Почвоведение №11, 2023

                                             

Генезис и география почв

А. Э. Сверчкова, О. С. Хохлова, А. О. Макеев, Е. Н. Асеева, П.Г. Куст, Т. Н. Мякшина, И. А. Козмирчук Геоархеологический анализ почв и земляных конструкций крупного кургана бронзового века, Краснодарский край // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1303-1326. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600129

Изучен хроноряд палеопочв, погребенных под разновозрастными конструкциями крупного (h – 3.5 м, d – 74 м) кургана Шумный в Краснодарском крае. Курган сооружен представителями катакомбной (4800–4200 л. н. или XXVIII–XXII вв. до н. э.) и срубной (3500–3000 л. н. или XV–X вв. до н. э.) культур бронзового века. В кургане выявлено пять конструкций, сооруженных из местных почв и антропогенных примесей, при этом каждая из последующих перекрывала предыдущую и выходила за ее пределы, погребая все новое пространство; под каждой конструкцией изучена погребенная почва. За время строительства кургана (4800–3000 л. н. или XXVIII–X вв. до н. э.) в почвах увеличились содержание органического углерода и показатели магнитной восприимчивости, уменьшились степень нарушенности профиля землероями, сократилось содержание карбонатов и обменного натрия в составе обменных оснований. Такая же направленность изменений морфологических, а также основных физико-химических свойств обнаружена и в материалах курганных конструкций, от ранней к поздней. Почвы, использованные для возведения разновозрастных конструкций кургана, имели разные свойства на момент сооружения той или иной конструкции и собирались с существенно бóльшей, чем занимает курган, площади, что повышает достоверность проведенных исследований. На основе анализа свойств погребенных почв и материалов конструкций предложена схема изменения климатических условий за период строительства кургана: от раннекатакомбного к срубному времени – увеличилось атмосферное увлажнение и снизилась среднегодовая температура. Для погребенных почв проведен палинологический анализ, который независимо от палеопочвенных данных подтверждает выводы об изменениях климата. На основе морфологических и аналитических исследований раннекатакомбное время дополнительно охарактеризовано как аридное. Такие климатические условия привели к растрескиванию, дегумификации и окарбоначиванию верхних горизонтов палеопочв в финале этого времени. Технико-технологические приемы, использованные при строительстве кургана, включали трамбовку земляного материала в сухом и влажном виде, грубое замешивание, добавление речного ила, углей и костей.

Ключевые слова: эволюция почв, реконструкция климата, погребенные почвы бронзового века, микроморфология почв, курганные конструкции, палинология

Н. А. Аветов, Е. А. Шишконакова Сфагновый очес – важнейший генетический горизонт в профиле

 торфяных почв бореальных болот // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1327-1339. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600622

Торфяные почвы таежной зоны Западной Сибири исторически относительно слабо изучены. В диагностике торфяных почв вопрос о принадлежности горизонта сфагнового очеса к почвенному профилю, а также о выделении его нижней границы остается не решенным. В Международной классификации WRB и классификации почв России сфагновый очес рассматривается в качестве напочвенного растительного покрова, в то время как в советской классификации он считается составной частью почвенного профиля. Последней из приведенных точек зрения придерживается и большинство российских исследователей-болотоведов. С использованием материала, полученного при изучении торфяных почв в бассейне р. Казым (правый приток Оби, подзона северной тайги, Западная Сибирь), проведена сравнительная характеристика горизонта сфагнового очеса (0–20 см) и подстилающего его торфяного горизонта (20–50 см) по трем параметрам: ботаническому составу торфа, степени его разложения и окраске торфяной почвы. Все почвы дифференцированы на горизонт очеса и торфяной горизонт хотя бы по одному параметру (5% профилей), но в 71% случаев – по трем. Степень дифференциации профиля на два горизонта имеет тенденцию к увеличению в ряду почв, формирующихся в олиготрофных сосново-кустарничково-сфагновых, олиготрофных комплексных грядово-мочажинных и мезотрофных биогеоценозах. В подавляющем большинстве торфяных олиготрофных почв переход от горизонта очеса к торфяному горизонту имеет постепенный характер, не позволяющий воспроизводимо оценить положение границы в почвенном профиле. Предлагается установить фиксированную мощность очеса в 20 см, отнеся его к поверхностному горизонту торфяной почвы.

Ключевые слова: диагностика торфяных горизонтов, граница почвенного горизонта, болота Западной Сибири, классификация почв, Histosols

И. Н. Горохова, Н. Б. Хитров Распознавание каменистых, песчаных и карбонатных с поверхности почв на юге Приволжской возвышенности (Волгоградская область) по космическим снимкам // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1340-1356. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600609

Исследовали почвы Волго-Донской оросительной системы, в пределах опытной станции “Орошаемая”. Распознавание проводили по спектральной яркости космического изображения (Pleiades) открытой поверхности почв в 4 каналах, из которых наиболее ранжированные значения отмечены в канале В1 (0.43–0.55 мкм). Изучены три катены, вдоль которых получена полевая информация о почвах. Установлено, что наибольшую яркость (В1) создают разбросанные по поверхности камни, щебень и песок (970–1100 ед.). Далее следуют поверхностно-вскипающие почвы с сильнощебнистыми породами на глубине около 1.5 м и супесчаные почвы (710–830 ед.), вскипающие с поверхности почвы на пестрых суглинках и песках около полуметра (до 700 ед.), а также поверхностно-карбонатные почвы, где пестрые суглинки и пески расположены глубоко (более 70 см), или наблюдается отсутствие карбонатного материала в поверхностных горизонтах, с яркостью 560–670 ед. Использование такого подхода позволит более детально проводить распознавание почв по материалам космических съемок и разделять поверхностно-каменистые и песчаные почвы от поверхностно-карбонатных почв, отображающихся на снимках похожей пятнистой неоднородностью, но отличающихся спектральной яркостью.

Ключевые слова: космическое изображение, спектральная яркость, почвенно-геоморфологический профиль, спектральный профиль, каменистость почв, карбонатность почв, открытая поверхность почвы

Химия почв

Чинилин А.В., Виндекер Г.В., Савин И.Ю Vis-NIR спектроскопия для целей оценки содержания органического углерода почв (метаанализ) // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1357-1370. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600695

Выполнен обзор и метаанализ научных статей, посвященных оценке содержания органического углерода почв с применением подходов Vis-NIR спектроскопии. В обзор вошло 134 исследования, опубликованных в период с 1986 по 2022 гг. с общей выборкой в 709 значений количественных метрик. Поиск статей проводили в научных поисковых системах: РИНЦ, Science Direct, Scopus, Google Scholar по ключевым словосочетаниям: “спектроскопия почв” и “Vis-NIR spectroscopy AND soil organic carbon”. В процессе метаанализа при помощи непараметрического одностороннего дисперсионного анализа Краскела–Уоллиса в совокупности с непараметрическим методом попарного сравнения выполняли определение наличия статистически значимой разницы между медианными значениями принятых количественных метрик предсказательной силы моделей (коэффициента детерминации, корня среднеквадратичной оценки (RMSE) и отношения производительности к отклонению (performance to deviation, RPD)). В результате выявлена наилучшая эффективность метода предварительной обработки спектральных кривых. Проведено сравнение результатов оценки содержания органического углерода почв между методом спектроскопии в лаборатории и в полевых условиях.

Ключевые слова: бесконтактное зондирование, прогноз, алгоритмы, калибровка моделей, валидация

И. А. Дубровина, Е. В. Мошкина, А. В. Туюнен, Н. В. Геникова, А. Ю. Карпечко, М. В. Медведева Почвы и пулы углерода на шунгитовых породах Южной Карелии при разных типах землепользования // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1371-1384. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600464

 Исследованы азональные органо-аккумулятивные почвы на шунгитовых породах и влияние типа землепользования на их свойства и экосистемные запасы углерода. 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 сосняк в качестве контроля, пашню, сенокос, а также молодой ольшаник и средневозрастной смешанный лес. В отличие от зональных почв изменение землепользования не ведет к значительной трансформации свойств шунгитовых почв. Наибольшее влияние оказывает удаление камней, способствующее образованию развитых пахотных горизонтов. Для почв характерны высокая скелетность, слабодифференцированный маломощный профиль, низкие значения плотности и близкая к нейтральной реакция среды. Большой разброс значений содержания Сорг от 1.6 до 11.7% обусловлен неоднородным составом почвообразующих пород. Сельскохозяйственное освоение способствует накоплению обменных оснований, подвижных калия и фосфора, содержание которых в шунгитовых почвах повышено изначально. Для всех участков характерна высокая скорость минерализации органического вещества (С/N не выше 17). В почвах отмечено небольшое содержание Смик (84–245 мг С/кг), что может быть следствием малой доступности субстрата вследствие литогенного происхождения углерода и повышенных концентраций тяжелых металлов и лантаноидов в шунгитовых породах. Запасы органического углерода почв колеблются в пределах 17–251 т С/га, а запасы Смик – в пределах 6–43 г С/м2. Общие экосистемные запасы углерода (надземная и подземная фитомасса, дебрис, подстилка и почва) максимальны на сенокосе (259 т С/га) и минимальны в молодом лесу (74 т С/га). Общий запас углерода на участках пашни, средневозрастного и контрольного лесов находится в пределах 169–211 т С/га.

Ключевые слова: изменение землепользования, почвенные функции, запасы углерода, органический углерод почвы, углерод микробной биомассы, органо-аккумулятивные почвы

Zhichao Han, Feifei Wang, Dongxu Liu, Yuting Bai, Yuxin Zhou,Chunmei Sai, and Yunjiang Liang ''Spatial Distribution of Different Forms of Soil Phosphorus of a Pingguoli (Pyrus bretschneideri) Orchard in Yanji, China,'' Eurasian Soil Science,  (), - (). https://doi.org/10.1134/S1064229323601245

The distribution of phosphorus in permanent cropping systems such as orchards soil differs from that of other agricultural soils because of the developed root system with a large biomass and long-life cycle of fruit trees. However, our understanding of soil phosphorus in orchards remains poor. This study applied chemical and spectroscopic analyses to compare differences in soil phosphorus between different slope positions and soil horizons of a Pyrus bretschneideri orchard. The results suggested that soil phosphorus of the Pyrus bretschneideri orchard exceeded that in wasteland. Moderately labile organic phosphorus and orthophosphate are the main forms of soil phosphorus in Pyrus bretschneideri orchard and play an important role in phosphorus cycle of Pyrus bretschneideri orchard soil, the continuous supplementation of them can meet the phosphorus nutrient needs of Pyrus bretschneideri trees. Moreover, Pyrus bretschneideri trees mainly obtain nutrients from horizons AB to B, there should be further focus to the depth of 20–80 cm of fertilizer application approximately in Haplic Luvisols.

Keywords: 31Phosphorus-Nuclear Magnetic Resonance, Bowman-Cole method, Haplic Luvisols, slope

position, soil horizon

Minxia Liu, Jiale Mi, Siyuan Wang, Shirui Xiao, Le Li, and Yindi Xiao ''Characteristics of Soil Organic Carbon Distribution in Different Economic Forests in Gangu County, Gansu Province, China,'' Eurasian Soil Science,  (), - (). https://doi.org/10.1134/S1064229323700242

In this study, five types of economic forest plots were selected as sample plots (Malus pumila, Juglans

regia, Zanthoxylum bungeanum, Prunus persica, and Prunus armeniaca) in Gangu County, Gansu Province, and wasteland was used as a control to investigate the changes of soil organic carbon content in 0–100 cm of different economic forests in Gangu County. The results showed that the soil organic carbon content of different economic forests in Gangu County ranged from 12.65 ± 0.09…7.20 ± 0.13 g/kg in layer 0–10 cm. The soil organic carbon content at 0–100 cm depth ranged from high to low: apple (Malus pumila), pepper (Zanthoxylum bungeanum), walnut (Juglans regia), apricot (Prunus armeniaca), peach (Prunus persica) and wasteland. The SOC content of the five forest types and the wasteland showed apparent surface aggregation, with the highest SOC content of 17.20 g/kg for Malus pumila and the lowest SOC content of 12.65 g/kg for the wasteland in the 0–10 cm surface layer; in the 80–100 cm deep layer, the highest SOC content of 14.90 g/kg for Juglans regia and the lowest SOC content of 9.17 g/kg for the wasteland. SOC content was positively correlated (p < 0.05, n = 126) with soil water content, soil enzyme activity and soil microbial population, and significantly negatively correlated (p < 0.05, n = 126) with pH and soil bulk density. Overall, the mean value of SOC content in 0–100 cm soils of Malus pumila and Zanthoxylum bungeanum is higher among the five economic forest species in Gangu County. The mean SOC content of Malus pumila and Zanthoxylum bungeanum in 100 cm soil is relatively high among the five economic forest species, therefore Malus pumila is the preferred choice for economic forest planting in Gangu County, and in the future economic development and ecological restoration practice of Gangu County, it is recommended to plant a mixed forest planting pattern of Malus pumila and Zanthoxylum bungeanum, which is conducive to improving the potential carbon sink function of economic forests in the area.

Keywords: economic forest vegetation, soil properties, structural equation modeling, Calcic Cambisols

Физика почв

М.В. Корнейкова, В.И. Васенев, Н.В. Салтан, М.В. Слуковская, А.С. Сошина, М.С. Заводских, Ю.Л. Сотникова, А.В. Долгих Анализ эмиссии СО2 городскими почвами в условиях Крайнего Севера // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1385-1399. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600373

 Исследования динамики эмиссии CO2 ( ) с параллельным наблюдением температуры и влажности почвы проводили в селитебных зонах городов Мурманск и Апатиты (Мурманская область) по сравнению с ненарушенными фоновыми участками с мая по октябрь 2021–2022 гг. Средние городскими почвами составили 5–7 г С/(м2 сут) в летний период и 1–2 г С/(м2 сут) в весенний и осенний периоды. Температура была основным абиогенным фактором, определяющим сезонную динамику почвенного дыхания (R2 от 0.4 до 0.7, p < 0.05; температурный коэффициент Q10 до 2.5), при этом избыточная влажность оказывала лимитирующее воздействие, особенно на фоновых участках. Неоднородность гидротермических условий и содержание биофильных элементов определили различия средней между фоновыми и городскими почвами. Для фоновых почв средняя температура была ниже, а влажность выше, чем для городских участков, что определило наименьшие значения эмиссии. Среди городских почв более высокая была показана для участков с древесно-кустарниковой растительностью. Ключевые слова: урбанизация, Арктика, зеленая инфраструктура, экологические функции почв, сезонная динамика, почвенное дыхание, Albic Podzol, Urbic Technosol

Д. А. Хорошаев, И. Н. Курганова, В. О. Лопес де Гереню Отклик гетеротрофного почвенного дыхания на режим выпадения летних осадков и мощность снежного покрова в условиях умеренно-континентального климата // Почвоведение. 2023. Т. 68. № 11. С. 1400-1418. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600749  

Режим выпадения осадков наряду с температурными условиями являются ключевыми факторами, определяющими скорость разложения органического вещества почв в наземных экосистемах. Цель работы – оценка влияния продолжительности засушливых периодов летом и разной глубины снежного покрова зимой на гетеротрофное дыхание почвы. Исследования проводили в рамках двухлетнего полевого имитационного эксперимента, организованного на серой почве (Haplic Luvisol) в зоне умеренно-континентального климата (южное Подмосковье), включающего 3 варианта: (1) имитация мягких погодных условий с равномерным поливом почвы летом и отсутствием ее промерзания зимой, (2) имитация двух летних сухих периодов продолжительностью 1–2 мес. с естественным режимом снежного покрова, (3) имитация экстремальных погодных условий с одним длительным (~3 мес.) сухим периодом летом и полным удалением снежного покрова зимой. Гетеротрофное дыхание почвы определяли методом закрытых камер на площадках под бессменным черным паром в течение двух лет непрерывного эксперимента и одного года после его окончания. Медианные значения гетеротрофного почвенного дыхания за весь период эксперимента в трех вышеупомянутых вариантах опыта составили 38, 27 и 19 мг С/(м2 ч) соответственно. Имитация непродолжительных сухих периодов привела к усилению суммарного гетеротрофного дыхания почвы за период летнего эксперимента на 7–10%, что может быть связано как с циклами высушивания и увлажнения почвы, так и с повышением средней летней температуры 20-сантиметрового почвенного профиля на 1.5°С. Имитация продолжительного сухого периода привела к снижению суммарного гетеротрофного дыхания почвы за тот же период на 12–16% как результат низкой влажности почвы. Промерзание почвы явилось причиной снижения суммарного гетеротрофного дыхания почвы за период зимнего эксперимента на 34–72%. Доля морозного периода (ноябрь–март) в годовом потоке СО2 из почвы составила 25–34% в варианте, где почва не промерзала, и 14–19% – в вариантах с промерзающей почвой. Сделано заключение, что отсутствие промерзания почвы, вызванное увеличением глубины снежного покрова, привело к более существенному изменению величины годового гетеротрофного дыхания почвы, чем недостаток осадков в летний сезон.

Ключевые слова: эмиссия СО2 из почвы, засухи, оттепели, температурный режим почвы, промерзание почв, черный пар, экстремальные погодные явления, Haplic Luvisol

Xin Zhang, Baowei Zhao, Hui Liu, Yue Zhao, and Liujun Li ''Mechanisms of Sludge Biochar Effects on Thermal Properties of a Loess Soil (Sierozem),'' Eurasian Soil Science,  (), - (). https://doi.org/10.1134/S1064229323600689

The purpose of this study was to analyze the effects of sludge biochar (BC) application (2, 5, 10, 15% w/w) on the physico-chemical and thermal properties (thermal capacity, thermal conductivity and thermal diffusion) of loess and the mechanism of action. The results showed that the application of BC changed the soil particle size distribution, reduced the soil bulk density, increased the soil total porosity (1.19– 11.51%), organic matter content (10.94–85.02%), saturated water content (1.85–7.15%) and field water capacity (0.09–13.00%), and decreased the soil thermal capacity, thermal conductivity and thermal diffusivity, with an average decreasing amplitude of 2.13, 5.45 and 7.54%, respectively. Soil bulk density and water content (<30%) were positively correlated with soil thermal capacity, thermal diffusivity and thermal conductivity. The mechanisms are mainly that the negative impact of changing soil solid composition and increasing total porosity by biochar with low density and thermal parameter values; and the positive effect of raising water content by improving soil water holding capacity. Sludge biochar shows great potential in soil improvement and can realize sludge sustainable management.

Keywords: bulk density, soil porosity, soil water, thermal capacity, thermal conductivity

10. R. Kacimov, and S. S. Al-Ismaily ''Indented Interfaces between Soil Strata: Analytical and HYDRUS2D Modeling of 2-D Seepage Towards a Wedge,'' Eurasian Soil Science, (), - (). https://doi.org/10.1134/S1064229323600707

Formation of soil horizon boundaries are commonly qualitatively described, their formation and time evolution are rarely quantified by adequate mathematical modeling. In this paper, analytical (using conformal mappings) and numerical (involving HYDRUS2D simulations) methods are employed to model 2D infiltration-induced Darcian flows within a layered fine/coarse soil substrate system featuring a wedgeshaped interface, considering both saturated and unsaturated conditions. Initial-boundary value problems to the Richards (in particular, Laplace’s) partial differential equations are set in domains with geometry of interfaces more complex than in regular soil profiles. The patterns of 2D distribution of physical characteristics (streamlines, isobars, velocities, etc.) are found in two variants of such a system (loam/gravelly non-capillary material, loam/sand), with comparison of analytical and numerical models. The novelty of the results is in the analysis of concentrating streamlines with maximum water flow rates and fastest travel time of advected marked particles at the tops of the jagged interface of the soil textures and the unsaturation of the underlying coarse-dispersed substrates during pressure infiltration of water in such systems. Also, if the soil surface is subject to small infiltration fluxes, the opposite phenomenon of capillary barrier, i.e. diversion of the infiltration flux from the top of the interface of the coarse substratum, is demonstrated in HYDRUS2D simulations. Prediction of morphological variations of SPs with non-horizontal interfaces, which undergo time-factor controlled anthropogenic drivers, is important for theoretical soil hydrophysics and hydrological and soil/geotechnical engineering.

Keywords: horizons boundaries, soil layering, conformal mappings, Zhukovsky’s holomorphic function, soil water velocity and travel time

Биология почв

А. В. Богородская,  Е. А. Кукавская, О. П. Каленская, Л. В. Буряк Изменение микробиологических

 и физико-химических свойств почв после пожаров в сосновых и берёзовых лесах центральных районов Забайкальского края // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1418-1436. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600245

 Исследованы микробиологические и некоторые физико-химические свойства дерново-подбуров иллювиально-железистых (Entic Rustic Podzols) сосновых и серогумусовых типичных легкосуглинистых почв (Umbrisols) производных березовых лесов центральных районов Забайкальского края. После пожаров в сосновых насаждениях в дерново-подбурах отмечается уменьшение содержания суммы обменных оснований, валового азота, подвижных соединений калия и фосфора, увеличение соотношения C : N; для березняков характерно увеличение названных показателей и сужение соотношения C : N в профиле серогумусовых типичных почв. Содержание гумуса в верхнем почвенном горизонте снижается только на свежей гари в сосняке после высокоинтенсивного пожара, тогда как на других участках оно увеличилось. Уменьшение кислотности почв отмечено на всех пройденных пожарами участках. Высокоинтенсивные пожары приводят к достоверному снижению содержания микробной биомассы и увеличению базального дыхания, а также к изменению структуры экологотрофических групп микроорганизмов в профиле почв до глубины 10 см минерального горизонта. Низкоинтенсивные пожары затрагивают в основном подстилку. Коэффициент qCO2 увеличивался в 2–5 раз после пожаров в подстилке и в 1.5–2 раза в гумусовом горизонте только после высокоинтенсивных пожаров. На свежих гарях в сосняках значительно сокращались запас микробной биомассы и микробная продукция CO2 до глубины 10 см минеральной части почвенных профилей. На остепненном участке, сформировавшемся после воздействия пожаров в сосняке и в березняке, в гумусовом горизонте запас углерода микробной биомассы сокращался на 15–20%, а микробная продукция СО2 увеличивалась на 10–20%. Рассматриваемая послепожарная трансформация структурно-функциональных параметров микробоценоза почв и снижение на 20–40% суммарных запасов углерода микробной биомассы на всех участках предопределяют длительный период восстановления почв после пожаров в светлохвойных и лиственных насаждениях центральных районов Забайкальского края.

Ключевые слова: Entic Rustic Podzols, Umbrisols, лесные пожары, микробная биомасса, базальное дыхание, qCO2

Xue He, Wei Wang, Xiaohui Wang, Bo Zhang, Feng Shi, A. V. Kurakov, and Fuqiang Song ''The Potential of Mycorrhizal Fungi to Increase Terrestrial Ecosystem Carbon Sink: a Review,'' Eurasian Soil Science,  (), - (). https://doi.org/10.1134/S1064229323601178

Increasing terrestrial ecosystem carbon sink is an effective way to mitigate the rise of atmospheric carbon dioxide (CO2) concentration and achieve the goal of “carbon neutrality”. Mycorrhizal fungi are beneficial microorganisms that can form symbiotic relationships with 90% of plants in terrestrial ecosystems, and the symbiont contributes significantly to soil and plant carbon sink. In the review, we take arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and ectomycorrhizal fungi (EMF), which are the most extensively studied currently, as the narrative objects, and discuss the carbon sink enhancement potential of mycorrhizal fungi from the following four aspects. The first, mycorrhizal fungi indirectly increase the plant carbon sink by promoting photosynthesis and increasing biomass in the host plant, and this advantage can be maintained even under stressful conditions. The second, the process of carbon source transportation between AMF-plant symbionts and EMF-plant symbionts is described in this paper. The third, review describes that mycorrhizal fungi contribute to soil carbon sink by increasing carbon input as well as decreasing carbon output. The fourth, we point out the shortcomings of the current study and provide a prospect for future research, with the aim to provide theoretical support for increasing terrestrial carbon sink.

Keywords: arbuscular mycorrhizal fungi, ectomycorrhizal fungi, plant carbon sink, soil carbon sink

Ya-Qi Fan, Qi Liu, Rui-Xuan Huo, Ya-Nan Wang,Lai-Chun Guo, Zhen-Ping Yang, Ting-Miao Huang, Zhi-Qiang Gao and Yue-Jing Qiao Effects of Nitrogen Addition on Rhizosphere Soil Microbial Community and Yield of Wheat in Loess Plateau // Eurasian Soil Science,  (), - ().https://doi.org/0.1134/S1064229323600847

The soil microbial community diversity of wheat rhizosphere was affected by the amount of nitrogen fertilizer. In addition to bacterial community, ammonia-oxidizing archaea, nitrogen-fixing bacteria and denitrifying bacteria also play important roles in nitrogen cycle. At present, the microecological mechanism of its response to nitrogen application is still unclear. In this study, the rhizosphere soil microorganisms of winter wheat were used as the research object. The changes of soil bacteria, ammonia-oxidizing archaea, nitrogen-fixing bacteria and denitrifying bacteria communities under five nitrogen rates of 0 – N(0), 90 – N(6), 180 – N(12), 240 – N(16), 300 – N(20) kg N ha-2 were studied by high-throughput sequencing technology. Under N(12) treatment, the Alpha diversity index of bacteria, AOA and nifH nitrogen-fixing bacteria and the Shannon and Simpson indices of nirK denitrifying bacteria were significantly increased. N(12) treatment significantly increased the relative abundance of Proteobacteria, but no significant difference was found at the nifH and nirK bacterial phyla levels. Under the high nitrogen treatment of N(16) and N(20), the dominant bacteria of nirK-type denitrifying bacteria increased significantly compared with N(12) treatment, there was no significant difference in microbial community distribution between N(20) and the control group. Therefore, the nitrogen addition under N(12) treatment was most conducive to the absorption and utilization of nitrogen fertilizer by soil microorganisms. The effect of nitrogen addition on microbial community was weaker than that of soil properties and wheat yield, and nitrogen addition was significantly correlated with yield, reaching the highest yield at 300 kg ha–2.

Keywords: nitrogen fertilizer, winter wheat, functional microbial community, soil properties, Cinnamon soil (Carbonatic, Calcifractic)

Минералогия и микроморфология почв

10. Bakhshi, A. Heidari, M. H. Mohammadi, and E. Ghezelbash ''Estimation of Water Retention at Low Matric Suctions Using the Micromorphological Characteristics of Soil Pores,'' Eurasian Soil Science, (), (). https://doi.org/10.1134/S1064229323600549

The objectives of this study were to characterize the soil pore area distribution (SPAD) and estimate the high energy soil-water characteristic curve (SWCC) using the two-dimensional (2D) image analysis method. Totally, 24 undisturbed soil samples taken from different horizons of six soil profiles (from surface to 1 m), were studied for micromorphological and physical characteristics including SWCC. The undisturbed samples were impregnated with a mixture of polyester resin plus fluorescent dye diluted with styrene. To determine the SPAD, the 2D images were analyzed using ImageJ software. The Laplace equation was also used to transform the estimated SPAD to SWCC using the mean equivalent diameter for each pore area class, and the estimated SWCC was compared to the SWCC which had been measured by a pressure plate/membrane apparatus. The results showed that, in matric suctions from 0 to 1000 cm of water column, the 2D image analysis method could determine the quantity of the pores which retain water. The macro-pores had almost circular shapes, while the finer pores exhibited more elliptical shapes and less circularity. The Feret diameter (R) and minimum Feret diameter (r) of the pores were significantly different from the Feret diameter of a circular cross-section. Therefore, the assumption of circularity of soil pores, which links SWCC to SPAD, could add uncertainty to the obtained results, particularly at high matric suctions resulting from thin pores. More accurate assessment and pore visibility techniques seemed to be necessary for better determination of the soil pores characteristics such as orientation, connectivity, and functioning and the differences in diameter, volume of the pores throughout the pores.

Keywords: soil porosity, 2D image analysis, Laplace equation, pore circularity

Агрохимия и плодородие почв

В.П. Самсонова, Ю.Л. Мешалкина, В.А. Добровольская, М.И. Кондрашкина, С.Е. Дядькина, О.И. Филиппова, Д.Г. Кротов, Т.М. Морозова, П.В. Красильников Исследование неопределенности оценок запасов органического углерода в масштабах угодий // Почвоведение. 2023. № 11. С. 14371449. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600725

 Проведено исследование источников неопределенности оценки запасов органического углерода в слое 0–30 см в масштабах площадки опробования (100 × 100 м), заложенной на дерново-подзолистой окультуренной почве (Albic Glossic Retisol (Aric, Loamic, Ochric)). В эксперименте использовали два способа отбора проб: классический по 10-сантиметромым слоям из прикопок и буром на глубину 0–30 см. Плотность почвы определяли методом Качинского, содержание углерода – методом Тюрина. Часть проб дополнительно проанализировали в Брянском государственном аграрном университете. Оценены неопределенности, связанные с природным варьированием, пробоподготовкой и собственно аналитическим процессом. Аналитическая неопределенность измерения плотности в условиях проведенного эксперимента не зависела от глубины опробования и составляла около 6%. Аналитическая погрешность по методу Тюрина не отличалась в разных лабораториях. Ее вклад составлял 5–9% от общей дисперсии содержания органического углерода почвы на участке. Неопределенность пробоподготовки обусловливала от 11 до 26%, природное варьирование – от 49 до 68% от общей дисперсии соответственно. Определение содержания углерода в пробах, отобранных буром, когда образец отбирается сразу на 0–30 см, выигрывает в уменьшении промежуточных операций и дает сопоставимые результаты по сравнению с послойным отбором почвенных проб.

Ключевые слова: аналитическая погрешность, вклад пробоподготовки, запасы гумуса в условиях воспроизводимости, точность при расчете запасов, доверительный интервал содержания гумуса, дерново-подзолистые почвы

10. L. C. Inovejas, A. F. Waje, Ch. O. Llait, and T. J. Bajas ''Delineation of Micronutrient Deficient Zones in Agricultural Soils of Sta. Ignacia, Tarlac,'' Eurasian Soil Science, (), - (). https://doi.org/10.1134/S1064229323600719

Abstract—Delineation of nutrient-limited zones in agricultural soils is delicate in achieving balanced fertilization and appropriate land management. Due to the lack of detailed information regarding micronutrient availability in Sta. Ignacia, Tarlac, Central Luzon Philippines, a study was conducted to investigate the spatial distribution of Zn, Cu, Fe and Mn in the municipality. Soil test results were subjected to descriptive statistics and geo-analytical technique through best fit semivariogram based on highest coefficient of determination. Then, ordinary kriging was employed using the optimum model to generate spatial variability maps and eventually delineate nutrient limited areas. Micronutrient concentration in the area followed the order Fe > Mn > Cu > Zn with moderate to strong variability. Spatial dependence factors (SDf) were found to be moderate for Zn and Cu, while strong SDf were recorded for Fe and Mn. Zn deficient zones accounting to 2.517 ha were delineated in the extreme northern and southern region of the municipality. Cu deficient zone covering 1.893 ha was delineated at the east-central region of the study area. Meanwhile, no limited zones were delineated for Fe and Mn indicating the relative abundance of these nutrients in Sta. Ignacia, Tarlac. Therefore, interventions to increase Zn and Cu availability in deficient zones are recommended to further improve crop yields in the municipality.

Keywords: kriging, micronutrient, semivariogram, spatial variability, Inceptisols

Деградация, восстановление и охрана почв

Замотаев И.В., Грачева Р.Г., Конопляникова Ю.В., Долгих А.В.  Карелин Д.В.  Белоновская Е.А.  Добрянский А.С., Михеев П.В. Почвообразование на отходах сахарной промышленности в Центральном Черноземье // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1450-1471. https://doi.org/10.31857/S0032180X2360052X

 Исследовали почвы, формирующиеся на очистных сооружениях сахарных заводов в лесостепной зоне Курской области. Рассмотрены техногенные факторы почвообразования, связанные с производственной свеклосахарной деятельностью, и посттехногенные процессы, действующие в периоды дренирования карт и при забрасывании очистных сооружений. Чередование карт (прудов-отстойников, чеков) и разделяющих их земляных валов определяет своеобразный ячеистый рисунок почвенного покрова. Режим поступления и спуска сточных вод, их состав, а также длительность забрасывания карт обусловливают специфику почв, формирующихся в днищах карт. В действующих картах при периодическом воздействии сточных вод в смеси с другими отходами развиваются перегнойно-гумусовые квазиглеевые арти-стратифицированные почвы. При забрасывании карт с предварительно удаленным известковым осадком сточных вод (дефекатом) при наличии верховодки за 30 лет формируются перегнойно-темногумусовые квазиглеевые почвы, а в условиях переменновлажного режима увлажнения за 40 лет формируются черноземы квазиглеевые зоотурбированные. В заброшенных картах с сохранившимся дефекатом почвообразование за 20 лет заметно охватывает только верхние 10–15 см; ниже сохраняются свойства слоистого осадка. Здесь выделены темногумусовые техногенные арти-стратифицированные почвы на артифимострате. На валах, сложенных смешанным материалом исходных почв и лёссовидных суглинков, через 50–60 лет формируются темногумусовые типичные почвы; а на валах, перекрытых известковым осадком, выделены пелоземы гумусовые на артииндустрате, в которых материал осадка сохраняется практически неизмененным. Почвы полей фильтрации щелочные и сильнощелочные, обогащены органическим веществом, карбонатами, фосфатами, питательными элементами и некоторыми тяжелыми металлами, поступающими из сточных вод. По сочетанию свойств и признаков почвы очистных сооружений сахарной индустрии не имеют прямых природных аналогов в Центральном Черноземье и являются ярким примером почв, развивающихся в экстремальных условиях “избытка ресурса”.

Ключевые слова: техногенез, сточные воды, поля фильтрации, педогенные новообразования, Cambisols, Gleysols, Technosols

Т. А. Парамонова, Г. М. Черногаева Н. Н. Лукьянова, М. С. Парамонов Тяжелые металлы в городских почвах Приволжского федерального округа: сопряженный анализ официальных данных  // Почвоведение. 2023. № 11. С. 1472-1488. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600300

 На основании сопряженного анализа официальных данных Росгидромета по содержанию приоритетных тяжелых металлов (Cd, Pb, Zn, Cu, Ni) в почвах 23 городов Приволжского Федерального округа, а также данных Росстата по социально-экономическим показателям муниципальных образований оценены эколого-геохимические характеристики городских почв (Urbic Technosols). С помощью многомерных статистических анализов (кластерного и факторного) были выявлены возможные связи параметров загрязнения почв с урбанистическими особенностями населенных пунктов. Для почв большинства городов региона со среднестатистическими социально-экономическими показателями установлены допустимые уровни накопления Cd, Pb, Zn и Cu, которые по средним значениям концентраций близки к кларкам городских почв России. В малых и средних городах Республики Башкортостан фиксируются превышения ОДК Ni в урбопочвах, что отражает наличие в восточной части Приволжского Федерального округа региональной геохимической аномалии природного и антропогенного характера, однако взаимосвязей никелевого загрязнения с социально-экономическими показателями населенных пунктов не выявляется. Умеренно-опасный уровень комплексного загрязнения урбопочв с доминирующим накоплением Cd и существенно меньшими коэффициентами концентрации других тяжелых металлов (города Белебей, Давлеканово, Дзержинск) не обнаруживает корреляций с демографическими показателями населенных пунктов. При более сложном профиле загрязнения урбопочв (Cd–Zn в Пензе или Cu–Cd–Zn в Медногорске) отмечаются меньшие значения общего коэффициента рождаемости и большие – коэффициента смертности населения (по сравнению со среднерегиональными показателями). На примере городов Приволжского Федерального округа показаны разнонаправленность градиентов увеличения концентраций в почвах Cd, Pb, Zn, Cu, а также суммарного показателя загрязнения почв Zc с индексами естественного прироста населения при отсутствии на ординационной диаграмме заметной связи эколого-геохимических характеристик почв с возрастом города, численностью и плотностью населения, плотностью уличной автодорожной сети.

Ключевые слова: загрязнение почв, урбопочвы (Urbic Technosols), эколого-геохимическая оценка, кластерный анализ, метод главных компонент

                                       Скачать

                                                  

                                             

                                                                Почвоведение №1, 2023

Генезис и география почв

Ямнова И. А., Черноусенко Г. И. Гипсоносные гажевые почвы суббореального пояса Евразии // Почвоведение. 2023. № 1. С. 3-19. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600603

Дана сравнительная характеристика гажевых почв, сформированных в разных климатических условиях суббореального пояса – лесостепи, степи, полупустыни и пустыни. Приведен их морфологический, микроморфологический, минералогический и химический анализ. Генезис гажевых горизонтов разный: седиментационный – результат инситного выветривания плотных гипссодержащих пород, гидрогенный – результат выпадения из грунтовых вод. Показано, что несмотря на различное происхождение гажевого горизонта этих почв, гипс представлен “мучнистыми” формами, размер кристаллов <0.25 мм, содержание гипса >50%, часто содержит карбонаты и легкорастворимые соли с преобладанием сульфата натрия и магния. Полевая диагностика гажевого горизонта и определение содержание гипса в нем химическими методами оказываются не всегда корректными; для точного определения состава солей необходим минералогический анализ. Анализ микроморфологического строения ярко демонстрирует генезис гипса: в гидрогенных условиях при выпадении гипса из грунтовых вод или полупроточных водоемов отмечается преимущественно гипсовый материал, часто субпараллельного микросложения, тогда как при инситном или латеральном делювиальном перемещении наблюдается совместное отложение гипса с силикатным материалом.

Ключевые слова: микроморфология, минералогический анализ, солевой состав, формы гипса, карбонатность почв, Hypergypsic Solonchak, Haplic Gypsisol, Endocalcic Solonchak

О. В. Шопина, А. П. Гераськина, А. И. Кузнецова, Е. В. Тихонова, А. В. Титовец, И. М. Бавшин, В. Р. Хохряков, И. Н. Семенков Стадии восстановления почвенной морфологии и макрофауны сосновых лесов Смоленского Поозерья после распашки // Почвоведение. 2023. № 1. С. 20-34. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600706

Убыль сельского населения в России сопровождалась забрасыванием земель сельскохозяйственного назначения с последующим восстановлением лесных ценозов. Цель работы – исследование почв и фитоценозов шести стадий восстановления сосновых лесов на легких по гранулометрическому составу породах на северо-западе Смоленской области. Приведены результаты по 18-ти ключевым участкам, характеризующим каждую из шести стадий в тройной повторности. Под агроценозами и однолетними залежами вскрыты агроземы (Arenosols (Aric)) c мощным пахотным горизонтом, минимальной численностью и биомассой макрофауны, представленной в основном фитофагами и сапрофагами. Морфологические свойства постагрогенных серогумусовых почв (Arenosols (Ochric)) и дерново-подбуров (Entic Podzols) второй стадии относительно первой отличаются слабо, но биомасса макрофауны максимальна среди почв всех стадий. Основной вклад в нее вносят личинки насекомых ввиду интенсивного заселения лугов летающими насекомыми. Молодые – до 30 лет – сосняки произрастали на аналогичных почвах второй стадии восстановления с заметными следами постагрогенной трансформации. За 10 лет развития леса сформировалась подстилка и протогумусовый горизонт. В средневозрастных – 70–80 лет – сосняках на дерново-подбурах постагрогенных реградированных морфологически проявляются признаки элювиального процесса. В составе макрофауны уменьшается доля подстилочного населения. В лесах старше 80 лет начинается распад соснового древостоя с формированием сложного ельника. В почвах исчезает ровная нижняя граница старопахотного горизонта без формирования подзолистого горизонта. Здесь выявлена максимальная биомасса подстилочной макрофауны. За заключительную стадию приняты сосняки кустарничково (бруснично)-зеленомошные старше 90 лет, произрастающие на подзолах (Albic Podzols), сохранивших остатки старопахотного горизонта. Среди макрофауны по биомассе преобладают подстилочные формы, однако биомасса меньше по сравнению с предыдущей стадией. Почвы пятой и шестой стадий при сопоставимом возрасте лесов имеют разную степень морфологического проявления альфегумусового процесса.

Ключевые слова: сукцессия, постагрогенные почвы, беспозвоночные, подстилка, Podzols, Arenosols

Биология почв

И.В. Евдокимов, М.В. Семенов, С.С. Быховец Ризосферный эффект и структура бактериального сообщества в горизонтах подзолистой почвы под растениями ели обыкновенной (Picea abies L.) // Почвоведение. 2023. № 1. С. 35-45. https://doi.org/10.31857/S0032180X22700010

На экспериментальных площадках Центрального лесного государственного заповедника (Тверская область, Россия) исследовали взаимосвязь между величинами ризосферного фактора Rf для ряда индикаторов биологической активности в почве, принадлежностью ризосферы ели (Picea abies L.) к почвенному горизонту и структурой микробного сообщества ризосферы ели и внекорневой почвы. Объектами исследования стали гумусовый AEL (3–15 см) и элювиальный EL (15–46 см) горизонты подзолистой почвы (Retisol) под ельником. Наиболее выраженный ризосферный эффект (Rf > 1.6) был выявлен для углерода микробной биомассы, дыхания почвенных микроорганизмов и скорости оборачиваемости почвенного органического вещества (ПОВ). Величина Rf для скорости оборачиваемости ПОВ в гумусовом горизонте AEL оказалась примерно равной 1.5, в то время как в горизонте EL она достигала 6. В ризосфере было выявлено значительно большее микробное разнообразие, с высоким вкладом как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, включая представителей Acidobacteria, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Solibacteres и Spartobacteria. В неризосферной почве доминировали грамположительные порядки Bacillales и Clostridiales с общим вкладом более чем 80 и 50% для горизонтов AEL и EL соответственно. Судя по количеству показателей микробной активности с высокими величинами Rf (3 для нижнего почвенного горизонта EL и только 1 – для верхнего гумусового горизонта AEL), ризосферу нижнего горизонта можно считать более ярко выраженной “горячей точкой” (“hot spot”) биологической активности, чем ризосферу верхнего горизонта.

Ключевые слова: микробная биомасса, кинетические константы дыхания, биоразнообразие, структура почвенного микробного сообщества

Агрохимия и плодородие почв

Н. Ю. Кулакова, Г.Г. Суворов Перенос и аккумуляция биофильных элементов в пастбищных экосистемах Северного Прикаспия // Почвоведение. 2023. № 1. С. 46-57. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600755

Оценены масштаб и последствия переноса биофильных элементов из пастбищных экосистем на овцеводческие фермы в глинистой полупустыне Северного Прикаспия при принятом в регионе способе пастбищного животноводства на примере Степновского поселения Палласовского района Волгоградской области. Для расчетов использованы данные по химическому составу растений доминантов и фекалий овец, средние многолетние значения продуктивности фитоценозов, сведения о норме потребления подножного корма животными и т.д. Исследованы почвы пастбищ и заповедного участка, а также почвы на овцеводческой ферме. С 1 га пастбищ (15% территории) за 6 мес. пастбищного сезона переносится на фермы (0.1% территории) не менее 17 т С, 600 кг Са, 260 кг N, 100 кг Mg, 50 кг K, 40 кг P и 1 кг S. Многолетние запасы помета на фермах, более 1 тыс. т в рассматриваемом примере, практически исключаются из круговорота в ландшафте. Занимающие незначительные площади почвы ферм обогащаются С, N, Р и К. Относительно почв заповедного участка запасы водорастворимого К увеличиваются в слое 0–30 см на 2 порядка, обменного К – до 12–16 раз, С – до 8 раз, N – до 3 раз, подвижного Р – до 2 раз. В пастбищных лугово-каштановых почвах обнаружено уменьшение содержания С в 1.3 раза, обменных форм К в 1.6 раза относительно почв заповедного участка, в солонцах на пастбищах уменьшения концентрации элементов не отмечено. Отсутствие статистически значимых различий в запасах биофильных элементов между пастбищными почвами и почвами заповедного участка частично объясняется увеличением плотности почвы на 0.08 г/см3 в слое 0–50 см пастбищных почв. При существующем методе ведения хозяйства необходим контроль за балансом биофильных элементов в пастбищных почвах.

Ключевые слова: полупустыня, почвы пастбищ, запасы С, N, Р, К, продуктивность фитоценозов,

Haplic Kastanozem, Gypsic Salic Solonetz

В. М. Семенов, Т. Н. Лебедева, Н. Б. Зинякова, Д. А. Соколов, М. В. Семенов Эвтрофикация пахотной почвы: сравнительное влияние минеральной и органической систем земледелия // Почвоведение. 2023. № 1. С. 58-73. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600676

Под агрогенной эвтрофикацией почвы понимается ее искусственное обогащение органическим углеродом и питательными элементами в результате внесения минеральных и органических удобрений с целью повышения плодородия почвы и продуктивности растений. Эвтрофикация серой лесной почвы (Luvic Retic Greyzemic Phaeozems (Loamic)) создавалась ежегодным внесением возрастающих доз минеральных (N 90–360, P2O5 75–300 и K2O 100–400 кг/га) и органических (свежий навоз крупного рогатого скота от 25 до 100 т/га) удобрений под культуры пятипольного севооборота в течение девяти лет микрополевого опыта. Количество внесенного с навозом NPK было приблизительно равным соответствующим дозам минеральных удобрений. Скорость обогащения почвы Сорг при минеральной и органической системах удобрения составляла соответственно 0.29–0.38 и 0.76– 1.56 г/(кг год), Nобщ – 0.04–0.06 и 0.06–0.09 г/(кг год), подвижным P2O5 – 4–57 и 11–55 мг/(кг год), подвижным K2O – 5–44 и 6–31 мг/(кг год). Дозы удобрений при обеих системах были самым значимым фактором накопления в почве азота нитратов, подвижных форм фосфора и калия, тогда как накопление Nобщ контролировалось длительностью применения удобрений. Содержание Сорг в почве при органическом и минеральном удобрении зависело от дозы навоза и от длительности внесения NPK соответственно. Эвтрофикация почвы минеральными удобрениями сопровождалась уменьшением pH почвы, а эвтрофикация органическими удобрениями, наоборот, вела к увеличению pH. Подчеркивается, что переудобренность и многолетнее применение удобрений являются главными факторами развития почвенной эвтрофикации и сопутствующего изменения pH почвы.

Ключевые слова: серая лесная почва, Сорг, Nобщ, N– подвижный P2O5, подвижный K2O, pH

почвы, переудобренность

К.В. Павлов, Е.В. Морачевская, А.П. Власова, Н.А. Манучарова Микробиологическая активность чернозема при совместном применении хлорида калия с азотными удобрениями // Почвоведение. 2023. № 1. С. 74-80. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600822

С целью оценки возможного токсического эффекта от хлорида калия, применяемого совместно с минеральными азотными удобрениями, изучалась структурная и функциональная составляющие микробного комплекса чернозема, в частности, его прокариотный компонент. Объектом исследований являлись почвенные образцы чернозема типичного, отобранные из вегетационного опыта с вариантов с внесением азотно-фосфорных и азотно-фосфорно-калийных удобрений. Для получения устойчивого действия легкорастворимых солей на микробное сообщество почвы проведено долгосрочное компостирование почвенных образцов при чередовании циклов увлажнения и высушивания почвы. В течение первых двух лет компостирования обнаружено подавление эмиссии диоксида углерода, которое нивелировалось только спустя 5 лет. Первоначальное сокращение эмиссии углекислого газа, как и активности денитрификации, достигало двукратных значений. Негативный эффект проявлялся при содержании в почве хлоридов и нитратов существенно ниже градации, установленной для слабозасоленных почв. Длительное компостирование образцов плодородного чернозема под действием хлорида калия привело к уменьшению численности и биомассы метаболически активного прокариотного комплекса, что подтверждает его токсическое действие на микробное сообщество почвы. Определены устойчивые и чувствительные к повышенному содержанию хлоридов и нитратов в почве представители прокариотного комплекса. Среди представителей домена Bacteria практически все оказались чувствительными за исключением двух филлумов Firmicutes и Verrucomicrobia. Для некоторых представителей филогенетической группы Actinobacteria чувствительность к ионам хлора подтверждается на родовом уровне (Streptomyces и Micromonospora). Для домена Archaea представители филума Euryarchaeota выявляются как наиболее устойчивые к наличию хлоридов. Таким образом, подавление микробиологической активности чернозема при внесении хлорида калия объясняет выявленное ранее уменьшение доступности питательных элементов для растений.

Ключевые слова: Каменная степь, прокариотный комплекс, минеральные удобрения, эмиссия диоксида углерода, активность денитрификации, Voronic Chernozem

Деградация, восстановление и охрана почв

А. Неаман, К. Яньезс Дождевые черви в экологической оценке почв, загрязненных меднодобывающей промышленностью в Чили: обобщение авторских исследований // Почвоведение. 2023. № 1. С. 81-88. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600627

Почвенная фауна может служить эффективным инструментом для экологической оценки почв. Из организмов, используемых для анализа токсичности металлов, металлоидов и других поллютантов, особое место занимает навозный червь Eisenia fetida L. Многие исследования показывают, что концентрации металлов и металлоидов, оказывающиеся токсичными для дождевых червей, были на порядок ниже в искусственно загрязненных почвах, чем в техногенно загрязненных почвах. Новизна наших исследований заключается в использовании нативных техногенно загрязненных почв для получения оценок токсичности. Обобщены результаты двух экспериментов, демонстрирующие возможность использования навозного червя для экологической оценки почв, загрязненных металлами и металлоидами вследствие деятельности медных горнодобывающих предприятий в центральном районе Чили. Основным загрязнителем в этих почвах следует считать медь, однако мышьяк в загрязненных почвах также присутствует, поскольку он также обычно входит в состав медных руд. Установлено, что в краткосрочном тесте повышенное содержание меди предопределило избегание почв червями E. fetida. Однако в долгосрочных экспериментах более токсичным элементом для размножения червей оказался мышьяк, а эффект меди был менее выражен. Представлены результаты определения порогов токсичности меди и мышьяка для E. fetida в нативных техногенно загрязненных почвах.

Ключевые слова: токсичность, медь, мышьяк, Eisenia fetida L., зависимости доза-эффект, Dystric

Arenosols, Eutric Fluvisols

Е. В. Кузина, Г. Ф. Рафикова, С. Р. Мухаматдьярова, Ю. Ю. Шарипова, Т. Ю. Коршунова Биологическая активность чернозема выщелоченного при нефтяном и хлоридно-натриевом загрязнении и влияние на нее обработки галотолерантыми бактериями-нефтедеструкторами // Почвоведение. 2023. № 1. С. 89-101. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600718

Загрязнение почв нефтью часто сопровождается загрязнением сточными водами нефтепромыслов, содержащими значительное количество NaCl, что усиливает негативное воздействие углеводородов на почву, растения и почвенную микробиоту. Поэтому для биотехнологической очистки таких комплексно контаминированных почв следует использовать устойчивые к засолению углеводородокисляющие бактерии. В модельном эксперименте изучено влияние искусственного загрязнения нефтью (5%) и хлоридом натрия (1 и 3%) и их сочетаниями, а также биоремедиации с использованием галотолерантных углеводородокисляющих бактерий на биологическую активность чернозема выщелоченного (Luvic Chernozem). Контаминация почвы всеми видами загрязнения увеличивала ее фитотоксичность, при этом бактеризация не оказывала положительного эффекта на этот показатель в присутствии NaCl, а также при комбинированном загрязнении, но способствовала уменьшению токсичности для растений нефтесодержащей почвы. Наиболее чувствительными к присутствию нефти и/или NaCl были актиномицеты, численность которых уменьшалось на 1–2 порядка. Интродукция микроорганизмов усиливала разложение углеводородов, в том числе в комплексно загрязненной почве на 10.5–31.8%. Наличие поллютантов подавляло активность почвенных ферментов. Бактеризация способствовала некоторому повышению уровня активности каталазы в почве с нефтью, восстанавливала активность уреазы в нефтесодержащей почве и при совместном действии поллютантов и увеличивала активность инвертазы при комбинированном загрязнении.

Ключевые слова: нефть, засоление, биодеструкция, фитотоксичность, активность почвенных ферментов

Н.Д. Ананьева, Р.Ю. Хатит, К.В. Иващенко, С.В. Сушко, А.Ю. Горбачева, А.В. Долгих, М.С. Кадулин, Ю.Л. Сотникова, В.И. Васенев, А.Е. Комарова, А.В. Юдина, Э.А. Довлетярова Биофильные элементы (СNР) и дыхательная активность микробного сообщества почв городских лесопарков Москвы и пригородных лесов // Почвоведение. 2023. № 1. С. 102-117. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600780

В шести лесопарках Москвы и четырех пригородных фоновых лесах (по 5 площадок в каждом, n = 50) оценены почвенные физические, химические свойства и микробиологические характеристики верхнего 10-сантиметрового слоя в совокупности с фитоценотическими показателями. Определено содержание углерода (С), азота (N) и фосфора (Р) в почве и микробной биомассе. Выявлено, что в лесопарках по сравнению с фоновыми лесами возрастает плотность почвы, значение рН, содержание N– Са и тяжелых металлов (Pb, Cu, Ni, Zn). В почве лесопарков отмечено уменьшение содержания С микробной биомассы (Смик), скорости ее базального дыхания (БД) и доступности микроорганизмам С и N (Cмик/С, Nмик/N, БД/C). Регрессионный анализ показал, что изменение почвенных микробиологических характеристик связано, главным образом, с уменьшением обилия лиственного опада и содержания в почве доступного С (13–35% объясненной дисперсии). Дыхательный отклик почвенных микроорганизмов на внесение легкодоступных органических субстратов (углеводов, карбоновых и фенольных кислот, аминокислот, аминосахаров) в лесопарках и фоновых лесах значимо не различался. В почвах лесопарков также не выявлено изменений в микробной минерализации и иммобилизации P (Pмик, Рмик/Р). В условиях урбанизации в почвах лесных экосистем происходит уменьшение интенсивности процессов, связанных с циклами С и N. По-видимому, такие изменения обусловлены рекреационной нагрузкой и существующей практикой ухода за зелеными насаждениями, что приводит к сокращению количества опавшей листвы по сравнению с загородными лесами.

Ключевые слова: городские почвы, зеленая инфраструктура, микробная биомасса, минерализация органического вещества, загрязнение

В. Д. Приходько, К. Ш. Казеев, В.В. Вилкова, М. С. Нижельский, С. И. Колесников Изменение активности ферментов в постпирогенных почвах // Почвоведение. 2023. № 1. С. 118-128. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600743

Представлены данные по изменению ферментативной активности почв при пирогенном воздействии в модельных экспериментах, имитирующих природные пожары. В лабораторных и естественных условиях выполнена серия опытов, направленных на изучение пирогенного ингибирования активности ферментов и динамики их восстановления в постпирогенных почвах. Объектами исследования явились песчаная почва (серопески, Arenosol) и чернозем миграционно-сегрегационный (Haplic Chernozem (Loamic, Pachic)) Ростовской области. Модельные опыты выполнены путем обработки почвенных образцов пламенем газовой горелки (количество теплоты 87–435 × 103 Дж) и пирогенного воздействия при горении древесного топлива (10–279 × 106 Дж). В первом случае продолжительность воздействия составила от 1 до 5, во втором – от 1 до 120 мин. Выявлен отклик ферментов (каталазы, инвертазы, уреазы, пероксидазы и фосфатазы) на воздействие низкотемпературной плазмы (1–120 мин), который отличался в зависимости от группы фермента и степени воздействия. Установлено, что глубина проникновения термического воздействия при имитации пожаров ограничивается верхним слоем почвы (0–10 см), а радиус распространения относительно источника горения не превышает 20 см. Температурные значения варьировали в зависимости от времени, источника воздействия и количества топлива (400–600°C). Песчаные почвы и чернозем нагревались и остывали с разной скоростью. Выявлена обратная зависимость активности каталазы, инвертазы и уреазы от интенсивности воздействия пирогенного фактора. Прослежена динамика восстановления активности ферментов в постпирогенных почвах. Активность инвертазы восстанавливается быстрее, чем активность каталазы и уреазы, но полного восстановления спустя год не происходит. Полученные результаты свидетельствуют о значительно пролонгированном эффекте ингибирования ферментативной активности при имитации природных пожаров.

Ключевые слова: пожары, пал, биологические индикаторы, ферментативная активность

Скачать

                                                                                                                                           Почвоведение №10, 2023

                                               Генезис и география почв

О. С. Безуглова, В. Э. Болдырева, С. Н. Горбов, Ю. А. Литвинов Генетические особенности почв  на элювии плотных пород Донецкого кряжа // Почвоведение. 2023. № 10. С. 1205-1215.  https://doi.org/10.31857/S0032180X23600075

 ских свойств почв с черным гумусовым горизонтом, развитых на элювии плотных пород, которые на картах обозначены как черноземы. Исследования проводили на целинных участках заповедных территорий на северо-западе Ростовской области, представляющих собой восточные отроги Донец кого кряжа, где часто встречается выход различных плотных пород на дневную поверхность. Установлено, что морфологические, физические и химические свойства почв на элювии плотных пород Донецкого кряжа подчеркивают их самобытность и специфичность и в то же время указывают на их типовую принадлежность к черноземам по классификации почв СССР (1977). По сравнению с зональными подтипами черноземов – обыкновенным и южным – черноземы на элювии плотных по род характеризуются пониженной мощностью аккумулятивно-гумусовой толщи, повышенным количеством гумуса, щебнистостью нижней части профиля, слабой выраженностью карбонатных но вообразований, особенностями фракционного состава гранулометрических компонентов даже при условии принадлежности почв к одной и той же разновидности. Поэтому в классификации почв СССР упоминание подтиповой принадлежности этих почв в названии некорректно. По классификации почв России рассматриваемые почвы на элювии плотных пород относятся к разным типам в зависимости от строения почвенного профиля. В почвенном покрове отрогов Донецкого кряжа распространены темногумусовые почвы, ранее относимые к черноземам неполноразвитым, отличающиеся от черноземов отсутствием срединных горизонтов и карбонатных новообразований. Черноземы на элювии плотных карбонатных пород характеризуются по сравнению с аналогами на лёссовидных глинах и суглинках пониженной мощностью профиля, а по сравнению с темноцветными почвами наличием срединного горизонта и карбонатных новообразований в нижней части профиля в виде прожилок либо редкой белоглазки.

Ключевые слова: известняки, сланцы, гумус, морфология профиля, гранулометрический состав,

Чернозем

Н.В. Елизаров, В.В. Попов, И.Д. Рыбкина, Б.А. Смоленцев Засоление и осолонцевание почв  речных долин Кулундинской равнины // Почвоведение. 2023. № 10. С. 1216-1229.  https://doi.org/10.31857/S0032180X23600191

Поверхность Кулундинской равнины расчленена системой древних широких долин, бывших лож бин стока, имеющих очень малый уклон (менее 1°). По этим слабовыраженным долинам текут реки, перераспределяя легкорастворимые соли по территории. Режим этих рек отличается высокой вол ной половодья и низким (до полного пересыхания) стоком в летнее время года. Цель работы – ис следовать ионно-солевую систему почв древних ложбин стока Кулундинской равнины, грунтовых и речных вод для выявления современных процессов засоления почв. Во время половодья речные воды питают близкозалегающие грунтовые воды, оказывая влияние на их химический состав. Ис следования трех ключевых участков в долинах р. Баган (Новосибирская область), Бурла и Кулунда (Алтайский край) проходили в 2021–2022 гг. Грунтовые воды различной степени минерализации (от 3.4 до 63.0 г/л) залегают близко от поверхности (2–5 м), что обусловливает широкое распространение засоленных гидроморфных почв на исследуемой территории. Рассмотрены различия в солевом состоянии почв разных долин, грунтовых и речных вод. Степень засоления почв зависела от их гранулометрического состава. Высокое содержание физической глины способствовало подъему со лей с грунтовыми водами и аккумуляции их в профиле почв. Большое количество обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе исследованных почв (более 3–5 смоль(экв)/кг), преобладание легкорастворимых натриевых солей в почвенном растворе при невысокой его минерализации, а так же щелочная реакция почвенной среды указывает на проявление процесса осолонцевания почв.

Ключевые слова: грунтовые воды, уровень грунтовых вод, каштановые почвы (Kastanozems), солонец (Solonetz), луговые почвы (Gleysols)

Химия почв

С. Б. Сосорова, М. Г. Меркушева, Л. Н. Болонева, И.Н.  Лаврентьева Сорбция фосфора  засоленными почвами Западного Забайкалья // Почвоведение. 2023. № 10. С. 1230-1243.  https://doi.org/10.31857/S0032180X22601414

 В статических условиях изучена сорбция фосфора солончаками сухостепной зоны Республики Бурятия из водного раствора KН2РО4 в диапазоне концентрации от 0.25 до 5.0 мМ Р/л. Время взаимодействия 24 ч при соотношении почва : раствор 1 : 10. Количество сорбированного фосфора вычисляли по разности его содержания в исходных растворах и в фильтратах почвенных суспензий. По экспериментальным данным построили изотермы адсорбции фосфора почвой и рассчитывали параметры сорбции по уравнениям Ленгмюра и Фрейндлиха. Относительно высокими сорбционны ми свойствами по отношению к фосфору обладают солончаки типичный и квазиглеевый. Значение максимальной емкости адсорбции (Аmax) в гумусовых горизонтах данных почв изменялось в пределах 23.04–42.74 мМ P/кг, в нижележащих горизонтах – 16.26–30.39 мМ P/кг. В целом все почвы, за исключением солончака сорового, имели значение Аmax в пределах 17.70–42.74 мМ P/кг. Низкое сорбционное значение фосфора выявлено у солончака сорового. Константа адсорбции Ленгмюра (KL) варьировала в пределах 0.3–14.0 л/мМ. Солончаки темный и типичный наиболее прочно связывают фосфор. Коэффициент Фрейндлиха (KF) в изученных почвах изменялся в гумусовом гори зонте от 5.34 до 63.43 ммоль P/кг, в минеральных от 1.74 до 22.68 ммоль P/кг. Коэффициент распре деления (Kd) колебался в пределах 1.95–145.04 л/кг с высокими значениями для солончака квазиглеевого и низкими для солончака сорового. Корреляция между Kd и Аmax оценивалась как средняя (r = 0.51), Kd и KL – высокая (r = 0.84, р ≤ 0.05). Исследуемые почвы по значениям SPR (количество фосфора, которое должно быть сорбировано почвой для поддержания концентрации P = 0.2 мг/кг (0.0065 мМ/л) в почвенном растворе) от 0.0723 до 3.4836 мМ/кг относятся к слабо сорбирующим фосфор. По способности сорбировать фосфор почвы образуют следующий убывающий ряд: солон чак квазиглеевый > солончак типичный > солончак темный > солончак глеевый > аллювиальная светлогумусовая засоленная > солончак соровый.

Ключевые слова: фосфат-ионы, адсорбция, уравнение Ленгмюра, уравнение Фрейндлиха, Solonchaks

Т. Т. Ефремова, С. П. Ефремов, А. Ф. Аврова Сезонная активность почвенной пероксидазы в  осушенных болотных сос-няках Западной Сибири: системно-экологический анализ //  Почвоведение. 2023. № 10. С. 1244-1258. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600774

84°34′043″ E). В торфяных почвах (Histosols) средневзвешенная за сезон активность пероксидазы (базовый уровень) составила в режиме слабой гидромелиорации 14.4, умеренной – 21.9, интенсив ной – 70 ед. (мл йода на 1 г сух. навески за 2 мин). Основная закономерность развития сезонных колебаний активности пероксидазы описывается полиномом второго порядка. Значения и знаки параметров параболического тренда показывают, что средняя активность пероксидазы еженедельно снижалась на 4.4, 7.6 и 15.2 ед. с еженедельным средним ускорением на 0.31, 0.59 и 1.54 ед. с июня по октябрь в режиме слабого, умеренного и интенсивного осушения соответственно. Сезонные колебания активности пероксидазы относительно базового уровня характеризуется июньским увеличением прироста, максимальным в слое 0–10 см. В июле наблюдается снижение темпов прироста: в режиме слабого и умеренного осушения процесс охватывает весь почвенный профиль в августе, в условиях глубокого осушения – в октябре. Активность фермента достоверно положительно связана с объемной влажностью и величиной рН, отрицательно – с окислительно-восстановительным потенциалом и разнонаправлено – с температурой почв. При оценке вклада условий почвенной среды в сезонную динамику пероксидазы создается эффект взаимозаменяемости экологических градиентов. Методом канонического анализа установлено, что индексы детерминации объясняют совокупное воздействие обсуждаемого множества на 52–74%, главным фактором, регулирующим сезонную активность пероксидазы, является гидротермический режим: в условиях слабого осушения в боль шей мере под воздействием температуры, интенсивного – влажности, умеренного осушения – влажности и температуры. Активность пероксидазы и глубина гумификации торфяных почв разной степени осушения взаимосвязаны на 87%.

Ключевые слова: осушенные торфяные почвы, оксидоредуктазы, тренд сезонных колебаний, индекс сезонности, окислительно-восстановительный потенциал, гидротермические условия, рН, взаимо бусловленный эффект

10. C. Sá, A. R. M. Campos, A. B. Evaristo,R. S. Silva, and L. B. Dobbss ''Quality and Bioactivity of Humic Substances from Soils Grown with Cover Crops,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229323600240

Abstract—This study aimed to evaluate the quality of humic substances isolated from soils managed under a no-tillage system cultivated with different cover crops and to verify their biological activities on the growth of maize seedlings (Zea mays L.) in a hydroponic system. Nine different cover crops were grown in the study area giving rise to the different treatments. To obtain the organic matter quality index and proceed with the characterization of humic substances, soil samples from each treatment were collected superficially (0–20 cm). The humic substances were extracted and fractionated and then the material was characterized by chemical and spectroscopic methods. The biological activity of humic substances was evaluated by growing maize seedlings in a hydroponic system whose solutions contained 2.0 mM CaCl2 (minimum medium) supplemented or not (control) with nine different humic substances at a concentration of 6.25%. In general, the use of different cover crops influenced both the quality and the bioactivity of humic substances in soils managed under no-tillage. The soil cultivated with Crotalaria spectabilis stood out for presenting humic substances with a higher degree of humification and chemical stability, as well as for having denoted the best results regarding the growth of corn seedlings.

Keywords: No-tillage system, organic matter, spectroscopy, roots architecture, maize

10. N. Feng, T. Y. Xia, C. Wu, Z. B. Chen, Z. J. Li, Y. J. Bai, L. J. Yang, Y. X. Gonga, N. Zhaia, and Z. X. Tang ''Current Research and Perspective of Soil Nutrients Spatial Variation Characteristics in Flue-cured Tobacco Planting Soil in China,'' Eurasian Soil Science,  https://doi.org/10.1134/S1064229322602724

Abstract—A good soil environment helps to ensure the healthy growth of flue-cured tobacco plants, and the nutrients therein profoundly affect the sustainable development of planted tobacco resources. In exploring the spatial variability characteristics of soil nutrients, visualization methods and the construction of a comprehensive soil fertility evaluation system can provide a scientific reference for determining the nutrient content of tobacco planting soil. Using a bibliometric approach, we collected 90 published papers from 2008 to 2022 from the Web of Science and CNKI databases on the spatial variation in soil nutrient characteristics of flue-cured tobacco planting soil, with a focus on the conditions found in China. The current situation and potential issues were analyzed according to the indicator selection frequency, spatial variation visualization method, and influencing factors. There were 20 indicators reflecting the soil nutrients of flue-cured tobacco planting soil. The frequency of available zinc was the highest at 42.86%, followed by phosphorus, organic matter, pH, alkali-hydrolyzable nitrogen, and available potassium. Among the visualization methods, Kriging interpolation was the most widely used, with an application frequency of 68.80%. The influencing factors were divided into natural and human ones. Principal component analysis was commonly used to screen indicators and determine weights, and the soil fertility suitability index was used to evaluate the spatially integrated fertility of soil nutrients for flue-cured tobacco planting. Available zinc, available phosphorus, soil organic matter, soil pH, soil alkali-hydrolyzable nitrogen, and available potassium are important evaluation indices for determining the spatial variability of soil nutrients in flue-cured tobacco planting soil. The selection of indicators, the determination of their weights, and method selection all significantly affect the accuracy of soil nutrient evaluation; thus, future work should focus on the development of a comprehensive evaluation system for tobacco planting soil that also considers trends associated with natural and human factors and their effects on spatial variability.

Keywords: bibliometric method, soil assessment indicators, soil fertility assessment, spatial interpolation

method

Физика почв

Yingguo Wang, Haiou Zhang, Zenghui Sun, and Jian Wang ''Hydrus-3D-Based Study on Water Retention  in Chinese Sloping Farmland,'' Eurasian Soil Science  https://doi.org/10.1134/S1064229323600410

Abstract—Soil moisture affects the regional water cycles and the processing of afforestation. However, how the soil moisture varied and distributed along the slope remains unclear. The spatial and temporal variation patterns of soil water transport in sloping farmland with different slopes in northern China were simulated using the Hydrus-3D model. During the soybean growth period, with the increase of the slope of the cultivated land, the soil moisture content in the rainy season shows a trend of decreasing with the increase of the soil depth. Still, in the dry season, the soil water content tends to increase with the increase of soil depth, indicating the deeper layer’s more robust water storage capacity. In addition, the change of soil interflow accounted for 60.50, 61.32, and 61.50% of the total flux at a depth of 0–40 cm in different slopes, indicating that the greater the slope of cultivated land, the more significant the change of precipitation on soil interflow. In conclusion, the effect of slope on water pressure and transport of sloping farmland is complicated; the more significant the slope, the greater the outflow of soil interflow and the more moisture loss. Therefore, the sloping cultivated land after remediation should ensure that the slope is gentler as soon as possible.

Keywords: sloping farmland, water transfer, soil interflow

10. Leal Villamila, E.A. Avila Pedraza,A.E Darghan Contreras, and D. Lobo Lujánc ''Plant Available Water Capacity in Surface Horizons of Soil with Rock Fragments in an Andean Micro-Watershed: a Spatial  Relational Analysis,'' Eurasian Soil Science https://doi.org/10.1134/S1064229323600392

Abstract—Plant available water storage capacity is a vital soil property for vegetation and soil hydrological processes. Different investigations focused on evaluating the influence of rock fragments on the soil plant water storage capacity usually don’t involve the spatial component. This work spatially modelled the available water storage capacity for plants of a tropical Andean micro-watershed as response of some soil properties. Hydrological response units were used for the sampling design and 46 sampling sites were established in which disturbed and undisturbed soil samples were taken. The rock fragments content (2 to 20 mm) in soils were determined by sieving method and the sand and clay content were obtained using Bouyoucos method modified by Day. Undisturbed samples in 98.1 cm3 metal cylinders were taken from the soil to determine the available water retention capacity using the Richards’ pressure chamber. For the modelling process, the spatial regression method was used. The results show that the retention of water available for plants is greater on the slopes of the middle and upper part of the studied micro-watershed, and the model created was able to relate the contents of rock fragments, sand, and clay to predict the variable with a good statistical fit. The spatial model developed allowed estimating the values of the plant available water retention capacity with a high degree of assertiveness (r = 0.77). It was established that the gravimetric rock fragments content in the soil surface horizon had a significant influence on the spatial behavior of the plant available water retention capacity. Keywords: field capacity, hydrological response unit, soil physical properties, soil mapping, permanent wilting point

Минералогия и микроморфология почв

10. R. Raheb and A. Heidaria ''Comparison of Clay Mineralogy and Micromorphological Image Analysis of Anaerobic and Aerobic Soils in the North of Iran,'' Eurasian Soil Science https://doi.org/10.1134/S1064229323600355

Abstract—This study aimed to compare the capability of image analysis in recognition and measuring different chemical forms of iron existing in the thin sections. The pedogenic forms of iron in three adjacent agricultural land uses, including paddy (Hydragric Anthrosols), citrus (Arenosols), and kiwi fruit (Cambisols) cultivated soils were determined and compared using the image and chemical analyses methods. Stepwise removal of iron oxyhydroxides from the soil thin sections was carried out using chemical iron oxide extractors, followed by photographing after each treatment using the Olympus AnalySIS software. The results revealed that the Hydragric Anthrosols contain higher amounts of DTPA-extractable (available) Fe and Mn and low P and K contents than the citrus and kiwi fruit land uses. We attributed these to anaerobic conditions caused by artificial anthraquic conditions at the surface and the high ground water table. Mineralogical analyses results indicated that smectite was the most dominant clay mineral in the Hydragric Anthrosols, while in the well-drained Arenosols and Cambisols, vermiculite is the dominant mineral. Also, the micromorphological results showed that after the construction of kiwi orchards in the former paddy fields, the pore volume and redoximorphic features increased, due to better aeration conditions and the cessation of puddling. The use of image analysis techniques helped us better understand the repeated oxidation and reduction processes and quantify the redoximorphic features of the soil. Statistical analysis showed that although there is no significant correlation (R2 = 0.0321 in Fet, 0.0353 in Feox, and 0.2141 in Fecd) between the amounts of iron forms obtained from image analysis and chemical techniques. The citrate dithionate extractable form shows a better correlation compared to the total and oxalate extractable forms.

Keywords: aquic conditions, microscopic technique, silicate clay mineral, submerged soils, fruit orchards

10. Samia, B. Hamdi-Aïssa, and M. Tewfik ''Mineralogical and Micromorphological Properties of Oued Righ Region Soils in the Northern Sahara of Algeria,'' Eurasian Soil Science https://doi.org/10.1134/S1064229322602748

Abstract—Soil resources and their quality in the desert region of Oued Righ, located in northeastern Algerian Sahara, have emerged as unifying concepts to approach the larger issue of sustainability of oasian ecosystems in general, and agriculture in particular. This study aims to characterize and classify using physicochemical, mineralogical and micromorphological analyses, thirteen pedons located in different landscapes positions, including butte, plateau, piedmont, alluvial plain, playa, and claypan, to provide information about the genesis, classification, and properties of the Oued Righ soils. The results showed that the parent materials (calcareous and gypsiferous), as well as the topographic conditions, greatly influence soil development and its distribution in the study area. The soils of the Oued Righ region are generally slightly alkaline and saline, have coarse texture, especially at the soil surface, and are very rich in gypsum accumulations. These soils are classified as Aridisols and Entisols. The clay mineralogy results revealed that detrital input and inheritance are possibly the main sources of palygorskite, kaolinite, smectite-chlorite, and illite. Thin-section observations revealed that calcite coatings on grains and voids, calcite nodules and gypsum macro- and microcrystals were common pedofeatures observed in the studied soils. Hence, the actual hydrological regime in the study area is not compatible with the data obtained; therefore, the majority of pedons should be considered as paleosols.

Keywords: Aridisols, gypsiferous soils, paleoenvironmental conditions, Sahara, pedogenesis, clay mineralogy

Деградация, восстановление и охрана почв

И.Ю. Савин, А.Г. Тереховc, Е.Н. Амиргалиевc, Г.Н. Сагатдиноваc Спутниковый мониторинг  засоления орошаемых почв Южного Казахстана // Почвоведение. 2023. № 10. С. 1259-1258.  https://doi.org/10.31857/S0032180X23600543

Приведены результаты апробации новых подходов к мониторингу засоленности почв орошаемых массивов, основанные на косвенном детектировании засоленности почв с использованием много летних архивов спутниковых данных. Исследования выполнены на примере орошаемых земель Мактааральского района Туркестанской области Республики Казахстан. В качестве индикатора уровня засоленности почв используется частота и сроки промывок почв от солей, которые выявляются на основе многолетних архивов спутниковых данных Sentinel-1,2 и Landsat-8 (с 2016 по 2022 гг.). Ин формация о частоте промывок почв от солей и о годе последней промывки позволила ранжировать поля по степени засоленности почв. Сравнение полученной информации с мелкомасштабной почвенной картой и со статистическими данными, основанными на полевых обследованиях полей, по казало хороший уровень сходства уровня засоленности почв тестового региона. Подобный подход может быть использован для других регионов с орошаемыми почвами, подверженными вторичному засолению, где практикуются зимние промывки затоплением. Он не требует дополнительной адаптации и основан на простых алгоритмах распознавания по спутниковым данным водной поверхности.

Ключевые слова: промывка солей, Sentinel-2, Landsat, засоленные почвы, NDVI

Г. Н. Копцик, И. Е. Смирнова, С. В. Копцик Анализ эколого-генетических особенностей почв для  мониторинга лесных экосистем в зоне хвойно-широколиственных лесов // Почвоведение. 2023. №  10. С. 1269-1284. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600592

 Достоверная оценка состава и свойств почв в лесных экосистемах является основой экологического мониторинга, включая мониторинг пулов и потоков углерода, приобретающего особое значение в условиях глобальных изменений природной среды и климата. Проанализированы эколого-генетические особенности и уточнена классификационная принадлежность почв на стационарных участках интенсивного мониторинга в основных типах лесных экосистем государственного природного заказника “Звенигородская биостанция МГУ и карьер Сима” (Московская область, Россия). Мониторинг почв организован и проводится с учетом рекомендаций Международной совместной про граммы по оценке и мониторингу воздействия загрязнения воздуха на леса (ICP Forests). Доминирующие в почвенном покрове заказника элювоземы и дерново-элювоземы на двучленных отложениях характеризуются легким гранулометрическим составом (содержание илистой фракции <0.002 мм 3.3–7.0%), кислой реакцией ( 4.6–5.7), низкой емкостью катионного обмена, невысоким со держанием обменных оснований (0.6–7.5 смоль(+)/кг в минеральных горизонтах и 30–52 смоль(+)/кг в подстилках) и низкой степенью насыщенности (11–51 и 49–67% соответственно). Содержание потенциально токсичных металлов (Pb, Cd, Cu, Ni и Zn) в почвах заказника не превышает фоновых уровней. Экологическое состояние почв, оцененное на основаниии совокупности их химических и физических свойств, улучшается в ряду: элювозем контактно-осветленный – дерново-элювозем псевдофибровый – дерново-элювозем ожелезненный, влияя на функционирование и устойчивость лесных экосистем к внешним воздействиям в условиях нарастающей антропогенной нагрузки и изменения климата.

Ключевые слова: экологическое состояние почв, элювозем, дерново-элювозем, Dystric Cambisol, двучленные породы, хвойно-широколиственные леса, Звенигородская биостанция МГУ

Jun Zhang, Shuai Tian, Jinfeng Zeng, and Zuwen Liua ''Analysis of the Sources and Risk Assessment of  Heavy Metals in the Soil of an Ion-Type Rare Earth Mining Area in Southern Jiangxi,'' Eurasian Soil  Science https://doi.org/10.1134/S106422932360077X

Abstract—Ion-type rare earth is an important strategic resource, and its unique mining process results in serious pollution of the soil and water environment in the mining area and its surroundings. In this study, an iontype rare earth mining area in southern Jiangxi was selected as the research object, and a total of 66 sampling points (including rare earth production areas, tailings areas, surrounding residential areas, and farmland) were set up for investigation of heavy metal content in the soil (0–20 cm). Correlation analysis, principal component analysis, and spatial analysis were used to analyze the sources of heavy metals, and the degree of heavy metal pollution and potential ecological hazards in the study area were evaluated. The results showed that heavy metal pollution in the study area was mainly caused by the metal ions associated with rare earth mining. The average contents of heavy metals Cd, Hg, As, Pb, Zn, and Tl were 0.3, 1.0, 32.6, 135.9, 113.2, and 2.3 mg/kg, respectively, which were all higher than the soil environmental background values in Jiangxi Province. The average values of Hg and Pb were 89 and 22 times higher than the background values, respectively. The evaluation results of single pollutant index and Nemerow comprehensive pollution index showed that Cd, Hg, As, Pb, and Zn were accumulated to varying degrees. Referring to the second-class standard of Soil Environmental Quality Standards, the proportion of caution line, slight pollution, moderate pollution, and severe pollution were 14, 42, 12, and 32%, respectively, which had seriously threatened human health. The comprehensive potential ecological hazard coefficient RI showed that the average value of the comprehensive potential ecological hazard coefficient of the five heavy metals (Cd, Hg, As, Pb, and Zn) in the study area was 635, indicating a strong ecological hazard degree of heavy metal pollution in the soil environment.

Keywords: potential pollution hazard, principal component analysis, spatial analysis, Nemerow comprehensive pollution index

Р. А. Медведева, О. П. Ермолаев Районирование овражной эрозии в регионе Среднего Поволжья //  Почвоведение. 2023. № 10. С. 1285-1298. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600671

Приведена новая схема районирования овражной эрозии в крупном регионе России с использованием бассейнового и ландшафтного подхода. Автоматизированное ландшафтное районирование проведено средствами искусственных нейронных сетей с целью определения природно-антропогенных условий развития овражной сети. Эрозионное районирование реализовано на базе крупно масштабного геоинформационного картографирования оврагов методом визуального дешифрирования космических снимков высокого и сверхвысокого разрешения за 2017–2021 гг. В качестве операционно-территориальных единиц взяты бассейны малых рек (всего 1314) со средней площадью 91 км2. На территории исследования идентифицировано 22688 оврагов (включая их отвершки), средняя длина которых – 65 м, а общая длина овражной сети около 1500 км. Средняя густота овражной сети по бассейнам составляет 12 м/км2, достигая максимума в 301 м/км2. При районировании в качестве показателя взята густота овражного расчленения, косвенно отражающая интенсивность оврагообразования в геопространстве. Доминирующими (84% всех бассейнов) являются районы либо с отсутствием овражного расчленения, либо имеющие слабую или очень слабую овражность. Главные причины повсеместного затухания овражной эрозии связаны с изменениями в землепользовании и в климатической системе, а также эволюционным фактором – переходом многих овражных форм в балочную стадию развития.

Ключевые слова: динамика овражности, автоматизированное районирование, геоинформационное картографирование, пространственный анализ

10. Rostaminya, S. Jamzadeh, N. Mehrab, S. R. Mousavi, F. Valizadeh-Kakhki, and A. Chabok ''Assessment of Heavy Metal Accumulation Using Soil Pollution Indices in an Industrial Town, Landfill, and Wastewater Treatment Plant of Ilam City, Iran,'' Eurasian Soil Science  https://doi.org/10.1134/S106422932360029X

Abstract—This study aimed at investigating pollution sources and indicators in three study sites, namely, an industrial town (It), landfill (Lf), and wastewater treatment plant (WTP) in the vicinity of Ilam city, west of Iran. To achieve this objective, the sampling was performed from the topsoil (0–10 cm) of three sites (It, Lf, and WTP) with pollution potential. Some soil physico-chemical properties and total concentration of HMs including Cd, Pb, Ni, Cr, and Co, pollution indicators and sources of pollution were evaluated by statistical analysis. The results of the geoaccumulation index (Igeo), enrichment factor (EF), contamination factor (CF), and pollution load index (PLI) showed that the studied areas were contaminated with HMs. The highest average of Cd and Pb were 1.45 and 440.19 mg kg–1, respectively, in the Lf. Whereas, the highest average of Ni and Cr were 106.53 and 43.50 mg kg–1, respectively, in the IT, while the highest average of Co was 81.69 mg kg–1 in the WTP. According to the results of the principal components analysis (PCA) and clustering, a small part of the Pb, Ni, and Co amounts in the soils had the natural origin, while the results confirmed that a significant proportion of Pb, Cd, and Cr concentrations associated with human-caused hazards. Moreover, all areas (especially Lf and WTP sites) were highly contaminated with Cd. Due to the higher mobility of Cd and its human health hazards, this metal should be given more attention in the study sites of Ilam city. In general, based on our results, more paying attention needs to be considered by decision-makers and stakeholders to manage and control pollution production sources in the soils of the study sites.

Keywords: contamination assessment, enrichment factor, geoaccumulation index, pollution sources, cadmium

                                       Скачать

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