Генезис и география почв
Красильников П. В., Таргульян В. О. На пути к "новой географии почв": вызовы и решения (обзор) // Почвоведение. 2019. № 2. С. 131-139. doi: 10.1134/S0032180X19020096
Рассматривается современное состояние географии почв и перспективные направления почвенногеографических исследований. Упоминаются новые идеи в рамках структурного подхода, как берущие начало в классическом учении о структуре почвенного покрова, так и основанные на количественной оценке почвенного разнообразия, теории графов и геостатистическом анализе пространственной неоднородности. Отмечается роль цифровой почвенной картографии в развитии почвенно-географической теории и практики; подчеркивается, что цифровая почвенная картография является методом и не способна заменить географию почв. Делается вывод о необходимости интеграции математических методов в традиционную географию почв, отмечается, что даже в цифровом земледелии расчет почвенных свойств и режимов основан на почвенно-географических моделях. Рассматривается необходимость адекватного отражения полигенетичных почв в почвенном покрове, рекомендуется использовать как палеогеографические данные, так и современные дистанционные методы и геофизическую съемку. Отмечаются трудности с прогнозом пространственного распределения антропогенно-измененных почв, обсуждается возможность шире использовать исторические и экономико-географические данные. В заключении предлагается развивать “новую географию почв” не только путем включения математических методов, но и большей интеграции со смежными науками.
Ключевые слова: структура почвенного покрова, педометрика, полигенетичные почвы, антропогенно-трансформированные почвы, цифровое земледелие
P. V. Krasilnikov and V. O. Targulian ''Towards “New Soil Geography”: Challenges and Solutions,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 113-121 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020091
Сымпилова Д. П., Бадмаев Н. Б. Почвообразование в ландшафтах контакта тайги и степи Селенгинского среднегорья (Западное Закавказье) // Почвоведение. 2019. № 2. С. 140-151. doi: 10.1134/S0032180X1902014X
Своеобразие экологических условий почвообразования: сухость и континентальность климата, горно-котловинный рельеф, характер почвообразующих пород обусловливают формирование современных почв. Выявлено, что на водоразделах формируются дерново-подзолистые почвы, в приводораздельных частях склонов – буроземы грубогумусовые и буроземы грубогумусовые остаточно-карбонатные. Буроземы характеризуются высокой насыщенностью основаниями, резким уменьшением содержания гумуса вниз по профилю, педогенной структурной организацией минеральной массы; дерново-подзолистые почвы – текстурной дифференциацией. Для серогумусовых, темногумусовых почв характерен переход от гумусово-аккумулятивной части непосредственно к почвообразующей породе, о чем свидетельствуют физико-химические свойства. В гранулометрическом составе этих почв преобладают фракции мелкого песка и крупной пыли, в составе гумуса доминирует вторая фракция гуминовых и фульвокислот. Почвы насыщены основаниями. pH водной суспензии находится в слабокислом и щелочном диапазонах. Гранулометрический состав – супесчано-легкосуглинистый. Срединные горизонты не выражены или слабо выражены, и могут быть представлены на уровне признаков. В ландшафтно-геохимической катене северного макросклона хребта Цаган-Дабан эти почвы составляют единый генетический ряд. Ключевые слова: почвообразующие породы, геохимическое сопряжение, Cambisols, Retisols
D. P. Sympilova and N. B. Badmaev ''Soil Formation in the Taiga–Steppe Ecotone of the Selenga Mountains, Western Transbaikal Region,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 122-131 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020145
Кириллова Н.П., Силёва Т.М., Макаров М.И. ,Артемьева З.С. , Бурова Е.К. Комбинаторный анализ и классификация почв // Почвоведение. 2019. № 2. С. 152-160. doi: 10.1134/S0032180X19020072
На экспериментальном материале о строении 1029 профилей почв, распространенных на территории Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ им. М.В. Ломоносова “Чашниково” (Московская область), создана классификация-перечисление на уровне групп горизонтов в соответствии с теоретической концепцией генератора (машины) классификаций почв по В.А. Рожкову и концепцией пространства логических возможностей по Г.А. Заварзину. С помощью комбинаторного анализа набора признаков, заданного распределением 17 диагностических горизонтов по восьми группам, создано универсальное пространство возможностей, которое характеризует 255 возможных комбинаций (сочетаний) групп горизонтов. Пространство логических возможностей насчитывает 168 комбинаций, а в реальном пространстве количество комбинаций уменьшилось до 46, то есть в 3.6 и 5.5 раз по сравнению с логическим и универсальным пространствами соответственно. Соотношение между сочетаниями групп горизонтов и подтипами почв по Классификации и диагностике почв СССР, 1977 характеризуются следующим образом: одна комбинация не принадлежит к двум разным подтипам, но в одном подтипе может быть несколько комбинаций. Это позволило связать классификацию-перечисление и классификацию почв и обеспечить переход из одного классификационного поля в другое.
Ключевые слова: пространство логических возможностей, базы данных, систематика, цифровая картография почв, классификация-перечисление
N. P. Kirillova, T. M. Sileva, M. I. Makarov, Z. S. Artem’eva, and E. K. Burova ''Combinatorics and Soil Classification,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 133-140 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020078
Химия почв
Когут Б. М., Артемьева З. С., Кириллова Н. П., Яшин М. А., Сошникова Е. И. Компонентный состав органического вещества воздушно-сухих и водоустойчивых макроагрегатов 2-1 мм типичного чернозема в условиях контрастного землепользования // Почвоведение. 2019. № 2. С. 161-170. doi: 10.1134/S0032180X19020084
Изучено содержание и состав структурных отдельностей различного иерархического уровня типичного чернозема (Haplic Chernozem (Loamic, Pachic)) Курской области в условиях контрастных видов использования: целина и полувековой бессменный чистый пар. Приведена подробная методическая схема анализа содержания и компонентного состава органического вещества гранулоденсиметрических фракций структурных отдельностей разного размера и степени водоустойчивости. Основное внимание направлено на исследование продуктов органо-минерального взаимодействия макро- и микроагрегатов, выделяемых при мокром просеивании из воздушно-сухих агрегатов 2–1 мм, как наиболее представительных агрономически ценных. Показано, что содержание воздушно-сухих агрегатов 2–1 мм остается одинаковым при различных видах использования. В то же время водоустойчивость этих воздушно-сухих агрегатов существенно отличается между вариантами степь и бессменный пар. Установлено, что длительное бессменное парование типичного чернозема приводит к значительным потерям органического вещества как в почве в целом, так и в структурных отдельностях. При этом наименьшие величины сокращения содержания Сорг отмечены практически для всех компонентов органического вещества легких фракций и ила оставшихся неразрушенными водоустойчивых макроагрегатов размером 2–1 мм.
Ключевые слова: целина, бессменный чистый пар, структурные отдельности, агрегаты, гранулоденсиметрическое фракционирование
B. M. Kogut, Z. S. Artem’eva, N. P. Kirillova, M. A. Yashin, and E. I. Soshnikova ''Organic Matter of the Air-Dry and Water-Stable Macroaggregates (2–1 mm) of Haplic Chernozem in Contrasting Variants of Land Use,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 141-149 (2019). doi: 10.1134/S106422931902008X
Дубовик Е. В., Дубовик Д. В. Взаимосвязь содержания углерода органических соединений и структурного состояния чернозема типичного // Почвоведение. 2019. № 2. С. 171-183. doi: 10.1134/S0032180X19020047
Изучено влияние степени эродированности, экспозиции склона на структурно-агрегатный состав чернозема типичного (Haplic Chernozems) и качественные характеристики органического вещества почвы. Исследовали содержание углерода органических соединений в структурных отдельностях чернозема типичного (Курская область) в различных агроэкологических условиях. Показана ценность агрегатов 3–1 мм, как важного компонента структурного состояния чернозема типичного, которая определялась выходом структурных отдельностей и вкладом углерода органических соединений по сравнению с агрегатами 10–3 и <1 мм. Рассмотрена роль органического вещества и подвижных гумусовых веществ в формировании водоустойчивых почвенных агрегатов чернозема типичного и установлена тенденция повышения диаметра агрегатов с увеличением содержания углерода органических соединений, независимо от степени эродированности почвы. Характерно четкое преобладание углерода подвижных гумусовых веществ в водоустойчивых агрегатах на северном склоне по отношению к южному. Показано, что с увеличением активной части органического углерода, участвующей в создании водоустойчивых агрегатов чернозема типичного, диаметр водоустойчивых агрегатов возрастает от 0.5–0.25 до 3–1 мм, данная закономерность сохраняется в гор. Апах и А на водораздельном плато, северном склоне и в гор. Апах на южном склоне независимо от степени эродированности. Полученные результаты могут быть положены в основу методических рекомендаций по регулированию структурно-агрегатного и гумусного состояния чернозема типичного в условиях склонового агроландшафта.
Ключевые слова: Haplic Chernozems, почвенные агрегаты, органическое вещество, лабильные гумусовые вещества
Relationships between the Organic Carbon Content and Structural State of Typical Chernozem ''E. V. Dubovik and D. V. Dubovik,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 150-161 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020042
Физика почв
Холодов В. А., Ярославцева Н. В., Фарходов Ю. Р., Белобров В. П., Юдин С. А., Айдиев А. Я., Лазарев В. И., Фрид А. С. Изменение соотношения фракций агрегатов в гумусовых горизонтах черноземов в различных условиях землепользования // Почвоведение. 2019. № 2. С. 184-193. doi: 10.1134/S0032180X19020060
Проанализированы данные о распределении структурных отдельностей естественного сложения гумусовых горизонтов черноземов. Использован метод главных компонент с центрированной логарифмической трансформацией исходного набора данных. На основе расположения опытных вариантов в пространстве главных компонент и анализа величин собственных векторов выявлены группы размерных фракций структурных отдельностей, изменение содержания которых отражает деградационные или восстановительные процессы. Эти группы хорошо соответствовали частным логнормальным распределениям. Определено распределение водоустойчивых агрегатов во всех крупных фракциях от >10 и до 3 мм. Комплексный анализ полученных данных и выявленные взаимосвязи позволяют предположить концептуальный механизм восстановления структуры черноземов: при распашке, вследствие дробления, образуются частицы <0.25 мм, которые могут слипаться в неводоустойчивые макроагрегаты и глыбы >10 мм. При снятии нагрузки глыбы и крупные агрегаты, взаимодействуя со свежепоступившим органическим веществом, приобретают водоустойчивость, при этом со временем структурные отдельности >10 мм практически все переходят в более мелкие размерные категории.
Ключевые слова: Chernozems, структура почвы, многолетние полевые опыты, метод главных компонент, композитные данные, центрированная логарифмическая трансформация, the centred logratio transformation
V. A. Kholodov, N. V. Yaroslavtseva, Yu. R. Farkhodov, V. P. Belobrov, S. A. Yudin, A. Ya. Aydiev, V. I. Lazarev, and A. S. Frid ''Changes in the Ratio of Aggregate Fractions in Humus Horizons of Chernozems in Response to the Type of Their Use,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 162-170 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020066
Романов А. Н. Влияние влажности и температуры на диэлектрические и радиоизлучательные свойства солевой корки сорового солончака // Почвоведение. 2019. № 2. С. 194-203. doi: 10.1134/S0032180X19020126
Использование дистанционных микроволновых методов мониторинга засоленных почв ограничено слабой изученностью диэлектрических и радиоизлучательных характеристик солевой корки, образующейся на поверхности солончаков. Приведены результаты комплексных исследований по оценке суточных вариаций действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости сорового солончака (Sodic Gleyic Solonchak). Образцы солевой корки солончака отбирали в летний период в Алтайском крае на территории Кулундинской степи с участка площадью 2 × 2 м в течение 34 ч с периодичностью 1 ч. В лабораторных условиях измеряли их диэлектрические характеристики, определяли влажность, плотность, делали химический анализ водной вытяжки. Лабораторные измерения диэлектрических параметров солончака проводили методом мостовых схем на частоте 1.41 ГГц при контроле температуры в диапазоне 265–320 K и влажности в диапазоне 0–0.50 см3/см3. Получена зависимость объемной влажности солончака от коэффициента излучения, которая может быть использована для оценки засоленности почвы по данным дистанционного зондирования в микроволновом диапазоне. Изучено влияние температуры на диэлектрические и радиоизлучательные характеристики солончака. На зависимостях коэффициента излучения от температуры выделяются интервалы с разным поведением радиоизлучательных характеристик. Для каждого интервала установлены линейные зависимости коэффициента излучения солончака от температуры. Выявлены суточные вариации радиоизлучательных характеристик поверхности солончака. Показано, что радиоизлучательные характеристики солончака зависят от соотношения между температурой, влажностью и засоленностью. Изученные закономерности микроволнового излучения солончаков могут быть использованы при разработке методов радиофизического мониторинга засоленных почв.
Ключевые слова: комплексная диэлектрическая проницаемость, коэффициент излучения, микроволновый диапазон, засоленные почвы, минерализация, почвенный раствор
A. N. Romanov ''Influence of Water Content and Temperature on the Dielectric and Radio-Emitting Properties of the Salt Crust of Puffy Solonchak,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 171-179 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020121
Архангельская Т. А., Хохлова О. С. Моделирование водного режима агрочерноземов под черным паром и кукурузой для двух контрастных по обеспеченности осадками вегетационных сезонов // Почвоведение. 2019. № 2. С. 204-211. doi: 10.1134/S0032180X19020023
Водный режим агрочерноземов (Chernozems) моделировали для двух участков на территории Воронежской опытной станции, на первом из которых с 1966 г. поддерживается монокультура кукурузы, на втором – бессменный черный пар. Использовали свободно распространяемый программный пакет HYDRUS-1D. Испарение на участке под черным паром и эвапотранспирацию на участке под кукурузой оценивали методом ФАО56. Расчеты проводили для вегетационных сезонов 2013 и 2014 гг., которые различались по обеспеченности осадками. При многолетней средней сумме осадков за май–сентябрь, равной 284 мм, суммы осадков за эти пять месяцев в 2013 и 2014 гг. составили 427 и 195 мм, при этом в июле 2014 г. выпало всего 2 мм осадков. На протяжении обоих расчетных периодов полученный водный режим агрочерноземов на двух участках различался. В слое 70–140 см влажность почвы под черным паром не опускалась ниже 0.25 см3/см3, под кукурузой – уменьшалась до 0.17 см3/см3. Наиболее сухие слои под кукурузой формировались на глубинах 70–120 см. На участке под черным паром суммарное физическое испарение с поверхности почвы за май–сентябрь 2014 г. превосходило поступившие за это время осадки. Под кукурузой суммарное испарение было меньше осадков, и более низкая влажность почвы на этом участке объясняется корневым водопотреблением, суммарная величина которого за май–сентябрь 2014 г. составила 23 см.
Ключевые слова: гидрология почв, корневое водопотребление, математическое моделирование,
ФАО56, HYDRUS-1D
T. A. Arkhangelskaya and O. S. Khokhlova ''Modeling Water Regime of Arable Chernozems under Bare Fallow and under Corn for Two Growing Seasons with Contrasting Precipitation,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 180-187 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020029
Болотов А. Г., Шеин Е. В., Макарычев С. В. Водоудерживающая способность почв Алтайского края // Почвоведение. 2019. № 2. С. 212-219. doi: 10.1134/S0032180X19020035
Основную гидрофизическую характеристику (ОГХ) и некоторые физические и химические свойства (гранулометрический состав, плотность почв, содержание органического вещества и др.) исследовали для основных типов почв Алтайского края: черноземов южных засушливой степи, обыкновенных колочной степи (Haplic Chernozems) и выщелоченных предгорий Алтая (Luvic Chernozems (Pachic)), каштановых почв (Cambisols) сухой степи различного гранулометрического состава (всего 420 образцов различных почв и горизонтов). ОГХ определяли экспериментально центрифугированием и капилляриметрическим методом и аппроксимировали на основе уравнения ван Генухтена. Параметры аппроксимации использовали при гидрологических группировках почв, связанных с гранулометрическим составом, который утяжеляется от зоны супесчаных почв сухой степи к тяжелосуглинистым почвам предгорий Алтая. Гидрофизические параметры имеют недифференцированный тип распределения по профилю, соответствуют почвенным процессам гумусонакопления, естественного и антропогенного уплотнения. Увеличение параметра α, обратного величине давления барботирования, происходит при переходе от черноземов (Chernozem) предгорий Алтая к каштановым почвам (Cambisols) сухой степи. Определение данного гидрофизического параметра особенно важно при расчетах по оптимизации водно-воздушных условий в почвах при их орошении и вероятном переувлажнении. Количественное описание ОГХ в виде параметров аппроксимации позволило предложить физически обоснованные модели для практических гидрологических и мелиоративных расчетов для основных почв Алтая.
Ключевые слова: параметры модели ОГХ ван Генухтена, гранулометрический состав, давление барботирования
A. G. Bolotov, E. V. Shein, and S. V. Makarychev ''Water Retention Capacity of Soils in the Altai Region,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 187-192 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020030
Биология почв
Макаров М. И. Роль микоризы в трансформации соединений азота в почве и в азотном питании растений (обзор) // Почвоведение. 2019. № 2. С. 220-233. doi: 10.1134/S0032180X19020102
Анализируется современное состояние вопроса о значении микоризного симбиоза в контролировании биогеохимического цикла азота в почвах и в азотном питании растений. Важная роль эрикоидной микоризы (ЭРМ) и эктомикоризы (ЭКМ) в обеспечении растений-хозяев азотом (N) в настоящее время общепризнана, но значение арбускулярной микоризы (АРМ) остается не вполне ясным. Экзоферменты, выделяемые в почву мицелием ЭРМ и ЭКМ, способствуют гидролизу высокомолекулярных азотсодержащих соединений органического вещества опада и почв до или аминокислот, с последующим их поглощением и транспортом в корневые системы растений. Грибы, образующие АРМ, не обладают или обладают очень ограниченной способностью выделять в почву гидролитические ферменты, способные разлагать высокомолекулярные органические соединения, поэтому они специализируются на поглощении неорганических форм N и аминокислот, которые появляются в почве в результате разложения высокомолекулярных азотсодержащих соединений сапротрофными микроорганизмами. Активность гидролитических экзоферментов и значение микоризы в азотном питании растений возрастают в условиях низкой обеспеченности минеральными соединениями N и уменьшаются при повышении их доступности, хотя могут быть и случаи конкурентных отношений между микоризными грибами и растениями-хозяевами за ограниченный ресурс. Изотопный состав N в растениях (δ15N) и фракционирование изотопа 15N между микоризными грибами и растениями-хозяевами рассматриваются как индикаторы участия микоризы в азотном питании растений.
Ключевые слова: симбиоз, органическое вещество почв, экзоферменты, азот, стабильные изотопы азота
M. I. Makarov ''The Role of Mycorrhiza in Nitrogen Nutrition of Plants: A Review,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 193-205 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020108
Гончарова О. Ю., Матышак Г. В., Бобрик А. А., Тимофеева М. В., Сефилян А. Р. Оценка вклада корневого и микробного дыхания в общий поток СО2 из торфяных почв и подзолов севера Западной Сибири методом интеграции компонентов // Почвоведение. 2019. № 2. С. 234-245. doi: 10.1134/S0032180X19020059
В ходе исследований, проведенных в типичных биогеоценозах севера Западной Сибири, апробирован метод интеграции компонентов. Данный метод, примененный в модификации погоризонтного исследования, позволил не только оценить вклад различных источников в общий поток СО2 из почв, но и определить долевое участие в нем отдельных горизонтов. Для мерзлотной торфяной почвы (Hemic Cryic Histosol) вклад корневого дыхания составил 14 ± 3%, для подзола языковатого (Glossic Albic Rustic Podzol (Arenic)) – 29 ± 6%. Торфяная почва характеризуется высокими запасами углерода (сумма органического и неорганического) (26 кг С/м2), экстрагируемого углерода (Сэкстр) (32 г C/м2) и микробного углерода (Смик) (43 г C/м2). На верхний горизонт (ТО) приходится около половины профильного запаса Смик и 100% запаса корней (до 300 г/м2), в нем зафиксирована максимальная активность микробиоты, он обусловливает более 70% всего потока СО2 из деятельного слоя (в среднем 35 см) торфяной мерзлотной почвы. При невысоком запасе С (6 кг C/м2) подзол характеризуется значительными запасами Смик (38 г C/м2) и очень высокой микробной активностью. Данное обстоятельство в сочетании с больш§м запасом корневой биомассы (до 3000 г/м2) и благоприятным температурным режимом обусловливает высокие величины как гросс продукции СО2, так и его эмиссии с поверхности, в 3–5 раз превосходящие таковые для органогенных мерзлотных почв. Минеральный профиль подзола обеспечивает около 20% общего потока СО2 из профиля (в среднем 38 см).
Ключевые слова: базальное дыхание, эмиссия СО2, корневая биомасса, запасы углерода, многолетнемерзлые породы, Histosol, Podzol
O. Yu. Goncharova, G. V. Matyshak, A. A. Bobrik, M. V. Timofeeva, and A. R. Sefilyan ''Assessment of the Contribution of Root and Microbial Respiration to the Total Efflux of CO2 from Peat Soils and Podzols in the North of Western Siberia by the Method of Component Integration,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 206-217 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020054
Деградация, восстановление и охрана почв
Ставрова Н. И., Калимова И. Б., Дроздова И. В., Алексеева-Попова Н. В., Баккал И. Ю. Долговременное послепожарные изменения характеристик почв в темнохвойных лесах Европейского Севера // Почвоведение. 2019. № 2. С. 246-256. doi: 10.1134/S0032180X19020138
Оценены изменения характеристик верхних горизонтов лесных почв в процессе послепожарного восстановления темнохвойных лесов. Исследования проведены в северотаежных лесах с давностью пожара от 8 до 400 лет на территории Кольского полуострова и в среднетаежных лесах с давностью пожара 70 и >500 лет на территории северного Предуралья (Печоро-Илычский государственный биосферный заповедник). Проанализированы образцы из 23 почвенных разрезов, заложенных на 18 пробных площадях. Определены актуальная кислотность, потери при прокаливании, содержание обменных форм K, Ca, Mg и подвижных форм Mn, Fe, Zn. Выявлены два рубежа (~80 и 160– 200 лет после пожара) и три основных периода послепожарной динамики характеристик верхних горизонтов почв. Установлено, что на рубеже около 80 лет после пожара уменьшается зольность лесной подстилки и концентрация Fe. Через 160–200 лет после пожара мощность лесной подстилки восстанавливается в среднем до 9.7 см (8.3–10.4 см); снижается величина pH, концентрации Ca, K и Mn. Сделан вывод о существенном изменении характеристик почв в процессе послепожарных сукцессий темнохвойных лесов Европейского Севера.
Ключевые слова: подзолы (Albic Podzols) подзолистые почвы (Albic Retisols), кислотность, элементный состав, послепожарная сукцессия, темнохвойные леса, северная тайга, средняя тайга
N. I. Stavrova, I. B. Kalimova, V. V. Gorshkov, I. V. Drozdova, N. V. Alekseeva-Popova, and I. Yu. Bakkal ''Long-Term Postfire Changes of Soil Characteristics in Dark Coniferous Forests of the European North,'' Eurasian Soil Science, 52 (2), 218-227 (2019). doi: 10.1134/S1064229319020133
