части профиля с одновременным уменьшением количества оксидов железа).
Ключевые слова: палеопочвы, докембрий, Фенно-Скандия, бактерии, шунгиты, FPS-профили
The Maastrichtian age dinosaur-bearing Lameta Formation in Central India is a pedogenically modified sedimentary succession. This succession records various pedogenic signatures such as the obliteration of bedding, root traces, burrows, soil structures, and soil horizons, indicating distinct paleosol types, which provide information about the associated paleoclimatic and paleoenvironmental conditions. In the present study, combining soil morphology and micromorphology, we recognized, classified, and interpreted eleven paleosol profiles preserved in the Lower Limestone and Mottled Nodular Bed Unit of the Lameta Formation, exposed in the Jabalpur subregion in Central India. The studied paleosols were divided into five different pedotypes (soil types) based on the majority/stage of development of pedogenic features. The observed pedotypes are compound and composite paleosol profiles, composed of entisols, hydromorphic calcic-inceptisols, gleyed alfisols, and well-developed alfisols. This variation in observed pedotypes represent the characteristics of a soil catena. In this soil catena, the variation in paleosol profiles is related to the variation in hydrology and relief of the landscape. The better-drained paleosols are forming on higher grounds, whereas poorly drained paleosols are forming in lowlands. The identified pedotypes with varying drainage and maturity are used to reconstruct the paleolandscape as an agglomeration of seasonal wetlands and dry lands. Further, based on several pedogenic features, the Lameta sediments are interpreted to have been deposited in tropical warm, humid climatic conditions.
Keywords: Late Cretaceous paleosol, soil morphology, micromorphology, paleoenviroment, pedotypes
М. В. Хмелева, П. Г. Панин, П. Д. Фролов, А. С. Тесаков, А. В. Бухонов Почвообразование в раннем плиоцене по материалам лёссово-почвенного разреза Альма-Песчаное (западная часть полуострова Крым) // Почвоведение. 2024. № 1. С. 37-51. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010044
Рассмотрена лёссово-почвенная серия разреза Альма–Песчаное, расположенная на западе Крымского полуострова. Подробный анализ морфологических, физико-химических и ряда других признаков позволил выделить восемь палеопочв, развитие которых происходило в отличных друг от друга условиях. Предположительный возраст лёссово-почвенной серии был установлен на основе палеофаунистического анализа по находке зуба мыши Micromys cf. bendae. Согласно полученным данным, на начальном этапе формирование палеопочв шло ритмично в сухих умеренно-теплых условиях. Палеопочвы развивались по степному типу почвообразования (каштановые почвы, Kastanozems). Позднее климат изменяется в сторону увеличения температуры и влажности, формируются две красно-бурые полигенетичные палеопочвы. Их формирование происходило поэтапно в условиях от аридного до жаркого влажного субтропического климата, на оптимальных стадиях развития почвы формировались по типу ферсиаллитных (Nitisols). На конечных стадиях развития палеопочвы подвергались резким сменам режимов увлажнения–иссушения. Красноцветные палеопочвы изученного разреза предположительно могут относиться к Севастопольскому стратиграфическому горизонту. Проведенные исследования позволили охарактеризовать ландшафтно-климатические условия и сформировать представление о генезисе почвенного покрова в раннем плиоцене.
Ключевые слова: палеопочва, морфология почв, изменение климата, занклий, Восточно-Европейская равнина
Алексеев А. О., Алексеева Т. В. Минералогия и магнитные свойства лёссово-почвенной формации как отражение ландшафтно-климатических условий на территории Терско-Кумской низменности в плейстоцене // Почвоведение. 2024. № 1. С. 52-64. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010053
Проведено детальное минералогическое и геохимическое исследование опорного разреза “Отказное”, представляющего лёссово-почвенный комплекс, приуроченный к Терско-Кумской равнине. Разрез сохраняет детальную запись истории развития региона в плейстоцене. Мощность отложений достигает 140 м, а возраст может превышать 800 тыс. лет. Одна из основных задач работы состояла в демонстрации возможностей комплекса методов измерения магнетизма окружающей среды в сочетании с мессбауэровской спектроскопией, минералогическими и геохимическими методами для проведения палеогеографических реконструкций природной среды и условий осадконакопления. Обнаруженные изменения магнитных свойств для опорного разреза “Отказное” свидетельствуют о высокой чувствительности минералов железа к изменяющимся климатическим условиям при почвообразовании и условиям осадконакопления. Почвенные горизонты характеризуются повышенным содержанием ферримагнетиков. Отмечается существенное увеличение ферримагнитного вклада в палеопочвенных горизонтах (ПП), где он достигает 80% от полной магнитной восприимчивости по сравнению с лёссовыми горизонтами. На основе распределения групп глинистых минералов по глубине изученного разреза выделяется до шести уровней развития палеопочв. Степень выраженности изменений минерального состава в них различна. Важный момент – присутствие хлоритов в палепочвенных горизонтах, что, вероятно, может объясняться эродированностью наиболее выветрелой кровли ПП. Заметный прирост содержания смектитовой фазы в ПП горизонтах свидетельствует о достаточной длительности почвообразования. Полученные результаты по изменению магнитной восприимчивости и глинистой минералогии ярко фиксируют ПП, также уверено выделяются микулинское межледниковье (MIS5) и межстадиал днепровского ледникового горизонта (MIS6) к которому относится слабовыраженная брянская палеопочва. Полученные результаты изменения вещественного состава лёссово-почвенного комплекса подтверждает стратиграфические построения. На основании количественных показателей (совокупности магнитных, минералогических, и геохимических параметров) для почвенно-лёссовых комплексов территории Терско-Кумской равнины реконструирована динамика климатических условий, и подтвержден тренд постепенной аридизации климата в течение плейстоцена. Эпохи межледниковий, когда формировались почвенные комплексы, характеризовались повышенной по сравнению с этапами оледенений гумидностью климата с максимумом индекса аридности IDM = 35 (годовые осадки до 700 мм) для инжавинского педокомплекса (ПК4).
Ключевые слова: магнитная минералогия почв, глинистые минералы, оксиды железа, мессбауэровская спектроскопия, палеореконструкции
П.И. Калинин, О.Г. Занина, П.Г. Панин, И.Ю. Кудреватых Фитолитные и палеоландшафтные свидетельства изменения окружающей среды на юге Восточно-Европейской равнины в плейстоцене // Почвоведение. 2024. № 1. С. 65-78. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010068
венной серии разреза Чумбур-Коса, Приазовье (МИС‑17…МИС‑1) и оценена возможность использования фитолитного анализа для диагностики растительного покрова в межледниковые и ледниковые периоды плейстоцена. С помощью показателя магнитной восприимчивости рассчитано среднее годовое количество атмосферных осадков. Установлено, что в плейстоцене происходила направленная смена климата в сторону аридизации, при которой количество осадков снижалось в межледниковые периоды с 600 до 550 мм/год, в ледниковые не превышало 200–250 мм/год. Аридизация климата приводила к ксерофитизации растительных сообществ, снижению биопродуктивности и ландшафтного разнообразия. В теплые интервалы плейстоцена преобладали лугово-разнотравные ассоциации, которые при наступлении ледникового этапа сменялись на остепненные. Природно-климатические зоны находились в пределах современных границ, демонстрируя относительную устойчивость степных ландшафтов к глобальным климатическим колебаниям.
Ключевые слова: лёсс, палеопочвы, геохимические коэффициенты, биопродуктивность, Приазовье
Губин С. В. Смена основных трендов почвообразования заключительных этапов позднего плейстоцена на территории западного сектора Берингии // Почвоведение. 2024. № 1. С. 79-93. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010075
В сформированных в позднем плейстоцене на территории западного сектора Берингии толщах отложений ледового комплекса (едомных) возраста МИС‑3 и МИС‑2 установлено присутствие четырех погребенных почв. Основной материал отложений представлен криопедолитами – мерзлыми минеральными осадками пылеватого или пылевато-песчаного состава, прошедшими в ходе своего накопления стадию синлитогенного почвообразования, сохраняющими признаки педогенеза, но не образующих почвенных профилей. Синлитогенное почвообразование протекало в условиях суровых зим, при высокой летней теплообеспеченности и достаточном увлажнении самых верхних слоев формировавшихся почв. Оно ограничивалось активной минерализацией наиболее легко разлагаемых органических остатков с образованием значительного количества питательных соединений и захоронением в средних и нижних частях профилей в виде детрита устойчивых к биохимической трансформации остатков растений. В МИС‑3 синлитогенное почвообразование периодически прерывалось эпигенным, вызванным климатическими потеплениями, увеличением глубин сезонного протаивания, увлажненности, прекращением или резким ослаблением поступления на поверхность минерального осадка, перестройкой ландшафтной обстановки. Наибольшим разнообразием строения и степенью оформленности профилей характеризуются почвы, формировавшиеся в начале МИС‑3. Две последующие почвы, относящиеся к средине этой стадии, носят следы гидроморфного или полугидроморфного почвообразования и близки к почвам современных заболоченных тундр. Почвы заключительного этапа МИС‑3 развивались в условиях нарастающей суровости климата и активизирующегося поступления на поверхность минерального осадка. В толщах МИС‑2 признаки эпигенного почвообразования отсутствуют.
Ключевые слова: ледовый комплекс, криопедолит, погребенные почвы, многолетняя мерзлота, синлитогенное почвообразование, Cryosol
С.Н. Седов, В.С. Шейнкман Позднеплейстоценовые палеопочвы севера Западной Сибири: летопись истории природной среды и компонент современного почвенного покрова // Почвоведение. 2024. № 1. С. 94-110. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010081
Представлены результаты поиска и исследований позднеплейстоценовых почв на севере Западной Сибири. Теоретическим основанием служила безледниковая модель эволюции плейстоценовых ландшафтов региона, поскольку альтернативная модель с распространением ледниковых покровов не предполагала сохранения палеопочв. Ледниковые отложения на территории региона отсутствовали, но в разрезах высоких речных террас, вскрывающих осадки позднего и среднего плейстоцена, были выявлены палеопочвенные уровни. Они соответствовали хроноинтервалам с ландшафтами, благоприятными для развития педогенеза: 1) казанцевскому термохрону – морской изотопно-кислородной стадии (МИС) 5, 2) каргинскому интерстадиалу МИС‑3 и 3) концу сартанского криохрона МИС‑2. На основании морфогенетического анализа, включая микроморфологические наблюдения, проведена педогенетическая интерпретация палеопочв. Выявлено, что в полигенетическом профиле палеопочвы МИС‑5 стадия таежного почвообразования с иллювиированием глины сменилась более холодной тундровой фазой с надмерзлотным оглеением, палеопочвы МИС‑3 характеризуются тундрово-степными разностями, в которых оглеение и криогенные процессы сочетаются с новообразованием карбонатов, а палеопочвенный уровень конца МИС‑2 является продуктом тундрово-болотного педогенеза и включает оглеенные педоседименты, заполняющие псевдоморфозы по ледяным жилам. Последнее позволило выделить позднесартанский Тазовско-Надымский почвенно-криогенный горизонт. Проведена корреляция полученных результатов с синхронными стратиграфическими построениями для сопредельных регионов и поставлен вопрос о создании почвенно-мерзлотной палеолетописи севера Западной Сибири.
Ключевые слова: погребенные почвы, четвертичный период, изменения климата, криогенез, педокомплекс, Западно-Сибирская низменность
С.А. Сычева П.Р. Пушкина, А.А. Гольева, Т.М. Горбачева, И.В. Ковда Стадийность развития рышковского педолитокомплекса как смена благоприятных и экстремальных условий в завершенном межледниковье (МИС-5e) // Почвоведение. 2024. № 1. С. 111-126. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010097
микулинского межледниковья (МИС‑5е), состоящий из трех–четырех профилей почв, разделенных гумусированными педоседиментами. Нижняя почва – эродированная серая лесная, две средние – луговые в днище берегового оврага, средняя на палеосклоне – дерново-подзолистая и верхние слаборазвитые почвы с элементами лесного почвообразования. Морфологическое, физико-химическое и микробиоморфное изучение строения педолитокомплекса на склоне и в днище погребенного берегового оврага, заполненного пролювиальными и аллювиально-делювиальными отложениями, позволило реконструировать не менее трех педогенных и четырех морфолитогенных этапов в МИС‑5е, что значительно детализировало событийную историю межледниковья. В профиле рышковского педолитокомплекса хорошо выражен погребенный гумусовый горизонт нижней серой лесной почвы, отражающий более теплые климатические условия первой половины последнего завершенного межледниковья, по сравнению со второй. Почвообразование в трансаккумулятивных ландшафтах неоднократно прерывалось эрозионно-аккумулятивными процессами, что отражает нестабильность (ритмичность) климатической обстановки в микулинское (эемское) межледниковье и хорошо коррелирует с детальными записями других геологических архивов.
Ключевые слова: палеопочва, склон, овраг, межледниковье МИС‑5е, фитолиты, этапы развития, Александровский карьер
Т. Э. Хомутова, Е. В. Чернышева, Н. Н. Каширская, К. С. Дущанова, А. А. Петросян, М. В. Ельцов, А. В. Борисов Факторы, определяющие варьирование микробной биомассы в современных и погребенных почвах степной зоны // Почвоведение. 2024. № 1. С. 127-141. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010108
Проведено обобщение всех полученных авторским коллективом к настоящему времени результатов исследований микробной биомассы в погребенных почвах археологических памятников и современных фоновых почвах. В географическом плане объекты исследования охватывают юго-восток Русской равнины, Прикаспийскую низменность, Западный Кавказ и Крым. Накоплен представительный объем данных о хроно-географических закономерностях изменений микробной биомассы в черноземах (Chernozem mollic), каштановых почвах (Kastanozems Haplic), светло-каштановых почвах (Cambisols salic) и солонцах (Solonetz Humic). Хронологические рамки: эпоха энеолита–Новое время (5700–300 лет назад). Биомассу почвенных микробных сообществ оценивали по содержанию фосфолипидов в почве. Показано, что микробная биомасса в погребенных почвах не определяется типом почвы и временем пребывания почвы в погребенном состоянии. Среднее значение содержания фосфолипидов в погребенных почвах в 2 раза ниже, чем в современных, но корреляции микробной биомассы со временем пребывания почвы в погребенном состояние не выявлено. В большей степени содержание фосфолипидов в погребенных почвах зависело от содержания ила, при содержании которого <10% значения микробной биомассы были минимальными. Геоморфологическая позиция – значимый фактор, влияющий на величину микробной биомассы. Максимальные значения микробной биомассы характерны для почв локальных водоразделов и склонов северной экспозиции. В солонцах отмечена обратная корреляция микробной биомассы и мощности горизонта SEL. В культурных слоях древних поселений микробная биомасса превышает значения современных почв и зависит от особенностей хозяйственного использования территории и объемов поступающих субстратов антропогенной природы.
Ключевые слова: микробные сообщества, фосфолипиды, сухая степь, археологическое почвоведение
О. С. Хохлова, А. А. Гольева Палеопочвенное и микробиоморфное изучение курганов средневековья в Подмосковье // Почвоведение. 2024. № 1. С. 142-156. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010111
Проведено исследование почв, погребенных под курганами эпохи средневековья (XII– XIII вв. н. э.) и современных дерново-подзолистых почв в Одинцовском районе Московской области. В изученных палеопочвах зафиксированы различия по степени проявления процессов переувлажнения и/или оподзоливания, а также по морфологическим данным – аккумуляции гумуса и признакам былой активности почвенной биоты. Современная почва демонстрирует наиболее осветленный профиль с глубокими языками отбеленного материала. По данным микробиоморфного анализа предложен относительный хронологический порядок сооружения курганов в могильнике. В начале XIII в. реконструированы относительно теплые и влажные климатические условия, сходные с современными последних 30 лет, при которых формировалась почва, погребенная под курганом 3, и относительно сухой и холодный климат во второй половине того же века, когда формировалась почва под курганом 1. Исследование подтвердило изменчивый характер климата в лесной зоне Подмосковья во время последнего завершенного климатического ритма голоцена. Определен способ строительства курганных конструкций: выкладка почвенных горизонтов из ровиков вокруг кургана в обратном порядке на срезанную поверхность погребаемой почвы и трамбовка грунта без дополнительного увлажнения. Полученные результаты дополняют базу данных информационного блока почвенных архивов на примере древних лесных почв под курганами.
Ключевые слова: погребенные почвы, микроморфология почв, динамика климата, курганные конструкции
А. Ю. Овчинников, О. Г. Занина, Д. А. Лопатина, А. А. Выборнов, А. М. Макшанов Почвенно-экологические особенности нео-энеолитического поселения «Алгай» в Нижнем Поволжье // Почвоведение. 2024. № 1. С. 157-169. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010121
сандрово-Гайском районе Саратовской области. Поселение нео-энеолитического времени включает несколько археологических культурных слоев, сформированных за последние 8 тыс. лет. Современные почвы представлены антропогенно-преобразованными светло-каштановыми карбонатными (Eutric Cambisol (Loamic, Protocalcic, Ochric)). В работе применяли почвенные, палеопочвенные, палеоботанические методы, метод радиоуглеродного датирования. Почвенная толща представлена стратиграфически разделенными разновременными полнопрофильными голоценовыми почвами, показывающими разную скорость процессов эолового осадконакопления и почвообразования, смену растительности и антропогенного присутствия на данной территории. Палеопочвенные и палеоботанические данные показали, что окружающая природная обстановка территории не была стабильной в течение всего голоцена, и на изучаемой территории существовали сухие степи. Наиболее активные процессы осадконакопления и почвообразования происходили в середине голоцена в период АТ‑2. В этапы аридизации климата происходили процессы активного осадконакопления и произрастания угнетенной растительности, что сказывалось на отсутствии человека на данной территории. Этапы гумидизации климата выражались в эпигенном почвообразовании с формированием органо-аккумулятивных горизонтов, в разнообразных растительных ассоциациях, в богатом видовом составе диких животных, что говорит о благоприятной окружающей обстановке для проживания человека в регионе. Полученные материалы показали смену окружающей природной обстановки на изучаемой территории, формирование разновременных голоценовых почв, периодическую миграцию человека. В отличие от современной почвы, погребенные почвы формировались в крайне аридных условиях, характеризуемых формированием процессов содового засоления почв. Проведенное исследование позволило получить новые данные о природно-климатических, почвенных и палеоботанических особенностях изучаемого региона.
Ключевые слова: палеопочвоведение, микробиоморфы, голоцен, Eutric Cambisol (Loamic, Protocalcic, Ochric)
И.А. Жарких, А.В. Русаков, Е.Р. Михайлова, В.Ю. Соболев, О.С. Хохлова, А.О. Макеев Педохроноряды средневековых курганных могильников, Псковская область // Почвоведение. 2024. № 1. С. 170-182. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010132
Изучены почвы, погребенные под раннесредневековыми курганами IX и начала XI вв. Проведена реконструкция влияния естественных изменений природной среды на динамику процессов почвообразования на основании сравнительного анализа свойств почв, погребенных под разновозрастными курганами, дневных (фоновых) и вновь образованных на курганных конструкциях; дополнены данные о времени формирования почв на песчаных почвообразующих породах в таежной зоне. Регион исследования относится к Прибалтийской провинции дерново-подзолистых почв южно-таежной подзоны. Описаны почвы, погребенные под курганными конструкциями в периоды с различными климатическими условиями. Почвы, развивавшиеся перед погребением в условиях прохладного и влажного климата VIII–IX вв. н. э., характеризуются подвижностью форм железа по профилю и морфологически выраженным скоплениям отбеленных кварцевых зерен в верхней его части. Влияние теплого и сухого климата X в. н. э. на процессы почвообразования проявляется в меньшей подвижности соединений железа и более активном гумусонакоплении, меньшем осветлении минеральных зерен. Время формирования профиля дерново-подбура в материале курганных конструкций оценено в 1 тыс. лет. Сооружение курганных конструкций состояло в последовательной насыпке вала от краев к центру площадки, при которой в верхней части кургана оказывался материал срединных горизонтов исходной почвы.
Ключевые слова: погребенные почвы, дерново-подбуры, динамика природной среды в голоцене, мезоморфология, археологическое почвоведение, Северо-Запад Русской равнины
Д.Г. Поляков, И.В. Ковда, А.Г. Рябуха Почвы меловых полигонов Подуральского плато: морфология, свойства и классификация // Почвоведение. 2024. № 1. С. 183-198. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010148
Для почв меловых полигонов Общего Сырта и Подуральского плато характерно сочетание разновозрастных признаков, сформированных в разных природных условиях. Современные признаки являются результатом биогенно-аккумулятивных процессов, структурообразования, засоления и коркообразования. Реликтовые признаки обусловлены палеокриогенезом, к ним относятся: палеомерзлотный комплекс блок–псевдоморфоза, криотурбации, палеомерзлотный клин, скопления и сортировка крупнозема и др. Хорошая выраженность реликтовых криогенных признаков и современные криогенные процессы определяют уникальность степных почв, горизонты и формула профиля которых отсутствуют в классификации и диагностике почв России (КиДПР). Для отражения особенностей современного облика почв и их генезиса в терминологии КиДПР предложен новый диагностический горизонт BCM криоструктурно-метаморфический, а почвы комплекса диагностированы как криоструктурно-метаморфические (Calcaric Regosol) на микроповышениях, на микросклонах – протогумусовые и светлогумусовые криоструктурно-метаморфические (Calcaric Regosol (Ochric)), светлогумусовые и светлогумусовые криометаморфические (Rendzic Calcaric Phaeozem) в микропонижении. Реликтовые криогенные признаки предлагается учитывать в классификации этих почв на уровне рода с приставкой палео.
Ключевые слова: (палео)криогенез, микрорельеф, реликтовые признаки, мозаичный профиль, структурный метаморфизм, криотурбации, засоление
Остроумов В. Е. Модель накопления почвенно-осадочной последовательности ледового комплекса Колымской низменности // Почвоведение. 2024. № 1. С. 199-208. https://doi.org/10.31857/S0032180X24010153
На примере обнажения на мысу Малый Чукочий разработана модель накопления почвенно-осадочной последовательности ледового комплекса Колымской низменности. Измерено распределение магнитной восприимчивости осадка по глубине последовательности, которое имеет периодическую форму. Удельная магнитная восприимчивость материала на уровне (5–25) × 10–8 м3/кг определяется присутствием в нем дисперсных кристаллов магнетита. Обоснована гипотеза об аутигенном происхождении магнетита ледового комплекса. Благодаря его накоплению магнитная восприимчивость почвы увеличивается на протяжении времени жизни материала в сезонно-талом слое, а ее распределение в почвенно-осадочной последовательности отражает информацию об истории накопления толщи. Предлагаемая модель описывает почвенно-осадочную последовательность как результат поступления осадка на поверхность почвы с непостоянной во времени интенсивностью потока осадочного вещества, что определяет длительность времени жизни осадка в сезонно-талом слое и срок накопления магнетита в почве. Проведено сопоставление вычисленного распределения степени трансформации осадка в профиле последовательности с измеренным распределением магнитной восприимчивости. По данным об этом распределении с помощью модели выполнена реконструкция истории накопления почвенно-осадочной последовательности.
Ключевые слова: синлитогенное почвообразование, модель глубина–время, криогенные почвы, ледовый комплекс, магнитная восприимчивость почвы
Почвоведение №8, 2023
Химия почв
Д. Н. Гарькуша, Ю. А. Фёдоров, Н. С. Тамбиева, Е. В. Мельников Эмиссия метана рисовыми полями Ростовской области // Почвоведение. 2023. № 8. С. 889-902. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600051
Проанализированы результаты полевых измерений камерным методом потоков метана в атмосферу с рисовых полей Ростовской области (юг Европейской России). Помимо измерения потоков метана в фазы всходов и полной спелости риса, в воде и различных горизонтах обводненных почв рисового чека определены концентрация метана и сероводорода, Eh, рН, плотность и влажность. Поток метана в атмосферу с рисового чека варьировал в диапазоне от 0.195 до 0.531 мг СН4/(м2 ч) и в фазе полной спелости риса в среднем был в 2.1 раза выше, чем в фазе всходов. Скорость потока метана в атмосферу с поверхности необводненных почв, расположенных между рисовыми чеками, в среднем была в 4.9–12.1 раз ниже, чем скорость его потока с рисовых чеков, изменяясь в пределах 0.034– 0.045 мг СН4/(м2 ч). Показано, что после обводнения рисовых чеков в изолированных слоем воды почвах снижаются значения Eh и, как следствие, происходит увеличение концентраций метана в почвах и его потоков в атмосферу. Согласно проведенной оценке, суммарная эмиссия метана рисовыми полями Ростовской области ориентировочно достигает 1.253 т/сут или 150 т/год, что составляет 0.4–1.5% от годового выделения метана почвами Ростовской области. Ключевые слова: почвы рисовых чеков, парниковые газы, анаэробные газы, сероводород
Г.Н. Федотов, Е.В. Шеин, Д.А. Ушкова, О.А. Салимгареева, И.В. Горепекин, Д. И. Потапов Надмолекулярные образования из молекул гуминовых веществ и их фрактальная организация // Почвоведение. 2023. № 8. С. 903-910. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601608
При изучении водоустойчивости обнаружено, что при капиллярном контакте почв с водой в воду выделяются сферические частицы размером несколько сот нанометров. Проведенные исследования показали, что подобные частицы переходят в воду из любых содержащих гумус объектов: почв, торфов, гуминовых кислот, гуматов, фульвокислот. Элементный микроанализ подобных частиц, выделенных из дерново-подзолистой почвы, показал, что они состоят преимущественно из органического вещества. Частицы представляют собой ранее неоднократно обнаруживаемые надмолекулярные образования из специфического органического вещества почв. Известно, что гуминовые вещества почв фрактально организованы, и в воде они существуют в виде фрактальных кластеров размером несколько сот нанометров (Ф-кластеров), образованных частицами-молекулами гуминовых веществ размером около 10 нм. Это позволило предположить, что выделяемые из содержащих гумус образцов надмолекулярные образования представляют собой Ф-кластеры. Исходя из высокой устойчивости надмолекулярных образований гуминовых веществ к распаду на частицы-молекулы следует, что гуминовые вещества в почвах должны обладать фрактально-кластерной организацией.
Ключевые слова: Ф-кластеры, почвенные гели, рентгеновский микроанализ, пространственная организация гуминовых веществ
Shuyan Xiang, Li Fu, Liangliang Tang, Fei Chen, Shichao Zhao, and Chengliang Yin ''Mapping the Knowledge Domains of Research on Nanoscale Zero-Valent Iron in Remediation of Contaminated Soil: a Scientometric Study,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229322602712
Nanoscale zero-valent iron (nZVI) has received increasing attention as a new technology that can provide cost-effective solutions in the remediation and treatment of contaminated soils due to its large surface area and high surface reactivity. nZVI can remove/transfer a wide range of contaminants such as heavy metals, inorganic salts and organic matter from the soil. This bibliometric analysis focused on the application of nZVI in soil remediation. A total of 1255 research papers were traced and analyzed between 1997 and 2022. The use of nZVI for soil remediation has undergone three stages of development and has received a great deal of attention in the last decade. A range of environmental science-related journals provides a stable platform for publishing and discussing papers on this topic. The contributions of different countries, institutions and authors to this topic were analyzed. A complex cooperation network between them was constructed. Keyword analysis was used to understand the different research directions on this topic. Most of these efforts have focused on the preparation and modification of nZVI. The mechanism of its use for the remediation of different pollutants has also been described in detail. Some examples of field applications have also been reported. Finally, the current status of this topic based on bibliometrics and its future perspectives are summarized.
Keywords: CiteSpace, activated carbon, biochar, dechlorination, bibliometrics
The study estimates the soil organic carbon stock under various cropping systems to assess their sequestration potential in a tropical monsoon region, namely the Chulliyar-Ikshumathi sub-watershed of Bharathapuzha in Kerala, India. The cropping systems selected are the paddy, vegetables, coconut-arecanut groves, homestead farms, and mango plantations. The standard soil analyzing procedures to collect and analyze 129 soil samples from 43 locations were followed. The carbon stock (CS) of 0–10, 10–20, and 20–30 cm depth layers at each sampling location was estimated following the Walkley-Black method. The sequestration potential of soil under each cropping system is estimated to suggest an optimal cropping system for the region. The CS decreased with depth, irrespective of cropping systems. Among the cropping systems, the mango plantations, which practiced zero/no-tillage, have stability in the distribution of CS, while paddy fields showed higher variability in the CS. Even though mango plantations have more carbon sequestration potential (CSP), the coconut-arecanut grove is a better candidate for carbon sequestration (CSeq) in this region owing to its wider areal extent and acceptability. This analysis reveals the importance of assessing CS at the watershed level for sustainable land use planning to achieve better sequestration of atmospheric carbon.
Keywords: soil organic carbon, Acrisols, Cambisols, soil plough layer, Walkley-Black method, image segmentation, zero tillage, homestead farms
Физика почв
Д.В. Карелин, О.Э. Суховеева, М.В. Глаголев, А.С. Добрянский, А.Ф. Сабреков, И.В. Замотаев Годовой бюджет углеродсодержащих биогенных парниковых газов при смешанном землепользовании: Льговский район как модельный объект Центрального Черноземья // Почвоведение. 2023. № 8. С. 911-924. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600038
Проведено комплексное исследование годового баланса биогенных углеродсодержащих парниковых газов в границах Льговского административного района в Черноземной зоне Европейской части России (Курская область). Источниками данных послужили полевые оценки обмена диоксида углерода (СО2) и метана (СН4) между почвой и атмосферой, надземных и подземных запасов фитомассы, параметризованные по этим данным имитационные модели, официальная статистическая и метеорологическая информация, а также литературные данные. Обводненные поля фильтрации сахарного комбината отвечают за 26% эмиссии СН4 с территории Льговского района, хотя они занимают лишь около 0.04% его площади. Максимум эмиссии СО2 из почвы отмечен при ее объемной влажности около 30%. Эмиссия СН4, наоборот, минимальна в диапазоне влажности 0–30%, а с повышением этого показателя начинает линейно расти, достигая максимума на открытой поверхности непроточных водоемов, а среди них – на обводненных полях фильтрации. Другим существенным источником СН4 являются открытые компостные хранилища (22%). Однако наибольшим по территориальному вкладу источником СН4 служат водохранилища и пруды (43%). Среди главных антропогенных нетто-источников СО2 на территории района – сжигание всех видов ископаемого топлива транспортом (22.3%). В отличие от СН4, поток которого в основном определяется мощными точечными источниками, величина вклада отдельных экосистем в нетто-бюджет СО2 положительно коррелирует с их площадной представленностью. Расчет суммарного бюджета обоих парниковых газов при переводе в СО2-эквивалент показывает, что наблюдаемый в настоящее время небольшой нетто-сток СО2 на территории района (–6.4 г С м–2 год–1) решительно перекрывается местными источниками метана (+95 г С–СО2-экв. м–2 год–1). Обсуждается влияние видов землепользования и методов расчета на С-баланс рассматриваемой территории, а также оцениваются способы ее трансформации в углеродно-нейтральное состояние.
Ключевые слова: Haplic Chernozem, диоксид углерода, метан, углеродный баланс
A field experiment was conducted to investigate the effect of biochar, organic matter (hundz soil) and mycorrhiza on soil hydrophysical properties, irrigation water applied and water productivity of soybean crop in arid soils. The treatments included eight practices i.e., control (C), 15 t ha–1 biochar (B), 15 t ha–1 hundz soil (H), 2.5 kg ha–1 mycorrhiza (M), 15 t ha–1 B + 2.5 kg ha–1 M (B + M), 15 t ha–1 H + 2.5 kg ha–1 M (H +M), 7.5 t ha–1 B + 7.5 kg ha–1 H (50% B + 50% H) and 7.5 t ha–1 B + 7.5 t ha–1 H + 2.5 kg ha–1 (50% B + 50% H + M). The results observed that there is a significant decrease in soil bulk density at the mixture of B, H and M. Also, a significant increase in soil porosity and hydraulic conductivity were recorded. The reduction of actual evapotranspiration (ETa) and irrigation water applied (IWA) by the treatments could be set in the descending order: 50% B + 50% H + M > 50% B + 50% H > H + M > B + M > H > B > M > C. The highest relative decrease (mean of both seasons) of ETa and IWA were 25.98% and 23.46%, respectively at 50% B + 50% H + M treatment. Also, crop water productivity and irrigation water productivity were significantly (P ≤ 0.05) increased as compared to control. Plant height, seed index, seed yield, portion content and oil content were significantly (P ≤ 0.05) increased as a result applying of B, H and M. The results imply that the mixture of biochar, hundz soil and treated soybean seed with mycorrhiza are considered a valuable approach to improve soil hydrophysical properties, water productivity and soybean yield in arid regions.
Keywords: organic amendments, soil characteristics, crop water productivity
Биология почв
Н. В. Величко, Д. Е. Рабочая, А. В. Долгих, Н. С. Мергелов Антарктические цианобактерии в почвенных гиполитных горизонтах оазиса Холмы Ларсеманн // Почвоведение. 2023. № 8. С. 925942. https://doi.org/10.31857/S0032180X2260161X
Проведен анализ биологического разнообразия почвенных антарктических цианобактерий в гиполитных органо-аккумулятивных горизонтах оазиса Ларсеманн (Восточная Антарктида). С помощью исследования стекол обрастания методами световой и конфокальной микроскопии, а также флуоресцентной in situ гибридизации показано, что в верхних слоях антарктических подкаменных сообществ среди цианобактерий преобладают нитчатые формы. Для уточнения их таксономического статуса из образцов почв были выделены штаммы родов: Nostoc, Halotia, Leptolyngbya, Plectolyngbya, Phormidesmis, а также некоторые новые и ранее не описанные представители антарктических цианобактерий. Штаммы впервые сформированной уникальной рабочей коллекции почвенных цианобактерий были идентифицированы в соответствии с современными методами полифазной таксономии на основании анализа комплекса морфологических и молекулярно-генетических признаков. Результаты филогенетического анализа нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК и особенности организации вторичных структур внутренних транскрибируемых спейсеров рибосомального оперона позволили выявить cреди штаммов коллекции новые таксоны потенциально эндемичных цианобактерий. Высокий уровень сходства последовательностей гена 16S рРНК почвенных цианобактерий с ранее обнаруженными в водоемах оазиса Ларсеманн подтверждает их способность распространяться за пределы отдельных экологических ниш и пластично адаптироваться к контрастным природным условиям.
Ключевые слова: почвенные биопленки, стекла обрастания, FISH, лабораторные культуры, 16S рРНК, вторичные структуры 16S–23S ITS, эндемизм
Агрохимия и плодородие почв
Н.Е. Завьялова ,М.Т. Васбиева, Д.Г. Шишков, О.В. Иванова Содержание различных форм калия в почвенном профиле дерново-подзолистой почвы Предуралья // Почвоведение. 2023. № 8. С. 943952. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600154
Изучено влияние длительного применения азотных, фосфорных и калийных удобрений и их сочетаний (N, P, K, NP, NK, PK и NPK) на изменение в дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве (Albiс Retisol (Abruptic, Aric, Loamic)) валового, легкообменного, обменного и необменного содержания калия. Исследования проведены в метровом слое почвы в условиях многолетнего стационарного опыта, заложенного в Пермском крае в 1978 г. В опыте применяли аммиачную селитру или мочевину, двойной или простой суперфосфат и калий хлористый. Доза удобрений – 90 кг д.в./га. Длительное внесение калия хлористого в чистом виде и в сочетании с суперфосфатом и азотными удобрениями (K90, (РK)90, (NK)90, (NPK)90) обеспечило увеличение в пахотном слое почвы валового содержания калия в 1.1–1.2 раза и его различных соединений в 1.1–2.8 раза (относительно контрольного варианта). Здесь отмечено сужение соотношения необменного калия к обменному. Изменения в метровом слое почвы зависели от сочетания удобрений, изучаемой формы калия в почве. Внесение только азотных и фосфорных удобрений (N90, P90, (NP)90) без компенсации выноса калия в течение пяти ротаций восьмипольного полевого севооборота привело к уменьшению запасов обменного и необменного калия в слое 0–40 см на 15–20%. Минимальный уровень содержания обменного калия в дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве в слое 0–20 см составил 108–112 мг/кг.
Ключевые слова: обменный и необменный калий, почвенный профиль, длительный стационарный опыт, баланс калия, валовое содержание калия
Degradation of natural ecosystems demands the utilization of croplands with enhanced soil carbon sequestration. To do this, microbial biotechnologies like biofilm biofertilizers can be used because it enhances soil carbon sequestration while increasing crop yields with reduced chemical fertilizers use. However, the stabilizing sequestered soil carbon with the biofilm biofertilizer practice is yet to be revealed. Thus, present study evaluates the effect of biofilm biofertilizer on soil physicochemical and biological properties including soil respiration and organomineral complexation in paddy cultivation. The biofilm biofertilizer practice was compared with the farmers’ current practice of chemical fertilizer alone application in four districts in Sri Lanka. Attenuated total reflectance Fourier-transform infrared spectroscopy was used to evaluate the chemical forms of stabilizing sequestered soil carbon. Results showed that soils with stronger organomineral complexation and reduced soil respiration down to ca. 40% were formed in the biofilm biofertilizer practice over the farmers’ chemical fertilizer practice, possibly due to enhanced mineral surface-reactive metabolites, and low priming effect, respectively thus resulting to mitigate global warming. Conclusively, the biofilm biofertilizer practice is an effective method to replace farmers’ chemical fertilizer practice. Reduced chemical fertilizer use down to ca. 50% with the biofilm biofertilizer application addresses the current global issue of escalating chemical fertilizer prices. Rapid implementation of such biotechnologies is important to save the globe from predicted climatic catastrophes.
Keywords: carbon sequestration, fertilizer prices, global warming, organomineral complexation
The salinity and sodicity of soils lead to the inhibition of the plant’s growth and disequilibrium of the nutrients, and thus reduce their plant uptake in the soil. The aims of this study were to characterize the indigenous plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) of wheat rhizosphere and to evaluate their ability with sulfur to improve nutrient uptake and wheat yield in saline-sodic soils. To do so, the bacteria were isolated from wheat rhizosphere cultivated in saline-sodic soils and screened for plant growth-promoting (PGP) traits. The superior PGPR was identified by 16S rRNA gene sequencing. A greenhouse experiment was carried out in a completely randomized factorial design with different levels of salinity and sodicity, bacteria inoculation, and levels of sulfur along with Thiobacillus thiooxidans. Results showed that Pseudomonas alcaliphila, Bacillus subtilis, and Rhizobium pusense were the superior PGPR in the wheat rhizosphere. Grain yield and nutrient concentrations of wheat grain decreased with increasing soil salinity and sodicity. Bacteria inoculation, especially R. pusense showed a marked exopolysaccharide and ACC-deaminase production increased grain yield, N and P concentrations and Ca/Mg ratio at different levels of soil sodicity and salinity. R. pusence and B. subtilis facilitated higher concentrations of N and P in wheat when used concurrently with sulfur and T. thiooxidans, respectively. Overall, the results indicated that the application of isolated PGPR of wheat rhizosphere possessed PGP traits especially R. pusense along with sulfur and T. thiooxidans, resulted in excellent benefits on wheat growth in saline-sodic soils.
Keywords: nutrient uptake, plant growth, salinity and sodicity, Thiobacillus thiooxidans, 16S rRNA gene sequencing
Деградация, восстановление и охрана почв
Д. Г. Сычева, Н. Е. Кошелева Эколого-геохимическое состояние почвенного покрова г. Гусиноозерска в зоне влияния угольной ГРЭС // Почвоведение. 2023. № 8. С. 953-969. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600270
Изучено загрязнение верхних горизонтов почв г. Гусиноозерска (Республика Бурятия) под воздействием выбросов работающей на Окино-Ключевских бурых углях ГРЭС. Проанализировано содержание 14-ти элементов (Sr, As, Co, Mo, Sb, V, Cu, Ni, Cr, W, Zn, Bi, Cd, Pb) в валовых пробах, а также во фракции физической глины (частиц диаметром <10 мкм, PM10) и в пробах бурых углей и золы ГРЭС. Приоритетными поллютантами почв (Urbic Technosols) Гусиноозерска являются Sr, As, Co, Mo, Sb, V с более высокими концентрациями большинства элементов во фракции PM10. Наиболее загрязнены почвы и фракция PM10 промышленной действующей подзоны, где аккумулируются Sr, As, Co, V, Cu, Mo, Ni, Cr, содержащиеся в золе-уносе Гусиноозерской ГРЭС. Бóльшая часть территории (57% для почв в целом и 47% для фракции PM10) характеризуется низким уровнем загрязнения (Zc = 8–16). Наибольшую экологическую опасность представляет As, во фракции PM10 его концентрации превысили ОДК в 90% исследуемых проб. Факторами накопления элементов в почвах и их фракции PM10 являются содержание Fe2O3 и MnO, органического вещества, гранулометрический состав, щелочно-кислотные условия, значение EC1 : 5, а также принадлежность к функциональной зоне, обусловливающие формирование различных классов геохимических барьеров. Сравнение химического состава Окино-Ключевских бурых углей и золы Гусиноозерской ГРЭС и Канско-Ачинских углей и золы Центральной ТЭЦ г. Северобайкальска показало, что используемые в Северобайкальске Канско-Ачинские бурые угли и зола ТЭЦ незначительно обогащены металлами и металлоидами, что объясняет их слабую аккумуляцию в почвах.
Ключевые слова: тяжелые металлы, металлоиды, городские почвы, факторы аккумуляции поллютантов, бурый уголь, Urbic Technosols
К. Г. Гиниятуллин, И. А. Сахабиев, С. С. Рязанов, Е. В. Смирнова, Д. В. Тишин, Л. И. Латыпова Возможность использования зонирования залежной растительности по вегетационным индексам для оценки накопления органического вещества в постагрогенных почвах // Почвоведение. 2023. № 8. С. 970-980. https://doi.org/10.31857/S0032180X2360018X
Исследовали массив светло-серой лесной почвы (Eutric Retisols (Loamic, Cutanic, Ochric)), находящейся под залежью возрастом 20–25 лет в стадии зарастания луговой растительностью, сосной и березой. Участок приурочен к одному элементу рельефа, не имеет морфологических признаков развития эрозионных процессов и характеризуется однородным гранулометрическим составом. Для оценки влияния типа залежной растительности на формирование запасов почвенного органического вещества (ПОВ) было проведено зонирование растительного покрова по вегетационным индексам, рассчитанным на основе данных дистанционного зондирования Земли. Для зонирования использовали алгоритмы k-средних и метод “случайного леса”. Показано наличие статистически значимых различий между типами земного покрова по запасам ПОВ в верхнем слое старопахотного горизонта при выделении 3 и 4 кластеров. Показано, что наиболее целесообразным является выделение при использовании алгоритма k-средних 3 классов залежной растительности: хвойная древесная растительность, лиственная древесная растительность и травянистая растительность. Корректность выделения данных классов была подтверждена полевым геоботаническим обследованием территории. Результаты попарного сравнения участков, занятых различными типами залежной растительности, показывают наличие значимых различий по запасам ПОВ только в самом верхнем слое (0–5 см) старопахотного горизонта и только при сравнении с массивом, занятым древесной хвойной растительностью и травянистой растительностью. Различия по накопленным запасам гумуса в верхнем слое (0–10 см) старопахотного горизонта статистически значимо проявляются в почвах под лиственной и хвойной древесной растительностью, а также между травянистой и хвойной растительностью. Значимой разницы по данному показателю между участками, занятыми древесной лиственной растительностью и травянистой растительностью, не наблюдалось. Ключевые слова: залежные почвы, почвенное органическое вещество, пространственное моделирование, Eutric Retisols (Loamic, Cutanic, Ochric)
Д.А. Терехова, М.А. Смирнова, А.П. Гераськина, О.В. Шопина, А.И. Кузнецова, И.М. Бавшин, В.Р.
Хохряков, М.И. Герасимова, И.Н. Семенков Макрофауна и органическое вещество в постагрогенных песчаных и супесчаных почвах северо-запада Смоленской области (Pоссия) // Почвоведение. 2023. № 8. С. 981-996. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600105
Естественное лесовосстановление на месте былой пашни запускает изменение макрофауны и органического вещества почв. Оценка возможности восстановления свойств почв и почвенной макрофауны до состояния, характерного для условно коренных лесов, продолжительности этого периода, динамики запасов органического вещества почв и роль макрофауны в этом процессе востребована при прогнозировании изменений компонентов экосистем и их роли в депонировании углерода. Исследованы запас органического углерода, морфологические свойства почв, численность, биомасса и таксономическая структура почвенной макрофауны пашни, коренных лесов и 5 стадий восстановления соснового леса национального парка “Смоленское Поозерье”. В почвах 85–100-летнего сосняка сохраняется ровная нижняя граница гумусового горизонта. Первые признаки реградации почв появляются на луговой стадии – формируется маломощный гумусированный горизонт, пронизанный корнями, трансформирующийся в грубогумусовый горизонт в молодых лесах. К 80 годам запас органического углерода минеральной части почв восстанавливается практически до фоновых значений. Состав почвенной макрофауны кардинально меняется при переходе от луговых сообществ к лесным. На начальных этапах преобладает фауна органо-минеральных и минеральных горизонтов: собственно-почвенные дождевые черви и личинки пластинчатоусых жуков. Далее восстанавливается фауна органогенных горизонтов, среди которой высока доля сапрофагов – подстилочных и почвенно-подстилочных дождевых червей, способствующих дифференциации горизонтов подстилки. Биомасса сапрофагов отрицательно коррелирует с запасами углерода в минеральной части лесных почв, его запасами в подстилке и мощностью подстилки, положительно – с долей легкоразлагаемой фракции опада.
Ключевые слова: хроносерия, беспозвоночные, лесная подстилка, альфегумусовые почвы (Podzols), песчаные почвы (Arenosols), экологические индикаторы
А. Н. Тимошенко, С. И. Колесников, В. С. Кабакова, Н.А. Евстегнеева, Т. В. Минникова, К. Ш. Казеев, Т. М. Минкина Оценка устойчивости почв к загрязнению наночастицами платины методами биодиагностики // Почвоведение. 2023. № 8. С. 997-1006. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600221
держанию органического вещества и реакции среды к загрязнению наночастицами платины (PtНЧ) по биологическим показателям. Провели лабораторные модельные исследования устойчивости к загрязнению PtНЧ образцов почв из слоя 0–10 см, контрастных по генетическим характеристикам: чернозема обыкновенного (Haplic Chernozem (Loamic)), бурой лесной (Eutric Cambisol) и серопесков (Eutric Arenosol). Исследовали концентрации PtНЧ 0.01, 0.1, 1, 10 и 100 мг/кг. Устойчивость почв оценивали по наиболее чувствительным и информативным биологическим показателям состояния почвы: общей численности бактерий, активности каталазы и дегидрогеназ, всхожести и изменению длины корней редиса. Установили, что низкие концентрации PtНЧ 0.01, 0.1 и 1 мг/кг в большинстве случаев не оказывают достоверного влияния на биологическое состояние почв, а бóльшие дозы 10 и 100 мг/кг приводят к снижению биологических показателей. Ферментативная активность почв при загрязнении PtНЧ была снижалась в меньшей степени, чем фитотоксические и микробиологические показатели. Чернозем обыкновенный проявил большую устойчивость к загрязнению PtНЧ, чем бурая лесная почва и серопески. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования экологических рисков при загрязнении почв PtНЧ и разработки предельно допустимых
концентраций платины в различных почвах.
Ключевые слова: экотоксичность, тяжелые металлы, биотестирование, биологические свойства
Using visible (VIS), near-infrared (NIR), and short-wave infrared (SWIR) spectra can provide a quick, undisturbed, and inexpensive method for predicting deferent soil variables. This study aims to evaluate the ability of hyperspectral information in VIS-NIR-SWIR range to predict heavy metals concentrations including As, Pb, Sb, and Cr in Hormuz Island soils, with a total area of about 42 km2, south of Iran. Consequently, 57 samples were taken from the topsoil. The total As, Pb, Sb, and Cr concentrations were measured by ICP-OES apparatus. Soil sample’s spectral reflectance was quantified by an ASD field spectroradiometer. PLSR separately and coupled with Bootstrap aggregation (Bagging-PLSR) methods were employed to predict total concentrations of As, Pb, Sb, and Cr. The findings demonstrated that hyperspectral data in VIS, NIR, and SWIR could reasonably estimate the As, Pb, Sb, and Cr concentrations. The findings revealed that the PLSR method outperformed the bagging-PLSR to predict Pb, Sb, and Cr concentration. Based on the Ratio Performance Deviation (RPD), the prediction models have moderate accuracy (RPD = 1.15–1.79) for predicting heavy metals concentration. Finally, the result of this study revealed the feasibility of hyperspectral data (350–2500 nm) to predict heavy metals concentration on the little island of Hormuz. Nevertheless, it is fundamental to compare these methods with non-linear models for their sensitivity to a limited dataset, and also, for their predictive capability.
Keywords: arsenic, modeling, reflectance, spectroscopy
Jun Zhang, Jinfeng Zeng, Shuai Tian, and Zuwen Liu ''Ageing of Pb in Farmland Soil Near an Ionic Rare Earth Mine,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229323600525
The total concentration of heavy metals can effectively reflect the enrichment of heavy metal contaminants in a soil environment; however, their bioavailability and environmental toxicity are more influenced by the distribution of their elemental forms. In this study, the farmland soil around an ionic rare earth mining area in the Jiangxi province was used as the research object. Indoor culture was used as the experimental method to explore the transformation and ageing process of exogenous Pb species in the short term after entering the soil environment, and a variety of kinetic models were used. The aim of this study was to provide a basis for environmental behaviour and pollution risk assessment of Pb-contaminated soil. The results showed that in the short term (60 d), the ageing of heavy metals was mainly reflected by a conversion from the mild acid-soluble fraction to reducible fraction. At the initial experimental stage (10 d), the mild acid-soluble fraction was rapidly converted into the reducible fraction, and the conversion rate then gradually reduced, and finally tended to equilibrium. The Elovich equation showed the best fit for the ageing of heavy metals in the soil environment in the short term, which indicates that the ageing is a heterogeneous dispersion process.
Keywords: soil pollution, lead ageing, kinetic process
Sh. Kholdorov, G. Lakshmi, Z. Jabbarovb, T. Yamaguchia , M. Yamashitaa, N.N. Samatove and K. Katsura ''Analysis of Irrigated Salt-Affected Soils in the Central Fergana Valley, Uzbekistan, using Landsat 8 and Sentinel-2 Satellite Images, Laboratory Studies, And Spectral Index-Based Approaches,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229323600185
Soil salinity is a fundamental barrier to soil fertility, particularly in dry climates, and is a limiting factor for agricultural output and subterranean water utilization. Soil salinity significantly restricts agricultural soils in Uzbekistan. Remote sensing and satellite images were used to evaluate soil salinity in the Mingbulak District of Uzbekistan. In October 2019, soil samples were taken from various locations and analyzed, and soil salinity indices were calculated. The region’s soil salinity was then mapped and modeled. The results revealed that SI 12 and the NDSI from Landsat 8 were superior to the others. The accuracy of the single band B2 and that of salinity indices SI1 and SI8 of Landsat 8 and Sentinel-2A were higher in the deeper layers than in the upper. NDSI was used to model the relationship between soil salinity (electrical conductivity) and the prominent salt ion The model was validated successfully, and a soil salinity map was created. According to the findings, the NDSI provided more accurate information on soil salinity than the other salinity indices, and the blue band was successful in depicting sublayers and the overall salinity of the region.
Keywords: mapping, modeling, remote sensing, soil salinity, salinity indices
Почвоведение №9, 2023
Спецвыпуск ПОЧВЕННОЕ ДЫХАНИЕ: ФАКТОРЫ, МЕХАНИЗМЫ, МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ
Редакторы: В.Н. Кудеяров, И.Н. Курганова
В. Н. Кудеяров Почвенное дыхание и секвестрация углерода (обзор) // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1011-1022. https://doi.org/10.31857/S0032180X23990017
Прирост концентрации углекислоты в атмосфере является тригером для активации всех процессов углеродного цикла, включая и дыхание почвы (RS), поскольку вызывает не только рост парникового эффекта атмосферы, но и ее фертилизацию. Следствием фертилизации является тенденция увеличения мировой чистой первичной продукции фотосинтеза (NPP) и гетеротрофного дыхания почв (RH). Повышение глобального наземного стока углерода сопровождалось увеличением СО2 в атмосфере. Мировое увеличение RН находится в связи с мировыми потерями органического углерода почв и подтверждается моделями, в соответствии с которыми среднее время пребывания (MRT – mean residence time) органического углерода в почвенном пуле за прошлое столетие уменьшилось на 4.4 года. Для оценки уровня секвестрации С в почвах необходимо определение баланса между RH почвы и величиной нового почвенного С-стока в форме чистой биомной продукции (NBP) – устойчивой к минерализации. Сток углерода в экосистемную продукцию (NEP) определяет краткосрочную неустойчивую секвестрацию углерода.
Ключевые слова: общее дыхание почв, гетеротрофное дыхание почв, корневое дыхание почв, эмиссия СО2, сток углерода, чистая первичная, экосистемная и биомная продукция фотосинтеза
ДЫХАНИЕ ПОЧВ В ПРИРОДНЫХ ЦЕНОЗАХ
А.В. Иванов, Д.Г. Замолодчиков, М.А. Сало, А.В. Кондратова, О.А. Пилецкая, С.В. Брянин Дыхание почв лесных экосистем юга Дальнего Востока // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1023-1033. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600397
Дальний Восток – наименее изученная в отношении потоков углерода часть России. Проведен обзор результатов натурных измерений эмиссии СО2 с поверхности лесных почв, полученных на 26 участках в южной части Дальнего Востока на территории 4 субъектов России. Измерения выполнены в разных лесных формациях (лиственничники, кедровники, дубняки, ясенево-ильмовые леса), включая леса в зоне многолетней мерзлоты. Представлены сведения о сезонной и суточной динамике эмиссии. По 14 участкам представлены параметры уравнений для оценки эмиссии по данным о температуре воздуха на ближайшей метеостанции. Годичные потоки варьируют по пунктам измерения в пределах 5.5–10.1 т С/га, с максимальным значением в старовозрастном кедрово-пихтовом лесу южного Приморья. Вклад летнего сезона в годовой поток составляет 46–65%. В Республике Бурятия эмиссия СО2 с поверхности почв сильно зависит от температуры и влажности почв.
В переувлажненных почвах на эмиссию значимо влияет уровень грунтовых вод (R2 = 0.42).
Ключевые слова: эмиссия СО2, органический углерод почвы, температура почвы, температура воздуха, лесные формации
О. Ю. Гончарова, Г. В. Матышак, М. В. Тимофеева, С.В. Чуванов, М.О. Тархов, А.В. Исаев Эмиссия СО2 почвами экотонной зоны севера Западной Сибири: закономерности и определяющие факторы // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1034-1048. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600336
Район исследования почвенного дыхания, север Западной Сибири, расположен на южном пределе распространения близко залегающих многолетнемерзлых пород, в экотонной зоне на границе типичных таежных ландшафтов и южной тундры. Участок характеризуется наличием контрастных ландшафтов: сосняков с торфяно-подбурами и подзолами (Albic Podzols); мерзлых торфяников (Cryic Histosols) с торфяно-криоземами (Histic Oxyaquic Turbic Cryosols) и болотных экосистем с торфяными олиготрофными почвами (Fibric Histosols). В задачи исследования входила оценка величин эмиссии СО2 почвами ключевых ландшафтов в вегетационные сезоны 2019–2022 гг. и анализ факторов пространственной вариабельности данного показателя и его межгодовой изменчивости. Исследование включало анализ базы данных (метод статичных закрытых камер) и гидротермических параметров почв, фиксированных в августе в течение 4 лет. При отсутствии тренда к изменению климатических параметров за последние 10 лет, наблюдалось постепенное увеличение температуры почв всех ландшафтов и увеличение глубины протаивания на торфяниках. Данные изменения не сопровождались существенными изменениями величины . Она составила в лесных экосистемах в среднем от 485 до 540 мг СО2/(м2 ч), на торфяно-болотном комплексе от 150 до 255 мг СО2/(м2 ч) с высокими коэффициентами пространственной вариабельности. Высокие величины в лесных экосистемах определяются благоприятными гидротермическим режимом, водно-физическими свойствами, высокими запасами корневой биомассы. Часть СО2, продуцируемого почвами торфяников, переносится надмерзлотными водами и выделяется с поверхности болотных почв. Температура почв, регулируемая сезонным протаиванием, явилась значимым предиктором пространственной вариабельности на почвах торфяно-болотного комплекса.
Ключевые слова: дыхание почвы, гидротермические параметры, мерзлые торфяники, болотные экосистемы, лесные экосистемы, цикл углерода
А. Ф. Осипов Эмиссия СО2 с поверхности почвы на 10-летней вырубке среднетаежного сосняка черничного на европейском северо-востоке России // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1049-1058. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600087
Для оценки роли промышленных рубок на цикл углерода в лесных экосистемах необходимо получение экспериментальных данных по дыханию почвы нарушенных территорий. Исследования проводили в Республике Коми в течение бесснежных периодов 2019–2021 гг. на вырубке среднетаежного сосняка черничного спустя 10 лет после сплошной рубки. Почва – Gleyic Folic Albic Podzol (Arenic). Эмиссию СО2 измеряли камерным методом при помощи LI COR 8100. На период наблюдений дана характеристика погодных условий и динамики температуры почвы на глубине 10 см. Выявлено, что погодные условия оказывают существенное влияние на интенсивность дыхания почвы. Теплое сухое лето ведет к более интенсивному потоку СО2 с ее поверхности. Показано, что пасечные участки по сравнению с волоками характеризуются меньшей в 1.3–1.9 раза среднемесячной эмиссией СО2. Установлена достоверная положительная взаимосвязь (R2 = от 0.12 до 0.86) между температурой почвы и выделением СО2 с ее поверхности. В год с обильным выпадением осадков на волоках отмечается достоверная взаимосвязь между потоком СО2 и влажностью верхнего органогенного горизонта почвы, тогда как в более сухой год она отсутствует в отличие от пасечных участков, где наблюдаются обратные зависимости. Пасечные участки в течение бесснежного периода с дыханием почвы эмитируют в атмосферу 303–379 г С/м2, волока 419–573 г С/м2, что в пересчете на площадь всей лесосеки (5 га) составляет 60–75 т СО2. Большая (86–90%) часть выноса углерода происходит с мая по сентябрь, а вклад летних месяцев составляет 56–65%. Полученные данные послужат для определения роли заготовки древесины в углеродном цикле таежных лесов.
Ключевые слова: дыхание почвы, сплошная рубка, Gleyic Folic Albic Podzol (Arenic), лесные экосистемы
И.Н. Курганова, В.О. Лопес де Гереню, Т.Н. Мякшина, Д.В. Сапронов, Д.А. Хорошаев, В.А. Аблеева Температурная чувствительность дыхания почв луговых ценозов в зоне умеренно-континентального климата: анализ данных 25-летнего мониторинга // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1059-1076. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600476
Натурные наблюдения за дыханием почв (SR) в разных типах наземных экосистем представляются весьма актуальными, поскольку интенсивность SR характеризуется высокой временной и пространственной вариабельностью. Внутригодовая динамика SR обусловлена в значительной степени изменением гидротермических условий в течение года и часто описывается с помощью коэффициента температурной чувствительности (Q10), который во многих используемых моделях обычно имеет фиксированное значение. Целью настоящего исследования была оценка сезонной и межгодовой динамики температурной чувствительности SR в двух луговых экосистемах южного Подмосковья (умеренно-континентальный климат) на основе непрерывных 25-летних круглогодичных измерений эмиссии СО2 из почв. Луговые ценозы были сформированы на разных типах почв: дерново-подбуре (Entic Podzol (Arenic)) и серой почве (Haplic Luvisol (Loamic)). Скорость SR измеряли непрерывно с декабря 1997 г. по ноябрь 2022 г. с интервалом 7‒10 дней методом закрытых статических камер. Температурная чувствительность SR, оцененная по всей совокупности данных, имела более высокие значения на серых суглинистых почвах по сравнению с супесчаными дерново-подбурами (3.47 vs 2.59). Значения Q10 для SR в обоих типах почв в засушливые годы были в 1.2‒1.4 раза ниже, чем в годы с нормальным уровнем влажности. Межгодовая изменчивость (коэффициент вариации) значений Q10 в луговых экосистемах составила 21‒36% в зависимости от интервала температур, который принимался в расчет. В обоих луговых ценозах была обнаружена достоверная положительная корреляция между значениями Q10 в интервале температур ≥1°С и индексами влажности. Для получения более точных прогнозов баланса С в экосистемах следует применять дифференцированный подход, интегрируя в модели разные значения температурных коэффициентов для SR.
Ключевые слова: эмиссия СО2 из почв, Q10, температура почвы, индексы влажности, абиотические и биотические факторы, почвенное органическое вещество, Entic Podzol (Arenic), Haplic Luvisol (Loamic)
О.Э. Суховеева, Д.В. Карелин, А.Н. Золотухин, А.В. Почикалов Дыхание почвы в аграрных и природных экосистемах европейской территории России // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1077-1088. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600488
занской и Курской областях. Аграрные и природные экосистемы разделены на семь групп: пашни, пастбища, сенокосы, залежи, леса, места содержания животных и открытые компостные хранилища. Измерения эмиссии СО2 проводили в 2020–2022 гг. камерным методом. Экосистемы оказались ранжированы по возрастанию скорости эмиссии СО2 из почвы в следующем порядке: пашни (0.03–0.24 г C–CО2/(м2 ч)) < пастбища (0.07–0.33 г C–CО2/(м2 ч)) ≤ сенокосы (0.06–0.35 г C–CО2/(м2 ч)) ≤ леса (0.07–0.28 г C–CО2/(м2 ч)) ≤ залежи (0.08–0.37 г C–CО2/(м2 ч)) загоны (0.21–8.61 г C–CО2/(м2 ч)) компостные хранилища (1.15–13.85 г C–CО2/(м2 ч)); причем оценки эмиссии СО2 из почв пастбищ, сенокосов, лесов и залежей в большинстве случаев статистически не различались. Проанализирована зависимость скорости дыхания почвы от гидротермических (температура и влажность верхнего слоя почвы, температура воздуха) и агрохимических (содержание общего углерода и общего азота в верхнем слое почвы, его рН) показателей по географическим регионам и по типам экосистем. Важнейшим среди оцениваемых факторов как на уровне экосистемы, так и на уровне региона является температура почвы на глубине 10 см (rр = 0.41– 0.88, p < 0.05). Условия увлажнения не играют значимой роли в формировании потока СО2. В региональном масштабе имеет значение содержание углерода и азота (rр = 0.33–0.92, p < 0.05), которое больше зависит от географического положения объектов, чем от характера хозяйственной деятельности. Рассмотренные показатели на 17–78% определяют дисперсию эмиссии СО2 из почв исследованных экосистем.
Ключевые слова: почвенная эмиссия СО2, пашни, пастбища, сенокосы, залежи, леса, Luvic Phaeozems, Luvic Chernozems, Haplic Chernozems
ДЫХАНИЕ ГОРОДСКИХ ПОЧВ
В.И. Васенев, М.И. Варенцов, Д.А. Саржанов, К.И. Махиня, Д.Д. Госсе, Д.Г. Петров, А.В. Долгих Влияние мезо- и микроклиматических условий на эмиссию СО2 почв объектов городской зеленой инфраструктуры Московского мегаполиса // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1089-1102. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600385
Анализ климатических условий и пространственно-временной неоднородности почвенной эмиссии СО2 в условиях мегаполиса необходим для понимания роли городской зеленой инфраструктуры в формировании баланса углерода и достижении углеродной нейтральности. Исследования динамики эмиссии СО2 с параллельным наблюдением температуры и влажности почвы проводили на трех объектах зеленой инфраструктуры Московского мегаполиса, отличающихся по мезоклиматическим условиям, в 2019–2022 гг. Для каждого объекта сопоставляли участки с различными типами растительности, что позволило оценить внутреннюю неоднородность почвенных и микроклиматических условий. Температура почвы определяет до 70% общей дисперсии эмиссии СО2. При этом среднегодовая температура почв на участке в центре города была почти на 3–6°С выше, а влажность – на 10–15% ниже по сравнению с периферийными участками (10–12 км от центра). Почва под газонами и кустарниками была в среднем на 1–2°С теплее и на 10–15% влажнее, чем под деревьями. Эмиссия СО2 почвы под газонами была в среднем за год на 20–30% выше таковой по сравнению с почвой под древесными насаждениями на том же участке. При этом различия между участками с одинаковой растительностью в центре и на периферии достигали 50%, что отражает высокую уязвимость запасов углерода городских почв к мезоклиматическим аномалиям и высокие риски дальнейшего увеличения эмиссии СО2 городскими почвами на фоне климатических изменений.
Ключевые слова: урбанизация, городские почвы, остров тепла, запасы углерода, почвенное дыхание, устойчивое развитие городской среды
С.Н. Горбов, В.И. Васенев Е.Н. Минаева, С.С. Тагивердиев, П.Н. Скрипников, О.С. Безуглова Краткосрочная динамика эмиссии СО2 и содержания углерода в городских почвенных конструкциях в условиях степного региона // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1103-1115. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600282
Почвенные конструкции – важный компонент городской зеленой инфраструктуры, роль которого в балансе углерода городских экосистем остается недостаточно изученной. Динамика запасов углерода и эмиссии СО2 почвенных конструкций зависит как от биоклиматических условий, так и от параметров конструирования – используемых субстратов, состава и мощности слоев. Исследования динамики запасов углерода и эмиссии СО2 проводили на конструктоземах различного строения, созданных на базе “Экспериментального стационара по изучению почвенных конструкций” в Ботаническом саду Южного федерального университета (г. Ростов-на-Дону). Стационар включает 15 автономных площадок, на которых представлены 5 различных вариантов почвенных конструкций, созданных на основе субстратов, традиционно используемых для задач озеленения и благоустройства в городах степной зоны. В качестве фоновой почвы изучали чернозем миграционно-сегрегационный (Haplic Chernozem), расположенный на плакорном участке в непосредственной близости от экспериментального стационара. Мониторинговые исследования в течение года (с сентября 2020 г. по ноябрь 2021 г.) позволили сопоставить сезонную динамику содержания органического и неорганического углерода и эмиссии СО2 для различных вариантов почвенных конструкций по сравнению с фоном. Во всех конструкциях, созданных на основе гумусово-аккумулятивных горизонтов черноземов, отмечена высокая и заметная зависимость эмиссии СО2 от температуры воздуха (при р < 0.05 для конструкции 2 – r = 0.76, конструкции 3 – r = 0.82, конструкции 4 – r = 0.76, конструкции 5 – r = 0.49) и почвы (при p < 0.05 для конструкции 2 – r = 0.58, конструкции 3 – r = 0.74, конструкции 4 – r = 0.75, конструкции 5 – r = 0.68). Определены запасы биомассы газонных трав, произрастающих на конструкциях, отмечена положительная корреляция эмиссии СО2 и прироста наземной биомассы (для конструкции 2 умеренная корреляция (r = 0.48, p < 0.05), для конструкций 3 и 4 – заметная (r = 0.5, p < 0.05; r = 0.68, p < 0.05), а для конструкции 5 – высокая (r = 0.75, p < 0.05)). Изучена динамика запаса различных форм углерода в первый год функционирования конструкций. На основании сопоставления потоков и запасов углерода показано, что в условиях умеренно-континентального климата г. Ростова-на-Дону газонные экосистемы на ранних стадиях существования конструктоземов не могут считаться участками нетто-стока углерода.
Ключевые слова: городские почвы, конструктоземы, черноземы (Haplic Chernozems), эмиссия углекислого газа
И.А. Сморкалов, Е.Л. Воробейчик Влияние промышленного загрязнения на пространственную неоднородность дыхание почвы лесных экосистем // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1116-1127. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600403
Впервые исследовано влияние отдельных деревьев на дыхание почвы и лесной подстилки в лесах, загрязненных тяжелыми металлами от выбросов медеплавильного завода. Тестировали гипотезу об уменьшении связанного с положением относительно ствола дерева компонента пространственной дисперсии дыхания на загрязненных участках по сравнению с фоновой территорией. Исследованы елово-пихтовые и березовые леса южной тайги, подверженные многолетнему загрязнению выбросами Среднеуральского медеплавильного завода (г. Ревда, Свердловская область). Точки измерения располагали возле модельных деревьев ели и березы на разном удалении от ствола дерева (приствольный участок, середина проекции кроны, окно в пологе древостоя). В каждой точке измеряли общую эмиссию CO2, дыхание подстилки, ее вклад в дыхание почвы, удельную дыхательную активность подстилки и ее запас. На фоновой территории дыхание почвы снижается от ствола дерева к окну. Тестируемая гипотеза подтверждена лишь частично: в еловых лесах доля дисперсии дыхания почвы, объясняемая положением относительно ствола дерева, снижалась при увеличении загрязнения, но в березовых не менялась. Снижение роли положения относительно ствола дерева в еловых лесах связано с уменьшением удельной дыхательной активности подстилки, хотя запас подстилки был существенно больше возле ствола по сравнению с окном. Чтобы уменьшить возможное смещение оценок дыхания почвы предложено располагать точки измерения в подкроновых участках, т.е. на достаточном удалении от стволов деревьев и вне окон в пологе древостоя.
Ключевые слова: лесная подстилка, пространственная структура, медеплавильный завод, тяжелые металлы, Stagnic Retisols
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЫХАНИЯ ПОЧВ
И. В. Припутина, П. В. Фролов, В. Н. Шанин, С. С. Быховец, И. Н. Курганова, В. О. Лопес де Гереню, Д. В. Сапронов, Е. В. Зубкова, Т. Н. Мякшина, Д. А. Хорошаев Имитационное моделирование дыхания лесных почв на примере дерново-5 подбура хвойно-широколиственного леса в Южном Подмосковье // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1128-1142. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600439
Рассмотрены результаты расчетов гетеротрофного (HR) и общего дыхания дерново-подбура (Entic Carbic Podzol) под хвойно-широколиственным лесом в южном Подмосковье (54.89° N, 37.56° E), выполненные на основе почвенной модели Romul_Hum и новой версии системы моделей EFIMOD3. Результаты моделирования хорошо коррелируют с данными полевых измерений почвенного дыхания. Модель Romul_Hum лучше воспроизводит интенсивность HR исследуемой почвы во влажные годы, чем в засушливые, когда оценки HR завышаются. Пространственно-детализированное моделирование гетеротрофного и корневого дыхания с использованием EFIMOD3 учитывало вариабельность запасов и потоков углерода, связанную с неоднородностью распределения опада и гидротермических условий под пологом леса. Полученные данные показывают, что интенсивность HR в начале и середине вегетационного сезона различается примерно вдвое, а величины HR между разными участками имитационной площадки в один и тот же срок – более чем в 3.5 раза. Пространственная и временнáя изменчивость гетеротрофного дыхания почв влияет на точность оценок баланса углерода в лесных экосистемах. Использованные модели являются эффективным инструментом анализа изменений почвенных запасов углерода, дыхания почв и оценки стока углерода в лесных экосистемах, в том числе в задачах управления лесами.
Ключевые слова: гетеротрофное дыхание почв, пространственная и временнáя вариабельность, Entic Carbic Podzol, структура растительных сообществ, пространственно-детализированное моделирование, EFIMOD3, Romul_Hum
Güzel Yılmaza, and Ali Volkan Bilgilib ''Modeling of CO2 Emissions of Soils under Newly Established, Non-Irrigated and Irrigated Urban Turfgrass Management in SE of Turkey,'' Eurasian Soil Science, 56 (9), - (2023). https://doi.org/10.1134/S1064229323600100
The areas under turf grass increase with the increase in rapid urbanization rate. Therefore, accounting for their contribution to greenhouse gas emission to atmosphere is needed. Information in this area is rather limited. This study aimed to quantify and model two years long term (2016-2017) temporal variations in soil CO2 emissions from newly established turf grass area under semiarid conditions and to assess the influence of irrigation on the soil CO2 respiration. The measurements were obtained from irrigated and non-irrigated plots with respect to meteorological variables (air temperature, soil temperatures at different depths, rainfall and relative humidity) and the field soil moisture data using classical and Stepwise MLR models. Potential use of available auxiliary meteorological and field soil moisture data for the estimation of future CO2 emissions were also investigated using Artificial Neural Network (ANN) models whose accuracy was tested using independent data sets. Two years of continuous measurements revealed that CO2 emissions highly varied seasonally from 318 to 2621 kg ha-1 week -1 for irrigated and from 390 to 1711 kg-1 ha-1 week-1 for non-irrigated plots, respectively, with 31% more emissions from irrigated plots compared to non-irrigated ones. Overall the models constructed using measured soil CO2 emissions from irrigated and non-irrigated managements. Inclusion of the soil field moisture data did not significantly impact the results. ANN models were able to moderately successfully estimate CO2 emissions.
Keywords: Turf grass, soil, irrigation, CO2 emissions, modeling, MLR, ANN, Turkey
ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО И МИКРОБНАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ
И.М. Рыжова, М.А. Подвезенная, В.М. Телеснина, Л.Г. Богатырев, О.В. Семенюк Оценка запасов углерода и потенциала продуцирования СО2 почвами хвойно-широколиственных лесов // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1143-1154. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600713
Проведена оценка запасов углерода в почвах хвойных и лиственных лесных экосистем, агроценозов, залежей и пойменных лугов территории агробиостанции МГУ “Чашниково”. Определены типологическая принадлежность, запасы, содержание детрита и соотношение мощностей (запасов) подгоризонтов лесных подстилок, как индикаторов интенсивности разложения органического вещества. Получены оценки запасов общего органического углерода в слоях 0–30 и 0–100 см минерального профиля и запасов углерода биологически активного органического вещества в слое 0–20 см расчетным путем по данным о содержании общего углерода. Выявлено максимальное накопление органического углерода в лесных подстилках и умеренное – в минеральной части профиля дерново-подзолистых почв хвойных лесов. Запасы углерода лесной подстилки ельников отличаются почти в 10 раз в зависимости от местоположения в тессере. Минимальным накоплением углерода характеризуются подстилки почв луговых биогеоценозов, как суходольных, так и пойменных. Аллювиальные серогумусовые почвы пойменных лугов характеризуются максимальными запасами общего углерода и углерода биологически активного органического вещества. Потенциал продуцирования почвой углекислого газа, определенный по данным о структурных и функциональных характеристиках подстилки и запасах углерода биологически активного органического вещества в верхнем (0–20 см) слое почв, зависит от сочетания нескольких факторов: типа растительности, степени гидроморфизма и характера сельскохозяйственного использования в прошлом или настоящем. В почвах хвойных лесов по сравнению с лиственными ниже скорость разложения подстилки из-за особенностей биохимического состава опада, поэтому они имеют более низкий потенциал продуцирования СО2. Почвы естественных травяных биогеоценозов, особенно пойменных лугов, являются максимальными потенциальными продуцентами углекислого газа за счет интенсивного разложения растительного опада и повышенных запасов углерода биологически активного органического вещества.
Ключевые слова: углерод почв, запасы почвенного органического вещества, лесные подстилки, климатически активные газы, Retisol, Fluvisols
В. М. Семенов, Т. Н. Лебедева, Д. А. Соколов ,Н. Б. Зинякова, В. О. Лопес де Гереню, М. В.Семенов Измерение почвенных пулов органического углерода, выделенных био-физико-химическими способами фракционирования // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1155-1172. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600427
Исследования проводили с образцами разных горизонтов дерново-подзолистой почвы (Albic Retisol) и типичного чернозема (Haplic Chernozem), отобранными под естественными угодьями и пашней. Определяли содержание углерода в структурных (твердые органические частицы размером 2– 0.05 мм, CРОМ и минерально-ассоциированное органическое вещество размером <0.05 мм, CМАОМ) и процессных (потенциально-минерализуемое органическое вещество, С0 и микробная биомасса, Смик) пулах. В гумусовом горизонте целинной и пахотной дерново-подзолистой почвы в пулах СРОМ, СМАОМ, С0 и Смик содержалось соответственно 38 и 24, 56 и 72, 5.9 и 5.6, 1.2 и 1.3% от Сорг. Размеры этих пулов в целинном и пахотном черноземе составляли соответственно 42 и 30, 53 и 68, 3.6 и 2.8, 0.5 и 0.5% от Сорг. Несмотря на небольшую массу фракции твердых органических частиц, эмиссионный потенциал СРОМ пула был соизмерим СМАОМ пулу с большей по массе фракцией минерально-ассоциированного органического вещества. Предложена методика количественного разделения почвенного органического вещества (ПОВ) на активный, промежуточный (медленный) и пассивный пулы. Размеры активного пула ПОВ устанавливаются по содержанию Смик и С0, размеры пассивного пула – по содержанию химически неокисляемого органического вещества в CРОМ и CМАОМ фракциях, а промежуточного пула рассчитываются по разнице между валовым органическим углеродом и суммой активного и пассивного пулов. В активном, промежуточном и пассивном пулах исследуемых почв содержалось соответственно 1–7, 51–81 и 13–48% от Сорг без особых различий между разными землепользованиями.
Ключевые слова: почвенное органическое вещество, секвестрация, депонирование, органическое вещество твердых частиц, минерально-связанное органическое вещество, потенциально-минерализуемое органическое вещество, микробная биомасса
И. Д. Гродницкая, В. А. Сенашова, Г. И.Антонов, Г. Г. Полякова, О. Э. Пашкеева, Н. В. Пашенова Биоиндикация состояния темно-серой почвы в сосняках Красноярской лесостепи при антропогенном воздействии // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1173-1189. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600415
Биологическую активность темно-серой почвы исследовали в 100-летнем сосняке разнотравно-зеленомошном Погорельского бора Красноярской лесостепи. В 2017 г. в сосняке были проведены выборочные рубки, а в мае 2022 г. произошел сильный пожар. Для улучшения лесовосстановления и повышения биологической продуктивности почвы на вырубленные и горевшие участки вносили биоудобрение на основе опилочно-почвенного субстата с микопродуктом и мочевиной (ОПСМ + М). На экспериментальных участках (пасека, волок, фон) проводили ежегодный учет самосева сосны. Биоиндикацию состояния почвы оценивали на основании общей численности и соотношения долей эколого-трофических групп микроорганизмов, активности ферментов, содержания микробной биомассы, интенсивности базального дыхания и удельного дыхания микробной биомассы. Внесение биоудобрения на вырубленные участки способствовало подщелачиванию почвы на 0.2–0.4 ед., сохранению влажности, увеличению содержания азота (на 5–14%) и микробной биомассы (в 1.2–1.6 раза) по сравнению с контрольными вариантами. Воздействие биоудобрений на всхожесть и рост самосева сосны отмечено на второй год после внесения: на опытных участках самосева было в 4–6 раз больше, чем на контрольных. Поступление в почву обгоревших растительных остатков, углей и золы в первую неделю после пожара привело к активизации микроорганизмов-карботрофов, которые увеличивали общую численность микроорганизмов, микробную биомассу, активность уреазы и инвертазы. Однако к концу вегетационного периода отмечали снижение микробиологической активности, что указывало на постпирогенную депрессию микробоценозов. Внесение биоудобрения на сгоревшую поверхность участков нивелировало влияние пирогенного воздействия и стимулировало образование всходов сосны обыкновенной, количество которых было достоверно больше, чем на контрольных участках. Установлено, что универсальными биоиндикаторами, адекватно отражающими состояние почвы после всех антропогенных воздействий, были микробная биомасса, удельное микробное дыхание, ферментативная активность и общая численность микроорганизмов. Специфической биоиндикацией состояния почвы после пожара являлось увеличение доли бактерий Serratia plymuthica, Bacillus mycoides и грибов родов Trichoderma, Penicillium и Mortierela.
Ключевые слова: темно-серая почва (Haplic Greyzems), рубки, пожар, биоудобрение, дыхательная и ферментативная активность, микроорганизмы-карботрофы, биоиндикаторы состояния почвы
Е. В. Смирнова, К. Г. Гиниятуллин, Р. В. Окунев, А. А. Валеева, С. С. Рязанов Оценка направленности и механизмов влияния внесения биоугля на почвенное дыхание в лабораторном инкубационном эксперименте // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1190-1202. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600312
В лабораторном эксперименте изучали влияние биоугля (БУ) на субстрат-индуцированное дыхание (СИД) почв. В опыте использовали 10 образцов БУ, полученных из древесных и травянистых материалов в двух режимах пиролиза. Интенсивность СИД определяли через 3 сут, 3 и 6 мес. инкубации. При кратковременной инкубации не наблюдалось влияния БУ на СИД. Исключением был вариант с внесением БУ на основе кукурузы, в котором наблюдалось увеличение СИД на 34.6%. При инкубации в течение 3 мес. обнаруживалось значимое увеличение СИД (от 30.4 до 54.8%) при внесении пяти БУ. При инкубации в течение 6 мес. значимое увеличение СИД (от 30.4 до 65.9%) наблюдалось при внесении восьми БУ. Для оценки свойств БУ, оказывающих влияние на СИД, использовали Лассо регрессию и 23 показателя свойств БУ в качестве потенциальных предикторов. Обнаружено, что при трехдневной инкубации положительное влияние на СИД оказывают следующие свойства БУ: содержание окисляемого органического вещества, обменного кальция и рН водной суспензии, а слабое отрицательное – содержание обменного натрия. При инкубации в течение 3 мес. наблюдается положительное влияние окисляемого органического вещества, а через 6 мес. – содержания золы. Поскольку в опытах наблюдалось только положительное статистически значимое влияние БУ на СИД, cделаy вывод, что для объективной оценки эффективности их использования для секвестрации СО2 в почвах необходимы балансовые расчеты, в которых наряду с количеством внесенного в почвы с БУ устойчивого углерода, должно учитываться потенциальное увеличение эмиссии СО2 из почв за счет активации почвенной сапрофитной микробиоты.
Ключевые слова: секвестрация атмосферного углерода, биоуголь, субстрат-индуцированное дыхание почв, регрессионный анализ
Почвоведение №7, 2023
Генезис и география почв
В.М. Телеснина, О.В. Семенюк, Л.Г. Богатырев Подстилки и живой напочвенный покров как информационные характеристики в биогеоценозах мелколиственных лесов Московской области // Почвоведение. 2023. № 7. С. 801-814. https://doi.org/10.31857/S0032180X2260158X
Изучены эколого-ценотическая структура живого напочвенного покрова и структурно-функциональные особенности лесных подстилок для трех типов леса: березняка волосисто-осокового, березово-осинового леса волосисто-осокового, березняка щучкового, образующих последовательный ряд по мере увеличения гидроморфизма в пределах склона приводораздельной депрессии. Экологическая характеристика живого напочвенного покрова основана на группировке эколого-ценотических свит по А.А. Ниценко и экологических шкал Л.Г. Раменского и Х. Элленберга. Увеличение гидроморфизма сопровождается ростом эколого-ценотического разнообразия. Общий балл трофности возрастает в условиях высокого гидроморфизма в сочетании с низкими баллами отношения к кислотности по Х. Элленбергу. Напротив, максимальные баллы по этим показателям, при высоком варьировании, принадлежат березово-осиновому лесу, занимающему промежуточные позиции в ряду возрастающего гидроморфизма. Для изученных насаждений характерны деструктивные и ферментативные подстилки. По мере усиления гидроморфизма запасы подстилок увеличиваются с 400 до 1400 г/м2 с одновременным возрастанием доли детрита в подгоризонте L. Около 60% от всего запаса органического вещества, сосредоточенного в подстилках мелколиственных насаждений, приходится на легкоразлагаемые фракции. Максимальная зольность характерна для фракции детрита подгоризонта L. Параметры экологической характеристики, положенные в основу метода главных компонент, показали хорошую группировку изученных фитоценозов по степени увлажненности, особенно при использовании общих свойств подстилок (запасы, мощность, доля детрита). Выявлена целесообразность использования свойств подстилок при установлении сходства и различия изученных фитоценозов как характеристик, интегрально отражающих особенности увлажнения. Параметры живого напочвенного покрова в сопряжении с рядом структурных и функциональных особенностей лесных подстилок являются индикаторами степени гидроморфизма.
Ключевые слова: наземный детрит, биологический круговорот, гидроморфизм, Albic Gleyic Retisols,Albic Gleyic Histic Retisols
Химия почв
Черноусенко Г. И., Хитров Н. Б., Панкова Е. И. Магний в засоленных гипссодержащих почвах России // Почвоведение. 2023. № 7. С. 815-830. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600026
Статистический анализ 3802 образцов засоленных почв разных регионов России позволил обосновать наблюдения о более высокой доле магния в почвах, содержащих гипс по сравнению с засоленными почвами, не содержащими гипс. Гипс не является токсичной солью и его наличие не приводит к росту засоления. Увеличение степени засоления в основном связано с солями натрия и магния, при этом чаще доля натрия превышает долю магния. Статистически обосновано, что в исследованных засоленных почвах, не содержащих гипс, среди катионов в водной вытяжке (1 : 5) доминирует натрий при любой степени засоления. Появление гипса в профиле почвы сопровождается значительным увеличением доли магния. При слабой и средней степени засоления в горизонтах, содержащих гипс более 1%, по медиане, а также среднему арифметическому, верхнему квартилю и максимуму доля магния от суммы натрия и магния в водной вытяжке (1 : 5) часто составляет более 50%. Даже при сильной и очень сильной степени засоления доля магния в гипссодержащих горизонтах значительна и составляет по медиане 43 и 31% соответственно, что в 5.8–6.7 раз больше, чем доля магния в безгипсовых горизонтах такой же степени засоления.
Ключевые слова: гипс, химизм засоления, степень засоления, катионы, анионы, магний, натрий,
водная вытяжка, Calcic Gypsic Chernozem, Calcic Gypsisol, Haplic Gypsisol
А. В. Исаев, Ю. П. Демаков, Р. Н. Шарафутдинов Особенности элементного состава аллювиальных
почв среднего течения р. Большая Кокшага, бассейн Волги // Почвоведение. 2023. № 7. С. 831842. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601505
Оценено содержание химических элементов в аллювиальных почвах среднего течения р. Большая Кокшага, наследующих состав от литологической основы двух минералого-геохимических провинций Центрально-Русской и Приуральской, что позволило установить пределы содержания валовых форм элементов и их фоновые концентрации, заложить основу для ведения мониторинга по контролю за состоянием окружающей среды на территории заповедника “Большая Кокшага”. В аллювиальных почвах и песках береговых отмелей установлено содержание 34 химических элементов, из которых наиболее распространенными являются Si, Al, Fe, Ca, K, Mg, Na, Ti, Mn, P, S с содержанием >1 г/кг. Концентрации многих элементов достоверно различаются по типам почв, наибольшее сходство выявлено между луговыми и перегнойно-глеевыми. По сравнению с аллювиальными почвами пески береговых отмелей характеризуются максимальным содержанием Si и минимальным всех остальных элементов. Дерновые почвы отличаются наименьшим содержанием элементов, за исключением Si, луговые и перегнойно-глеевые накапливают больше Al, Fe, K, Na, Mg, Ti, Mn, Ba, Cr, Zn, Ni, V и As, иловато-торфяные, представляющие собой высокоминерализованные торфяные залежи, накапливают больше Ca, S, P, Sr, Cl и Rb. Установлено, что аллювиальным почвам свойственен высокий естественный уровень содержания As, Cu, V, P, Zr, Ni и Zn, превышающий кларки (Кк = 1.5–2), и низкий – Al, K, Mg, Ti, Sr, Rb, Na, Cl и Ca (Кк < 1), содержание остальных элементов сопоставимо с кларковыми значениями.
Ключевые слова: пойменные экотопы, Fluvisols, химические элементы, кларки концентрации, фоновые концентрации
Understanding the distribution characteristics and influencing factors of labile soil organic carbon (LSOC) and its factors in seismic fault zones are important for understanding the changes of soil carbon balance in the region. Soil samples were collected to a depth of 50 cm in the northern part of the Longmenshan seismic fault zone as the research object, to investigate the profile distribution of LSOC and its relative proportion in soil organic carbon (SOC). The results showed that the effects of pH and soil water content (SWC) on SOC and its components were related to soil depth. The content of SOC and LSOC were negatively correlated with soil pH and positively correlated with SWC. Significant differences in the contents of SOC and LSOC were found between horizons. The content of SOC and LSOC decreased with soil depth within 50 cm soil profiles; while the proportion of LSOC to SOC increased. Oxidation stability coefficient (KOS) of SOC were significantly different between different soil layers and decreased with soil depth. The significant correlations between SOC and LSOC suggested that correlations between hot water extractable organic carbon (HEOC), cold water extractable organic carbon (CEOC), dissolved organic carbon (DOC), oxidizable organic carbon fraction (ROC), microbial biomass carbon (MBC) and SOC varied with soil depth. Notably, SOC in topsoil and bottom soil was highly correlated with HEOC and CEOC, respectively. LSOC and SOC in Longmenshan seismic fault showed obvious vertical distributions and the relationship between LSOC and SOC was related to soil depth. Besides, the correlation of SWC and pH with LSOC also varied with soil depth. Keywords: soil labile organic carbon, soil physicochemical properties, distribution characteristic, soil profile
Understanding the factors controlling soil total N (TN) is helpful in simulating N cycling at local and regional scales. This study was conducted with the aim to; (i) understand the distribution of TN in specific soil horizons (A and B horizons) of three reference soil groups: Acrisols, Cambisols and Ferralsols, common in humid tropical environments, and (ii) to identify factors controlling TN variations among the various soil groups. Twenty-eight Acrisols, 21 Cambisols and 8 Ferralsols profiles spanning a wide range of precipitation gradients, vegetation type/land use and parent materials, from the Northwestern Highlands (NWH) of Cameroon were considered. Soil properties were analyzed following standard procedures. TN had very high coefficients of variation (>35%) in all the reference soil groups (RSGs), with highest mean TN (0.31 ± 0.03%) observed in the A horizons of Acrisols and the lowest (0.05 ± 0.01%) in B horizons of Ferralsols. Variations in TN content were significantly (p < 0.05) influenced by parent material, land use type, precipitation and slope gradient. In surface (A) horizons of all the RSGs, TN correlated positively and significantly with clay (p < 0.05), silt (p < 0.01) and soil organic carbon (SOC) (p < 0.01), and negatively with sand (p < 0.01). This observation was slightly different in subsurface (B) horizons. This study provides data which contributes to a better understanding of soil fertility in tropical highlands.
Keywords: soil fertility, Acrisols, Cambisols, Ferralsols, tropical soils, Western Africa
Физика почв
В. В. Малышев, А.О. Алексеев Сравнение площадных и профильных показателей магнитной восприимчивости степных почв Восточно-Европейской равнины // Почвоведение. 2023. № 7. С. 843-852. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601591
С целью развития методов поверхностного зондирования почв выполнен сравнительный анализ площадных и профильных измерений магнитной восприимчивости на участках 100 м2. Проведено исследование 3 площадок с черноземами обыкновенными (Haplic Chernozems), черноземами южными (Haplic Chernozems) и светло-каштановыми почвами (Haplic Kastanozems (Endosalic, Cambic)). Дополнительно на территории Ергенинской возвышенности изучена катена, включавшая элювиальную, трансэлювиальную и трансэлювиально-аккумулятивную позиции ландшафта. Результаты площадных измерений магнитной восприимчивости ( ) с использованием прибора KT-20 с датчиком 3F-32 (Tеrraplus) коррелируют (R2 = 0.7) с профильными измерениями в полевых и лабораторных условиях. Показано, что площадной тип съемки корректно фиксирует объемную магнитную восприимчивость до глубины 30 см. Вариация на площадках с различными типами почв в основном отражает почвенно-климатическую зональность и пространственную неоднородность, выраженную в различном гранулометрическом и минералогическом составах слоя 0–30 см на площади 10 × 10 м. Площадная магнитная восприимчивость почв может являться важным дополнительным показателем, способным отразить особенности почвообразующих и ландшафтно-геохимических процессов, происходящих в верхнем слое почвы. Варьирование на площадках в различных позициях ландшафта происходит под влиянием плоскостного смыва и изменения направленности процессов оксидогенеза железа в зависимости от положения почвенного профиля в рельефе. Комплекс измерений площадной и профильной магнитной восприимчивости может применяться для изучения возможных нарушений поверхностного слоя почв и мониторинговых задач.
Ключевые слова: черноземы, каштановые почвы, соединения железа, магнетизм почв, пространственная неоднородность
This study is aimed to compare the hydrophysical properties of Cambisols and wheat yield on plots
under different soil management strategies. The soil (0–20 cm) consists of 21% sand, 37% silt, and 42% clay. This experiment was conducted with three tillage system types (TST) in main plots (reduced tillage using combined tillage: T1, reduced tillage comprised of chisel plough: T2 and conventional tillage: T3), three harvest residue covers (HRC) in sub-plots (no residue: C1, 40% wheat residue: C2, and 80% wheat residue: C3), and three implement forward speeds (IFS) in sub-subplots (4 km/h: S1, 7 km/h: S2, and 10 km/h: S3). Infiltration tests were performed by single-disc tensions infiltrometer with a diameter of 20 cm at successive applied matric suction (h) of 20, 14, 4, 1, and 0 cm. Mean comparison results showed that soil organic matter decreased in T3 treatment, due to soil aggregate degradation. T3, C3, and S3 treatments increased the hydraulic conductivity at matric suction (h) of 1 cm by increasing the number of macropores per unit area and their contribution to the saturated water flux. In contrast, T1 treatment increased hydraulic conductivity at h of 4, 14, and 20 cm by increasing the number of meso- and micropores. The contribution of micropores to the saturated water flux, hydraulic conductivity at h = 20 cm were higher in residual-cover-free plots. Hydraulic conductivity at h of 1, 4, and 14 cm increased with increasing HRC due to an increase in the number of macro- and mesopores and their contribution to the saturated water flux. Macroscopic capillary length ( ) under T1, T2 and S1 was more than those under T3 and high IFS. T3 treatment also reduced likely due to its destruction effects on pore continuity. The application of T2, C2, and S2 treatments led to maximum wheat yield, likely by minimizing mechanical manipulation, reducing evaporation and improving soil moisture conditions.
Keywords: tillage systems, residual cover, unsaturated hydraulic conductivity, macroscopic capillary length
Биология почв
А. П. Власова, К. В. Павлов, Е. В. Морачевская, Д. Н. Липатов, Л. А. Поздняков, Н. А. Манучарова Изменение структуры прокариотного сообщества нефтезагрязненного чернозема при внесении нитрата и хлорида калия // Почвоведение. 2023. № 7. С. 853-863. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601165
В лабораторном эксперименте изучено влияние солей нитрата и хлорида калия на структуру метаболически активного прокариотного сообщества чернозема, загрязненного нефтью. Объектами исследования служили образцы чернозема, отобранные в Воронежской области. Рассматривали филогенетическое и функциональное разнообразие прокариотного комплекса чернозема, загрязненного нефтью, при внесении нитрата и хлорида калия в условиях слабощелочной реакции среды. Загрязнение чернозема нефтью в количестве 5% от массы почвы приводило к подщелачиванию среды от 7.1 до 7.9. Внесение нитрата и хлорида калия, как раздельно, так и совместно в суммарной дозе 2 ммоль/100 г почвы снимало этот негативный эффект. Совместное внесение нитрата и хлорида калия приводило к двукратному увеличению биомассы метаболически активных клеток прокариот и числа копий функциональных генов, отвечающих за синтез ферментов алканмонооксигеназ, участвующих в разложении нефти. В присутствии нефти выявлено формирование специфического комплекса бактерий, в котором преобладали представители Actinobacteria (Rhodococcus erythropolis) и Alphaproteobacteria (Bradyrhizobium japonicum). Rhodococcus erythropolis и Bradyrhizobium japonicum, являясь автохтонными организмами в незагрязненной почве, начали занимать доминирующие позиции в нефтезагрязненных образцах, а внесение нитратов усилило этот эффект.
Ключевые слова: ремедиация нефтезагрязненных почв, типичный чернозем, прокариоты, легкорастворимые соли, функциональные гены, алканмонооксигеназы
Zhen Guo, Jiancang Xie , Jichang Han, and Yang Zhang''Soil Bacterial Community Structure and its Driving Factors in Biological Crust Under Different Planting Patterns,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229323600215
Biological soil crust can effectively prevent wind erosion of sand and soil, which is of great significance to ecological restoration in desert areas. There have been few studies that have screened different planting patterns by analyzing biological crust properties. In this study, high-throughput sequencing was used to analyze the bacterial 16S rRNA community structure of biologically crusted soil in sandy bare land (CK), planting corn soil crust (CB), planting potato soil crust (TB) and planting alfalfa soil crust (AB), and nutrient profiles of each soil type were also analyzed. The results showed that soil nutrient content was significantly increased by the biological layer, and the organic matter, available phosphorus, and available potassium contents were significantly increased. In terms of bacterial communities, the TB treatment had more endemic genera (100). The top 10 phyla in terms of relative abundance accounted for around 95% of the total community, with Actinobacteria being the highest. The community structure of CB and AB was similar, and the diversity and richness indices of CB were significantly increased compared to those of CK. The available phosphorus and total nitrogen were found to be the main factors affecting bacterial community structure. The dominant role of Actinobacteria was mainly determined by pH. Overall, the results show that corn planting could be most helpful in the early restoration period of sandy land.
Keywords: bacterial diversity, nutrient, soil crust, native plant, sandy land
Агрохимия и плодородие почв
Habtamu M. ''Effects of Land Use and Landscape Position on Soil Properties in Dire Watershed, Central Highlands of Ethiopia,'' Eurasian Soil Science. https://doi.org/10.1134/S1064229322602645
Understanding soil qualities related to land use and landscape positions is critical for designing long term soil management practices. The research was set out with the objective of analysing the effect of land use and landscape positions on selected soil physicochemical properties in Dire watershed, central highland Ethiopia. Replicated 27 composite surface soil samples were collected across three landscape positions from three land use types (cultivated land, grazing land and forest land) and analyzed using standard protocols. Results showed that land use type, altitude and slope significantly affect important soil physicochemical properties. These include particle size distribution, bulk density (BD), electrical conductivity (EC), soil pH, available water content (AWC), permanent wilting point (PWP), field capacity, soil organic carbon (SOC), total Nitrogen (TN) and available phosphorus (AP). Analysis of variance results showed that significant (p < 0.05) effect of slope, land use, landscape position and their interaction on AP, SOM, SOC, PWP and AWC. Results of correlation analysis showed that SOC, and EC have a significant positive correlation with TN but, AP, TN, and clay content were negatively correlated with BD. Comparatively cultivated land recorded lower soil quality than forest and grazing lands.
Keywords: available phosphorus, bulk density, soil degradation, soil organic carbon, soil quality total Nitrogen
М.А. Эдомская, С.Н. Лукашенко, А.А. Шупик, С.Г. Шаповалов Накопление плутония растительностью на разных почвах // Почвоведение. 2023. № 7. С. 864-871. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601463
Высокая вариабельность коэффициентов накопления плутония, представленных в литературных источниках, делает актуальным исследования по определению механизмов, влияющих на миграционную способность и доступность его для растительности. Изменчивость коэффициентов переноса объясняется различными свойствами почв, поскольку окислительно-восстановительный потенциал и кислотность почвы могут существенно влиять на подвижность плутония. В вегетационном опыте изучена миграция плутония в системе почва–сельскохозяйственное растение для разных почв. Анализ содержания 239+240Pu проводили методом альфа-спектрометрии с предварительным радиохимическим выделением. Определены показатели миграции Pu с использованием в качестве тест-культур ячменя (Hоrdeum) и бобов (Fabaceae). Полученные в ходе вегетационных опытов коэффициенты накопления плутония находятся в диапазоне 3.1 × 10–4–6.8 × 10–3 при среднем значении 3.8 × 10–3 – для надземной части ячменя; 9.2 × 10–3–7.6 × 10–2 при среднем значении 3.8 × 10–2 – для корневой системы ячменя. Для надземной и корневой частей бобов диапазон коэффициента накопления составил 1.5 × 10–3–5.7 × 10–3 при среднем значении 3.7 × 10–3 и 5.8 × 10–2– 6.5 × 10–2 при среднем значении 6.2 × 10–2 соответственно. Определено, что характер распределения плутония по вегетативным органам рассматриваемых культур неоднородный. В среднем коэффициент накопления плутония для надземной части растений в 40 раз меньше, чем для корневой. Установлено, что накопление плутония надземной частью растений, произрастающих на разных типах почв, неодинаково для отдельных видов/органов сельскохозяйственных растений. Для надземной части рассматриваемых сельскохозяйственных культур коэффициенты накопления различаются до нескольких порядков. В целом накопление плутония растительностью, произрастающей на разных типах почв, располагается в следующем ряду: дерново-подзолистая (Retisol) и серая лесная (Phaeozem) > болотная торфяная низинная (Histosol) чернозем типичный (Chernozem). Наименьшее накопление плутония растительностью наблюдается в почвах с большим содержанием органического вещества. Для корневой части зависимость коэффициентов накопления плутония от свойств почв неоднозначна.
Ключевые слова: Pu, коэффициент накопления, система почва–растение, ячмень, бобы
Деградация, восстановление и охрана почв
Н.Н. Иванова, Д.В. Фомичева, Д.И. Рухович, Е.Н. Шамшурина Ретроспективный анализ истории земледельческого освоения и оценка темпов эрозии почв в бассейне р. Локна, Тульская область // Почвоведение. 2023. № 7. С. 872-886. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601475
По литературным и архивным данным прослежена динамика распаханности Тульской области/губернии в целом и отдельных ее уездов. Установлено, что массовое земледельческое освоение южной части современной Тульской области началось не ранее середины XVII в. По картам разных лет создания определены изменения площади пашни в бассейне р. Локны (Плавский район Тульской области) с конца XVIII в. до настоящего времени. Достоверность полученных величин распаханности территории подтверждена литературными данными. Реконструирован состав полевых культур и изменения систем земледелия в течение рассматриваемого периода, выявлена значительная консервативность этих показателей: паровое трехполье господствовало на протяжении XIX в. и первой половины XX в., преобладание ржи в озимых посевах и овса в яровых сохранялось до 1970-х гг. По WaTEM/SEDEM с использованием в качестве входных параметров основных факторов эрозии, реконструированных на основе исторических данных, рассчитаны интенсивность и объемы ливневого смыва для выделенных этапов освоения бассейна р. Локна. С целью сравнения результатов с литературными данными для периода 1980–1993 гг. рассчитаны темпы и объемы талого смыва. Проведена оценка достоверности реконструированных параметров модели для отдаленных исторических эпох. Проведен анализ исторических изменений факторов и темпов эрозии. Установлено, что максимум распаханности и интенсивности проявления эрозионных процессов в бассейне р. Локны наблюдался в последней четверти XIX–начале XX вв. Выявлено влияние расположения пахотных угодий относительно элементов рельефа на величины темпов и объемов смыва.
Ключевые слова: площадь пашни, состав севооборотов, ретроспективное моделирование ливневой эрозии, WaTEM/SEDEM, Luvic Chernic Phaeozems, Luvic Greyzemic Chernic Phaeozems
Arshad A., Jamaludheen V., Kunhamu T.K., Beena V.I. and Surendra gopal K. ''Comparison of Soil Chemical Properties in Five Different Land Use Systems after Flooding: a Case Study from South India,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229322602244
Climate change is visible as climatic events like flood and drought. Floods have a major impact on soil properties by altering them through dilution, transporting and deposition of minerals. Kerala had a flood on August 2018 with a different duration or temporal variation from three to seven days due to heavy and unexpected rain from June to mid of August 2018, that triggered large landslides on that month. The current study was focussed on the impact of flood on soil chemical properties (pH, soil EC, organic carbon, available NPK) at Thrissur district of Kerala in forest, rubber, nutmeg (homegarden), coconut and open land use systems. Soil samples were collected from flood affected and adjacent non flood affected of these land use systems from 0–20 cm depth after six months of flood and analyzed chemical properties according to standard methods. The result of soil pH analysis showed a greater significant decrease in coconut plantation (6.28 to 4.94) after flood. Forest, rubber and homegarden showed an increase in organic carbon (OC) (0.22, 0.77, 0.45% respectively), available P (36.85, 32.6, 38.42 kg/ha respectively). Forest showed a higher amount of available N (84 kg/ha) after flood while rubber, nutmeg and open land use systems showed a decrease in available nitrogen (201.6, 107.1, and 207.9 kg/ha decrease respectively. Forest (196.6 kg/ha), rubber plantation (299.4 kg/ha), nutmeg plantation (292 kg/ha), coconut plantation (421.4 kg/ha) and open condition (125.7 kg/ha) showed a decrease in available K content after flood. Tree based land use systems showed a remarkably better resilience or masked the ill effect of flood very quickly compared to other systems. Integration of shade tolerant species (Grewia robusta, Ailanthus triphysa and Vateria indica) in coconut plantation would help the plantation to adapt flood like situation from soil nutrient loss, also it would increase the productivity of land by maximum utilisation of land resources.
Keywords: flooding, Kerala, climate change, land use system, available NPK, organic carbon, soil EC, soil pH
Xiaolin Jia, Modian Xie, Bifeng Hu, Hongyi Li, Xiangyu He, Wanru Zhao, Wanming Deng, Junjie Wang ''Potential Risk Evaluation for Soil Environmental Quality Assessment in China Based on Spatial MultiCriteria Decision-Making Theory,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229322601809
Soil environmental quality assessment traditionally focuses on a single objective. Therefore, related results only reflect the pollution of the assessment objective and ignore the interaction and relationships between soil, ecology, and human health. In this study, we collected and filtered data about heavy metal content (Cr, Pb, Cd, Hg, As, Cu, Zn, and Ni) in city soils from more than 1000 published papers. Spatial multi-criteria decision-making theory was used to establish the combined evaluation model of soil environmental quality using the geochemical accumulation, ecological risk, non-carcinogenic risk, and carcinogenic risk indexes. Our results showed that the pollution degree and elements causing most pollution were significantly different when these different methods were used for assessment. The proposed framework was able to unify the overall pollution trend in regional soil environmental quality assessment and could output more robust and reasonable assessment results of soil, ecology, and human health. The random forest model was used to analyze the potential sources for excessive accumulation of heavy metal elements in soils, and the results showed that the main potential sources were the proportion of secondary industry and urbanization rate, each with an average contribution ratio of 20%. This study provides comprehensive and specific information for the prevention and control of soil heavy metal pollution in China.
Keywords: soil pollution, heavy metal, machine learning
Адрес редакции журнала "Почвоведение"
119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12, Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова
Тел.: +7 (495) 939-54-88
E-mail: esoils@yandex.ru
