Почвоведение №7, 2019
Генезис и география почв
Смирнова Л. Г., Чендев Ю. Г., Кухарук Н. С., Нарожняя А. Г., Кухарук С. А., Смирнов Г. В. Изменение почвенного покрова в связи с короткопериодическими климатическими колебаниями // Почвоведение. 2019. № 7. С. 773-780. doi: 10.1134/S0032180X19070116
Внутривековой климатический тренд периода 50–90-х гг. показывает чередование прохладно-влажных и тепло-сухих периодов, что подтверждается показателями гидротермических коэффициентов. Исследованиями, проведенными на юге лесостепи Среднерусской возвышенности (Белгородская обл.) на основе геоинформационного анализа разновременных почвенных карт, были выявлены закономерные трансформации границ почвенных ареалов автоморфных черноземов (Chernozems), связанные с внутривековой климатической цикличностью. Площади трансформированных ареалов черноземов (Chernozems) составили – 125790 га (38.5%). В целом, площади почвенных контуров на изучаемой территории на 61.5% (328885 га) остались без изменения. Индикаторами отклика почвенного покрова послужили карбонатность и выщелоченность. Выявлено, что при условии повышения гидротермического коэффициента более чем на 0.2 единицы происходят динамические колебания линии вскипания у черноземов (Chernozems), приводящие к изменению таксономической принадлежности почв на уровне подтипа.
Ключевые слова: черноземы, лесостепь, Среднерусская возвышенность, изменение климата, метод ГИС-анализа, векторные карты
Химия почв
Якименко О. С., Терехова В. А., Пукальчик М. А., Горленко М. В., Попов А. И. Сравнение двух интегральных биотических индексов при оценке эффектов гуминовых препаратов в модельном эксперименте // Почвоведение. 2019. № 7. С. 781-792. doi: 10.1134/S0032180X19070153
Дана оценка дескриптивной (описательной) способности двух интегральных биотических индексов, полученных на основе лабораторных экспериментальных данных о действии гуминовых препаратов (ГП) на микробиоту в условиях загрязнения медью образцов модельного субстрата, приготовленного согласно международному стандарту (ISO 11268-1) из песка, каолина и торфа (Standard Soil), который рекомендован для оценки биологических эффектов. Для обобщения результатов экотоксикологических исследований загрязненных образцов (660 мг Cu/кг) и интегральной оценки воздействия ГП на их биотическую составляющую использовали статистическую модель с применением функции желательности Харрингтона и интегральный параметр благополучия почвенной микробной системы по данным мультисубстратного тестирования (отношение биоразнообразия к неустойчивости). Индексы, полученные на основе двух комплексов многомерных данных, сравнивали по своей дескриптивной способности при описании детоксицирующей эффективности ГП. Установлено, что ГП главным образом стимулируют многовидовые бактериальные комплексы, тогда как тест-культуры, представляющие высшие растения и водоросли, менее чувствительны к внесению гуматов. Три из пяти изученных ГП обнаружили выраженный детоксицирующий эффект и улучшили состояние исследуемой системы. Оба интегральных биотических индекса – обобщенная функция желательности Харрингтона D и параметр общего благополучия системы G показали сходный вектор воздействия. Для полноты и большей надежности системы биотических показателей при экологическом нормировании следует ориентироваться на применение интегрального подхода, основанного на обобщенной функции желательности.
Ключевые слова: гуминовые вещества, биотестирование, микробиота, экологическая оценка субстратов, функция желательности Харрингтона
Маслов М. Н., Маслова О. А., Токарева О. А. Изменение лабильного и микробного пулов углерода и азота в лесной подстилке при разных способах хранения образцов // Почвоведение. 2019. № 7. С. 793-802. doi: 10.1134/S0032180X19070104
На примере образцов подстилки ельника черничного северной, средней и южной тайги проанализировано влияние способов хранения (высушивание, замораживание и хранение при низких положительных температурах) и предварительной аэробной инкубации на результат определения лабильного и микробного пулов углерода и азота. Установлено, что высушивание образцов подстилки и ее последующее увлажнение перед анализом приводит к уменьшению концентрации микробных углерода и азота на фоне увеличения концентрации элементов лабильного пула. Аналогичное воздействие на лабильный пул оказывает и замораживание образцов, однако оно не приводит к статистически значимому изменению концентрации углерода и азота микробной биомассы. Хранение при низких положительных температурах приводит к сокращению микробного пула, но неоднозначно действует на лабильные формы углерода и азота, что связано с циклами роста и отмирания микробной биомассы. Предварительная аэробная инкубация образцов подстилки не приводит к восстановлению характерной для свежих образцов концентрации углерода и азота. Основное направление трансформации соединений азота определяется соотношением C : N в лабильном органическом веществе и микробной биомассе и зависит от способа хранения: при высушивании преобладают процессы нетто-минерализации, при замораживании и хранении при низких положительных температурах – процессы нетто-иммобилизации.
Ключевые слова: минерализация, микробная иммобилизация азота, стандартизация условий хранения, инкубация
Кузнецова А. И., Лукина Н. В., Тихонова Е. В., Горнов А. В., Смирнов В. Э., Горнова М. В., Гераськина А. П., Шевченко Н. Е., Тебенькова Д. Н., Чумаченко С. И. Аккумуляция углерода в песчаных и суглинистых почвах равнинных хвойно-широколиственных лесов в ходе послерубочных восстановительных сукцессий // Почвоведение. 2019. № 7. С. 803-815. doi: 10.1134/S0032180X19070086
Дана сравнительная оценка аккумуляции углерода в суглинистых почвах Albic Retisols хвойно-широколиственных лесов Москворецко-Окской равнины и песчаных почвах Albic Podzols Брянского полесья. Показано, что уровень накопления углерода в почвах связан с их гранулометрическим составом и с такими биотическими факторами, как качество растительного опада и активность почвенных мезосапрофагов. Для лесов на песчаных почвах характерен высокий уровень запасов углерода в подстилке, что связано с небольшой биомассой почвенных сапрофагов. Содержание углерода значимо больше в минеральных горизонтах суглинистых почв, отличающихся высокой долей тонких частиц. Общие запасы углерода в подстилке и минеральном профиле суглинистых и песчаных почв оказались сопоставимыми, за исключением песчаных почв смешанного леса, отличающихся повышенным содержанием глинистых частиц. В ходе сукцессионного развития хвойно-широколиственных лесов на суглинках накопление углерода в подстилке в наибольшей степени выражено только на поздней стадии, благодаря высокому вкладу хвои ели. При этом уровни накопления углерода в гумусовых горизонтах суглинистых почв варьируют в связи с изменением их плотности, которая регулируется биомассой дождевых червей. При сравнении разных типов лесов, формирующихся на песчаных почвах, обнаружено, что уровень накопления углерода в подстилке сосновых лесов, представляющих раннюю стадию сукцессии, существенно выше, чем в подстилке смешанных и широколиственных лесов. Тенденции накопления углерода в минеральных горизонтах песчаных почв в основном определяются их мощностью, которая зависит от водного режима почв и регулирования древесными растениями объема промывающих почву атмосферных осадков.
Ключевые слова: запас почвенного углерода, C/N, дождевые черви, сукцессионная динамика, Брянское полесье, Москворецко-Окская равнина
Лодыгин Е. Д. Сорбция ионов Сu(2+) и Zn(2+) гуминовыми кислотами тундровой торфяно-глеевой почвы // Почвоведение. 2019. № 7. С. 817-826. doi: 10.1134/S0032180X19070098
Дана характеристика сорбционных свойств препаратов гуминовых кислот (ГК), выделенных из оторфованного горизонта тундровой торфяно-глеевой почвы (Histic Reductaquic Cryosols). Рассчитаны кинетические и термодинамические параметры сорбции ионов Cu2+ и Zn2+ на ГК. Установлено, что сорбция исследованных ионов тяжелых металлов препаратами ГК достоверно апроксимируется кинетическим уравнением реакции псевдопервого порядка. Отрицательные значения изменения энергии Гиббса при температурах 298.0 и 314.3 К для ионов Сu2+ (–26.2 и –24.5 кДж/моль соответственно) и для ионов Zn2+ (–22.2 и –22.0 кДж/моль соответственно) свидетельствует о возможности самопроизвольного протекания сорбции ионов данных металлов в исследованном диапазоне температур. Величины изменения энтальпии сорбции –33.1 кДж/моль для ионов Cu2+ и ‒4.5 кДж/моль для ионов Zn2+ указывают, что обе реакции являются экзотермическими. Показано, что с увеличением температуры константа сорбционного равновесия для ионов Сu2+ заметно снижается, в то время как для ионов Zn2+ ее изменение незначительно. Уменьшение значений констант сорбционного равновесия с ростом температуры указывает на смещение равновесия в сторону десорбции, что является характерным признаком физической сорбции и указывает на возможность двух механизмов связывания ионов на поверхности препаратов ГК – физическая и хемосорбция.
Ключевые слова: комплексообразование, кинетические и термодинамические параметры, константа сорбционного равновесия
Лукина Н. В., Орлова М. А., Казакова А. И., Бахмет О. Н., Тихонова Е. В., Тебенькова Д. Н., Крышень А. М., Горнов А. В., Смирнов В. Э., Шашков М. П., Влияние растительности на характеристики лесных почв Республики Карелия // Почвоведение. 2019. № 7. С. 827-842. doi: 10.1134/S0032180X19050071
Дана оценка влияния растительности на характеристики почв (кислотность, отношение C/N, содержание обменных форм элементов питания) северо- и средне-таежных лесов Республики Карелия, формирующихся в автономных позициях ландшафтов на почвообразующих породах варьирующего состава. Объектами исследований послужили распространенные в лесных биогеоценозах Карелии альфегумусовые почвы, приуроченные к автоморфным условиям на рыхлых четвертичных отложениях. Преобладают подзолы – Albic Podzols. Различия в характеристиках органогенных горизонтов почв, обнаруживаемые на уровне типов и формаций лесов в пределах и между подзонами, объясняются как варьированием состава почвообразующих пород и количеством осадков, так и влиянием растительности. К механизмам влияния растительности на характеристики почв, наряду с воздействием химического состава активной фракции опада растений доминирующих функциональных групп, можно отнести регулирование кронами деревьев разных видов и разного строения объема осадков, проникающих под полог, и соответственно интенсивности выноса соединений элементов из почв.
Ключевые слова: северная тайга, средняя тайга, почвообразующие породы, растительность, почвы, кислотность, органический углерод, элементы питания, обменные формы элементов питания
Abolfazl Azadi*. Majid Baghernejad Application of Kinetic Models in Describing Soil phosphorus Release and Relation with Soil Phosphorus Fractions Across Three Soil Toposequences of Calcareous Soils // Eurasian Soil Science. 2019. № 7. (опубликована в английской версии журнала)
Физика почв
Хитров Н. Б., Хайдапова Д. Д. Вязкоупругое поведение вертикового солонца Каменной степи // Почвоведение. 2019. № 7. С. 843-858. doi: 10.1134/S0032180X19070050
Цель работы – определить характеристики вязкоупругого поведения паст и монолитных образцов солонцовых и вертиковых горизонтов единого почвенного профиля Vertic Solonetz из Каменной Степи (Россия, Воронежская обл.) и на этой основе объяснить возникновение трех уровней несогласованных друг с другом деформационных структур с разной длиной волны и разным характером проявления деформации почвенной массы. Реологические характеристики для шести горизонтов получены методом амплитудной развертки (amplitude sweep test – AST) на реометре MCR-302. Обсуждаются особенности общего характера вязкоупругого поведения паст и монолитов, связь между модулем запаса в линейном диапазоне вязкоупругости с влажностью паст и микромонолитов, распределение реологических характеристик по профилю почвы, связь интеграла Iz, по величине которого оценивают жесткость структуры, с содержанием обменного натрия. Представлено сравнение реологических характеристик Vertic Solonetz с литературными данными по Vertisols из Бразилии, России и США и засоленной аллювиальной глинистой почвой Испании. Предложена гипотеза формирования почвенного профиля Vertic Solonetz с микрорельефом гильгай. Она основана на реологических характеристиках вязкоупругого поведения исследованных горизонтов.
Ключевые слова: реологические характеристики, линейный диапазон вязкоупругости, модуль запаса, модуль потерь, сликенсайды
Бобров П. П., Беляева Т. А., Крошка Е. С., Родионова О. В. Определение влажности образцов почв диэлектрическим методом // Почвоведение. 2019. № 7. С. 859-871. doi: 10.1134/S0032180X19050034
Рассмотрены способы измерения влажности почв диэлектрическим методом. Установлено, что на показания датчиков, использующих разные физические принципы, комплексная диэлектрическая проницаемость (КДП) оказывает разное влияние. Приведены результаты измерения КДП шести образцов: речного песка, бентонита, трех образцов чернозема обыкновенного (Haplic Chernozem (Loamic)) Омской области и смеси чернозема и речного песка. Содержание физической глины (частиц размером менее 0.01 мм) в образцах изменялось от 1.7 до 72%, содержание органического углерода – от 0 до 4.12%. Измерения КДП производились при разных значениях влажности в диапазоне частот от 10 кГц до 4–8 ГГц в одной и той же ячейке с использованием разработанной авторами оригинальной методики. Выявлено, что на частотах ниже 20–30 МГц сильное влияние на КДП оказывают процессы межслойной диэлектрической релаксации и проводимость почвенного раствора, вследствие чего диэлектрическая проницаемость является неоднозначной функцией влажности. Измерения влажности лучше всего проводить в диапазоне частот 0.5–3 ГГц, где влияние межслойной релаксации и проводимости почвенного раствора на КДП незначительно. Выполнены измерения влажности и удельной проводимости почв емкостным датчиком Decagon 5ТЕ. Найдена калибровочная зависимость, включающая измеряемую этим датчиком проводимость, справедливая для разных почв. Погрешность измерения влажности с использованием этой зависимости составляет 0.035 м3/м3. Применение индивидуальных калибровочных зависимостей для каждой из почв позволяет снизить погрешность до 0.014 м3/м3. Результаты работы могут быть использованы для увеличения точности определения влажности почв диэлектрическим методом.
Ключевые слова: диэлектрическая проницаемость почв, удельная электрическая проводимость, оптимальный диапазон частот, чернозем обыкновенный среднегумусный (Chernozem)
Деградация, восстановление и охрана почв
Королева П. В., Рухович Д. И., Шаповалов Д. А., Сулейман Г. А., Долинина Е. А. Ретроспективный мониторинг переувлажнения почвенного покрова пахотных земель Тамбовской области в 2018–1968 гг.х // Почвоведение. 2019. № 7. С. 872-890. doi: 10.1134/S0032180X19070074
Методами ретроспективного мониторинга почвенно-земельного покрова проведена проверка гипотезы об увеличении площадей переувлажненных почв на пахотных угодьях Тамбовской обл. Период ретроспекции составляет 50 лет (2018–1968 гг.) по данным дистанционного зондирования и более 60 лет по архивным материалам. Установлено, что переувлажнение богарных почв носит периодический характер, но не имеет тренда к увеличению, то есть площади распространения переувлажненных почв за последние 50–60 лет не изменялись. Площадь периодического влияния переувлажнения на землепользование пашни составляет 181 тыс. га или 8.5% от площади пашни. Показано, что официальная статистика существенно занижает площади распространения переувлажненных почв, так как не учитывает переувлажненные почвы пахотных угодий. Общая площадь переувлажнения охватывает порядка 16% сельскохозяйственных угодий Тамбовской обл., 6% которых приходится на пашню. Выявлено, что сокращение пашни по экономическим причинам в исследуемый период существенно превышало влияние природных факторов. Ключевые слова: переувлажнение почв, динамика землепользования, материалы дистанционного зондирования, почвенные карты, динамика посевных площадей
J. Diatta, A. Andrzejewska, T. Rafałowicz Reactivity, exchangeability and solubility of heavy metals in various soil materials – concepts and evaluation // Eurasian Soil Science. doi:. 2019. № 7. (опубликована в английской версии журнала)
Чуков С. Н., Яковлев А. С. Категории почвы и земли в современном законодательстве России // Почвоведение. 2019. № 7. С. 891-898. doi: 10.1134/S0032180X19070025
Анализ действующих законодательных актов показывает, что правовые нормы установлены, в основном, для почв, относящихся к категории земель сельскохозяйственного назначения. Ориентация земельного законодательства на категорию “земли” не учитывает специфические особенности почв как важнейшего компонента окружающей среды, выполняющего важнейший комплекс экологических функций, как в естественных, так и в антропогенных экосистемах. В настоящее время даже немногие упоминания о почве в системе нормативно-правовых актов активно вытесняется категорией “земля” или “земли”, которое по своей юридической сущности представляет собой, прежде всего, социально-экономическую категорию. Существующие в научной литературе, нормативных актах и законопроектах формулировки достаточно полно отражают современные научные представления о почве как самостоятельном природном теле, однако с юридической точки зрения крайне расплывчаты, неопределенны и не встречают понимания среди законодателей. Поэтому при юридическом определении категории “почва” предлагается ограничиться несколькими ее важнейшими параметрами, в качестве которых следует, прежде всего, использовать содержание гумуса и плотность почвы. Естественно, что ограничение категории “почва” небольшим набором характерных признаков где-то сузит, а где-то неоправданно расширит количество природных или рукотворных объектов, относящихся к почвам, но позволит сдвинуть с мертвой точки проект закона №83224-3 “Об охране почв”.
Ключевые слова: охрана окружающей среды, природоохранное законодательство, охрана почв
