2022

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

 

2021

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

 

2020

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2019

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2018

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

...


1977

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Почвоведение № 9, 2022

Генезис и география почв

С.В. Губин, А.В. Лупачев, А.К. Хoджаева Почвы аккумулятивных берегов Восточно-Сибирского моря // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1073-1085. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090076

На берегах аккумулятивного типа Восточно-Сибирского моря формируются почвы под морским влиянием – талассосоли, объединяющие слаборазвитые незадернованные почвы ваттов (регулярно затопляемой нагонно-приливной зоны), почвы маршей (периодически затопляемой зоны) разной степени засоления и под различными растительными ассоциациями, а также маритимные почвы – близкие по строению к зональным и не испытывающие затоплений, где влияние моря проявляется в аэральном привносе солей и органо-минерального материала с оголенных прибрежных участков. Слаборазвитые маршевые почвы сохраняют признаки исходного строения материала осадка, сформированного в зоне ваттов, на которые накладываются процессы засоления, сульфатредукции, оглеения, криогенного массообмена, а также поступления, накопления и слабой биохимической трансформации грубого органического вещества. В пределах маршей формируются в разной степени засоленные почвы с признаками перераспределения солей в толщах профилей, слабого увеличения их содержания в органосодержащих горизонтах и над мерзлотой, яркого проявлении признаков сульфатредукции. На территории осоковых маршей доминируют органогенные слабозасоленные и торфянисто-глееватые почвы. Большая часть почв маршей исследуемой территории формируется в условиях полигонального мерзлотного рельефа, высокой обводненности профилей, близкого залегания многолетней мерзлоты.
Ключевые слова: Арктика, марши, ватты, маршевые почвы, маритимные почвы, синлитогенное почвообразование, многолетняя мерзлота, Tidalic Cryosols

 

А.И. Кузнецова, А.В. Горнов, Д.Н. Тебенькова, А.Д. Никитина Оценка выноса углерода с почвенными водами в доминирующих типах леса Брянского полесья // Почвоведение. 2022. Т. 67. № 9. С. 1086-1097. https://doi.org/10.31857/S0032180X2209012X

Дана сравнительная оценка поступления органического углерода с атмосферными выпадениями и выноса растворенного органического углерода из почв хвойно-широколиственных лесов разного типа на почвообразующих породах песчаного гранулометрического состава. Объекты исследования – доминирующие типы хвойно-широколиственных лесов Брянского Полесья: сосняки кустарничково-зеленомошные, сосняки сложные бореально-неморальнотравные и полидоминантные широколиственные с елью неморальнотравные. В среднем за трехлетний период (2016–2019 гг.) наблюдений поступление углерода с дождевыми и снеговыми осадками в сосняках кустарничково-зеленомошных и сосняках сложных составляло 60 ± 4 кг С/(га год) и оказалось больше, чем в хвойно-широколиственных лесах, где уровень поступления составляет 47 ± 2 кг С/(га год). Вынос органического углерода из органогенных горизонтов в полидоминантных широколиственных лесах в среднем в 4 раза меньше (14 ± 4 кг С/(га год)), чем в сосняках кустарничково-зеленомошных, отличающихся мощной подстилкой (56 ± 22 кг С/(га год)), и в 2.5 раза меньше, чем в сосняках сложных (36 ± 12 кг С/(га год)). Случаи выноса органического углерода из нижних минеральных горизонтов для разных типов хвойно-широколиственных лесов оказались единичными и изменялись в среднем от 6 до 12 кг С/(га год). Внутрипрофильное распределение растворенного органического углерода свидетельствует о более эффективной фиксации углерода в минеральной части почвенного профиля в сосновых лесах по сравнению с полидоминантными широколиственными лесами с елью.
Ключевые слова: заповедник “Брянский лес”, хвойно-широколиственные леса, атмосферные выпадения, лизиметрические воды, растворенный органический углерод, Albic Umbric Podzol

 

Т.С. Кошовский, Н.С. Гамова, А.Н., Геннадиев, Е.А. Фаронова, Т.Е. Язрикова Послепожарное состояние таежных почв хребта Хамар-Дабан (Прибайкалье) // Почвоведение. 2022. № 9. С. 10981111. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090118

Изучена гарь природного происхождения на территории Байкальского государственного природного биосферного заповедника, находящаяся в пределах бассейна р. Мишиха в поясе темнохвойной пихтовой с кедром тайги на буроземах ожелезненных (Skeletic Cambisols (Humic, Protospodic)) и литоземах метаморфизованных ожелезненных (Cambic Leptosols (Humic, Protospodic)), в местообитании, типичном для среднегорья северного макросклона хребта Хамар-Дабан. Выявлены изменения почвенного и растительного покрова на участке гари по cравнению с фоновым ненарушенным лесным ландшафтом. Отмечено значительное изменение и упрощение структуры послепожарного фитоценоза. Показано уменьшение мощностей подстилочно-торфяных горизонтов и появление новых пирогенных горизонтов, выявлено уменьшение концентрации лабильного углерода, аммонийного и лабильного азота, возрастание содержания лабильного фосфора. Общее содержание полициклических ароматических углеводородов после пожара уменьшилось из-за выгорания органического вещества, сорбирующего полиарены. Концентрация группы высокомолекулярных ПАУ в почвах в результате воздействия огня значимо возрастает.
Ключевые слова: лесные пожары, лабильные формы углерода, азота и фосфора, элементы микробной биомассы, полиарены, постпирогенная эрозия почв, пирогенные сукцессии лесной растительности, Skeletic Cambisols (Humic, Protospodic), Cambic Leptosols (Humic, Protospodic)

 

Химия почв

И. А. Дубровина, Е. В. Мошкина, А. В. Туюнен, Н. В. Геникова, А. Ю. Карпечко, М. В. Медведева Динамика свойств почв и экосистемные запасы углерода при разных типах землепользования (средняя тайга Карелии) // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1112-1125. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090052

Исследовано влияние типа землепользования на свойства альфегумусовых почв нормального увлажнения и экосистемные запасы углерода в среднетаежной подзоне Карелии. Проанализированы изменения в строении почвенных профилей, основные химические и микробиологические показатели верхних горизонтов, запасы Сорг и Смик почвы в метровом слое и структура углеродных пулов участков. Исследовали 130-летний сосняк в качестве контроля, пашню, сенокос, а также молодой ольшанник 15 лет и средневозрастной сосняк 65 лет. В почвах пашни, сенокоса и молодого леса зафиксирован повышенный уровень рН и элементов питания при соотношении С/N около 16. Наибольшее содержание Сорг отмечено в почве пашни (2.7%) и средневозрастного леса (3.9%) при Nобщ около 0.2%. В почвах пашни, сенокоса и спелого леса содержание Смик составляет 129–167 мг С/кг, на участках молодого и средневозрастного лесов содержание Смик находится в диапазоне 312–447 мг С/кг. Максимальные запасы Смик зафиксированы в почве (121 г С/м2) и подстилке (70 г С/м2) молодого леса. В почвах пашни и средневозрастного леса запасы Смик находятся в пределах 70– 81 г С/м2, на сенокосе и в спелом лесу 56 г С/м2. Запасы Сорг почвы в метровом слое максимальны на пашне и составляют 205 т С/га, и уменьшаются в ряду сенокос – молодой – средневозрастной – спелый лес с 89 до 39 т С/га. Общие экосистемные запасы углерода максимальны на пашне – 208 т С/га, что несколько превышает запасы в зрелых лесах – 180–193 т С/га. Запасы Сорг молодого леса – 152 т С/га, на сенокосе запасы углерода минимальны – 96 т С/га.
Ключевые слова: изменение землепользования, почвенные функции, запасы углерода, органический углерод почвы, углерод микробной биомассы, альфегумусовые почвы

 

Инишева Л. И., Головченко А. В. Мониторинг продуцирования парниковых газов на ландшафтном профиле Васюганского болота (Западная Сибирь) // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1126-1138. https://doi.org/10.31857/S0032180X2209009X

Проанализирована многолетняя динамика параметров парниковых газов в ландшафтном профиле (ЛП) Васюганского болота, расположенного в южно-таежной зоне Западной Сибири. Автономная часть ЛП представлена осоково-сфагновой топью, транзитная часть – кустарничково-травяносфагновым фитоценозом с низкой сосной, аккумулятивная часть – кустарничково-травяно-сфагновым фитоценозом с высокой сосной. Торфяная залежь в пределах автономной и транзитной частей ЛП достигает 3, аккумулятивной – 1 м. Концентрацию парниковых газов определяли “peepers”-методом, эмиссию – камерным методом. Установлено, что в разных климатических условиях концентрация СО2 в торфяных залежах ЛП изменялась в пределах от 0.01 до 4.2 ммоль/дм3, концентрация СН4 – от 0.01 до 2.19 ммоль/дм3. На фоне неравномерного распределения СО2 и СН4 в торфяных залежах выявлено увеличение их концентрации и уменьшение амплитуды колебаний с глубиной. Установлено достоверное влияние ботанического состава торфов на внутризалежную активность образования исследуемых газов. Временнýю изменчивость концентрации парниковых газов в верхнем метровом слое залежей ЛП в большей степени определяли погодные условия месяца: высокие значения концентрации СО2 чаще регистрировали в июле, СН4 – в мае и сентябре. Эмиссия СО2 в торфяных залежах ЛП на протяжении восьмилетнего периода варьировала от 3.9 до 160.3 мг СО2/(м2 ч), потоки – от 17 до 120.5 г С /(м2 год); эмиссия СH4 – от –3.0 до 10.7 мг СН4/(м2 ч), потоки – от 0.5 до 6.7 г С/(м2 год). На всех пунктах ЛП отмечали максимальные значения потоков углерода СО2 и минимальные значения потоков углерода СH4 в сухой год с гидротермическим коэффициентом (ГТК) 0.9. Потоки углерода СH4, независимо от ГТК лет, последовательно возрастали от аккумулятивной к транзитной и далее к автономной части ЛП.
Ключевые слова: Томская область, стационарные исследования, верховые торфяники, торфяная залежь, концентрация CO2, CH4, эмиссия

 

Е. В. Шамрикова, О. С. Кубик, С.В. Денева Фракционный состав соединений некоторых типоморфных химических элементов в почвах прибрежной территории Баренцева моря (Хайпудырская губа) // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1139-1153. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090155

Сведения о различных формах химических элементов, таких как Na, K, Са, Mg, Al, Fe, Мn, способствуют пониманию генезиса малоизученных почв северных побережий. Проведен анализ состава различных форм соединений элементов. Для определения валового содержания использована смесь концентрированных HF, HClO4 и HCl, кислоторастворимых соединений – смесь концентрированных растворов кислот HNO3 и H2O2, подвижных – ацетатно-аммонийный буферный раствор. Показано, что содержание привносимых элементов для почв маршевой зоны в большей мере определяется количеством и составом твердого стока, поступающего с морской водой и водосборов побережья. Для минеральных горизонтов почв отмечена тесная корреляция между содержанием илистой фракции и обменными формами К, Mg, Al (R2 = 0.4–0.5), а также сильноподвижными формами этих же элементов, включая Fe (R2 = 0.6–0.8). На распределение элементов по профилю зональных почв, формирующихся на наиболее высоких позициях рельефа, существенное влияние оказывают условия мерзлотного режима и импульвиризация солей.
Ключевые слова: маршевые и тундровые почвы, валовое содержание элементов, фракционный состав соединений Na, K, Са, Mg, Al, Fe, Мn

 

Биология почв

S. Çınar, E. Çakır, and M. B. Mutlu Characterization of Cultivable Diversity and Carbon Substrate Utilization in the Sediments of Tuz Lake // Eurasian Soil Science. 2022. № 9. https://doi.org/10.1134/S1064229322090034

The aim of this study was to investigate the microbial groups inhabiting sediments in Lake Tuz by using culture-dependent methods. Isolation and identification studies were performed on a total of 15 samples taken from the sediment layer. In addition, 6 out of 15 samples were selected to test the applicability of BIOLOG systems to the hypersaline sediment samples. Strains of Halobacteriales (Halobacteriota), Pseudomonadales, Nitrococcales, Kiloniellales (Proteobacteria) and Bacillales (Firmicutes) orders were isolated. Almost all the strains related to Bacillales were isolated from the low-salt media (12%), while halobacterial and proteobacterial strains were mostly obtained from media with a salinity of 18% and above, with the exception of Halomonas and Halorubrum genera, whose strains were obtained from both high and low-salt media. The findings from the experiments performed using BIOLOG EcoPlate were as follows: (1) While microplates containing samples prepared with 20% salt solution did not yield efficinet results, datasets obtained from those containing samples suspended in 10% salt solution were found to be more reasonable. (2) It was found that some community members in the samples from the Cihanbeyli region were able to metabolize a few carboxylic acids, carbohydrates and complex carbons, however, under the applied experimental conditions, the microbial populations in the samples from the Şereflikoçhisar region could not consume the substrates in the microplate. (3) Consistent results were obtained from the samples taken consecutively for two years, and the use of tween 40 and tween 80 in the samples taken from Cihanbeyli are quite remarkable.
Keywords: Biodiversity, cultivated microorganisms, EcoPlate, halophilic microorganisms, hypersaline sediment

 

Jingjing Li, Zhuoying Xu, Yongbo Xu, Xinhua Yin, Xiyu Wu Effects of Continuous Cropping of Lily on the Physicochemical Properties and Biological Characteristics in Subtropical Facility Red Soils // Eurasian Soil Science 2022. № 9. https://doi.org/10.1134/S1064229322090095

Long-term continuous cropping of facility soils could influence soil properties, however, the differences in soil properties among different continuous cropping years are still not well understood. The objective of this study was to explore the effects of continuous cropping years of lily on the physical and chemical properties and biological characteristics of facility red soil under subtropical conditions. The real-time fluorescent quantitative PCR, chloroform fumigation culture method, fluorescein diacetate (FDA), and other methods were used to examine the changes of the number of bacteria and fungi in the soil, the abundance of nitrogen (N) conversion functional genes, microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN), and total microbial enzyme activities in facility red soil after continuous Lily cropping for 4 years, 5 years, 7 years. As the continuous Lily cropping years increased, soil pH decreased, and soil available nutrients and organic matter accumulated. The number of bacteria and the nirS gene abundance of denitrifying bacteria were the lowest in continuous cropping for 4 years and the highest after 7 years of continuous cropping. The number of fungi and the nirK gene of denitrifying bacteria rose. Compared with the control with no Lily grown, the copy number of AOA gene in the facility soil after 4 years, 5 years, and 7 years of continuous cropping decreased by 99.5, 73.8, and 45.2%, respectively; however, the AOB gene copy number increased by 51.1, 79.1, and 112.4%, respectively. The copy number of the N-fixing gene nifH decreased significantly and the MBC and MBN contents increased significantly. The total enzyme activity of microorganisms showed a trend of increasing first and then decreasing with the extension of continuous cropping years and reached the maximum value at 5 years of continuous cropping. As continuous cropping years increased, the total enzyme activity increased with continuous cropping for 5 years, and then showed a downward trend. The key factor affecting soil microbial activity was continuous cropping years. The results of this study lay the foundation for future research on the influence of continuous cropping years on the health of facility soil.
Keywords: continuous cropping years, Lily, facility red soil, real-time fluorescence quantification, fluorescein diacetate, gene abundance

 

Агрохимия и плодородие почв

Feifei Pan, Jiao Tang, Qingfei Li, Bihua Chen, Cover crop effects on soil N retention and supply in fertilizer-intensive cropping systems // Eurasian Soil Science. 2022. № 9. https://doi.org/10.1134/S1064229322090125

Excessive use of nitrogen fertilizers is a common problem for intensively cultivated cropping systems. Introducing cover crops during fallow periods is a good practice for encouraging the sustainable use of N resources in such cropping systems. Although individual previous studies assessing the interception of soil residual N by cover crops and its mineralization for subsequent N supply abound, a comprehensive synthesis of cover crop effects on N retention and supply from such studies is still lacking, especially in fertilizer-intensive cropping systems. This paper aims to assess the influences of cover crop practices on soil N retention and supply on the basis of published literatures. Cover crop biomass accumulation, N absorption capacity, rootinduced rhizosphere deposition, N-stratification and biological nitrification inhibition all play a part in temporal N storage and leaching reduction. Excessive pre-absorption, residue-induced immobilization or the negative priming effect can result in a negative after-effect, increasing the risk of yield reduction and reducing the likelihood of cover crop introduction. Comparisons between different cover crops, especially the mostly reported leguminous and non-leguminous species, are carried out in this review and the influences of cover crop management practices including species selection, planting and termination time are also discussed. There is a need to develop adaptive cover crop management practice for specific cropping systems based on its effects on N retention and supply.
Keywords: Cover crop types, planting times, termination times, N leaching, mineralization

 

Мелиорация почв

Т.Г. Фоменко, В.П. Попова, Е.А. Черников, А.А. Макарова, О.В. Ярошенко Влияние многолетнего капельного орошения плодовых насаждений на трансформацию свойств черноземных почв // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1154-1166. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090064

Приведены результаты оценки влияния многолетнего капельного орошения насаждений яблони слабоминерализованными водами на трансформацию свойств черноземов типичных (Haplic Chernozem) в условиях Прикубанской низменности Западного Предкавказья. Исследования проводили в насаждениях яблони Malus domestica сортов зимнего срока созревания на подвое М9 (клон Т337). Изучение трансформации свойств орошаемых черноземных почв осуществляли с первого года после закладки сада до вступления в период полного товарного плодоношения (первый–пятый годы вегетации). Установлена выраженная сезонная динамика изменения содержания водорастворимых солей в почве плодовых насаждений: увеличение концентрации в зоне локального увлажнения при регулярном применении капельного орошения и их выщелачивание в более глубокие слои почвы в зимне-весенний период. В молодых насаждениях яблони наибольшая концентрация водорастворимых солей установлена в поверхностном слое почвы на границе контура увлажнения, удельная электропроводность водной вытяжки 1 : 5 (EC1:5) в засушливый летний период увеличилась до 0.701–1.211 дСм/м. В плодоносящих насаждениях высокое содержание солей определено в пределах всего контура увлажнения почвы (EC1:5 0.371–0.458 дСм/м). После пятилетнего капельного орошения в почве под капельницами установлено уменьшение содержание Са2+ до 11.8 смоль(экв)/кг, увеличение содержания Мg2+ до 24.8 смоль(экв)/кг и Nа+ до 2.5 смоль(экв)/кг в слое почвы 0–30 см. Применение регулярного капельного орошения уже в первый год вегетации сада привело к значительному увеличению солонцеватости в ограниченном объеме почвы непосредственно под капельницами, содержание обменного натрия увеличилось до 9.0%. При более продолжительном орошении происходило постепенное увеличение объема почвы, подверженной солонцеватости, однако содержание обменного натрия сохранялось на относительно стабильном уровне (6.1–6.7%). Несмотря на установленные негативные изменения свойств почвы существенного уменьшения роста активной части корневой системы яблони в зоне локального увлажнения не установлено.
Ключевые слова: засоление почв, физико-химические свойства почв, осолонцевание почв, качество
поливной воды

 

Деградация, восстановление и охрана почв

А.С. Яковлев, М. В. Евдокимова Подходы к установлению зон экологической ответственности предприятий и уровней природно-антропогенного фона почв // Почвоведение. 2022. № 9. С. 11671178. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090167

Предложен подход к выделению зон экологической ответственности предприятий – источников антропогенного воздействия на компоненты окружающей среды, в основе которого лежит определение граничных показателей природно-антропогенного фона для почв, а также санитарно- и природно-защитных зон. В качестве приоритетного интегрального индикатора для установления границ последней предложено экологическое состояние почв, которое отражает общее состояние окружающей среды в ответ на антропогенную нагрузку на природный комплекс земель при фиксированном времени. Обоснован способ выделения зон экологической ответственности точечных источников антропогенного воздействия, что способствует дальнейшему научному и практическому развитию системы экологического мониторинга, производственного контроля, оценки воздействия на окружающую среду, экологической экспертизы, а также организации системы экологического зонирования и нормирования территории. На примере Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗ) показано, что зона экологической ответственности предприятия, выделенная расчетным путем на основе нелинейной модели Гендугова и Глазунова, имеет переменный размер с границами, которые удалены на 3.6–6.7 км от точечного источника воздействия. Значение природно-антропогенного фона в форме среднего геометрического из валовых концентраций в поверхностном слое почв маркерных для данного вида производства поллютантов, а именно четырех тяжелых металлов (Cu, Pb, Cd и Zn), составило 68 мг/кг. Уровень естественного фона для исследуемой территории соответствует 20 мг/кг. Анализ пространственного распределения фактических значений NDVI в пределах границ зоны экологической ответственности предприятия, а также на фоновых территориях, подтвердил правомерность ранжирования концентраций тяжелых металлов в почве, проведенного на основе особых точек теоретической модели и отражающего степень антропогенного воздействия СУМЗ.
Ключевые слова: экологическое зонирование, экологическое нормирование, оценка воздействия на окружающую среду, биоиндикация загрязнения

И.О. Плеханова, В.О. Куликов, В.П. Шабаев Влияние ризосферных бактерий на состояние тяжелых металлов в системе почва-растение // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1179-1186. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090143

Представлены результаты вегетационного опыта на гумусовом горизонте дерново-подзолистой супесчаной почвы (Albic Retisol), которая до 1990 г. загрязнялась тяжелыми металлами путем внесения осадков сточных вод, в последующие 20 лет использовалась для выращивания кормовых трав и последние 10 лет находится в залежи. В опыте изучено влияние ризосферных бактерий рода Pseudomonas на фракционный состав соединений тяжелых металлов Cu, Zn, Cd, Ni и Pb в почве и поступление их в вегетативные органы и корневую систему растений яровой пшеницы. Под влиянием инокуляции бактериями изменилось содержание и соотношение форм соединений тяжелых металлов в почвах опыта: увеличилось содержание подвижных и связанных с органическим веществом соединений Cd, увеличилось содержание Cu, Ni, Pb и Zn, связанных с органическим веществом и соединениями железа. Отмечено уменьшение содержания Cd и Zn в вегетативной массе растений пшеницы и увеличение соотношения содержания элементов в корнях и вегетативной массе растений, что свидетельствует об увеличении устойчивости растений к токсическому действию тяжелых металлов и увеличении барьерной функции корней.
Ключевые слова: тяжелые металлы, фракции соединений, бактерии рода Pseudomonas, барьерные функции корней, металлы в растениях

 

Han Song, Baoliang Leb, Peiwen Guang, Chaoyang Guo, Yongxin Zhou, Xueqin Han, Furong Huang *, Weisheng Lu Rapid determination of As and Pb concentrations in soil based binary grey wolf optimization and partial least squares regression // Eurasian Soil Science. 2022. № 9. https://doi.org/10.1134/S1064229322090071

To effectively monitor As and Pb pollution in soil and undertake protection measures in time, it is critical to develop a rapid and accurate method for determining the concentration of As and Pb in soil. Visible and near-infrared reflectance spectroscopy (Vis-NIR) was used in combination with partial least squares regression (PLSR) to construct the prediction model for the As and Pb concentration in farmland soil. First Derivative (FD), second derivative (SD), multiple scattering corrections (MSC), and standard normal variate (SNV) approaches were employed to pretreat the Vis-NIR spectra of soil samples. With the binary grey wolf optimization (BGWO) for band selection, PLSR was applied to build a prediction model for As and Pb content. FD pretreatment improved the accuracy of the prediction model. Compared with the full spectrum PLSR model, the BGWO-PLSR model decreased the scale of input data and increased predictive performance of As concentration. The number of wavelengths for As decreased to 174, R2 P increased from 0.816 to 0.874, RMSEP decreased from 6.366 to 5.267 mg/kg, and RPDP increased from 2.332 to 2.819; for Pb, the number of wavelengths decreased to 159, R2 P increased from 0.867 to 0.872, RMSEP decreased from 11.456 to 11.246 mg/kg, and RPDP increased from 2.740 to 2.791. In conclusion, the findings of our study indicate that the combined Vis-NIR and BGWO-PLSR algorithm facilitates the rapid determination of As and Pb in farmland soil. The results provided a new direction for the rapid determination of other heavy metals and elements in soil.
Keyword: Soil heavy metal, visible and near-infrared reflectance spectroscopy, farmland, content detection

 

Chengyi Li, Mingzhu He, Hua Xu, Liang Tang Differential response of microbial C, N, and P and their stoichiometry at different soil depths to precipitation in arid desert soils // Eurasian Soil Science. 2022. № 9. С. https://doi.org/10.1134/S1064229322090022

The responses of microbial C, N, and P to precipitation at different soil depths and corresponding stoichiometry are important for further development of arid desert models pertaining to global climate change. In this study, we conducted a precipitation control study to investigate the effect of extreme drought, moderate drought, natural precipitation, moderate precipitation, and extreme precipitation, on microbial C, N, and P, as well as their stoichiometries, at soil depths of 0–5, 5–10, and 10–20 cm. Results indicated that the five precipitation treatments caused a constant decrease in microbial C, N, and P contents at soil depths of 0–20 cm. At soil depths of 0–20 cm, moderate precipitation resulted in the decreasing trends of microbial C : N (8.10 to 5.38) and C : P (106.13 to 67.08) and N : P (13.10 to 12.47), moderate drought caused microbial C : P (83.07 to 63.10) and N : P (13.43 to 5.27) to decrease but microbial C:N (6.18 to 11.97) to increase. Also, extreme precipitation may lead to microbial N limitation at soil depths from 5–20 cm, while extreme drought and moderate precipitation may enhance microbial P limitation at depths from 0 to 20 cm. The soil profile indicated that microbial C, N, and P in the upper soil layer significantly affected microbial C : N, C : P, and N : P ratios in the lower soil layer under moderate and extreme precipitation. Overall, our findings demonstrated that short-term changes in precipitation did not affect the decreasing trends shown by microbial C, N, and P at soil depths from 0–5 to 10–20 cm, as also the responses of microbial C, N, P to precipitation as well as their corresponding microbial C : N, C : P, and N : P ratios tended to be different at different depths of arid desert soils.
Keywords: vertical distribution, microbial N limitation, microbial P limitation, extreme drought, climate change

 

История науки

Л.Г. Богатырев, А.И. Бенедиктова, Ф.И. Земсков, В.В. Демин, М.М. Карпухин Научная преемственность в отечественном почвоведении // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1187-1198. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090027
В основу работы положена концепция научной преемственности, которая представляет собой философскую категорию. Преемственность в социокультурном пространстве понимается как важный элемент отношения к предшествующему опыту. В системе естественных дисциплин сущность преемственности раскрывается через посредство анализа исторической последовательности научных исследований, на которые опирается современное знание. Вышесказанное в полной мере касается и почвоведения как самостоятельной научной дисциплины. Предложено различать два уровня преемственности – внутридисциплинарную и междисциплинарную. Показано, что внутридисциплинарная преемственность является наиболее распространенной формой научного исследования в почвоведении, благодаря которой возможно становление и развитие научной дисциплины, вплоть до формулирования законов и крупных обобщений. Междисциплинарная преемственность в интегральном виде рассматривает многие процессы на основании использования методов и концепций смежных дисциплин. Это направление служит основанием для развития и становления новых научных дисциплин, что может рассматриваться как результат синергетики. Реализация в почвоведении частных задач, сформулированных в смежных дисциплинах, также относится к элементам междисциплинарной преемственности.
Ключевые слова: почва, теория, законы, концепции, эволюция

Скачать

Почвоведение №7, 2022

Тема номера: ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВИ ПРОЦЕССЫ ЕГО ТРАНСФОРМАЦИИ

Ответственный редактор С.Н. Чуков

Е. В. Абакумов, В.И. Поляков, С.Н. Чуков Подходы и методы изучения органического вещества почв карбоновых полигонов России (обзор) // Почвоведение. 2022. № 7. С. 773-772. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070024

Создание карбоновых полигонов для мониторинга процессов эмиссии и депонирования соединений углерода в наземных экосистемах является одной из приоритетных задач в области сохранения климата и биосферы в целом. Особенно велика роль почв, которые являются не только основным источником эмиссии парниковых газов в атмосферу Земли, но и долговременным резервуаром, депонирующим значительные количества органического углерода в виде почвенного гумуса. Обсуждены вопросы организации мониторинга парниковых газов на карбоновых полигонах, характере и методах пробоотбора почвенных горизонтов, методологических и методических подходах к определению содержания и запасов органического углерода в почвах. Указано на важность сведений о качественном и количественном составе почвенного органического вещества и гумусовых веществ, которые необходимы для работы современных имитационных моделей и адекватного расчета углеродных единиц для экономической оценки прямого и обратного “углеродного следа”, из-за которого перед Россией стоит ряд проблем, связанных с компенсацией выбросов углерода и “низкоуглеродной” экономикой. Рассмотрены необходимые объемы мониторинговых данных, которые необходимо получать на карбоновых полигонах для использования моделей ROMUL и Efimod. Подчеркнута необходимость адекватного пространственного охвата территории России сетью карбоновых полигонов. Особое внимание следует уделить северным и арктическим территориям распространения многолетнемерзлых пород, содержащих значительные количества органических веществ, которые при потеплении климата могут стать прекурсорами формирования и эмиссии значительных количеств углекислого газа и метана в атмосферу.

Ключевые слова: углеродные полигоны, секвестрация углерода, деградация ландшафта, ГИС технологии, изменение климата

 

Е. В. Шамрикова, Е. В. Ванчикова, Б. М. Кондратёнок,  E. M. Лаптева, С. Н. Кострова Проблемы и  ограничения дихроматометрического метода измерения содержания почвенного органического вещества (обзор) // Почвоведение. 2022. № 7. С. 787-786. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070097

Основополагающей характеристикой гумусового состояния почв является содержание почвенного органического вещества (ПОВ). В мировой практике для оценки содержания ПОВ активно используется дихроматометрический метод, имеющий значительное разнообразие методик измерения. Унификация способов определения содержания ПОВ, как и других параметров почв, является инструментом международной коммуникации, облегчающим взаимодействие специалистов при создании баз данных по почвам мира, инвентаризации и мониторинге почвенных ресурсов. Приведены сведения о том, что отдельные модификации метода Тюрина могут включать процедуры, снижающие точность измерения содержания ПОВ. Коллективом Института биологии разработана и аттестована новая модификация метода Тюрина, исключающая эти процедуры. Опытным путем установлена корректность введения в расчет содержания ПОВ поправочного коэффициента f = 1.15 для учета неполного окисления углерода органических соединений. Использование коэффициента f при погрешности измерений не более 20% обеспечивает получение результатов, согласованных с методами Уолкли–Блэка и высокотемпературного сжигания органического углерода на анализаторе.

Ключевые слова: метод Тюрина, модификации метода Тюрина, метод Уолкли–Блэка, унификация методов

 

В. А. Терехова, Е. В. Федосеева, М. И. Панова, С. Н. Чуков Биотестирование гуминовых продуктов как потенциальных ремедиантов (обзор) // Почвоведение. 2022. № 7. С. 795-807. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070103

Наличие экспериментально обоснованной оценки ремедиационных свойств гуминовых продуктов (ГП) – важное условие их безопасного и эффективного использования. Дан анализ существующих подходов к биотестированию ГП, которые позволяют сделать вывод об эффективности детоксикации почв и сопредельных сред и обеспечении жизнеспособности биоценозов при их применении. Обсуждаются преимущества и недостатки традиционных подходов к биотестированию ГП в почвенных средах на основе широко известных реакций высших растений и микроорганизмов, а также возможности альготестирования с применением флуоресцентных методов и микотестирования ГП в водных и искусственных питательных средах. Результаты экспериментальной проверки ремедиирующей способности ГП при биотестировании в средах, богатых органическими веществами, указывают на необходимость стандартизации условий количественной оценки их качества. Универсальной почвенной матрицей для первичной оценки ГП может служить стандартная искусственная почва (по ISO 11268-2). Для обобщающей характеристики качества ГП как потенциальных почвоулучшителей предлагается индекс ремедиации, рассчитываемый по данным химических, биоиндикационных и экотоксикологических исследований почвы, обработанной ГП.

Ключевые слова: гуматы, экология, ремедиация, детоксикация, химическое загрязнение, экологическое качество, индекс ремедиации

 

Д. Н. Габов, Е. В. Яковлева, Р. С. Василевич, И. В. Груздев Распределение н-алканов в бугристых торфяниках крайнесеверной тайги Европейского северо-востока России и их значение для палеоклиматической реконструкции // Почвоведение. 2022. № 7. С. 808-824. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070048

В исследованных торфяниках определены н-алканы С14Н44–С31Н64, содержание которых по всем исследованным профилям почв связано как с разным ботаническим составом растительных остатков торфяников, так и разными климатическими условиями их формирования (температура, влажность). Суммарное содержание н-алканов максимально в период климатического оптимума голоцена и составляет 104–191 мкг/г для исследованных торфяников крайнесеверной тайги. Исследования состава н-алканов (гомологов с нечетным числом атомов углерода С21Н44, C23Н48, C25Н52, C27Н56, С29Н60, С31Н64) и их соотношений позволяют подтвердить особенности изменения растительных сообществ в слоях торфа, климатические условия генезиса торфяных почв. Полученные результаты в комплексе с радиоуглеродным и палеоботаническим анализами могут быть использованы для индикации исходной растительности по периодам торфообразования в голоцене и более точной реконструкции генезиса торфяника.

Ключевые слова: многолетняя мерзлота, палеорастительность, палеоклимат, торф, голоцен, биомаркеры

 

И.Н. Курганова, В.М. Телеснина, В.О. Лопес де Гереню, В.И. Личко, Л.А. Овсепян Изменение запасов углерода, микробной и ферментативной активности агродерново-подзолов южной тайги в ходе постагрогенной эволюции // Почвоведение. 2022. № 7. С. 825-842. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070073

Органическое вещество (ОВ) почвы в значительной степени контролирует экосистемные функции почвы и является источником энергии и питательным субстратом для почвенного микробного сообщества. На примере хроноряда агродерново-подзолов (Retic Albic Podzol, южно-таежная зона, Костромская область), выведенных из сельскохозяйственного использования 11, 16 и 40 лет назад, проанализирована постагрогенная динамика содержания органического углерода (Сорг), общего азота (Nобщ) и их отношения C/N, значений рН, показателей микробиологической и ферментативной активности почв. Для почв хроноряда были также оценены стратификационные отношения (СтО) (0–5 : 5–10; 0–10 : 10–20 и 0–10 : 20–30) для содержания Сорг и Nобщ. Показано, что в ходе постагрогенной сукцессии в слое 0–5 см наблюдается достоверное увеличение содержания Сорг и Nобщ, а также усиление стратификации их распределения в пределах старопахотной толщи, особенно после образования сомкнутого древостоя на бывших пахотных почвах. Постагрогенная сукцессия также способствует росту скорости базального дыхания и содержания микробной биомассы, максимальные значения которых в пределах рассматриваемого хроноряда были характерны для почвы 40-летнего мелколиственного леса. По мере естественного лесовосстановления на бывших пахотных почвах выявлено достоверное усиление фосфатазной активности в пределах всего старопахотного горизонта. Пики активности оксиредуктаз соответствуют стадиям сукцессии с максимальным поступлением легкоразлагаемого растительного опада. За 40 лет постагрогенной сукцессии наблюдается статистически значимое увеличение всех анализируемых показателей (за исключением значений рН) в слое 0–5 см, который более других обогащен органическим веществом.

Ключевые слова: органическое вещество, базальное дыхание, микробная биомасса, фосфатаза, оксидоредуктазы, стратификационное отношение, постагрогенные почвы, естественное лесовосстановление, Retic Albic Podzol

 

А.Г. Заварзина, В.В. Демин, О.В. Белова, А.А. Леонтьевский, А.В. Лисов Гетерофазный синтез гуминовых веществ иммобилизованной лакказой в проточных условиях при низких концентрациях субстрата // Почвоведение. 2022. № 7. С. 843-859. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070140

Гуминовыми веществами (ГВ) называют совокупность гетерогенных и полидисперсных соединений, образующихся при трансформации органических остатков в почвах и других природных средах. Роль свободнорадикальных реакций конденсации (вторичного синтеза) в образовании ГВ является предметом дискуссий. Изучена возможность синтеза ГВ из мономеров в динамических условиях и при низких концентрациях веществ в присутствии лакказы гриба Coprinus comatus F-2940. Лакказу иммобилизовывали на каолините, модифицированном гидроксидом алюминия. Исследованы некоторые свойства фермента, субстратная специфичность в отношении фенольных кислотпредшественников ГВ, влияние природы аминокислот на способность к образованию комплексов с фенольными кислотами в присутствии лакказы. При иммобилизации лакказы рН оптимум с 2.6-диметоксифенолом (2.6-ДМФ) смещался с рН 6.0 в кислую область (рН 4.4), уменьшалась термостабильность фермента, кинетические параметры окисления 2.6-ДМФ не менялись. По реакционной способности (процент конверсии кислот свободной лакказой) индивидуальные фенольные кислоты образовывали ряд: кофейная (72) > феруловая (53) > галловая = сиреневая (43) > протокатеховая (5.5) > > ванилиновая = п-гидроксибензойная (0). В смеси кислот наиболее эффективно окислялась галловая кислота (50%), остальные кислоты в сопоставимых количествах (13–17%). Конверсия фенольных кислот в их смеси увеличивалась в присутствии лизина. При пропускании смеси галловой, протокатеховой, сиреневой, феруловой кислот (0.01 мМ каждой) и лизина (0.02 мМ) через проточную микроколонку иммобилизованная лакказа эффективно окисляла фенольные кислоты, продукты реакции связывались с минеральной фазой, окрашивая ее в темный цвет. По данным высокоэффективной жидкостной хроматографии молекулярные массы веществ, экстрагированных с поверхности минерала, составляли 270–900 Да, то есть образовывались низкомолекулярные вещества типа фульвокислот. Установлена важная роль свободнорадикальных гетерофазных реакций в формировании молекулярного состава жидкой фазы и органо-минеральных комплексов.

Ключевые слова: органическое вещество почв, гумус, природное органическое вещество, гуминовые кислоты, фульвокислоты, свободнорадикальные реакции, фенолоксидаза

 

В.М. Cеменов, Т.Н. Лебедева, Н.Б. Зинякова, Д.П. Хромычкина, Д.А. Cоколов, В.О. Лопес де Гереню, И.К. Кравченко, Х. Ли, М.В. Семенов Зависимость разложения органического вещества почвы и растительных остатков от температуры и влажности в длительных инкубационных экспериментах // Почвоведение. 2022. № 7. С. 860-875. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070085

Температура и влажность являются главными внешними факторами, контролирующими разложение и минерализацию органического вещества в почве. В двух многомесячных опытах исследовали влияние температуры (8 и 22°C) и влажности (15, 30 и 45 мас. %) серой лесной почвы (Luvic Retic Greyzemic Phaeozems (Loamic)) на разложение остатков деревьев (листья, мелкие ветви, тонкие корни) и сельскохозяйственных культур (надземная масса и корни клевера, солома и корни ячменя). Грубоизмельченные (2–10 мм) растительные остатки добавляли в почву в сухом виде в количестве 1% от массы почвы. Разложение органического вещества почвы и растительных остатков оценивали по количеству выделившегося из почвы С–СО2. Эффективность и скорость разложения органического вещества почвы и растительных остатков больше зависели от вида разлагаемого материала, чем от уровней температуры и влажности. Преимущественное разложение легкоразлагаемых компонентов скрадывало температурный отклик устойчивых соединений и низкокачественных растительных остатков. Медленно разлагаемые растительные остатки были более чувствительными к увлажнению почвы. Температурные коэффициенты Q10 минерализации органического вещества почвы и растительных остатков равнялись в среднем 1.66 ± 0.41 и 1.39 ± 0.06 соответственно, а влажностные коэффициенты W10 в диапазонах гравиметрической влажности 15–30 и 30–45% составляли для почвы 1.22 ± 0.09 и 1.21 ± 0.05 соответственно, а для растительных остатков – 1.29 ± 0.20 и 1.25 ± 0.13.

Ключевые слова: органический углерод, минерализация, диоксид углерода, температурный коэффициент Q10, влажностный коэффициент W10

 

Р. С. Василевич, О. Л. Кузнецов, Е. Д. Лодыгин, Э. П. Зазовская, А. Н. Панюков Эволюция органического вещества бугристых болот побережья Баренцева моря в условиях меняющегося климата // Почвоведение. 2022. № 7. С. 876-893. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070127

Выявлено влияние макропараметров (ботанического состава, степени разложения и радиоуглеродного возраста торфа) на молекулярный состав и структуру гуминовых кислот (ГК) бугристых болот побережья Баренцева моря с использованием современных физико-химических методов анализа (13С ЯМР спектроскопии и газовой хроматографии). Предложены прогнозные сценарии эволюции органического вещества бугристых торфяников Арктики и обоснованы показатели их отклика на изменение климата. Мольные отношения x(H) : x(C) показывают степень конденсации молекул ГК в периоды голоцена, а также значительную трансформацию ГК торфяных отложений сезонно-талого слоя в результате современного тренда потепления климата. Степень окисленности отражает динамику гидрологического режима болота. Выявлено, что в результате стабилизации почвенного органического вещества происходит увеличение доли ароматических и уменьшение содержания парафиновых и карбогидратных фрагментов в ГК. В составе последних происходит перераспределение доли пентоз и гексоз вследствие смены растительных сообществ и сокращение вклада длинноцепочечных алифатических структур парафинов.

Ключевые слова: Арктика, мерзлотные болота, изменение климата, палеорастительность, гуминовые кислоты

 

С.Н. Горбов, О.С. Безуглова, П.Н. Скрипников, С.А. Тищенко Растворимое органическое вещество в почвах Ростовской агломерации // Почвоведение. 2022. № 7. С. 894-908. https://doi.org/10.31857/S0032180X2207005X

Рассмотрены особенности гумусонакопления и миграции по профилю почвенного органического вещества, выделяемого экстракцией холодной и горячей дистиллированной водой. Определение углерода проводили на анализаторе TOC-L CPN Shimadzu. Определение азота вели с помощью анализатора азота (Elementar Analyze GmbH, Ханау, Германия). Почвы – черноземы миграционно-сегрегационные (Calcic Chernozems (Pachic)) под естественной степной растительностью, их аналоги под искусственными древесными насаждениями и урбостратоземы (Urbic Technosols (Molic), Urbic Technosol и Technic Chernozem (Calcic)). На долю растворимых фракций приходится лишь небольшая часть органического вещества почвы, не превышающая 0.14% от всей почвы, что соответствует 4.0% в пересчете на Сорг. Для урбиковых горизонтов антропогенных почв эта величина значительно меньше и составляет 0.04% в почве или около 2.0% от суммы Сорг. В почвах под лесной растительностью миграция органического вещества по почвенному профилю выражена сильнее. Наблюдается небольшое накопление ВОВ на уровне карбонатного барьера. Распределение ВОВ по профилю отличается для антропогенно-преобразованных и естественных почв: в антропогенной толще оно имеет хаотичный характер, а в погребенных слоях чернозема плавно уменьшается с глубиной. Длительная консервация под водонепроницаемыми либо полупроницаемыми покрытиями способствует тому, что в нижней части профиля антропогенных почв на уровне карбонатного барьера накопления ВОВ нет. ВОВ богаты азотом, причем в нижних горизонтах наблюдается явное доминирование этого элемента в органическом веществе горячей экстракции. Низкие коэффициенты экстинкции ВОВ в этих горизонтах говорят о наличии низкомолекулярных веществ фенольной природы.

Ключевые слова: черноземы миграционно-сегрегационные, парково-рекреационная зона, углерод водорастворимых соединений, азот водорастворимых соединений

 

Б.А. Борисов, О.Е. Ефимов, О.В. Елисеева Органическое вещество и физические свойства постагрогенной эродированной дерново-подзолистой почвы в сравнении с пахотным аналогом // Почвоведение. 2022. № 7. С. 909-917. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070036

В среднесмытой агродерново-подзолистой реградированной глубокоподзолистой тяжелосуглинистой почве (Albic Retisol (Loamic)) Московской области, находящейся в течение 22 лет в залежном состоянии, произошло достоверное увеличение содержания и запасов общего углерода по сравнению с пахотным аналогом, в основном за счет увеличения содержания углерода легкоразлагаемого органического вещества (легкой фракции). В залежной почве содержание углерода водоэкстрагируемого органического вещества было больше, чем в пахотной. Увеличение содержания этих групп лабильных органических веществ, по-видимому, обусловлено количеством и составом растительных остатков, поступающих в залежную почву, а также замедлением их минерализации по сравнению с пахотной почвой. Установлено существенное увеличение содержания легкой фракции в нижней части поля под пашней относительно верхней части, что связано с переносом легких частиц в результате водной эрозии. На поле под залежью эти различия минимальны. Наметилась тенденция к уменьшению плотности и плотности твердой фазы в слое 0–10 см залежной почвы по сравнению с пахотной за счет накопления растительных остатков в этом слое. Залежная почва характеризовалась бóльшим содержанием агрономически ценных агрегатов размером 0.25–10 мм, водоустойчивых агрегатов и крупных (>0.05 мм) микроагрегатов.

Ключевые слова: залежная почва, агрегатное состояние почвы, Albic Retisol (Loamic)

 

В. В. Тихонов, Е. Н. Воронова, М.М. Карпухин, Р.А. Аймалетдинов, В. В. Демин, О. Ю. Дроздова Влияние фракций растворенного органического вещества с разной молекулярной массой и Cd2+ на рост Scenedesmus obliquus // Почвоведение. 2022. № 7. С. 918-927. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070115

Изучено влияние фракций растворенного органического вещества (РОВ) с разной молекулярной массой и ионов Cd2+ на скорость роста Scenedesmus obliquus. Исследования проводили как отдельно для РОВ и Cd2+, так и при их совместном присутствии. Фракции РОВ (>30, 10–30, 3–10, 1–3 и <1 кДа) получали методом ультрафильтрации, рост водорослей фиксировали по содержанию хлорофилла, определяемого спектрофотометрически при 678 нм. Установлено, что Cd2+ в концентрации 5.62–22.5 мг/л стимулировал, а в концентрации 56.2 и 112.4 мкг/л подавлял рост водорослей. Фракции РОВ оказывали различное воздействие на S. obliquus. Они как подавляли, так и стимулировали рост водорослей в диапазоне 0.001–1 мг С/л, и эффект воздействия на скорость роста лежал в диапазоне ±10–25%. Наибольший положительный отклик на рост микроводорослей оказала фракция <1 кДа, что, вероятно, связано с активным участием данной фракции в питании организма. При наличии ингибирующих концентраций Cd2+ фракции РОВ 30, 1–3 и <1 кДа оказывали положительное влияние на рост S. obliquus. Возможными механизмами такого влияния РОВ являлось связывание с ним ионов Cd2+ (преимущественно на поверхности клеток водорослей), а также высокая биологическая активность его низкомолекулярной фракции <1 кДа. Впервые получены данные по влиянию тяжелых металлов на водоросли в присутствии фракций РОВ с разной молекулярной массой. Они расширяют наше представление о механизмах регулирования численности и состояния микроводорослей в экосистемах при воздействии на нее тяжелых металлов.

Ключевые слова: фракции растворенного органического вещества, молекулярный вес, водоросли, тяжелые металлы

 

О. С. Якименко, А. Р. Зиганшина, А. А. Степанов, И. Г. Панова, А. А. Ярославов Влияние полиэлектролитов на органическое вещество некоторых почв в модельных экспериментах // Почвоведение. 2022. № 7. С. 928-939. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070139

Изучено воздействие почвенных модификаторов нового поколения на основе полиэлектролитов (ПЭ) на качественный и количественный состав органического вещества двух почв: опесчаненного агрозема (Dystric Arenosol (Aric) с низким содержанием гумуса) и среднесуглинистой среднегумусированной серой почвы (Abruptic Luvisol (Siltic, Cutanic)). Полимерные рецептуры включали синтетический поликатион, поли(диаллилдиметиламмоний хлорид) (ПДАДМАХ), полианион гуминовой природы, “Лигногумат” (ЛГ), и катионный интерполиэлектролитный комплекс (ИПЭК) на их основе. В лабораторных экспериментах проанализирован состав почвенного органического вещества (ПОВ) после обработки ПЭ по сравнению с вмещающей почвой. На основе методов гельпроникающей хроматографии и обратно-фазовой гидрофобной хроматографии дана оценка влияния ПЭ на молекулярно-массовое распределение и амфифильные свойства ПОВ. Показано, что воздействие ПЭ зависит как от химической природы полимеров, так и от свойств почв. Обработка ЛГ способствует мобилизации подвижных фракций гумуса; ПДАДМАХ закрепляется в составе более прочносвязанных фракций. ИПЭК занимает промежуточную позицию, увеличивая выход подвижных фракций только в агроземе. Средневесовая молекулярная масса ПОВ незначительно уменьшается с внесением всех полимеров. Воздействие ИПЭК на амфифильность ПОВ зависит от свойств нативного гумуса почв: в серой почве увеличилась доля гидрофильных, а в агроземе – гидрофобных фракций. ПОВ почвы с низким содержанием гумуса и глинистой фракции более подвержено воздействию ПЭ. В более гумусированной, тяжелой почве полимеры эффективней связаны с почвенной органо-минеральной матрицей; их воздействие на ПОВ выражено слабо.

Ключевые слова: интерполиэлектролитный комплекс, поли(диаллилдиметиламмоний хлорид), лигногумат, молекулярно-массовое распределение, амфифильность органического вещества почв

 

В. А. Холодов, Ю. Р. Фарходов, Н. В. Ярославцева, А.Р. Зиганшина Неоднородность органического вещества агрегатов типичных черноземов // Почвоведение. 2022. № 7. С. 940-946. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070061

С агрегатов 2–1 мм типичных черноземов снимали слои последовательным истиранием в оборотном ротаторе в течение 5, 10, 15 и 39 ч. В процессе обработки агрегаты разделились на фракции размерами >1, 1–0.5, 0.5–0.25 и <0.25 мм. В полученных структурных отдельностях определили содержание углерода и азота. Методом аналитического пиролиза с газохроматографическим разделением продуктов и масс-детекцией оценили молекулярное строение органического вещества. В работе использовали образцы многолетних опытов (Курская область): вариант с бессменным черным парованием и вариант 17-летней залежи после черного пара. Показано, что получаемые истиранием частицы <0.25 мм принадлежат к периферийной части агрегатов, они содержат в среднем на 0.5% меньше углерода и 0.05% азота по сравнению с внутренней частью агрегатов – структурными отдельностями >0.5 мм и обрабатываемых на ротаторе не меньше 10 ч. Описанная зависимость наблюдается для агрегатов как пара, так и залежи. Для агрегатов залежи показаны четкие отличия по молекулярному составу органического вещества внешнего слоя от внутренней части агрегатов.

Ключевые слова: препарирование агрегатов, пиролиз газовая хроматография с масс-детекцией (ГХ/МС), многолетние опыты, Protocalcic Chernozems, пиридин, толуол

Скачать

Почвоведение №8, 2022

Генезис и география почв

Замотаев И.В., Грачева Р.Г., Михеев П.В., Конопляникова Ю.В. Формирование и трансформация почв в районах размещения отходов сахарной индустрии (обзор) // Почвоведение. 2022. № 8. С. 949-961. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080159

Приводится обзор современных представлений о почвообразовании на выведенных из эксплуатации полях фильтрации сахарных заводов, а также тенденциях изменения свойств почв при применении отходов в земледелии в качестве органических удобрений в разных природно-климатических зонах. Рассматриваются физико-химические и биологические свойства почв, сформированных на разных элементах полей фильтрации в черноземной зоне России. На межсекционных валах на материале, извлеченном из прудов-отстойников (карт, чеков) в процессе их сооружения, формируются темногумусовые типичные почвы; в случаях, когда валы перекрыты твердыми отходами сахарных заводов (дефекатом), выделены пелоземы техногенные. В пределах днищ заброшенных карт на осадках сточных вод выделяются стратоземы техногенные темногумусовые; при механическом удалении техногенного осадка через 30–40 лет формируются (перегнойно)-темногумусовые гидрометаморфизованные почвы с яркими признаками биотурбаций. По сравнению с фоновыми черноземами в почвах днищ карт наблюдаются обилие органических остатков, увеличение щелочности, содержания элементов питания, ожелезнение, формирование фосфатных и карбонатных новообразований, загрязнение кадмием и цинком, повышенные уровни среднегодовой эмиссии парниковых газов. Внесение отходов сахарного производства (щелочного дефеката и сильнокислого свекловичного жома) в чистом виде или в сочетании с удобрениями рассматривается как один из приемов биологизации земледелия. Однако по сравнению с контрольными вариантами, это не всегда приводит к улучшению показателей почв и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Ключевые слова: новообразованные почвы, свеклосахарное производство, сточные воды, поля фильтрации, утилизация отходов, Cambisols, Fluvisols, Technosols

 

Д. А. Лопатина, О. Г. Занина, Д.Г. Фёдоров-Давыдов Особенности сохранности спор и пыльцы в почвах в зоне распространения многолетнемерзлых отложений Якутии // Почвоведение. 2022. № 8. С. 962-974. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080093

Представлены результаты изучения качественного и количественного состава спор и пыльцы из почв в зоне распространения многолетнемерзлых отложений Якутии (Колымская низменность, п-ов Быковский, г. Якутск и его окрестности) с целью выявления основных криогенных нарушений палиноморф и анализа механизмов их криогенной деструкции. Исследованы качественный и количественный составы палиноморф, проанализированы закономерности формирования на них повреждений и механизм криогенной деструкции. Палинологические остатки с разрушениями химико-биотического типа (истончение оболочек, образование каверн в результате воздействия на них микробов) присутствуют единично или отсутствуют, вероятно, это обусловлено спецификой криолитозоны с преобладанием низких температур в течение года и в целом подавленной микробиологической активностью. Обычно на спорах и пыльце преобладают разрушения физического типа (разрывы и трещины). В пробах из минеральных горизонтов суглинистых почв содержание поврежденных палинологических остатков составляет 5–10%, в минеральных горизонтах песчаной почвы оно достигает 20%. В последних содержание пленок незамерзшей воды, выполняющих криопротекторную роль, низкое, соответственно палиноморфы больше подвержены разрушению растущими кристаллами льда при промерзании. Наиболее подвержена разрушению пыльца голосеменных относительно крупных размеров Pinus и Larix, стабильно фиксируются повреждения на преобладающей в спектрах пыльце Poaceae и Betula sect. Nanae, а также Cyperaceae и Ericaceae; единично и спорадически – на пыльце второстепенных и единичных таксонов: Salix, Duschekia, Asteraceae, Onagraceae, Ranunculaceae, Caryophyllaceae и спорах Sphagnum и Bryales. Отсутствуют нарушения на пыльце трав Valeriana, Polemonium, Artemisia, Chenopodiaceae, Polygonaceae и спорах Lycopodium, Diphasiastrum, Selaginella и Polypodiaceae. Полученные результаты могут быть использованы при реконструкции палеогеографических условий времени формирования погребенных почв, а также при изучении криоконсервации биологических объектов в районах многолетней мерзлоты.

Ключевые слова: тафономия, криосфера, повреждения палиноморф

Химия почв

О.А. Трубецкой, О.Е. Трубецкая Анализ молекулярных механизмов трансформации компостных органических отходов с помощью комбинации  электрофореза, эксклюзионной хроматографии и абсорбционной спектроскопии // Почвоведение. 2022. № 8. С. 975-980. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080147

Гуминоподобные вещества из компоста в начале и через 130 дней компостирования исследовали с помощью комплекса аналитических методов, включающих аналитический электрофорез в 10%-ном полиакриламидном геле в присутствии денатурирующих агентов, абсорбционную спектроскопию и эксклюзионную хроматографию на сефадексе G-75. Показано, что трансформация органических остатков в процессе компостирования сопровождается уменьшением весовой доли фракций наибольшего молекулярного размера и формированием значительного количества фракций наименьшего молекулярного размера с одновременным увеличением доли ароматических компонентов в препарате компостных гуминоподобных веществ. Использованный комплекс аналитических методов можно применять для оценки эффективности различных процессов компостирования органических бытовых и промышленных отходов. Одновременно такой подход может быть полезным при решении задач восстановления почвенного плодородия.

Ключевые слова: компостные гуминоподобные вещества, стабильные электрофоретические фракции, спектры поглощения, коэффициенты удельной экстинкции и цветности

В.А. Крылов, В.Г. Мамонтов, В.И. Лазарев, О.В. Рыжков Влияние различного землепользования на элементный состав лабильных гумусовых веществ чернозема типичного Курской области // Почвоведение. 2022. № 8. С. 981-989. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080081

Изучен элементный состав лабильных гумусовых веществ, переходящих в непосредственно 0.1 М NaOH вытяжку, чернозема типичного, находящегося под различными ценозами. Судя по величине отношения Н : С, изменяющейся в пределах 1.55–1.91, в их составе алифатические структуры преобладают над циклическими компонентами. Под влиянием агрогенного воздействия развиваются процессы деметилирования, дегидрогенизации и окисления лабильных гумусовых веществ чернозема. В результате лабильные гумусовые вещества теряют алифатические компоненты и обогащаются окисленными азотсодержащими циклическими структурами. Интенсивность данного процесса увеличивается в ряду бессменная озимая пшеница > бессменная кукуруза > бессменный пар. При этом лабильные гумусовые вещества чернозема бессменного пара являются наименее энергоемкими соединениями, судя по значениям теплоты сгорания, найденным на основании данных элементного анализа. За 23 года, прошедших после перевода бессменного пара в залежь (представлена злаково-разнотравной ассоциацией), в элементном составе лабильных гумусовых веществ чернозема типичного не произошло существенных изменений, отмечается лишь тенденция к обогащению их новообразованными алифатическими азотсодержащими восстановленными и более энергоемкими соединениями.

Ключевые слова: теплота сгорания органического вещества, степень окисленности гумусовых веществ, графико-статистический анализ, Haplic Chernozem

 

Chuong V. Huynh, Phuong T. Nguyen, Tung G. Pham, Hai T. Nguyen, Mai T. H. Nguyen, Phuong T. Tran''Evaluation of Soil Organic Matter Content under TopographicInfluences in Agroforestry Ecosystems: a tudy in Central Vietnam,'' Eurasian Soil Science, 55 (8), - (2022). https://doi.org/10.1134/S106422932208004X

We investigate the key predictors that influence the soil organic matter (SOM) content in higher altitude plantations. This is to study the potential of carbon sequestration for recapturing CO2 from the atmosphere, which is an important consideration in mitigating global climate change. This research applied distancebased linear models to evaluate and predict the influence of topography and types of land use on soil carbon storage in the tropical mountainous areas of Central Vietnam. Three predictors plantation, altitude, and slope together explained 73.8% of the SOM variation. We focused on four types of plantations including acacia, rubber tree, cassava plantations, and plantations with rotation system between acacia and cassava. We found that they had different carbon accumulation, which depended on various characteristics of the terrain. The acacia plantation forest stored the highest amount of SOM and was less sensitive to changes in altitude. The soil carbon content in cassava plantations was the lowest, and altered considerably with altitude. SOM content in rubber tree and acacia-cassava rotation plantations were similar to each other. Altitude was the most critical driver in affecting the capacity of soil carbon sequestration in each plantation. In higher elevation zones, soil carbon stock was greater, which was probably related to decreasing decomposability by microorganism, and increasing carbon content in foliage and leaf litter. The carbon retention tended to increase gradually over an elevation range of 133–300 m a.s.l. The effects of the terrain slope were observed, when considering certain types of land use, and ones with small altitude disparity. In the slope range of 0° to 20°, the carbon pool showed a tendency to increase its capacity. Higher slope gradients, however, could hinder carbon retention due to organic material loss through erosion. In particular, when the slope was above 30°, the soil organic matter content decreased substantially. Keywords: altitude, land use types, acacia, rubber tree, cassava plantations, slope, soil organic carbon

 

Физика почв

Ibrahim O.M., Eman H. El-Gamal, Kh. M. Darwish, Nima Kianfar  ''Modeling Main and Interactional Effects of Some Physiochemical Properties of Egyptian Soils on Cation Exchange Capacity Via Artificial Neural Networks,'' Eurasian Soil Science, 55 (8), - (2022). https://doi.org/10.1134/S1064229322080051

The application of artificial neural networks (ANNs) in agricultural sciences has proved its importance as a mathematical modeling technique for prediction and providing information about the direct effects (relative importance) of the inputs. Many methods have been examined to measure the relative importance (direct or maineffects) of inputs: however, they never report any details regarding the relative importance of interactions among inputs. Indeed, the relative importance explains the role of predictors to better understand the effect of each predictor separately. A total of seven ANN based methods were used in this study to estimate the relative importance (effects) of EC, pH, CaCO3, OM, Silt, and Clay on Cation Exchange Capacity (CEC), six of them were used to estimate main effects only, while the seventh one was proposed to estimate both main and interactional effects. The generalized weights (GW) method expresses the importance of independent variables or predictors in ANN models. Nevertheless, it cannot provide any information about the interactions among them. The current study proposes a modification algorithm to the GW method to assess the relative importance of both direct and interactional effects of the selected inputs. The modified generalized weights (MGW) have been examined on an empirical dataset. The empirical dataset presents some chemical soil properties (EC, pH, CaCO3, OM, Silt, and Clay as inputs, and CEC as output). This dataset was divided into three subsets because Silt, Clay, and Sand have multicollinearity and should not be examined together when modeled in ANN. The first subset consists of EC, pH, CaCO3, OM, Silt, and CEC. Silt was replaced with Clay and Sand in the second and third subsets, respectively. All the methods performed well except for Garson’s algorithm and improved Garson’s algorithm. The results of the three subsets revealed that Silt, Clay, and Sand were the most effective components to CEC, followed by EC, pH, CaCO3, OM. Most of the interactions were negative, which means that when one property increased, the effect of the other property on CEC decreased. In contrast, positive interactions mean that when one property increased, the effect of the other property on CEC increased. The MGW seems to be more efficient in providing indexes regarding the direct effects of inputs and their interactions.

Keywords: interactional effects, generalized weights, soil properties, Garson’s algorithm, Egypt

 

Биология почв

А. В. Головченко, Т. А. Грачева, В. А. Лыпкань, Т. Г. Добровольская,  Н. А. Манучарова Актиномицетные комплексы низинных торфяников // Почвоведение. 2022. Т. 67. № 8. С. 990-999. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080020

Изучены актиномицетные комплексы низинных торфяников различного генезиса: озерного, лесного и пойменного заболачивания (Тверская и Томская области, Россия). Образцы из торфяников (мощностью 3 м) отбирали послойно с учетом ботанического состава торфов в конце сентября 2019 г. Длину и биомассу актиномицетного мицелия определяли люминесцентно-микроскопическим методом, численность культивируемых актиномицетов – чашечным методом. Видовую идентификацию актиномицетов проводили на основании морфологических, культуральных признаков и анализа фрагментов 16S pРНК. Антагонистическую активность стрептомицетов исследовали методом агаровых блоков. Актиномицетный мицелий обнаруживали по всему профилю торфяников, его длина варьировала от 700 до 3000 м/г, биомасса – от 22 до 140 мкг/г сухого торфа. Впервые выявлена достоверная зависимость содержания актиномицетного мицелия от ботанического состава и степени разложения торфов, слагающих профили исследуемых торфяников. Актиномицеты были представлены родами: Streptomyces, Micromonospora, Streptosporangium, Streptoverticillium. Доминирующие по частоте встречаемости представители рода Streptomyces были отнесены к 19 видам из 9 серий и 5 секций. У 70% актиномицетов обнаружена способность к микроаэрофильному росту, что свидетельствует об их адаптации к дефициту кислорода, существующему в глубоких слоях торфяников. Антибактериальной активностью обладали 89% изолятов. Наиболее активными оказались штаммы S. avicenniae и S. caeruleus. Они характеризовались множественной резистентностью к антибиотикам.

Ключевые слова: торфяные эутрофные почвы, Sapric Histosols, актиномицетный мицелий, культивируемые актиномицеты, микроаэрофильный рост, антибактериальная активность, антибиотическая активность

 

А.В. Назаров, Л.Н. Ананьина, А.А. Горбунов, А.А. Пьянкова Бактерии-продуценты эктоина ризосферы растений, произрастающих на техногенной засоленной почве // Почвоведение. 2022. №  8. С. 1000-1008. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080123

С целью исследования ризосферных сообществ бактерий-продуцентов эктоина, а также оценки влияния данного осмопротекторного соединения на растения, в условиях техногенного засоления изучены сообщества бактерий ризосферы растений видов марь красная (Chenopodium rubrum L.) и бескильница расставленная (Puccinellia distans (Jacq.) Parl.), произрастающих на техногенной почве (Technosol) вблизи солеотвала предприятия Соликамского калийного производственного рудоуправления 2 ПАО “Уралкалий” (г. Соликамск, Пермский край). Обнаружено, что подавляющее большинство бактерий в изученной почве способно к синтезу эктоина. Установлено, что концентрация эктоина, как и численность бактерий-продуцентов, больше в ризосфере, чем в почве без растений. Концентрация эктоина в ризосфере мари красной составляла 167.4 ± 9.8 мкмоль/кг, в ризосфере бескильницы расставленной – 92.9 ± 14.1 мкмоль/кг, в почве без растений – 23.9 ± 8.4 мкмоль/кг. В составе бактериального сообщества ризосферы мари красной преобладали бактерии, принадлежащие роду Pseudomonas, в ризосфере бескильницы расставленной – представители рода Halomonas. Показано стимулирующее влияние на рост корня проростков в условиях солевого стресса штаммов: Halomonas sp. МК 2-1, Pseudomonas sp. BR 19-12, Dietzia sp. PMK 9, способных к продукции эктоина. Полученные данные указывают на существование положительного воздействия ризосферных бактериальных сообществ на растения в условиях засоления вследствие продукции эктоина и могут быть использованы для создания биотехнологий, повышающих продуктивность растений, произрастающих на засоленных почвах.

Ключевые слова: эктоин, бактериальные сообщества, солеотвалы, осмопротекторные соединения

 

О.Ю. Гончарова, О.В. Семенюк, Г.В. Матышак, Л.Г. Богатырев Биологическая активность городских почв: пространственная вариабельность и определяющие факторы // Почвоведение. 2022. № 8. С. 1009-1022. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080032

Проведена оценка величины и пространственной вариабельности свойств и параметров биологической активности антропогенно-сформированных почв территории МГУ им. М.В. Ломоносова, а также факторов, ее определяющих. Свойства верхнего горизонта исследованных почв ожидаемо отличаются от свойств природных зональных почв в сторону увеличения величины рН (6.1–7.2), существенного увеличения содержания общего углерода (0.9–10.6%) и его запасов в верхнем слое 0–10 см (0.7– 7.2 кг/м2). Большинство объектов характеризовались повышенными величинами микробного дыхания (до 8 мг C–CО2/(кг ч)) по сравнению с зональными почвами при сравнимых величинах эмиссии с поверхности (230–750 мг СО2/(м2 ч)). Установлено высокое варьирование ряда почвенных свойств: влажности, эмиссии СО2, содержания общего углерода, микробного дыхания, целлюлозолитической активности, которое формируется под влиянием суммы антропогенных и природных факторов. Вариабельность увеличивается в ряду эмиссия–микробное дыхание–целлюлозолитическая активность. Высокая вариабельность почвенных свойств затрудняет определение критериев для выделения площадей опробования, которые значимо различаются. Наиболее тесные корреляционные связи с факторами среды выявлены для показателя микробного дыхания. По полученным данным главными предикторами этой величины являются содержание углерода и влажность, связь с влажностью больше (r = 0.87, р = 0.0002). Значительная обогащенность почв углеродом определяет потенциальную вероятность увеличения потока СО2 при изменении параметров функционирования почв. Сложности в интерпретации результатов возникают из-за наличия неучтенных антропогенных факторов вариабельности, которые не входят в общепринятый набор для подобного рода исследований.

Ключевые слова: антропогенно-сформированные почвы, гидротермический режим, микробное дыхание, факторный анализ, эмиссия СО2, Hortic Phaeozem (Organotransportic, Technic), Urbic Technosol

 

М.Н. Маслов, Л.А. Поздняков, О.А. Маслова Нитрификация в эутрофных торфяниках разного типа землепользования // Почвоведение. 2022. № 8. С. 1023-1034. https://doi.org/10.31857/S0032180X2208010X

Оценено профильное распределение почвенных свойств и интенсивности нетто-нитрификации в эутрофных торфяниках Яхромской поймы (Московская область) разного типа землепользования: лес, постагрогенная залежь, а также пахотные участки, с продолжительностью возделывания более 50 и 100 лет. Выявлено, что тип землепользования оказал значимое влияние на содержание органического углерода, общего азота, соотношение C : N, а также содержание нитратного азота и скорость нетто-нитрификации только в поверхностных слоях торфа (0–20 и 20–40 см). Влияние типа землепользования на процессы азотного цикла в почве проявляются через изменение количества, качества и регулярности поступления свежего растительного опада. Установлено, что нитрификация являлась основным процессом микробиологической трансформации соединений азота в торфяниках вне зависимости от типа использования, при этом пахотные торфяники характеризовались меньшей скоростью нитрификации по сравнению с торфяниками под лесной растительностью. В лесном торфянике автотрофный путь нитрификации преобладал над гетеротрофным, в то время как для агрогенных и постагрогенных торфяников интенсивность автотрофной и гетеротрофной нитрификации была сопоставима. Первая стадия автотрофной нитрификации осуществлялась преимущественно аммонийокисляющими археями, в то время как количество копий гена amoA бактерий было на 1–2 порядка меньше.

Ключевые слова: микробная биомасса почв, автотрофная нитрификация, гетеротрофная нитрификация, аммонийокисляющие археи, Histosols

 

Д.А. Никитин, Л.В. Лысак, Д.В. Бадмадашиев Молекулярно-биологическая характеристика почвенного микробиома северной части архипелага Новая Земля // Почвоведение. 2022. № 8. С. 1035-1045. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080135

Молекулярно-биологическими методами изучен микробиом пелоземов сильноскелетных остаточно-карбонатных (Skeletic Leptosols (Loamic)), карбопетроземов (Calcaric Leptosols (Protic)), петроземов (Skeletic Leptosols (Protic)) и криоземов (Oxyaquic Cryosols (Loamic)) севера Новой Земли. Численность архей колебалась от 2.30 × 107 до 1.63 × 109 копий 16S рРНК генов/г почвы. Количество бактерий варьировало от 3.47 × 108 до 2.26 × 1011 копий 16S рРНК генов/г почвы. Численность грибов изменялась от 8.87 × 106 до 7.56 × 109 копий ITS рРНК генов/г почвы. Содержание копий рибосомальных генов всех групп микроорганизмов резко сокращалось вниз по профилю. Среди прокариот доминировали (до 90% обилия) бактерии. Наибольшим обилием (>20%) характеризовались филумы Proteobacteria, Actinobacteria и Acidobacteria, а также Bacteroidetes, Firmicutes, Verrucomicrobia, Gemmatimonadetes и Chloroflexi (обилие 1–10%). На долю домена Archaea, представленного в основном родом Ferroplasma (филум Euryarchaeota), приходилось ≤4% прокариот. Таксономическое разнообразие прокариот увеличивалось вниз по профилям почв и принимало максимальные значения в надмерзлотных горизонтах, где велика численность филумов-кандидатов типичных для морских экосистем: Latescibacteria, Tectomicrobia, Parcubacteria, Saccaribacteria, Hydrogenedentes, Peregrinibacteria, Ignavibacteria, Gracilibacteria.

Ключевые слова: Арктика, экстремальные экосистемы, почва, количественная ПЦР, численность копий рибосомальных генов, ДНК-метабаркодинг

 

Guiru Zhao, Zhiwei Fan, Tongxin An, Lv Kai, Feng Zhou, M A FULLEN, Kaixian Wu, Bozhi Wu ''Long-Term Fertilizer Use Altered Soil Microbial Community Structure but Not -Diversity in Subtropical Southwestern China,'' Eurasian Soil Science, 55 (8), - (2022). https://doi.org/10.1134/S1064229322080178

Despite the general consensus that fertilizer is the most important driver of the evolution of soil microbial communities, the specific effects of long-term fertilizer use on microbial communities remain unclear. Here, we collected soil samples from fertilized (NPK) and unfertilized (NF) plots in a subtropical farmland in southwestern China. NPK plots were consistently treated with chemical fertilizer (nitrogen, phosphorous, and potassium) for the 20 years; NF plots were left unfertilized for the same period. To explore the effects of long-term fertilizer use on soil microbial community structure, microbial community composition in the topsoil was assessed using the bacterial 16S rRNA gene and the full-length fungal ITS1 gene. In conjunction, we measured various soil chemical properties. We found that metrics associated with soil fertility (i.e., total nitrogen, total phosphorus, total potassium, available nitrogen, available phosphorus, and available potassium) were significantly greater in the NPK samples as compared to the NF samples, but that soil pH was significantly lower. We also found that long-term fertilizer use reshaped soil microbial community composition but did not alter community α-diversity. Notably, the bacterial phyla Nitrospirae and Planctomycetes and the fungal phylum Ascomycota were closely associated with the NPK plot, influenced by soil organic matter, total nitrogen, available potassium, and available phosphorus, while the bacterial phyla Bacteroidetes and Chloroflexi and the fungal phyla Glomeromycota and Basidiomycota were closely associated with the NF plot, influenced by soil pH. Our results provide long-term data clarifying the microbial regulation mechanisms underlying the response of farmland soil to long-term fertilizer use in subtropical China.

Keywords: long-term fertilization, soil microbial diversity, bacterial community, fungal community, soil fertility

 

Минералогия и микроморфология почв

Khal, A. Algouti, and A. Algouti''Clay Mineralogy of the Wadi M’Goun Sediments, Their Source, and Distribution on the Southern Flank of the Central High Atlas Mountains (Morocco),'' Eurasian Soil Science, 55 (8), - (2022). https://doi.org/10.1134/S1064229322080063

Clay minerals are regarded as the most critical chemical and weathering components in ground. To establish the origin and distribution of the clay mineral associations of the Wadi M’Goun watershed, we have used mineralogical analyses on a set of fifty samples from channels sediments from the M’Goun watershed draining geologically diverse southern flank of the High Atlas mountain range. The analysis included X-ray diffraction for oriented clays and randomly oriented powders. The results indicate that the clay mineral assemblages primarily comprised of chlorite, illite, vermiculite, kaolinite, palygorskite, smectite, and sometimes interstratified clay minerals. In our study area, kaolinite was certainly of detrital origin since it was relatively abundant in quartz and feldspar-rich alluvium. Palygorskite was linked to the erosion of carbonates or detrital formations only with evaporitic layers. Chlorite was abundant in the fluvial clay cortege and ref lected a slight alteration of the sediments. Smectite resulted from inheritance and its abundance was controlled by water erosion. Illite presented in high amount along the rivers of the M’Goun watershed, indicates a heritage that suggested a detrital origin. The quantitative and qualitative assessments of the clay mineralogy conducted in mountain areas allowed us to establish their source and distribution, and to relate the mineralogy of clays to various factors inf luencing the mineralogical and geological transformation. These findings have important implications for our understanding of paleodepositional environments in a semi-arid to an arid climate.

Keywords: clay minerals, XRD analysis, paleoenvironment, provenance, semi-arid climate

 

Агрохимия и плодородие почв

Завьялова Н. Е. Углеродпротекторная емкость дерново-подзолистой почвы естественных и агроэкосистем Предуралья // Почвоведение. 2022. № 8. С. 1046-1055. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080160

Количество стабилизированного и защищенного от разложения органического вещества в почве характеризует углеродпротекторную емкость почвы (Carbon Protection Capacity-CPC). Представлены экспериментальные данные по накоплению и потерям органического углерода в дерново-подзолистой почве (Eutric Albic Retisols (Abruptic, Loamic, Cutanic)) агроценозов Предуралья и дана характеристика целинных аналогов. Наибольшее уменьшение Сорг отмечено в бессменном чистом пару, скорость потери углерода в слое 0–20 см в первые 7 лет составила 0.04% С/год или 1.0 т С/(га год). Среди пахотных почв максимальным содержанием и запасами органического углерода характеризуется почва под многолетней бобовой культурой – козлятником восточным (Galéga orientalis). За 30 лет бессменного возделывания козлятника восточного запасы углерода в слое 0–20 см увеличились на 5.4 т/га, наблюдается увеличение гумусово-аккумулятивного горизонта почвы (А1) до 36 см относительно целинной почвы злаково-разнотравного луга (22 см). Естественные почвы находятся в равновесном состоянии, содержание Сорг под смешанным лесом в слое 3–20 см составляет 2.69 ± 0.02%, злаково-разнотравным лугом в слое 0–20 см – 1.25 ± 0.03%, запасы – 41.2 и 31.2 т С/га соответственно. Средняя величина углеродпротекторной емкости исследуемой почвы варьирует от 26.1 до 32.9 г С/кг в слое почвы 0–20 см и практически не зависит от приемов ее использования. Значимыми факторами, оказывающими влияние на содержание органического углерода, являются количество и качественный состав биомассы, поступающей в почву агроценозов.

Ключевые слова: целинные почвы (лес, луг), севооборот, бессменный чистый пар, органический углерод, секвестрация

 

Деградация, восстановление и охрана почв

Н. Б. Хитров, И .Н. Горохова, Е. И. Кравченко Засоление почв в постирригационных условиях на Генераловской оросительной системе в Волгоградской области // Почвоведение. 2022. № 8. С. 1056-1070. https://doi.org/10.31857/S0032180X2208007X

Оценены современные тенденции постирригационного изменения солевого состояния почв Генераловской оросительной системы, расположенной в сухостепной зоне Волгоградской области на второй террасе р. Дон возле Цимлянского водохранилища. С середины 1990-х исследуемая территория не орошается. Использованы материалы полевых обследований, выполненных на данной территории в 1990 и 2020 гг., результаты водной вытяжки 1 : 5 за оба срока и измерения активностей ионов Na+, Ca2+ и Cl в почвенных пастах с влажностью 40–45% с помощью ионоселективных электродов в 2020 г., аэрофотоснимок (1990 г.), космический снимок (2020 г.). В 1990-х гг. отмечалось вторичное засоление почв в результате подъема уровня грунтовых вод выше критического. За 25 лет отсутствия орошения произошло понижение уровня грунтовых вод глубже 5 м, постепенное рассоление вторичнозасоленных почв и развитие ощелачивания верхних горизонтов современных почв. На этом фоне текущее солевое состояние почв преемственно таковому 25 лет назад, что проявляется в сохранении общей тенденции пространственного распределения содержания солей в исследуемом ландшафте. В 2020 г. в некоторых почвах отмечено присутствие хлоридов кальция. Их наличие является критерием частичного сохранения следов вторичного засоления, возникшего к 1990-м годам. Показана возможность использования сочетания метода катен при наземном обследовании почв, космической информации и цифровых способов обработки данных для картографирования почвенного покрова, находящегося в постирригационных условиях, с отражением основных групп почв, глубины засоленного горизонта и наличия или отсутствия карбонатов с поверхности почв, сведения по которым необходимы при разработке и подборе оптимальных мелиоративных мероприятий. Ключевые слова: постирригационные почвы, солонцеватость почв, активность ионов натрия, признаки вторичного засоления почв, цифровое почвенное картографирование

 

Maurya, J. Susan A., Sripoorna Somasundaram, Sandeep, Jyoti Dagar, Rю Guptac, Seema Makhija, Pooja Bhagat and Ravi Toteja A ''A Comparative Study of Physical and Chemical Parameters and Ciliate Diversity of Leachate Contaminated Soil from the Landfill and the Soil from the Human Inhabitant Land,'' Eurasian Soil Science, 55 (8), - (2022). https://doi.org/10.1134/S1064229322080117

Landfilling is considered to be a safe and economical approach for waste disposal but this is true only for engineered landfills. Engineered landfills are seldom found in developing countries like India. The generation of leachate from the landfilled municipal solid waste (MSW) is a major concern nowadays. Leachate is the result of two main phenomena occurring in a landfill: infiltration of water in the deposited waste mass and mass transfer of substances from waste to infiltrating water. This leachate can cause severe environmental degradation and also pollute natural resources like soil and soil microbes. In the present study, the physical and chemical parameters and ciliate diversity of leachate contaminated soil from the Okhla landfill (Okhla L) and non-contaminated soil from human inhabitant site Acharya Narendra Dev College (ANDC) were compared. It was observed that the physical and chemical parameters namely, water holding capacity, pH, electrical conductivity, calcium and magnesium, calcium carbonate, soil organic matter, nitrogen and cation exchange capacity of soil contaminated with leachate from Okhla L was found to be significantly different from the ANDC. The concentration of various heavy metals such as Co, Ni, Cu, Zn, Cd and Pb were found to be significantly different at both sites. Heavy metals viz, Co, Ni, Cu, Zn, Cd and Pb were found to be much higher than permissible limits at Okhla L site. The various diversity indices for ciliate diversity were found to be significantly higher at ANDC. It is therefore affirmed that the disposal of municipal solid waste significantly alters the physical and chemical parameters of leachate contaminated soil. This study might help to understand that how MSW dumping affects physical and chemical parameters of soil and also its biological properties. The study also affirms that ciliates can act as bioindicators for assessing soil health and quality.

Keywords: ciliates, dumpsite, heavy metals, leachate, soil

Скачать

Почвоведение №6, 2022



Генезис и география почв

Ершов Ю. И. Криогенные почвы на породах трапповой формации Центральной Сибири // Почвоведение. 2022. № 6. С. 657-672. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060053

Рассмотрены основные факторные и процессно-морфогенетические особенности, а также пространственные закономерности формирования криоземов на дериватах базальтов, долеритов, вулканических туфов. Почвы описаны в малоизученных и труднодоступных северных районах Среднесибирского плоскогорья (координаты 63–69° N, 87–107° E): плато Путорана, Сыверма, Норильская котловина, Моейро-Котуйская равнина. Выделены и охарактеризованы торфяно-криоземы глееватые, криоземы грубогумусовые, криоземы серогумусовые, криоземы сорбировано-гумусовые. Каждая из этих почв имеет свои диагностические горизонты и признаки соответственно: глееватый горизонт CRg, грубогумусовый AO, серогумусовый AY, сорбировано-гумусовый CRhs. Главные закономерности географии криогенных почв определяются долготными различиями в степени континентальности и увлажненности климата, приводящими к обособлению трех секторов, которые объединяют принципиально разные по морфогенетическим характеристикам почвы: умеренно континентальный гумидный (торфяно-криоземы глееватые), континентальный слабогумидно-семигумидный (криоземы грубогумусовые), резко континентальный (криоземы серогумусовые, криоземы сорбировано-гумусовые). Внутрисекторное распределение почв контролируется литолого-геоморфологическими и геокриологическими условиями. Обсуждаются вопросы номенклатуры и классификации почв.
Ключевые слова: субарктика, Среднесибирское плоскогорье, основные породы, генетико-географические закономерности, криоземы, Cryosols

О.В. Семенюк, В.М. Телеснина, Л.Г. Богатырев, Ф.И. Земсков Подстилки городских насаждений как индикатор интенсивности биологического круговорота в условиях мегаполиса // Почвоведение. 2022. № 6. С. 673-686. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060119

Оценена интенсивность биологического круговорота городских парковых насаждений на основе оценки следующих показателей структуры и функционирования подстилок: общие запасы подстилки, запасы и доля детрита в горизонте L, запасы и доля ЛРК в горизонте L, отношение запасов горизонта L к сумме запасов нижележащих горизонтов, зольность горизонта L, запасы золы ЛРК и доля золы этих компонентов в общем запасе золы горизонта L. Исследования проводили на территории Битцевского парка под насаждениями ели, березы и липы. Для городских насаждений выявлены существенные отличия от естественных в составе живого напочвенного покрова, в котором появляются нетипичные для лесов луговые и сорно-рудеральные виды, указывающие на антропогенное воздействие. Городские парковые насаждения отличаются от природных экосистем повышенной интенсивностью биологического круговорота, на что указывают общие запасы и доля детрита, легкоразлагаемых компонентов, запасы и доля золы легкоразлагаемых компонентов в горизонте L. В городских условиях подстилки хвойных насаждений характеризуются упрощенным строением, малой мощностью (не более 4–5 см) и повышенной зольностью отдельных компонентов (более 10%), которая отражает значительное участие механической миграции твердых частиц различного происхождения. По большинству характеристик подстилки лиственных городских насаждений не так существенно отличаются от аналогичных естественных, как подстилки хвойных насаждений, поэтому именно подстилки ельников могут служить индикатором антропогенного воздействия на городские экосистемы. В целом показатели биологического круговорота, связанные с особенностями лесной подстилки, указывают на повышенную по сравнению с аналогичными естественными фитоценозами интенсивность биогенной миграции. Это необходимо учитывать при разработке прогноза развития озелененных территорий городов.
Ключевые слова: лесные подстилки, биологический круговорот, городские насаждения, Albic Retisols

А. Э. Сверчкова, О. С. Хохлова, Н. Л. Моргунова, Т. Н. Мякшина Большой Болдыревский курган раннего бронзового века в Южном Приуралье: курганные конструкции, палеопочвы, реконструкции палеоклимата // Почвоведение. 2022. № 6. С. 687-700. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060132

Изучен хроноряд палеопочв, погребенных под разновозрастными конструкциями кургана 1 курганного могильника Болдырево IV в Оренбургской области. Курган сооружен представителями ямной культуры в конце репинского этапа–начале развитого этапа А (около 5500 л. н.). В нем выявлено 4 конструкции, сооруженные последовательно. По археологическим данным курган построен за несколько десятилетий, радиоуглеродное датирование показало интервал в 300 лет. За это время изменился морфологический облик и физико-химические свойства почв: усилилась языковатость нижней границы гумусового горизонта, увеличилась степень изрытости профиля землероями, произошло уменьшение содержания органического вещества, а содержание карбонатов, гипса, обменного натрия в составе обменных оснований и величина магнитной восприимчивости увеличилось. Направленность изменения морфологических свойств, а также содержания органического углерода, карбонатов, магнитной восприимчивости в материалах курганных конструкций, от ранней к поздней, коррелирует с таковой для погребенных под ними почв. Исследования позволяют предположить, что рассматриваемый интервал, как и весь предшествующий репинский этап ямной культуры, характеризовался как более аридный, чем современный. На основе микроморфологического анализа и исследования физико-химических свойств материалов курганных конструкций выявлены технико-технологические приемы, примененные древними строителями для их сооружения.
Ключевые слова: погребенные почвы, микроморфология, коротковременной педохроноряд, палеоклиматические реконструкции

 

Химия почв

З. С. Артемьева, Н. Н. Данченко, Ю. Г. Колягин, Н. П. Кириллова, Е. В. Цомаева, Б. М. Когут Химическая структура органического вещества водоустойчивых структурных отдельностей типичного чернозема в условиях контрастного землепользования: твердотельная CP-MAS 13C-ЯМР-спектроскопия // Почвоведение. 2022. № 6. С. 701-712. https://doi.org/10.31857/S0032180X2206003X

Изучена химическая структура разных пулов органического вещества (ОВ) водоустойчивых макро- и свободных микроагрегатов типичного чернозема в контрастных вариантах землепользования (степь и длительный чистый пар) методом твердотельной 13C-ЯМР-спектроскопии. Выявлено, что по мере уменьшения размера структурных отдельностей увеличивается степень защиты ОВ, что подтверждается интегральными показателями химической структуры ОВ: меньшей степенью разложения, ароматичности и гидрофобности. Негативное влияние длительного функционирования почвы в режиме чистого пара отражается в резком увеличении интегральных показателей химической структуры во всех исследованных пулах ОВ, и более выражено для свободных микроагрегатов. Предложенные модели множественной линейной регрессии для прогнозирования величины отношения C/N ( = 0.993, P < 0.05 – свободное и агрегированное ОВ, = 0.996, P < 0.05 – ОВ фракций ил и остаток) хорошо объясняют ее увеличение в варианте пар, отражая предельные потери азота в ОВ, которое по своему статусу приближается к деградировавшему. Размер илистых частиц определяется комплексом факторов, что демонстрирует предложенная модель множественной линейной регрессии. Лучшая модель, где все параметры были значимыми ( = 0.997, P < 0.05), наглядно показывает, что размер илистых частиц увеличивается по мере уменьшения количества гидрофобных фрагментов ОВ, доли смектитов в минералогическом составе ила, увеличения концентрации С, стабилизированного илистыми частицами. Ключевые слова: грануло-денсиметрическое фракционирование, 13С-ЯМР -спектроскопия, средний диаметр илистых частиц

 

Физика почв

Анциферова О. А. Гидрологический режим буроземов в агроландшафте Самбийской равнины // Почвоведение. 2022. № 6. С. 713-727. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060028
Исследованы количественные показатели гидрологического режима осушенных буроземов. В гумидном климате Самбийской равнины (Прибалтика) фактором дифференциации почв по степени гидроморфизма является мезорельеф. В пределах одинаковых элементов мезорельефа различия в гидрологическом режиме почв связаны с литологическими особенностями, которые определяют физические свойства. На основании многолетнего мониторинга (2012–2020 гг.) установлено, что условиями формирования почв разной степени оглеения являются длительность периода с воздухоносной пористостью <10% в слое 0–100 см и режим верховодки. Выявлена ритмичность количественных показателей гидрологического режима буроземов в зависимости от годового количества осадков. Показано, что морфологический облик (верхняя граница и степень оглеения почв) несет конкретную информацию о современном гидрологическом режиме. Граница оглеения в почвах тесно коррелирует с верхней границей зоны с воздухоносной пористостью <10%. Верховодка возникает в сильноглееватых почвах в позднеосенний период и присутствует до апреля–мая (иногда июля) на глубине 80–130 см. Вероятность поднятия верховодки в слой 0–100 см с апреля по октябрь в почвах на склонах составляет от 33% в сухие по осадкам годы до 75% во влажные. Выявлено совпадение границ сильноглееватых горизонтов и максимальных уровней верховодки в осушенных буроземах. Результаты исследования могут применяться в области гидрологии почв, оценки и моделирования мелиоративного состояния осушенных агроландшафтов.
Ключевые слова: многолетний мониторинг, оглеение, динамика влажности, воздухоносная пористость, верховодка, Cambisols (Aric, Loamic), Gleyic Cambisols (Aric, Loamic, Drainic)

 

E. Erdel ''Effects of Salinity and Alkalinity on Soil Enzyme Activities in Soil Aggregates of Different Sizes,'' Eurasian Soil Science, 55 (6), 759-765 (2022). https://doi.org/10.1134/S1064229322060047
The foothill areas of eastern Turkey are an arid and semiarid region with natural salinization, where calcareous alluvial saline soils (Calcaric Fluvisols) are circulated as a result of floods of the Aras River. In this study, the effects of salinity and alkalinity on soil aggregate size distribution and enzyme activities at different aggregate size were investigated. For this purpose, soil samples were collected with three replicates at saline, alkaline, saline-alkaline and non-saline–alkaline areas and passed through into different sieves (2, 1, 0.850, 0.425, 0.106 and 0.02 mm) by dry sieving method for determining aggregate weight distribution in each macro (2–0.45 mm) and micro (0.45–0.02 mm) aggregates. For determining aggregate size distribution, sieves were shaken using a horizontal shaking machine (Retsch, AS 200 basic, Haan, Germany). The soil enzymes were determined in these aggregate sizes (2–1, 1–0.850, 0.850–0.425, 0.425–0.106, 0.106–0.02 mm) for all soil types. All soils belonged to the clay loam with the carbon content in the range of 0.5–0.8%, while the percentage of exchangeable sodium for the non-saline–alkaline and alkaline–saline soils was from 3.5 to 22%, but the pH diapason from 8.3 to 8.9. Results showed that soil salinity and alkalinity decreased the weight of macro aggregates and increased the weight of micro aggregates, besides soil salinity and alkalinity decreased soil enzyme activities. But soil salinity decreased enzyme activity more than alkalinity. Furthermore, the highest urease and catalase activities were in macro aggregates (0.850–0.425 mm aggregate size) for all soil types. The reason may be that macro aggregates contain higher organic matter and organic carbon than micro aggregates. Consequently, the highest enzyme (urease and catalase) activities were detected in macro aggregates. Keywords: saline and alkaline soil, calcareous alluvial soil (Calcaric Fluvisols), urease, catalase, phosphatase, soil aggregates, aggregate weight distribution

 

Jagadish Talukdar and Gautam Barua ''An Analytical Solution of the One-Dimensional Steady-State Van Genuchten-Based Infiltration Equation for a Heterogeneous Soil with a Root-Water Extraction Function,'' Eurasian Soil Science, 55 (6), 766-780 (2022). https://doi.org/10.1134/S106422932206014X

An analytical solution is developed for the one-dimensional steady-state infiltration equation for an inclined Van Genuchten heterogeneous soil with a sink term (i.e., with a root-water extraction term). The solution can account for any valid spatial variations of the parameters of the equation including spatial variations of the sink term in an infiltrating space. The correctness of the developed solution is being checked by comparing with an existing analytical solution for a relatively simple infiltration situation; also, an experimental and a numerical check on the same have also been carried out. The study shows that infiltration on a heterogeneous Van Genuchten soil is a highly complex process involving many variables and that the spatial variations of these variables in such a soil may greatly influence the infiltration mechanics associated it, both when a root-water function is present in the soil and when it is absent. It has also come out of the study that the use of the Mualem-Van Genuchten’s hydraulic conductivity ratio model [17] in carrying out infiltration studies in heavy soils of less textural homogeneity is not always justifiable; for such soils and probably soils in general, Terleev et al.’s conductivity ratio model [64] can be the right choice for infiltration studies as this model works well in both light as well as heavy soils of homogeneous or less homogeneous texture. However, for light sandy and loamy soils of good textural homogeneity, the application of the Mualem-Van Genuchten’s conductivity model for infiltration studies can be considered as mostly acceptable.
Keywords: analytical solution, Richards’ equation, Mualem-Van Genuchten conductivity model, Terleev et al.’s conductivity model, soil heterogeneity

 

Y. F. Liu, Z. L. Liu, H. Y. Rao, X. Wan, L. H. Li, S. Y. Sun, M. X. Che, and M. X. Liu ''Composition of Typical Soil Minerals and Quantitative Analysis for Influence of Iron and Manganese Forms on Purple Soil Color in Northeastern Sichuan, China,'' Eurasian Soil Science, 55 (6), 781-789 (2022). https://doi.org/10.1134/S1064229322060084

Eight soil samples from the Jurassic Shaximiao Formation (J2s) in the Sichuan Basin, China, were taken as the research object to explore the correlation and quantitative relationship between soil color and mineral composition, iron, and manganese (free state Fed/Mnd, active state Feo/Mno, and complex state Fep/Mnp). The results show that the kaolinite and muscovite contents in purple clay are higher than those in soil of other colors, and most albite content is lower than that in soil of other colors. The iron and manganese contents in purple soil are higher than those in other soils. Silicon and sodium elements make the soil brighter; magnesium reduces the brightness; aluminum, iron, potassium, titanium, and manganese make the soil redder; and manganese elements will make the soil more yellow. The soil particle size is significantly positively correlated with L* (brightness), a* (red–green degree), and b* (yellow–blue degree), and organic matter is significantly negatively correlated with L* while positive correlated with a*. L* is affected by Feo, Fep, Mno, and Mnp, of which Mnp contributes the most to the brightness of L*; a* is affected by Feo, Fed, and Mno, of which Mno has the greatest contribution to a*; and b* is only affected by Fep. In summary, the particle size and the types and contents of clay minerals and elements will affect the color of the soil, and the various forms of iron and manganese have a significant effect on the soil color. The results provide an important reference for the study of purple soil system classification.
Keywords: purple soil, mineral composition, chromaticity parameter, quantitative relationship, linear regression

 

Linxian Gong, Lei Nie, Yan Xu, Xiaokai Ji, and Baomin Liu ''Characterization of Micro-Scale Pore Structure and Permeability Simulation of Peat Soil Based on 2D/3D X-ray Computed Tomography images,'' Eurasian Soil Science, 55 (6), 790-801 (2022). https://doi.org/10.1134/S1064229322060060
Understanding peatland hydrological processes and phenomena is critical for peatland management. Peat soils have a complex pore structure that affects hydrological processes. However, the micro-scale characteristics of peat pore space and their impact on hydraulic and transport properties have not been deeply investigated. This study characterized the pores in peat soil using 2D/3D X-ray computed tomography images and examined the connection between pore features and the simulated permeability. There were no apparent variations in porosity or pore morphology in different directions for peat soils with different degrees of decomposition at the pore scale. Peat soil with a high degree of decomposition had more numerous smaller pores with lower pore connectivity and higher tortuosity. Spherical pores were the highest proportion of total pores in peat soils, followed by ellipsoidal, long columnar, and branching pores. The diameters of spherical and ellipsoidal pores were small and isolated, and thus water in the peat soil flows preferentially through the more connected columnar and branching pores. The high permeability in peat soils was closely associated with the high porosity and abundance of well-connected and low tortuosity pore networks. The results of this study can provide insights into the underlying hydrological processes and also provide realistic parameters for use in multi-scale 3D digital soil-structure models and numerical simulations.
Keywords: peat soil, CT imaging, pores characteristics, permeability simulations

 

Биология почв

М.С. Нижельский, К. Ш. Казеев, В. В. Вилкова, С. И. Колесников Ингибирование ферментативной активности чернозема обыкновенного газообразными продуктами горения растительных материалов // Почвоведение. 2022. № 6. С. 728-736. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060090
Пирогенное воздействие вызывает коренное изменение природных экосистем и замедляет естественное возобновление территорий. Одним из серьезных факторов пирогенного воздействия на биоту и почвы является дым от пожаров. Негативное воздействие дыма от продуктов горения исследовано на живых организмах, однако подобных работ для почвенной фауны, микробоценозов и биологической активности почв мало. Целью работы было выявление влияния продуктов горения материалов растительного происхождения на ферментативную активность чернозема обыкновенного легкоглинистого в лабораторных и полевых экспериментах. Под воздействием дыма произошло изменение активности почвенных ферментов: каталазы, полифенолоксидазы, пероксидазы, инвертазы. Выявлена четкая зависимость интенсивности ингибирования активности ферментов от времени воздействия (30–120 мин) дыма на чернозем. Проведена оценка глубины проникновения газообразных продуктов горения в почву в зависимости от времени воздействия. В ходе анализа выявлено, что максимальное ингибирование активности ферментов происходит в слое 0–1 см, на глубине 4–5 см воздействие дыма минимально. Во влажной почве ферменты более восприимчивы к негативным последствиям из-за поглощения продуктов горения водой. Прослежена динамика восстановления ферментативной активности почвы без применения биопрепаратов. Самыми чувствительными к продуктам горения оказались ферменты класса оксидоредуктаз (каталаза, полифенолоксидаза и пероксидаза). Полученные результаты свидетельствуют о значительном влиянии дыма на ферментативную активность почв.
Ключевые слова: Haplic Chernozem (Loamic), пирогенное воздействие, биологическая активность, фумигация, каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза, инвертаза

 

Агрохимия и плодородие почв

Суховеева О. Э. Определение количества послеуборочных остатков сельскохозяйственных культур и углерода, поступающего с ними в почвы // Почвоведение. 2022. № 6. С. 737-746. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060120
Пожнивные и корневые остатки сельскохозяйственных культур – основной источник поступления углерода в пахотные почвы. Цель работы состояла в том, чтобы определить количество и долю в общей фитомассе послеуборочных остатков основных культур и углерода, поступающего с ними в почву. Для этого в 2019–2021 гг. были отобраны пробы озимой и яровой пшеницы, ячменя, овса и сои в пяти хозяйствах Курской, Рязанской, Самарской областей и Республике Чувашии. Рассчитано соотношение таких фракций растений, как корни, стерня, стебли, листья, мякина, зерно. У зерновых и зернобобовых культур на долю послеуборочных остатков (корней и стерни) приходится 1/4–1/5 сухой массы растения, при этом стерня составляет 1/6–1/10 массы, а доля корней не превышает 10%. На долю продуктивной части (зерна и мякины) приходится 1/2–1/3, на долю побочной продукции (стеблей и листьев) – 1/3 у злаков и 1/2 у сои. Количество привносимого в пахотный слой почвы углерода с корневыми остатками убывает в ряду озимая пшеница (569 кг С/га) > яровая пшеница (508 кг С/га) > ячмень (503 кг С/га) > овес (488 кг С/га) > соя (204 кг С/га). Стерня полевых культур является дополнительным источником углерода для почвы, размер которого прямо пропорционален высоте растения: 419 кг С/га у яровой, 405 кг С/га у озимой пшеницы, 281 кг С/га у овса, 232 кг С/га у сои, 135 кг С/га у ячменя. Для озимой пшеницы построены регрессионные уравнения зависимости количества пожнивных и корневых остатков от урожайности зерна.
Ключевые слова: Haplic Chernozem, Luvic Chernozem, Luvic Phaeozem, пожнивно-корневые остатки, почвенный углерод

 

F. Nourgholipour, H. M. Hosseini, M. M. Tehrani, B. Motesharezadeh, F. Moshiri, and S. M. Mousavi ''Phosphorus Fractionation Affected by Root Induced Changes of Two Canola Cultivars,'' Eurasian Soil Science, 55 (6), 819-829 (2022). https://doi.org/10.1134/S1064229322060102

In order to study the root-induced changes on behavior of phosphorus in the rhizosphere of two canola cultivars in order to better management of P fertilization this research was conducted by using of rhizobox technique as a factorial arrangement based on the completely randomized design with two treatments in three replications. Treatments were two canola (Brassica napus L.) cultivars, Gabriela and Elvis, and two levels of monopotassium phosphate (0 and 80 mg P kg–1). The results showed that P fractions were changed in the 0–3 mm layer from the rhizoplane. The concentration of Olsen P was reduced in the soils of two cultivars, but water-soluble P (WSP) was increased in the upper box of the rhizobox, compared to the unplanted soil. The Olsen P and WSP fractions in the lower box were increased with increasing the distance from the root surface. Under P deficiency condition, di calcium phosphate (DCP) was 3.96, 4.38, and 6.25 mg kg–1 for Gabriela, Elvis, and unplanted soil, respectively. The results also showed that Gabriela prefers calcium phosphates and Elvis prefers Fe–P form. Shifting of DCP to Fe–P in the upper box and shifting of DCP to Al–P and Fe–P in the lower box can be considered as a useful index for management of soil P. In other words, observing of this shifting pattern shows the better time for P fertilization. So, studying the chemical forms of phosphorus may be used as an efficient tool for P recommendation in canola cropping systems.
Keywords: canola, rhizosphere, mineral P fractions, P fertilization, rhizobox

 

Деградация, восстановление и охрана почв

Ю. П. Туров, М. Ю. Гузняева, Д. А. Лазарев, Ю. Ю. Петрова, Г. О. Жданов, Д. И. Стом Изучение процессов сорбции и удаления углеводородов нефти в образцах почвы // Почвоведение. 2022. № 6. С. 747-758. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060156

При исследовании нефтяного загрязнения почв для оценки степени и масштабов нанесенного ущерба и прогнозирования последствий применяют различные методики анализа. Однако из-за широкой вариабельности состава образцов нефти и нефтепродуктов из различных источников и невозможности создания универсальных стандартных образцов для калибровки методик, результаты анализов, полученные разными методами, сильно разнятся. Расхождения в результатах достигают 200–800%. Исследованы источники погрешностей при оценке нефтяного почвенного загрязнения с помощью методов анализа нефтепродуктов в почве с гравиметрическим окончанием, хроматомасс-спектрометрии и ИК-спектроскопии, на примере лабораторного модельного загрязнения образца аллювиальной почвы сырой нефтью. Показано, что в аналитическую форму может переходить менее 50% от массы загрязняющей нефти. Тяжелая часть нефти, представленная высокополярными компонентами: смолами и асфальтенами, не регистрируется используемыми в настоящее время методиками. А в природных условиях именно эти фракции требуют максимального времени для деструкции. Исследование удаления нефтяного загрязнения в модельных условиях за счет процессов испарения легких углеводородов и биоокисления штаммами аборигенной микрофлоры, содержащимися в образце аллювиальной почвы, показало, что при 60-дневной экспозиции при температуре 23°С суммарные потери массы внесенной нефти достигали 17%. При этом относительное содержание ароматических соединений, смол и асфальтенов возрастало. Для получения реальной картины нефтяного загрязнения почвы рекомендовано использовать методы, применяемые для исследования органического вещества в породах и почвах в органической геохимии.
Ключевые слова: нефтяное загрязнение почвы, моделирование нефтезагрязнения и его удаления, погрешности анализа нефтяного загрязнения

 

Д.Н. Липатов, В.А. Вараченков, Д.В. Манахов, М.М. Карпухин, С.В. Мамихин Пространственное варьирование удельной активности 137Cs, содержания тяжелых металлов и нефтепродуктов в загрязненных почвах города Электросталь // Почвоведение. 2022. № 6. С. 759-768. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060077

Исследованы уровни удельной активности 137Cs, содержания подвижных форм (1 М ацетатно-аммонийная вытяжка) тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni, Co, Cr, Pb) и нефтепродуктов в верхнем горизонте почв различных урболандшафтов г. Электросталь в условиях локального радиоактивного и химического загрязнения. В почвах ближнего радиуса (0–100 м) промышленной зоны завода тяжелого машиностроения зафиксировано увеличение уровней удельной активности 137Cs и содержания подвижных форм Pb, Сu и Zn. Выявлен логнормальный закон распределения 137Cs, через 5 лет после радиационного инцидента размах пространственного варьирования в верхнем 0–10 см слое почв составил от 6 до 4238 Бк/кг. Коэффициенты вариации возрастают вместе с уровнем загрязнения в следующем ряду химических веществ: Co < Ni < нефтепродукты < Cr < 137Cs < Zn < Pb < Cu, составляя 50–435%. Обнаружены статистически значимые прямые корреляционные связи между удельной активностью 137Cs и содержанием подвижных форм Pb, Cu, Zn в верхнем горизонте городских почв, этот факт указывает на пространственную сопряженность локальных пятен радиоактивного и полиметаллического загрязнения в функциональных зонах исследованного района города. Показано, что в слое 0–10 см почв, нарушенных после проведенных дезактивационных, земляных и рекультивационных работ, снижены уровни удельной активности 137Cs, а также содержания тяжелых металлов и нефтепродуктов.
Ключевые слова: городские почвы, урбоэкосистемы, радиационный мониторинг, дезактивация, Urbic Technosols

Скачать