Почвоведение №1, 2020
Генезис и география почв
Александровский А. Л., Балабина В. И., Мишина Т. Н., Седов С. Н. Почвенно-седиментационная запись эволюции природной среды голоцена, Телль Юнаците, Болгария // Почвоведение. 2020. № 1. С. 3-18. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010025
Предлагается метод реконструкции палеосреды голоцена на основе анализа педо-биомаркеров в отложениях теллей. На телле Юнаците такие реконструкции проведены на примере двух типов записи среды: а) почвенной, зафиксированной в профиле срединной и нижней почв телля; она отражает изменение условий педогенеза усредненно за относительно продолжительные промежутки времени; б) почвенно-седиментационной, содержащейся в культурных отложениях энеолита и раннего бронзового века, мощностью 3.5 и 2.5 м соответственно. Нижняя почва, залегающая на глубине 9.2– 10.0 м, погребенная около 5000 кал. лет до н.э. (хронология основана на калиброванных 14C датах), малогумусная и карбонатная, свидетельствует о засушливых условиях климата VI тыс. до н.э. Срединная почва, лежащая на глубине 5 м, формировалась по 14С данным около 1500 лет (4350–2850 кал. лет до н.э.). По данным микроморфологических и химических анализов, она сильнее гумусирована и выщелочена от CaCO3, так как формировалась в более влажных условиях климата. В отложениях энеолита и бронзового века, накапливавшихся около 600 лет в V тысячелетии до н.э. и около 350 лет в III тыс. до н.э., выявлена детальная запись во времени процессов выщелачивания СаСО3. В связи с увеличением влажности климата, выщелачивание активизировалось дважды: около 4500 и 2800 кал. лет до н.э. В эти же два периода, особенно 4500 кал. лет до н.э., доля остатков влаголюбивого бука значительно возрастает, доля дуба снижается. Сходные данные получены по результатам анализа фитолитов и палинологии.
Ключевые слова: палеопочвы, палеоботаника, палеосреда голоцена, Балканы
Герасимова М. И., Ананко Т. В., Савицкая Н. В. Разработка подходов к введению антропогенно-измененных почв в содержание почвенной карты Российской Федерации (на примере Московской области) // Почвоведение. 2020. № 1. С. 19-30. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010086
В работе по обновлению содержания Почвенной карты РСФСР 1988 г. выбор Московской области в качестве модельной территории при разработке методологии перевода легенды в формат классификации почв России объясняется относительной простотой состава ее природного почвенного покрова при разнообразии и распространенности антропогенно-измененных почв, требующих отражения на карте. Корректировка базы данных карты в отношении преобладающих по площади природных дерново-подзолистых почв была незначительной и ограничилась дополнениями на уровне признаков. Дерново-подзолистые почвы пашен были переведены в агродерново-подзолистые на ровных поверхностях и в агроземы текстурно-дифференцированные на склонах возвышенностей с сохранением большей части исходных подтиповых признаков. Почвы других видов землепользования – дачных и коттеджных поселков, деревень, поселков городского типа диагностируются как проградированные или турбированные агроземы, а сильноокультуренные почвы как темногумусовые стратоземы; городские почвы отнесены к урбостратоземам, экраноземам и разным урбопочвам. На примере дешифрирования почвенного покрова одного модельного полигона, находящегося в относительно урбанизированной части области, выделены комбинации почв, характерные для распространенных в области типов землепользования. Введение всех антропогенно-измененных компонентов почвенного покрова в базу данных ограничено мелким масштабом карты, но типы комбинаций почв на урбанизированных территориях позволили бы дать адекватное представление об их почвенном покрове.
Ключевые слова: почвенный покров, классификация почв России, дерново-подзолистые почвы, почвы разных видов землепользования, агропочвы, агроземы, урбостратоземы
Семенюк О. В., Телеснина В. М., Богатырев Л. Г., Бенедиктова А. И., Кузнецова Я. Д. Оценка внутрибиогеоценозной изменчивости лесных подстилок и травяно-кустарничковой растительности в еловых насаждениях // Почвоведение. 2020. № 1. С. 31-43. https://doi.org/10.1134/S0032180X2001013X
Выявлены различия в видовом составе живого напочвенного покрова ельника кислично-зеленчукового в зависимости от положения в тессере, под которой понимается совокупность приствольного, подкронового и межкронового пространства, различающихся локальными экологическим условиям из-за воздействия ели как эдификатора. От приствольных пространств к межкроновым в составе напочвенного покрова увеличивается разнообразие экологических свит, общее число видов, долевое участие неморальных, светолюбивых и требовательных к общему содержанию элементов питания видов. Мощность и запасы лесных подстилок уменьшаются от приствольных пространств к окнам. Положение в тессере определяет фракционный состав подстилок, а также соотношение величин запасов горизонтов внутри подстилки. Подстилки приствольных участков характеризуются минимальными значениями рН и минимальными запасами зольных элементов в горизонтах L, а также в легкоразлагаемых компонентах, что соотносится с высоким долевым участием ацидофильных видов и видов, мало требовательных к запасам элементов питания. Показатели, характеризующие скорость разложения органического вещества (доля легкоразлагаемых компонентов в горизонте L подстилки, запасы зольных элементов в подстилке и ее легкоразлагаемых фракциях, соотношение мощностей и запасов горизонтов L, F и Н), напрямую связаны с соотношением в напочвенном покрове видов, характеризующихся разным уровнем трофности, установленным по экологическим шкалам. Ель, как эдификатор, создает в разных компонентах тессеры значимые различия в морфологических особенностях и химических свойствах лесных подстилок, что адекватно отражается видовым составом и эколого-ценотической структурой напочвенного покрова.
Ключевые слова: лесные экосистемы, детрит, тессера, Московская область, Albic Retisol (Loamic, Ochric), деревья-эдификаторы
Химия почв
Курочкина Г. Н. Влияние адсорбции гуминовой кислоты на коагуляционную устойчивость почвенных суспензий // Почвоведение. 2020. № 1. С. 69-80. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010104
Изучена адсорбция гуминовой кислоты и ее влияние на коагуляционную устойчивость почвенных суспензий. На примере серой лесной почвы и ее составляющих (илистой фракции и материнской породы) и чернозема изучена адсорбция гуминовой кислоты (препарат фирмы Aldrich-Chemie) из разбавленных водных растворов. Физико-химическими методами исследования показано, что адсорбция гуминовой кислоты на всех объектах определяется временем взаимодействия, концентрацией гуминовой кислоты, а также свойствами и концентрацией твердой фазы и может сопровождаться ионным обменом. По изменению объемов осадка установлено влияние адсорбции гуминовой кислоты на коагуляционную устойчивость почвенных суспензий, которая сопровождается выделением гелеобразного осадка и увеличением времени осветления суспензии. В результате показано, что устойчивость суспензий возрастает с повышением концентрации гуминовой кислоты и зависит от типа почвы.
Ключевые слова: глинистый минерал, серая лесная почва (Eutric Retisol (Loamic, Cutanic, Ochric)), чернозем (Luvic Chernozem (Pachic)), гуминовая кислота, адсорбция, коагуляция, стабилизаци
R. Mirzaeitalarposhtia, J. Kambouziaa Development of mid-infrared spectroscopic feature-based indices to quantify soil carbon fractions // Eurasian Soil Science. 2020. № 1. https://doi.org/10.1134/S1064229320010111 опубликована только в английской версии
Mid-Infrared spectroscopy (MIRS) provides a rapid-throughput methodology in predicting many soil properties. The objective was to evaluate the performance of spectral feature-based indices to predict soil carbon fractions and compare it to partial least square regression (PLSR) model. We scanned 135 soil samples by MIRS and analyzed for total organic carbon (TOC), microbial biomass carbon (Cmic), hot-water extractable carbon (HWEC) and total inorganic carbon (TIC). Ninety samples were used for model calibration, while remaining 45 samples were further used for model validation. To develop spectral indices, peak area at specific absorbance feature related to labile organic carbon (PA 2930 cm-1) and carbonate (PA 2515 & 713 cm-1) was calculated and correlated to measured values of interest. PLSR resulted in successful calibrated models with R2 = 0.95, 0.99 for TOC, TIC, and moderate successful models with R2 = 0.85, 0.81 for Cmic and HWEC, respectively. The same results were also obtained for model validation. In terms of spectral indices, regression analyses between PA 2930 cm-1 and values of TOC, Cmic and HWEC was moderate successful with R2 values 0.85 to 0.88. Correlation between PA 2515 and 713 cm-1 and TIC resulted in a successful regression model with R2 = 0.98. As conclusion, precision level of spectral indices in predicting soil properties is almost equivalent to the PLSR models. However, correct large-scale application of the method requires excluding spectral mineral interference and model development by taking samples with a greater variability of soils and mineralogy.
Keywords: spectroscopy, PLSR calibration, organic carbon, spectral indices
Овсепян Л. А., Курганова И. Н., Лопес де Гереню В. О., Русаков А. В., Кузяков Я. В. Изменение денситометрического фракционного состава органического вещества почв лесостепной зоны в процессе постагрогенной эволюции // Почвоведение. 2020. № 1. С. 56-68. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010128
Изучена постагрогенная динамика органического углерода (Сорг), общего азота (Nобщ) и денситометрических фракций органического вещества темно-серой почвы (Haplic Phaeozem, Белгородская область, заказник “Лес на Ворскле”) и чернозема миграционно-мицелярного (Haplic Chernozem, Курская область, заповедник “Стрелецкая степь”). Наиболее значительные постагрогенные изменения всех изученных свойств почв были выявлены в слое 0–5 см. Содержание Сорг и Nобщ в верхнем 0–5 см слое темно-серой почвы за 45 лет залежного режима увеличилось в 1.2–1.3 раза. Содержание Сорг и Nобщ в верхнем 0–5 см слое чернозема за 60 лет постагрогенного развития возросло в 1.9–2.0 раза. Накопление Сорг происходило во всех денситометрических фракциях. В ходе залежной сукцессии в почвах обоих хронорядов возросла доля свободной фракции органического вещества (плотность <1.6 г см–3), в то время как доля окклюдированной фракции (плотность <2.0 г см–3) практически не изменялась. На черноземе под 60-летней залежью все изучаемые параметры были близки к уровню, характерному для некосимой степи. Восстановление изученных свойств пахотной темно-серой почвы за 45 лет залежного режима произошло не более, чем на 60% от уровня естественной почвы. Таким образом, в зоне лесостепи постагрогенное восстановление содержания органического вещества и всех его фракций происходило значительно быстрее в черноземе, чем на темно-серой почве.
Ключевые слова: постагрогенная сукцессия, демутация, самовосстановление почв, Нaplic Phaeozem, Haplic Chernozem, денситометрическое фракционирование, органическое вещество почв
Kechun Wang, Junzeng Xu,*,Yawei Li ,Haiyu Wang, Qi We, Linxian Liaob ,Xiaoyin Liu Response of soil respiration and microbial biomass to soil salinity under different water content in the coastal areas of Eastern China // Eurasian Soil Science. 2020. № 1. https://doi.org/10.1134/S1064229320010159 опубликована только в английской версии
Knowledge concering the response of soil carbon transformation to soil moisture and salinity is essential for saline soil improvements and utilization. An incubation experiment with three moisture levels (50, 75 and 100% of field capacity) and six salinity levels (soil electrical conductivity of 1 : 5 soil suspension as 0.25, 1.01, 2.02, 3.21, 4.92 and 6.17 dS m-1 for S1, S2, S3, S4, S5 and S6 treatment) was conducted with the purpose to investigate the effect of moisture and salinity on soil respiration (SR) and soil microbial biomass carbon (SMBC). Both soil salinity and soil moisture significantly impact SR and SMBC, yet the interaction effect between them was not significant either for SR, or SMBC. SR and SMBC were found to positively correlate with soil moisture but increased first and then decreased along with increasing soil salinity with the maximum values observed at S3 and S2 salinity levels, respectively. It was found significantly higher at S1 or S2 than at S5 or S6 salinity levels. Furthermore, soil moisture was found to be the predominant factor with significant higher effect than soil salinity levels in determining the variation of SR and SMBC. The results suggested that both the active and total soil microbial communities slightly increased when soil salinity was low (0.25 to 1.01 or 2.02 dS m-1), while they were adversely affected by higher salinity (4.92 and 6.17 dS m-1). In addition, the reduction in SR at high salinity and low moisture levels is mostly caused by reduction in SMBC as it was found significantly correlated to SR.
Keywords: carbon pool, CO2 flux, microbial activity, saline soils management Introduction
Физика почв
Архангельская Т. А. Параметры зависимости температуропроводности почвы от влажности для различных текстурных классов // Почвоведение. 2020. № 1. С. 44-55. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010037
Приведены параметры зависимости температуропроводности почвы от влажности для восьми текстурных классов. Использованы экспериментальные зависимости температуропроводности от влажности, полученные ранее для минеральных почв европейской части России. В процессе работы анализировали данные для 77 почвенных образцов ненарушенного сложения, включавших песок рыхлый, песок связный, супесь, суглинок легкий, суглинок средний, суглинок тяжелый, глину легкую, глину среднюю. Температуропроводность образцов, измеренная методом регулярного режима при различной влажности, менялась в широком диапазоне от 0.77 × 10–7 до 10.09 × 10–7 м2/с. При параметризации зависимостей температуропроводности от влажности применяли метод группировки почв по текстурным классам. Группировку проводили в двух вариантах, используя классификации Долгова и Качинского. Для каждого из выделенных текстурных классов рассчитывали параметры зависимости температуропроводности от влажности, используя все экспериментальные точки, относящиеся к этому классу, и аппроксимируя их предложенной ранее четырехпараметрической функцией. Точность аппроксимации экспериментальных точек расчетными кривыми оценивали с помощью индекса согласия Уиллмотта. Наибольшее значение индекса согласия (0.845) получено для средних глин, выделенных по Долгову, наименьшее (0.532) – для супесей. Индекс согласия для всей выборки составил 0.699 при выделении классов по Долгову и 0.688 при выделении классов по Качинскому. Дополнительно были получены параметры генеральной средней кривой, построенной по всем имеющимся данным. Индекс согласия между генеральной средней кривой и экспериментальными данными составил лишь 0.554, что подтверждает эффективность группировки почв по текстурным классам.
Ключевые слова: математическое моделирование, метод группировки, пески, суглинки, глины
Биология почв
Бегматов Ш. А., Селицкая О. В., Васильева Л. В., Берестовская Ю. Ю., Манучарова Н. А., Дренова
Н. В. Морфофизиологические особенности некоторых культивируемых бактерий засоленных почв Приаралья // Почвоведение. 2020. № 1. С. 81-88. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010049
Проведено выделение, идентификация, изучение культурально-морфологических, биохимических особенностей ассоциативных бактерий ризосферы растения солерос (Salicornia L.), распространенного в Приаральском регионе Узбекистана. Установлено, что доминирующими культивируемыми бактериями сильнозасоленной почвы исследуемого региона являются галофильные бактерии родов Halomonas и Planococcus, относящиеся к разным филогенетическим группам: Gamma-Proteobacteria и Firmicutes. Изучены морфофизиологические особенности выделенных штаммов, в частности, отношение к разным концентрациям соли и возможность использования различных источников углерода. При концентрации в питательной среде NaCl на уровне 8.0, 10.0 и 15.0% штаммы росли хорошо, а при концентрации 20.0, 25.0 и 30.0% NaCl не наблюдалось роста и накопления биомассы культур. Результаты исследований изучения биоразнообразия галофильных микроорганизмов в почве могут использоваться при диагностике состояния нарушенных засоленных почв, их биорекультивации и реабилитации.
Ключевые слова: экстремальные экосистемы, засоление, микробиом, галофилы
Каширская Н. Н., Плеханова Л. Н., Чернышева Е. В., Ельцов М. В., Удальцов С. Н., Борисов А. В. Пространсвенно-временные особенности фосфатазной активности естественных и антропогенно-преобразованных почв // Почвоведение. 2020. № 1. С. 89-101. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010098
Обобщены данные по фосфатазной активности (ФА) почв зонального ряда, интразональных почвах, разновременных погребенных почвах и культурных слоях археологических памятников. Проанализирована изменчивость этого показателя в пределах почвенных комплексов. Максимальные значения ФА были зафиксированы в верхнем горизонте серых лесных почв (Eutric Retisols), а минимальными значениями характеризовались бурые полупустынные почвы бугров Бэра (Haplic Calcisols). В солонцах (Solonetz) по сравнению со светло-каштановыми почвами (Cambisols) было отмечено более широкое варьирование ФА в верхнем горизонте; при этом средняя величина ФА в горизонте А1 в солонцах была в 1.5 раза выше, чем в светло-каштановых почвах. Максимальные значения ФА в профиле солонцов были зафиксированы в верхнем 2-сантиметровом слое. В горизонте В1 в светло-каштановых почвах (Cambisols и Calcicols) наблюдалось увеличение фосфатазной активности, а в солонцах (Solonetz) было отмечено ее снижение в иллювиальной части профиля по сравнению с верхним горизонтом. В разновозрастных подкурганных почвах отмечен повышенный уровень ФА в палеопочвах, погребенных в гумидные эпохи по сравнению с палеопочвами аридных эпох. Культурные слои древних поселений отличаются максимальной вариабельностью значений ФА. В ряде случаев этот показатель коррелирует с содержанием фосфатов, но только в тех слоях, где имело место поступление органических материалов; в слоях, где были выявлены угли и зола, при высоком содержании фосфатов были зафиксированы низкие величины ФА.
Ключевые слова: ферментативная активность, фосфатазы, погребенные почвы, культурные слои археологических памятников
Агрохимия и плодородие почв
Федотов Г. Н., Горепекин И. В., Лысак Л. В. Возможность снижения аллелотоксичности почв для зерновых культур // Почвоведение. 2020. № 1. С. 102-109. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010074
Приведены результаты опытов по возможному снижению уровня аллелотоксичности почв для зерновых культур. Установлено, что при автоклавировании почв удается заметно снизить их аллелотоксичность, а пропускание слабого электрического тока через почву, промораживание и известкование почв практически не снижают их аллелотоксичности. Добавление в почвы навозов, молочной сыворотки и их смесей приводит к заметному снижению аллелотоксичности почв, которое проявляется наиболее сильно через 2 недели после внесения препаратов. Полученные результаты позволяют предположить существование двух механизмов снижения аллелотоксичности почв, основанных на увеличении численности и активности в почвах микроорганизмов, способных использовать аллелотоксины для своего питания в качестве источников углерода, и основанных на закреплении аллелотоксинов в гумусовой матрице почвенных гелей и переводе их в недоступное для растений состояние.
Ключевые слова: аллелотоксичность почв, ингибирование развития семян, автоклавирование почв, промораживание
Деградация, восстановление и охрана почв
Чевычелов А. П., Собакин П. И. Содержание, распределение и формы миграции 238U в почвах природных и техногенных ландшафтов Южной Якутии // Почвоведение. 2020. № 1. С. 110-118. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010062
Исследовано содержание, внутрипрофильное распределение и миграционноспособные формы 238U в автоморфных почвах – подбурах (Entic Podzols) и гидроморфных аллювиальных почвах (Fluvisols) как природных, так и техногенных ландшафтов Южной Якутии. В техногенных ландшафтах Южной Якутии на территории Эльконского ураново-рудного района отмечаются два вида миграции элементов в почвах – аэротехногенный и гидрогенно-техногенный, которые определяют степень радиоактивного загрязнения почв 238U, характер внутрипрофильного распределения и соотношение миграционноспособных форм данного радионуклида. Наблюдается повышение подвижности 238U в радиоактивно-загрязненных почвах по сравнению с почвами природных ландшафтов. При этом в гидроморфных аллювиальных почвах по сравнению с автоморфными подбурами отмечается рост как общей степени радиоактивного загрязнения, так и количества миграционноспособных форм урана.
Ключевые слова: накопление 238U в почвах, радиоактивное загрязнение
Богородская А. В., Шишикин А. С. Динамика микробной биомассы, ее структура и функциональная активность в почвах при лесовосстановлении на вырубках пихтарников Енисейского кряжа // Почвоведение. 2020. № 1. С. 119-130. https://doi.org/10.1134/S0032180X20010050
Изучена динамика микробной биомассы, ее структура и функциональная активность в почвах вырубок пихтарников южной тайги Енисейского кряжа (Красноярский край), находящихся на разных стадиях естественных восстановительных сукцессий растительности. В верхних органо-минеральных горизонтах дерново-подзолистой почвы (Albic Glossic Retisol (Loamic, Cutanic, Ochric)) сукцессионной серии вырубок, восстанавливающихся через смену пихтарников на производные березняки, выявлен рост содержания углерода микробной биомассы (Смик) и интенсивности базального дыхания от свежей вырубки к стадии лиственного жердняка, в профиле которого наиболее высокие общие запасы Смик (170 г С/м3) и микробная продукция СО2 (528 мг СО2–С/(м3 ч)), превышающие контроль на 80–85%. В гумусово-аккумулятивном горизонте названного ряда вырубок отмечена тенденция снижения как доли грибного субстрат-индуцированного дыхания, так и отношения грибы/бактерии по сравнению с контролем. В средневозрастных лиственных насаждениях с темнохвойным подростом все рассматриваемые параметры микробных комплексов снижаются, но продолжают превышать контроль. В профиле дерново-подзолистой почвы лесовосстановительной серии без смены пород за 8-летний период отмечен тренд уменьшения Смик и базального дыхания и уже на стадии пихтового жердняка приближение всех эколого-функциональных параметров микробного комплекса к контрольному мелкотравно-зеленомошному пихтарнику.
Ключевые слова: пихтовые насаждения, вырубки, дерново-подзолистые почвы, базальное дыхание, соотношение грибы/бактерии, запас углерода микробной биомассы, микробное продуцирование СО
