Генезис и география почв
Приходько В. Е., Бляхарчук Т. А., Килуновская М. Е. Реконструкция климата, почв и растительности начала субатлантического периода голоцена Турано-Уюкской котловины Южной Сибири // Почвоведение. 2018. № 8. С. 927-942. doi: 10.1134/S0032180X18080105
Исследованы четыре кургана скифского могильника Белое Озеро-3 на территории Турано-Уюкской котловины Республики Тыва, сооруженных примерно 2565–2390 календарных лет назад (14С кал. л. н. 1 σ). В межкурганном пространстве прослежено развитие почв после сооружения курганов. Фоновые и древние почвы имеют большое сходство свойств, почвы четырех курганов мало различаются между собой. Это свидетельствует об отсутствии существенных изменений палеоклимата в период строительства некрополя и его близости к современной природной обстановке. Согласно палинологическим данным, на этапе возведения двух первых курганов климат был немного влажнее по сравнению с современным, через 95 лет во время создания следующего кургана (2425 кал. л. н.) отмечалась тенденция некоторого иссушения климата, в заключительную фазу строительства некрополя вновь началась гумидизация климата. О сменах палеоклиматических условий свидетельствуют изменения состава и содержания растительных ассоциаций: ксерофитов, мезофитов, гидрофитов и рудералов. В уюкское время основную часть территории занимали степные фитоценозы с преобладанием ксерофитных сообществ над мезофитными видами, гидрофитная растительность была рапространена по увлажненным локусам вблизи водоемов. Лиственничные леса росли у водоемов. Отмечалось динамическое изменение антропогенного прессинга на ландшафт и его усиление в начальную и заключительную фазы строительства уюкского некрополя.
Ключевые слова: реконструкция природной среды, скифские курганы, палинологический анализ,
радиоуглеродное датирование, уюкская культура ранних кочевников
V. E. Prikhod’ko, T. A. Blyakharchuk, and M. E. Kilunovskaya ''Reconstruction of Climate, Soils, and Vegetation in the Turan–Uyuk Basin of South Siberia at the Beginning of the Subatlantic Period of the Holocene,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 865-879 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080100
Демкина Т. С., Борисов А. В. Продуцирование СО2 образцами подкурганных палеопочв степной зоны эпох относительной аридизации и климатического оптимума // Почвоведение. 2018. № 8. С. 943-951. doi: 10.1134/S0032180X18080038
Проведены исследования современных и подкурганных палеопочв эпох продолжительной аридизации (III–II тыс. до н. э.) и климатического оптимума (XIII–XIV вв. н. э.) степной зоны юго-востока Восточно-Европейской равнины (Приволжская возвышенность и Прикаспийская низменность) с целью определения скорости продуцирования диоксида углерода отобранными образцами почв с естественной влажностью и после увлажнения до 60% от полной влагоемкости. Установлено, что эмиссия CO2 из образцов палеопочв нижневолжских степей периода аридизации климата при естественной влажности снижается, а климатического оптимума – увеличивается по сравнению с современными аналогами. При увлажнении образцов степных почв Нижнего Поволжья увеличение эмиссии CO2 зависит от актуальной увлажненности климата в этот период.
Ключевые слова: степь, эпоха средней бронзы, средневековье, палеоклимат, аридизация и гумидизация, почвенные микроорганизмы
T. S. Demkina and A. V. Borisov ''Production of CO2 by Paleosol Samples Taken in the Steppe Zone under Kurgans Constructed in the Periods of Relative Aridization and Optimum of the Climate,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 880-888 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080033
Химия почв
Чуков С. Н., Лодыгин Е. Д., Абакумов Е. В. Использование 13С ЯМР-спектроскопии в исследовании органического вещества почв (обзор) // Почвоведение. 2018. № 8. С. 952-963. doi: 10.1134/S0032180X18080026
Рассмотрены возможности использования спектроскопии ЯМР на ядрах 13С в исследовании органического вещества почв и различных его фракций. Данный метод относится к числу неразрушающих, что особенно ценно при анализе препаратов различных фракций органического вещества почв. Следует отметить, что он относится к прямым методам и в отличие от большинства косвенных методов позволяет достаточно надежно оценить соотношение практически всех групп атомов углерода в различных органических молекулах, в том числе в препаратах гумусовых веществ. Благодаря импульсной технике и высокой чувствительности, спектры 13С-ЯМР можно получать непосредственно на почвенных образцах без каких-либо экстрактивных процедур. Рассматривается современная техника получения спектров, их математическая обработка (Фурье-трансформация) и интерпретация полученных данных. Обсуждаются результаты применения метода 13С-ЯМР в изучении препаратов гумусовых веществ, водорастворимых фракций почвенного органического вещества, подстилок почв разных природных зон.
Ключевые слова: спектроскопические методы, структура органических молекул, гумусовые вещества, эволюция, гумификация, гумусообразование
S. N. Chukov, E. D. Lodygin, and E. V. Abakumov ''Application of 13C NMR Spectroscopy to the Study of Soil Organic Matter: A Review of Publications,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 889-890 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080021
Соколова Т. А., Осипова Д. Н., Иванова С. Е., Кирюшин А. В. Динамика десорбции подвижного калия из черноземов // Почвоведение. 2018. № 8. С. 964-976. doi: 10.1134/S0032180X18080142
Динамику десорбции легкообменного и необменного калия изучали в образцах черноземов (Воронежская область), взятых с делянок полевого опыта с однократным внесением разных доз калийных удобрений после длительного периода отсутствия удобрений. Динамика десорбции легкообменного калия наиболее адекватно описывается уравнением реакции нулевого порядка и осуществляется за счет совместного участия нескольких механизмов, при этом константа скорости реакции закономерно увеличивается в соответствии с увеличением дозы вносимых калийных удобрений. С учетом установленной в ряде работ высокой корреляции между количеством калия, переходящего в растения и раствор при проведении динамических опытов, можно сделать вывод об улучшении условий калийного питания растений в ответ на однократное внесение даже небольшого количества калия. Процесс десорбции необменного калия удовлетворительно аппроксимируется уравнением необратимой реакции первого порядка. Параметры этого уравнения, а также уравнения диффузии и уравнения Эловича не меняются в зависимости от дозы вносимых калийных удобрений. Константы скорости реакции первого и нулевого порядков при вытеснении как легкообменного, так и необменного калия для черноземов оказались в 3–5 раз выше этих величин для подзолистых и других почв гумидных областей. Это можно объяснить различиями между почвами в количестве и природе сорбционных центров, как на органическом веществе, так и на глинистых минералах.
Ключевые слова: подвижный калий, динамика десорбции калия, калийное питание растений, черноземы
T. A. Sokolova, D. N. Osipova, S. E. Ivanova, and A. V. Kiryushin ''Dynamics of Desorption of Labile Potassium from Chernozems,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 901-912 (2018). doi: 10.1134/S1064229318060133
Геннадиев А. Н., Киселева А. Ю., Пиковский Ю. И., Смирнова М. А. Влияние геологического фактора на полиарены в почвах // Почвоведение. 2018. № 8. С. 977-984. doi: 10.1134/S0032180X1808004X
Проведено изучение, обобщение и сравнительный анализ данных, характеризующих содержание и состав полиаренов в почвах участков, находящихся под воздействием следующих геологических явлений: 1) приближение битуминозного вещества к дневной поверхности по разлому земной коры из глубоких слоев осадочных пород с образованием битуминозных песчаников и линз асфальта (Бахиловское месторождение асфальта, Жигулевские дислокации, Самарский регион); 2) периодические выбросы в атмосферу большого количества вулканической тефры, приводящие к формированию пирокластических отложений (район Авачинского вулкана, Камчатский регион); 3) повышенная геодинамическая активность в пределах участка современной блоковой структуры земной коры, на котором возможен спонтанный восходящий приток флюидов в почву (Истринский морфоструктурный узел, Московский регион); 4) активная фумарольная деятельность, при которой горячая вода и пар могли оказывать влияние на окружающие почвы (Кальдера Головнина, о. Кунашир, Курильский регион). Выявлено, что по максимальным медианным концентрациям полиаренов в почвах рассмотренные конкретные ситуации проявления геологических факторов образуют следующий ряд возрастающих значений: а) экспонирование вулканической тефры как почвообразующей породы (20 нг/г); б) повышенная геодинамическая активность и фумарольная деятельность (85–90 нг/г); в) внедрение асфальта в осадочные породы (4800 нг/г). По разнообразию идентифицированных в почвах полиаренов рассмотренные ситуации выстраиваются в следующий ряд возрастающих значений: а) на участке повышенной геодинамической активности и в районе выпадения вулканической тефры идентифицированы 9 из 11 определявшихся ПАУ; б) на асфальтовом месторождении – 10; в) на участке фумарольной деятельности – все 11.
Ключевые слова: факторы почвообразования, битумоид, углеводороды в почвах, вулканизм, фумаролы, геодинамическая активность
A. N. Gennadiev, A. Yu. Kiseleva, Yu. I. Pikovskii, and M. A. Smirnova ''Effect of the Geological Factor on Polyarenes in Soils,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 913-920 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080045
Лодыгин Е. Д., Безносиков В. А., Василевич Р. С. Парамагнитные свойства гумусовых веществ таежных и тундровых почв европейского Северо-востока России // Почвоведение. 2018. № 8. С. 985-993. doi: 10.1134/S0032180X18080026
Проведено исследование парамагнитной активности гумусовых веществ (ГВ) таежных и тундровых почв Республики Коми и выполнена оценка влияния гидроморфизма на концентрацию свободных радикалов в структуре гуминовых (ГК) и фульвокислот (ФК). Установлено, что концентрация свободных радикалов в препаратах ГК до 11 раз выше, чем в ФК, что обусловлено бóльшим содержанием ароматических и других конденсированных структур в молекулах ГК и свидетельствует о высокой способности ГК к реакциям полимеризации и комплексообразования по радикальному механизму. Значение g-фактора для препаратов ФК в среднем выше, чем для ГК, что свидетельствует о бóльшем смещении электронной плотности неспаренного электрона в структуре ФК к атому кислорода, вследствие его спин-орбитального взаимодействия с кислородсодержащими функциональными группами, содержание которых в ФК существенно выше, чем в ГК. Выявлено, что в таежной зоне при переходе от автоморфных почв к полугидроморфным наблюдается возрастание концентрации свободных радикалов в молекулярной структуре ГК, что связано с биогидротермическими условиями гумусообразования в болотно-подзолистых почвах, при которых все биохимические процессы заторможены, степень гумификации растительного опада низкая, что способствует образованию ГВ с высоким содержанием свободных радикалов в их структуре. Для ГК тундровых почв установлена обратная зависимость, наблюдается уменьшение содержания неспаренных электронов. Различия в характере изменения парамагнитной активности ГК таежных и тундровых почв разной степени гидроморфизма могут быть обусловлены, на наш взгляд, различной природой поступающих и участвующих в процессе гумусообразования растительных остатков. При продвижении с юга на север наблюдается тенденция к снижению парамагнитной активности, как в ГК, так и ФК, что, возможно, связано с общим снижением полисопряженных систем в структуре гумусовых веществ тундровых почв.
Ключевые слова: гуминовые и фульвокислоты, свободные радикалы, парамагнитная активность,
ЭПР-спектроскопия, тундра, тайга
E. D. Lodygin, V. A. Beznosikov, and R. S. Vasilevich ''Paramagnetic Properties of Humic Substances in Taiga and Tundra Soils of the European Northeast of Russia,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 921-928 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080070
Ладонин Д. В. Фракционно-изотопный состав соединений свинца в почвах заповедника “Кологривский лес” // Почвоведение. 2018. № 8. С. 994-1003. doi: 10.1134/S0032180X18080063
Изотопный состав свинца является чувствительным показателем, позволяющим выявить даже очень незначительное загрязнение почв элементов, незаметное по изменению его содержания на фоне природного варьирования. В почвах государственного природного заповедника “Кологривский лес” (Костромская область), не испытывающих локального техногенного загрязнения, происходит изменение изотопного состава непрочно связанных с почвой фракций свинца (обменной и специфически сорбированной), вызванное глобальным или региональным атмосферным переносом загрязняющих веществ. Наибольшая доля фракции свинца, связанной с органическим веществом, приходится на верхние органогенные горизонты типов почв, достигая 75% от валового содержания. Доля фракции свинца, связанного с (гидр)оксидами железа и марганца, увеличивается вниз по профилю. Доля остаточной фракции во всех исследованных почвах заметно увеличивается вниз по профилю. Наиболее заметно изменение прослеживается на примере отношения 206Pb/207Pb, которое вследствие загрязнения снижается от 1.20–1.24 до 1.15–1.18. Зафиксировано проникновение техногенных соединений свинца вниз по почвенному профилю. Для аллювиальной серогумусовой глеевой почвы характерны низкие величины отношения 206Pb/207Pb для обменной и специфически сорбированной фракций свинца по всему профилю, что связано с худшими условиями закрепления в ней свинца по сравнению с подзолистыми почвами.
Ключевые слова: торфяно-подзолистая глееватая почва (подзолистая почва, аллювиальная серогумусовая глеевая почва (Fluvic Gleysol)), масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, формы соединений тяжелых металлов в почвах
D. V. Ladonin ''Fractional-Isotopic Composition of Lead Compounds in Soils of the Kologrivskii Forest Reserve,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 929-937 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080069
Заварзина А. Г., Ермолин М. С., Дёмин В. В.,Федотов П.С. Взаимодействие смеси фенольных кислот с модифицированным каолинитом в статических и динамических условиях // Почвоведение. 2018. № 8. С. 1004-1013. doi: 10.1134/S0032180X18080129
Фенольные кислоты играют важнейшую роль в формировании почвенных профилей, однако сорбция их смесей минеральными фазами при концентрациях, близких к природным, малоизучена. В работе исследована сорбция эквимолярной смеси фенольных кислот каолинитом, модифицированным аморфным гидроксидом алюминия. Исследования проводили как в статическом режиме, так и в проточной системе. Установлено, что сорбция галловой и протокатеховой кислот, содержащих ОН-группы в орто-положении, на порядок превышает сорбцию п-оксибензойной кислоты и метоксилированных кислот – ванилиновой, сиреневой и феруловой. Изучение сорбции в динамическом (проточном) режиме позволило показать конкуренцию кислот за центры связывания по мере заполнения активных центров на каолините-Al(OH)х. Сорбирующаяся галловая кислота вытесняет остальные кислоты, которые переходят в раствор в следующем порядке п-оксибензойная > ванилиновая > сиреневая феруловая > протокатеховая. Установленные закономерности сорбции свидетельствуют о важной роли орто-замещенных гидроксибензойных кислот в формировании состава органического вещества почв, тогда как п-оксибензойная, ванилиновая и сиреневая кислоты имеют большее значение для формирования состава почвенных растворов и природных вод.
Ключевые слова: фенольные соединения, глинистые минералы, конкурентная сорбция, совместная сорбция, органо-минеральные взаимодействия, каолинит, гидроксид алюминия, проточные системы
A. G. Zavarzina, M. S. Ermolin, V. V. Demin, and P. S. Fedotov ''Interaction of the Mixture of Phenolic Acids with Modified Kaolinite under Batch and Dynamic Conditions,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 938-946 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080124
Деградация, восстановление и охрана почв
Комиссаров М. А., Огура Ш. Эффективность отвальной вспашки при дезактивации и реабилитации радиационно-загрязненных пастбищ Северной Японии // Почвоведение. 2018. № 8. С. 1014-1021. doi: 10.1134/S0032180X18080051
Авария на АЭС Фукусима-1 привела к обширному загрязнению агроценозов на о. Хонсю радиоцезием (134Cs и 137Cs). Исследования проводили на четырех полях сельскохозяйственного назначения, расположенных на покатых склонах южной экспозиции в 150 км северо-западнее АЭС. Три участка были вспаханы в разное время (2012–2013 гг.), а один участок не обрабатывали. Плотность загрязнения почв и удельная активность радиоцезия в растениях (июнь 2014 г.) на вспаханных угодьях оказалась допустимой. В почвах она изменялась в пределах 1.3–6.5 кБк/м2, в растениях не превышала 100 Бк/кг. Эти участки можно использовать как пастбища без ограничений. Вместе с тем на отдельных участках без проведения рекультивации выявлена повышенная плотность загрязнения почв (13–32 кБк/м2) и концентрация радиоцезия в растениях (до 138 Бк/кг). Эти участки залежи пригодны как пастбища только для откорма скота на мясо, а также с целью получения молока с последующей его переработкой. На всех вариантах концентрация радиоцезия в почве уменьшалась с глубиной. В основном радиоцезий накопился в средних и нижних частях склона, что связано с водной эрозией почв и его первичном распределении в период снеготаяния. Мощность дозы на участках не превышала допустимый безопасный уровень (0.2 мкЗ/ч) и изменялась в диапазоне 0.05–0.10 мкЗ/ч. Максимальный уровень γ-фона зафиксирован на залежи, на вспаханных участках он был ниже на 30–50%. Следовательно, вспашка на глубину 20 см является эффективным способом по ремедиации сельскохозяйственных земель при низком уровне загрязнения радиоцезием (до 32 кБк/м2).
Ключевые слова: радиоактивные элементы, агроценоз, Фукусима-1
M. A. Komissarov and S. Ogura ''The Efficiency of Moldboard Plowing upon Deactivation and Rehabilitation of Radioactively Contaminated Pastures in the North of Japan,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 947-954 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080057
Одинцов П. Е., Караванова Е. И., Степанов А. А. Трансформация водорастворимых органических веществ подстилок подзолов фоновых и техногенных территорий Кольского полуострова // Почвоведение. 2018. № 8. С. 1022-1032. doi: 10.1134/S0032180X18080099
Рассмотрены особенности минерализации водорастворимых органических веществ лесных подстилок разного состава в условиях их загрязнения тяжелыми металлами, поступающими с аэрогенными выбросами. Показано, что водорастворимые органические вещества сосновых подстилок в основном менее устойчивы, чем еловых, независимо от загрязнения; доля минерализуемого при 20°С углерода за месяц достигает 40%. В еловых подстилках минерализуемые количества зависят от загрязнения подстилки: в подстилках техногенных участков потеря углерода в 2 раза больше, чем в фоновых. В ходе биодеградации в составе водорастворимых органических веществ и еловых, и сосновых подстилок относительно накапливаются фенольные соединения, и этот процесс сильнее выражен в условиях загрязнения. Водорастворимые органические вещества всех подстилок, независимо от состава и удаленности от источников загрязнения, после разложения характеризуются более высокими индексами гумификации HIX, интенсивностью флуоресценции и коэффициентами удельной экстинкции E260; в ультрафиолетовых спектрах появляются полосы в области поглощения ароматических аминов. Эти изменения свидетельствуют о трансформации водорастворимых органических веществ: увеличении их конденсированности, степени ароматичности, образовании N-содержащих ароматических соединений.
Ключевые слова: биодеградация, загрязнение, подзол, фенольные соединения, лесная подстилка,
тяжелые металлы
P. E. Odintsov, E. I. Karavanova, and A. A. Stepanov ''Transformation of Water-Soluble Organic Substances in Litters of Podzols in the Background and Technogenic Areas of the Kola Peninsula,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 955-964 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080094
Горохова И. Н., Хитров Н. Б., Прокопьева К. О., Харланов В. А. Почвенный покров Светлоярской оросительной системы через полвека мелиоративных воздействий // Почвоведение. 2018. № 8. С. 1033-1044. doi: 10.1134/S0032180X18080130
Анализ современной обстановки на Светлоярской оросительной системе (Волгорадская область) и почвенные исследования, проведенные на территории Светлоярского орошаемого участка системы с использованием литературных, кадастровых, дистанционных и полевых материалов, позволил оценить состояние орошаемых почв, сформировавшихся под влиянием мелиоративного воздействия и 50-летнего периода орошения. Исследования показали, что за последние два десятилетия уменьшилась площадь регулярного орошения, сократился объем потребления поливных вод и, как следствие, снизился уровень грунтовых вод преимущественно до глубины более 5 м, сохраняясь в таком состоянии на протяжении многих лет. Структура посевных площадей изменилась в сторону увеличения посевов озимых зерновых культур. Планировка полей при строительстве оросительной системы заметно преобразовала почвенный покров. Солонцовый и другие верхние горизонты почв на выпуклых участках были практически полностью срезаны. Во многих случаях на их место насыпана смесь разных горизонтов, включая карбонатный материал. Значительные площади в настоящее время представлены карбонатными с поверхности почвами разного генезиса. Исходные до орошения солончаковые и солончаковатые почвы солонцовых комплексов в настоящее время находятся в фазе глубокого рассоления с перемещением легкорастворимых солей из первого во второй метр профиля, имея слабую или среднюю степень засоления, преимущественно сульфатного химизма солей. Орошаемые территории на космических снимках представлены пятнистым рисунком, отличающимся от рисунка естественных солонцовых комплексов за счет преобразования почв в ходе строительства и эксплуатации оросительной системы. Возникшие антропогенно-преобразованные почвы могут быть картографированы. Представлены почвенные карты, отражающие современное состояние почвенного покрова орошаемых участков.
Ключевые слова: орошаемые почвы, космические снимки, рассоление почв, окарбоначивание почв
I. N. Gorokhova, N. B. Khitrov, K. O. Prokop’eva, and V. A. Kharlanov ''Soil Cover of the Svetloyarsk Irrigation System after 50 Years of Reclamation Practices,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 965-975 (2018). doi: 10.1134/S1064229318060078
Сидорова М. А., Борисова Е. О. Режим влажности супесчаной почвы Московской Мещеры при различных планировочных решениях на поверхности // Почвоведение. 2018. № 8. С. 1045-1054. doi: 10.1134/S0032180X18080117
Выявлены закономерности режима влажности дерново-подзолистой почвы Московской Мещеры под влиянием планировочных решений рекреационной зоны придомовой территории. Влажность почвы определяли буровым методом. Получены данные динамики влажности почвы за 2014–2016 гг. при разных условиях на поверхности, представляющих собой варианты планировочных решений: вводились природные и искусственные компоненты (отсыпки, мульчирующие материалы, элементы мощения), принципы формирования которых имели экологическую и композиционную основы. Выявлен достоверный рост (на уровне значимости α = 0.05) запасов влаги в среднем за все годы исследований в слое 1 м в трех вариантах полевого эксперимента: “сухой ручей” с возможным дополнительным источником увлажнения – поверхностным притоком; мульчирование ровной поверхности почвы ракушечником и сосновым опадом. Увеличение запасов влаги в этих вариантах составило 31.4, 22.5 и 19.4% по отношению к контролю, где среднее значение запасов влаги не превышало 112 мм водного слоя и было близко к запасам влаги, соответствующим категории 0.7 от наименьшей влагоемкости (108 мм водного слоя). В незапечатанном фрагменте почвы среди мощения и в рокарии запасы влаги снижались по отношению к контролю на 4.0 и 11.2–30.7% соответственно в достаточные по увлажнению и засушливые годы. В первом случае различия не достоверны, а во втором существенны. Анализ хроноизоплет влажности почвы выявил дифференциацию вариантов по степени увлажненности почвенного профиля.
Ключевые слова: запасы почвенной влаги, хроноизоплеты, артоэкосистема, Albic Podzol
M. A. Sidorova and E. O. Borisova ''Moisture Regime of Loamy Sandy Soils of Moscow Meshchera Region under the Impact of Different Surface Planning Operations,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 976984 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080112
A. Mamut, M. Eziz, and A. Mohammad ''Pollution and Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in Farmland Soils in Yanqi County, Xinjiang, Northwest China,'' Eurasian Soil Science, 51 (8), 985-993 (2018). doi: 10.1134/S1064229318080082 опубликована в английской версии журнала
