Почвоведение №3, 2024

Генезис и география почв

И. А. Лиханова, Е. Г. Кузнецова, Ю.В. Холопов,С. В. Денева, Е. М. Лаптева Формирование почв на суглинистых отложениях в техногенных ландшафтах таежной зоны северо-востока европейской части России // Почвоведение. 2024. № 3. С. 375-393. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030017

Рассмотрено формирование почв на суглинистых отложениях в ходе первичной сукцессии растительности после биологической рекультивации техногенно нарушенной территории (карьер). Исследования проводили в подзоне средней тайги на северо-востоке европейской части России (Республика Коми). Показано, что посадка культур ели сибирской на территории карьера активизирует формирование древесного яруса и способствует ускорению процессов формирования почв. В дренированных условиях к началу третьего десятилетия сукцессии в почвах карьера отмечены: обособление органогенных горизонтов (подстилок), снижение плотности почв в верхней минеральной части профиля, тенденция к перераспределению и дифференциации в профиле илистой фракции и соединений железа и алюминия. Последнее может свидетельствовать о начале элювиирования. Неоднородность поверхности карьера (наличие повышений и понижений с перепадом высот до 2–6 м) способствует перераспределению влаги в пределах карьера и появлению участков с поверхностным переувлажнением почв. В этих условиях усиливается роль консервации органических остатков (оторфовывание) и активизируются процессы глееобразования. В ряду увеличения поверхностного переувлажнения почв четко прослеживается возрастание кислотности, запасов углерода и азота, что характерно для аналогичного ряда фоновых почв. Рассчитана скорость аккумуляции органического углерода в формирующихся на карьерах почвах. В дренированных условиях она для слоя 0–20 см составляет 0.4 т/га в год. Возрастание поверхностного переувлажнения почв способствует ее повышению до 1.0–1.2 т/га в год. В верхней 20-сантиметровой толще профиля запасы Сорг в молодых почвах в 2–4 раза меньше по сравнению с фоновыми.

Ключевые слова: первичное почвообразование, поверхностное переувлажнение, почвенный углерод, карьер, рекультивация

Химия почв

Е. В. Шамрикова, Е. В. Ванчикова, Е. В. Кызъюрова, Е. В. Жангуров Методы измерений массовой доли углерода органических соединений в почвах, содержащих карбонаты (обзор) // Почвоведение. 2024. № 3. С. 394-411. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030027

В мировой практике измерение массовой доли углерода органических соединений (Сорг) в почвах, содержащих карбонаты, выполняют различными способами. Проведен анализ методов, позволяющих решить данную задачу, включая новейшие подходы: термогравиметрия, дифференциальная сканирующая калориметрия, спектроскопия. Показано, что присутствие CaCO3 не препятствует применению дихроматометрического метода (Тюрин, Уолкли—Блэк) определения Cорг. Недостатки метода сводятся к трудоемкости анализа, необходимости постоянного присутствия оператора, неполному окислению органических соединений и загрязнению окружающей среды. Метод измерения потерь массы почвы при прокаливании (ППП) экономичен и экспресен, однако дает завышенное содержание Сорг, что связано с неадекватностью пересчетного коэффициента 1.724, наличием адсорбированной и химически связанной воды, а также минеральных компонентов, разлагающихся при T = 105–550°С. Наиболее актуальным решением нахождения Сорг в карбонатных почвах является использование анализатора и кальциметра, хотя точность измерений Сорг при наличии карбонатов существенно снижается из-за квадратичного суммирования погрешностей двух методов. Высокая стоимость прибора, обслуживания, поверки и ремонта ограничивает его массовое использование в почвенных лабораториях. Для измерения содержания карбонатов почв возможно применение и гравиметрического (ППП), и волюмометрического (кальциметр) методов. Использование последнего предпочтительно для почв с преобладанием CaCO3 в карбонатном составе. Предварительное удаление карбонатов из образцов почв трудоемко, а также может приводить к частичной потере Сорг вследствие кислотной экстракции. Высокая стоимость приборов и отсутствие библиотек спектров почв сдерживают развитие vis-NIR и MIR спектроскопии как альтернативы методам “мокрой” химии. Продолжение сравнительных исследований улучшит понимание пространственных закономерностей распределения углерода органических соединений почв.

Ключевые слова: сравнительный анализ, углерод органических и неорганических соединений

Биология почв

Т. В. Минникова, С. И. Колесников, Н. А. Евстегнеева, А. Н. Тимошенко, Н. И. Цепина, К. Ш. Казеев Влияние загрязнения Ag, Bi, Te и Tl на ферментативную активность чернозема обыкновенного // Почвоведение. 2024. № 3. С. 412-427. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030035

Проведена оценка ферментативной активности чернозема обыкновенного (Haplic Chernozem) при загрязнении Ag, Bi, Te и Tl. Проанализирована активность 10 ферментов: каталазы, дегидрогеназы, пероксидазы, полифенолоксидазы, аскорбатоксидазы, ферриредуктазы, протеазы, фосфатазы, инвертазы и уреазы. По степени ингибирования ферментов тяжелые металлы располагаются в следующей последовательности: Tl > Ag > Bi > Te. С ростом концентрации тяжелых металлов токсическое воздействие на активность ферментов увеличивается. Оксидоредуктазы проявили большую чувствительность к загрязнению Ag, Bi, Te и Tl, чем гидролазы. Среди оксидоредуктаз наибольшая чувствительность была обнаружена у ферриредуктазы, а наименьшая – у аскорбатоксидазы. По активности ферментов класса гидролазы наибольшей чувствительностью обладает инвертаза, а наименьшей – уреаза. При загрязнении Ag, Bi и Te наибольшей информативностью обладает инвертаза, а при загрязнении Tl – уреаза и полифенолоксидаза. Среди ферментов класса оксидоредуктазы наибольшая информативность обнаружена у пероксидазы, а наименьшая – у аскорбатоксидазы. Среди ферментов класса гидролазы наибольшей информативностью обладает инвертаза, а наименьшей – фосфатаза. Результаты исследования возможно использовать для оценки экологического состояния почв, загрязненных Ag, Bi, Te и Tl.

Ключевые слова: тяжелые металлы, оксидоредуктазы, гидролазы, интегральный показатель ферментативной активности

А. А. Титлянова, Е. К. Вишнякова, Е. Н. Смоленцева Чистая первичная продукция степных экосистем и причины ее пространственной изменчивости // Почвоведение. 2024. № 3. С. 428-438. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030046

Рассматривается изменение величин чистой первичной продукции: надземной (ANP, aboveground net production), подземной (BNP, belowground net production) и общей (NPP, net primary production) для луговых, настоящих и сухих степей. Исследуемые луговые и настоящие степи расположены от 36 до 116° E и от 47 до 56° N. В Тыве определена продукция сухих степей, приуроченных к различным элементам рельефа — от верхней части горы до днища пади. Величина ANP в луговых степях меняется с запада на восток от 10.2 до 3.1, в настоящих — от 5.8 до 0.7 т/ га в год и зависит от многих причин, включая температуру воздуха, количество осадков и свойства почвы. Последние определяются комплексом условий, включающим положение экосистемы в рельефе, что приводит к различному увлажнению почвы. Как в луговых, так и настоящих степях имеются нарушения в закономерном уменьшении величины ANP с запада на восток. В ряду луговых степей в некоторых случаях вместо снижения наблюдаются повышения ANP, что объясняется изменением почвенных условий. Первое повышение от 4.8 (63° E) до 6.1 т/га в год (73° E) происходит при смене чернозема выщелоченного на лугово-черноземную почву, т.е. в результате дополнительного увлажнения почвы. Второе повышение от 3.6 (75° E) до 6.6 т/ га в год (90° E) наблюдается при изменении почвы от чернозема обыкновенного к чернозему обыкновенному луговатому мощному. В настоящих степях наблюдалось три повышения ANP: при смене темно-каштановой каменистой почвы на чернозем обыкновенный, во втором случае при смене солонца лугово-степного среднестолбчатого на чернозем южный солонцеватый, третье повышение ANP установлено при смене почвы от чернозема малогумусного к чернозему мучнисто-карбонатному солонцеватому. Величина BNP в луговых и настоящих степях в целом снижается с запада на восток от 26.8 до 7.7 т/га в год в слое почвы 0–30 см, варьируя без видимой закономерности. В Тыве, в связи с изменением рельефа, ANP сухих степей меняется от 3.7 до 1.7, BNP — от 27.0 до 8.7 т/га в год. Следовательно, величину надземной продукции травяных экосистем определяют не только температура воздуха и количество осадков, но в такой же степени и свойства почв, меняющихся по структуре, количеству Сорг, питательных элементов и обводненности.

Ключевые слова: луговые степи, настоящие степи, сухие степи, долготный градиент, надземная продукция, подземная продукция, чернозем, темно-каштановая почва

Е.М. Волкова, О.А. Леонова, А.В. Головченко Аккумуляция углерода в торфяных почвах пойменных болот северо-востока Среднерусской возвышенности // Почвоведение. 2024. № 3. С. 439-450. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030055

Изучено строение торфяных залежей пойменных болот Большеберезовское и Подкосьмово, сформированных в атлантический – суббореальный периоды голоцена в долине р. Непрядва, в северо-восточной части Среднерусской возвышенности. Результаты исследований ботанического состава торфяных залежей показали, что генезис болот представлен эвтрофными палеоценозами, которые аккумулировали углерод со скоростью 21.8–95 г/м2 в год. Образовавшиеся низинные торфа характеризовались высокой степенью разложения (45–55%) и низкой скоростью вертикального прироста (в среднем 0.3–0.6 мм/год), что обусловлено сезонной динамикой уровня залегания болотных вод. Содержание углерода в торфах по профилям торфяных залежей составляет 14% для болота Подкосьмово и 31% для Большеберезовского болота. Различия обусловлены особенностями водно-минерального питания болот, что проявляется в высоком содержании карбонатов и зольности торфов болота Подкосьмово. Запасы углерода в торфяных почвах пойменных болот варьируют от 51.5 до 125 кг/м2 для горизонтов мощностью 10 см. Данный показатель определяется интенсивностью разложения растительных остатков, что зависит от состава и структуры микробных комплексов. На Большеберезовском болоте в микробном комплексе доминирует грибная составляющая, на болоте Подкосьмово – бактериальная. Это объясняет отличия болот в микробной биомассе: 222 г/м2 для болота Подкосьмово, 898 г/м2 – для Большеберезовского болота. Причиной различий пойменных болот является диапазон варьирования уровня болотных вод в течение вегетационного сезона, обусловленный проведенными мелиоративными мероприятиями на Большеберезовском болоте. Пойменные болота являются важными “депо” атмосферного углерода, а интенсивность его аккумуляции определяется комплексом факторов.

Ключевые слова: болотные экосистемы, динамика развития, торфяные залежи, запасы углерода, численность микроорганизмов, микробная биомасса

Ю.В. Батаева, Л.Н. Григорян Экологические особенности и адаптационные возможности цианобактерий пустынных экосистем (обзор) // Почвоведение. 2024. № 3. С. 451-4690. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030069

Важной группой микроорганизмов в аридных зонах являются цианобактерии, способные активно развиваться в таких условиях в составе альго-бактериальных сообществ и благоприятствующие выживанию других партнеров. Цианобактерии (цианопрокариоты) — морфологически разнообразная группа оксигенных фотосинтезирующих прокариот, включающая одноклеточные, трихомные или колониальные формы. Они вносят существенный вклад в развитие почвенных экосистем, вследствие образования первичной продукции (органического вещества), фиксации молекулярного азота, синтеза метаболитов с высокой биологической активностью. Рассматриваются вопросы биоразнообразия цианобактерий в пустынных экосистемах, используемые ими механизмы защиты, стратегии адаптации к множественным стрессовым условиям, и способность продуцировать вторичные метаболиты, в том числе с целью выживания в экстремальной среде. Показана экологическая роль цианобактерий аридных местообитаний в улучшении свойств почв. Описываются последние достижения, касающиеся методов борьбы с опустыниванием и предотвращением деградации почв с применением цианобактерий.

Ключевые слова: цианобактериальные сообщества, аридные местообитания, вторичные метаболиты,

экстремальные факторы, биокорки

Yingying Liu, Dan Wu, Yongjun Kan, Li Zhao, Chang Jiang, Wensheng Pang, Juan Hu, and Meilan Zhou ''Response of Soil Microorganisms and Phenolic to Pseudostelariae heterophylla Cultivation in Different Soil Types,'' Eurasian Soil Science, 57 (3), 446-459 (2024). https://doi.org/10.1134/S10642293236

Pseudostellaria heterophylla of the Caryophyllaceae family is an important medicinal herb in traditional Chinese medicine, but it encounters continuous cropping obstacle during cultivation. This study aimed to study the differences in the response of Pseudostellaria heterophylla cultivation to soil microorganisms and phenolic substances in different types of soil (Loamy soil and Clayey soil). The analysis of soil metabolites using HPLC-ESI-Q/TOF-MS and HPLC-DAD techniques revealed that the content of various phenolic components in the rhizosphere soil increased significantly after Pseudostellaria heterophylla cultivation. Pseudostellaria heterophylla cultivation in yellow soil could increase the abundance of Proteobacteria, Ascomycota, and Thermoplasmatota, while in brown soil, the abundance of Ascomycota significantly decreased. In addition, Pseudostellaria heterophylla cultivation could increase the α-diversity of bacteria and fungi in yellow soil, while reducing the α-diversity of archaea, and the impact on diversity in brown soil was relatively small. Correlation analysis showed that phenolic compounds were more likely to regulate the genera Bradyrhizobium, Calcarisporiella, Boothiomyces and Methanocella. Pseudostellaria heterophylla may regulate rhizosphere microbial diversity and community structure by secreting phenolic. However, in different types of soil environments, the response mechanism of soil microorganisms to Pseudostellaria heterophylla planting might vary. Our study provides new insights that the variability in the response of different soil types to Pseudostelariae heterophylla cultivation should be taken into account when developing strategies for reducing continuous cropping obstacles in medicinal plants.

Keywords: soil microorganisms, phenolic, soil types

10. J. Li, b, X. N. Zheng, and M. J. Liu ''Influence of Grass Mulching and Organic Fertilizer Addition on Soil Microbial Community Composition and Function in a ‘Dongzao’ Jujube (Ziziphus jujuba Mill. ‘Dongzao’) Orchard,'' Eurasian Soil Science, 57 (3), 460-470 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323602093

Microorganisms play an important role in soil ecosystems; therefore, it is essential to explore the effects of grass mulching (GM, and the mulching plants all belong to Poaceae family) and organic fertilizer addition (OFA) on the structure and function of orchard soil microbial communities. In this study, we analyzed the effects of GM and OFA on soil’s physical and chemical properties, bacterial community structure, and enzyme activity in a winter jujube orchard. GM markedly increased the soil water content and activities of β-1,4-glucosidase (BG), fibrinose hydrolase, and β-1,4-xylosidase. OFA promoted BG activity and decreased the pH of slightly alkaline soils more effectively than GM. GM and OFA substantially increased the relative abundances of Bacteroidota, Chloroflexota, and Bacillota while decreasing those of Acidobacteriota, Actinomycetota, and Nitrospirota. GM also significantly increased the relative abundance of Proteobacteria and decreased that of Verrucomicrobiota. The relative abundance of Bacillota, involved in cellulose decomposition, significantly increased after GM, whereas that of Bacteroidota, involved in animal faeces decomposition, significantly increased after OFA. We showed that GM and OFA improved microbial diversity and the number of operational taxonomic units (OTUs), energy metabolism, and cell membrane transport capacity and demonstrated the linkage between microbial community structure and function. GM can overcome challenges related to the lack of precipitation and improve soil fertility.

Keywords: soil properties, natural grass, bacterial community, cellulose decomposition enzymatic activity

Эрозия почв

Xiufen Li, Zhaobin Guo, Liangliang Wang, Lixia Jiang, Lijuan Gong,Mo Zhai, Ping Yan, and Huiying Zhao ''Change Characteristics of Rainfall Erosivity in the Black Soil Region in Northeast China from 1961 to 2020,'' Eurasian Soil Science, 57 (3), 471-481 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323602676

Rainfall erosivity plays a crucial role in assessing and forecasting soil erosion. Accurate assessment of rainfall erosivity and understanding its spatiotemporal distribution patterns can provide valuable insights for protecting black soil in Northeast China. In this study, we utilized daily rainfall observation data from 142 meteorological stations spanning the years 1961 to 2020 and one-hour precipitation data from 20 stations for 2019 and 2020 in the Black Soil Region in Northeast China (NEBS). We calculated rainfall erosivity using both the classical algorithm and a daily rainfall model, verifying the accuracy of daily rainfall data in calculating erosivity. We then conducted a comprehensive analysis of the spatiotemporal characteristics of rainfall erosivity in NEBS and its constituent provinces and districts, employing trend analysis, wavelet analysis, and IDW (Inverse Distance Weighted) spatial interpolation. Our findings indicate that the semi-monthly model is suitable for calculating rainfall erosivity in NEBS. The correlation coefficients between rainfall erosivity calculated using the classical algorithm and that estimated using the semi-monthly model were 0.9804 and 0.9894 for the years 2019 and 2020, respectively. The intra-annual distribution curves of rainfall erosivity in NEBS and each province or district displayed a single peak, with a prominent peak occurring in the latter half of July. Notably, the total proportion of erosivity generated by rainfall in July and August ranged from 65.4 to 67.7%, underscoring a high degree of concentration. Over the period from 1961 to 2020, the spatial distribution of annual rainfall erosivity (referred to as ) in NEBS exhibited a general decreasing trend from south to northwest and northeast. Temporal changes showed an overall non-significant fluctuating upward trend, with at 81.7% of the stations displaying an upward trajectory, and 32.8% of these stations showing a significant increase (P < 0.1). The temporal variation characteristics of each province and region were as follows: showed a significant upward trend (P < 0.05) in Heilongjiang, while the increase and decrease trends in the other three provinces or regions were less pronounced. Notably, the in NEBS and each province or region from 1961 to 2020 exhibited a significant cycle of 3–4 years on a smaller scale.

Деградация, восстановление и охрана почв

Н. А. Евстегнеева, С. И. Колесников, А. Н. Тимошенко, Т. В. Минникова, Н.И. Цепина, К.Ш. Казеев Оценка экотоксичности таллия по биологическим свойствам почв // Почвоведение. 2024. № 3. С. 470-481. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030076

В лабораторных модельных экспериментах дана оценка экотоксичности Tl по изменению микробиологических, биохимических и фитотоксических свойств почв Юга России: чернозема обыкновенного (Haplic Chernozem (Loamic)), серопесков (Eutric Arenosols) и бурой лесной слабоненасыщенной почвы (Eutric Cambisol), различающихся по гранулометрическому составу, pH и содержанию органического вещества. Как правило, наблюдалась прямая зависимость между концентрацией Tl и степенью ухудшения исследуемых свойств почвы. Нитрат Tl проявил более высокую экотоксичность, чем оксид. Наиболее сильное экотоксическое воздействие Tl проявилось на черноземе и серопесках через 10 сут после загрязнения, на бурой лесной почве — через 30 сут. На 90 сут наблюдалось восстановление биологических свойств почв. Наибольшую устойчивость к загрязнению Tl проявил чернозем обыкновенный, наименьшую — серопески. Полученные результаты свидетельствуют о высокой экотоксичности Tl.

Ключевые слова: загрязнение, тяжелые металлы, чернозем обыкновенный, бурая лесная почва, серопески, биотестирование, устойчивость, экологические функции почвы

И. Н. Семенков, С. А. Леднев, Г. В. Клинк, Д. П. Касымов, М. В. Агафонцев Т. В. Королева Влияние весенних палов на свойства гумусового горизонта чернозема (юго-восток Западной Сибири // Почвоведение. 2024. № 3. С. 482-492. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030082

На примере почв Базового экспериментального комплекса Института оптики атмосферы СО РАН (г. Томск) изучено влияние весенних палов травы на свойства верхнего слоя гумусового горизонта миграционно-мицелярного чернозема (Haplic Chernozem). На участках, горевших два месяца, 1, 2, 3 и 11 лет назад, всего собрано 56 проб (5–14-кратная повторность). Выявлена высокая устойчивость контролируемых свойств почв (катионно-анионный состав водной вытяжки, содержание гранулометрических фракций и подвижных соединений широкого спектра элементов, общего C и N, величина рН, щелочность от HCO3 –) к пирогенному воздействию от весенних палов травы. Информативными показателями, отражающими существенное пирогенное воздействие в течение последних 11 лет, являются содержание подвижных Ca, Mg и Sr, а также водорастворимого Mg2+ и щелочность от HCO3 –. Их содержание выше в почвах молодых (0–3 года) палов относительно старого (11-летней) и негоревших участков. Среди изученных показателей низкие значения коэффициента вариации (преимущественно < 20% по всем обследованным выборкам) имели величина рН, содержание подвижных Ba и Sr и гранулометрических фракций с диаметром частиц 1–5, 5–10 и 10–50 мкм, высокие (>70%) – содержание водорастворимого аммония и подвижных Li и Zn.

Ключевые слова: неоднородность свойств почв, плодородие почвы, физико-химические свойства почв, черноземы (Haplic Chernozems), хроноряд почв, контролируемые условия, модельный эксперимент, пространственно-временная замена

Т. И. Кухарчик, С. В. Какарека, К. О. Рябычин Микропластик в почвах Холмов Тала, Восточная Антарктида // Почвоведение. 2024. № 3. С. 493-505. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030098

Впервые на примере оазиса Вечерний, Холмы Тала, Земля Эндерби получены данные о содержании частиц микропластика (менее 5 мм) в почвах Восточной Антарктиды. Проанализировано 7 проб, отобранных с глубины 0–15 см. Исследовали две фракции почв (<1 мм и 1–5 мм) в трехкратной повторности (42 индивидуальные навески). Методика выделения частиц микропластика включала просеивание почв, плотностное разделение в растворе хлорида цинка, центрифугирование, вакуумную фильтрацию и микроскопический анализ. Для фильтрации использовали фильтры из стекловолокна с диаметром пор 1.6 мкм. Количественную оценку частиц микропластика осуществляли с помощью микроскопа, цифровой камеры и соответствующего программного обеспечения. Установлено, что частицы микропластика присутствуют во всех проанализированных пробах. Их количество варьирует от 66 до 1933 ед./кг сухой почвы. В большинстве случаев преобладают частицы размером <1 мм, на долю которых приходится от 70 до 100%. В 70% случаев доминируют волокна, в 30% – фрагменты неправильной формы пластмасс; пленки встречаются единично. Отсутствует четко выраженная приуроченность повышенного количества частиц микропластика к объектам инфраструктуры, что может быть следствием влияния других факторов, в том числе локального и дальнего переноса.

Ключевые слова: пластик, микроскопия, волокна, загрязнение почв

С. В. Брянин, А. В. Кондратова, А. В. Данилов, Е. С. Суслопарова Сезонное влияние пирогенного угля на надземное и подземное разложение различных типов опада в бореальных лесах // Почвоведение. 2024. № 3. С. 506-516. https://doi.org/10.31857/S0032180X24030104

Уголь является устойчивым продуктом лесных пожаров, накапливающимся в слое подстилки и почвах бореальных лесов. Поэтому разложение опада и корней, как один из ключевых процессов в цикле углерода, в почвах бореальных лесов практически повсеместно протекает в присутствии угля. К настоящему времени имеются крайне скудные сведения о влиянии угля на процесс разложения опада в бореальных лесах, и большинство из них не рассматривают холодный период, который в этой зоне длится в среднем полгода. Целью работы было выявление сезонного влияния угля на разложение растительного опада разного качества (хвои лиственницы, листьев березы, трав и смеси этих видов опада) на поверхности почв и корней этих же видов в почве. В полевом “litterbag” эксперименте установлено, что уголь ускорял разложение опада и его влияние было видоспецифическим. Ускорение потери массы в присутствии угля происходило для трудноразлагаемого наземного опада (хвои) и всех видов корней в холодный период. В теплый период ускорение разложения в присутствии угля наблюдалось только для хвои и не наблюдалось для корней. Таким образом, исследование показало большее влияние угля на внутрипочвенное разложение, особенно в холодный период. Сезонное воздействие угля установлено впервые и должно учитываться как важный фактор гумусообразования и динамики углерода в почвах бореальных лесов.

Ключевые слова: разложение опада, зимнее разложение, Cambisols

10. T. Nguyen, N. P. T. Huynh, and C. H. Le ''Distribution Coefficients and Accumulation Rates of Ra-226 and Po-210 in some Agricultural Soils,'' Eurasian Soil Science, 57 (3), 524-535 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932370028X

Solid-liquid partition coefficients (Kd) of Ra-226 and Po-210 were measured for five agricultural soils in five fields in the south of Vietnam. Rice, maize, water spinach and tomato were grown on Fluvisols, while sweet potato – on Arenosols. The obtained values were very different between radionuclides, cultivation types, and agricultural practices. For Ra-226, they were 2783, 1189, 907, 431, and 1117 L kg–1 in soils under rice, maize, water spinach, sweet potato, and tomato, respectively. The values of 826, 332, 409, 217, and 451 L kg–1 were estimated for Kd in soils under rice, maize, water spinach, sweet potato, and tomato. For a particular soil, the Kd of Ra-226 was higher than that of Po-210. It proves that in the solid phase of the soil, Po-210 was absorbed more strongly than Ra-226. In this study, a new method for determining the leaching rates of Ra-226 and Po-210 from the topsoil to the deeper layer of soil was introduced. It was based on the Kd value and the leaching rate of water for a specific soil type. The leaching rates of 7.4, 37, 63, 36.6, and 61 were estimated for Ra-226 in rice, maize, water spinach, sweet potato, and tomato soils respectively. Similarly, the leaching rates of 22.1, 111, 111, 69.1, and 133 were estimated for Po-210 in rice, maize, water spinach, sweet potato, and tomato soils respectively. The long-term assessment of Ra-210 and Ra-226 in the selected soil was based on the mass balance between the daily input and output of radionuclides in topsoil. It was found that activity concentrations of Ra-226 and Po-210 increase significantly in some soil soils for example under sweet potato and tomato soil.

Keywords: natural radionuclides, solid-liquid partition coefficient, leaching rate

 

 

Скачать

                                                                  Почвоведение №12, 2024

Генезис и география почв                                                  

П. В. Красильников, А. Н. Геннадиев, М. И. Герасимова, С. В. Горячкин, К. Б. Гонгальский, В. Н. Кудеяров, Т. М. Минкина, И. Ю. Савин, С. Н. Чуков, Е.В. Шеин, А. С. Яковлев 125 лет журналу "Почвоведение" // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1659-1666. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120013
P. V. Krasilnikov, A. N. Gennadiev, M. I. Gerasimova, S. V. Goryachkin,K. B. Gongalsky, V. N. Kudeyarov, T. M. Minkina, I. Yu. Savin, S. N. Chukov, E. V. Shein, and A. S. Yakovlev ''125 Years to the Journal Pochvovedenie,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 1977-1984 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324700327

В текущем г. исполняется 125 лет журналу “Почвоведение” – первому в мире журналу, полностью посвященному наукам о почвах. Это уникальное издание, которое было основано на фундаментальных идеях генетического почвоведения, науки, созданной российским ученым В.В.Докучаевым. В статье кратко рассказывается история журнала, этапы его развития. Раскрываются основные темы и направления, которые развивались в журнале за последние 5–10 лет, приводятся примеры наиболее интересных цитируемых публикаций за это время. Показано, что журнал динамично и гармонично развивается и в современных условиях.

Ключевые слова: история почвоведения, В.В. Докучаев, П.В. Отоцкий, приоритеты научных исследований

Н.Б. Хитров, И.Н. Горохова, В.В. Иванова, Е.И. Кравченко, Н.Г. Круглякова, Л.В. Роговнева, Д.И.

Рухович Методические подходы и базовый уровень организации наземного мониторинга содержания и запасов органического углерода в пахотных светло-каштановых почвах, Волгоградская область // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1667-1689. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120028

1. B. Khitrov, I. N. Gorokhova, V. V. Ivanova, E. I. Kravchenko,N. G. Kruglyakova, L. V. Rogovneva, and D. I. Rukhovich ''Methodological Approaches to Ground Monitoring and Baseline Levels of the Content

and Stocks of Organic Carbon in Arable Light Chestnut soils, Volgograd Oblast,'' Eurasian Soil Science, 57 (13), 1-21 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602580

Для тестового полигона мониторинга на территории опытной станции “Орошаемая” в Волго-

градской области (Россия) на юге Приволжской возвышенности представлены числовые значения оценок базового уровня содержания, запасов органического углерода (Сорг), плотности почв, показателей их пространственного варьирования и дифференцированного вертикального распределения в пределах слоя 0–40 см, охватывающего весь гумусовый слой. Указанные по-

казатели характеризуют пашню в севообороте на богаре и на орошении и 50-летнюю залежь на

семи динамических площадках cо светло-каштановыми почвами, имеющими два типа строения

профиля: P–BMK–BCAnc (агрокаштановыми почвами) и Pca–BCAnc (агроземами аккумуля-

тивно-карбонатными) среднесуглинистыми на палево-бурых опесчаненных суглинках (Haplic

Kastanozems (Loamic, Aric)). Для выбора объектов мониторинга были использованы карта ко-

эффициентов мультивременной линии почв, ретроспективный анализ данных дистанционного

зондирования за 40 лет и почвенное обследование. Каждая динамическая площадка 30 . 30 м

представлена девятью индивидуальными точками с дифференцированным отбором образцов по

глубине тонкими слоями по 5 или 10 см. Коэффициент вариации в пространстве увеличивается

от 5–10 до 30–40% по мере увеличения глубины слоя. На пашне обосновано равномерное вер-

тикальное распределение содержания Сорг в переделах пахотного слоя. На залежи восстанавли-

вается аккумулятивный тип вертикального распределения с максимумом Сорг возле поверхности

в светлогумусовом постагрогенном горизонте с дерниной. Полученные оценки содержания и

запасов Сорг сопоставимы с имеющимися материалами по светло-каштановым почвам междуре-

чья Волги и Дона. Выбранные объекты являются представительными для ведения мониторин-

га. Для слоя 0–30 см минимальная значимая разность запасов Сорг в среднем составляет 3.4 т/

га при вариации от 2.7 до 4.6 т/га. На сравнение запасов Сорг разных динамических площадок

существенное влияние оказывает вертикальное распределение плотности почвы, зависящее от

антропогенных воздействий.

Ключевые слова: агрокаштановые почвы, агроземы аккумулятивно-карбонатные, богара, орошение,

залежь, солонцеватые почвы__

С. Н. Лесовая, С. В. Горячкин, А. А. Соколов, Т.В. Романис, Д. Е. Конюшков, О. Г. Лопатовская Почвы на красноцветных карбонатных отложениях Лено-Ангарского плато: факторные границы текстурной дифференциации // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1690-1704. https://doi.org/ 10.31857/S0032180X2412003

1. N. Lessovaia, S. V. Goryachkin, A. A. Sokolov, T. V. Romanis, D. E. Konyushkov, and O. G. Lopatovskaya ''Soils on Red-Colored Calcareous Substrate on the Lena-Angara Plateau: Factor Limits of

Clay Differentiation,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 1984-1996 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602282

Почвы на красноцветных карбонатных отложениях занимают обширные площади в Восточной

Сибири. Объекты исследования расположены в южной части Лено-Ангарского плато и представ-

лены суглинисто-глинистыми почвами с высоким содержанием валового и дитионитораство-

римого железа. Минералогический состав илистой фракции почв отражает пространственную

неоднородность красноцветных отложений, характеризующихся слюда-хлоритовой ассоциаци-

ей глинистых минералов. Отмечена высокая доля диоктаэдрических минералов: слюд и, в ряде

случаев, диоктаэдрических хлоритов. Почвы красноцветные, остаточно-карбонатные отражают

реализацию структурно-метаморфического и текстурно-дифференцированного направлений

почвообразования. Интенсивность проявления процессов на макро- и микроуровнях зависит

от абсолютной высоты местности, которая обусловливает степень гумидности климата. Текстур-

но-дифференцированные почвы (подзолистые грубогумусированные) формируются в наиболее

гумидных условиях, которые создаются на высотах более 1000 м. Для них характерна вертикаль-

ная однородность почвообразующего материала, слабая дифференциация по цвету с сохране-

нием красноватого оттенка в элювиальном горизонте, отчетливая дифференциация по илу с

редуцированной мощностью иллювиального горизонта из-за близкого залегания карбонатов.

При почвообразовании на более низких высотных уровнях признаки иллювиирования матери-

ала выражены слабее, но также проявляются в профилях почв, которые относятся к буроземам

грубогумусированным иллювиально-глинистым либо оподзоленным.

Ключевые слова: факторная экология почв, подзолистые почвы и буроземы остаточно- карбонатные,

микростроение почв, ди- и триоктаэдрические хлориты, иллит, Сalcaric Albic Rhodic Luvisol, Сalcaric

Chromic Luvisol, Calcaric Rhodic Luvisol

Н.И. Лозбенев, Д.Н. Козлов, П.П. Филь, Н.Б. Хитров, П.М. Шилов Оценка влияния вида угодья и почвообразующих пород на содержание и запасы органического углерода в мелиорированных дерново-подзолистых почвах, Тверская область // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1705-1735. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120047
N. I. Lozbenev, D. N. Kozlov, P. P. Fil, N. B. Khitrov, and P. M. Shilov ''Influence of Land Use and Parent Material on the Organic Carbon Content and Stocks in Drained Soddy-Podzolic Soils, Tver Region,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 1997-2023 (2024).

Представлены результаты оценки базового уровня содержания, запасов органического углерода

(Сорг), плотности почв, показателей их пространственного варьирования и дифференцированно-

го вертикального распределения в пределах слоя 0–40 см в агродерново-подзолистых почвах на

морене (Albic Gleyic Retisols (Episiltic, Anoloamic, Aric, Ochric)) и агродерново-подзолах на песках

(Albic Podzols (Arenic, Aric, Ochric)) на мелиорированных закрытым дренажом пашне, сенокосе

и залежах на 13 динамических площадках тестового полигона в Тверской области, Россия. Уста-

новлена высокая пространственная вариабельность содержания Сорг в почвах на малых расстоя-

ниях (площадка 30 . 30 м), которая в 5–10 раз выше воспроизводимости определения показателя

методом сухого сжигания. Оценки среднеквадратического отклонения запасов Сорг нелинейно

увеличиваются по мере увеличения мощности оцениваемого слоя от 1–5 т/га для слоя мощно-

стью 5 см до 10–20 т/га для слоя 0–40 см. На основе дифференцированного отбора образцов

почв по глубине из тонких слоев в пределах слоя 0–40 см установлено следующее. На пашне в

севообороте отмечаются равномерное вертикальное распределение Сорг в пределах пахотного

горизонта и статистически незначимые различия запасов Сорг в слоях 0–10 и 10–20 см. В почвах

на морене после вегетации многолетних трав в течение 5 лет и на залежах длительностью от 5 до

20 лет формируется дернина мощностью 3–10 см, аккумулятивное вертикальное распределение

Сорг с максимумом возле дневной поверхности при отсутствии значимых различий запасов Сорг

в верхней и нижней частях бывшего пахотного горизонта. В почвах на песках выявлены анало-

гичные закономерности на общем фоне более низкого содержания и запасов Сорг.

Ключевые слова: песчаные почвы, агродерново-подзолы, агродерново-подзолистые почвы, пашня, се-

нокос, залежь, многолетние травы, пространственное варьирование

Е. В. Жангуров, М.П. Лебедева, Е.В. Шамрикова, М.А. Королёвa, А.Н. Панюков Почвы на плотных карбонатных породах Полярного Урала: генезис, свойства и классификация // Почвоведение. 2024. Т. 69. № 12. С. 1736-1755. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120055

10. V. Zhangurov, M. P. Lebedeva, E. V. Shamrikova, M. A. Korolev, and A. N. Panyukov ''Soils on Carbonate Rocks of the Polar Urals: Genesis, Properties, and Classification,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2024-2041 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602099

На основании использования макро- и микроморфологической диагностики, анализа физи-

ко-химических свойств и химического состава проведено уточнение генезиса малоисследо-

ванных почв горно-тундровых ландшафтов Полярного Урала, сформированных на элювиаль-

но-делювиальных отложениях карбонатных пород. Установлена значительная неоднородность

почвообразующего мелкозема за счет различного соотношения аллохтонного и автохтонного

материала, залегающего на карбонатных породах. Органическое вещество почв представлено

сочетанием нескольких микроформ гумуса, отражая как современные (криогенные, биогенные),

так и унаследованные признаки предыдущих этапов почвообразования. Пирогеные воздействия

на почву диагностируется по обилию обугленных растительных тканей в горизонтах с сильноо-

железненным и обугленным органическим веществом и по включению углистой крошки внутри

трещиноватых обломков карбонатных пород. Почвообразование в более теплый период разви-

тия ландшафтов (климатический оптимум голоцена) диагностируется по признакам растворения

и перекристаллизации кальцита породных фрагментов. Специфические реликтовые признаки в

современных почвах, представленные с глинисто-гумусово-железистыми шапочками и пленками

на обломках пород, инкорпорированными внутри карбонатной матрицы, выявлены на основа-

нии наличия включений в почвообразующий материал фрагментов палеопочв.

Ключевые слова: криометаморфический горизонт, микроморфологический анализ, горная криолитозона, пирогенез, Calcaric Stagnosol (Humic, Skeletic), Calcaric Skeletic Regosol

 

О.В. Семенюк, В.М. Телеснина, Л. Г. Богатырев, В.А. Кузнецов, А.И. Бенедиктова Оценка динамики органического вещества подстилок городских хвойных насаждений на основе показателей их структурно-функциональной организации в г. Москве // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1756-1771. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120069
O. V. Semenyuk, V. M. Telesnina, L. G. Bogatyrev, V. A. Kuznetsov, and A. I. Benediktova ''Assessment of Organic Matter Dynamics in the Litter of Urban Coniferous Stands Using Characteristics of Their Structural and Functional Organization: A Case Study in Moscow City,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2042-2056 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932460235X

Изучены свойства лесных подстилок искусственных насаждений лиственницы европейской в

пределах особо охраняемой природной территории “Измайловский парк” г. Москвы. Объекта-

ми исследования послужили два участка лиственничных насаждений 100–120 лет на дерново-э-

лювоземах типичных супесчаных на опесчаненных отложениях, подстилаемых мореной (Leptic

Cambisols). Один из участков являлся контролем, а другой подвергается типичному для парко-

вых территорий антропогенному воздействию в результате рекреации. Предложена группиров-

ка показателей структуры и трансформации подстилок, которая позволила оценить поэтапное

изменение органического вещества, соответствующую различным временным периодам функ-

ционирования подстилок. В сезонной динамике для контрольных насаждений выявлено равно-

мерное уменьшение запасов в течение года, тогда как для нарушенных отмечается наиболее су-

щественное снижение запасов в период ноябрь–июнь. В годичном цикле установлено значитель-

ное снижение запасов активной фракции, что свидетельствует об интенсивном биологическом

круговороте в исследуемых лиственничниках. Выявлены различия в динамике запасов фракций

подстилок. Рекреационная нагрузка в лиственничных насаждениях определяет уменьшение де-

понирования органического вещества подстилки и оказывает влияние на динамику этого про-

цесса. Установлено значимое уменьшение мощности и запасов подстилок в ходе рекреации в 2

раза, с существенным упрощением строения и изменения типологии подстилок, что особенно

ярко выражено на приствольных участков. Показатели структурно-функциональной организа-

ции подстилок лиственничников являются информативными критериями, характеризующими

особенности биогеохимических циклов органического вещества, и могут быть использованы и

в других типах насаждений как природных, так и в условиях мегаполиса.

Ключевые слова: урбоэкосистемы, наземный детрит, рекреационное воздействие, лиственница, био-

логический круговорот

Н. В. Москвина Особенности органогенных горизонтов современных и погребенных почв жилых районов г. Перми // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1772-1784. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120071

10. V. Moskvina ''Specific Features of Organic Horizons in Surface and Buried Soils within Residential Areas in the City of Perm,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2057-2067 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602233

почвах жилых районов г. Перми установлены сходства и различия в морфологии и свойствах

современных дневных и погребенных органогенных горизонтов. Они обусловлены функциональ-

ной ролью почвенного покрова в жилых районах, типом застройки, применением определенных

строительных материалов. Различия проявляются в наличии и составе включений, содержании

органического углерода, карбонатов, подвижных фосфатов, реакции среды. В погребенных ор-

ганогенных горизонтах снижается интенсивность почвенного дыхания и активность инвертазы;

в то же время в них сравнительно высока уреазная активность. При дополнительном внесении

органического вещества в городские почвы в органогенных горизонтах возрастает содержание

гуминовых кислот и степень гумификации органического вещества до высокой. В почвах, в ко-

торые не вносили органическое вещество, отмечаются черты зонального гумусообразования с

низкой и средней степенью гумификации. С широким применением торфа для рекультивации

и карбонатных строительных материалов усилился антропогенный вклад в цикл углерода.

Ключевые слова: городские почвы, активность ферментов, органическое вещество, Urbic Technosols

Химия почв

Б. Ф. Апарин, Е.Ю. Сухачёва, М. К. Захарова, Е. В. Мингареева, А.В. Кошелев Влияние массивного полезащитного лесонасаждения на содержание и запасы гумуса в чернозёмах // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1785-1799. https://doi.org/ 10.31857/S0032180X2412008

10. F. Aparin, E. Yu. Sukhacheva, M. K. Zakharova, E. V. Mingareeva, and A. V. Koshelev ''Effect of Massive Forest Shelterbelts on Humus Content and Stock in Chernozems,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2068-2080 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602300

Исследование изменения содержания гумуса в агрочерноземах (Haplic Chernozem (Clayic,

Pachic)) под влиянием полезащитного дубово-кленового лесонасаждения проводилось на по-

лигоне почвенно-экологического мониторинга Волгоградской области. Полигон расположен

в Козловском лесном массиве, созданном в 1896 г. на пахотных землях. Влияние лесонасажде-

ний на изменение гумусового состояния агрочерноземов рассматривалось в следующих аспек-

тах: пространственно-временная изменчивость свойств почв и содержания гумуса, содержание

и запасы гумуса в пахотных и лесных почвах, изменение почв под влиянием старо- и средневоз-

растного лесонасаждения. Пространственная изменчивость почв исследовалась на двух трансек-

тах, пересекающих лесонасаждение и включающих примыкающие сельскохозяйственные угодья.

Для анализа средне и долгосрочной изменчивости содержания гумуса был применен метод ре-

троспективного мониторинга. Данные по динамике содержания гумуса за 125 лет получены на

основании сравнения с погребенной почвой и материалами стационарных исследований 1950–х

гг. коллектива сотрудников Почвенного института им. В.В. Докучаева. Проведены сопряженные

исследования типоморфных показателей почв под лесонасаждением и сельскохозяйственны-

ми угодьями. Они включали определение содержания и запасов гумуса, гранулометрического и

агрегатного составов, плотности сложения, реакции почвенного раствора, содержания легкора-

створимых солей и карбонатов кальция. Установлены особенности пространственно-временной

изменчивости содержания и запасов гумуса в черноземах (Haplic Chernozem (Clayic, Pachic)) под

разными угодьями.

Ключевые слова: пространственно-временная изменчивость почв, ретроспективный мониторинг, погребенная почва, таксация лесонасаждения, гумусовый профиль

Физика почв

А.А. Владимиров, К.Н. Абросимов, Т.А. Васильев, Н.А. Васильева Применение геометрических α-форм для анализа порового пространства почвы по микротомограммам // Почвоведение. 2024. Т. 69. № 12. С. 1800-1812. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120098
A. A. Vladimirov, K. N. Abrosimov, T. A. Vasiliev, and N. A. Vasilyeva ''Application of Geometric α-Shapes to Analyze Soil Pore Space Using Microtomograms,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2081-2092 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602269

Исследование изменения содержания гумуса в агрочерноземах (Haplic Chernozem (Clayic,

Pachic)) под влиянием полезащитного дубово-кленового лесонасаждения проводилось на по-

лигоне почвенно-экологического мониторинга Волгоградской области. Полигон расположен

в Козловском лесном массиве, созданном в 1896 г. на пахотных землях. Влияние лесонасажде-

ний на изменение гумусового состояния агрочерноземов рассматривалось в следующих аспек-

тах: пространственно-временная изменчивость свойств почв и содержания гумуса, содержание

и запасы гумуса в пахотных и лесных почвах, изменение почв под влиянием старо- и средневоз-

растного лесонасаждения. Пространственная изменчивость почв исследовалась на двух трансек-

тах, пересекающих лесонасаждение и включающих примыкающие сельскохозяйственные угодья.

Для анализа средне и долгосрочной изменчивости содержания гумуса был применен метод ре-

троспективного мониторинга. Данные по динамике содержания гумуса за 125 лет получены на

основании сравнения с погребенной почвой и материалами стационарных исследований 1950–х

гг. коллектива сотрудников Почвенного института им. В.В. Докучаева. Проведены сопряженные

исследования типоморфных показателей почв под лесонасаждением и сельскохозяйственны-

ми угодьями. Они включали определение содержания и запасов гумуса, гранулометрического и

агрегатного составов, плотности сложения, реакции почвенного раствора, содержания легкора-

створимых солей и карбонатов кальция. Установлены особенности пространственно-временной

изменчивости содержания и запасов гумуса в черноземах (Haplic Chernozem (Clayic, Pachic)) под

разными угодьями.

Ключевые слова: пространственно-временная изменчивость почв, ретроспективный мониторинг, по-

гребенная почва, таксация лесонасаждения, гумусовый профиль

10. M. Wimalasiri, E. Jahanshiri, A. D. Ampitiyawatta, I. B. Wijethunga, and R. B. Mapa ''Assessing the Reliability of Pedotransfer Functions for Predicting Water Retention Variability in Tropical Soils: Implications for Environmental Process Modeling,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2093-2107 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601513

With the scarcity of observed data, the use of pedotransfer functions (PTFs) to calculate soil hydrological properties has gained popularity. A survey of the literature reveals that most of the PTFs for soil volumetric moisture content (VMC) are developed in subtropical environments. Observed soil moisture measurements at 33 and 1500 KPa levels (VMC33 and VMC1500) for 334 and 332 profiles from Sri Lanka were used to study 15 published PTFs for tropical soils. Luvisols, as the prominent soil type in dry and intermediate zones of the country, covers most of the study area. Since the soil moisture varies with soil texture, the capabilities of PTFs to estimate VMC at the textural class level were also examined and the best PTF for the individual textural class were identified. Based on the global sensitivity analysis, clay content was identified as the most sensitive input parameter in PTFs. Although the sparsity of original observations impedes the creation of valid maps, the analysis of each PTF to re-produce patterns of spatial variability of VMC33 and VMC1500 showed that models that make use of structural soil information can predict moisture levels at unsampled locations. This method will greatly improve the prediction of environmental process modelling.

Keywords: environmental modelling, PTF, sensitivity analysis, soil moisture, soil texture

Биология почв

М.В. Корнейкова, А.С. Сошина, Н.В. Фокина, В. А. Мязин, Е.В. Козлова, В.И. Васенев Численность и таксономическое разнообразие микроорганизмов в профиле городских почв г. Мурманск // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1813-1828. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120109
M. V. Korneykova, A. S. Soshina, N. V. Fokina, V. A. Myazin, E. V. Kozlova, and V. I. Vasenev ''Number and Taxonomic Diversity of Microorganisms in the Profiles of Urban Soils in the Arctic (Murmansk),'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2108-2122 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602348

Проведен сравнительный анализ химических и микробиологических свойств по профилю в по-

чвах (Urbic Technosol) г. Мурманск по сравнению с подзолом (Albic Podzol) на фоновой терри-

тории. В городских почвах выявлено увеличение значений рН и содержания основных биоген-

ных элементов С, N, P, K, особенно заметное для глубинных горизонтов. В верхних горизонтах

городских почв отмечено увеличение численности культивируемых бактерий: сапротрофных до

3–6 млн КОЕ/г, олиготрофных до 4.5–8 млн КОЕ/г – и уменьшение количества культивируемых

микроскопических грибов на два порядка (до 103 КОЕ) по сравнению с природными подзолами.

При этом в нижних горизонтах городских почв выявлено увеличение численности всех групп

микроорганизмов по сравнению с фоном. Такая же закономерность характерна и для разно-

образия комплексов микромицетов в городе. В верхних горизонтах городских почв отмечена

пространственная неоднородность видового состава и структуры комплексов микроскопических

грибов, тогда как в более глубоких горизонтах наблюдается относительная однородность состава

доминирующих видов: Trichocladium griseum, относительное обилие 41–77%. Отмечено увеличе-

ние доли и обилия условно патогенных микромицетов групп BSL-1 и BSL-2 50–60% в верхних

горизонтах почв в городе по сравнению с природными подзолами, где эта доля составляет 30%.

Степень микологической опасности городских почв варьировала от опасной до безопасной, зна-

чения индекса микологической опасности (Im) изменялись от 7–20 в центре города до 1.5–3.6

на окраине. Результаты показали, что урбанизация в Арктике не только приводит к изменениям

химических свойств почв, но и создает новую нишу для развития микроорганизмов в глубинных

почвенных горизонтах.

Ключевые слова: урбанизация, микробное сообщество, обилие видов грибов, условно патогенные

микромицеты, индекс микологической опасности, арктическая зона Российской Федерации, Urbic Technosol, Albic Podzol

А. А. Петросян, Е. В. Чернышева, В. Н. Пинской, А. В. Борисов Сравнение методов определения микробной биомассы в органо-аккумулятивных горных почвах Кавказа // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1829-1841. https://doi.org/10.31857/S0032180X2412011
A. A. Petrosyan, E. V. Chernysheva, V. N. Pinskoy, and A. V. Borisov ''Comparison of Methods for Determining Microbial Biomass in Organo-Accumulative Mountainous Soils of the Caucasus,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2122-2133 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602208

Микробное сообщество играет важную роль в биогеохимических процессах в почвах. Суще-

ствует множество методов исследований микробной биомассы, однако встает вопрос о наиболее

информативном и подходящем методе для высокогорных почв. Объекты исследования – орга-

но-аккумулятивные почвы (Umbrisols) субальпийской и альпийской зоны на высотах 1960, 2600

и 2940 м над ур. м., склонов северной и южной экспозиции. Использовали четыре метода оценки

углерода микробной биомассы: метод извлечения фосфолипидов из почвы (С-ФЛ), метод суб-

страт-индуцированного дыхания (C–CИД), метод выделения двухцепочечной ДНК (дцДНК) из

почвы (С-ДНК) и биокинетический метод (С-БК). При сравнении метод С-ДНК давал занижен-

ные результаты в верхних горизонтах, не сопоставимые с тремя другими методиками. Это свя-

зано с известными ограничениями выделения дцДНК из органогенных почв. Метод изучения

микробной биомассы C-CИД показал схожие значения с С-ФЛ. Микробная биомасса, опреде-

ленная биокинетическим методом в почвах альпийской зоны, была максимальной на всех объ-

ектах, в связи с преобладанием грибных сообществ в субальпийской и альпийской зоне. Более

точные величины микробной биомассы в верхней части профиля получены биокинетическим

методом, в то время как в нижней части профиля – методом С-ФЛ.

Ключевые слова: дцДНК, фосфолипиды жирных кислот, субстрат-индуцированное дыхание, биоки-

нетический метод

В. Е. Приходько, Д. И. Васильева, Х.-Ч. Ли, А. Л. Плаксина, Т. А. Пузанова Вертикальное распределение микробной активности и содержания углерода в современных и подкурганных черноземах разного гранулометрического состава // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1842-1861. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120115
V. E. Prikhodko, D. I. Vasilyeva, H.-Ch. Li, A. L. Plaksina, and T. A. Puzanova ''Microbial Activity and Carbon Content in the Profiles of Modern and Buried Ancient Chernozems of Different Textures,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2134-2152 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602178

и базального дыхания СО2 (БД) лесостепных подкурганных и фоновых черноземов разного гра-

нулометрического состава. Исследовали подкурганные черноземы, погребенные 1.2, 1.8 и 4 тыс.

л. н., и их современные пастбищные аналоги Челябинской, Воронежской и Самарской областей.

Получены 12 радиоуглеродных дат, в том числе семь методом ускорительной масспектрометрии.

Убыль Сорг слоя 0–10 см тяжелых по текстуре палеопочв по сравнению с фоном достигает 47%

после погребения 1.2 тыс. л. н., 58% – 1.8 тыс. л. Н., 62% – 4 тыс. л. н., для легких палеопочв воз-

растом 4 тыс. л. н. – 24–40%. Значения БД и Смик слоя 0–10 см современных тяжелых по текстуре

почв в 4 раза больше, чем легких разностей, в разновозрастных палеопочвах – в 5–7 раз меньше

фона, с глубиной эти различия нивелируются. Уменьшение величин Сорг, БД и Смик палеопочв

происходит из-за процессов минерализации Сорг в отсутствии поступления растительных остат-

ков, недостатка кислорода и питательных элементов. В погребенных почвах ослабляется страти-

фикация распределения Сорг и Смик при движении вглубь профиля (содержание Сорг слоя 0–10 см

к каждому нижележащему). Величины Смик и БД слоя 0–20 см современных тяжелоcуглинистых почв составляют 70% от суммы слоя 0–50 см, в легких разностях и палеопочвах – 50–60%. Сорг

максимально насыщено микробным углеродом на глубине 0–10 см фоновых тяжелосуглини-

стых почв –1.6–2.9, остальных – 0.3–1.1. Отношение БД/Смик близко в современных и древних

почвах, наибольшие величины были у супесчаных черноземов, свидетельствующее о большем

недостатке доступного Сорг микробам. На это указывает и то, что палеопочвы, погребенные 1.2,

1.8 и ~4 тыс. л. н., по величинам Смик и БД до глубины 60 см, вне зависимости от текстуры со-

поставимы, кроме супесчаного чернозема. Для слоя 0–10 см коэффициенты вариации в разных

объектах составляли: для Сорг 9–15%, БД – 8–19%, Смик – 13–31%, вниз по профилю почв они

немного возрастали. Во всех изученных почвах отмечена существенная корреляция между ми-

кробиологическими показателями и Сорг r = 0.54–0.97.

Ключевые слова: базальное дыхание, подкурганные палеопочвы

Минералогия и микроморфология почв

О. О. Плотникова, М. П. Лебедева, А. В. Колесников, А. Е. Каганова, П. Р. Цымбарович, Д. С. Комкова Как трансформировались каштановые почвы Джаныбекской равнины в результате изменения климата? // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1862-1876. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120132
O. O. Plotnikova, M. P. Lebedeva, A. V. Kolesnikov, A. E. Kaganova, P. R. Tsymbarovich, and D. S. Komkova ''How Were Chestnut Soils of the Dzhanybek Plain Transformed as a Result of Climate Change?,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2153-2166 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602336

Период с середины 1970-х гг. выделяется как период современного глобального потепления, а

1976 г. условно принят за его начало. Территории южных и засушливых районов особенно чув-

ствительны к климатическим изменениям, поэтому целью работы являлось выявить особенно-

сти потепления климата на территории Джаныбекской равнины и изменения свойств почв, свя-

занные с установленными климатическими трендами. Объектом исследования является микро-

катена каштановых солонцеватых почв (Someric Calcic Luvic Kastanozem (Loamic, Sodic) и Mollic

Salic Calcic Solonetz (Loamic)) на территории Джаныбекского стационара Института лесоведения

РАН. Обобщены данные о климате изучаемой территории за период 1914–2021 гг. Выявлено,

что в период 1976–2021 гг. по сравнению с периодом 1914–1975 гг. увеличились: среднегодовые

температуры воздуха на 1°С и Σp (сумма осадков) на 18,3 мм; среднемноголетняя температура

холодного периода на 1.5°С; среднемноголетняя Σp теплого периода на 39.5 мм. С применением

полевых, микроморфологических, химических методов установлено, что за последние 54 года

уровень грунтовых вод поднялся на 1 м, минерализация и засоленность вод увеличилась мини-

мум в 2 раза, усилилось засоление и окарбоначивание изученных почв, увеличилась глубина их

проработки почвенной мезофауной и глубина проникновения корней, что пока не отразилось в

содержании органического углерода. При сохранении выявленных трендов климата ожидается,

что изученные почвы станут засоленными и карбонатными с поверхности, а также увеличится

содержание и запас углерода, однако для подтверждения таких изменений требуется продолже-

ние и расширение стационарных наблюдений.

Ключевые слова: микроморфология почв, засоленные почвы, сухостепная зона, аридные почвы, гло-

бальное потепление

Агрохимия и плодородие почв

М.Т. Васбиева, В.Р. Ямалтдинова, Н.Е. Завьялова Изменение калийного режима дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы при длительном экстенсивном возделывании сельскохозяйственных культур и применении удобрений // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1877-1789. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120143
M. T. Vasbieva, V. R. Yamaltdinova, and N. E. Zavyalova ''Changes in the Potassium Regime of Soddy-Podzolic Heavy Loamy Soil during Long-Term Extensive Cultivation and Fertilization of Agricultural Crops,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2167-2176 (2024).

Изучено изменение валового содержания калия, его легкоподвижных форм (вытяжка 0.01 М

СаСl2), подвижных по Кирсанову и необменных по Гедройцу соединений в метровом слое дерно-

во-подзолистой тяжелосуглинистой почвы (Albiс Retisol (Abruptic, Aric, Loamic)) при длительном

экстенсивном возделывании сельскохозяйственных культур и применении удобрений. Исследо-

вания проведены в многолетнем стационарном опыте, заложенном в 1968 г. в Пермском крае.

Изучали в опыте органическую, минеральную и органо-минеральную системы удобрений, вы-

ровненные по элементам питания: контроль – без удобрений, навоз 10 и 20 т/га в год, NPK экви-

валентно 10 и 20 т навоза, навоз 5, 10 и 20 т/га + NPK эквивалентно навозу. Севооборот парозер-

нопропашной полевой восьмипольном. Оценку изменений калийного режима пахотной почвы

проводили по сравнению с целинным аналогом – злаково-разнотравным лугом. Установлено,

что длительное (почти 50 лет) возделывание сельскохозяйственных культур без применения удо-

брений привело к уменьшению валовых запасов калия на 13%, его подвижных соединений на

43% в слое 0–20 см, запасов легкоподвижных соединений на 40% в метровом слое. Насыщен-

ность удобрениями пашни и вид системы удобрения влияли на направленность изменений в ка-

лийном режиме почвы. Максимум накопления легкоподвижных, подвижных и необменных сое-

динений калия в результате длительного применения удобрений отмечен в слое 0–40 см. В более

глубоких слоях прослеживали тенденцию уменьшения содержания данных форм калия относи-

тельно варианта без удобрений. Поддержание в почве валовых запасов калия в слое 0–20 см на

уровне целинного аналога (46 т/га) отмечено при использовании органо-минеральной системы

удобрения с насыщенностью навозом 10 т/га в год + NPK эквивалентно навозу, увеличение за-

пасов до 49 т/га – при насыщенности навозом 20 т/га в год + NPK эквивалентно навозу.

Ключевые слова: длительный опыт, органические и минеральные удобрения, баланс калия, валовое

содержание калия, необменные, подвижные и легкоподвижные соединения калия

Эрозия почв

10. Kumaraperumal, Suraj Baruah, M. Nivas Raj, D. Muthumanickam, R. Jagadeeswaran, Balaji Kannan, S. Vishnu Shankar, and M. Athira Nair ''Quantification of Soil Erosion Using Digital Soil Mapping and RUSLE Method for Coimbatore District, Tamil Nadu, India,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2178-2192 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601227

The study predicted the soil erosion map of the Coimbatore district, Western part of Tamil Nadu, India, to assess the potential of Digital Soil Mapping (DSM) against the empirical model, Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). A total of 386 surface soil samples were collected and their properties used to predict soil erosion spatially. The Geographical Information System (GIS) enabled RUSLE factors to be derived spatially and integrated for annual soil loss estimation. The soil loss values calculated based on the RUSLE factors ranged from 0 to 88.58 t ha–1 yr–1. The spatial soil erosion was further predicted based on the SCORPAN model using the decision tree methodology to compare the suitability of the approaches in erosion mapping. The modelling tool, Cubist, was adopted to model the continuous soil erosion properties with 33 environmental covariates as independent variables. The LS factor, profile curvature, geology, mean annual rainfall, maximum air temperature, land use, minimum air temperature, elevation, slope and geomorphology covariates were the most influencing variables in predicting soil loss. The Cubist model’s rules are applied to the NLCD-Cubist classifier to generate a soil erosion map, and the annual soil loss ranged from 0 to 52.54 t ha–1 yr–1. The spatial pattern of soil erosion classes indicated that the Coimbatore district’s western part has a high erosion risk. Based on the validation sample points (n = 190), the DSM approach showed a higher concordance correlation (r = 0.857), whereas the RUSLE model showed less agreement (r = 0.632). From the concordance correlation values, it could be inferred that the decision tree algorithm performed better than the RUSLE erosion model. However, from the error map generated, it is advisable to have more soil observations with suitable environmental covariates to improve digital soil erosion mapping accuracy. The DSM approach is exploited well with point-based soil erosion loss information. The RUSLE model would perform well if the R, K, LS, C, and P factor maps were available at uniform scale and spatial resolution.

Keywords: soil loss, remote sensing, GIS, land degradation, Cubist

10. U. Ezeh, K. A. Adjei,S. Schönbrodt-Stitt, O. Igwe, M. Y. Asare, and K. Preko ''Scale-Related Variations in Soil Loss and Validation of the RUSLE Model in Anambra State, Nigeria,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2193-2207 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324600015

Soil erosion is a severe environmental problem in Anambra State but insufficient data hampers effective conservation and planning. Hence, in-situ measurements were done during the 2022 rainy season to assess erosion responses to changes in vegetation cover, slopes, scale, and soil characteristics. Runoff plots were set up in Isu-Aniocha, Aguleri, and Oko. Soil loss was 0.74 kg m–2 mon–1 in Oko, 0.36 kg m–2 mon–1 in Aguleri, and 0.09 kg m–2 mon–1 in Isu-Aniocha. Soil loss per unit of rainfall was 0.37 kg mm–1 (Oko), 0.08 kg mm–1 (Aguleri), and 0.04 kg mm–1 (Isu-Aniocha). The erosion rate was 6 times higher on bare plots than on vegetated plots. The RUSLE model performed relatively well in the area. The soil erosion rate from the RUSLE model has a percentage bias of 9.04% indicating a little underestimation of soil erosion in the area. Soil loss rate is higher on small plots, but the reverse is the case when the gross soil loss is considered. Time is critical to erosion occurrence in the State as the worst erosion scenarios occurred in the last month of the season. Therefore, effective soil conservation measures should be prioritized toward the end of the season. Also, soils should be protected with vegetation and other covers.

Keywords: Soil erosion and degradation, runoff and erosion measurements, spatiotemporal variations, Surficial attributes

Деградация, восстановление и охрана почв

Н.Д. Ананьева, К.В. Иващенко, С.А. Урабова, В.И. Васенев, А.В. Долгих, А.Ю. Горбачева, Э.А. Довлетяров Подход к интегральной оценке почв лесопарков Москвы в контексте экосистемных сервисов и диссервисов // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1890-1905. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120157
N. D. Ananyeva, K. V. Ivashchenko, S. A. Urabova, V. I. Vasenev, A. V. Dolgikh, A. Yu. Gorbacheva, and E. A. Dovletyarova ''Approach to the Integral Assessment of Soils in Moscow Forest Parks in the Context of Ecosystem Services and Disservices,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2208-2221 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602373

Экосистемные сервисы (услуги) являются современным инструментом экологической оценки,

планирования и проектирования в крупных городах. В городских лесопарках Москвы (Алеш-

кинский, Битцевский, Лесная опытная дача, Тропаревский, Лианозовский, Юго-Западный)

и пригородных (фоновых) лесах отбирали образцы верхнего слоя 0–10 см дерново-подзоли-

стой почвы (Albic Retisols). В лесопарках отобрано 30 образцов (6 . 5 площадок), в фоновых

лесах – 20 (4 . 5 площадок), всего 50. В почвенных образцах определяли содержание углерода

(С), азота (N), фосфора (Р), тяжелых металлов (Pb, Cu, Ni, Zn), нитратного азота (N–NO3

-);

С, N, Р микробной биомассы (Смик, Nмик, Рмик) методом фумигации-экстракции и скорость

базального (микробного) дыхания. Рассчитывали долю Смик, Nмик, Рмик в содержании этих эле-

ментов в почве (Смик/С, Nмик/N, Рмик/Р). Показатели базального дыхания, Смик/С, Nмик/N и

Рмик/Р, которые могут характеризовать циклы биофильных элементов в почве, предложено ас-

социировать с поддерживающим экосистемным сервисом, а загрязнение (ТМ, N–NO3

-) – с

экосистемным диссервисом. Выявлено, что значения базального дыхания, Смик/С, Nмик/N и

Рмик/Р каждого изученного лесопарка были в среднем меньше фонового аналога на 4–72%,

а содержание Pb, Cu, Ni, Zn, N–NO3

- – напротив, больше на 14–194%. Для количественной

оценки экологического состояния почв по перечисленным показателям предложен расчет ин-

тегрального индекса почвы в баллах, который в городских лесопарках был на 32–72% меньше

фонового аналога, принятого за 1. Оказалось, что значение интегрального индекса почвы в

Битцевском лесопарке (площадь 2208 га) было наибольшим (0.68 балла), а в Лианозовском (44

га) – наименьшим (0.28 балла).

Ключевые слова: мегаполис, микробная биомасса, углерод, азот, фосфор, тяжелые металлы

П.И. Собакин, А.П. Чевычелов, А.Н. Горохов, Т.С. Айсуева Естественные радионуклиды в почвах в районе уранового месторождения Эльконское плато Южной Якутии // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1906-1917. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120163
P. I. Sobakin, A. P. Chevychelov, A. N. Gorokhov, and T. S. Aysueva ''Natural Radionuclides in Soils in the Area of the Elkon Plateau Uranium Deposit in South Yakutia,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2222-2231 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324700339

Проведена оценка радиоэкологической обстановки законсервированного геологоразведочного

участка на месторождении Эльконское плато на Алданском нагорье методом полевой радиоме-

трии. Установлено, что вынос огромной массы радиоактивных пород на поверхность из под-

земных горных выработок (штольни, шахты) существенно увеличил площадь с повышенным

радиационным фоном, равным 1.0–12.0 мкЗв/ч и более. Исследования показали, что в услови-

ях техногенного загрязнения определяющими факторами миграции, распределения и накопле-

ния естественных радионуклидов в почвах, кроме их химических свойств, являются гумидный

климат, генетические особенности радиоактивной руды, наличие многолетнемерзлых пород,

почвообразовательные процессы и содержание органического вещества. В сложившихся усло-

виях горно-таежных ландшафтов интенсивность ветрового рассеяния радионуклидов из отвалов

существенно ниже, чем такового гидрогенного. Активное выщелачивание урана из пород от-

валов привело к резкому нарушению в почвах долины ручья Акин радиоактивного равновесия

между радием и материнским радионуклидом в сторону его избытка. Длительное бесконтроль-

ное воздействие радиоактивных отвалов на окружающую среду способствовало накоплению ак-

тивностей урана и радия в почвах до уровней низко- (14 252–66 836 Бк/кг) и среднеактивных

(10 2294–60 1987 Бк/кг) твердых радиоактивных отходов. В настоящее время в Эльконском ура-

новорудном районе проблема загрязнения окружающей среды естественными радионуклидами

остается чрезвычайно актуальной и требует пристального внимания со стороны специалистов

охраны природы.

Ключевые слова: Алданское нагорье, отвалы, загрязнение почв, отходы

И. В. Паюсова, Д.Н. Габов, И.В. Груздев, А. А. Дымов Изменение верхних горизонтов почв и лизиметрических вод в первые годы после низового пожара в сосняке лишайниковом Республики Коми // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1918-1930. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120175
I. V. Payusova, D. N. Gabov, I. V. Gruzdev, and A. A. Dymov ''Changes in the Composition of Upper Soil Horizons and Lysimetric Waters in the First Years after a Surface Fire in a Lichen Pine Forest in the Komi Republic,'' Eurasian Soil Science, 57 (12), 2232-2241 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324700315

Изучено изменение химического состава верхних горизонтов подзолов иллювиально-железистых (Albic Podzol) сосняков лишайниковых, пройденных беглым низовым пожаром на территории средней тайги Республики Коми. Выявлено, что через два дня после пожара общее содержание углерода в пирогенном горизонте (Qpyr) возрастает в 1.3 раза по сравнению с подстилкой условно фонового участка. В ходе дальнейшей постпирогенной сукцессии общее содержание углерода в верхнем пирогенном горизонте уменьшается. Непосредственно после пожара выявлено возрастание содержания бензолполикарбоновых кислот в пирогенном горизонте в 14.5 раз по сравнению с подстилкой условно фонового участка. Концентрация полициклических ароматических углеводородов в 7 раз превышает их содержание в подстилке исходного леса. Показано, что в первые 10 сут после пожара из-под пирогенного горизонта происходит “залповый” вынос углерода – 4 г/м2 и ПАУ – 11.5 мкг/м2. Повышенный по сравнению с условно фоновым участком вынос прослеживается в первые три месяца. В ходе дальнейшей эволюции происходит приближение химического состава лизиметрических вод к условно фоновым значениям, и через два года концентрация как углерода, так и ПАУ близка к условно фоновым показателям.

Ключевые слова: бореальные леса, углерод пирогенного происхождения, полициклические ароматические углеводороды, углерод лизиметрических вод, бензолполикарбоновые кислоты, лизиметры

 

Скачать

                                                                                             Почвоведение №2, 2024

Химия почв

О. Ю. Гончарова, М. В. Тимофеева, Г. В. Матышак, А.В. Исаеваa Диоксид углерода в почвенных и поверхностных водах севера Западной Сибири: методические аспекты и количественные показатели // Почвоведение. 2024. № 2. С. 213-225. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020011

Растворенный неорганический углерода является существенным компонентом углеродного цикла, особенно в северных регионах, в то же время его потери через водные объекты до сих пор редко включаются в региональные углеродные модели. В задачи работы входило подробное освещение методического подхода выравнивания концентраций к изучению содержания растворенного СО2 в почвенных и поверхностных водах, а также оценка диапазона величин концентрации СО2 в водах разного генезиса в ландшафтах севера Западной Сибири. В результате проделанной методической работы выработан и представлен протокол измерения концентрации СО2 в водах методом выравнивания концентраций с подробными расчетами. Концентрация СО2 в почвенных (надмерзлотных) и поверхностных водах (речных, болотных, озерных и др.) колебалась от 13 до 2983 мкмоль/л (274 до 57000 мкатм), абсолютное большинство объектов было пересыщено СО2 по отношению к атмосфере. Максимальными величинами концентраций характеризуются надмерзлотные почвенные и болотные воды; минимальным – воды аквальных экосистем: термокарстовые и лесные озера. Высокая вариабельность содержания СО2 в водах обусловливает необходимость большого числа измерений для получения адекватных оценок.

Ключевые слова: растворенный диоксид углерода, криолитозона, термокарстовые озера, бугристые торфяники, многолетняя мерзлота

Е.А. Головацкая, Е.Э. Веретенникова, Е.А. Дюкарев Потоки парниковых газов и депонирование углерода в олиготрофных торфяных почвах южной тайги  Западной Сибири // Почвоведение. 2024. № 2. С. 226-236. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020023

Изучены запасы углерода (С) и темпы эмиссии парниковых газов (СО2 и СН4) в торфяных почвах южной тайги Западной Сибири. Исследуемые торфяные почвы относятся к олиготрофным типичным (Histosols), но развиваются в двух контрастных болотных экосистемах (залесенное и открытое болота), поэтому существенно различаются по современному растительному покрову, структуре почвенного профиля, гидрологическим и температурным условиям. Показано, что запасы углерода в исследуемых торфяных почвах в слое 0–50 см составляют 9.3 и 6.8 кг/м2 на залесенном и открытом болотах соответственно. Измерения эмиссии СО2 и СН4 проводили камерным методом в течение вегетационных периодов с 1999 по 2014 гг. Результаты исследования показали, что исследуемые почвы характеризуются близкими значениями потоков СО2, 116.1 и 123.4 мг СО2/(м2 ч), для почв залесенного и открытого болот соответственно, в то же время значительно различаются по величине потоков CH4, 0.57 и 2.66 мг СН4/(м2 ч) соответственно. Результаты исследований указывают на важную роль видового состава растительности и гидрологического режима торфяных почв, сформированных в разных болотных экосистемах региона в процессах депонирования углерода и потоков парниковых газов.

Ключевые слова: болотные экосистемы, типичные олиготрофные почвы (Histosols), биологическое разнообразие, эмиссия парниковых газов, запасы углерода

10. Najafi-Ghiri, H. Reza Boostani, E. Farrokhnejad, and A. Cheraghleh ''Soil Potassium Fractionations, Release and Fixation in a Cadmium Contaminated Soil Treated with Plant Residue and Biochar,'' Eurasian Soil Science, 57 (2), 220-232 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323601336

Potassium (K) equilibration, release and fixation in the cadmium (Cd) contaminated soils may be affected by organic amendments application. The effect of 1.5% corn, cotton and wheat residues and their produced biochars and 150 mg kg–1 Cd application on different soil K forms, K release to 0.01 M CaCl2 and 1% wood vinegar and K fixation of a coarse-textured calcareous soil was studied. Plant residues and their produced biochars increased soluble K content by 24–69 and 22–99 mg kg–1, respectively. The exchangeable K content was also increased 57–191 mg kg–1 after organic amendments application. Contamination of the soil with Cd increased the soluble K content by 11–23 mg kg–1. Cadmium application also increased exchangeable K and decreased non-exchangeable K of the biochar-treated soils. Exchange of Cd with exchangeable K and Ca and non-exchangeable K and subsequently exchange of soluble Ca with non-exchangeable K may be the main mechanisms for changes in K fractionations. CaCl2 and wood vinegar extracted 500 and 502 mg K kg–1, respectively, with non-significant difference. The main mechanism of K release with both solutions is the exchange reaction of non-exchangeable K with soluble Ca (originated from CaCl2 or dissolution of CaCO3 by wood vinegar) and it seems that acidic wood vinegar is not able to dissolve K-bearing minerals (micas and feldspars). Potassium released from the soil increased 32–338 mg kg–1 in the uncontaminated soil samples and 58–408 mg kg–1 in the Cd-contaminated soil samples after organic compounds application. Potassium fixation in soils treated with CaCl2 and wood vinegar was 124 and 113 mg kg–1, respectively and decreased with organic amendments application. Organic acids in wood vinegar may enter to the interlayers of clay minerals or adsorbed on the mineral edge and decrease layer collapse and K fixation. Generally, it is concluded that contamination of soil by Cd and remediation of soil with organic compounds application may increase the K availability of K-depleted calcareous soils via K addition to soil and release of native nonexchangeable K. In addition, an increase in soil soluble K by 21–230% may increase the risk of K leaching, soil salinity and cations equilibration of soil solution in long-term periods and this should be considered in K fertility management strategies of K-depleted soils.

Keywords: wood vinegar, CaCl2, calcium carbonates, exchangeable K, soluble K, Cd

Физика почв

Р.Ф. Микаил, Е.А. Хазар, Е.В. Шеин, Ф.Д. Микаилсой Определение теплофизических параметров почвы по динамическим данным о ее температуре // Почвоведение. 2024. № 2. С. 237-249. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020032

Разработаны методики определения коэффициента температуропроводности по точечному значению температуры почв заданной мощности на основании результатов анализа динамики температуры на одной глубине по восьми суточным наблюдениям с интервалом в 3 ч. Предложенные методы основаны на решении (с двумя гармониками на поверхности почвы) обратных задач уравнения теплопереноса. Экспериментальные исследования температуры слоев 0, 5, 10, 15, 20 и 40 см глеевой пойменной почвы (Clayey Calcic Pantofluvic Fluvisols) района Игдыр, Восточная Турция, проводили с помощью датчиков Elitech RC‑4 в течение летного сезона. С помощью полученных данных различными методами были рассчитаны теплофизические свойства почвы: теплопроводность, температуропроводность, глубина затухания, теплоотдача, тепловой поток. На основании статистических критериев доказано, что предложенная точечная модель является наилучшей. Установлено, что для исследованной почвы температуропроводность составляет 1.1035 . 10–6 м2/с, теплопроводность 1.7612 Вт/(м °C), глубина затухания 17.42 см, теплоусвояемость (теплоаккумуляция) 27.9431 Вт ч0.5/м2 °C. Установлено, что наибольший тепловой поток на поверхности почвы приходится на 12:00 дня (106.85 Вт/м2), а наименьший – на 03:00 ночи (–64.62 Вт/м2). Ключевые слова: тяжелосуглинистая глеевая почвы, точечная модель, теплопроводность, глубина затухания, теплоусвояемость, тепловой поток Г.Н. Федотов, И.В. Горепекин, Д.А. Ушкова, У.А. Конкина, А.И. Сухарев, Д.И. Потапов Наименьшая влагоемкость и некоторые аспекты механизма её возникновения // Почвоведение. 2024. № 2. С. 250-256. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020042 Гуминовые вещества оказывают влияния на ряд почвенных свойств: структурообразование, формирование емкости катионного обмена, повышение водоудерживающей способности и др. При этом в почвах и растворах гуминовые вещества существуют не в виде отдельных молекул, а в виде надмолекулярных образований, имеющих фрактально-кластерную организацию (Ф-кластеров). Следовательно, Ф-кластеры должны проявлять свое влияние на свойствах почв. Так как эти образования прочно связаны между собой, для оценки их влияния на свойства почв необходимо их разделение. Это можно осуществить путем механоактивации – повышением реакционной способности (активности) веществ при их механической обработке. Целью исследования являлось изучение влияния механоактивации на некоторые свойства почв и на развитие в активированных почвах растений. Показано, что наименьшая влагоемкость образцов зональных типов почв при использовании механоактивации возрастает до 35% от исходной величины. Результаты объяснены с позиций снижения подвижности гравитационной воды Ф-кластерами в макрокапиллярах. Оптическая плотность водных вытяжек из чернозема возрастала на 75%, вязкость почвенных паст – на 57% за счет увеличения в почвенном растворе количества Ф-кластеров. Активированные почвы стимулировали прорастание семян пшеницы на 26%. Этот эффект может быть связан с образованием на поверхности семян пленок из Ф-кластеров, которые закрепляют почвенные аллелотоксины, замедляющие развитие семян.

Ключевые слова: почвенные гели, надмолекулярные образования из гуминовых веществ, фрактальные кластеры из гуминовых веществ, электронная микроскопия Ф-кластеров, наименьшая влагоемкость почв, вискозиметрия почвенных паст

Биология почв

Д.А. Никитин, Н.А. Манучарова, А.С. Добрянский Микробиом почв и супрагляциальных объектов в фоновых и нефтезагрязненных экосистемах о. Хейса (архипелаг Земля Франца-Иосифа) // Почвоведение. 2024. № 2. С. 257-274. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020056

Методами люминесцентной микроскопии и полимеразной цепной реакции в реальном времени исследован микробиом почв и супрагляциальных объектов в фоновых и нефтезагрязненных экосистемах о. Хейса, входящего в архипелаг Земля Франца-Иосифа. Биомасса микроорганизмов составляла от 81 до 666 мкг С/г субстрата; ее большая часть (до 88%) представлена грибами. Длина мицелия грибов достигала более 360 м/г субстрата. Численность прокариот варьировала от 4.0 . 107 до 3.75 . 109 кл./г субстрата, длина гиф актиномицетов достигала 40 м/г субстрата. До 78% обнаруженных клеток прокариот представлены мелкими наноформами, что характерно для экстремальных экосистем. Доля жизнеспособных клеток микроорганизмов максимальна (74–86%) для поверхностных органогенных горизонтов и минимальна (29–54%) для минеральных надмерзлотных слоев. В составе комплекса прокариот доминировали бактерии (от 5.14 . 105 до 5.05 . 1010 копий 16S рРНК/г почвы), а не археи – от 8.46 . 105 до 2.28 . 109 копий 16S рРНК/г субстрата. Количество ITS рРНК грибов в образцах почв Земли Франца-Иосифа составляло от 6.47 . 104 до 8.67 . 1010 копий. Численность копий гена alkB (синтез алкан-монооксигеназы для деструкции н-алканов углеводородов) варьировала от 1.2 . 101 до 1.8 . 105/г субстрата и резко уменьшалась от поверхностных горизонтов к глубинным. Нефтезагрязненные почвы и супрагляциальные объекты содержали меньшую биомассу, однако большую численность рибосомальных генов микроорганизмов по сравнению с фоновыми экосистемами. Зарегистрировано экспоненциальное снижение проанализированных количественных параметров микроорганизмов от поверхностных к глубинным почвенным горизонтам.

Ключевые слова: Арктика, экстремальные экосистемы, Cryosols, почвы, численность копий рибосомальных генов, функциональные гены alkB, биомасса микроорганизмов, прокариоты, грибы

В. В. Вилкова, К. Ш. Казеев, М. С. Нижельский, Д. А. Привизенцева, А. Н. Федоренко, С. И. Колесников, А. К. Шхапацев Влияние пожаров на ферментативную активность коричневых почв и буроземов Западного Кавказа // Почвоведение. 2024. № 2. С. 275-285.

https://doi.org/10.31857/S0032180X24020064

Изучено влияние пожаров на ферментативную активность коричневых почв ксерофитных лесов (Skeletic Leptic Cambisol) государственного природного заповедника “Утриш”, Краснодарский край (верховой пожар 2020 г.) и бурозема мезофитных лесов (Haplic Cambisol (Loamic)) Хамышинского лесничества, Республика Адыгея (низовой пожар 2018 г.). Исследованы изменения реакции почвенной среды, содержания органического углерода и активности ферментов: каталазы, уреазы, фосфатазы и инвертазы, участвующих в круговороте углерода, фосфора и азота. Реакция ферментов на пирогенное воздействие зависит от вида фермента и типа почв. Проведен факторный анализ. Установлено снижение активности каталазы и инвертазы для двух типов почв в слое 0–3 см в среднем на 47%, реакция фосфатазы и уреазы отличалась в зависимости от типа почв. Спустя два года после пожара активность фосфатазы поверхностного слоя постпирогенных коричневых почв приближалась к контрольным значениям, активность уреазы восстанавливалась медленнее по сравнению с другими ферментами. Спустя четыре года после пожара, в слое 0–3 см постпирогенного бурозема значения активности уреазы были примерно равны контрольному варианту. Установлено увеличение значений рН в среднем на 30% и уменьшение содержания Сорг в среднем на 12% в обеих почвах. В слое 3–10 см коричневых почв отмечено повышение активности всех изученных ферментов, а бурозема – уменьшение. Факторный анализ показал наличие связи между реакцией почвенной среды, содержанием органического углерода и активностью ферментов, теснота и характер связи отличаются в зависимости от типа почвы. Полученные результаты свидетельствуют о влиянии эдафических особенностей изученных почв на реакцию ферментативной активности и пирогенное воздействие.

Ключевые слова: пирогенный фактор, биодиагностика, почвенные ферменты, оксидазы, гидролазы

К.С. Дущанова, П.А Украинский,   Н.Н. Каширская, Т.Э. Хомутова, А.В. Борисов Биомасса и функциональное разнообразие микробных сообществ в катенах целинных и пахотных серых почв и черноземов // Почвоведение. 2024. № 2. С. 286-302. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020078

Биомасса и функциональное разнообразие микробных сообществ исследованы в водораздельных, транзитных и аккумулятивных позициях катен целинных серых почв (Luvic Retic Phaeozems) и черноземов (Haplic Chernozems), заповедник “Белогорье”, и пахотных вариантов за пределами заповедника. Микробная биомасса оценивалась методом субстрат-индуцированного дыхания и по содержанию фосфолипидов. Проведено мультисубстратное тестирование дыхательных откликов в системе MicroResp в ответ на внесение аминокислот, карбоновых кислот и углеводов. Установлено, что в целинном черноземе микробная биомасса уменьшалась в направлении водораздел – аккумулятивная часть склона; в серой лесной почве минимальные значения были в транзитной части катены. В пахотном горизонте агрочерноземов она была примерно одинаковой на всех участках катены и в 2–3.5 раза меньше по сравнению с целинными черноземами. Для агросерых почв отмечено возрастание микробной биомассы в почвах транзитной и аккумулятивной частей катены. Кластерный анализ дыхательных откликов в слоях 0–10 и 10–20 см выявил две группы наиболее востребованных субстратов. Первая группа в обоих слоях включала лимонную и кетоглутаровую кислоты, вторая – фруктозу и янтарную кислоты. Аскорбиновая кислота, сахароза и глутамин входили в первую группу в слое 0–10 см и во вторую группу (вместе с аспарагином и глицином) в слое 10–20 см. Во всех катенах, как целинных, так и пахотных, было отмечено увеличение метаболического разнообразия от водораздела к аккумулятивной части катены. При этом распашка привела к его сокращению в слое 0–10 см: до 1.5 раза в черноземах и до 4 раз в серых почвах. В слое 10–20 см наблюдалась аналогичная тенденция, за исключением агросерой почвы в транзитной части катены, где число значимых откликов увеличивалось в 3.6 раза по сравнению с целинным вариантом.

Ключевые слова: заповедные и пахотные катены, микробиом, MicroResp™, Luvic Retic Phaeozems, Haplic Chernozems

Е.В. Рогожина, Л.В. Захарихина, А.С. Кизилов, М.В. Горленко Структурно-функциональное состояние микробных сообществ древних солоидов археологических памятников Черноморского побережья России // Почвоведение. 2024. № 2. С. 303-314. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020083

Проведена комплексная оценка структурно-функционального состояния микробных сообществ разновременных погребенных древних солоидов (почвоподобное образование, похожее на почву, но не имеющее генетически сформировавшихся горизонтов) в открытых археологических шурфах мест стоянок древнего человека, расположенных в среднем течении р. Мзымта Сочинского черноморского побережья в гроте Ахцу и Ахштырской пещере. Отмечены изменения функционального биоразнообразия древних солоидов по сравнению с фоном (аллювиальные почвы, формирующиеся в непосредственной близости к исследуемым солоидам и имеющие сходные с ними мезоморфологические свойства): снижение удельной метаболической активности микробных сообществ в 1.2 раза, исследованных методом мультисубстратного тестирования, и повышение нестабильности палеомикробных систем по индексу ранцгового распределения спектров потребления субстратов d > 1, что характерно для необратимо нарушенных систем. Микробное сообщество древних солоидов претерпело ряд изменений, связанных с антропогенной деятельностью. Анализ основного спектра поглощения субстратов показал, что микробное сообщество солоида грота Ахцу ориентировано на более интенсивное потребление спиртов и аминокислот. Это позволяет предположить поступление органического вещества животного происхождения в культурный слой стоянки древнего человека. В микробиоме солоида Ахштырской пещеры обнаружено присутствие лактотококков и бифидобактерий, крайне редко встречающихся в почве и развивающихся в условиях избытка углеводов на богатых сложных средах, например, ферментированном мясе, растительных остатках. В культурном слое пещерной стоянки обнаружено повышение содержания кератинолитических грибов, способных к разложению кератина волос, шерсти, перьев и т. д. Сравнительный анализ таксономической структуры прокариотного сообщества выявил, что для всех изученных почв и древних солоидов, независимо от палеоантропогенного воздействия, характерно доминирование представителей класса Thermoleophilia, семейств Gaiellaceae и Solirubrobacterales, способных развиваться только при положительных температурах, что предполагает благоприятный климат в период их формирования. Реликтовые почвы грота Ахцу могут являться источником бактерий (родов Janthinobacterium, Lysobacter, Chitinophaga), обладающих биотехнологическим потенциалом и полезными прикладными свойствами.

Ключевые слова: биоиндикаторы, палеоклимат, метаболическая активность, археологический объект, стоянка древнего человека

Агрохимия и плодородие почв

В. Б. Придача, Г. В. Ахметова, Д. Е. Семин Влияние лесомелиорации на запасы углерода и дыхание почв  природно-техногенных экосистем Южной Карелии // Почвоведение. 2024. № 2. С. 315-329. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020092

Представлены результаты исследований динамики запасов почвенного углерода, эмиссии СО2 и микробного дыхания почвы в ходе посттехногенной сукцессии при проведении лесной рекультивации песчано-гравийного карьера в Южной Карелии. В июле 2021 и 2022 гг. исследованы почвы территорий разных вариантов рекультивации. В 1991 г. на участках были посажены однолетние сеянцы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.): 1) в песчано-гравийный минеральный грунт (ПП 1, ПП 2); 2) в улучшенный торфом субстрат (ПП 3). Контролем служили естественные почвы – подбуры (Entic Podzol) ненарушенного сосняка брусничного (ПП 4). Определяли общее содержание (органического) углерода, микробную активность (методом базального и субстрат-индуцированного дыхания в лабораторных условиях), эмиссию СО2 с поверхности почв в полевых условиях. Проведенная оценка свойств посттехногенных почв выявила сходство исследуемых показателей реплантозема ПП 3 и подбура оподзоленного ПП 4, что свидетельствует о положительном влиянии торфяного субстрата на процессы восстановления почвенно-растительного покрова песчано-гравийного карьера. Бoльшие значения запасов углерода (в 6–10 раз) и потоков СО2 (в 2–4 раза) с поверхности реплантозема (Umbric Leptosol (Novic)) ПП 3 относительно псаммоземов (Skeletic Leptosol) ПП 1 и ПП 2 были обусловлены как интенсивно происходящими процессами накопления органического вещества, так и внесением при посадке растений богатого питательными веществами и диаспорами растений торфяного субстрата. В условиях ПП 1 и ПП 2 отмечены наименьшие величины запасов почвенного углерода, эмиссии СО2, микробной активности и продуктивности насаждений по сравнению с ПП 3 и ПП 4. Для более точных прогнозных оценок динамики исследуемых показателей нарушенных почв необходимо учитывать их пространственную и временную изменчивость.

Ключевые слова: депонирование углерода, эмиссия СО2, нарушенные земли, лесная рекультивация,

факторы среды

Л.Н. Болонева, И.Н. Лаврентьева, М.Г. Меркушева, Л.Л. Убугунов, В.Л. Убугунов, С.Б. Сосорова Биопродуктивность и микроэлементный состав злаково-бобовых травосмесей на техноземе при внесении минеральных удобрений // Почвоведение. 2024. № 2. С. 330-313. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020101

Оценено влияние посевов злаково-бобовых травосмесей и применения минеральных удобрений на техноземе, созданном после ликвидации хвостохранилища Джидинского вольфрамо-молибденового комбината (Республика Бурятия), на изменение концентраций микроэлементов в растениях и образование дернины. Содержание валовых и подвижных форм ряда микроэлементов в верхнем супесчаном слое технозема было выше, чем в фоновой почве, превосходило медианный фон для почв Забайкалья. По коэффициенту суммарного загрязнения (Zc = 18.8) верхний слой характеризовался как умеренно-опасный, нижний суглинистый – неопасный (Zc = 4). Выявлено, что применение удобрений снижало концентрацию микроэлементов и коэффициенты их накопления в растениях. По интенсивности биологического поглощения большая часть элементов в надземной фитомассе отнесена к группе среднего захвата, в подземной – среднего и интенсивного поглощения, что свидетельствует о ее фитостабилизационной роли. Установлено, что биопродуктивность травосмесей в контроле была низкой. Внесение удобрений увеличивало этот показатель на второй год жизни трав до среднего уровня, на третий – до высокого, а на четвертый год сформировалась дернина, закрепляющая поверхностные слои и способствующая увеличению содержания органического вещества. Результаты исследований могут быть использованы на техноземах, созданных из вскрышных отвалов, для фитостабилизации и инициации накопления органического вещества в них за счет посевов высокопродуктивных многолетних трав и применения минеральных удобрений.

Ключевые слова: микроэлементы, суммарное загрязнение, биологическая рекультивация, продуктивность, коэффициенты биологического поглощения, органическое вещество, фитостабилизация, Западное Забайкалье

Деградация, восстановление и охрана почв

Д. В. Фомичева, А. П. Жидкин, М.А. Комиссаров Полимасштабные оценки варьирования эродируемости почв в условиях высокой неоднородности почвенного покрова северной лесостепи среднерусской возвышенности // Почвоведение. 2024. № 2. С. 314-358. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020116

Важным направлением эрозиоведения является изучение эродируемости почв, т. е. ее способности противостоять смывающему действию водного потока и капель дождя. Значения эродируемости почв используются в эрозионных моделях и позволяют рассчитывать темпы смыва/намыва. Цель исследования заключалась в оценке эродируемости почв и варьирования данного показателя на разных по площади участках в северной части Среднерусской возвышенности. Установлено, что эродируемость почв (К-фактор) определяется преимущественно содержанием органического вещества. Средние значения К-фактора серых лесных почв, в 1.5 раза выше, чем у несмытых черноземов. С увеличением степени эродированности возрастают значения К-фактора, например в ряду: не-, слабо-, средне- и сильносмытых черноземов со следующими средними значениями: 38, 42, 44, 57 кг ч/(МДж мм) соответственно. Серые лесные почвы в большей степени подвержены риску деградации от эрозии, чем черноземы, при прочих равных условиях, за счет их большей эродируемости и меньшей мощности гумусированной толщи. Применение различных способов интерполяции значений К-фактора слабо повлияло на изменения средних расчетных по модели WaTEM/SEDEM темпов эрозии почв, даже в условиях высокой контрастности почвенного покрова. При изменении масштабного уровня оценок эродируемости почв (переходе от среднего к крупному масштабу, либо от крупного к среднему масштабу) отклонение средних расчетных темпов эрозии почв составило менее 15%.

Ключевые слова: K-фактор, WaTEM/SEDEM, серые лесные почвы (Luvic Retic Greyzemic Phaeozems), чернозем, эрозия

О. В. Николаева, С.А. Кулачкова, А.А. Астайкина,  М.С. Розанова, О.А. Чистоваa Экотоксичность пыли разных функциональных зон города Москвы // Почвоведение. 2024. № 2. С. 359-372. https://doi.org/10.31857/S0032180X24020129

Проведена оценка экотоксичности пыли разных функциональных зон в трех районах Москвы. Экотоксичность устанавливалась по реакции высших растений с использованием нового подхода к реализации метода биотестирования и по изменению биомассы и дыхания микроорганизмов в селитебных и транспортных зонах по сравнению с рекреационными. Предложенный способ оценки экотоксичности городской пыли по фитотестированию при моделировании поступления пылевых отложений на почвоподобные субстраты позволил решить основную методическую трудность – выбор контроля. На примере райграса пастбищного (Lollium perenne L.) установлено, что годовые объемы пылевых выпадений при высоких нагрузках в метровой зоне от дорожного полотна не проявляют токсичности, в то время как трехлетние – подавляют растения до 27% относительно контроля. Достоверных отличий между фитотоксичностью пыли различных функциональных зон не выявлено, она не коррелировала ни с одним из изученных свойств пыли (содержанием углерода органического вещества (Сорг), рН, электропроводностью, влагоемкостью, гранулометрическим составом). Базальное дыхание и содержание углерода микробной биомассы (Смик) пыли были максимальны в рекреационных зонах города (3.1–7.2 мкг C–CО2/ (г ч) и 314–435 мкг/г соответственно), снижались на 27–71% в селитебных и на 76–81% в транспортных. Установлены значимые корреляции базального дыхания и Смик с Сорг (rS = 0.57 и 0.61 соответственно, p <0.05, n = 49). Высокие значения микробного метаболического коэффициента qСО2 пыли и незначительная доля Смик в Сорг свидетельствуют о неблагоприятных условиях для микроорганизмов.

Ключевые слова: городская пыль, свойства пыли, фитотестирование, базальное дыхание, микробная биомасса

Zuwen Liu, Shuai Tian, Linan Zhang, Yichun Zhu, Jun Zhang, Jinfeng Zeng,Qing Mao, and Hongmei Ye  ''Risk Assessment and Source Appointment of Heavy Metal and Metalloid Pollution in Soil from a Typical Ion-Adsorption Rare Earth Tailing Abandoned for 15 Years,'' Eurasian Soil Science, 57 (2), 349-361 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229323601968

Ion-adsorption rare earth mining activities are accompanied by soil heavy metal and metalloid pollution. The study aimed to determine pollution features, environmental risks, health risks and possible sources of heavy metal and metalloids in typical ion-adsorption rare earth tailing (abandoned for fifteen years). The average concentrations of Mn, Zn, As, Tl, Pb and Cr in the soil reached 290.00, 113.86, 36.16, 3.37, 185.66 and 4.78 mg kg–1, respectively. The spatial distribution proclaimed that the most severe soil heavy metal and metalloid pollution was concentrated in the northeast, southwest and north of the tailing. The pollution and ecological risk assessment suggested that Pb, Tl, As and Mn were the primary pollutants. The health risk assessment confirmed Tl as a major contributor to non-carcinogenic risk, especially children who faced significant non-carcinogenic risk (hazard index up to 2.2). The positive matrix factorization results revealed that soil parent material source (released by ion-adsorption rare earth mining activities, 32.3%), ion-adsorption rare earth production (25.7%), soil remediation activities (24.4%) and traffic emissions (17.6%) might be the primary potential source of heavy metal and metalloid. This work will offer valuable assistance in the remediation of soil heavy metal and metalloid pollution in the rare earth mining area.

Keywords: soil pollution, spatial distribution, pollution assessment, human health risk, positive matrix factorization

 

 

Скачать

                                                                  Почвоведение №11, 2024

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСКСПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК «ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ЛЕСНЫХ ПОЧВ» Редакторы номера: член-корр. РАН, д.б.н. Н. В. Лукина, д.б.н. А. А. Дымов

Химия почв

Л. В. Мухортова, М. Д. Ложенко, М.А. Рязанова, Л. В. Кривобоков, М. К. Метелева, И.А. Михайлова, Э. Ф. Ведрова Вклад подземных растительных остатков в формирование пула углерода в почве лесных экосистем Средней и Южной Сибири // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1443-1462. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110014

L.V. Mukhortova, M. D. Lozhenko, M. A. Riazanova, L. V. Krivobokov, M. K. Meteleva, I. A. Mikhailova, and E. F. Vedrova ''Contribution of Belowground Plant Residues to the Soil Carbon Pool in Forest Ecosystems of Middle and Southern Siberia,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1167-1784 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602142

На примере 67 пробных площадей, расположенных в разных природных зонах на территории Красноярского края и в горных лесах Западного и Восточного Прибайкалья (Иркутская область и Республика Бурятия), проведена оценка вклада подземных растительных остатков в запасы углерода в почве и проанализированы основные факторы, которые могут влиять на величину запасов этого компонента лесных экосистем. Исследования проводили как в ненарушенных старовозрастных лесах, так и в лесных экосистемах, подвергшихся воздействию рубок, пожаров и аэротехногенного загрязнения. Показано, что запасы углерода в корневом детрите могут быть сопоставимы с запасами углерода в лесной подстилке или даже превосходить их в 1.3–1.9 раз и могут составлять 3.6–167% от запасов углерода в гумусе почвы. Величина этих запасов и их вклада в пул углерода органического вещества почвы зависит от вида лесообразователя, типа почвы и природно-климатической зоны и может существенно увеличиваться после нарушений, затрагивающих надземную часть растительного покрова и пул растительных остатков на поверхности почвы. Недоучет этого компонента при оценке бюджета углерода лесных экосистем может приводить к занижению общих запасов углерода в почве на 5–32% в ненарушенных лесных экосистемах и до 40% после различных нарушений.

Ключевые слова: органическое вещество почвы, корневой детрит, мертвые корни, лесная подстилка, гумус, запасы углерода

Л. И. Инишева, Н. В. Юдина, А. В. Головченко Особенности органического вещества и биологических свойств торфов лесных болот и их изменение в процессе функционирования // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1463-1474. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110026

L.I. Inisheva, N. V. Yudina, and A. V. Golovchenko ''Specific Features of Organic Matter and Biological Properties of Peats in Forest Swamps and Their Changes in the Process of Functioning,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1785-1994 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601768

Исследовали групповой состав органического вещества (ОВ) торфов разного генезиса таежной зоны Западной Сибири. Установили важность учета видового состава торфов, слагающих естественные и мелиорируемые лесные болота, а также их пространственную неоднородность, что является необходимой составляющей оценки запасов углерода в торфяном профиле лесных экосистем в рамках создаваемой национальной системы мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов. Эксперименты по трансформации ОВ торфов показали, что активность определяется их ботаническим составом. По скорости разложения ОВ верховые торфа располагаются в ряд: сфагново-мочажинный > комплексный > фускум > шейхцериево-сфагновый > пушицево-сфагновый > шейхцериевый > пушицевый; низинные торфа: гипновый > осоковый > осоково-гипновый > вахтовый > древесный > древесно-осоковый. Опыты по трансформации ОВ растений-торфообразователей в полевых условиях показали, что компонентный и химический составы их органического вещества существенно меняются, но индивидуально по каждому растению. Увеличивается содержание ароматических полисопряженных систем и карбоксильных групп, и уменьшается количество углеводных фрагментов. Агролесомелиорация продолжительностью в 60 лет оказала влияние на процесс трансформации ОВ торфов. Степень разложения торфа травяного и осокового вида в условиях агролесомелиорации увеличилась на 5% в слое 0.75 м. Снизилось содержание битумов, а легкогидролизуемых веществ, гуминовых кислот и лигнина – увеличилось. Приведена характеристика микробиомов и ферментов торфов лесных болот таежной зоны Западной Сибири. Подтверждено положение В.Е. Раковского, что различия болотных растений в составе торфов проявляются в их химических и биологических характеристиках.

Ключевые слова: ботанический состав, Западная Сибирь, микробиом, ферменты, агролесомелиорация,

трансформация

В.В. Киселева, В. Н. Карминовa, С. И. Чумаченкоa, А. Ю. Агольцовa, Е. М. Митрофановa Оценка пространственной неоднородности почвенных свойств при организации мониторинга запасов углерода в лесных экосистемах // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1475-1487. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110032

V.V. Kiseleva, V. N. Karminov, S. I. Chumachenko, A. Yu. Agol’tsov, and E. M. Mitrofanov ''Assessment of Spatial Heterogeneity of Soil Properties upon Monitoring Carbon Stocks in Forest Ecosystems,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1795-1806 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602105

В качестве объекта климатического мониторинга в 2022 г. в Щелковском районе Московской области заложен исследовательский полигон площадью 15 га. В границах полигона, представляющего собой один лесотаксационный выдел, выявлена значительная пестрота почвенного покрова – 18 почвенных разностей на уровне от подтипа до разновидности. Микрорельеф рассматривается как основной фактор неоднородности запасов углерода: почвы замкнутых понижений, занятых сфагновыми мхами, значимо отличаются по запасам углерода в подстилке и верхних 10 см почвы. Для остальной территории основными факторами, влияющими на запас углерода, являются доля физической глины в иллювиальной части профиля, состав и фитомасса живого напочвенного покрова. Наибольший коэффициент вариации запасов С (40%) отмечен для слоя 10–30 см и обусловлен, в первую очередь, варьированием мощности генетических горизонтов, его составляющих. Геопространственный анализ позволяет перейти к площадным оценкам варьирования почвенных свойств и дальнейшему моделированию и прогнозированию динамики запасов углерода с учетом пространственной неоднородности территории. Выявление факторов, определяющих запасы углерода в почвах, поможет сформировать сценарии моделирования, направленные на разработку мероприятий по увеличению аккумуляции углерода в лесных экосистемах через изменение структуры растительности.

Ключевые слова: органический углерод почвы, геопространственный анализ, факторы неоднородности

почв, дерново-глееподзолистые почвы, лесная подстилка

Л. Г. Ханина, К. В. Иващенко, В. Э. Смирнов, М. В. Бобровский Запасы углерода и азота, микробная активность органо-минерального горизонта суглинистых почв после массового ветровала в широколиственном лесу заповедника “Калужские засеки” // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1488-1502. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110046

L.G. Khanina, K. V. Ivashchenko, V. E. Smirnov, and M. V. Bobrovskii ''Carbon and Nitrogen Stocks and Microbial Activity of the Humus Horizon of Loamy Soils after Mass Windthrow in the Broadleaved Forest of the Kaluzhskie Zaseki Nature Reserve,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1806-1818 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601720

Вклады ветровалов и крупных древесных остатков (валежа) в динамику органического вещества почвы весьма противоречивы и недостаточно изучены. Вместе с тем ветровалы – это естественные нарушения, частота которых по прогнозным оценкам будет возрастать в связи с глобальным изменением климата. Оценивали влияние массового ветровала, а именно валежных стволов и окон в пологе леса, на содержание и запасы общих C и N, а также на микробную активность почв на покровных лёссовидных суглинках в мезофитном многовидовом широколиственном лесу. Исследовали дерново-подзолистые и серые почвы (Retisols и Luvisols по классификации WRB) на массовом ветровале через 15 лет после катастрофического события. Отбор почвенных проб проводили из верхнего 5 см слоя горизонта А в трех биотопах: (1) под лежащим стволом, (2) на расстоянии 50–70 см от ствола на участке, свободном от валежа, и (3) в фоновом лесу, не нарушенном ветровалом. Использовали серию однофакторных дисперсионных анализов и попарный критерий Геймса–Хауэлла для оценки влияния вида упавшего дерева и трех типов биотопов на содержание и запас C и N, их отношение, микробные характеристики, значения pH, а также влажность и плотность почвы. Содержание и запасы C и N, микробная активность и влажность почвы оказались наибольшими на участке массового ветровала, свободном от лежащих стволов. Оценки почв под валежными стволами в основном были близки к оценкам фонового леса. Сделан вывод, что на суглинистых почвах окна в пологе леса и валеж, возникшие в результате массового ветровала, оказывают значительное влияние на почвенные характеристики.

Ключевые слова: крупные древесные остатки (валеж), дерново-подзолиcтые почвы, серые почвы, базальное дыхание, микробная биомасса, критерий Геймса–Хауэлла

Г.В. Ахметова, С.Г. Новиков, Е.В. Мошкина, М.В. Медведева, А.Н. Солодовников, А.К. Сараева Оценка запасов углерода в лесных подстилках среднетаежных лесов Восточной Фенноскандии // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1503-1518. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110055

G.V. Akhmetova, S. G. Novikov, E. V. Moshkina, M. V. Medvedeva, A. N. Solodovnikov, A. K. Saraeva, and K. M. Nikerova ''Estimation of Carbon Stocks in Forest Litter of Middle-Taiga Forests of Eastern Fennoscandia,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1819-1833 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601951

Проведены комплексные исследования на тестовом полигоне, расположенном в государственном заповеднике “Кивач”, представляющем слабонарушенные среднетаежные экосистемы Восточной Фенноскандии. Отмечено преимущественное формирование на изучаемой территории грубогумусированных подстилок ферментативного типа, мощность которых в среднем составляет 5.2 ± 0.2 см, запасы – 48.0 ± 2.0 т/га. Выявлено, что в кустарничково-зеленомошных местообитаниях, наиболее распространенных на территории полигона, верхний слой подстилки OL характеризуется значениями содержания Сорг 52.8 ± 0.6%. В нижних подгоризонтах подстилки OFH происходит уменьшение содержания углерода 40.8 ± 2.0%. С ростом доли разнотравных видов содержание Сорг значительно снижается до 20–30%. Запасы Сорг в подстилках изучаемых экосистем составляют в среднем 20.9 ± 0.9 т Сорг/га. Полученные данные характеризуются высоким пространственным варьированием от 1.5 до 45 т Сорг/га, в пределах изучаемой территории можно выделить следующие предикторы: условия увлажнения, характер напочвенного покрова, тип леса.

Ключевые слова: лесные биогеоценозы, депонирование углерода, детрит, напочвенный растительный

покров, пространственная неоднородность

Е. В. Мошкина, А. В. Мамай, М.В. Медведева  Г. В. Ахметова, К. М. Никерова Запас лесной подстилки и динамика разложения опада в среднетаежных ельниках на элювиальнометаморфической почве // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1519-1532. https://doi.org/ 10.31857/S0032180X2411006

E.V. Moshkina, A. V. Mamai, M. V. Medvedeva, G. V. Akhmetova, and K. M. Nikerova ''Forest Floor Volume and Litter Decomposition Dynamics in Mid-Boreal Spruce Stands on Albic Stagnosols,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1834-1846 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602166

2019 г. по октябрь 2022 г. в среднетаежных старовозрастных ельниках на элювиально-метаморфической почве (Albic Stagnosols), сформированной на ленточных глинах. Методом изолированных капсул оценили динамику разложения опада. Использовали образцы десяти различных фракций опада: хвоя, листья, кора доминирующих видов древесных растений (Picea abies, Populus tremulae, Betula pendula) и листья кустарничка (Vaccinium myrtillus). Анализировали убыль массы и изменение химического состава образцов растительного материала за 9, 14, 28 и 38 мес эксперимента. Рассмотрено влияние факторов на скорость разложения опада с учетом его количества, разнообразия и качества. Оценены скорость поступления и разложения опада, а также скорость оборачиваемости подстилки в условиях неоднородности лесного биогеоценоза. Запасы лесной подстилки в зависимости от типа леса и зоны фитогенного поля дерева варьировали от 26 до 108 т/га. Время оборачиваемости подстилки в изучаемых ельниках составляло от 13–14 до 34 лет.

Ключевые слова: опыт по разложению опада, запасы углерода, Albic Stagnosols

Kawakami, K. Makoto ''Differential Influence of Soil Organic Carbon and Calcium on the Community of Lumbricid Earthworms as Ecosystem Engineers in Cool Temperate Forests of Hokkaido,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1847-1855 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324600568

Earthworms are important ecosystem engineers that stabilize soil aggregates and increase the size of aggregates. The major determinants for the biomass, density, and mean individual weight of lumbricid earthworms are considered to be the availability of soil organic carbon (SOC) and calcium (Ca). However, the importance of SOC and Ca availability for lumbricid earthworms has not been tested simultaneously in the field. In addition, the ripple effects of SOC and Ca on the soil aggregate stability and relative abundance of larger aggregates (mean weight diameter; MWD) via earthworm communities are poorly understood. To fill these knowledge gaps, we conducted field research across a spatially wide range of cool temperate forests, where soils were classified as Cambisols and Andosols and evaluated the relationships among the biomass, density, and mean individual weight of lumbricid earthworms, soil chemical properties, and MWD by conducting structural equation modelling (SEM). Our results showed that SOC affected not the density but the mean individual weight of earthworms. On the other hand, interestingly, exchangeable Ca affected not the mean individual weight but the density of earthworms. These results suggest that SOC stimulates earthworm growth and that exchangeable. Ca enhances the fertility rate and/or survival rate in earthworm communities in forest ecosystems. Furthermore, SOC had a positive ripple effect on the MWD via an increase in the mean individual weight of earthworms. These results suggest that larger earthworms produce larger casts, which bind a larger amount of soil particles thus making larger aggregates.

Keywords: aggregation, ecosystem service, soil biodiversity

Э. О. Чимитдоржиева, Д-Ц. Корсунова, Ю. Б. Цыбенов, Г. Д. Чимитдоржиева Буроземы юга Витимского плоскогорья: гумусовые карманы, морфология, свойства, микробиом // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1533-1544. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110076

E.O. Chimitdorzhieva, Ts. D-Ts. Korsunova, Yu. B. Tsybenov, and G. D. Chimitdorzhieva ''Burozems in the South of the Vitim Plateau: Humus Pockets, Morphology, Properties, and Microbiome,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1856-1866 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932460177X

Изучена структура микробоценоза, физико-химические характеристики почвенного профиля буроземов и материала гумусовых карманов. Для буроземов (Cambisols), расположенных на юге Витимского плоскогорья, характерна особенность морфологического строения – наличие морозобойных трещин, которые образуют гумусовые карманы клиновидной формы, резко сужающиеся вниз по профилю. Гумусовые карманы заполнены гумусированным материалом темно-коричневого цвета с черными полосами, которые резко контрастируют по цвету и свойствам с окружающим почвенным профилем. По сравнению с профилем буроземов на соответствующих глубинах, почвенная масса из гумусовых карманов менее уплотнена. Увеличение общей пористости приводит к повышению водопроницаемости гумусированной массы морозобойных трещин. Выявлены особенности структуры микробоценоза и углерода микробной биомассы буроземов в почвенном профиле и в почвенном материале карманов. В почвенном материале карманов содержание органического углерода и суммы поглощенных оснований распределено относительно равномерно, тогда как в профиле почвы показатели резко уменьшаются вниз по профилю.

Ключевые слова: органический углерод, гумусовые карманы, микробоценоз, мерзлота, Cambisols

Физика почв

А. А. Дымов, А. Ф. Осипов, В. В. Старцев, Н. М. Горбач,  Д. А. Севергина, С.А. Огородняя,  И. Н. Кутявин, А.В. Мановa Пулы и потоки углерода в хвойно-лиственном лесу и на вырубке // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1545-1557. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110084

A.A. Dymov, A. F. Osipov, V. V. Startsev, N. M. Gorbach, D. A. Severgina, S. A. Ogorodnyaya, I. N. Kutyavin, and A. V. Manov ''Carbon Pools and Fluxes in Mixed Coniferous–Small-Leaved Forests and Clearcut Areas,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1867-1877 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601847

Представлены результаты количественной оценки пулов и потоков углерода в среднетаежном хвойно-лиственном лесу Республики Коми и их изменений на первый год после сплошной рубки. Показано, что в исходном лесу аккумулировалось до 14.7 кг С/м2. Основные запасы сосредоточены в биомассе древостоя (62.4%), почве (35.5%), биомассе растений напочвенного покрова (1.1%) и крупных древесных остатках (1.0%). В процессе рубки в составе стволовой древесины выносится 6.6 кг С/м2 (44.8% от всех запасов углерода экосистемы или 71.8% от углерода фитомассы древостоя). На первый год после рубки в экосистеме выявлено 8.1 кг С/м2. Из них 7.1% запасов углерода приходится на лесную растительность, 66.8% (5.4 кг С/м2) сосредоточено в почве. На вырубке существенно увеличивается доля крупных древесных остатков 1.9 кг С/м2 (23.4% запасов экосистемы) за счет появления образовавшихся в результате рубки порубочных остатков, которые в будущем окажут влияние на эмиссию диоксида углерода в атмосферу с ее территории. В результате сплошной рубки поступление древесного опада на поверхность почвы сокращается в 42 раза. На вырубке выявлено незначительное (≈10%) увеличение эмиссии углекислого газа с поверхности почвы. Рубки приводят к уменьшению выноса углерода из подстилок в составе лизиметрических вод. Полученные данные найдут применение при оценке влияния сплошных рубок на углеродный цикл таежных экосистем.

Ключевые слова: круговорот углерода, бореальные леса, запасы углерода, лесозаготовительные мероприятия, дыхание почвы

Н.Н. Бондаренко, Е.М. Лаптева, Е.В. Кызъюрова, Е.М. Перминова Водорастворимые компоненты  почвенного органического вещества лесных подстилок хронологического ряда вырубок // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1558-1568. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110091

N.N. Bondarenko, E. M. Lapteva, E. V. Kyzyurova, and E. M. Perminova ''Water-Soluble Components of Organic Matter of Forest Litters in Podzolic Soils of a Chronological Series of Cutting Areas,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1879-1888 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601963

С использованием методов высокотемпературного каталитического окисления (анализатор общего углерода ТОС VCPH), газовой хроматографии и хромато-масс-спектрометрии изучен состав водных вытяжек из лесных подстилок почвы коренного ельника чернично-зеленомошного (ПП-1) и послерубочных лиственно-хвойных сообществ 12 (ПП-2) и 43 лет (ПП-3) (подзона средней тайги, Республика Коми). Лесные подстилки на участках ПП-1 и ПП-2 сходны по составу, представлены хвойным опадом и продуктами деструкции мхов. Для них отмечены близкие значения рН водных вытяжек, содержания азота общего (Nобщ) и углерода водорастворимых соединений (СВОС). На участке ПП-3 лесная подстилка представлена листовым опадом березы и осины разной стадии разложения, что нашло отражение в увеличении содержания общего углерода, Nобщ, СВОС и уменьшении кислотности. Комплекс идентифицированных ВОС представлен 25 соединениями: 12 карбоновых кислот, 9 углеводов, 4 спирта. Основной вклад в их состав вносят углеводы (гексозы). В коренном ельнике (ПП-1) прослеживается тенденция снижения в направлении от верхней части (О1) подстилки к нижней (О3) доли кислот и спиртов, при возрастании доли сахаров. В лесных подстилках почв вырубок (ПП-2, ПП-3) отмечено возрастание доли спиртов (особенно в подгоризонте О2) и снижение доли сахаров.

Ключевые слова: средняя тайга, вырубки, подзолистые почвы, водорастворимые органические соединения, низкомолекулярные органические кислоты, углеводы, спирты

В. А. Сенашова, О.А. Сорокина, Г. И. Антонов, О.Э. Пашкеева, И.Д. Гродницкая Постпирогенное восстановление биологической активности почвы искусственных лесных насаждений в аридной зоне Ширинской степи Республики Хакасия // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1569-1588. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110101

V. A. Senashova, O. A. Sorokina, G. I. Antonov, O. E. Pashkeeva, and I. D. Grodnitskaya ''PostPyrogenic Restoration of the Biological Activity of Soils of Artificial Forest Plantations in the Arid Zone

 of the Shirinskaya Steppe in the Republic of Khakassia,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1889-1906 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602075

В прибрежной зоне озера Шира (Республика Хакасия) в сорокалетних чистых культурах лиственницы сибирской, вяза приземистого и сосны обыкновенной, произрастающих на агроземе аккумулятивно-карбонатном темном легко- и среднесуглинистом (Chernozems), оценивали степень деградации почвенных микробоценозов, скорость восстановления их биологической активности после низового пожара 2015 г. Состояние почвы под лесными насаждениями исследовали с помощью физико-химических, микробиологических, энзимологических и респирометрических методов. В 2015 г. (после пожара) поступление продуктов пирогенеза в почву исследуемых участков обусловило высокие значения микробной биомассы (3458 мг С/г почвы) и интенсивности микробного дыхания (12.23 мкг С–СО2/(ч г). В течение 2017–2019 гг. в почве всех участков, как правило, наблюдалось снижение содержания гумуса и биофильных элементов, а также замедление активности углеводного и фосфорного метаболизмов. При этом в 2017 г. в связи с интенсивной минерализацией обгоревших растительных остатков была отмечена самая высокая целлюлозоразлагающая активность. К 2023 г. в почве исследуемых участков отмечали постепенное повышение содержания гумуса, увеличение общей численности микроорганизмов, содержание микробной биомассы, существенное снижение значений микробного метаболического коэффициента, что указывает на тенденцию к восстановлению функциональной активности микробоценозов. Показано, что биологическая активность почвы пожарищ быстрее восстанавливалась относительно гарей, при этом порода древостоя влияла на основные почвенные параметры, которые различались между собой, что подтверждается анализом главных компонент.

Ключевые слова: степные пожары, искусственные посадки, почвенные микроорганизмы, химические свойства, микробная биомасса, ферментативная активность

Н. А. Галибина, К. М. Никерова, Е. В. Мошкина, А. В. Климова Биохимическая активность подстилки, как индикатор качества почв сосновых лесов Восточной Фенноскандии // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1589-1604. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110119\

N.A. Galibina, K. M. Nikerova, E. V. Moshkina, and A. V. Klimova ''Biochemical Activity of Litter as an Indicator of Soil Quality in Pine Forests of Eastern Fennoscandia,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1906-1919 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602038

На примере подзолов иллювиально-железистых и подбуров оподзоленных (Albic Podzol и Entic Podzol) исследована биохимическая активность органогенных горизонтов почв в градиентах: (1) эдафических и климатических условий и (2) антропогенного загрязнения. В первом случае объектами исследования были почвы сосняков черничных, брусничных и лишайниковых средней подзоны тайги, а также сосняков брусничных, расположенных в северотаежных лесах (Карелия, Россия) и на границе тайги и лесотундры (Мурманская область, Россия). Во втором – почвы сосняков, расположенных на разном удалении от ГМК “Печенганикель”. В системе напочвенный покров–подстилка исследовали изменение активности почвенных ферментов и химические свойства почвы (рН, C, N, P, K, S, Cu, Ni). Показано, что в сосняках лишайниковых средней подзоны тайги активность инвертазы и фосфатазы в лесной подстилке была в 1.5–1.8 раз выше, по сравнению с сосняками черничными и брусничными. Изменение климатических условий (понижение среднесуточной температуры на 2–3°С) сопровождалось снижением активности каталазы на 58 и 69%, уреазы – на 43 и 52% и инвертазы – на 51 и 28%. Высказано предположение, что отсутствие достоверных отличий в активности изучаемых ферментов в лесной подстилке в зависимости от накопления в ней Cu и Ni может указывать на высокий адаптивный потенциал системы микроорганизмы–почва. Обсуждается возможность использования биохимической активности почвы в мониторинговых исследованиях состояния лесных биогеоценозов.

Ключевые слова: Podzol, лесная подстилка, уреаза, каталаза, фосфатаза, инвертаза, лесорастительные

условия, антропогенное загрязнение

С. Н. Горбов, С. С. Тагивердиев, С. А. Литвинская, П. Н. Скрипников, Н. В. Сальник, Д. А. Козырев, О. С. Безуглова Содержание различных форм гумуса в почвах вторичных лесов и субсредиземноморских степей Северо-Западного Кавказа (на примере хребта Грузинка) // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1605-1618. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110125

S.N. Gorbov, S. S. Tagiverdiev, S. A. Litvinskaya, P. N. Skripnikov, N. V. Salnik, D. A. Kozyrev, and O. S. Bezuglova ''Content of Humus Compounds in Soils of Secondary Forests and Sub-Mediterranean Steppes of the Northwestern Caucasus (by the Example of the Gruzinka Ridge),'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1920-1032 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601914

Естественная структура экосистем нижне-среднегорного пояса Северо-Западного Кавказа представлена преимущественно вторичными древесными сообществами на фоне незначительного присутствия степных экосистем. Почвенный покров данной территории представлен комбинацией естественных типов: бурых лесных и дерново-карбонатных почв (рендзин). Бурые лесные почвы доминируют под пушистодубовыми лесами, в то время как дерново-карбонатные почвы, некогда сформированные под гемитермными (средиземноморскими) степями, претерпели существенные изменения и распространены как под пушистодубовыми шибляками, ясеневыми сообществами и липняками, так и под сохранившимися участками со степной растительностью. Как следствие идет уменьшение содержания Сорг в почвенно-сукцессионном ряду: дерново-карбонатные выщелоченные почвы под травянистыми сообществами, дерново-карбонатные выщелоченные почвы под древесными сообществами, бурые лесные почвы. Функционирование дерново-карбонатных почв под древесными фитоценозами и их дальнейшая сукцессия по буроземному типу достоверно уменьшает содержание Сорг на глубину до 60 см. В то время как содержание Сорг в дерново-карбонатных почвах под травянистыми фитоценозами больше не только в гумусово-аккумулятивном горизонте, но и по всему профилю в целом. Наиболее значимые изменения в составе гумуса затрагивают его водорастворимую фракцию, извлекаемую холодной и горячей экстракцией. Для бурых лесных и дерново-карбонатных почв под древесными фитоценозами характерны аналогичная специфика накопления в поверхностных горизонтах легкорастворимой фракции ВОВ (холодная экстракция) и ее профильного распределения. При этом абсолютные значения ВОВ (горячая экстракция) в профиле дерново-карбонатных почв под древесными формациями уменьшаются практически в 2 раза по сравнению с почвами травянистого фитоценоза. Уменьшение гумусированности дерново-карбонатных почв при формировании на них лесных сообществ происходит за счет деструкции органической части, некогда прочно ассоциированной с кальцием и претерпевающей максимальные трансформации за счет смены растительного опада и микроклимата под деревьями. Кислотность почвы оказывает влияние на степень экстракции ВОВ – доля горячей фракции ВОВ в С орг достоверно увеличивается при снижении pH раствора.

Ключевые слова: бурые лесные почвы, дерново-карбонатные почвы (рендзины), карболитоземы, почвенное органического вещество, водорастворимое органическое вещество почв

И. В. Ковалев, Н. О. Ковалева Пул лигниновых фенолов в почвах вторичных лесов // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1619-1629. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110131

I.V. Kovalev and N. O. Kovaleva ''Pool of Lignin Phenols in Soils of Secondary Forests,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1933-1941 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602002

Приведены характеристика пула лигниновых фенолов в почвах двух контрастных экосистем вторичных лесов: бореальных и тропических под разными породами деревьев и оценка скорости биохимической трансформации трудноразлагаемых соединений лигноцеллюлозной природы в них. Представлено подробное и сравнительное описание биохимии лигнина в почвах в экспериментах по искусственному облесению в Красноярском крае России (Gray Phaozems Albic) и Амазонии, Бразилия (Xanthic Ferralsol). Лигнин в почвах определяли методом щелочного окисления в присутствии оксида меди при температуре 170°C под давлением в атмосфере азота. Лигниновые фенолы (ванилиновые, сирингиловые и циннамиловые) разделяли с помощью газовой хроматографии. Показано, что в почвах вторичных лесов, как бореальных, так и тропических, наблюдается быстрый процесс минерализации лигнина по сравнению с почвами естественных зональных экосистем. Характерным признаком процесса является значительное обогащение лигнина метаболическим углеродом. Невысокое содержание биополимера наряду со значительной степенью окисленности и высокой степенью трансформации характерны для почв всех исследованных вторичных лесов и особенно – для тропических, что снижает потенциальные возможности последних как резервуаров стока углерода по сравнению с таежными почвами.

Ключевые слова: трансформация лигнина, вторичные леса, почвы бореальных лесов, почвы тропических лесов

Биология почв

А. Р. Сулейманов, Р. Р. Сулейманов, Л. Н. Белан, И. Г. Асылбаев, И. О. Туктарова, Р. Д. Шагалиев, Е. А. Богдан, И. И. Файрузов, Р. Р. Мирсаяпов, А. Н. Давыдычев Факторы пространственного распределения почвенного органического углерода в горах Южного Урала: подход с использованием машинного обучения // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1630-1638. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110142

A.R. Suleymanov, R. R. Suleymanov, L. N. Belan, I. G. Asylbaev, I. O. Tuktarova, R. D. Shagaliev, E. A. Bogdan, I. I. Fairuzov, R. R. Mirsayapov, and A. N. Davydychev ''Drivers of Soil Organic Carbon Spatial Distribution in the Southern Ural Mountains: A Machine Learning Approach,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1942-1949 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602014

Проведена оценка взаимосвязей между содержанием Сорг и основными факторами почвообразования, среди которых определены ключевые, объясняющие пространственное распределение Сорг. Исследование проводили в южной части Уральских гор на вытянутом участке протяженностью 420 км по территории Республики Башкортостан. Преобладающие типы почв: горные серые лесные (Eutric Retisols (Loamic, Cutanic, Humic)), темно-серые лесные (Luvic Retic Greyzemic Someric Phaeozems (Loamic)) и литоземы серогумусовые (Eutric Leptosols (Loamic, Humic)). Лес представлен преимущественно березами (Betula pendula), соснами (Pinus sylvestris), елью (Picea obovata Ledeb.), пихтами (Abies sibirica Ledeb.). Использовали набор данных из 306 почвенных образцов, отобранных из (0–20 см) горизонтов, и провели машинное обучение методом “случайного леса”. В качестве объясняющих переменных применяли 94 пространственные переменные окружающей среды, включая данные дистанционного зондирования, климат (температуру, осадки, облачность и др.), цифровую модель рельефа и ее производные, типы землепользования, биоклиматические зоны и др. Результаты показали, что содержание Сорг варьировало в широком диапазоне от 0.8 до 32%. Прогнозная модель случайного леса объяснила 55% вариации Сорг, со среднеквадратичной ошибкой – 1.35%. Ключевыми переменными были температура поверхности, абсолютная высота над уровнем моря, количество осадков и облачность, в совокупности отображающие законы широтной и вертикальной зональности В.В. Докучаева. Полученные результаты подчеркивают важность учета множества факторов окружающей среды при исследованиях пространственного распределения Сорг.

Ключевые слова: случайный лес, климат, рельеф, цифровое моделирование, данные дистанционного

зондирования

И. В. Припутина, В. Н. Шанинa П. В. Фролов, С. И. Чумаченко, Д. Н. Тебенькова Модельные оценки изменений запасов органического вещества в почвах лесных территорий Европейской России при разных режимах лесопользования // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1639-1654. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110156

I.V. Priputina, V. N. Shanin, P. V. Frolov, S. I. Chumachenko, and D. N. Tebenkova ''Model Estimates of Changes in Soil Organic Matter Stocks in Forested Areas of European Russia under Different Forest Management Regimes,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1950-1964 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602026

Результаты моделирования динамики запасов органического вещества в лесных почвах обсуждаются с позиций прогнозной оценки стока углерода в зависимости от лесорастительных условий и режимов лесопользования. Биологический круговорот в системе почва–древостой моделировали с использованием отечественных имитационных моделей FORRUS-S, Romul_Hum, SCLISS. Вычислительные эксперименты выполняли на примере территорий трех лесничеств и природного заповедника, расположенных в Республике Карелия, Нижегородской, Московской и Брянской областях, что соответствует градиенту зональных условий от средней тайги до подзоны широколиственных лесов. Для моделирования долговременной (100 лет) динамики лесов использовали имеющиеся для всех объектов исследования данные лесной таксации по выделам. Расчеты почвенных пулов Сорг выполняли отдельно для каждого таксационного выдела, используя в качестве начальных данных соответствующие ему характеристики древостоя (средняя высота, диаметр, полнота, запас) и почвы (содержание С и N в лесной подстилке и органо-минеральных горизонтах), что позволило учесть пространственную вариабельность лесорастительных условий и сукцессионную смену видов в результирующих территориальных оценках почвенного стока углерода. В условиях заповедного режима для всех территорий прогнозируется рост почвенных запасов органического вещества в среднем за 100 лет на 35–80 т С/га от первоначальных значений. Проведение рубок разной интенсивности снижает возможный сток Сорг в почвах в среднем на 30–50 т/га по сравнению с заповедным режимом. Региональные особенности динамики органического вещества проявляются в разном соотношении накопления пулов углерода в органогенных и органо-минеральных горизонтах почв.

Ключевые слова: лесные почвы, пулы углерода, лесорастительные условия, сукцессии, имитационное

моделирование

Jiang, X. Wan, M. X. Che, J. P. Chen, and M. X. Liu ''Vegetation Types Shape the Vertical Distribution of Dissolved Organic Matter in a Mountainous Soil,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 19651975 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324600593

Field studies have explored the potential effects of different land use types on the vertical characteristics of dissolved organic matter (DOM) content and quality. However, owing to spatial and temporal variations, potential effects of different vegetation types on the vertical distribution of DOM content and quality remains unclear. Our study investigated the vertical characteristics of DOM in soil profiles of Cambisols across land-use types (grassland and woodland) in Longmenshan fault zone. Chemical characterization of soil DOM and its source identification across land use types inferred by fluorescence excitation emission matrix (EEM)-parallel factor analysis (PARAFAC) and principal component analysis (PCA). The results indicated that soil organic carbon (SOC), readily oxidizable carbon (ROC), dissolved organic carbon (DOC) and microbial biomass carbon (MBC) content in the different landscape decreased with soil depth. Also, DOC content in soils of woodland was higher than in grassland. Three fluorescence components were identified in all soil samples by EEMs-PARAFAC analysis, including two humic acid-like substances (C1 and C2) and a tryptophan-like substance (C3). Overall, the relative distribution of the three DOM components mainly showed that the proportion of C1 and C2 increased with soil depth, but neither increased significantly; and the proportion of C1 was greater than that of C2 in all samples. The variability in optical indices also indicated that soil DOM was dominated by both microbial and terrestrial sources. PCA further analyze the differences in DOM in soils of different land use types in the region. The first two principal components (PC1 and PC2) across soil layers explained more than 80% of the total data variance. From the scoring plots, the variation in DOM scores across vegetation types and soil layers indicated that DOM components were not only affected by vegetation depended on soil layers, but also by other factors. These findings provided insights into the characteristics of DOC changes in soil profiles of different land use types.

Скачать