Почвоведение №8, 2024

Генезис и география почв

И. Н. Горохова, Н. Б. Хитров, Л. А. Тарнопольский Выделение поверхностно-карбонатных почв и диагностика почв на пестрых подстилающих породах юга Приволжской возвышенности с помощью обработки космического снимка // Почвоведение. 2024. № 8. С. 1047-1060. https://doi.org/10.31857/S0032180X24080016

Цель работы – установить связи между спектральными характеристиками открытой поверхности почвы на снимке Pleiades (25.04.2020) и почвами на ключевом участке со сложной структурой почвенного покрова на территории южной части Приволжской возвышенности Волго-Донской оросительной системы, Волгоградская область. Территория характеризуется высокой литологической неоднородностью: палеогеновые и неогеновые пески и суглинки перекрыты чехлом четвертичных бурых суглинков переменной мощности от 1–2 м до полного выклинивания. Почвенный покров представлен светло-каштановыми солонцовыми комплексами, осложненными мозаикой литологических вариантов и эрозионно-аккумулятивными сочетаниями. На основе цифровых методов обработки спектральных характеристик космического снимка и использования наземной информации о почвах выделено восемь групп почв и построена карта их распространения на ключевом участке площадью 343 га. Группы почв различаются по общим особенностям поверхности почвы, обусловленным наличием и количеством щебня и камней, гранулометрическим составом поверхностного горизонта (от песка до среднего суглинка), наличием осветленных корочек на поверхности, наличием или отсутствием вскипания от HCl с поверхности в зависимости от мощности первого литологического слоя. Внутри отдельных групп объединены почвы с разным строением профиля (агрокаштановые, агроземы, агросолонцы). Почвы одного типа и иногда подтипа попадают в разные группы по спектральным характеристикам. Это обусловлено неполным соответствием свойств поверхности почвы, которые влияют на спектральные характеристики, и внутреннего строения почвенного профиля в целом.

Ключевые слова: спектральная яркость, каменистые почвы, песчаные почвы, вскипающие с поверхности почвы, пестрые суглинки, агрокаштановые почвы, агросолонцы

С. А. Сычева, О. С. Хохлова, Е. Г. Ершова, Т. Н. Мякшина, П. А. Украинский Криогенно-латеральная  гипотеза образования материнской породы дерново-подзолистых почв на примере строения рышковской палеопочвы в Танеевском карьере Курской области // Почвоведение. 2024. № 8. С. 1061-1076. https://doi.org/10.31857/S0032180X24080028

Изучены палеопочва (МИС 5е), позднемосковский лёсс (МИС 6), погребенные малые эрозионные формы в Танеевском карьере Курской области. Определение возраста и условий образования материнской породы и текстурно-дифференцированной почвы сделано на примере изучения рышковской палеопочвы микулинского межледниковья (МИС 5е) в центре Восточно-Европейской равнины. Проведены макро- и микроморфологический анализ выбранного профиля, спорово-пыльцевой анализ, определен возраст методом оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ) и основные физико-химические свойства, а также проделан катенно-фациальный анализ, позволяющий детализировать историю развития малых эрозионных форм рельефа, почв и ландшафтов. Результаты позволяют заключить, что дифференциация профиля изученной палеопочвы на горизонты Аh–Е–Вt – продукт микулинского межледниковья. Предпосылки для такой дифференциации – формирование неоднородной материнской породы – создавались склоновыми и мерзлотными процессами еще в московское позднеледниковье. Литологическая матрица рышковской палеопочвы не оставалась неизменной вследствие разной истории взаимодействия таких групп процессов, как эоловое, склоновое (солифлюкционное и делювиальное) осадконакопление, инициальное и межледниковое почвообразование.

Ключевые слова: текстурно-дифференцированные палеопочвы, склоновый перенос, московский лёсс, инициальные почвы, криогенез

Химия почв

И. Е. Багдасаров, М. В. Конюшкова, Ю. А. Крюкова, Д. В. Ладонин, М. А. Цейц, П.В. Красильников Микроэлементы в маршевых почвах Поморского берега Белого моря // Почвоведение. 2024. № 8. С. 1077-1086. https://doi.org/10.31857/S0032180X24080032

Почвы морских побережий функционируют на контакте терригенного стока и воздействия морской воды, что обеспечивает уникальную геохимическую обстановку. Отчасти процессы миграции и аккумуляции элементов могут обеспечиваться процессами формирования и окисления сульфидов железа. Исследовали содержание и пространственное распределение Fe и Mn и микроэлементов в почвах маршей Поморского берега Белого моря. Работы вели вблизи села Колежма, Беломорский район, Республика Карелия. Исследование показало, что для изученных почв характерно повышенное содержание таких микроэлементов, как As и Se, которые обычно ассоциируют с наличием сульфидов металлов в морских отложениях. Отмечено высокое содержание Fe (до 27 300 ppm) и Mn (до 1500 ppm), что типично для таежных ландшафтов. При этом в почвах побережий геохимическая судьба Fe и Mn расходится, вероятно, отчасти за счет участия Fe в минеральных переходах из сульфидов в сульфаты. Такие микроэлементы, как Ni и Cr, присутствуют в почвах в концентрациях, сравнимых с фоновыми в зональных почвах региона. Только As и Se могут представлять потенциальную опасность в случае использования томболо под сенокос.

Ключевые слова: тяжелые металлы и металлоиды, кислые сульфатные почвы, приморские луга, Tidalic Fluvisols, Gleysols, Stagnosols

В. А. Голубцов, А. А. Черкашина, Ю. В. Вантеева, С. М. Турчинская Оценка динамики органического углерода в почвах юга Восточной Сибири по данным анализа состава стабильных изотопов углерода // Почвоведение. 2024. Т. 69. № 8. С. 1087-1101. https://doi.org/10.31857/S0032180X24080042

Оценена пространственная и внутрипрофильная вариабельность значений δ13C почв, выявлены основные контролирующие ее факторы в Байкальском регионе – обширной территории на юге Восточной Сибири, отличающейся значительным разнообразием физико-географических условий. Анализ значений δ13C выполнен для 95 почвенных разрезов, репрезентативных для основных ландшафтных поясов региона и расположенных в высотном градиенте 403–2315 м. Органическое вещество почв демонстрирует значительное варьирование по изотопным соотношениям ¹³С/¹²С, охватывающим значительную часть диапазона значений δ13С, характерных для С3-фотосинтеза. Органическое вещество гумусовых горизонтов почв имеет значения δ13С от –29.50 до –22.98‰. Изменения величины δ13С в высотном профиле хорошо соотносятся со сменами ландшафтов. Наибольшими значениями δ13С характеризуются почвы гольцовых и степных ландшафтов. В таежных почвах наблюдается уменьшение доли тяжелых изотопов. Выявлена сниженная интенсивность оборота углерода в почвах степей и гольцового пояса в силу их лимитированности по условиям влаго- и теплообеспеченности, соответственно. Более интенсивный оборот углерода (β) отмечен для почв, формирующихся в таежных ландшафтах при более благоприятном соотношении температур и осадков. В таких условиях значения β коррелируют с изменениями pH, содержанием C и N, а также вариациями отношения C/N в почвах. Это может свидетельствовать о значительном влиянии характера поступающего опада и микробиологической активности на оборот углерода в почвах региона, формирующихся в более благоприятных климатических условиях.

Ключевые слова: горные области, круговорот углерода, δ13С, гольцы, степи, тайга

Биология почв

В. Д. Мигунова, С. Б. Таболин, Л. Б. Рыбалова Эколого-трофическая структура сообществ почвенных нематод Южной Чукотки // Почвоведение. 2024. № 8. С. 1102-1113. https://doi.org/10.31857/S0032180X24080056

Проведен анализ почвенных нематодных сообществ типичных тундр Южной Чукотки. Исследовали пять типов кустарничковых и травяно-кустарничковых биотопов, сформированных на криоземах, аллювиальных, торфяных и дерново-криометаморфических почвах. Животных экстрагировали из почвы методом Бермана с последующим определением таксономического разнообразия, общей и относительной численности и принадлежности к эколого-трофическим группам. Наибольшие численность (7044 особей/100 г почвы) и биомасса (12.15 мг) нематод зарегистрированы в торфяной почве, а минимальные (1000 особей/100 г почвы; 1.96 мг) – в верхних горизонтах криозема. Для всех исследованных почв отмечено преобладание бактериоядных нематод. Максимальная доля бактериоядных нематод (94%) зафиксирована в подстилке дерново-криометаморфической почвы. Доля грибоядных нематод в исследованных почвах находилась в пределах от 1 до 42%. Хищные и нематоды со смешанным типом питания присутствовали практически во всех почвах, за исключением подстилочного горизонта дерново-криометаморфической почвы, их доля в исследуемых сообществах изменялась в диапазоне 2–32%. Фитонематоды были немногочисленны и достигали максимума в верхних органических горизонтах торфяно-глеезема (18%). Фаунистический состав нематодных сообществ исследованных почв сильно отличался. Наибольшее разнообразие нематод отмечено для торфяного горизонта аллювиальной почвы, наименьшее – для подстилки дерново-элювиально-метаморфической. Индекс зрелости сообществ изменялся от 2 до 3. Индекс обогащения принимал в основном низкие и средние значения (1.40–41.02), а структурный индекс – высокие (59.51–84.07). Во всех типах почв отмечены Eudorylaimus и Plectus, как роды эудоминанты. Почвенные пищевые сети, формирующиеся в исследованных биоценозах, за исключением ольховника мертвопокровного, можно охарактеризовать как стабильные и структурированные.

Ключевые слова: почвенные животные, численность, биологическое разнообразие, Nematoda, Cryosol, Fluvisol, Histosol, Gleysol, Сambisol

А. В. Назаров, Ю. И. Нечаева, Е. С. Корсаковa, А. А. Пьянкова, Е. Г. Плотникова Бактериальные сообщества почв в зоне воздействия солеотвала города Соликамска (Пермский край) // Почвоведение. 2024. № 8. С. 1114-1124. https://doi.org/10.31857/S0032180X24080066

С использованием метода высокопроизводительного секвенирования гена 16S рРНК проанализирован таксономический состав бактериальных сообществ почвы (Technosol и Retisol) вблизи солеотвала калийного предприятия, г. Соликамск, Пермский край. Исследованы образцы почвы без растений и ризосферы растений вида вейник наземный (Calamagrostis epigeios (L.) Roth) с участков, расположенных в 1–1.5, 8 м, 780 м и 11 км от солеотвала. Обнаружено, что во всех почвенных образцах преобладали бактерии филумов Pseudomonadota, Bacteroidota, Actinomycetota, Acidobacteriota, Verrucomicrobiota, Gemmatimonadota. Наибольшее влияние на таксономический состав бактериальных сообществ галитовые отходы оказывали на почвы участков в зоне засоления, расположенных на расстоянии 1–1.5 м. В образцах почвы без растений, отобранных на данных участках, относительно почв без засоления (на расстоянии 8, 780 м, 11 км от солеотвала), преобладали бактерии порядка “Candidatus Actinomarinales”, снижалась доля в бактериальных сообществах представителей филумов Acidobacteriota, Verrucomicrobiota, класса Actinobacteria и семейства Chitinophagaceae, увеличивалась доля бактерий семейства Xanthomonadaceae. В бактериальных сообществах ризосферы растений, произрастающих в зоне засоления, уменьшалась доля представителей филума Acidobacteriota и семейств Chitinophagaceae, Enterobacteriaceae, повышалась доля семейств Xanthomonadaceae и Flavobacteriaceae. Выявлено влияние солеотвала на бактериальные почвенные сообщества участков, находящихся находящихся на расстоянии 8 и 730 м от солеотвала, включали представителей порядка “Candidatus Actinomarinales” (1.4–1.6%), семейств Nitrosomonadaceae (3.0–6.1%), Saprospiraceae (1.0–1.9%), рода Ilumatobacter (1.6–2.8%) и некультивируемых бактерий семейства Rhodanobacteraceae (1.3–1.5%).

Ключевые слова: техногенное засоление, ризосфера, секвенирование ампликонных библиотек гена 16S рРНК, калийные предприятия

Агрохимия и плодородие почв

М. Т. Васбиева, Н. Е. Завьялова, Д. Г. Шишков Влияние длительного применения азотных, фосфорных и калийных удобрений на содержание форм соединений фосфора в дерновоподзолистой почве Предуралья // Почвоведение. 2024. № 8. С. 1125-1132. https://doi.org/10.31857/S0032180X24080079

Изучено влияние длительного применения минеральных удобрений на изменение содержания в дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве (Albiс Retisol (Abruptic, Aric, Loamic)) общего фосфора, его органических, минеральных и подвижных соединений. Исследования проведены в многолетнем стационарном опыте, заложенном в Пермском крае в 1978 г. Варианты – 0 (без удобрений), N90, Р90, К90, N90Р90, N90К90, Р90К90, N90Р90К90, N30P30K30, N60P60K60, N120P120K120, N150P150K150. В опыте применяли аммиачную селитру или мочевину, двойной или простой суперфосфат и калий хлористый. Установлено, что длительное применение суперфосфата в течение пяти ротаций полевого восьмипольного севооборота (Р90, Р90K90, N90P90, N90P90K90) привело к достоверному увеличению в пахотном слое почвы (0–20 см) общего содержания фосфора, его минеральной части в 1.3–1.8 раза, содержания подвижных соединений в 1.9–2.7 раза. Применение азотных удобрений (N90, N90K90, N90Р90 N90Р90K90) влияло на накопление в почве органических соединений фосфора. Достоверное увеличение в почве содержания и запасов, как минеральных соединений фосфора, так и органических, наблюдали только при применении полного минерального удобрения N90P90K90. Различное сочетание суперфосфата с азотными удобрениями и калием хлористым, а также доза удобрений влияли на интенсивность накопления подвижных соединений фосфора в почве по ротациям и изменению его количества по профилю. Внесение невысоких доз (NPK)30–60 привело к увеличению подвижных соединений фосфора в основном в пахотном слое почвы, при использовании более высоких доз (NPK)90–150 изменения отмечены в слое 0–80 см. Длительное применение азотных и калийных удобрений с течением времени приводит к увеличению в пахотном слое почвы подвижных соединений фосфора.

Ключевые слова: длительный опыт, минеральные удобрения, баланс фосфора, подвижный фосфор, органический и минеральный фосфор

F. Pan, S. Pan, J. Tang, and B. H. Chen ''Continuous Biogas Slurry Substitution of Chemical Fertilizer with Wheat/Maize Straw Return Alters Surface and Subsoil Physicochemical and Aggregate Properties Differently,'' Eurasian Soil Science, 57 (8), 1369-1380 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324600258

Biogas slurry is increasingly adopted as a substitute for chemical fertilizer to improve soil fertility and control soil degradation. But little is known about its long-term effects on different soil layers. This study aims to test if biogas slurry substitution alters soil nutrients and aggregates differently in different layers and how the effects are influenced by straw return. A five-year field trial of a winter wheat–summer maize rotation was established to evaluate the effects of biogas slurry substitution [treatments: control without fertilizer (CK); chemical fertilizer (CF); 50% biogas slurry substitution (BSCF); 100% biogas slurry substitution (BS)] on two soil layers (0–20 and 20–40 cm) under equal N, P, and K fertilization in a Fluvisol. The result showed that compared with CK, fertilization was necessary to maintain soil available nitrogen (AN) and available potassium (AK) in the 0–20 cm layer. Also, fertilization had positive effects on soil EC, TN, and AP, especially in the topsoil. In terms of increasing the degree of water-stable macroaggregation, improving aggregate stability and reducing their crushing rates, CF was superior to biogas slurry substitution because of the greater accumulations of soil N, the most important physicochemical factor regulating soil macroaggregation and stability. The effects of biogas slurry substitution changed with soil layers. In surface soil, BD, water-stable macroaggregates, and aggregate stability significantly increased due to the positive regulatory effects of straw, AP, and EC; whereas in subsoil, they decreased. Inorganic fertilization with straw return functions well in soil structural degradation control and N fertility improvement, especially in the topsoil. Whereas in fields without straw return, biogas slurry substitution may be a feasible and economical choice to improve topsoil structure and also an excellent supplement to provide P and K.

Keywords: Liquid organic fertilizer, crop residue, winter wheat-summer maize rotation, soil fertility, macroaggregates, structural stability

Эрозия почв

Mrad, S. Boukhari, S. Dairi, and Y. Djebbar ''Mapping the Potential for Erosion Gullies Using Frequency Ratio and Fuzzy Analytical Hierarchy Process: Case Study Medjerda Basin, Northeast Algeria,'' Eurasian Soil Science, 57 (8), 1381-1397 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603530

Soil erosion poses a significant problem in the Mediterranean region, posing serious threats to the environment and natural resources. The objective of this study is to identify and evaluate the risks associated with gully erosion in the Medjerda watershed in the northeastern part of Algeria. To accomplish this goal, two models were utilized: the fuzzy analytic hierarchy process (F-AHP) and the frequency ratio (FR). Twelve factors that contribute to soil erosion were considered in the study: slope, elevation, distance to streams, land use and land cover, drainage density (DD), topographic wetness index (TWI), rainfall, soil groups, lineament density, soil power index (SPI), sediment transport index (STI), and plan curvature. The results indicate that sediment transport index (STI), rainfall, and slope are the most influential factors in predicting erosion in the Medjerda Basin. To validate the models used, the area under the receiver operating characteristics curve (AUC) was employed. The AUC values obtained for the FR and F-AHP models were 75.5 and 73.7%, respectively, indicating their excellent accuracy in identifying the erosion susceptibility area. The accuracy ratings of both models demonstrate their outstanding predictive capabilities. Thus, the results of soil erosion susceptibility maps with a better success rate and forecast could be beneficial and effective for implementing various policy measures to safeguard soil. They could be useful for managing gully erosion risks in different parts of the river basin.

Keywords: frequency ratio, fuzzy analytic hierarchy process, gully, erosion, Medjerda

Деградация, восстановление и охрана почв

Н. В. Гончаров, Т. В. Прокофьева, Д. И. Потапов, Г. Н. Федотов Твердые атмосферные выпадения как источник гидрофобности городских почв и материал для их образования // Почвоведение. 2024. № 8. С. 1133-1144. https://doi.org/10.31857/S0032180X24080085

В городских условиях почва подвергается влиянию ряда неблагоприятных воздействий, оказывающих большое влияние на ее гидрофобно-гидрофильные свойства. Определены водоотталкивающие свойства образцов городской пыли и почв методом WDPT-теста, смоделирован процесс гидрофобизации дерново-подзолистых почв в условиях мегаполиса и оценена его скорость. В исследовании использовали три образца пыли с различными показателями WDPT-теста от 420 до 850 с. По результатам модельного опыта показано, что с увеличением количества твердых атмосферных выпадений в материале дерново-подзолистой почвы увеличивается и уровень ее гидрофобности. Скорость увеличения зависит от водоотталкивающих свойств образца пылевых выпадений. При загрязнении наиболее гидрофобной пылью максимальная гидрофобизация образца достигается при 70-летней нагрузке. Для других образцов пыли наблюдалось увеличение времени впитывания капли вплоть до максимального срока аэрального загрязнения почвы в рамках модельного опыта (200 лет). Показатели WDPT-теста для исследованных горизонтов почв составили от 2.4 с для фоновой почвы до 1493.5 с для городской почвы, формировавшейся около крупной автомагистрали в течение 90 лет. В почве жилой застройки 40-летнего возраста показатель составил 237.1 с. Соответствие уровней гидрофобности, степени антропогенной нагрузки и времени пребывания участков в городской среде в модельном опыте и в образцах реальных городских почв на участках исследования свидетельствует о том, что твердые атмосферные выпадения являются составляющей гумусово-аккумулятивных горизонтов городских почв и оказывают существенное влияние на их водоотталкивающие свойства.

Ключевые слова: урбостратозем (Urbic Technosols), дерново-подзолистые почвы (Albic Retisols), водоотталкивающая способность почв, антропогенное воздействие на почвы, городская пыль, WDPT-тест                                                    

Скачать

                                                                Почвоведение №6, 2024

Химия почв

В. А. Холодов, Н. В. Ярославцева, А. Р. Зиганшина, Н.Н. Данченко, Ю. Р. Фарходов, С. В. Максимович, А. П. Жидкин Водоэкстрагируемое органическое вещество почв разной степени смытости и намытости на малом водосборе в центральной лесостепи Среднерусской возвышенности: распахиваемые почвы // Почвоведение. 2024. № 6. С. 783-796. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060019

Проведена оценка оптических свойств водоэкстрагируемого органического вещества (ВЭОВ) в пахотных почвах разной степени смытости и намытости в распахиваемом малом водосборе Курской области. Изучали ВЭОВ несмытого и среднеэродированного пахотных типичных черноземов и их намытого аналога – агростратозема темно-гумусового водноаккумулятивного. ВЭОВ выделяли из агрегатов 2–1 и глыб >10 мм. Водные вытяжки характеризовали по содержанию органического углерода и азота. Оптические свойства оценивали на основании данных спектров поглощения и трехмерных спектров флуоресценции. Показано, что по основным количественным показателям почвенного органического вещества – содержанию органического углерода и азота, а также величине рН – смытая и намытая почва были близки друг к другу и существенно отличались от несмытого чернозема. В то же время и количественные, и качественные показатели ВЭОВ демонстрировали другую тенденцию: ВЭОВ стратозема существенно отличалось от смытого и ненарушенного черноземов. Некоторые показатели ВЭОВ: содержание азота, SUVA254, S350–400 и SR – зависели от размеров агрегатов, из которых было получено ВЭОВ (2–1 или >10 мм). Флуоресцентные свойства ВЭОВ также зависят от размера агрегатов. Полученные данные позволяют сделать заключение, что свойства ВЭОВ на малом водосборе центральной лесостепи изменчивы и во многом определяются процессами разрушения неводоустойчивых агрегатов и консолидации их частиц, а также вымыванием водорастворимого органического вещества. При разрушении водой агрегатов, их частицы мигрируют с потоками по склону, а органическое вещество подвергается разложению. В понижениях частицы аккумулируются и консолидируются в глыбистые структурные отдельности, при этом свойства ВЭОВ почв существенно изменяются, как из-за деградации органического вещества, так и в результате его вымывания.

Ключевые слова: Chernozems (Novic), типичные черноземы, агростратоземы, растворенное органическое вещество, трехмерные спектры флуоресценции

В. В. Старцев, Д. А. Севергина, А. А. Дымов Динамика содержания водорастворим ых форм углерода и азота почв в первые годы после сплошной рубки // Почвоведение. 2024. № 6. С. 797-812. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060028

Лесозаготовительные мероприятия являются одним из главных антропогенных факторов, изменяющих лесные экосистемы. Эксперимент для изучения влияния лесозаготовительной техники на свойства почв после рубки ельника чернично-зеленомошного заложен на территории средней тайги Республики Коми, в ходе которого провели закладку волоков с разным числом проходов колесной техники (форвардер Ponsse Elephant). Углерод (Свс) и азот (Nвс) водорастворимых соединений играют важную роль в глобальном круговороте элементов. Представлены результаты наблюдений за содержанием водорастворимого органического вещества почвы исходного леса (подзолистая почва) и почв технологических участков вырубки, испытавших различную нагрузку: пасечный участок и волока: три прохода лесозаготовительной техники (подзолистая почва), десять проходов (турбозем детритный), с последующим выравниванием (турбозем). Выявлено значительное увеличение общего углерода в почвах после рубки в первые два года. Наибольшие изменения касаются верхних минеральных горизонтов EL и TURcwd, в которых содержание углерода возрастает в 3–6 раз, 0.32–2.2% по сравнению со значениями почвы исходного леса, 0.45%. Установлено значительное увеличение содержания Свс в органогенных, до 33.4 мг/г, и минеральных горизонтах до 0.46 мг/г почв после сплошной рубки, что в среднем в три раза выше исходных показателей. Содержание водорастворимого азота спустя два года после рубки возрастает в органогенном горизонте от 0.23 до 2.12 мг/г. В минеральных горизонтах после рубки показатель Nвс варьировал от 0.003 до 0.020 мг/г. Значения в почве исходного леса – 0.002–0.011 мг/г. Показано, что содержание углерода и азота водорастворимых соединений можно считать важным критерием изменения почвенного органического вещества в результате лесозаготовительных мероприятий, поскольку концентрации значительно отличаются от исходных показателей.

Ключевые слова: рубка леса, полевой эксперимент, пасека, технологические элементы вырубки, подзолистые почвы, водорастворимые органические вещества, Albic Retisols

Hailiang Zhang, Jing Zhang, Zailiang Chen, Chaoyong Xie, Baishao Zhan, Wei Luo, and Xuemei Liu ''Determination of Soil Organic Matter and Total Nitrogen from Visible Near-Infrared Spectroscopy by Multivariate Models and Variable Selection Techniques,'' Eurasian Soil Science, 57 (6), 917-931 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603505

The status of soil nutrient content is a fundamental factor affecting changes in soil quality, influencing the growth conditions and yield levels of crops. The practicality of combining visible and near-infrared spectroscopy to evaluate soil organic matter (SOM) and total nitrogen (TN) may give an alternative to soil physicochemical examination in the laboratory, which is laborious and contaminative. A total of 394 Ferralsols soil samples were gathered from navel orange orchards located in the province of Jiangxi, China. To enhance the spectrum information, the spectra were preprocessed using five different techniques, including lg(1/R), multiplicative scatter correction, standard normal variate), detrending and Savitzky-Golay smoothing. Four variable selection algorithms—competitive adaptive reweighted sampling, successive projections algorithm, random frog, and genetic algorithm – were combined with three multivariate methods—partial least squares regression, multiple linear regression, and least squares support vector machine. The most efficient strategy combines LSSVM calibration methods with GA and lg(1/R) preprocessing. It generates values for the determination coefficient of prediction , root mean square error of prediction, and residual predictive deviation that are as follows: 0.8948, 0.1597, and 3.0949, respectively, for SOM; and 0.9129, 0.0021, and 3.4014, respectively, for TN. The results indicate that this method can accurately determine the SOM and TN in agricultural land soil, facilitating the timely adjustment of soil management measures.

Keywords: Vis-NIR spectroscopy, soil nutrients prediction, preprocessing, optimal variable selection, multivariate statistical analysis

10. G. de Almeida, M. C. C. Campos, D. M. P. da Silva, R. V. dos Santos, A. F. L. de Lima, R. F. da Silva Souza, F. A. Bezerra, W. O. Araújo, and F. P. de Oliveira ''Organic Carbon and Formation of Soil Aggregates on Areas of Natural Vegetation Converted to Pasture in Southern Amazonas,'' Eurasian Soil Science, 57 (6), 931-944 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603281

The objective was, therefore, to evaluate the impact on organic carbon and the formation of soil aggregates in areas of natural vegetation converted into pastures in southern Amazonas. The research was carried out in seven areas in the municipality of Humaita, Amazonas, Brazil, five of which were pastureland, one native forest, and one natural field. Soil samples were collected at depths of 0–10 and 10–20 cm in the seven study areas and analyzed for aggregate stability, soil density, soil organic carbon, and the calculated soil organic carbon stock. Univariate, bivariate, and multivariate analyses were then carried out. Conversion from forest to pasture had a negative impact on percentage of aggregates >2 mm, soil density, concentration and stock of soil organic carbon. Organic carbon correlates positively with percentage of aggregates >2 mm, geometric mean diameter and weighted mean diameter, and negatively with soil density. Aggregate stability influences carbon sequestration in the pasture and forest areas studied, but has no influence in the natural grassland environment.

Keywords: degraded pasture, natural forest, soil structure quality, Chromic Abruptic Acrisol

Zhimin Zhao and Fengxia Shi ''Effects of Moisture on Soil CO2 Efflux in a Cotton Field in Northwestern China,'' Eurasian Soil Science, 57 (6), 945-953 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603542

In order to explore the effect of moisture on soil CO2 effluxes in a Cotton field in Northwestern China, soil profile CO2 concentration, soil profile temperature and moisture at depths 5, 10 and 15 cm were measured simultaneously. Based on the models of Fick first law of diffusion, Moldrup model, gas transport equation, van’t Hoffequation, exponential equation and quadratic function equation, the effects of soil moisture and temperature on soil CO2 efflux (F(0)) was determined. The results were as following: (1) F(0) has an optimal soil moisture, and the optimal moisture of F(0) is close to the field capacity (FC). In this study, the field capacity (FC) was close to 0.278 m3/m3. When the values of soil moisture were higher than the optimal soil moisture values of F(0), soil moisture is the main limiting factor for F(0), and F(0) is negatively correlated with soil moisture at soil moisture value >0.278 m3/m3 (FC)-вставка Шеина. However, the values of F(0) increased with the increase of soil moisture when the values of soil moisture were lower than the optimal soil moisture values of F(0). (2) Soil moisture affected the temperature responses of F(0) by a clear threshold inflection point, which significantly influence the temperature sensitivity of F(0). We concluded that the scale of changes in soil moisture is significant to F(0). These factors should be incorporated into models to improve the prediction of carbon-climate feedbacks.

Keywords: arid land, irrigation, carbon cycle, greenhouse gas emissions

Физика почв

Ю. В. Холопов, Д. Д. Хайдапова, А. Б. Новаковский, Е. М. Лаптева Реологические свойства таежных полугидроморфных почв: взаимосвязь с физико-химическими свойствами и температурными условиями // Почвоведение. 2024. № 6. С. 813-830. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060036

Рассмотрены результаты реологических исследований почв нарушенного сложения, пасты, на модульном реометре MCR 302 методом амплитудной развертки, колебательный метод. Объектом исследования являются полугидроморфные почвы (Histic Albic Retisol, Histic Gleyic Stagnosols) таежной зоны северо-востока европейской части России, Республика Коми. Показано, что наиболее жесткие взаимодействия между частицами почвы формируются в горизонтах с высоким содержанием подвижных органических веществ фульватной природы и органо-минеральных альфегумусовых соединений ELhi,g–ELg–CRM. Повышенная жесткость конструкции обусловлена цементацией частиц почвы в результате поступления Al–Fe-гумусовых веществ c формированием прочных межчастичных связей в почвах. Не менее важную роль в реологическом поведении почв играют процессы промерзания–оттаивания. Влияние сезонного промерзания наиболее четко проявляется в профиле полугидроморфных вариантов светлоземов (Histic Gleyic Stagnosols) в их криометаморфических горизонтах CRM, где повышенная жесткость почвенных связей обусловлена конденсационным уплотнением частиц в условиях длительного периода температур около 0°С, “нулевая завеса”. При возрастании увлажнения почв наблюдается значительная дезагрегация минеральной массы почв. Об этом свидетельствует значительное увеличение диапазона пластичности – Crossover. Дезагрегированные почвы более склонны к процессам эрозии и смыва, однако мощный мохово-торфяной горизонт, формирующийся в верхней части профиля полугидроморфных почв, предохраняет их от негативных деформационных явлений. К северу, в направлении от текстурно-дифференцированных почв южной тайги к криометаморфическим почвам лесотундры наблюдается усиление жесткости и хрупкости межчастичных почвенных контактов. Это сопряжено с более активным поступлением в минеральную часть профиля органических веществ фульватной природы, в том числе комплексных альфегумусовых соединений, а также интенсивным и длительным промерзанием почв. Показано, что реологические параметры могут быть использованы в качестве дополнительных показателей при диагностике и классификации таежных почв.

Ключевые слова: реология, структура почв, гидроморфизм почв, Histic Albic Retisol, Histic Gleyic

Stagnosols

Р.Э. Мусаэлян, К. Н. Абросимов, К. А. Романенко Влияние различных синтетических смол на нано- и микроструктуру почвы // Почвоведение. 2024. № 6. С. 831-844. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060049

Применение синтетических и натуральных смол при закреплении органо-минерального вещества для дальнейших исследований встречается повсеместно, например, при микроморфологическом исследовании почв, так как процедура изготовления шлифов включает в себя пропитывание образца заполнителями. При этом до сегодняшнего дня не было известно об их воздействии на почвенную структуру. В статье впервые поставлен эксперимент по изучению влияния синтетических и натуральных смол на нано- и микроструктуру почвы при пропитывании. С использованием методов малоуглового рентгеновского рассеяния и компьютерной томографии получены первые данные о характеристиках часто применяемых в лабораториях смол, а также об их воздействии на структуру почвенных образцов. Выявлена рентгеновская “прозрачность” материалов-закрепителей. Последующая пропитка ими фракции горизонта AU чернозема типичного Курской области (Haplic Chernozems) позволила установить влияние закрепителя на изменение размера наноструктурных неоднородностей почвы. Эксперимент с разными горизонтами солонца каштанового мелкого каштановой солонцеватой почвы (Protosalic Solonetz) позволил установить увеличение размера нанонеоднородностей с глубиной в тренде нативной почвы по отношению к тренду пропитанной. На микроуровне доказано уменьшение микропористости в пределах первых процентов после полимеризации закрепителя. В результате исследований нанонеоднородностей в почве экспериментально подобраны параметры съемки на станции БиоМУР Курчатовского источника синхротронного излучения. Наноструктура почвенных монолитов и отдельных фракций на этой станции исследованы впервые. Приведенные результаты могут быть использованы при пробоподготовке и дальнейшем анализе органо-минеральных объектов (почва, порода, грунт) для ряда исследований, требующих закрепления структуры вещества на разных размерных уровнях.

Ключевые слова: компьютерная томография, малоугловое рентгеновское рассеяние, эпоксидная смола,

канадский бальзам, микроскопия, микроморфология, шлифы

Д. Г. Поляков, А. Г. Рябуха, Т. А. Архангельская, И. В. Ковда Промерзание почвенного комплекса меловых криоморфных почв в Оренбургской области: температурный режим и проявление криогенных процессов в почвенном профиле // Почвоведение. 2024. № 6. С. 845-860. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060056

Исследована динамика температуры сопряженных почв палеокриогенного почвенного комплекса на меловых отложениях в Оренбургской области. Измерения температуры сочетали с изучением криогенных признаков. В лаборатории определили температуру замерзания почвенной влаги. Выявлена существенная неоднородность температурного поля почв комплекса. В течение осени–зимы почва микроповышения была холоднее, чем почвы микропонижения и микросклона, а в весенне-летний период микросклон прогревался быстрее, чем микроповышение и микропонижение. Расхождения между температурой почв в промерзшем слое на микроповышении и в микропонижении достигали –4.5°С в начале промерзания (15.12.2019 на глубине 15 см), –4.0°С в конце зимы (10–11.02.2020 на глубине 5 см), и –6.5°С при оттаивании (21–23.03.2020 на глубине 5 см). Расхождения в температурном режиме сопряженных почв сопровождались различиями в профильном распределении влаги и влияли на проявление криогенных процессов. Почвы микроповышения промерзали глубже, в них формировалась шлировая криогенная текстура на всю глубину промерзания, это сопровождалось морозным пучением, сортировкой крупнозема, формированием пористой корки на поверхности, что обеспечивало поддержание микрорельефа и структуры почвенного покрова меловых полигонов. Криогенные текстуры определяют формирование плитовидной структуры почв на микроповышениях. В микропонижениях промерзание блокировалось в средней части профиля вследствие относительно высоких температур почвы и низких температур промерзания почвы. Криогенные признаки и процессы, отмеченные на микроповышениях, в микропонижениях не выражены.

Ключевые слова: микрорельеф, палеокриогенез, переохлаждение воды в почве, ледяные шлиры, криогенная текстура, зимняя влагозарядка, морозное пучение

Биология почв

Е. В. Чернышева, Ф. Форназьер Особенности пула гидролитических ферментов в почвах земледельческих террас Восточного Кавказа // Почвоведение. 2024. № 6. С. 861-875. 10.31857/S0032180X24060066

Проведено исследование влияния сельскохозяйственной деятельности в эпоху средневековья (X–XV вв. н.э.) на активности 11 гидролитических ферментов, участвующих в биогеохимических циклах основных элементов в почвах. В качестве объектов исследования выбраны агростратоземы средневековых земледельческих террас среднегорного Дагестана (Plaggic и Hortic Anthrosol). Во всех случаях ферментативная активность изученных почв, во всех почвенных слоях уменьшалась в следующем ряду: щелочная фосфатаза > фосфодиэстераза > кислая фосфатаза > пирофосфатаза ≥ лейцинаминопептидаза > арилсульфатаза > хитиназа > β-глюкозидаза > ксиланаза > α-глюкозидаза > целлобиогидролаза. Ферментативная активность изученных почв, в первую очередь, определялась величиной микробной биомассы (Смик). Активность ферментов различных групп на 61–94% зависела от Смик. Сельскохозяйственная практика, связанная с распашкой, внесением навоза и орошением, приводит к конвергенции активности ферментов азотного цикла в почвах горной зоны, что связано со сходными особенностями круговорота азота в агрогенных почвах, независимо от биоклиматических условий. Внесение органических материалов привело к увеличению физиологической эффективности микробных сообществ и скорости продуцирования ферментов, при этом высокая биологическая активность может сохраняться около 1000 лет. Распашка с внесением органических удобрений в прошлом, привела к увеличению ферментативной активности, выраженной на единицу микробной биомассы (удельная активность).

Ключевые слова: органическое вещество, навоз, микробные сообщества, ферментативная активность, сельскохозяйственное освоение

К. С. Бояршин, В. В. Адамова, В. Чжэн, Е.В. Никитинская, О. Ю. Обухова, М. В. Колкова, В. А. Нестеренко, О. С. Беспалова, В. В. Клюева, К. А. Дегтярева, Л. В. Нестерук, Ю. Н. Куркина, О. А. Маканина, Е. С. Иванова, Чж. Ли, И. В. Батлуцкая Доминирующие бактериальные таксоны в черноземах и факторы, влияющие на их долю в бактериальном сообществе // Почвоведение. 2024. № 6. С. 876-888. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060076

Идентифицированы семейства и роды бактерий, доминирующие в черноземах лесостепной зоны. Проведено микробиологическое профилирование по гену 16S рРНК образцов пахотных и непахотных черноземов в разные фазы вегетационного периода: в июне и августе. Показаны изменения доли отдельных семейств бактерий в зависимости от землепользования и времени. Выявлены корреляционные связи между распространенностью семейств бактерий и химическими параметрами почвы. Показана преобладающая роль нитратов в формировании структуры сообщества, в этом процессе играют важную роль содержание органического углерода, влажность почвы и ее рН. Несмотря на выявленные различия долей рассмотренных семейств в зависимости от землепользования и времени сбора образцов, набор доминирующих семейств бактерий в исследуемых образцах оставался стабильным. Среди доминирующих семейств первые 6 составляют около 1/4 всего сообщества, а первые 20 – около 40%. Полученные результаты создают предпосылки для дальнейшего изучения изменчивости таксономического состава бактериального сообщества черноземов в различных биотических и агрохимических условиях.

Ключевые слова: почвенная микробиота, микробиологическое профилирование, Haplic Chernozem, Luvic Chernozem

Fating Yin, Jun Zhang, and Fenghua Zhang ''Temporal Dynamics of Soil Microbial Functional Genes in Reclaimed Salinized Farmland in Northwest China,'' Eurasian Soil Science, 57 (6), 1018-1032 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323602226

The widespread abandoned saline-alkali soils in the Manas River Basin in northwest China have been reclaimed for cotton cropping in recent decade. However, the temporal dynamics of soil microbial functional genes during the reclamation of abandoned salinized farmlands remains unclear. In this study, the abandoned salinized cotton fields that had been reclaimed for 1, 3, 5, and 7 years were selected to study the temporal dynamics of soil microbial functional genes through metagenomic technology. The abundance of genes involved in C, N, P, and S cycles increased significantly since the reclamation, among them, the abundance of KEGG Pathway genes and Enzymes after the reclamation increased by 29.10 and 30.20%, respectively compared with those of the CK (abandoned salinized farmland). The Shannon index of KEGG Pathway and Enzyme-annotated genes after the reclamation increased by 0.82 and 1.10%, respectively compared with those of the CK. The permutational multivariate analysis of variance (PERMANOVA) and correlation analysis showed that the decrease in soil Na+ content and the increase in soil C/N ratio induced by the reclamation increased the abundance and diversity of soil microbial functional genes. After the reclamation, continuous straw incorporation and fertigation increased the soil C/N ratio, and reduced salinity, thus improving soil quality and soil microbial ecological functions. This study will provide reference for the rational development and utilization of abandoned salinized soils in arid areas.

Keywords: saline soil, reclamation, straw incorporation

Агрохимия и плодородие почв

Yaru Ge, Maoying Wang, Yuanjie Dong, Xinglong Dai, and Mingrong He ''Enhanced-Efficiency Urea Coated with Ground Phosphate Rock Powder, Inhibitor and Epoxy Resin: Preparation and Effects on Soil Nitrogen Supply Capacity, Wheat Yield and Nitrogen Use Efficiency,'' Eurasian Soil Science, 57 6), 1033-1047 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603670

A develop a new environmentally friendly controlled-release urea to improve soil nitrogen supply capacity, wheat yield and nitrogen use efficiency, six coated urea were prepared in this study: resin-coated urea; phosphate rock powder-coated urea; phosphate rock powder and epoxy resin-coated urea; urease and nitrification inhibitor combined with epoxy resin-coated urea; urease and nitrification inhibitor combined with phosphate rock-coated urea; and urease and nitrification inhibitor combined with phosphate rock and epoxy resin-coated urea (RPHDU). Scanning electron microscopy and hydrostatic release tests were used to evaluate the microstructure and controlled-release properties of different urea. Using zero nitrogen treatment and conventional urea treatment as controls, six self-made coated urea were used for different fertilization treatments, with a total of eight treatments set up for ammonia volatilization test and field experiment to study the effects of different fertilization treatments on ammonia volatilization, soil nitrogen supply capacity, wheat yield, and nitrogen use efficiency. The results showed that the RPHDU coating had a complete and tight membrane shell. RPHDU had controlled-release periods for nitrogen, hydroquinone, and dicyandiamide (cumulative nutrient release > 80%) of 112, 56, and 28 days, respectively, effectively controlling the release of nutrients and inhibitors. The treatments of adding inhibitors delayed the ammonia volatilization peak and reduced the peak value, with the RPHDU treatment having the lowest cumulative ammonia volatilization. During the critical growth period of wheat, the soil available nitrogen content in the RPHDU treatment was higher than in other treatments, which brought soil nutrient supply closer to wheat demand. Moreover, the soil apparent nitrification rate was lower in the RPHDU treatment than in other treatments throughout the entire wheat growth cycle, reducing the risk of nitrate nitrogen leaching. The RPHDU treatment achieved the highest wheat yield and nitrogen use efficiency, which were significantly increased by 21 and 21%, respectively, compared to the U treatment. In summary, RPHDU could more effectively control nutrient release, improve soil nitrogen supply capacity, reduce soil nitrogen loss, and increase wheat yield and nitrogen use efficiency. The results of this study may provide a basis for the development of novel and environmentally friendly fertilizers.

Keyword: ammonia volatilization, controlled-release fertilizer, dicyandiamide, hydroquinone

10. Chandrasekara, M. Ariyarathne, U. Rathnayake, D. Sirisena, M. Nijamudeen, H. Kadupitiya, R. Chandrajith, and L. Suriyagoda ''Distribution of Exchangeable Zinc in Lowland Rice Cultivated Soils in Sri Lanka as Affected by the Differences in Climate, Soil, and Water Availability,'' Eurasian Soil Science, 57 (6), 1048-1056 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932360327X

Zinc (Zn) is an essential micronutrient required for the growth and development of rice plants. Even though rice is widely cultivated, and its grains are used as the staple food in Sri Lanka, the exchangeable Zn concentration in rice cultivated soils is not known. Therefore, this study was conducted to determine the distribution of exchangeable Zn concentration and examine the interactive effects of agro-climatic zones (ACZ), soil orders and water sources on determining the concentration of exchangeable Zn in lowland paddy fields in Sri Lanka. A total of 7.309 soil samples were collected from six ACZ, six soil orders, and three water sources used for rice cultivation using stratified random sampling approach. Exchangeable Zn concentration was determined using inductively coupled plasma mass spectrophotometry (ICP-MS) after extracting in 0.01 M CaCl2 solution. Concentration of exchangeable Zn was in the range of 0.03–11.247 μg kg−1 with mean value of 438.2 μg kg−1. The highest concentration was recorded in the Wet zone (p < 0.05). Concentration of exchangeable Zn in Histosols was higher than that in Alfisols, Inceptisols, and Vertisols (p < 0.05). In addition, rainfed paddy fields retained the highest Zn than the paddy fields receiving supplementary irrigation water (p < 0.05). Concentration of exchangeable Zn was negatively correlated with soil pH. Therefore, implementation of soil Zn improvement strategies considering the heterogeneity of exchangeable soil Zn among ACZ, soil orders and water sources are needed.

Keywords: bioavailability, climatic zones, deficiency, irrigation, plant nutrition

10. Demir ''Assessment of Soil Quality Index for Onion Cultivated Soils in a Semiarid Agricultural Ecosystem,'' Eurasian Soil Science, 57 (6), 1057-1071 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603074

Soil quality (SQ) has been described as the ability of a particular type of soil to function, based on natural or managed ecosystem boundaries, to ensure animal and plant productivity, promote air and water quality, and contribute to the habitation and human’s health. Aim of this study was to assessment SQ by using the integrated Soil Quality Index (SQI) model on onion cultivated soils in Polatlı district of Ankara province of the Continental Region of Turkey. The SQI was determined by giving weight with Analytic Hierarchy Process to scoring indicators with standard scoring functions. The soil samples were taken from 30 different onion cultivation areas. A total of 22 SQ parameters were included in the Soil Quality Index modeling, grouped into four classes. The parameters defined in the minimum data set are soil physical, chemical indicators, macro and micronutrient elements. 83% of the total samples in the study area were mostly medium quality soils, and 17% of the soil samples for onion cultivation were weak in terms of SQ. The soil organic matter (SOM) index had the highest weight (0.431), suggesting that SOM could be considered as the first restriction limiting the working potential of soils. It can be concluded that soil quality of the onion cultivation areas plays an important role for high onion production. It can be, therefore, suggested that the assessment of the soil quality of the onion cultivation field could play an important role in determining the high onion productivity in agricultural practices and sustainable soil management systems in arid as well as semi-arid regions.

Деградация, восстановление и охрана почв

К.С. Орлова, И.Ю. Савин Экосистемные сервисы, реализуемые городскими почвами, и их оценка (обзор) // Почвоведение. 2024. № 6. С. 889-902. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060083

Рассмотрена история развития концепции сервисов городских почв, антропоцентрические и педоцентрические подходы к их оценке, опыт применения в различных городах, представлен их актуальный перечень. В настоящее время концепция экосистемных сервисов является комплексным инструментом, позволяющим по аналогии транслировать почвенную информацию в сферу принятия управленческих решений, а также сохранять устойчивость городских экосистем путем внедрения мер по сохранению сервисов городских почв. Несмотря на накопленный опыт в изучении методов оценки экосистемных сервисов и примеров их применения в процессе градостроительной деятельности в отдельных городах, отсутствует единый подход к оценке сервисов городских почв. Широкому применению данной концепции зачастую препятствует недостаточная изученность свойств городских почв при их высокой пространственно-временной изменчивости, а также недостаточная разработанность самого подхода оценки сервисов почв. Тем не менее, активное развитие теоретических и практических подходов к интеграции сведений о характеристиках почв в управленческую сферу является предпосылкой для оптимизации системы обращения с почвенными ресурсами в больших и малых городах.

Ключевые слова: экология города, качество окружающей среды, экосистемное управление, почвенные ресурсы

В.С. Анисимов, С.В. Фесенко, Г.П. Глазунов, Л. Н. Анисимова, А. И. Санжаров, С. В. Корови, Д.В. Крыленкин, Ю.Н. Корнеев, Н. В. Новикова, М.В. Мезина, Д.А. Желтов Эколого-токсикологическая оценка почвенно-растительного покрова некосимой части участка «Стрелецкая степь» Центрально-Черноземного заповедника им. В.В. Алехина // Почвоведение. 2024. № 6. С. 903-918. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060093

Определено содержание ряда тяжелых металлов (ТМ) и радионуклидов в типичном черноземе. Рассчитаны значения кларков концентрации, индексов геоаккумуляции ТМ (As, Cd, Co, Cs, Cu, Pb, Sr, Zn), естественных радионуклидов (232Th, 238U) и калия, а также индексов загрязнения почвы отдельными ТМ. Показано, что повышенные значения педогеохимического фона по сравнению с кларковыми значениями в литосфере наблюдаются только в отношении Cd и As. В то же время для исследованных элементов (As, Cd, Cu, Pb, Zn) можно утверждать об отсутствии загрязнения ими почвы. Определено содержание радионуклидов (40K, 137Cs, 232Th, 238U), ТМ и калия в различных видах естественной степной растительности. На основании коэффициентов накопления радионуклидов и ТМ растениями оценена степень их биофильности. Рассчитаны значения коэффициентов перехода 137Cs и 40K из почвы в растения, проведен сравнительный анализ биологической доступности цезия и калия при корневом поглощении. Изучено вертикальное распределение радионуклидов 137Cs и 40K в корнеобитаемом слое почвы 0–20 см. Установлено, что 40K равномерно распределен в корнеобитаемом слое почвы, в то время как особенностью вертикального распределения 137Cs по профилю является смещение максимума содержания радионуклида с глубины 0–5 до 5–10 см. На основании полученных данных рассчитано значение миграционного коэффициента 137Cs, учитывающего конвективную и диффузионную составляющие процесса транслокации радионуклида в типичном черноземе.

Ключевые слова: радионуклиды, тяжелые металлы, удельная активность, плотность, вертикальное распределение, миграция, степные травы, валовое содержание элементов

Скачать

                                                    Почвоведение №7, 2024

Химия почв

В. А. Холодов, Н. В. Ярославцева, А. Р. Зиганшина, Н.Н. Данченко, И. В. Данилин, Ю. Р. Фарходов, А. П. Жидкин Водоэкстрагируемое органическое вещество почв разной степени смытости и намытости на малом водосборе в центральной лесостепи Среднерусской возвышенности: намытые почвы в днище балки // Почвоведение. 2024. № 7. С. 921-935. https://doi.org/10.31857/S0032180X24070018

Изучено водоэкстрагируемое органическое вещество (ВЭОВ) намытых почв: стратоземов темно-гумусовых водно-аккумулятивных, Novic Protocalcic Chernozems, в нераспахиваемом днище балки. Оно сопоставлено с ВЭОВ расположенных рядом распахиваемых почв на пашне малого водосбора. Проведено послойное исследование состава ВЭОВ стратоземов от поверхности до глубины 120 см с шагом 20 см. Водные вытяжки были охарактеризованы по содержанию органического углерода, азота и величине рН. Оптические свойства ВЭОВ оценивали методами спектрофотометрии и флуориметрии. Проведено сравнение оптических свойств ВЭОВ агро-черноземов и балочных стратоземов; выявлены особенности изменения этих свойств с глубиной в стратоземах. Показано, что эрозионно-аккумулятивные процессы оказывают значимое воздействие на состав ВЭОВ почв. При этом содержание растворенного углерода в ВЭОВ значимо не различается ни между пахотными черноземами и балочными стратоземами, ни вглубь по профилю стратоземов в днище балки. В свою очередь, содержание азота в ВЭОВ пахотных черноземов в целом больше, чем в ВЭОВ балочных стратоземов, и в последних оно закономерно убывает с глубиной. Вероятно, уменьшение содержания азота в ВЭОВ с глубиной связано с его поглощением корнями растений и с увеличением с глубиной доли анаэробных зон, где активизируются процессы денитрификации. Верхние 0–60 см балочных стратоземов активно задерживают привносимые из пахотных почв элементы питания, в первую очередь, растворенный азот. С глубины 60 см отмечается возрастание содержания общего органического углерода. Увеличение содержания углерода в глубинных слоях стратоземов можно объяснить накоплением проникающего сверху растворенного органического вещества, которое, с одной стороны, сорбируется почвой, а с другой, консервируется вследствие снижения микробной активности из-за недостатка элементов питания.

Ключевые слова: Protocalcic Chernozems, Novic Protocalcic Chernozems, типичные черноземы, агростратоземы темно-гумусовые водно-аккумулятивные, ВЭОВ, флуоресценция, UV-vis

М.В. Бурачевская, Т.М. Минкина, С.С. Манджиева, Т.В. Бауэр, М.В. Киричков, Д.Г. Невидомская, И.В. Замулина Влияние буферной способности почв на трансформацию соединений свинца и кадмия // Почвоведение. 2024. № 7. С. 936-949. https://doi.org/10.31857/S0032180X24070029

Цель работы – изучить трансформацию приоритетных поллютантов – соединений Pb и Cd в почвах с разной буферной способностью и уровнем загрязнения. Объект исследования – чернозем южный (Haplic Chernozem) карбонатный тяжелосуглинистый, отобранный на целинном участке в Ростовской области, слой 0–20 см. Нитраты Pb и Cd вносили раздельно в дозах 2, 5, 10 ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) металла (для Pb 130 мг/кг, Cd – 2 мг/кг) в образцы почв модельного опыта, содержащие кварцевый песок в соотношениях 1 : 0.25, 1 : 0.5, 1 : 0.75 от массы почвы. Оценку буферной способности почв по отношению к Pb и Cd проводили по методике В.Б. Ильина (1995), исходя из содержания физической глины, гумуса, карбонатов, R2O3, величины рН. Способность почв прочно удерживать Pb и Cd изучали по результатам фракционно-группового состава металлов, с использованием комбинированной схемы фракционирования. В незагрязненном черноземе южном тяжелосуглинистом буферная способность почв по отношению к Pb и Cd высокая и обеспечивается прочным удерживанием металлов силикатами и глинистыми минералами (50–64% от суммы фракций). Разбавление исходной почвы кварцевым песком уменьшает ее буферную способность от повышенной к средней и низкой. При загрязнении почвы наиболее активную роль при взаимодействии с Pb играет органическое вещество, в случае Cd – оксиды Fe–Mn. С уменьшением буферности почв и ростом загрязнения происходит увеличение на 6–54% группы непрочносвязанных соединений преимущественно за счет комплексных соединений в случае Pb, обменных и специфически сорбированных с оксидами Fe–Mn в случае Cd. При дозе внесения 10 ОДК Pb происходит изменение градации буферности почв с низкой до очень низкой. Полученные данные имеют важное значение для прогноза и нормирования загрязнения почв с различными физико-химическими свойствами.

Ключевые слова: буферность почвы, черноземы, почвенно-песчаные субстраты, загрязнение тяжелыми

металлами, фракционный состав, подвижность элементов

В. А. Голубцов, Ю. В. Рыжов, А. А. Черкашина Использование вариаций δ13С органического вещества палеопочв Западного Забайкалья для реконструкции динамики атмосферного увлажнения позднеледниковья и голоцена // Почвоведение. 2024. № 7. С. 950-967. https://doi.org/10.31857/S0032180X24070036

Анализ состава стабильных изотопов углерода (δ13С) органического вещества разновозрастных почв играет важную роль в оценке климатических изменений прошлого и отклика на них компонентов ландшафта. Объектом исследования послужили почвы девяти почвенно-седиментационных серий, сформированных в различных ландшафтных и геоморфологических условиях Западного Забайкалья. Время формирования большинства исследуемых толщ охватывает последние 15 тыс. лет. Фазы педогенеза протекали довольно синхронно в пределах генетически различных форм рельефа, что позволяет рассматривать их в качестве обусловленных региональными ландшафтно-климатическими изменениями, оказавшими влияние и на δ13С органического вещества почв. Наблюдается широкий диапазон варьирования значений δ13С (от –20.99 до –27.00‰). Наиболее контрастные изменения значений δ13С во времени отмечены для разрезов, формировавшихся в наиболее сухих степных условиях, наименьшая амплитуда значений δ13С характерна для разрезов, сформированных под таежными ландшафтами с наибольшим увлажнением. Однако в целом тенденции изменений значений δ13С во времени в пределах различных ландшафтных зон сходны: наименьшие значения δ13С характерны для органического вещества почв позднеледниковья, формировавшихся 14–15 и 12 тыс. кал. л.н., а также почв позднего голоцена (3.5–2.0 и 1.0–0.3 тыс. кал. л.н.). Обогащено 13С органическое вещество почв среднего голоцена (9.0–4.0 тыс. кал. л.н.) и временного интервала 13–14 тыс. кал. л.н. Основываясь на выявленной зависимости значений δ13С органического вещества современных почв региона от количества осадков, выполнена количественная реконструкция осадков вегетационного периода. Полученные данные позволяют оценивать временные интервалы 11.7–10.0 и 4.0–1.5 тыс. кал. л.н. в качестве оптимальных для формирования почв на территории Западного Забайкалья. Рост температур и снижение атмосферного увлажнения в среднем голоцене, характерные как для Забайкалья, так и для прилегающих территорий, негативно отразились на развитии почв.

Ключевые слова: почвенно-седиментационные серии, палеореконструкции, ландшафтно-климатические изменения, Байкальская Сибирь

Т.С. Кошовский, А.Н., Геннадиев, Н.С. Гамова Состав и генезис полиаренов в почвах разновозрастных гарей Байкальского заповедника // Почвоведение. 2024. № 7. С. 968-982. https://doi.org/10.31857/S0032180X24070049

Приведены данные по содержанию одиннадцати полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в почвах под гарями различного возраста, однократных и повторных, в таежных ландшафтах среднегорий хребта Хамар-Дабан (Южное Прибайкалье, Бурятия). Выявлены морфологические признаки почв, унаследованные от пожара: слои углей (pyr), золы (Cpyr), обугленная лесная подстилка (Opyr) и пирогенный гумусовый горизонт (Apyr). Охарактеризована послепожарная вариабельность почвенного покрова, формирующаяся из-за наличия внутри гари участков с шестью степенями прогорания опадо-подстилочного материала. Показано уменьшение содержание ПАУ при увеличении интенсивности пожара, а также в случае повторного прохождения огня по существующей гари. Фоновые почвы лесов, не нарушенных пожаром, имеют большее содержание ПАУ в сравнении с гарями 42-летнего возраста и участками интенсивного горения на гари однолетнего возраста. Путем факторного анализа выделены четыре группы ПАУ, различающиеся по происхождению: полиарены пирогенного автохтонного происхождения, формирующиеся in situ, – нафталин, тетрафен, пирен, хризен, антрацен, нафталин, в меньшей степени бенз(а) пирен и бенз(ghi)перилен; группа полиаренов пирогенного аллохтонного происхождения, накапливающихся в почвах из-за атмосферного переноса пепла, – бенз(а)пирен и бенз(ghi)перилен; группа полиаренов биохимического происхождения – флуорен и дифенил; полиарены – биохимического и петрогенного происхождения, накапливающиеся в глубине почвы, – фенантрен.

Ключевые слова: лесные пожары, повторные гари, полициклические ароматические углеводороды, пирогенные сукцессии, дерново-подбуры, Albic Skeletic Podzols

З.С. Артемьева, Ю.Г. Колягин, Е.С. Засухина, Е.В. Цомаева, Н. В. Ярославцева, Б.М. Когут Химическая структура органического вещества водоустойчивых макроагрегатов агрочерноземов разных позиций на склоне // Почвоведение. 2024. № 7. С. 983-996. https://doi.org/10.31857/S0032180X24070055

Методом твердотельной 13C-ЯМР-спектроскопии изучена химическая структура пулов органического вещества (ОВ) водоустойчивых макроагрегатов размером 2–1 мм, выделенных их воздушно-сухих агрегатов того же размера пахотных горизонтов полнопрофильного, эродированного и намытого агрочерноземов. Дана оценка изменения их химической структуры в денудационно-аккумулятивном ландшафте. Выявлено, что подавляющая часть водоустойчивых макроагрегатов в эрозионной зоне – новообразованные за счет динамического замещения ОВ in situ, что демонстрируют интегральные показатели химической структуры всех пулов ОВ макроагрегатов. Аналитические данные свидетельствуют в пользу преобладающей транспортировки именно новообразованных макроагрегатов. Разрушение макроагрегатов во время транспортной фазы сопровождается высвобождением ранее физически защищенного агрегированного ОВ, которое подвергается частичной минерализации. Причем минерализуется преимущественно наиболее лабильная его часть (гидролизуемая), а его стабильная часть остается мало/ неизмененной. Минерально-ассоциированное ОВ (ил и остаток) не/мало меняется, сохраняя относительную свежесть, что может быть косвенным признаком транспортировки из эрозионной зоны преимущественно новообразованных макроагрегатов. Бóльшая степень свежести свободного ОВ макроагрегатов в намытом агрочерноземе – результат преобладания в нем свежих остатков культурной растительности аккумулятивной зоны, в совокупности с перемещенным из зоны эрозии.

Ключевые слова: эрозия, водоустойчивые агрегаты, химическая структура органического вещества, CP-MAS 13C-ЯМР-спектроскопия

Huan Li, Jiamin Zhang, and Yanling Wang ''Comparative Analysis of Four Methods for Accurate Estimation of Soil Phosphorus Storage Capacity: a Case Study in a Typical Red Soil,'' Eurasian Soil Science, 57 (7), 1163-1175 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603402

Efficient utilization of agricultural soil phosphorus (P) and mitigation of loss risks necessitate a precise evaluation of soil P storage capacity (SPSC). This study compared the effectiveness of four soil test P methods (Oxalate, Bray, Olsen, and Mehlich-1) to accurately estimate SPSC and simplify P loss risk assessment of soils located in a typical red soil in the Sunjia Watershed, Yingtan, Jiangxi Province, China. The extraction efficiencies of these methods for Fe, Al, P, and P saturation ratio (PSR) were compared, and conversion equations between SPSCOx (extracted using Oxalate) and soil test P (Bray, Olsen, and Mehlich-1) were derived through fitting analysis. The results underscored Oxalate as the optimal extractant for gauging P loss risk in red soils. Structural equation modeling (SEM) unveiled the substantial impact of amorphous iron-aluminum oxides (Feo, Alo) on SPSC, with Feo exerting a more pronounced influence than Alo. Among soil physicochemical properties, total carbon emerged as the most influential, and a strong interaction was noted between the physicochemical properties and Feo and Alo. The study delineated three crucial P concentration ranges for practical P management in red soils. When Bray-P < 48.2 mg kg–1, the soil acted as a P sink with no P loss risk, allowing for continued P application to augment crop yield. Conversely, within 48.2 mg kg–1 < BrayP ≤ 55.2 mg kg–1, the soil attained its maximum secure P capacity; further P application significantly escalated the peril of P loss. Subsequently, when Bray-P > 55.2 mg kg–1, the soil turns into a source of P release. This signifies an escalated risk of P loss, demanding the immediate implementation of environmental protective measures.

Keywords: soil phosphorus storage capacity, different extraction methods, loss risk of soil phosphorus, structural equation model

Физика почв

Е. В. Ванчикова, E. M. Лаптева, Н. А. Васильева, Б. М. Кондратёнок, Е. В. Шамрикова Метрологические аспекты исследования гранулометрического состава почв по методике Н.А. Качинского // Почвоведение. 2024. № 7. С. 997-1018. https://doi.org/10.31857/S0032180X24070062

На основе значительного объема образцов почв различного генезиса, представленных на территории Республики Коми, выполнено исследование их гранулометрического состава (ГС) в соответствии с прописью методики Качинского (МК). Рассмотрены расчетные, процедурные, случайные и систематические факторы, влияющие на прецизионность и правильность результатов измерений, выполняемых в соответствии с прописью МК. Оценено влияние пробоподготовки (степени измельчения образцов почв) и процедур измерения массовой доли элементарных частиц почвы (ЭЧП) на качество результатов исследования ГС почв. Показана нестабильность измерения массовой доли фракций тонкого песка (0.05–0.25 мм) и крупной пыли (0.01–0.05 мм) при использовании прописи МК. Отмечена зависимость неопределенности результатов измерений, обусловленной случайными факторами, от массовой доли ЭЧП, входящих в состав гранулометрических фракций, – чем меньше массовая доля ЭЧП в составе фракций, тем выше неопределенность результатов измерений. Разработана модификация методики Качинского, позволяющая повысить качество результатов оценки ГС почвы. Она включает: (1) отделение частиц тонкого песка с использованием сита с диаметром ячей 0.05 мм (вместо расчета данной фракции по разности согласно прописи МК); (2) использование аналитических весов первого класса точности для измерения массовой доли частиц пыли и ила; (3) контроль процесса исследования ГС на основе суммирования измеренных значений массовой доли ЭЧП шести фракций и кислоторастворимых соединений (потери от обработки HCl). Норматив оперативного контроля массовой доли суммы ЭЧП после разделения их на фракции – (100 ± 5)%. Проведено метрологическое исследование методики Качинского и ее модификации. Предложенная модификация методики Качинского позволила уменьшить неопределенность результатов измерений массовой доли ЭЧП мелких фракций (ωn < 10%) и сместить нижний предел измерений до 1%.

Ключевые слова: качество результатов измерений, модификация метода Качинского, прецизионность, правильность результатов

Y. Yang, H. K. Yan, W. H. Tao, and L. J. Su ''Spatial Distribution and Variation Characteristics of Saturated Hydrologic Conductivity on the Chinese Loess Plateau,'' Eurasian Soil Science, 57 (7), 1194-1203 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603475

The Chinese Loess Plateau (CLP) plays a vital role as an ecological barrier in maintaining the hydrological and climatic conditions of the Yellow River Basin, preventing desertification, and preserving biodiversity. Conducting a systematic analysis and assessment of the saturated hydrological conductivity (Ksat) on the Loess Plateau is crucial for modeling and simulating processes like surface runoff and solute migration.
However, due to the uncertainty in detecting the saturated hydraulic conductivity, there are very few regional spatial analyses of the saturated hydraulic conductivity of the CLP. The research results show that the Campbell model is more suitable for the CLP than others. Spatially, Ksat gradually decreases from northwest to southeast. The Ksat in the surface layer (0 cm) was significantly larger than that at the lower soil depths, and the Ksat variability of each soil layer was moderate. Moran;s I decreased as the lag distance increased; this indicated a positive spatial correlation between Ksat and the correlation gradually decreasing with distance. The scattered points are mainly located in the first quadrant, so the local spatial auto-correlation characteristics of the Ksat in this area are clustered with high values. The Ksat for different land cover on the CLP increases in the order grassland > forest land > agricultural land and increases with elevation. This study improves our understanding of land resources and ecological environment management in the CLP. 
Keywords: Loamic, soil physics, hydropedology, land cover, spatial pattern analysis

Kunmala, W. Jindaluang, and T. Darunsontay ''Labile and Stable Organic Carbon Fractions in Water Stable Aggregates and Their Contribution to Aggregate Stability in Paddy Soils,'' Eurasian Soil Science, 57 (7), 1204-1216 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603384

Evidence has suggested that either labile organic carbon (OC) or stable OC play a role in improving aggregate stability. Therefore, this study determined the OC fractions in water stable aggregates (WSA) and their contribution to the formation of the WSA in paddy soils, on the Central Plain of Thailand. Analysis of the OC fractions in the WSA was determined using wet oxidation with hydrogen peroxide (H2O2). The chemical composition of the organic compounds in the WSA was investigated using Fourier transform midinfrared (FT-IR) spectroscopy. The results showed that the WSA content of the studied soils significantly increased with increasing organic and inorganic cementing/flocculating agents, such as soil organic carbon, clay, polyvalent cations, and sesquioxides. The labile OC and stable OC contents in the WSA also significantly increased with increased WSA content, suggesting the physical protection of OC fractions against microbial decomposition. The FT-IR analysis revealed that labile OC in the WSA, both before and after wet oxidation with H2O2, was dominated by polysaccharides, supporting the physical protection of labile OC by the WSA. Paddy soils containing higher organic and inorganic cementing/flocculating agents had higher stable OC, such as hydrophobic aromatic compounds, in the WSA, compared to paddy soils containing lower organic and inorganic cementing/flocculating agents. In turn, the WSA content of the soils in this study significantly increased with increases in the hydrophobic aromatic compounds in the WSA, suggesting the important role of stable hydrophobic organic compounds in enhancing the formation and stabilization of soil aggregates in these paddy soils.

Keywords: soil aggregates, organic carbon composition, FT-IR spectroscopy, hydrophobicity, lowland soils

Qiankun Tan, Siyuan Huo, Deng Wang, Ming Wen, Mantian Xing, and Mengyi Lu ''Hysteresis of Water Retention Curve of the Capillarimetric Diapason in Saline Soils,'' Eurasian Soil Science, 57 (7), 1217-1230 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603426

The hysteresis effect of water retention curve (WRC) has significant implications for comprehending soil water and salt transport, especially in areas with soil salinization. This study evaluates the hysteresis of WRC in saline soils by measuring the drying and wetting WRC of silty clay loam exposed to different salinities using a tension meter. We find that WRC is influenced by the superposition coupling effect of salinity and dry density, which results in an upward shift of WRC and increases the soil water holding capacity. In addition, soil matrix suction also rises with the increasing salt concentration, leading to a gradual upward shift in WRC. The presence of salt in pore spaces weakens the “ink-bottle” effect, disjoining pressure and air entrapment effect, results in a 30.9% reduction in hysteresis of WRC with increasing salinity. Additionally, the volumetric shrinkage of low dry density silty clay loam also weakens the WRC hysteresis. Furthermore, we utilized a WRC hysteresis model that considers the “ink-bottle” effect and entrapped air, which reasonably predicts the main wetting WRC of saline silty clay loam. The root-mean-square error and mean absolute error between predicted and measured values are 0.027–0.039 and 0.036–0.060, respectively. These findings are significant to the research and guidance of salinization in expansive soil and heavy textured soil area where salinization occurs.

Keywords: salinity, heavy textured soil, hysteresis effect, tension meter

Биология почв

О.В. Чернова, К.С. Дущанова, А.А. Петросян, Т.Э. Хомутова Некоторые аспекты мониторинга содержания микробной биомассы в почвах (на примере дерново-подзолистых почв заповедных лесов Московского региона) // Почвоведение. 2024. № 7. С. 1019-1033. https://doi.org/10.31857/S0032180X24070078

Содержание углерода микробной биомассы в почве служит одним из индикаторов ее биологической активности и часто используется при оценке влияния на почвенный микробиом антропогенной деятельности и природных изменений. Значительное пространственное и временнóе варьирование показателя на уровне экосистем, типологических единиц почв, видов землепользования затрудняет интерпретацию данных, получаемых при массовом мониторинге. Цель исследования – определение фоновых значений содержания микробной биомассы в поверхностном подподстилочном слое почв заповедных лесов Московской области. Проведено рекогносцировочное обследование типичных для региона разнообразных по генезису и гранулометрическому составу почв подзолистого ряда, автономных или с небольшим дополнительным увлажнением, сформированных под смешанными южно-таежными лесами на четырех охраняемых природных территориях. Оценено содержание углерода микробной биомассы в почвах, определенное двумя методами: по содержанию фосфолипидов и субстрат-индуцированному дыханию микробных сообществ. Значительная пространственная вариабельность содержания микробной биомассы отмечена как на уровне площадок, так и на уровне экосистем. Для сходных классификационно и по гранулометрическому составу автономных почв она сравнима с локальной вариабельностью в пределах экспериментальных площадок. Показано, что величина микробной биомассы зависит в основном от характера влажностного режима и гранулометрического состава, который во многом определяет сорбционную способность почвы и ее обеспеченность биофильными элементами, а также коррелирует с богатством напочвенного покрова, обеспечивающего почвенный микробиом элементами питания. Показано, что для получения корректных результатов при мониторинге содержания микробной биомассы в почвах большое значение имеет унификация методики и глубины пробоотбора в почвах фоновых и антропогенно-преобразованных экосистем.

Ключевые слова: особо охраняемые природные территории, пространственная вариабельность, фоновые показатели, мониторинг, Retisols

Агрохимия и плодородие почв

Singh, A. B. Singh, A. Mandal, J. K. Thakur, N. K. Sinha, A. Das, R. Elanchezhian, P. S. Rajput, and G. K. Sharma ''Response of Nature-Based and Organic Farming Practices on Soil Chemical, Biological Properties and Crop Physiological Attributes under Soybean in Vertisols of Central India,'' Eurasian Soil

 Science, 57 (7), 1244-1260 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932460012X

In recent years, many sustainable farming approachbased on natural and organicinputs are gaining popularityacross the world. However, information on its impacts on soil health is quite scanty. Therefore, in present study we evaluated the effect of nature-based farming and different nutrient management practices on soil chemical, biological and crop physiological attributes after three years of adopting various nutrient management practices includingorganic farming during the kharif season of 2021 and 2022. The treatments comprised of: T1—control, T2—nutrient supplement through indigenous natural preparation, T3—organic farming, T4—integrated crop management + natural pest control, and T5—integrated crop management with chemical pesticides (ICM-P). In terms of soil nutrients status, integrated crop management) with needbased chemical pesticides had the highest available macro and micronutrients, followed by ICM with naturalbasedfarming. The organic farming practice had the lowest soil pH, EC and the highest soil organic carbon. The higher soil enzymatic and biochemical activity was found under the organic farming and natural preparation. Enzymatic indices, including the biological activity index and the geometric mean of enzyme activities were greater in organic farming and natural preparation compared to control. At higher soil depth, nutrient availability and biological activity declined. Plant total chlorophyll and nitrate reductase activity found highest under ICM-P at 60 days after sowing under the ICM-P treatment; however, it declined thereafter. Soil enzymatic activity and all available nutrients are positively correlated. Integrating nutrient sources through naturebasedand organic farming can benefit soil fertility, biological activity, and overall system sustainability.

Keywords: biological activity index, integrated crop management, crop physiological attributes, soil health sustainability

Мелиорация почв

M. Mahdavi and H. Fujimaki ''Optimization of Irrigation Depth Considering Weather Forecast and Water Use Efficiency in Potato Cultivation,'' Eurasian Soil Science, 57 (7), 1261-1267 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324700297

In areas with restriction of water resource access for agricultural activities, one of the most challenging issues is determining irrigation depth in such a way that gets high efficiency. A field experiment was conducted to evaluate three different irrigation scenarios; in which irrigation depth was determined by WASH_1D/2D model and FAO method; as well as rainfed (no irrigation) treatment, in the fine textured soil under potato cultivation. The results showed that simulating method could optimize water use with considering weather forecast data as 6 irrigation events and 12.6 mm depth, compared to 10 irrigation events and 37.3 mm depth for FAO method. A significant difference was observed among gained yield under irrigated and rainfed plots that implied irrigation importance even in rainy season. The applied water efficiency values for simulated and FAO methods was gained as 198 and 70 g/mm, respectively; which indicate the WASH_1D/2D model may be an appropriate choice to determine irrigation depth considering water use optimizing in regions with water supply problems.

Keywords: drip irrigation, rain forecast, semi-arid regions, single crop coefficient, fine textured soil

Деградация, восстановление и охрана почв

С.Ф. Краснов, А.В. Горобец, О.Г. Бушуев Методические аспекты изучения эродируемости почв методом размыва // Почвоведение. 2024. № 7. С. 1034-1044. https://doi.org/10.31857/S0032180X24070081

Проведенные ранее экспериментальные исследования интенсивности смыва почв методом размыва образцов водным потоком на различном оборудовании (гидравлический лоток, струйная установка, гидродинамическая труба), как правило, сопровождались высокой вариабельностью результатов. Стремление ее снизить, привело к разработке нового горизонтального способа формирования образцов, отличающегося от предыдущего загрузкой образца через съемную боковую стенку кассеты, расположенной горизонтально. При этом послойная загрузка и уплотнение образца остались неизменными. Расположение слоев образца перпендикулярно по отношению к потоку, а не параллельно как прежде, позволило получить более однородное сопротивление образца смыву. Использование измерительного устройства “Посейдон”, разработанного для определения средней глубины волнового потока, дало возможность не только кратно увеличить число измерений интенсивности смыва в течение опыта (с 1 до 14–15), но и оценить качество подготовки образцов, что повысило точность и достоверность исследований. Установлено, что коэффициенты вариации эродируемости практически всегда были ниже при горизонтальной загрузке по сравнению с вертикальной как по повторностям варианта опыта, так и в опыте в целом, в среднем на 13 и 12% соответственно.

Ключевые слова: интенсивность смыва, монофракционные почвы, способы формирования образца почв, измерительное устройство “Посейдон”, агросерая среднесуглинистая почва (Greyic Phaeozem), агрочернозем глинисто-иллювиальный легкоглинистый (Luvic Chernozem (Pachic))

Ilić, S. Ilić, Z. Mushtaq, A. Rashid, Lj. Stojanović Bjelić, D. Nešković Markić,S. Mrazovac Kurilić, Z. U. R. Farooqi, M. Y. Jat Baloch, T. Mehmood, Z. Ullah, and S. Riaz ''Assessing the Ecological Risks and Spatial Distribution of Heavy Metal Contamination at Solid Waste Dumpsites,'' Eurasian Soil Science, 57 (7), 1277-1296 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324700303

Soil samples from wild solid waste dumpsites were collected in the Bijeljina-Zvornik region (Republic of Srpska, Bosnia and Herzegovina), and the concentrations potentionally toxic metals (Ni, Cr, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd, Fe and Al). The disposal of waste at wild dumpsites has emerged as a serious environmental challenge affecting both developed and developing countries. This paper aims to provide an in-depth analysis of the complex issue of wild dumpsites, focusing on the contamination of the environment with toxic metals. The improper disposal of solid waste has become a global concern, with wild dumpsites being a significant component of the problem. In accordance with national legislation, the mean values for Cd and Ni exceeded the limit values. Very strong positive correlations are observed between Zn and Cu, between Cd and Pb and between Ni and Cr. The ecological risk assessments for Mn are extremely high; for Ni and Pb, they are high; for Zn, Cu and Cr, they are appreciable; and for Cd, they are moderate. The Pollution Load Index (PLI) and Contamination Factor were used to evaluate metal pollution in soil samples. PLI values exceeding 1.0 in five samples signify soil pollution, supported by mean values indicating contamination. Research findings reveal different contamination levels, with Pb, Cr, Cu, and Zn at low levels, and Ni and Cd at moderate levels. The visualized results of ecological risk assessments for heavy metals in the soil underscore the critical importance of continuous monitoring and effective management of heavy metals at illegal dumpsites to preserve and protect surrounding ecosystems. The use of Surfer 12 software and the kriging method has proven to be an invaluable tool for exploring the spatial distribution of toxic metals in the study area.

Keywords: pollution, environmental hazards, contamination assessment, ecological impact, geographic dispersion

Скачать

                                                                Почвоведение №5, 2024

Генезис и география почв

А. Б. Гынинова, М. И. Герасимова, М. П. Лебедева Криогенные признаки в микростроении луговых подбелов  Среднеамурской низменности // Почвоведение. 2024. № 5. С. 655-664. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050016

Луговые подбелы (темногумусовые подбелы глееватые и глеевые в классификации почв России) на западе своего ареала испытывают глубокое и длительное промерзание, проявляющееся в криогенных деформациях горизонтов и в их микростроении. Микропризнаки почв на многолетне- мерзлых породах хорошо известны, и задачей данного исследования было их выявление в трех профилях луговых подбелов, учитывая особенности их криологического режима и увлажнения. В отличие от северных мерзлотных почв, луговые подбелы имеют темногумусовые горизонты со слабовыраженными криогенными признаками; в элювиальных горизонтах таковыми являются плитчатые микроструктуры и многочисленные гумусово-железистые нодули разных размеров. В текстурных горизонтах формируются своеобразные микроструктуры из округлых или эллипсо- видных агрегатов с гумусово-железистыми нодулями в центре и агрегатов–ооидов: округлых с же- лезистой пропиткой в центре и оптически ориентированными глинами по периферии. Типичные микропризнаки глея в нижних глинистых горизонтах сочетаются с глинистыми кутанами иллю- виирования, частично деформированными. В отличие от мерзлотных почв, перераспределение микромассы и скелета почти не выражено, как и кольцевая ориентация зерен скелета.

Ключевые слова: плитчатые сложные микроструктуры, нодули, ооиды, скелетаны, глубокопромерзающие гумусированные почвы, режим промерзания–оттаивания

М. В. Оконешникова, С. Н. Лесовая, A. З. Иванова, Р. В. Десяткин Почвы тундры и предтундровых лиственничных редколесий острова Тит-Ары (дельта реки Лена): генезис, свойства, закономерности распространения // Почвоведение. 2024. № 5. С. 665-676. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050024

Изучены физико-химические свойства и специфика профильного распределения минеральных фаз в мерзлотных почвах тундры и предтундрового редколесья острова Тит-Ары – уникального комплекса, расположенного в устьевой части р. Лены, Республика Саха (Якутия). Несмотря на небольшой размер острова, в условиях близкого залегания мерзлоты, происходит реализация не- скольких направлений почвообразования. Почвы представлены глеевыми (участки предтундро- вого редколесья на пологих склонах увалов и тундры), криогенными (широкие вершины увалов), альфегумусовыми (крутые склоны увалов) и аллювиальными (надпойменная терраса). Неодно- родность литолого-геоморфологических условий, а именно, положение в мезорельефе и грану- лометрический состав отложений, определяют дренированность территории и, как следствие, проявление оглеения в профиле. Минеральная ассоциация в исследованных почвах одинакова и характеризуется присутствием двух доминирующих компонентов: хлорита и слюд. Процессы современного почвообразования обусловливают появление смектитовой фазы в альфегумусовом профиле и наличие лепидокрокита на криогенном барьере.

Ключевые слова: криогенные почвы, островная экосистема, оглеение, глинистые минералы, лепидокрокит

В.А. Романенков, Ю.Л. Мешалкина,  А.Ю. Горбачева, А.Н. Кренке, И.К. Петров, О.М. Голозубов, Д.И. Рухович Карты потенциала секвестрации почвенного углерода в пахотных почвах России // Почвоведение. 2024. № 5. С. 677-692. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050037

Одним из способов противодействия глобальному изменению климата может быть внедрение систем земледелия, при которых сельскохозяйственные почвы смогут в значительной степени накапливать углерод. Целью работы было создание серии карт, в которых оценивался потенциал секвестрации органического углерода пахотными почвами России в верхнем 30-сантиметровом слое. В качестве исходных использованы данные из глобальных и национальных баз данных. Карты были созданы в рамках проекта ФАО по составлению Глобальной карты секвестрации почвенного углерода (GSOCseq). Карты составлены по унифицированной методологии, использующей модель RothC для прогноза скорости секвестрации углерода в период 2020–2040 гг. при сценарии неизменного хозяйствования, а также для трех сценариев устойчивого управления почвенными ресурсами при различном приросте поступления органического вещества (+5, +10 и +20%) вследствие применения углеродосберегающих практик. При сохранении существующей практики землепользования в течение 20 лет суммарно потенциальную скорость секвестрации пахотными почвами РФ в слое 0–30 см можно оценить как 8.5 Мт/год, при применении углеродосберегающих практик – до 25.5 Мт/год. Показано, что значения скорости секвестрации углерода пахотными почвами для каждой зоны почвенно-экологического районирования (за исключением зоны светло-каштановых и бурых почв полупустыни, где она практически не отличается от нуля) и в национальном масштабе положительны. Наибольший потенциал секвестрации имеют следующие регионы: Алтайский край, Омская область, Новосибирская область, Красноярский край. В ряде субъектов Российской Федерации: Краснодарский край, Республика Крым, Ростовская область, Приморский край, Республика Адыгея и Калининградская область должны быть приняты меры по внедрению практики устойчивого управления почвенными ресурсами.

Ключевые слова: ресурсосберегающие технологии в сельском хозяйстве, изменение климата, модель RothC, сельскохозяйственные земли, баланс углерода, инициатива “4 per 1000”

Л.Д. Балсанова, Б.Б. Найданов, А.Б. Балсанов Морфогенетические особенности почв побережья полуострова Святой нос (Восточное Прибайкалье) // Почвоведение. 2024. № 5. С. 693-706. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050048

Изучены почвы западного побережья Чивыркуйского и Баргузинского заливов на полуострове Святой Нос – крупнейшего полуострова на озере Байкал Республики Бурятии. Приведена морфогенетическая характеристика почв на основных типах побережий полуострова: низких абразионных с отчлененными лагунами, низких абразионных, аккумулятивных и ингресионных. Важным фактором формирования почв служат различия пород, слагающих побережья заливов. Показано, что генезис почв определяется близостью к озеру и высотным расположением, что обусловливает различие в их строении и свойствах. Благодаря высоким гористым побережьям, часто скальным с отвесными склонами, почвы не подвержены прямому воздействию и затапливанию озерной водой. Развитие почв вне пойменного режима характерно и для наиболее близко расположенных к уровню озера почв – дерново-подзолов, занимающих низкие аккумулятивные типы берегов. Изученные почвы характеризуются различным гранулометрическим составом: от рыхлопесчаного до легкоглинистого. Схожими свойствами почв являются кислая и слабокислая реакция среды, регрессивно-аккумулятивный характер распределения содержания гумуса, дифференциация валовых оксидов по профилю. Диагностированы признаки оподзоленности в альфегумусовых почах и оглинивания в буроземах, обусловленные достаточным увлажнением побережий и отепляющим влиянием водной массы озера. Результаты исследований могут быть использованы при ландшафтном планировании в территориальной организации и мониторинговых работах в зонах рекреации.

Ключевые слова: типы берегов, озеро Байкал, химические свойства почв, гранулометрический состав, Entic Podzol (Skeletic), Cambisols, Albic Podzol

Д.Г. Федоров-Давыдов, С.П. Давыдов, С.В. Губин, А.И. Давыдова, О.Г. Занина, М.В. Щелчкова, Г.Г. Боескоров Таежно-степные почвы правобережья низовьев реки Колымы // Почвоведение. 2024. № 5. С. 707-727. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050058

В низовье р. Колымы (северо-восток Сибири) среди притундровых лиственничных редколесий на крутых южных склонах встречаются небольшие участки степей (степоиды). В зависимости от почвообразующей породы степоиды разделяются на петрофитные (на элюво-делювии скальных пород) и термофитные (на крупнопылеватых суглинках едомной свиты (ледового комплекса)). Под степоидами развиваются ксероморфные, глубокопротаивающие почвы с разнообразными гумусово-аккумулятивными горизонтами, высоким содержанием корней, порошистой структурой и повышенным содержанием водоустойчивых микроагрегатов. Почвы степоидов, особенно термофитных, зоотурбированы. От почв окружающих ландшафтов притундровых редколесий они отличаются пониженной актуальной и потенциальной кислотностью; более высоким содержанием обменных оснований, легкорастворимых солей, карбонатов и органического азота; более узким отношением концентрации оксалаторастворимого железа от дитиониторастворимого. Среди микроаккумуляций органического вещества в почвах степоидов широко представлены темные муллеподобные формы гумуса на поверхности минеральных зерен. Черты криоксероземного почвообразования лучше проявляются в петрофитных степоидах. Почвы термофитных степоидов, несмотря на черты сходства со степными криоаридными разностями, отличаются от них отсутствием карбонатного и криогумусового горизонтов, а также сравнительно высокой кислотностью. В пределах петрофитных степоидов выделяются серогумусовые литоземы натечно-карбонатные и серогумусовые или перегнойно-темногумусовые натечно-карбонатные почвы; а в пределах термофитных – серогумусовые или перегнойно-темногумусовые поверхностно-турбированные (зоотурбированные) почвы.

Ключевые слова: северо-восток Евразии, холодные степи, петрофитная степь, термофитная степь, температурный режим почв, криоксероземное почвообразование, криоаридные почвы

Химия почв

10. Zahedifard, K. Shahbazi, M. H. Mohammadi, A. Golchin, F. Moshiri, and C. E. Martinez ''Soil Organic Carbon Fractions in Cultivated Calcareous Soils,'' Eurasian Soil Science, 57 (5), 780-793 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323603220

Soils play an important role in the balance of carbon on the global scale. The study of the carbon cycle in Calcareous soils has received less attention, while Calcareous soils cover a third of the world’s soils and most croplands of Iran. The aim of this study was to investigate soil organic carbon fractions and the relationship of soil organic carbon (SOC) with soil properties in 30 wheat farms of Calcisols of Alborz, Iran. To study the effects of soil geochemical properties, the data were subjected to cluster analysis to select samples with similar texture and low salinity. We applied a densimetric method using sodium iodide (NaI) to isolate light fraction (LF < 1.6 g/cm3), occluded fraction (OF < 1.8 g/cm3), and mineral-associated organic matter (MAOM > 1.8 g/cm3) of selected soils. Results showed that SOC decreased up to 61% throughout the soil profile. Mineral-associated organic matter had the highest proportion (more than 75%) of SOC in agricultural soils. The mean value of C/N reduced in mineral-associated organic matter compared to that of bulk soil, which indicates nitrogen concentration in this fraction. The study of soil properties suggested that calcium carbonate equivalent (CCE) could explain SOC content in calcareous soils, while extracted metals (iron, magnesium, and calcium) had a significant relationship with the organic carbon content of heavy fraction.

Keywords: carbon cycle, mineral-associated organic matter, calcium carbonate equivalent, metals

Qianyue Wang, Minxia Liu, Min Wang, Chunliang Yang, and Lele Miao ''Analysis of Soil Carbon, Nitrogen and Phosphorus Storage and Sequestration Effects in Alpine Grassland with Different Degradation Levels in Maqu County, China,'' Eurasian Soil Science, 57 (5), 794-805 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323602846

Soil nutrient storage and sequestration effects are closely related to the stability of alpine grassland ecosystems, and the study of soil nutrient storage and sequestration effects in alpine grasslands with different degradation levels is of great significance to the recovery of alpine grassland vegetation. On this basis, four alpine grasslands with different degrees of degradation (non-degraded, lightly degraded, moderately degraded, and heavily degraded) were selected in Maqu County, Gannan, and soil samples were collected from 0–10, 10–20, 20–40, and 40–60 cm, respectively, and analyzed for nutrients in terms of storage and sequestration effects. The results showed that soil water content decreased with increasing degradation, while soil pH, bulk density, and conductivity tended to increase. The storage and sequestration effects of soil organic carbon decreased with increasing degradation. And the storage and sequestration effects of soil total nitrogen and total phosphorus were smallest for moderately degraded soils in the 10–60 cm soil layer. Soil water content and soil bulk density were co-influences on soil organic carbon, total nitrogen, and total phosphorus storage. For the soil organic carbon sequestration effect, soil total nitrogen sequestration effect and soil pH were the two most important influencing factors, and the soil total nitrogen and total phosphorus sequestration effect were greatly influenced by soil organic carbon sequestration effect. In addition, soil bulk density was also the main influencing factor of soil total nitrogen sequestration effect, and the impact of soil total nitrogen sequestration on soil total phosphorus sequestration was also greatly influenced.

Keywords: plateau, degraded grassland, soil nutrients, nutrient retention, influencing factor

Физика почв

А. Ф. Осипов,В. В. Старцев, А. А. Дымов Влияние сплошной рубки на эмиссию СО2 с поверхности подзолистой почвы среднетаежного хвойно-лиственного насаждения (Республика Коми) // Почвоведение. 2024. № 5. С. 728-737. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050066

Воздействие промышленных рубок на углеродный цикл бореальных лесов в настоящее время освещено недостаточно, что требует получения экспериментальных данных о потоках углерода, в частности дыхании почвы, на вырубках для определения влияния хозяйственной деятельности на круговорот углерода. Цель работы – оценить влияние сплошной рубки на эмиссию СО2 с поверхности почвы хвойно-лиственного насаждения на типичной подзолистой почве (Albic Retisol). Работа выполнена в течение бесснежных периодов с мая по октябрь 2020–2022 гг. в хвойно-лиственном насаждении и его вырубке, проведенной зимой 2020 г. Приведена краткая характеристика погодных условий в годы исследований и динамика температуры почвы на глубине 10 см. Для анализируемых объектов установлена положительная, статистически значимая взаимосвязь между дыханием почвы и ее температурой на глубине 10 см (R2 = 0.17–0.75; p < 0.001). Корреляция с влажностью почвы как положительная, так и отрицательная, статистически незначима, за исключением данных, полученных в 2022 г. в ненарушенном фоновом насаждении. В течение бесснежного периода высокие значения потока СО2 3.90–5.62 г С/(м2 сут) в ненарушенных лесах и 2.3–2.5 г С/(м2 сут) на вырубках наблюдались в июле–августе. В 2021 г. пик выделения смещался на июнь. Сплошная рубка оказывает отрицательное влияние на дыхание типичной подзолистой почвы, уменьшая его в 1.2–1.9 раза в условиях средней тайги Республики Коми. Во время летних месяцев с поверхности почвы выделяется 55–66% от эмиссии C–CО2 в течение бесснежного периода, а вклад вегетационного периода май–сентябрь составляет 84–88%. Полученные данные послужат для определения роли промышленных рубок в углеродном цикле таежных лесов.

Ключевые слова: дыхание почвы, сплошная рубка, температурный коэффициент Q10, Albic Retisol, смешанный лес, восстановительная сукцессия

Wenqi Zhang, Lu Wang, Jinhong Chen, and Yinghu Zhang ''Preferential Flow in Soils: Review of Role in Soil Carbon Dynamics, Assessment of Characteristics, and Performance in Ecosystems,'' Eurasian Soil  Science, 57 (5), 814-825 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323602548

Rapid and unstable preferential flow has a significant impact on soil carbon cycle. This review aims to explore the effects of preferential flow on the soil carbon cycle and indicate its characteristics and ecological responses in different ecosystems. This study concluded that preferential flow influences soil carbon cycle through various mechanisms, such as facilitating rapid transport of dissolved organic matter, shaping the distribution and aggregation patterns of soil organic carbon, and enhancing soil microbial activity and organic matter decomposition. The characteristics of preferential flow include surrounding characteristics, rapid non-equilibrium infiltration characteristics, fluctuating characteristics, universal characteristics, lateral infiltration characteristics. Those characteristics could also affect the spatial distribution of soil organic carbon. In addition, this review examines the phenomenon of preferential flow in agroecosystems, forest, wetland, desert, and permafrost ecosystems. Finally, we provide insightful perspectives on future research directions, emphasizing the importance of advancing our understanding of preferential flow mechanisms. It also serves as a valuable resource for future research aimed at unraveling the underlying mechanisms of preferential flow and developing effective soil carbon management strategies.

Keywords: soil matrix, solute transport, ecosystems effects, root channels, soil carbon cycle

Биология почв

10. Vasundhara, Rajendra Hegde and S. Dharumarajan ''Vertical Diversity of Soil Dehydrogenase and Phosphatase Activity under Coconut (Cocos nucifera L.) and Arecanut (Areca catechu L.) Plantations in Different Agro-climatic Zones of Karnataka, India,'' Eurasian Soil Science, 57 (5), 826-837 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932360224X

The present study was conducted to investigate the vertical diversity of soil dehydrogenase and phosphatase activity under coconut (Cocos nucifera L.,) and arecanut (Areca catechu L.,) plantations within four soil depths (0–30, 30–60, 60–90, and 90–120 cm) and to determine the factors controlling the distribution across the different agro-climatic zones of Karnataka. A total of 176 soil samples from 30 soil profiles were collected from coconut and arecanut plantations representing 5 different agroclimatic zones (ACZ) and three soil types (Lixisols, Сambisols, and Acrisols) and analyzed for three major soil enzymes viz. dehydrogenase (DHA), acid phosphatase (ACP) and alkaline phosphatase (ALP). The results revealed that the pooled mean of DHA activity was higher in arecanut (7.44 µg TPF g–1 h–1) than coconut (5.75 µg TPF g–1 h–1) and the same pattern has been noticed in both ACP (84.041 and 48.19 µg PnP g–1 h–1 for arecanut and coconut plantations) and ALP (63.57 and 32.14 µg PnP g–1 h–1 for arecanut and coconut plantations). The impact of climate on soil enzyme activity showed that the southern dry zone (SDZ) was high in DHA (10.5 µg TPF g–1 h–1) and ALP (77.98 µg PnP g–1 h–1) activities followed by the eastern dry zone and the lowest was noticed in the coastal zone (CZ). However, ACP activity was higher in CZ (110.24 µg PnP g–1 h–1) and lower in SDZ (33.85 µg PnP g–1 h–1). As soil depth increases enzyme activity is decreased and nearly 50% of enzyme activities are restricted within 0–30 cm soil depth. We observed that greater activity of DHA and ALP was noticed in Lixisols than in Acrisols and Cambisols, whereas higher activity of ACP was found in Acrisols. Our analysis showed that the type of plantations, climate and soil type significantly affect the distribution of enzymes in soil.

Эрозия почв

В.Н. Голосов, Е.Н. Шамшурина, Г.И. Колос, А.И. Петелько, А.П. Жидкин Пространственновременные изменения эрозионно-аккумулятивных процессов на малом водосборе в северной части Среднерусской возвышенности // Почвоведение. 2024. № 5. С. 738-754. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050076

Проведены комплексные исследования эрозии почв на водосборе площадью 42 га (близ с. Ломовец Орловской области) в зоне серых лесных почв, у которых противоэрозионная устойчивость существенно ниже, чем у черноземов. Анализ архивных и исторических картографических материалов показал, что продолжительность распашки водосбора составляет 200 ± 10 лет. На основе использования полевых методов: почвенно-морфологического, радиоцезиевого, метода измерения водороин, детальной съемки с помощью БПЛА – и расчетов по эрозионной модели WaTEM/SEDEM определены темпы смыва и аккумуляции почв за весь период распашки без учета/с учетом самовосстановления почв: за последние 50 ± 25 лет, за постчернобыльский период с 1986 по 2022 гг., за единичное эрозионное событие, произошедшее 31 мая 2022 г., а также оценено пространственное распределение участков смыва/намыва почв. Полученные оценки свидетельствуют о флуктуациях темпов эрозионно-аккумулятивных процессов за прошедшие 200 лет, которые обусловлены преимущественно условиями формирования талого стока, повторяемостью и распределением внутри теплого времени года стокоформирующих ливней, набором высеваемых сельскохозяйственных культур, периодичностью и способами обработки почвы, изменением границ полей. Среднемноголетние оценки эрозии почв за агрикультурный период выше аналогичных за постчернобыльский период, так как в последние 30 лет темпы эрозии почв снизились. Оценки потерь почвы с использованием модели WaTEM/SEDEM в целом сопоставимы с результатами определения потерь почв на основе почвенно-морфологического метода при условии учета перераспределения наносов до нижних границ пашни. Пространственная структура единичного эрозионного события оказалась в значительной степени близка пространственной структуре расположения ареалов смытых и намытых почв, сформировавшихся за весь агрикультурный период.

Ключевые слова: серые лесные почвы, Luvic Greyzemic Phaeozems, водная эрозия, перераспределение наносов, WaTEM/SEDEM, почвенно-морфологический метод, радиоцезиевый метод, БПЛА съемка

Деградация, восстановление и охрана почв

Н. М. Горбач, Е. В. Яковлева, А. А. Дымов Влияние температуры горения и состава органогенных  горизонтов почв на содержание ПАУ (результаты лабораторного эксперимента) // Почвоведение.  2024. № 5. С. 755-769. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050084

Исследовано изменение содержания и состава полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в органогенных горизонтах почв бореальной зоны в результате сгорания в условиях дефицита кислорода. Рассмотрены органогенные горизонты почв верхового (олиготрофного) болота и двух типов древостоев (сосняк лишайниковый и ельник зеленомошный). Выявлено, что условия горения, состав сжигаемого органического материала и его воспламеняемость в значительной степени влияют на содержание и состав ПАУ. Формирование полиаренов в большей мере происходит при температуре в 300°C. По сравнению с исходными образцами их содержание увеличивается от 2.7 до 9.7 раз. Относительно пикового содержания ПАУ в образцах 300°C, при 500°C установлено его уменьшение от 5.8 до 33.0 раз. Вероятно, резкое сокращение содержания ПАУ происходит из-за разложения веществ до более простых. Полученное в рамках эксперимента отношение низкомолекулярных полиаренов к высокомолекулярным больше единицы способно служить индикатором пирогенного происхождения ПАУ.

Ключевые слова: пожары, полициклические ароматические углеводороды, бореальная зона, торф, почвы сосняка лишайникового, почвы ельника зеленомошного

Н. И. Цепина, С. И. Колесников, Т. В. Минникова, А. С. Русева, Д. А. Труфанов, К. Ш. Казеев Оценка экотоксичности частиц серебра разного размера по биологическим показателям чернозема // Почвоведение. 2024. № 5. С. 770-780. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050093

Оценивали экотоксичность частиц Ag разного размера по микробиологическим, биохимическим и фитотоксическим показателям верхнего слоя (0–20 см) чернозема обыкновенного (Haplic Chernozem) в лабораторном модельном эксперименте. Исследовали влияние нано- (10 и 100 нм) и микрочастиц (1000 нм) Ag в концентрациях 1, 10 и 100 мг/кг на биологические показатели чернозема обыкновенного через 30 сут после загрязнения: активность каталазы, дегидрогеназ, ферриредуктазы, уреазы, пероксидазы, полифенолоксидазы, инвертазы, фосфатазы, общую численность бактерий, обилие бактерий рода Azotobacter, количество проросших семян и длину корней редиса. Установлено, что экотоксичность частиц Ag зависит от их размера: в большинстве случаев частицы Ag размером 10 нм оказывали более сильное экотоксическое влияние на биологические показатели, чем частицы размером 100 и 1000 нм. Существенных различий в экотоксичности частиц Ag размером 100 и 1000 нм выявлено не было. Разница в воздействии частиц Ag различного размера усиливалась с увеличением концентрации Ag в почве: чем больше концентрация Ag в почве (от 1 до 100 мг/кг), тем более выражено отличие в экотоксичности между частицами Ag 10 нм и частицами 100 и 1000 нм. Более чувствительны к загрязнению наночастицами Ag фитотоксические показатели при всех исследованных концентрациях (1, 10 и 100 мг/кг); общая численность бактерий, активность инвертазы и фосфатазы – при 10 и 100 мг/кг; обилие бактерий рода Azotobacter и активность дегидрогеназ – при 100 мг/кг. Эти показатели целесообразно использовать при биодиагностике экотоксичности наночастиц Ag.

Ключевые слова: загрязнение почв, наночастицы Ag, микрочастицы Ag, биотестирование

10. Fekrache, K. Boudeffa, L. Zaoui, M. Djemli, and S. Cedah ''Assessment of Soil Contamination by Mining Discharges in the Essouk River (Northeast Algeria),'' Eurasian Soil Science, 57 (5), 875-887 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932360344X

Soil pollution by heavy metals is a frequently encountered issue at many hazardous waste sites. Mining operations generate a significant volume of inert materials and waste, which are then deposited on the surface. The abandoned mine of Sidi Kambar could pose a major problem due to the potentially high concentrations of potentially toxic elements present in its discharges. To assess the level of soil contamination near the abandoned Pb-Zn mine in Sidi Kambar, heavy metal concentrations were determined in soil samples taken from the Essouk River. The results of the monitoring of the spatial evolution of metal trace elements (Zn, Pb, and Fe) during the month of February 2023 in the soil of this watercourse show that metal content is growing in the order: Pb > Zn > Fe. They also exhibit variations across the ten (10) study stations, ranging from 102.7 to 141.2 for Zn, 1918.8 to 3150.4 for Fe, and 115.5 to 134.5 for Pb. The degree and sources of contamination were determined by calculating metal contamination indices: the geoaccumulation index, the contamination factor, the degree of contamination, and the pollution load index. High levels of contamination have been observed around spills of mining waste, resulting in high levels of contamination. However, no cases of extremely high or ultra-high contamination were found in the mining fields of the studied area. Therefore, human activities could be the main factor in abandoned Pb/Zn mining areas.

Keywords: soil pollution, geoaccumulation index, physicochemical index, geochemical index, potentiallytoxic elements

Скачать