Генезис и география почв
Бронникова М. А., Агатова А. Р., Лебедева М. П., Непоп Р. К., Коноплянникова Ю. В., Турова И. В. Запись голоценовых изменений ландшафтов высокогорий юго-восточного Алтая в почвенно-литологической серии долины р. Богуты // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1413-1430. doi: 10.1134/S0032180X18120031
Представлены результаты морфосубстантивного генетического исследования почвенно-литологической серии, включающей четыре погребенные почвы, в бассейне р. Богуты (юго-восточный Алтай). Сравнительный анализ погребенных и дневной почвы почвенно-литологической серии в долине притока р. Богуты позволил выделить следующие основные этапы развития ландшафтов долины: 1) 11–8 тыс. л. н. – гумидный-семигумидный, самый теплый в голоцене этап, время распространения древесной растительности, формирования текстурно-дифференцированных почв с темногумусовым горизонтом; 2) 8–7 тыс. л. н. – относительное похолодание и гумидизация, сход селя по долине, на склоне долины – формирование маломощных, по-видимому, короткоживущих, темногумусовых глееватых почв c криогенными признаками под лугово-степной растительностью; 3) около 7 тыс. лет – переработка ранее сформированных почв солифлюкционными процессами; около 7 тыс. лет и ранее 2.7 тыс. л. н. – стабилизация склонов, холодный этап лугово-степного/степного педогенеза с незначительным дефицитом увлажнения; около 2.7 тыс. л. н. – краткая аридизация и активизация эоловых процессов, последующий период альфегумусового почвообразования в тундрово/лугово-степном фитоценозе и новая смена гумидных условий аридными: сдвиг почвообразования в сторону криоаридного степного. Современный этап педогенеза соответствует наиболее суровым с начала голоцена холодным и сухим условиям почвообразования. Полученные данные хорошо согласуются с имеющимися представлениями об эволюции геосистем юго-восточного Алтая в голоцене и дополняют их.
Ключевые слова: погребенные почвы, почвенная запись изменений ландшафта, голоценовая эволюция почв и природной среды
M. A. Bronnikova, A. R. Agatova, M. P. Lebedeva, R. K. Nepop, Yu. V. Konoplianikova, and I. V. Turova ''Record of Holocene Changes in High-Mountain Landscapes of Southeastern Altai in the Soil–Sedimentary Sequence of the Boguty River Valley,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1381-1396 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120037
Химия почв
Шамрикова Е. В., Ванчикова Е. В., Соколова Т. А., Жангуров Е. В., Денева С. В., Боброва Ю. И., Кызъюрова Е. В. Возможные источники обменной кислотности в сильнокислых почвах (рН KCl < 3.3) и оценка правильности ее определения // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1431-1445. doi: 10.1134/S0032180X18120110
В образцах органогенных и минеральных горизонтов таежных и болотных почв, имеющих сильнокислую реакцию (рНKCl < 3.3 и < 4.4), определяли обменную кислотность по Соколову методом потенциометрического титрования KCl-вытяжек до и после добавления раствора фторида натрия. В тех же вытяжках исследовали содержание ионов Al, Fe и Mn атомно-эмиссионным методом. NaF добавляли в количестве, достаточном для связывания во фторокомплексные соединения всех ионов металлов. Установлено, что в органогенных горизонтах количество ионов металлов по данным атомной эмиссии в 1.5–2 раза, а в минеральных горизонтах на 20–25% меньше, чем рассчитанное по результатам титрования. Еще большее расхождение результатов, полученных двумя разными методами, наблюдалось в отношении обменного протона. Содержание H+ по данным титрования составляет 10–12% в органогенных и 3–15% в минеральных горизонтах от количества, определенного по разности между общей обменной кислотностью и суммой ионов металлов по данным атомной эмиссии. Выявленные расхождения предложено объяснить заниженными результатами измерения обменного протона в присутствии NaF, что подтверждается кривыми потенциометрического титрования модельных растворов сильной и слабой кислот, приготовленных на основе раствора KCl. Установлено, что при титровании сильной кислоты введение в систему NaF приводит к достижению точки эквивалентности при меньшем количестве добавленного основания. Вопрос о причинах смещения точки эквивалентности при титровании сильной кислоты в присутствии NaF требует проведения специальных исследований. Оценку обменной кислотности сильнокислых почв, обусловленную ионами металлов, рекомендовано проводить атомно-эмиссионным или другим адекватным методом.
Ключевые слова: источники кислотности сильнокислых почв, контроль измерений, модельные системы, фторид-ионы
E. V. Shamrikova, E. V. Vanchikova, T. A. Sokolova, E. V. Zhangurov, S. V. Deneva, Yu. I. Bobrova, and E. V. Kyz’yurova ''Potential Sources of Exchangeable Acidity in Strongly Acid Soils (pHKCl < 3.3) and Validation of Its Determination,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1397-1411 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120116
Костенко И. В., Абакумов Е. В. Характеристика гуминовых кислот горно-луговых и буроземных почв Крыма с использованием метода 13С-ЯМР // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1446-1454. doi: 10.1134/S0032180X18120067
Проведен сравнительный анализ органического вещества горных почв Крыма под основными растительными ассоциациями. Изучены показатели гумусного состояния буроземов, горно-луговых почв под естественной луговой растительностью и искусственными лесными насаждениями общепринятыми методами с определением содержания общего органического углерода, углерода гуминовых кислот и оптической плотности раствора гуминовых кислот, а также с использованием 13С-ЯМР спектроскопии. Наибольшее содержание гумуса в гор. А отмечено в буроземе темном буково-грабового леса на плато Чатыр-Даг. Луговые почвы плато Ай-Петри по содержанию гумуса значительно уступали бурозему темному и луговым почвам других крымских плато, что обусловлено интенсивным антропогенным воздействием на эти земли до 70-х гг. прошлого столетия. Наименьшая гумусированность была присуща облесенным луговым почвам Ай-Петри из-за сильной деградации произраставшего на них травянистого покрова после высадки деревьев. Изучение гуминовых веществ методом 13С-ЯМР показало, что гуминовые кислоты горных почв Крыма характеризуются повышенным содержанием водорода, что хорошо согласуется с содержанием алкильных фрагментов. В структурном молекулярном составе гуминовых кислот преобладают алифатические компоненты при слабой выраженности ароматических. При этом ароматичность несколько выше в тех случаях, когда почва формируется в луговой экосистеме и ниже в верхних горизонтах почв лесных экосистем. Степень ароматичности гуминовых кислот занимает промежуточное положение между таковыми подзолистых и черноземных почв, что характерно для почв семигумидных областей. Замещение травянистой растительности древесной в ходе естественного зарастания или искусственного облесения луговых почв привело к увеличению их кислотности, однако не оказало заметного воздействия на элементный и структурный составы гуминовых кислот.
Ключевые слова: Luvisol, горно-луговая почва, Phaeozem, гумусовые вещества
I. V. Kostenko and E. V. Abakumov ''Characterization of Humic Acids in Mountainous Meadow Soils and Burozems of the Crimea Using 13C-NMR,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1411-1418 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120062
Осипов А. Ф. Влияние межгодовых различий метеорологических характеристик вегетационного периода на эмиссию СО2 с поверхности почвы среднетаежного сосняка бруснично-лишайникового (Республика Коми) // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1455-1463. doi: 10.1134/S0032180X18120080
Приведены результаты, характеризующие выделение СО2 в течение вегетационных периодов 2014– 2017 гг. с поверхности подзола иллювиально-железистого (Albic Podzols), формирующегося под производным 84-летним сосняком бруснично-лишайниковым в условиях средней тайги на европейском Северо-Востоке России (Республика Коми). Для анализа межгодовых различий метеорологических характеристик в период исследований использовали данные метеостанции “Сыктывкар”. Измерение эмиссии СО2 осуществляли инфракрасным газоанализатором Li Cor 8100. Показано, что в 2016 г. продолжительность вегетации, средняя температура воздуха, сумма эффективных (>5°С) и активных (>10°С) температур была выше среднемноголетней в 1.1–1.3 раза. Засушливые годы не отмечены. Дана оценка взаимосвязи дыхания почвы от ее температуры на глубине 10 см, корреляция которой в годы исследования изменялась от 0.79 до 0.86 (p < 0.05). Температурный коэффициент Q10 варьировал от 2.2 до 3.7, дыхание при температуре почвы 10°С – от 1.2 до 1.5 г С–СО2/(м2 сут), дыхание при температуре почвы 20°С – от 2.6 до 5.3 г С–СО2/(м2 сут), средняя за вегетацию скорость эмиссии СО2 – от 1.3 до 1.7 г С–СО2/(м2 сут). Рассчитано, что с поверхности подзола иллювиальножелезистого эмиссия углерода в форме СО2 изменялась от 246 до 389 г/м2 за сезон, с большей интенсивностью в жаркое лето 2016 г.
Ключевые слова: дыхание почвы, температурный коэффициент, температура и влажность почвы
A. F. Osipov ''Effect of Interannual Difference in Weather Conditions of the Growing Season on the СO2 Emission from the Soil Surface in the Middle-Taiga Cowberry–Lichen Pine Forest (Komi Republic),'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1419-1426 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120086
Баркан В. Ш., Лянгузова И. В. Эколого-геохимическая оценка содержания полютантов в бугристых болотах Кольского полуострова // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1464-1477. doi: 10.1134/S0032180X1812002X
В результате эколого-геохимического обследования бугристых болот Кольского полуострова на южной границе их существования установлено, что изменение климата за последние 60–80 лет и воздействие аэротехногенного загрязнения не сказывается на площади бугристо-топяных комплексов и глубине оттаивания торфяной толщи условно фоновых и импактных верховых болот. В зоне воздействия атмосферных выбросов комбината “Североникель” (г. Мончегорск) содержание Ni и Cu в торфяных болотных верховых почвах (Cryic Ombric Fibric Histosols) в 60–90 раз превышает уровень накопления тех же металлов в торфяной толще условно фоновых болот, при этом содержание S, Cd, Cr, Pb в сравниваемых болотных массивах достоверно не различается. В мерзлотном горизонте импактных болот содержание Ni и Cu достоверно (в ~2 раза) больше, чем в том же слое условно фоновых болот, что свидетельствует о вертикальной миграции поллютантов вниз по торфяному профилю и более глубокой техногенной трансформации криогенных массивов под воздействием атмосферных выбросов комбината. Профильное распределение поллютантов (Ni, Cu, Pb, S, Cr, Cd) в торфяной толще характеризуется своими особенностями, как для различных химических элементов, так и для импактных и условно фоновых болот.
Ключевые слова: palsa, торфяные болотные верховые почвы, Cryic Ombric Fibric Histosols, аэротехногенное загрязнение, зольный состав торфа, тяжелые металлы
V. Sh. Barkan and I. V. Lyanguzova ''Eco-Geochemical Assessment of the Content of Pollutants in Hummocky Bogs of the Kola Peninsula,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1427-1439 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120025
H. R. Owliaie, E. Adhami, M. Najafi Ghiri, and S. Shakeri ''Pedological Investigation of a Litho-Toposequence in a Semi-Arid Region of Southwestern Iran,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1447-1462 (2018). doi: 10.1134/S1064229318130033 опубликована в английской версии журнала
H. H. Xie, Q. G. Wu, J. Y. Hu, L. F. Yu, P. F. Bie, H. Wang, and D. Z. Deng ''Changes in Soil Physical and Chemical Properties during the Process of Alpine Meadow Degradation along the Eastern Qinghai-Tibet Plateau,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1440-1446 (2018). doi: 10.1134/S1064229318130045 опубликована в английской версии журнала
Физика почв
Смагин А. В., Садовникова Н. Б., Кириченко А. В., Егоров Ю. В., Витязев В. Г., Башина А. С. Зависимость осмотического давления и электропроводности растворов от влажности почв // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1478-1491. doi: 10.1134/S0032180X18120122
На базе инструментальных методов центрифугирования, кондуктометрии и криоскопии исследуется осмотическое давление и электропроводность равновесного почвенного раствора как функция от влажности (массового соотношения твердой и жидкой фаз) почв разного генезиса и дисперсности. Выявлен нелинейный характер этой зависимости в виде функции с одновершинным экстремумом и дано теоретическое объяснение полученному результату, исходя из концепции конкурентных межфазных взаимодействий в почве, развивающей классические представления А.А. Роде. Поверхностные (молекулярные, ионно-электростатические) силы со стороны твердой фазы, связывающие молекулы воды, не позволяют им гидратировать ионы и растворять соли электролитов почвенного раствора в области низкой влажности, в связи с чем здесь возникает эффект приближения к нулю значений электропроводности и осмотического давления. При увеличении влажности происходит постепенный выход молекул воды из энергетического поля поверхностных сил, который сопровождается ростом их активности (химического потенциала) и способности растворять соли электролитов, в связи с чем возникает закономерный рост электропроводности и осмотического давления выделяемого из почвы равновесного раствора. Максимум изучаемых характеристик приходится на некоторое содержание влаги, условно максимальную молекулярную влагоемкость, или пограничную область, в которой поверхностные межфазные взаимодействия начинают уступать капиллярно-гравитационным силам, воздействующим на жидкую фазу почв. После чего дальнейшее увеличение количества влаги в почве понижает электропроводность и осмотическое давление равновесного раствора в связи с эффектом разбавления фиксированной массы солей-электролитов. Для количественного описания выявленной функциональной зависимости предложена эмпирическая математическая модель в виде модифицированного уравнения логнормального распределения.
Ключевые слова: почвенный раствор, твердая и жидкая фазы, межфазные взаимодействия, концентрация, активность, термодинамический потенциал, дисперсность, моделирование
A. V. Smagin, N. B. Sadovnikova, A. V. Kirichenko, Yu. V. Egorov, V. G. Vityazev, and A. S. Bashina ''Dependence of the Osmotic Pressure and Electrical Conductivity of Soil Solutions on the Soil Water Content,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1460-1474 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120128
Биология почв
Якутин М. В., Андриевский В. С., Анопченко Л. Ю. Влияние засоления почв в лесостепной зоне Западной Сибири на население панцирных клещей // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1492-1497. doi: 10.1134/S0032180X18120134
Исследование проведено в центральной части Барабинской равнины. Показано, что уровень засоления почвы оказывает значительное влияние на панцирных клещей. Изменение населения панцирных клещей в процессе эволюции почв на участках обсохшего дна солоноватого озера в лесостепной зоне Западной Сибири проходит в несколько стадий. На стадии луговых солончаковых почв (Mollic Gleysol (Salic)) панцирные клещи образуют многовидовую группировку с относительно невысокой численностью. На стадиях средних солонцов (Gleyic Solonetz) и черноземно-луговых (Luvic Chernozem) почв видовое богатство и численность орибатид возрастают примерно в 2–3.5 раза. При этом появляются виды, чувствительные к высокой степени засоленности почвы, поэтому не выживающие в луговой почве. Установлено, что при изменении уровня засоления почвы меняется экологический статус некоторых видов: одни из них выходят на доминантные позиции, другие их теряют.
Ключевые слова: Барабинская равнина, лесостепная зона, почва, Mollic Gleysol (Salic), Gleyic Solonetz, Luvic Chernozem, эволюция, засоление, видовое богатство, панцирные клещи, численность
M. V. Yakutin, V. S. Andrievskii, and L. Yu. Anopchenko ''Influence of Soil Salinity on the Population of Oribatid Mites in the Forest-Steppe Zone of Western Siberia,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1474-1479 (2018). doi: 10.1134/S106422931812013X
Пинчук И. П., Полянская Л. М., Кириллова Н. П., Степанов А. Л. Особенности формирования микробного сообщества дерново-подзолистой почвы в процессе вегетации ячменя (Hordeum vilgare L.) // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1498-1505. doi: 10.1134/S0032180X18120092
Изучено формирование микробного сообщества дерново-подзолистой почвы (Albic Retisols) на корнях ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare L.) в условиях модельного эксперимента. Морфологические характеристики корней растения (длина, площадь поверхности) получены методом сканирования; корневых волосков – микрокопированием. Численность бактерий ризосферы и ризопланы ячменя оценена методом каскадной фильтрации. Показан существенный вклад (около 30%) корневых волосков в общую площадь поверхности корневой системы ячменя. Прорастание семени сопровождалось увеличением численности бактерий ризосферы и ризопланы почти на порядок, а образование латеральных корней – уменьшением плотности клеток бактерий на поверхности корня почти в 3 раза по сравнению с начальной фазой развития корней.
Ключевые слова: ризосфера и ризоплана, корневая поверхность, корневые волоски, размеры, численность и биомасса бактерий
I. P. Pinchuk, L. M. Polyanskaya, N. P. Kirillova, and A. L. Stepanov ''Specific Features of the Microbial Community Development in Soddy-Podzolic Soil in the Course of Barley (Hordeum vulgare L.) Growing,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1480-1487 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120098
Минералогия и микроморфология почв
Maria Fernanda Alvarez and Margarita Luisa Osterrieth ''Submicroscopy of Aggregates of Phaeozems Lúvicos Luvic Phaeozems under Different Land Uses in the Southeast of the Buenos Aires Province, Argentina,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1487-1496 (2018). doi: 10.1134/S106422931813001X опубликована в английской версии журнала
Завалин А. А., Дридигер В. К., Белобров В. П., Юдин С. А. Азот в черноземах при традиционной технологии обработки и прямом посеве (обзор) // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1506-1516. doi: 10.1134/S0032180X18120146
Рассматривается функциональная роль азота в формировании урожайности сельскохозяйственных культур при использовании традиционной технологии обработки черноземов с оборотом пласта и прямого посева (нулевая обработка или No-Till). В течение многолетних научных экспериментальных исследований технологии прямого посева (ПП) на примере черноземов накоплен большой опыт, который нашел практическое и эффективное применение. Показано, что влияние азота как важнейшего элемента в составе гумусовых веществ, определяет плодородие черноземов и зависит от вариабельности факторов среды, вносимых форм и доз удобрений, севооборота и способа обработки. В Ставропольском НИИСХ и ряде хозяйств Ставропольского края в течение 4–10 лет применяется система прямого посева. Данные по урожайности зерновых культур и применению удобрений показали важность формирования при ПП на поверхности обыкновенных и южных черноземов мульчирующего слоя растительных остатков, что приводит к постепенному накоплению азота, защищает почвы от эрозии, способствует увеличению количества и массы дождевых червей. Отмечено, что роль азота при использовании прямого посева в черноземах России обусловлена его мобильностью и способностью к быстрой трансформации, что определяет актуальность дальнейшего изучения данной проблемы в комплексных научно-производственных опытах. Остается вопрос о связи потоков азота с агрофизическими свойствами (агрегатным составом) на макро- и микроуровне и в совокупности с органическим веществом различных подтипов черноземов при рассмотренных технологиях, причем роль ПП в последние годы возрастает в качестве позитивного фактора сохранения и восстановления плодородия почв.
Ключевые слова: нулевая обработка, иммобилизация, минерализация, севооборот, минеральные
азотные удобрения, органическое вещество
A. A. Zavalin, V. K. Dridiger, V. P. Belobrov, and S. A. Yudin ''Nitrogen in Chernozems under Traditional and Direct Seeding Cropping Systems: A Review,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1507-1514 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120141
Эрозия почв
Гусаров А. В., Шарифуллин А. Г., Голосов В. Н. Современный тренд эрозии пахотных черноземов обыкновенных на Приволжской возвышенности (Саратовская область) // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1517-1538. doi: 10.1134/S0032180X18120043
Изложены результаты оценки современного тренда изменений темпов смыва черноземов обыкновенных в Саратовской области. Детальные исследования проведены на малом водосборе в бассейне р. Большой Колышлей (бассейн р. Медведица) с использованием радиоцезиевого и почвенно-морфологического методов. Дополнительно привлечены данные многолетних гидрометеорологических наблюдений в регионе и опубликованные результаты наблюдений за стоком воды и смывом почвы на стоковых площадках НИИ сельского хозяйства Юго-Востока, результаты анализов гранулометрического и минерального составов стратоземов, сформированных в днище долины водосбора. Количественная оценка темпов аккумуляции в днище долины за два временных интервала (1963–1986 и 1986–2017 гг.), выполненная на основе датировки отложений с использованием в качестве хрономаркера изотопа 137Cs, свидетельствует об их уменьшении, как минимум, в 4–6 раз после 1986 г., что указывает на пропорциональное сокращение темпов смыва на распахиваемых склонах водосбора. Анализ временной изменчивости стока взвешенных наносов рек региона (Медведица и Хопер) за период с 1940 г. по настоящее время позволяет прийти к аналогичному выводу в масштабе Приволжской возвышенности в пределах Саратовской области. Основной причиной снижения темпов смыва черноземов обыкновенных предполагается уменьшение стока воды со склонов в период весеннего снеготаяния, обусловленное сокращением глубины промерзания почв, произошедшим на фоне роста температур воздуха в зимнее и весеннее время. Указанное уменьшение темпов смыва в период снеготаяния не компенсировалось региональным ростом ливневого смыва в связи с некоторым увеличением интенсивности стокоформирующих дождей. При этом в той части Приволжской возвышенности в Саратовской области, где расположен исследованный водосбор, напротив, в последние десятилетия произошло уменьшение частоты выпадения ливней со слоем свыше 30 мм. Дополнительной причиной сокращения суммарных эрозионных потерь почв в региональном масштабе явилось уменьшение площадей обрабатываемых земель с конца 1980-х гг. из-за забрасывания наиболее крутосклонных участков пашни. В границах самого водосбора заметно увеличилась доля многолетних трав в севооборотах, что также привело к снижению здесь темпов эрозионной деградации чернозема обыкновенного.
Ключевые слова: чернозем обыкновенный (Haplic Chernozem (Pachic)), стратозем (Fluvisols), эрозия, наносы, цезий-137, радиоизотопный метод, талый сток, балка, малый водосбор, изменение климата, изменение землепользования, степь
A. V. Gusarov, A. G. Sharifullin, and V. N. Golosov ''Contemporary Trend in Erosion of Arable Ordinary Chernozems (Haplic Chernozems (Pachic)) within the Volga Upland (Saratov Oblast, Russia),'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1514-1533 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120049
C. Ji, X. Li, Y. Jia, and L. Wang ''Dynamic Assessment of Soil Water Erosion in the Three-North Shelter Forest Region of China from 1980 to 2015,'' Eurasian Soil Science, 51 (12), 1533-1546 (2018). doi: 10.1134/S1064229318120050 опубликована в английской версии журнала
