Почвоведение №4, 2021

Генезис и география почв

Чендев Ю. Г., Федюнин И. В., Иншаков А. А., Голотвин А. Н., Дудин Д. И., Белеванцев В. Г. Контрастные варианты эволюции почв археологических памятников в поймах рек лесостепи

Среднерусской возвышенности // Почвоведение. 2021. № 4. С. 387-306. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040055

Изучены почвы археологических памятников в речных поймах на юге и севере лесостепи Среднерусской возвышенности с контрастной историей голоценового развития. На высокой пойме р. Савала в ее нижнем течении (Воронежская область) в раннем голоцене (10.3–9 тыс. л. н.) складывались наиболее благоприятные за весь голоцен условия формирования лугово-черноземных почв, мощность гумусовых профилей которых в бореальном периоде голоцена в 2 раза превышала современные значения. Максимальная интенсивность аллювиального осадконакопления (0.5 мм/год) была характерна для древнего и раннего голоцена, тогда как в среднем и позднем голоцене темпы роста почв вверх уменьшились до 0.05 мм/год. Неполноразвитость профилей современных черноземно-луговых почв позволяет предполагать чередование аккумуляции и денудации (в том числе дефляции) мелкозема на поверхности почв в позднем голоцене. В пойме верхнего течения р. Ока (Орловская область) на протяжении большей части голоцена происходило формирование моногенетического профиля черноземов выщелоченных среднемощных с содержанием гумуса более 7% и с запасами в метровой толще не менее 450 т/га. Интенсивность аккумуляции аллювия до начала II тыс. н. э. составляла не более 0.02 мм/год, а за последнее тысячелетие возросла до 1 мм/год. Причинами метахронности голоценовой эволюции пойменных почв в рассматриваемых регионах были своеобразие изменений биоклиматических обстановок и пространственно-временная специфика антропогенных нарушений природного ландшафта. Показано важное значение радиоуглеродных датировок органического вещества разновозрастных почв для палеопочвенных и палеогеографических реконструкций.
Ключевые слова: памятники археологии, синлитогенные почвы, палеопочвы, естественная и антропогенная эволюция почв, Chernozems, Phaeozems: Xianfei Huang, Zhenming Zhang, Yunchao Zhou*,

Xingfu Wang,Jiachun Zhang, Xinwei Zhou Spatial Heterogeneity of Soil Thickness and Its Contributing Factors in a Karst Basin // Eurasian Soil Science. 2021. № 4. опубликована только в английской версии

Soil is a fundamental component to an ecological system. This study is aimed to clarify the spatial heterogeneity of soils in the Houzhai River basins and the factors controlling it. Overall, 2755 sites designed using ArcGIS were studied; soil thickness, vegetation, land use (human disturbance), and topographic characteristics were analyzed. Soils in the basin are characterized by the high spatial heterogeneity. Soils on the elevated convex elements of topography are thinner than those in the depressions and on flat lands. Soils in the western part of the Houzhai River basin are generally thicker than soils in the eastern part of the basin. The mean soil thickness of forestland, paddy fields, arid land, and grassland is 37.40, 84.43, 69.08 and 56.03 cm, respectively. Based on the present study, soil thickness in the Houzhai River basin is closely associated with landscape, land use, and vegetation. It is interesting that soils of croplands, including paddy fields and arid lands, are generally thicker than soils of other land uses under similar environmental conditions. The major reason for this—either the choice of soils with initially greater thickness for cropland or the result of soil protection measures by land owners—remains open to arguments and needs to be clarified.
Keywords: Soil erosion, human disturbance, vegetation, land use, environmental factor
Химия почв

Д.А. Соколов, И.И. Дмитревская, Н.Б. Паутова, Т.Н. Лебедева, В.А. Черников, В.М. Семенов Исследование стабильности почвенного органического вещества методами дериватографии и длительной инкубации // Почвоведение. 2021. № 4. С. 407-419. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040146

Почвенное органическое вещество (ПОВ) включает в себя многие классы лабильных и прочных соединений, которые доступны для разложения микроорганизмами или, наоборот, защищены от биодеградации вследствие биологической, химической и физической стабилизации. Считается, что чем больше тепловой энергии расходуется на деструкцию ПОВ, тем оно стабильнее и более устойчиво к биоразложению. Сравнивали термостойкость и биологическую стабильность органического вещества в десяти почвах, залегающих в лиственно-лесной, лесостепной, степной и сухостепной биоклиматических областях европейской части России. По величине энергии активации (Еа) самая высокая термостабильность органического вещества характерна для чернозема обыкновенного и луговой слитизированной почвы, самая низкая термостабильность свойственна серой лесной почве, а остальные типы почв занимали промежуточное положение по устойчивости к термическому окислению. Термически лабильный пул (<390–400°C) органического вещества в почвах составлял в среднем 41% (32–60%) от всего ПОВ, а термически стабильный пул (>390–400°C) был равен 59% (40–68%). Биологическая стабильность ПОВ, оцениваемая по отношению потенциально-минерализуемого органического вещества к устойчивому для минерализации (индекс биологической стабильности), уменьшалась в следующем ряду почв: чернозем обыкновенный > луговая слитизированная > серая лесная = луговая каштановая > луговой солонец > пойменная луговая. Размеры потенциально-минерализуемого пула ПОВ в исследуемых почвах были в 6–27 раз меньше, чем термолабильного пула, а параметры, характеризующие термостабильность ПОВ не коррелировали с индексом биологической стабильности. Таким образом, термолабильность ПОВ не идентична его способности к биоразложению.
Ключевые слова: углерод, термографический анализ, биокинетический метод, энергия активации, пулы

Инишева Л. И., Юдина Н. В., Головченко А. В., Савельева А. В. Биохимические факторы формирования состава болотных вод и миграция веществ в системе геохимически сопряженных ландшафтов олиготрофных болот // Почвоведение. 2021. № 4. С. 420-428. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040080

Болотные экосистемы на территории Западной Сибири играют средообразующую роль и обеспечивают экологическое равновесие в биосфере. Целью исследований было изучение химических и биологических процессов болотного почвообразования, его влияния на формирование состава болотных вод и их миграцию в поверхностные воды. Исследования проводили в южно-таежной зоне Западной Сибири на малом водосборе болотной р. Ключ на ландшафтном профиле (катене) в пределах сопряженных ландшафтов олиготрофных болот. В автономной, транзитной и аккумулятивной позициях ландшафтного профиля изучали химические и микробиологические свойства торфов, определяли их влияние на формирование химического состава болотных вод в каждой позиции катены. Получено, что преимущественное развитие определенных растительных ассоциаций (сфагновых мхов фускум, магелланикум, а также пушицы и осоки) обусловливает накопление органических веществ, существенно различающихся по химическому составу. По торфяному профилю выявлена биохимическая активность до подстилающей породы, которая существенно влияет на формирование химического состава болотных вод. Эти процессы образуют индивидуальные химические свойства болотных вод в каждой позиции ландшафтного профиля. Определены факторы формирования миграционного потока и вынос химических соединений с ландшафтного профиля. За период вегетации вынос макроэлементов со стоком составил Ca2+ до 4843 кг/км2, Feобщ до 51.7 и до 1419.0 кг/км2; микроэлементов: Pb до 2.253 × 10–3 кг/км2, Cu до 10.037 × 10–3, Mn до 317.29 × 10–3, Zn до 41.191 × 10–3, Ni до 8.151 × 10–3, Тi до 29.651 × 10–3 кг/км2. Вынос органических соединений в пересчете на углерод достигал 583.2 кг/км2. Доказано влияние стока болотных вод (особенно органического компонента) на состав вод р. Ключ. Полученные результаты по химическому составу болотных вод в системе сопряженных ландшафтов олиготрофных болот и их миграция с заболоченного водосбора могут быть использованы при составлении прогноза геохимической ситуации в поверхностных водах заболоченных территорий.
Ключевые слова: болотные экосистемы, миграция органического вещества, вынос макроэлементов

Биология почв

Шахназарова В. Ю., Якушев А. В., Якконен К. Л., Кичко А. А., Аксенова Т. С., Битюцкий Н. П. Прокариотный комплекс копролитов Aporrectodea caliginosa и Lumbricus terrestris // Почвоведение. 2021. № 4. С. 429-435. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040134

Впервые с помощью методов метагеномики проведено сравнительное исследование влияния дождевых червей двух видов (Aporrectodea caliginosa и Lumbricus terrestris) на состав прокариотного комплекса дерново-подзолистой почвы. Прокариоты в почве и копролитах были представлены преимущественно филами Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Gemmatimonadetes, Planctomycetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia. Пассаж почвы через кишечник дождевых червей отражался на обилии некоторых таксонов ее прокариотного блока, но не на общих показателях биоразнообразия. В копролитах червей обоих видов регистрировали уменьшение обилия фил Acidobacteria и Gemmatimonadetes, включающих преимущественно олиготрофные бактерии, в копролитах L. terrestris – увеличение доли фил Actinobacteria и Firmicutes, представленных в основном копиотрофами и гидролитиками. Кроме того, в копролитах L. terrestris возрастало обилие анаэробных бактерий Clostridiaceae и способных к нитратному дыханию Flavobacterium, по-видимому, вследствие возникновения в трансформированной червями почве анаэробных условий. В целом изменения таксономической структуры прокариот в почве, обработанной L. terrestris, были более масштабными, чем в почве, обработанной A. caliginosa. Эти различия между копролитами червей изученных видов могут быть обусловлены особенностями функционирования их пищеварительных систем, приспособленных к трансформации отличающихся по составу источников питания.
Ключевые слова: таксономический состав, кишечное сообщество, бактерии, таксономическое биоразнообразие

Маслов М. Н., Токарева И. В., Караванова Е. И.Маслова О. А., Копеина Е. И. Динамика биологической активности и водорастворимого органического вещества в почвах горной тундры Хибин на склонах разной экспозиции // Почвоведение. 2021. № 4. С. 436-450. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040110

Оценена динамика содержания и свойств водорастворимого органического вещества и биологической активности почв кустарничкового и травяного биогеоценозов горной тундры на склонах разной экспозиции. Выявлено варьирование большинства изученных показателей в течение вегетационного периода, что подтверждает важность динамических наблюдений при оценке роли почв в меняющихся условиях окружающей среды. Установлено, что почвы на юго-западном склоне характеризуются более высокой среднесуточной температурой и меньшей влажностью на протяжении всего вегетационного периода. Несмотря на это, экспозиция склона не оказывает влияния на содержание водорастворимого органического вещества и потенциальную дыхательную активность почвенных микроорганизмов. В то же время установлено, что в более теплых и сухих условиях органическое вещество почв горной тундры менее устойчиво к микробиологической трансформации. Естественный градиент температуры и влажности почвы существенным образом не сказывается на эффективности использования источников углерода и общем функционировании микробных сообществ. На основании полученных данных спрогнозирована адаптация почвенного микробного сообщества при плавном повышении температуры в Субарктике без резкого увеличения скорости минерализации почвенного органического вещества микроорганизмами.
Ключевые слова: сезонная динамика, углерод, микробная биомасса почв, сухоторфяно-подбур, литозем, Entic Folic Podzols, Haplic Leptosols

Е.В. Абакумов, И.Ю. Парникоза, М. Жиянски, Р. Янева, А.В. Лупачев, М.П. Андреев, Д.Ю. Власов, Дж. Риано, Н. Харамильо Орнитогенный фактор почвообразования в Антарктике (обзор) //

Почвоведение. 2021. № 4. С. 451-464. https://doi.org/10.31857/S0032180X2104002X
Рассмотрена роль орнитогенного фактора в формировании почв и почвенного покрова в континентальной и маритимной Антарктике. Обобщены многолетние исследования почв ключевых участков в прибрежных оазисах Восточной Антарктики (Холмы Ларсеманна, архипелаг Хасуэлл) и на субантарктических островах (Кинг-Джордж, Ливингстон, Аргентинские острова). Показано, что колонии нелетающих птиц (пингвинов) оказывают существенное влияние на морфологическое строение и физико-химические свойства формирующихся здесь почв, а также создают вокруг себя обширные зоны биогеохимического влияния на окружающий ландшафт. Особое внимание уделено экологическому воздействию феномена орнитохории, осуществляемому морскими летающими птицами (крачками, поморниками, буревестниками, альбатросами и др.) и выражающемуся в распространении растительности, почвенного материала, мезо- и микробиоты в ранее недоступные для колонизации местообитания (перигляциальные области, скальные возвышенности и т. п.).
Ключевые слова: орнитогенные и неорнитогенные почвы, антарктическое почвообразование, орнитохория, биогеохимия

M. Teimouri, P.Mohammadi, W. A. Dick, E.Asgarani The Bacterial Diversity And Community Composition in a Semiarid Area, Determined by Illumina Miseq // Eurasian Soil Science. 2021. № 4. опубликована только в английской версии

The microbial population of soil is diverse and is regulated by different soil properties. This study aimed to determine the impact of climate and grazing on soil community composition in two semiarid areas, Kerman province, Iran. Soil samples were taken from four zones which were either cold or warm and either grazed by cattle or not grazed. Soil chemical analyses were determined by standard methods and the bacterial community by DNA extraction from soil followed by next generation sequencing of the 16S rRNA gene. Soil at cold areas had higher moisture, organic carbon, total nitrogen, available phosphorous and exchangeable potassium concentrations than warm sites. The abundance of Proteobacteria (28.3% ± 1.0) and Actinobacteria (44.6% ± 1.1) was highest at the cold-grazed and warm-grazed zones, respectively, which account for ~70% of all OTUs. Greater richness and evenness of bacteria at the cold areas, compared to the warm areas, was also observed and is attributed to more vegetation cover and soil organic matter, nutrient availability and moisture. There was no significant difference of chemical soil properties between the grazed and not grazed sites. However, significant differences were observed in bacterial diversity between the grazed and not grazed sites, suggesting that bacteria respond much more rapidly to grazing than to soil chemical properties. According to the Chao1 and J values, the least richness and the highest evenness belonged to the warm-grazed zone, indicating grazing had a greater effect at the warm areas, compared to the cold areas. In conclusion, change in community composition at managed (i.e. grazed versus not grazed) semiarid sites, estimated by next generation sequencing, precede detectable changes in soil chemical properties, thereby providing an early sign of change in soil quality.
Keywords: 16S rRNA, Diversity, Grazing, Illumina, Semiarid

Успенская О. Н., Певзнер М. М., Каримов Т. Д. Современные пойменно-старичные отложения среднего течения р. Камчатки (результаты комплексного группового биологического анализа) // Почвоведение. 2021. № 4. С. 465-474. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040171

Впервые методом комплексного группового биоанализа проведено сравнительное исследование современных отложений весеннего паводка (пойменная фация аллювия) и начальной стадии зарастания старичного озера (старичная фация аллювия) в среднем течении р. Камчатки. Установлены различия процентного соотношения разных форм диатомовых водорослей и микроостатков вегетативных органов высших растений. Сравнение диатомового комплекса изученных проб с аналогичными данными по крупным озерам Камчатки позволило выявить принципиальные отличия в его составе, в том числе установлены два рода диатомей (Cyclotella и Stephanodiscus), которые либо не встречаются, либо присутствуют в незначительных количествах в отложениях паводка и начальной стадии зарастания старичного озера. Отложения полых вод, характеризующиеся по данным биоанализа как “водоем”, по составу захороненных биоостатков принципиально отличаются от таковых для долгоживущего крупного озера. Полученные результаты могут быть использованы для идентификации погребенных пойменно-старичных отложений в Центральной Камчатке.
Ключевые слова: пойма, старица, паводок, комплексный групповой биоанализ, диатомовые водоросли

Минералогия и микроморфология почв

Абросимов К. Н., Герке К. М., Семенков И. Н., Корост Д. В. Оценка возможности применения алгоритма Оцу при сегментации порового пространства почв по томографическим данным // Почвоведение. 2021. № 4. С. 475-488. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040031

Современные аналитические методы исследования стремятся к автоматизации процесса и минимальному операторскому вмешательству. Это относится и к анализу изображений – томографических срезов, как части процесса томографического исследования почв. Для расчета морфометрических показателей томографическое изображение нужно сегментировать (разделить на фазы). Сегментация может быть автоматическая и ручная (manual thresholding) под контролем оператора. Проблема автоматических алгоритмов сегментации в недостаточно точной работе с разными данными. Цель исследования – применить один из наиболее распространенных алгоритмов сегментации по Оцу к томографическим данным различных почв и показать, насколько оправдано его применение, а также определить причины и условия возникновения ошибок в автоматической сегментации. Использованы томографические съемки городских почв (Urbic Technosols), темно-серой почвы (Luvic Chernic Phaeozems), дерново-подзолистой почвы (Albic Retisols), снятые на разном оборудовании. Результаты автоматической сегментации сравнивали с результатами ручной. В качестве контрольной рентген-контрастной фазы использовано поровое пространство почв, а в качестве контрольных показателей – значения пористости и количество пор. Исследования показали, что метод Оцу наилучшим образом описывает данные большого объема, в которых артефакты изображения – цифровые “шумы” – минимальны или полностью отсутствуют, что характерно для результатов съемки агрегатов размерной фракции менее 1 мм. Для съемок с грубым разрешением или для изображений низкого качества, характерных для образцов с высоким поглощением рентгеновского излучения, автоматическая сегментация крайне нежелательна.
Ключевые слова: томография почв, анализ изображения, чернозем (Haplic Chernozems), темно-серая почва (Chernic Phaeozems), дерново-подзолистая почва (Albic Retisols), городские почвы (Urbic Technosols), почвенные монолиты, ненарушенное сложение, автоматизированная обработка

R. Paul*, K. Karthikeyan, D. Vasu, P. Tiwary, P. Chandran Origin and mineralogy of nano clays of Indian
Vertisols and their implications in selected soil properties // Eurasian Soil Science. 2021. № 4. опубликована только в английской версии

The mineralogical composition of nano-clays (NCs), and their potential implications in soil bulk properties of Indian Vertisols are unexplored. In this study, we have isolated NCs (<100 nm) from Deccan basalt (DB) alluvium derived Vertisols (Typic Haplusterts) of central India and characterized them for their mineralogy and crystalline behavior. The soils are clayey (>60%) in texture, rich in smectite mineral (60-80% in <2 μm fraction), alkaline (pH 7.8–8.5), calcareous, and contain <1.0 % organic carbon. The clay fraction (<2 μm) is dominated by smectitic NC (40–60%) followed by hydroxy-interlayered vermiculite (HIV), pedogenic chlorite (PCh), kaolinite, and mica. The smectite is little hydroxy-interlayered (HIS), and hydroxy-interlayering is less pronounced in NC smectites than in the coarser clay smectites. The NC smectites are of smaller crystallite size (3.5–5.5 nm) and higher in crystal strain (15–22%) than coarser size clays because of its low lattice charge. The abundance of smectitic NCs considerably reduces the saturated hydraulic conductivity (<1 cm hr-1) of the soils due to high dispersion and swelling (COLE ≥ 0.20) of smectite clays even at the low level of exchangeable sodium percentage (ESP ≤ 5) and a moderate amount of exchangeable magnesium. The report on nano clays (<0.1 μm) highlights the unique role of nano smectites in some selected soil properties, as well as in the origin of SAT Vertisols of the Indian subcontinent. Keywords: nanoclay, smectite, cracking clay soils, Deccan basalt

Агрохимия и плодородие почв

M. M. Tahir, A. bin Khalid, K.Mehmood, A. Khaliq, N. Rahim Variations in Soil Carbon and Nitrogen contents under Different 8 Land Uses in Sub-Temperate Highland of Azad Kashmir // Eurasian Soil Science. 2021. № 4. опубликована только в английской версии

Land use type affects the soil organic carbon (SOC) which is an important indicator of soil quality. Current study was aimed to investigate land use type and seasonal impact on soil properties, soil organic carbon and total nitrogen under three land use types i.e. cropland (CL), grassland (GL) and forestland (FL) of a sub-temperate highland of Azad Jammu & Kashmir. Soil samples were taken from 0–15cm and 15–30 cm depths during summer, winter, autumn and spring. Cropland was more alkaline (7.13) than grassland (7.0) and forestland (6.64) indicating higher pH values of about 2-7%. Similarly, soil bulk density was higher in cropland than in grassland and forestland. Particle-size distribution among land use type showed that grassland and forestland had 9-16 % less and 10-20% higher clay contents than cropland. Soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) content were inversely proportional to soil depth, mainly concentrated in surface soil and were higher in forestland than grassland and cropland. Most of the soil organic carbon and total nitrogen was associated with macroaggregates (Ma) in 0-15 cm and with microaggregates (Mi) in 15-30 cm soil layers, whereas silt + clay fraction had least SOC and TN contents irrespective of land use and soil depth. Bulk density and soil particle-size distribution didn’t change during the year. However, soil pH, soil organic carbon and total nitrogen significantly varied between seasons. The present study indicated that soil properties were greatly influenced by the land use type than by seasons. Therefore, the study reinforces the need for developing and devising suitable soil management practices for croplands. Incorporation of organic inputs and retaining the land cover with natural vegetation, or mulching should be promoted in the area. Keywords: Land use type, soil aggregates, soil organic carbon, soil quality, total nitrogen

Yanling Chen, Yindi Cao, Shutang Liu Effects of Long-term Mineral Fertilizer Application on Soil Nutrient, Yield and Fungal Community Composition // Eurasian Soil Science. 2021. № 4. опубликована только в английской версии

Application of mineral fertilizers is an effective way to increase crop yield. It is unclear whether their long-term application can effectively improve soil fungal community composition. In this study, we investigated soil nutrient properties, yield, and soil fungi community composition using ITS rRNA sequencing based on a 38-year wheat–maize rotation field experiment on the Gleyic Cambisols without calcium carbonates. The results showed that long-term application of mineral fertilizer improves soil total nitrogen, organic carbon, available phosphorus and potassium, yield, and fungal community abundance. The predominant fungi divisions changed from Zygomycota in the control check treatment to Basidiomycota and Ascomycota in the mineral fertilizer treatments. Bray-Curtis distances revealed that the fungi varieties were distinctly different among treatments. The fungal community composition was different between nitrogen fertilizer application alone and in combination with potassium fertilizer. The results suggested that the different levels of potassium fertilizer input between nitrogen fertilizer application alone and in combination with potassium might result in different fungal community patterns in the wheat–maize rotation system on the Gleyic Cambisols without calcium carbonates in the North China Plain.
Keywords: fungal community diversity, predominant fungi phylum, ITS1 sequencing, available potassium

Yarong Zhang,Yu Li,Yanling Liu,Xingcheng Huang,Wenan Zhang,Taiming Jiang Responses of Soil Labile Organic Carbon and a Carbon Management Index to Different Long-term Fertilization Treatments in a Typical Yellow Soil Region // Eurasian Soil Science. 2021. № 4. опубликована только в английской версии

The capacity of soil to store carbon (C) and emit carbon dioxide (CO2) into the atmosphere primarily depends on soil management practices. It is essential to understand the impact of management strategies on the soil organic carbon (SOC) content and labile organic carbon (LOC) fraction. The impacts of 24-year-long organic and inorganic nitrogen (N) treatments on SOC, KMnO4-oxidizable organic carbon and its fractions (highly labile organic carbon (HLOC), moderately labile organic carbon (MLOC), low labile organic carbon (LLOC) and nonlabile organic carbon (NLOC)), and a carbon management index (CMI) were investigated under a continuous maize cultivation system in a long-term experiment in Guizhou, Southwest China. Six fertilizer treatments were included: no fertilizer input (CK), chemical fertilizer alone (NPK), 25% N through farmyard manure (FYM) plus 75% N through chemical fertilizer 1/4N-M+3/4N-CF), 50% N through FYM plus 50% N through chemical fertilizer (1/2N-M+1/2N-CF), FYM plus chemical fertilizer (MNPK) and FYM alone (M). We used the LOC content and CMI value to assess the effects of long-term combinations of FYM and chemical fertilizers at different rates on the SOC pool in various soil layers (0–20, 20–40, 40–60, 60–80, 80–100 cm) and to identify the most suitable integrated treatment. The results showed that the application of organic fertilizer generally increased the SOC content, the LOC fraction, and the CMI values in different layers, especially the surface layer, compared to the CK and NPK fertilization treatments. The SOC content and LOC fraction decreased with increasing soil depth. The significant relationship between the LOC fraction, CMI value, LOC available ratio of carbon (LOC-AR), and soil parameters showed that these values can be used to sensitively assess soil quality and SOC changes in the system. Considering the comprehensive effects on the SOC content, LOC fraction, CMI value, AR value, etc., the 1/4N-M+3/4N-CF and 1/2N-M+1/2N-CF treatments showed the greatest influence on carbon sequestration and soil productivity; therefore, these could be the best options for maize cropping systems in this region.
Keyword: soil labile organic carbon, carbon management index, fertilization treatments, yellow soil

Деградация, восстановление и охрана почв

Копцик Г. Н., Копцик С. В., Смирнова И. Е., Синичкина М. А. Ремедиация почв техногенных пустошей в Кольской Субарктике: современное состояние и многолетняя динамика // Почвоведение. 2021. № 4. С. 489-501. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040092
Широкое распространение промышленного загрязнения и его серьезные экологические и экономические последствия обостряют необходимость развития и уточнения подходов к ремедиации почв как ключевого компонента экосистем. Многолетнее воздействие атмосферных выбросов предприятий цветной металлургии в Мончегорске (Мурманская область) привело к формированию вблизи источника загрязнения техногенных пустошей с загрязненными и сильно деградированными почвами. В ходе длительного мониторинга оценено современное состояние и динамика свойств почв на постоянных контрольных участках, заложенных на пустошах и в посадках березы и ивы после ремедиации, выполненной в 2003–2008 гг. двумя методами: хемофитостабилизации и перекрытия загрязненных почв искусственно созданным плодородным слоем. Результаты исследований 2011, 2015 и 2018 гг. свидетельствуют о продолжающемся подкислении почв и их загрязнении тяжелыми металлами. Несмотря на сокращение выбросов, содержание доступных соединений тяжелых металлов в верхнем слое почв техногенных пустошей и участков хемофитостабилизации не уменьшается, а нанесенные сконструированные слои накапливают никель, медь, кобальт, железо, кадмий, свинец и марганец. Обеспеченность почв элементами питания устойчиво улучшается лишь при нанесении плодородного слоя. Согласно результатам многомерного анализа, почвы пустошей и участков ремедиации закономерно распределены и обособлены в пространстве двух первых главных компонент по мере улучшения почвенных свойств в ходе восстановления, а позиции участков хемофитостабилизации отражают неустойчивый характер улучшений. Рекомендации по развитию стратегии и диверсификации методов ремедиации техногенных территорий должны учитывать разные уровни загрязнения и деградации почв в окрестностях предприятий цветной металлургии, необходимость соблюдения технологических требований и проведения поддерживающих мероприятий.
Ключевые слова: деградация почв, загрязнение, тяжелые металлы, никель, медь, элементы питания

Лиханова И. А., Кузнецова Е. Г., Лаптева Е. М., Денева С. В. Почвообразование на карьерах после проведения лесной рекультивации в среднетаежной подзоне на северо-востоке европейской части России // Почвоведение. 2021. № 4. С. 502-520. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040109

Исследования проведены на европейском северо-востоке России (Республика Коми), в подзоне средней тайги, на территориях карьеров по добыче полезных ископаемых (строительного песка). Рассмотрено формирование почв в течение двух десятилетий после применения методов лесной рекультивации (посадка Pinus sylvestris). Выявлены особенности первичного почвообразования на субстратах разного гранулометрического состава. На песчано-супесчаном субстрате динамический ряд почв образуют: абралит (0-момент) → псаммозем гумусовый остаточно-карбонатный (11-й год) → псаммозем гумусовый грубогумусированный оподзоленный остаточно-карбонатный глееватый (18-й год); на суглинистом: абралит → пелозем гумусовый остаточно-карбонатный (3-й и 11-й годы) → пелозем гумусовый грубогумусированный элювиированный остаточнокарбонатный глееватый (18-й год). Ведущие процессы почвообразования – подстилкообразование, формирование гумусово-аккумулятивных горизонтов и гумусонакопление; их интенсивность определяется степенью развития растительного сообщества. К концу второго десятилетия в гумусовоаккумулятивном слое (0–20 см) песчано-супесчаных почв аккумулируется до 2.7 т/га органического углерода, суглинистых – 6.3 т/га, азота – соответственно 0.1 и 0.4 т/га. Скорость накопления Сорг в почве песчано-супесчаного карьера достигала 0.16, суглинистого – 0.37 т/га в год. В составе почвенного органического вещества отмечены более высокое содержание водорастворимых и лабильных компонентов гумуса по сравнению с фоновыми подзолистыми почвами, низкая степень конденсированности гуминовых кислот. Первичное почвообразование на субстрате карьеров характеризуется возрастанием актуальной кислотности от 8.0 ед. рН в абралите до 6.3–6.7 ед. рН в горизонте W образующихся почв. Скорость процесса подкисления меньше в суглинистых почвах по сравнению с песчано-супесчаными. Выщелачивание карбонатов подтверждается отсутствием кальцита и доломита в минералогическом составе верхних горизонтов формирующихся почв, уменьшением в них валового содержания оксида кальция (в абралите – 4%, в горизонте W почв – 2–3%) и карбонатов кальция (соответственно 3 и <0.5%). Спустя 18 лет, в профилях почв карьеров отмечены слабовыраженные процессы элювиирования, иллювиирования и глееобразования.
Ключевые слова: первичное почвообразование, средняя тайга, Albic Podzols, Albic Retisols, Regosols, Arenosols

Гендугов В. М., Ларионов Г. А., Краснов С. Ф., Литвин Л. Ф., Горобец А. В. Моделирование истирания почвенных агрегатов в склоновых потоках // Почвоведение. 2021. № 4. С. 521-526. https://doi.org/10.31857/S0032180X21040067

Эродирующая способность склонового водного потока – важнейший аргумент количественных оценок эрозии почв – определяется как разность между его транспортирующей способностью и
суммарным содержанием в нем взвешенных и влекомых наносов. В связи с этим необходимо оценивать факторы и интенсивность истирания в потоке почвенных агрегатов, определяющие доли взвешенных и влекомых частиц. Попытки моделирования истирания речных наносов (Х. Штернберг) и почвенных агрегатов (Г.И. Швебс), предпринятые ранее, не полностью соответствуют условиям взаимодействия почв и склоновых потоков. Дальнейшее описание процесса истирания эмпирическими зависимостями не принесло принципиальных улучшений. Иная модель истирания частиц, опирающаяся на законы механики, позволяет описывать процессы истирания срываемых водным потоком почвенных агрегатов с разделением суммарного содержания наносов в потоке на влекомые и взвешенные. Верификация расчетов по этой модели экспериментальными данными, которые были получены нами ранее, оказалась удовлетворительной.
Ключевые слова: истираемость агрегатов, абразия, разрушение агрегатов, транспорт наносов, выщелоченный чернозем (Luvic Chernozem (Pachic))

Скачать

Почвоведение №2, 2021

Генезис и география почв

Рухович Д.И., Королева П.В., Калинина Н.В., Вильчевская Е.В., Сулейман Г.А., Черноусенко Г.И. Детектирование деградированных участков пашни на основе анализа больших спутниковых данных // Почвоведение. 2021. № 2. С. 151-167. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020131

Развитие технологий точного земледелия привело к созданию карт устойчивой внутриполевой неоднородности плодородия почв на основе анализа больших данных дистанционного зондирования (remote sensing big data). Для создания карт проанализированы тысячи данных дистанционного зондирования за 35 лет на каждый элемент земной поверхности. Проведенный анализ позволяет четко детектировать зоны пониженного плодородия. В свою очередь зоны пониженного плодородия являются индикаторами негативных почвенных свойств. Часть негативных свойств имеет природноестественное происхождение, а другая является следствием процессов деградации. Разделить зоны пониженного плодородия естественного и антропогенного происхождения можно на основе анализа параметров рельефа и технологии спектральной окрестности линии почв. Комбинация различных методов анализа больших данных дистанционного зондирования и параметров ландшафта, позволила создать карты распространения деградированных земель с точностью, достаточной для технологий точного земледелия. В работе приведены результаты выделения на пахотных почвах трех естественных факторов снижения плодородия и четырех – антропогенных. Выделенные анализом данных дистанционного зондирования территории распространения факторов деградации верифицированы полевой почвенной съемкой. Достигнутые результаты являются прямым следствием развития технологий больших данных дистанционного зондирования. Почвоведы-картографы и сельскохозяйственные производители получили новый метод детектирования территорий распространения факторов деградации.
Ключевые слова: деградация почв, большие данные дистанционного зондирования, устойчивая внутриполевая неоднородность плодородия почв, спектральная окрестность линии почв, ГИС

Гаврилюк Е. А., Кузнецова А. И., Горнов А. В. Геопространственное моделирование содержания и запасов азота и углерода в лесной подстилке на основе разносезонных спутниковых изображений SENTINEL-2 // Почвоведение. 2021. № 2. С. 168-182. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020040

Показаны возможности использования оптических мультиспектральных спутниковых данных Sentinel2 для моделирования содержания азота (N) и углерода (C), их отношения (C : N) и запасов в лесной подстилке. Исследование проводили на территории заповедника “Брянский лес” и его охранной зоны. Образцы подстилки отбирали на 33 наземных пробных площадях, заложенных с учетом формационного разнообразия лесов заповедника. Два подгоризонта подстилки (L и FH) рассматривали независимо друг от друга. Основные переменные для геопространственного моделирования получали на основе временнóй серии из восьми разносезонных изображений Sentinel-2. К ним добавляли базовые характеристики рельефа местности и координаты положения пикселей. В работе использовали алгоритм случайных лесов для построения регрессионных моделей и соответствующий комплекс стандартных методов для оценки их эффективности. Наилучшие результаты получены для величин C : N – коэффициент детерминации R2 = 0.71 при относительной ошибке RMSE = 12.5% в подгоризонте L и R2 = 0.83 при RMSE = 10.6% в подгоризонте FH. Для остальных моделей значения R2 варьировали от 0.23 до 0.61, а RMSE – от 15.8 до 48.6%, с наименее надежными результатами для показателей запасов. Спутниковые переменные были наиболее информативны при моделировании содержания N и C, особенно C : N. Наиболее значимыми периодами во временнóй серии были ранняя весна, лето и снежная зима. Спутниковые изображения Sentinel-2 могут быть успешно использованы для оценки и картографирования содержания и запасов N и C в лесной подстилке в качестве доступной и актуальной альтернативы тематическим данным, характеризующим видовой состав и связанные с ним свойства древостоев.
Ключевые слова: лесные почвы, хвойно-широколиственные леса, отношение C : N, данные ДЗЗ, случайные леса, машинное обучение

Химия почв

Ванчикова Е. В., Шамрикова Е. В., Королев М. А., Кызъюрова Е. В., Михайлов В. И. Исследование кислотности сильнокислых почв рНKCl< 3.3, содержащих обменные ионы железа(III) // Почвоведение. 2021. № 2. С. 183-195. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020155

Сильнокислым почвам (рНKCl ≤ 3.3), широко распространенным на европейском северо-востоке, свойственна низкая прецизионность потенциометрического измерения компонентов обменной кислотности. Цель работы – выявить причины, снижающие точность измерения обменной кислотности почв с использованием одно- и двухкомпонентных модельных систем ионов алюминия и железа(III) в концентрациях, аналогичных вытяжкам из почв. С помощью модельных растворов показано, что высокая кислотность солевых вытяжек из почв вызвана присутствием в них ионов железа(III). Точность измерения ионов металлов определяется порядком перемешивания анализируемого раствора (непрерывное или дискретное), а также временем взаимодействия титранта с компонентами кислотности. Это связано с наличием в исходных модельных растворах дисперсных систем. Параметры частиц (гидродинамический диаметр 70–90 нм, дзета-потенциал 19–30 мВ) определены методами динамического рассеяния света и лазерного доплеровского электрофореза. Присутствие в солевых вытяжках из почв иных компонентов: органических соединений, тонкодисперсных частиц силикатов и гидроксидов Fe, способных проходить через поры фильтра “синяя лента”, еще более снижает точность измерения суммарного содержания Al3+ и Fe3+ (обменную кислотность) потенциометрическим методом и ставит под сомнение возможность его использования. При работе с образцами сильнокислых почв рекомендовано применять атомно-эмиссионный метод. Ключевые слова: обменная кислотность почв, потенциометрический метод, дисперсные системы

H. Ramezanzadeh, A. Reyhanitabar Oustan, M. H. Mohammadi, Sjoerd E.A.T.M van der Zee Enhanced sorption of cadmium by using biochar nanoparticles from ball milling in a sandy soil // Eurasian Soil Science. 2021. № 2. опубликована только в английской версии

Two sizes of particles have been employed from wood-derived biochar which produced by slow pyrolysis at 650˚C under Ar gas flow to investigate size and dosage effects of biochar at cadmium(Cd) sorption via batch experiment in a sandy soil. The macro (MBC) (0.5–1 mm) and nano size (NBC) of biochar divided by sieving and milling by planetary ball mill processes from pristine biochar, respectively. X-ray diffraction analysis of NBC indicated the presence of magnesian-calcite mineral with turbostratic crystallites. Also, NBC differs from MBC by a higher intensity and different types of surface functional groups such as hydroxyl and carboxyl, and by more polarity, aromaticity and less C–C bands based on FTIR analysis. The zeta potential of NBC ranged from +16.2 to –71.8 mV which can be an effective factor in the agglomeration of particles. NBC particles have a higher specific surface area (approximately 210%) and total pore volume and external surface area, and greater mean pore diameter than MBC. Isotherm equations, namely, Freundlich, Langmuir, Temkin and Dubinin Radushkevich were applied to evaluate which model provides the best fit predicted data with experimental results. The Langmuir isotherm provided the best fit according to adjusted R2 and reduced chi-square parameters. By adding 2% (w/w) of MBC and NBC to sandy soil samples, maximum sorption of cadmium reached 328.9 and 1062.4 mg kg-1 which were 58.6% and 412.2% more than control soil. The findings of the study confirmed that ball milling proposes nanobiochar which is more effective at cadmium sorption from contaminated solutions.
Keywords: ball milling, biochar, cadmium sorption, nano, sandy soil

Сосорова С. Б., Кашин В. К. Свинец в почвах дельты реки Селенга // Почвоведение. 2021. № 2. С. 196-210. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020143

Изучено пространственное и профильное распределение валового содержания свинца и содержания кислоторастворимой фракции свинца в пяти типах почв и в почвообразующих породах дельты р. Селенга. Низкое содержание свинца в почвообразующих породах (среднее значение 6.0 мг/кг), наряду с почвенно-геохимическими условиями, обусловливает его низкую концентрацию в почвах. Валовое содержания свинца в верхнем 0–20 см слое почв варьирует в пределах 3–17 мг/кг при среднем значении 10 мг/кг, что ниже ПДК и кларка в почвах мира. В аллювиальных болотных и аллювиальных дерновых почвах валовое содержание свинца в 2 раза больше, чем в аллювиальных луговых, серых лесных почвах и боровых песках. Установлены различия в содержании свинца между почвами лево- и правобережной частей дельты. В аллювиальных болотных и аллювиальных луговых почвах доля кислоторастворимой фракции свинца от валового содержания составляет от 24 до 68%, в аллювиальных дерновых – 15–43%, в серых лесных почвах и боровых песках – 11–26%. Профильное распределение свинца в большинстве почв элювиально-иллювиальное (аллювиальные болотные, аллювиальные луговые почвы, боровой песок) или аккумулятивно-элювиально-иллювиальное (дерновые, серые лесные почвы). Выявлена его аккумуляция в органогенном и глеевом горизонтах аллювиальных болотных и луговых почв. В аллювиальных дерновых и серых лесных почвах, относительно однородных по гранулометрическому и минералогическому составу, свинец распределяется в профиле равномерно с некоторым обогащением дернины. Корреляционные зависимости валового содержания свинца от почвенных свойств оцениваются как слабые. Для содержания кислоторастворимой фракции свинца эти связи несколько сильнее. Результаты могут использоваться при организации биогеохимического мониторинга Байкальского региона.
Ключевые слова: тяжелые металлы, дельты, Fluvisols, Luvisols, Arenosols

Липатов Д. Н., Щеглов А. И., Манахов Д. В., Брехов П. Т. Пространственное варьирование запасов органического углерода в торфяных почвах и глееземах на северо-востоке о. Сахалин // Почвоведение. 2021. № 2. С. 211-223. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020088
Запасы органического углерода, зафиксированные на северо-востоке о. Сахалин, в торфяных олиготрофных среднемощных почвах составляют в среднем 109.8 кг/м2, в торфяных олиготрофных глеевых –75.8 кг/м2, в торфяно-глееземах – 20.9–42.7 кг/м2, в глееземах – 16.6 кг/м2. Исследовано вертикальное распределение объемной концентрации и запасов углерода по профилям различных подтипов торфяных почв и глееземов. Построены уравнения линейной регрессии для оценки запасов углерода в зависимости от глубины торфяной толщи. Коэффициенты вариации запасов углерода на площадках 50 × 50 м увеличиваются в следующем ряду почв: торфяные олиготрофные среднемощные (3.1–7.3%) < торфяные олиготрофные глеевые (3.3–12.9%) < торфяно-глееземы (9.2–21.7%) < < глееземы (22.9%). С помощью иерархического дисперсионного анализа определено соотношение дисперсии запасов углерода на трех пространственных масштабах (50 × 50 м, 5 × 5 км, 10 × 10 км). Проведено планирование необходимого количества профилей для оценки средних запасов углерода в торфяных почвах и глееземах. Предложены номограммы для определения наименьшей значимой разности между оценками средних запасов углерода в почве при малых объемах выборочных исследований.
Ключевые слова: болотные почвы, почвенный профиль, пробоотбор, почвенный мониторинг, Fibric Histosols, Histic Gleysols

Физика почв

K. Amrutha, Anish Kumar Warrier, K. Sandeep, Arya Jyothinath, A.L. Ananthapadmanabh and R. Shankar Environmental Magnetic Properties of Lateritic Soils from Southwestern India // Eurasian Soil Science. 2021. № 2. опубликована только в английской версии

Soil formation is influenced mainly by lithology, climate, organic matter, vegetation, topography, and time. Soil-forming processes have been well studied in temperate regions. However, there is little data on such processes in the tropics. In this work, we have studied the environmental magnetic properties of lateritic soils developed on gneiss and charnockite. We sampled surficial soils from different environmental settings (urban, agricultural, pristine, and gleyed) to determine the processes involved in their formation. A range of environmental magnetic parameters and inter-parametric ratios were investigated to determine the magnetic concentration, grain-size. and mineralogy of the soil samples. Redness rating (RR) index was also calculated to estimate the reddening of tropical soils and to examine its relationship with magnetic properties. The pristine soils exhibit the highest average value for lf and a higher value of fd%, indicating a greater amount of ultra-fine magnetic minerals. The gleyed and agricultural soils are weakly magnetic, probably be due to waterlogging, and are characterized by a coarser magnetic grain size. A high proportion of “soft” ferrimagnetic minerals like magnetite and titanomagnetite is present in the samples (average S-ratio ~ 0.90). Hematite content is the highest in unburnt soils and the least in gleyed soils (unburnt > burnt > pristine > urban > agricultural > gleyed). The high concentration of hematite in these soils could be due to transformation of maghemite, resulting from low-temperature oxidation of magnetite. We documented a distinction between the magnetic properties of burnt and unburnt soil types as fire can significantly enhance the magnetic values of unburnt soils. The concentration of hematite (indicated by HIRM) and redness rating (RR) index are fairly well correlated for all the sample types with the exception of urban (r = 0.51; p = 0.11; n = 11) and unburnt soils (r = 0.60; p = 0.28; n = 5), which show a strong correlation. Therefore, RR index can be effectively used as an indicator of reddening of tropical soils due to pedogenesis. This study demonstrates that environmental magnetism can aid in differentiating the diverse environments of soils even though they developed on a similar rock type and under similar climatic conditions.
Keywords: environmental magnetism, Ferralsols, Gleysols, pedogenesis, southwestern India

S. M. Mahdavi, H. Fujimaki and M. R. Neyshabouri On water vapour movement and evaporation in a sandy soil column // Eurasian Soil Science. 2021. № 2. опубликована только в английской версии

Knowledge of mass and energy transport is vital to developing and extending agricultural activities in arid and semiarid regions. This work was conducted to investigate the water vapor flux importance in moisture and energy transfer in subsurface soil shallow layers. The experiment was carried out in a sandy soil column installed in the field and irrigated with a pore volume of distilled water. A reference air-dried sandy soil cylinder was installed beside the column. The water content and temperature of the soil column at depths of 1, 5, and 10 cm; surface temperature of the soil column and the air-dried soil cylinder; and temperature at 5-cm depth in the air-dried cylinder were monitored. The results showed that around 98% of vapor flux was because of thermal gradient. Although the contribution of vapor flux to the total moisture flux was low (about 1%), its role in the total energy flux was significant and ranged from 69% up to 75%. The values of cumulative evaporation estimated using a differential approach were in good agreement with those obtained by the energy balance method.
Keywords: arid region, aerodynamic resistance, coupled movement, cumulative evaporation, differential method, heat transfer

Биология почв

Глушакова А. М., Лысак Л. В, Умарова А. Б., Прокофьева Т. В., Подушин Ю. В., Быкова Г. С., Малюкова Л. П. Бактериальные комплексы урбаноземов некоторых южных городов России // Почвоведение. 2021. № 2. С. 224-231. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020052

Исследованы урбаноземы, характеризующиеся различной интенсивностью антропогенного воздействия, на территории некоторых крупнейших (Краснодар), крупных (Сочи, Симферополь) и больших (Майкоп) городов России. Полученные данные о разнообразии бактериальных комплексов городских почв свидетельствуют о том, что в урбаноземах с высокой антропогенной нагрузкой (Сочи, Симферополь, Краснодар) происходит значительная трансформация бактериального комплекса в сторону увеличения представленности семейства Enterobacteriaceae. Кроме санитарно-показательных микроорганизмов (E. coli, En. faecalis), в почвах этих городов выявлено присутствие бактерий родов Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter, Serratia, некоторые виды которых могут вызывать кишечные и аллергические заболевания. В урбаноземе Сочи обнаружены споры сульфитредуцирующих клостридий, в том числе Clostridium perfringens. В урбаноземе Майкопа, где численность населения наименьшая из всех исследованных городов, изменения в структуре бактериальных сообществ практически не выражены. Индексы санитарно-показательных микроорганизмов (бактерий группы кишечной палочки и энтерококков) в урбаноземах всех исследованных городов, за исключением Майкопа, превышали нормативный показатель для чистых почв (<10 КОЕ/г).
Ключевые слова: урбоэкосистема, экологическое состояние городов, санитарная обстановка, Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter, Serratia, Clostridium perfringens

Завьялова Н. Е., Широких И. Г., Васбиева М. Т., Фомин Д. С. Влияние различных типов землепользования на прокариотные сообщества и стабилизацию органического вещества дерновоподзолистой почвы // Почвоведение. 2021. № 2. С. 232-239. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020167

В длительном стационарном опыте (1977–2018 гг.) на дерново-подзолистой почве (Eutric Albic Retisols (Abruptic, Loamic, Cutanic)) Пермского края изучали влияние севооборотов с различным насыщением бобовыми травами и бессменных посевов зерновых культур (озимая рожь, яровой ячмень) на структуру прокариотных сообществ и сохранность органического вещества (ОВ). В качестве эталонов сравнения использовали бессменный чистый пар и залежь. Минимальные значения коэффициентов минерализации (0.37) и педотрофности (0.28), найденные на основании учета численности при посеве на традиционные среды МПА, КАА и ПА, выявлены в залежной почве, максимальные (1.97 и 1.30 соответственно) – в парующей почве. Обнаружена обратная зависимость между содержанием в почве Cорг и коэффициентами минерализации (r = –0.67; p < 0.01); между соотношением СГК/СФК в составе ОВ почвы и коэффициентами ее педотрофности (r = –0.64; p < 0.02). Показано, что стабилизация ОВ дерново-подзолистой почвы зависит от типа использования, ухудшаясь в ряду: залежь > севообороты (0–28.6–42.9% бобовых) > бессменный посев зерновых > бессменный чистый пар. В возделываемых и парующей почвах, наряду с общим уменьшением запаса ОВ, повысилась его лабильность, о чем свидетельствуют более низкие, чем в залежной почве (0.96), соотношения СГК/СФК (0.55–0.79). Между коэффициентами минерализации и показателями СГК/СФК в почве длительного стационара прослеживалась наиболее тесная отрицательная корреляция (r = –0.81; p < 0.001). Показано также, что различное использование дерново-подзолистой почвы сопровождалось структурными перестройками комплекса актиномицетов, выбранных в качестве модельной группы почвенных микроорганизмов. В частности, регулярная механическая обработка почвы и внесение минеральных удобрений (N60P30K60) способствовали увеличению видового спектра стрептомицетов, изменению частоты встречаемости и долевого участия представителей отдельных секций и серий, смене доминантных форм. Полученные результаты указывают на возможность использования микробиологических показателей в качестве биомаркеров состояния почвенного ОВ.
Ключевые слова: коэффициенты минерализации и педотрофности, органический углерод, актиномицеты, севооборот, бессменная культура, залежь

Агрохимия и плодородие почв

F. Nourmandipour, M. A. Delavar, R. Lal, S.Joseph, Ch. Siewert Effects of organic amendments on enzyme activity in a calcareous sandy soil // Eurasian Soil Science. 2021. № 2. опубликована только в английской версии

This study was conducted to assess the impact of some organic amendments on enzyme activities and soil organic carbon (SOC) content of a Calcaric Regosol. The organic amendments included poultry manure compost (CM), sugarcane (Saccharum officinarum) bagasse biomass (SBB), and its biochar (SBBC). Chemical soil properties and some enzyme activities were analyzed after 2, 4, 8, and 12 months (M2, M4, M8, and M12, respectively) of soil incubation. Five treatments including Control soil, SBB, SBBC, CM, and the mixture of SBBC + CM in the ratio of 1:1 were considered. There were three levels of organic amendments: L1: 1.25%, L2: 2.5%, and L3: 5%. The results indicated a considerable increase in SOC content and enzyme activities following the addition of organic amendments to the soil. Both the SOC content and enzyme activities were impacted by the type of organic amendments, levels of input, and the duration of incubation (p < 0.001). Compared to the control (untreated soil), the activity of alkaline phosphatase significantly increased from 221.2 (CML1M2) to 1094% (SBBL3M12) and acid phosphatase activity varied from 108.2 (SBBCL3M2) to 1063% (SBBL3M12) in the treated soils. The CML3M12 treatment had the highest impact on β-glucosidase activity with a rise of 1256.5% in comparison with the control. Similarly, the SBBCL3M8 treatment led to the highest Invertase activity. Application of organic amendments would be considered as a guaranteed strategy of restoring and increasing SOC storage in calcareous sandy soils.
Keywords: Acid phosphatase, Alkaline phosphatase, β-glucosidase, Invertase, Soil quality, Sugarcane-bagasse biochar

Холодов В. А., Белобров В. П., Ярославцева Н. В., Яшин М. А., Юдин С. А., Ермолаев Н. Р., Дридигер В. К., Ильин Б. С., Лазарев В. И. Влияние технологии прямого посева на распределение органического углерода и азота во фракциях агрегатов черноземов типичных, обыкновенных и южных // Почвоведение. 2021. № 2. С. 240-246. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020076

Проведена оценка особенностей накопления и распределения органического углерода и азота в агрегатах типичных, обыкновенных и южных черноземов при переходе от традиционной обработки почвы к прямому посеву. В структурных отдельностях размерных фракций >10, 10–2, 2–1, 1–0.25 и <0.25 мм определено содержание органического углерода и азота. Все три подтипа черноземов значимо отличались друг от друга по содержанию органического углерода. Во всех вариантах с прямым посевом оно было значимо больше по сравнению с контролем (пахотным черноземом). Содержание азота значимо не отличалось в прямом посеве и контроле к нему. При этом во всех вариантах с прямым посевом в отличии от пахотных содержание азота значимо зависело от размеров агрегатов. В типичных черноземах при прямом посеве наблюдалось большее содержание азота во всех агрономически ценных агрегатах (0.25–10 мм), в обыкновенных черноземах во фракциях 2–0.25 мм, а в южных во фракциях <0.25 и 2–1 мм. Кроме того, для обыкновенного чернозема варианта прямого посева обнаружена зависимость содержания углерода от размеров агрегатов. Введение прямого посева существенно изменяет особенности трансформации органического вещества и биологическую активность в черноземах.
Ключевые слова: структура почв, органическое вещество почв, нулевая обработка, no-till, восстановление почв, восстановление запасов углерода, Chernozems

Эрозия почв

Голосов В. Н., Иванов М. М., Цыпленков А. С., Иванов М. А., Коноплев А. В., Константанов Е. А., Иванова Н. Н. Эрозия как фактор трансформации радиоактивного загрязнения почв на водосборе Щекинского водохранилища (Тульская область) // Почвоведение. 2021. № 2. С. 247-. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020064

На основе использования комплекса полевых методов и расчетов по эрозионным моделям выполнена оценка перераспределения наносов и транспортируемого совместно с ними 137Сs на водосборе Щекинского водохранилища (Тульская область) и определено изменение содержания 137Сs в почвах различных типов, произошедшее за период 1986–2018 гг. Темпы смыва почв на пашне в период снеготаяния снизились примерно в два раза по сравнению с периодом 1960–1985 гг. из-за сокращения глубины промерзания почв в зимнее время. Темпы ливневого смыва выросли примерно на треть в период 1986–2003 гг. в связи с ростом эрозионного индекса осадков, а затем несколько сократились синхронно с его уменьшением. Суммарные среднегодовые потери почв за счет водной эрозии в зависимости от типа почв меняются в интервале 1.3–1.6 т/га. Установлено, что на пашне сокращение суммарных запасов 137Cs вследствие смыва в среднем составило 1.5–2% от его фактического запаса, уменьшившегося более чем в два раза по сравнению с запасом в мае 1986 г. за счет естественного распада. На 0.4% площади пашни, где темпы смыва максимальны, сокращение запасов 137Cs достигало 12–40%. Более 90% смытого вместе с наносами 137Cs переотложилось по пути транспортировки с пашни в постоянные водотоки. В днищах склоновых ложбин на участках от нижнего края пашни и до истоков сухих долин первого порядка суммарные запасы 137Cs в почве превышают его запасы на момент выпадения из атмосферы в мае 1986 г. из-за высоких темпов аккумуляции. В днищах сухих долин (балок), у подножий распахиваемых склонов и на низкой пойме рек суммарные запасы 137Cs превышают нижний порог допустимого радиоактивного загрязнения почв (37 кБк/м2) также в связи с накоплением загрязненных наносов.
Ключевые слова: талый и ливневой смыв, запас 137Cs, перераспределение наносов, Luvic Chernic Phaeozems, Luvic Greyzemic Chernic Phaeozems, Luvic Retic Greyzemic Phaeozems, Stagnic Phaeozems (Colluvic, Pachic)

Y. Azizi, R. Akhavan,*, H. Kia-Daliri, R. Soleimani Evaluation of soil erodibility using the FAO-Fuzzy model in two exclusure and without exclusure forest zones in Dinarkouh of Iran // Eurasian Soil Science. 2021. № 2. опубликована только в английской версии

Zagros Forest region plays an important role in conserving water and soil resources in Iran. In recent decades, the destructions caused by natural and anthropogenic factors had exacerbated soil erosion in this region. Therefore, it is important to investigate the effects of restoration management on soil erosion control in the region. In this regard, it is also important using the fuzzy inference systems to convert the qualitative index of soil erodibility into a quantitative index with the possibility to analyze the results based on the principles of parametric statistics. This study was conducted in 804ha of Zagros forests in western Iran. Soil erosion was studied in closed and unclosed forested zones by 40 randomly selected sample profiles (20 profiles per each zone) using the FAO (Boolean logic) and FAO-Fuzzy models. The fuzzy inference of research was carried out according to the Mamdani system based on the triangular membership function. Results showed that the difference between the mean soil erodibility in the closed and unclosed zones was significant (p<0.01).The results also showed in spite of differences between FAO-Fuzzy model indices with FAO model in all sample, the direction of these differences does not show any considerable decreasing or increasing trend. Considering the prominent features of fuzzy logic that enables data analysis in quantitative and continuous form of numbers, it is suggested to use fuzzy logic capability in FAO model and other soil erosion estimation models based on Boolean classification logic. Finally, the study demonstrated the effectiveness of “closing management” to control soil erosion on steep degrading lands in the region.
Keywords: Closing management, FAO method, Fuzzy logic, Soil erosion, Zagros region

Деградация, восстановление и охрана почв

Маслов М. Н., Маслова О. А., Копеина Е. И. Биохимическая устойчивость водорастворимого рганического вещества почв горной тундры Хибин при постпирогенной сукцессии // Почвоведение. 2021. № 2. С. 261-270. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020106

Изучена динамика содержания и устойчивости к микробиологической трансформации водорастворимого органического вещества (ВОВ) сухоторфяно-подбура (Entic Folic Podzols) при постпирогенной сукцессии кустарничковой экосистемы в горной тундре Хибин. Пожар средней интенсивности не приводит к статистически значимому уменьшению содержания ВОВ в почве по сравнению с фоновым участком. Установлено, что активность минерализации ВОВ определяется в первую очередь его собственными свойствами, а не микробным сообществом. Динамика биодеструкции адекватно описывается двухкомпонентной экспоненциальной моделью первого порядка с установлением статистически достоверного существования быстро- (среднее время существования менее 1 сут) и медленноминерализуемого (среднее время существования от 33 до 111 сут) пулов. Максимальная доля “быстрого” пула характерна для почвы непосредственно после пожара и плавно убывает в ходе дальнейшей постпирогенной сукцессии. В процессе биодеструкции происходит биокинетический отбор наиболее устойчивых к воздействию микроорганизмов гидрофобных соединений ароматического строения, в то время как простые азотсодержащие компоненты ВОВ потребляются микроорганизмами в первую очередь. Ключевые слова: биодеструкция, минерализация, природный пожар, сухоторфяно-подбур, Entic
Folic Podzols

Скачать

Почвоведение №3, 2021

 Генезис и география почв

Чернова О. В., Голозубов О. М., Алябина И. О., Щепащенко Д. Г. Комплексный подход к картографической оценке запасов органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2021. № 3. С. 273-286. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030047

Опробован подход к раздельному картографированию запасов органического углерода в относительно однородных группах почвенных горизонтов (минеральных и органогенных, включая подстилки, торфяные залежи, торфянистые горизонты полугидроморфных почв). Предложены алгоритмы расчета, позволяющие использовать разномасштабные, пространственно- и атрибутивно-разреженные данные различной достоверности, взаимно дополняющие друг друга. Использованный подход позволил создать и совместить несколько карт различной точности, мелкомасштабных на всю территорию страны и более детальных для хорошо обеспеченных фактической информацией регионов. На основе этих карт оценены общие запасы и соотношение основных пулов органического углерода в толще почв 0–30 см для территории страны и трех административных областей Европейской России. Запасы углерода в минеральных горизонтах почв России достигают 101 Гт, что составляет 62% углерода, аккумулированного в 30-сантиметровой почвенной толще; 38% сосредоточено в органогенных горизонтах: на наиболее легкоминерализующийся пул – подстилку – приходится 9% общих запасов углерода, в торфяных залежах вместе с торфянистыми и перегнойными горизонтами полугидроморфных почв сосредоточено 29% запасов углерода. Показано увеличение удельных запасов углерода в слое почв 0–30 см в направлении с севера на юг от 87 т/га в Вологодской области к 91 т/га – в Московской и далее до 109 т/га – в Ростовской области. В этом же направлении снижается вклад органических горизонтов в общие запасы углерода. Сведения о величине и структуре запасов углерода в почвах позволяют увеличить обоснованность оценок устойчивости почвенного покрова к изменению природных условий и антропогенным воздействиям, а также адаптировать стратегии землепользования к условиям конкретных регионов.
Ключевые слова: структура запасов углерода в почвах, плотность горизонтов, раздельное картографирование

Химия почв

Курганова И. Н., Телеснина В. М., Лопес де Гереню В. О., Личко В. И., Караванова Е. И. Динамика пулов углерода и биологической активности агродерново-подзолов южной тайги в ходе постагрогенной эволюции // Почвоведение. 2021. № 3. С. 287-303. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030102

Возобновление естественной растительности на бывших пахотных почвах запускает процессы постагрогенного восстановления экологических функций, присущих почвам той или иной биоклиматической зоны. На примере хроноряда агродерново-подзолов (южная тайга, Костромская область), выведенных из сельскохозяйственного использования 15, 20 и 45 лет назад, проанализирована постагрогенная динамика комплекса почвенных характеристик для верхней части старопахотного горизонта (слои 0–5 и 5–10 см): значений рНKCl, содержания органического углерода (SOC), общего азота (TN), водорастворимых форм углерода и азота (DOC и DON), скорости базального дыхания (BR), углерода микробной биомассы (Сmic) и относительных показателей состояния микробного сообщества. Для почв хроноряда были также оценены абсолютный (HIX1) и относительный (HIX2) индексы гумификации водорастворимого органического вещества (ВОВ) в слое 0–5 см и стратификационное отношение SR(0–5 : 5–10) для некоторых почвенных характеристик. Показано, что за 45 лет постагрогенной сукцессии в верхней части старопахотного горизонта наблюдается: 1 – достоверное уменьшение величины рНKCl и индекса гумификации ВОВ; 2 – рост содержания SOC, TN, Cmic, величины ВR; 3 – заметная стратификация по содержанию SOC, TN и микробным свойствам. Самых высоких значений величина SR (0–5 : 5–10) достигала в почве старовозрастного леса для SOC и TN, а в почве 45-летней залежи значения SR (0–5 : 5–10) были максимальными для микробных свойств. Таким образом, в ходе вторичной залежной сукцессии на агродерново-подзолах южно-таежной зоны происходит постепенное восстановление их основных характеристик и экологических функций.
Ключевые слова: органическое вещество, базальное дыхание, микробная биомасса, индекс гумификации HIX, стратификационное отношение, Retic Albic Podzol, естественное лесовосстановление

Куликова Н. А. Наночастицы серебра в почве: поступление, трансформация, токсичность // Почвоведение. 2021. № 3. С. 304-319. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030096

Обзор посвящен представлению и анализу количественных данных по поступлению и содержанию
наночастиц серебра (AgНЧ) в почве, их возможной трансформации и токсичности. Показано, что
опубликованные значения содержания AgНЧ в почве основаны исключительно на результатах моделирования и варьируют в широком диапазоне от 5.33×10^–6 до 7.4 мкг/кг при скорости поступления AgНЧ от 1.2 × 10^–3 до 9.68 мкг/кг в год. Описаны основные превращения AgНЧ в почве (взаимодействие с твердой фазой, почвенными коллоидами, растворенным органическим веществом и
окислительно-восстановительные процессы), приводящие к преимущественному закреплению
AgНЧ в верхнем слое почвы. Сопоставление данных о содержании AgНЧ в почве и условий проведения токсикологических экспериментов показало, что в большинстве случаев токсичность исследована при содержании AgНЧ 10²–10⁵ мкг/кг почвы, что превышает оценочные значения этого показателя в реальных условиях в 10 и более раз. На основании анализа существующих представлений
о транслокации AgНЧ из почвы в растения сделан вывод об отсутствии риска загрязнения сельскохозяйственной продукции AgНЧ в настоящее время. Приведены данные о возрастании регистрируемых негативных эффектов AgНЧ на микроорганизмы при увеличении времени экспонирования.
Сделан вывод о необходимости исследований, направленных на оценку последствий поступления
AgНЧ в почву в условиях долгосрочных экспериментов продолжительностью более 90 сут при содержании AgНЧ, не превышающем 10 мкг/кг.
Ключевые слова: осадки сточных вод, загрязнение почв, гетероагрегация, сульфидирование

Холодов В. А., Ярославцева Н. В., Яшин А. А., Фарходов Ю. Р., Ильин Б. С., Лазарев В. И. Содержание органического углерода и азота в размерных фракциях агрегатов типичных черноземов // Почвоведение. 2021. № 3. С. 320-326. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030072

Оценены особенности содержания и накопления органического углерода и азота в агрегатах типичных черноземов многолетних опытов разного землепользования. Рассматривали размерные фракции агрегатов: >10, 10–3, 2–1, 1–0.25 и <0.25 мм. Содержание углерода и азота значимо зависели от вида использования почв. Из семи изученных видов использования (бессменный черный пар, залежь после бессменного черного пара, монокультуры кукурузы и картофеля, лесополоса и ежегодно косимая степь) для пяти показана зависимость содержания углерода от размеров агрегатов. Для азота подобная взаимосвязь выявлена в трех случаях. Особенности содержания углерода и азота в размерных фракциях агрегатов зависели от вида землепользования. Под травянистой растительностью
(степь) содержание углерода увеличивается с уменьшением размеров агрегатов и достигает максимума во фракции 1–0.25 мм. В случае древесной растительности (лесополоса) максимумы содержания углерода наблюдаются во фракциях >10 и <0.25 мм. В восстанавливающемся черноземе под травянистой растительностью во всех агрегатах <2 мм было значимо больше углерода, чем в более крупных фракциях. Содержание азота в размерных фракциях в степи и лесополосе повторяло зависимости, выявленные для углерода.
Ключевые слова: структура почв, органическое вещество почв, восстановление почв, многолетние опыты, Haplic Chernozems

Физика почв
Смагин А. В., Карелин Д. В. О влиянии ветра на газообмен почвы и атмосферы // Почвоведение. 2021. № 3. С. 327-337. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030138

Глобальные климатические изменения последних десятилетий сопровождаются ростом температуры и потенциальным усилением циклонической активности с мощными воздушными потоками. Как они отражаются на почвенном дыхании? Можно ли ожидать при этом усиление эмиссии СО2 и, как следствие, положительную обратную связь с глобальными климатическими изменениями через парниковый эффект? На эти вопросы невозможно дать ответ без исследований реакции газообмена почв и атмосферы на воздействие ветра с разной скоростью в различных ландшафтах. В статье обобщаются результаты многолетних наблюдений за эмиссионными потоками CO2 в черноземах типичных лесостепной подзоны (Курская обл.) в природных и антропогенных ландшафтах под лесной и травянистой растительностью в зависимости от скорости ветра, а также излагается физически-обоснованный кинетический подход к количественному описанию такой зависимости. Подход предполагает возможность линейного, прямо пропорционального воздействия скорости ветра на интенсивность конвективно-диффузионного транспорта и изменение концентрации газообразного углерода в биологически-активном слое почвы фиксированной мощности. Полученная на его основе модель в форме обратной параболической зависимости эмиссионного потока CO₂ от скорости ветра адекватно описывает эмпирические данные и предполагает двукратное увеличение эмиссии при повышении скорости ветра до критической величины около 3 м/с с последующей релаксацией до исходного уровня при дальнейшем усилении ветра до 6–7 м/с. Скорость вынужденной конвекции почвенного воздуха содержащего СО₂ оказывается на 6 порядков меньше скорости ветра, но не уступает интенсивности обычной изотермической диффузии СО₂, что говорит о важности учета этого механизма в моделях газообмена почвы и атмосферы.
Ключевые слова: типичные черноземы (Haplic Chernozem, Luvic Chernozem), эмиссия СО₂, скорость ветра, турбулентная диффузия, вынужденная конвекция, агроландшафты

Кулешова Т. Э., Галль Н. Р. Динамика биоэлектрического потенциала в прикорневой зоне растений при поливах // Почвоведение. 2021. № 3. С. 338-346. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030084

Проведено сравнение двух способов измерения биоэлектрических потенциалов (БЭП) растений: основанного на инвазивной установке электродов и на неинвазивном способе обеспечения контакта. Показано, что введение игольчатых электродов в ткань растений приводит к снижению разности потенциалов с 70 мВ до уровня шума в течение ~30–45 мин и означает измерение потенциалов, генерируемых растительным организмом на основе стресса, вызванного травмой. Для долговременных измерений БЭП в прикорневой зоне, отражающих функциональное состояние растений и электрофизиологический сигнал растительного организма непосредственно в условиях нормальной жизнедеятельности, разработана эквивалентная схема измерений БЭП с учетом электрических свойств растений в ризосферной зоне и установка для автоматизированного получения электрофитограмм на основе предложенного метода обеспечения неинвазивного контакта корней растений с электродной системой за счет их прорастания. Измерены БЭП в условиях варьируемой влажности корнеобитаемой среды и организации распространения воды вдоль и против направления роста корней. При влажности почвенного субстрата на уровне 60–70% от полной влагоемкости биопотенциал в среднем постоянен и флуктуирует стохастически в интервале от 245 до 275 мВ. При высыхании грунта значения БЭП уменьшаются почти в два раза, он восстанавливается после полива, причем время задержки его восстановления увеличивается с ростом вододефицитного периода. Предложена модель, описывающая эффекты, протекающие в системе при вододефицитном режиме и при поливе.
Ключевые слова: электрофитограмма, корнеобитаемая среда, ризосфера, неинвазивные измерения, водный поток

R. Soleimani, E. Chavoshi, H. Shirani, I. Esfandiar pour Evaluation of intelligence models to estimate the least limiting water range using conveniently measurable soil properties // Eurasian Soil Science. 2021. № 3. опубликована только в английской версии
Direct measurement of the least limiting water range (LLWR) is costly and time-consuming. In this study, genetic algorithm based neural network (ANN-GA), artificial neural network (ANN) and stepwise multivariate regression (SMR) were used to estimate the LLWR of soil using easily measurable soil properties in Khanmirza plain. Then, depending on the location of each area, a total of 250 points were randomly identified as approximate sampling sites. Results showed that the accuracy of the SMR model with the percentage of clay, organic carbon and fine sand had a coefficient of determination of 0.42. The ANN-GA and ANN model with the highest coefficient of determination (R2 = 0.98) and mean square error (MAE=0.0538) were suitable for estimating the least limiting water range. Therefore, the efficiency of models showed that the ANN and ANN-GA predicted the LLWR more accurate compared to the SMR and their results were close to the measured ones.
Keywords: Khanmirza plain, Genetic Algorithm, Neural Network, least limiting water range, soil properties.

A. Y. Mady and E. V. Shein Optimizing Pedotransfer functions for predicting soil moisture of wetting curve based on an effective degree of saturation // Eurasian Soil Science. 2021. № 3. опубликована только в английской версии
Hysteresis of soil water retention curve (SWRC hysteresis) is widely used for modeling water flux at unsaturated soil during infiltration and irrigation processes. The aim of the work was to predict soil moisture of a wetting curve from the main drying branch based on an effective degree of saturation for the drying branch by suggesting pedotransfer functions (PTFs). Furthermore, the efficiency of the proposed PTFs (M-1) was estimated by comparing it with a model has the same purpose such as a model of Mualem (1977) (M-77). The drying and wetting branches were measured using capilaremeter at soil water pressure heads lower than -1000 mbar. The effective degree of saturation for drying and wetting curves was estimated at different values of soil water pressure heads. The proposed PTFs (M-1) = was derived by dividing the mean values of to the mean values of . The results show that the estimation error for the proposed PTFs (M-1) and a model of Mualem (M-77) was less for estimating soil moisture of a wetting curve at the higher values of soil water pressure heads as -500, -700 and -900 mbar than their values calculated at the lower values of soil water pressure heads as -50, -150, and -300 mbar and the near of saturation. While the proposed PTFs (M-1) was more accurate than a model of Mualem (M-77) for calculating soil moisture of a wetting branch at a saturation point and at the lower values of soil water pressure heads as -50, -150, and -300 mbar. The proposed PTFs (M-1) = can be used for simulating soil moisture of wetting branch during infiltration and irrigation processes at soil water pressure heads lower than -1000 mbar and a near of saturation for agro soddy podzolic soil with soil texture silt loam and silty clay loam.
Keywords: Hysteresis of soil water retention curve; soil water pressure head; drying and wetting curves; mathematical models; irrigation and drainage processes.

Биология почв

Manouchehr Gorji, Maryam Bakhosh, Mohammad Sohrabi, Ahmad Ali Pourbabaie, Burkhard Büdel Assessing the function of biological soil crusts on soil fertility: Case study: Kiamaky Wildlife Refuge, East Azerbaijan, Iran // Eurasian Soil Science. 2021. № 3. опубликована только в английской версии

Biological soil crusts (BSCs), are common on soil surface in arid and semiarid regions. They consist of cyanobacteria, algae, fungi, lichens and bryophytes associated with soil particles. BSCs have significant influence on primary ecosystem processes and are known as ecosystem engineers in drylands. In this study, the effect of BSCs on different soil properties in Kiamaky Wildlife Refuge in Jolfa county, East Azerbaijan province, Iran was investigated. Soil sampling was done in adjacent locations with BSCs, and bare substrate. The results showed that BSCs significantly increase the soil organic carbon, total nitrogen, microbial community population, soil respiration and microbial biomass carbon & nitrogen, as well as significantly decrease CaCO3 content. In addition, BSCs lightly increased electrical conductivity and availability of micronutrients in soil. The effect of BSCs significantly decreased along increasing depth. Generally, it was revealed that BSCs enhance the soil fertility, which can improve soil quality and ecosystem productivity in arid and semiarid regions.

Keywords: Arid and semi-arid regions, Soil organic carbon, Soil quality, Ecosystem productivity, Desertification.

В. С. Чепцов, Е. А. Воробьева, Н. А. Манучарова, М. В. Горленко, А. К. Павлов, М. С. Розанова, В. Н. Ломасов, А. А. Белов, А. Е. Чумиков Прокариотное сообщество древней мерзлоты Антарктиды после облучения гамма-излучением в модельных условиях Марса // Почвоведение. 2021. № 3. С. 347-354. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030035

Исследовано влияние облучения гамма-излучением дозой 100 кГр в условиях низкого давления (1 торр) и низкой температуры (–50°С) на микробное сообщество древней мерзлой осадочной породы Антарктиды. Установлено, что общая численность клеток прокариот, определяемая методом эпифлуоресцентной микроскопии, как и численность метаболически активных клеток бактерий и архей, обнаруженных с помощью метода флуоресценции in situ гибридизации, после облучения сохраняется на контрольном уровне, в то время как число культивируемых гетеротрофных бактерий снижалось на порядок. Методом мультисубстратного тестирования показано, что микробный комплекс сохранил высокую потенциальную метаболическую активность и функциональное разнообразие после воздействия совокупности экстремальных физических факторов. Устойчивость, продемонстрированная микробным сообществом, существенно превышает общепринятые оценки радиорезистентности прокариот и свидетельствует о недооценке радиорезистентности микроорганизмов в естественных местообитаниях, важной роли минеральной гетерофазной среды и условий облучения (давления, температуры). Исследование подтверждает потенциальную возможность длительной криоконсервации жизнеспособных микроорганизмов земного типа в реголите Марса, а также возможность переноса анабиотических форм жизни в составе малых тел в космической среде.
Ключевые слова: ионизирующая радиация, микробное сообщество, астробиология, многолетнемерзлые породы, криоконсервация, некультивируемое состояние

Агрохимия и плодородие почв

Мерзлая Г. Е. Исследование устойчивости агроценозов при длительном применении удобрений на дерново-подзолистой почве // Почвоведение. 2021. № 3. С. 355-363. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030126
В длительном полевом опыте, проведенном в западной части нечерноземной зоны России (Смоленская область), на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве – Albic Glossic Retisol (Loamic) – при сравнительном изучении действия органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях выявлена их эффективность во всех исследуемых вариантах, кроме одностороннего внесения фосфорных удобрений. Установлено, что органо-минеральная система – N90P90K90 + навоз 9 т/га – в действии обеспечивала бездефицитный баланс гумуса в почве и устойчивую продуктивность севооборота (в среднем за 30 лет) на уровне 3.79 т/га кормовых единиц, или на 37% выше контроля без удобрений. Минеральная система удобрения – N90P90K90 – к концу четвертой ротации севооборота по продуктивности не уступала органо-минеральной системе, однако уменьшала содержание гумуса в почве и pHKCl. Органическая система с ежегодной дозой навоза 9 т/га занимала среднее положение по продуктивности севооборота, обеспечивая сбор кормовых единиц 3.41 т/га, а также по воспроизводству почвенного плодородия. В последействии достоверные прибавки урожайности культур севооборота достигнуты только в вариантах органической и органо-минеральной систем удобрений, то есть при насыщении их органическим веществом за счет подстилочного навоза. Почва в вариантах этих систем удобрения характеризовалась высокими значениями общей численности микроорганизмов.
Ключевые слова: длительный полевой опыт, органические и минеральные удобрения, агрохимические свойства почвы, микробиологическая активность, устойчивость агроценозов

Hadis Hatami, Amir Fotovat*, Akram Halajnia Availability and uptake of phosphorus and zinc by maize in the presence of phosphate containing Zn-Al-LDH in a calcareous soil // Eurasian Soil Science. 2021. № 3. опубликована только в английской версии

In this research the potential application of phosphate containing zinc aluminum layered double hydroxide (Zn-Al-P-LDH) to enhance the availability of P and Zn compared to triple superphosphate (TSP) in a calcareous soil was investigated. First, soil availability of P and Zn in two P levels (18 and 45 mg kg-1) of Zn-Al-P-LDH and TSP were compared in a 70-day incubation time. Second, a pot experiment was performed to study the effect of these treatments on growth and P and Zn uptake by maize. Incubation experiment showed that, in contrast to the TSP, addition of both P levels of LDH increased available P during the incubation period. Furthermore, the soil available Zn in LDH was significantly enhanced compared to TSP and control treatments. This observation suggested ion exchange accompanied by partial dissolution mechanism possibility happened for studied LDH. However, the values of shoot dry weight and leaves P uptake were significantly higher for LDH than TSP treatment just at 18 mg P kg-1 level probably due to its effect on adequate Zn supply along with P. Therefore, Zn-Al-P-LDH might be a candidate as dual-purpose fertilizer if its limitations in terms of high Zn content to be overcome.
Keywords: Controlled release fertilizer, Ion exchange, Phosphorus, Solubility, Zn-Al-LDH

Деградация, восстановление и охрана почв

Цветнов Е. В., Макаров О. А., Строков А. С., Цветнова О. Б. Роль почв в оценке деградации земель (обзор) // Почвоведение. 2021. № 3. С. 363-371. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030163

В рамках существующих концепций оценки деградации земель сформулированы основные представления о ее причинах и последствиях, определены методологические положения по изучению интенсивности деградационных процессов, разработаны конкретные методики оценки экономической составляющей деградации. Проблема экономической оценки деградации земель осложняется различиями в понимании сути деградационных процессов и роли почв в их протекании. Самую значительную роль почвенные показатели играют в концепции экономической оценки ущерба/вреда от деградации земель. Однако данная методология фактически не предполагает использование современных представлений об экосистемных услугах. Напротив, методология экономики деградации земель, использующая широкий спектр экосистемных услуг, во многом игнорирует необходимость учета динамики собственных свойств почв. Выработка единой методологии позволит решить множество проблем, среди которых важное место занимает необходимость ухода от законодательно-регламентированных формульных оценок деградации.
Ключевые слова: экосистемные услуги почв, ущерб от деградации, нейтральный баланс деградации
земель, экономика деградации

В. А. Терехова, E. В. Прудникова, С. А. Кулачкова, М. В. Горленко, П. В. Учанов, С. В. Сушко, Н. Д. Ананьева Микробиологические показатели агродерново-подзолистых почв разной гумусированности при внесении тяжелых металлов и углеродсодержащих препаратов // Почвоведение. 2021. № 3. С. 372-384. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030151

В условиях модельного вегетационного эксперимента (30 суток) изучен отклик микробного сообщества: углерод микробной биомассы (Смик), базальное дыхание (БД), функциональное разнообразие (ФР), агродерново-подзолистой почвы (Albic Glossic Retisols (Loamic, Aric Cutanic, Ochric)) двух участков (Чашниково, Московская область) с разным содержанием органического углерода (Сорг 3.86 и 1.30%) на загрязнение тяжелыми металлами (ТМ: Cu 660, Zn 1100, Pb 650 мг/кг) и обогащение углеродсодержащими препаратами (биоуголь, 5%; лигногумат, 0.25%). Смик определяли методом субстрат-индуцированного дыхания, ФР – мультисубстратным тестированием (47 субстратов). Внесение ТМ снижало Смик в среднем на 49–57%, БД – 23–52% и ФР – 45%, однако микробный метаболический коэффициент (qCO₂ = БД/Смик) повышало в среднем на 9–46%. Наибольшие изменения отмечены на бедной Сорг (1.30%) почве. Углеродсодержащие препараты показали низкую эффективность в обеих почвах с ТМ и не способствовали изменению Смик, БД и qCO_2, хотя увеличивали ФР. Сделано заключение об индикаторной значимости изученных микробиологических показателей для оптимизации оценки качества почв, среди которых к наиболее чувствительным отнесены функциональное разнообразие и микробная биомасса Смик, к менее чувствительным – БД и qCO₂.
Ключевые слова: биоиндикация, оценка качества почв, органический углерод, микробное дыхание, микробная биомасса, функциональное разнообразие микроорганизмов, химическое загрязнение, лигногумат, биочар

Скачать

Почвоведение №12, 2021

Генезис и география почв
Десяткин Р. В., Лесовая С. Н., Оконешникова М. В., Иванова А. З. Криоземы и палевые слабодифференцированные почвы тундр и тайги Якутии: свойства, минералогический состав и классификация // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1423-1436. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120042

Изучены свойства, минералогический состав илистых фракций и профильное распределение глинистых минералов в слабодифференцированных почвах Якутии, сформированных в условиях холодного ультраконтинентального климата. Объекты представлены криоземами тундры, редколесий и северной тайги (Анабарское плато и Алазейское плоскогорье) и палевой мерзлотной почвой подзоны средней тайги (Центрально-Якутская равнина). Выявлено, что профильная дифференциация глинистых минералов в почвах выражена слабо из-за криогенной гомогенизации. Несмотря на изменение кислотно-щелочных условий профиль палевой почвы слабо дифференцирован по минералогическому составу. Однако анализ полученных данных позволяет предположить, что выветривание минералов в палевых почвах Центральной Якутии является более значительным, чем считалось ранее. Это предположение согласуется с наличием в профиле мощного гумусового горизонта, характерного для почв гумидных регионов. Целесообразно эти почвы Центральной Якутии классифицировать как дерново-палевые.
Ключевые слова: криогенные почвы, глинистые минералы, ультраконтинентальный климат

J. Chudecka, T. Tomaszewicz, M. Podlasiński Heavy Metals Content and other Properties of the Anthropogenic Layer of the City of Szczecin (Poland) //Eurasian Soil Science, 2021. № 12. https://doi.org/10.1134/S1064229321120036 опубликована только в английской версии

The aim of the study was to establish the diversity of heavy metals content and other properties of the anthropogenic layer covering the areas of Szczecin city with different history and time of settlement. The thickest anthropogenic layer, up to 6.2 m, covers the oldest area of this city—the Old Town. In the area earlier occupied by Fort Wilhelm, intensively inhabited from the 1730s, this layer reached the maximum thickness of 2.2 m. In these two oldest areas of Szczecin city, the anthropogenic layer was made by debris and highdebris materials. In the younger area of Szczecin city, settled at the end of the 19th century, the anthropogenic layer reached a thickness of up to 0.8 m, with no debris deposits. The most contaminated with heavy metals was the anthropogenic layer of the Old Town, and the least contaminated was the anthropogenic layer of younger districts of Szczecin city. In the Old Town the contents of Pb, Zn and Cu were higher than admissible by Polish legal regulations, indicative of pollution. The area of Fort Wilhelm was polluted only by Pb and Zn. In these two oldest areas, the maximum contents of metals were found often in deeper parts of the anthropogenic layer (<25 cm)—in debris and high-debris materials. The younger districts of Szczecin city were not contaminated with any of the analyzed metals. In these areas the frequent occurrence of maximum amounts of metals in the top layer (0–25 cm) suggests their contemporary origin. The anthropogenic layer of the oldest areas of Szczecin city was characterized also by higher degree of salinity and alkalization in relation to that in the younger districts of this city.
Keywords: anthropogenic layer, technogenic admixtures, artefacts, urban soils, salinity, heavy metals

Ельцов М. В., Овчинников А. Ю., Алексеев А. О., Митенко Г. В. Отклик почв на изменение климата в степной зоне европейской части России за последние десятилетия // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1437-1448. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120066

Проведены исследования свойств почв степной зоны, приуроченных к естественным пастбищам Волго-Донского междуречья и Северного Прикаспия. Объектами исследований послужили светло-каштановые почвы, каштановые почвы и солонцы (Calcic Cambic Kastanozems, Salic Gypsic Solonetz), расположенные на участках, прилегающих к археологическим памятникам (курганным могильникам). Показано, что повторные обследования изученных 20–40 лет назад почв не зафиксировали заметных изменений их свойств. Распределение по профилю почв карбонатов, содержания Сорг и обменного Na+ в солонцовых горизонтах практически не изменилось. На уровне общей тенденции отмечено незначительное (не более 0.5% величины плотного остатка водной вытяжки) увеличение засоленности верхней метровой почвенной толщи. На территории Северных Ергеней возросшая за последние 20 лет пастбищная нагрузка вызвала увеличение площади эрозионных микропонижений, занятых корковыми солонцами. Выполнено моделирование пространственного распределения значений индекса аридности с построением изолиний, проанализировано смещение границ степной зоны на территории Нижнего Поволжья в зависимости от динамики климата за последние 60 лет. Тенденция усиления засушливости в начале XXI в. после этапа повышенного увлажнения второй половины XX в. выявлена практически для всей территории юга Восточно-Европейской равнины.
Ключевые слова: степь, изменения климата, каштановые почвы, солонцы, Calcic Cambic Kastanozems, Salic Gypsic Solonetz

Ju-Hyon Thak, Tong-Kwon Ryu, Jong-Sim Sin, Myong-Gil Choe Digital terrain analysis approach to improve soil depth prediction with parent material dataset // Eurasian Soil Science, 2021. № 12. https://doi.org/10.1134/S1064229321120139 опубликована только в английской версии

Soil depth (depth of soil) is a key factor to evaluate the potential of land for farming. Observation of soil depth has been performed by field work over the long term, consuming enormous time and huge labor. Prediction of the soil depth using digital terrain analysis could be conducted not only with less time and labors, but without solum destruction, compared to conventional field observation. In the present study, we analyzed various relationships between soil depth and digital terrain attributes with parent materials dataset, and established a useful model for spatial prediction of the soil depth in the Pongsang Creek Watershed. Prediction models for soil depth were built based on simple linear regression (SLR) and selection-wise non-linear regression (SWNR), respectively, and their results were compared with each other. Use of the SWNR significantly improved the SLR, for every parent material. Globally, the SWNR improved validation performance by 0.36 for R2 and 23.21 for RMSE (R2 = 0.65, RMSE = 5.95), compared to the SLR. This finding confirms high potential of parent material dataset and the SWNR in digital terrain analysis for soil depth prediction.
Keywords: terrain attribute, digital elevation model, selection-wise non-linear regression, digital soil mapping, statistical modeling, cross-validation

Химия почв

А. Г. Заварзина, Н. Н. Данченко, В. В. Демин, З. И. Артемьева, Б. М. Когут Гуминовые вещества – гипотезы и реальность (обзор) // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1449-1480. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120169

Гуминовыми веществами (ГВ) называют совокупность гетерогенных темноокрашенных полидисперсных веществ, распространенных в почвах, торфах, природных водах и донных осадках. Согласно гипотезам, ГВ образуются в результате деградации биополимеров органических остатков и реакций свободнорадикальной конденсации (процесс называется гумификацией). ГВ принято относить к особой категории специфических природных соединений, которые не имеют аналогов в живых организмах, отличны от биомолекул растительных и микробных тканей и обладают устойчивостью к биодеструкции. При этом ГВ выделяют из природных объектов щелочами и на основе растворимости делят на гуминовые кислоты (ГК, растворимы, осаждаются при рН < 2), фульвокислоты (ФК, растворимы при всех значениях рН) и гумин (нерастворимый остаток). В обзоре дан критический анализ гуминовой терминологии, номенклатуры, способа извлечения ГВ из природных объектов, а также гипотез, описывающих их образование. Показана неоднозначность и двойственность понятия ГВ (специфические соединения и сумма операционных фракций), а также условность разделения органического вещества (ОВ) на темноокрашенные соединения неопределенной структуры (ГВ) и вещества известного строения (не-ГВ). Трактовка ГВ как специфических продуктов вторичного синтеза требует пересмотра. Возможность протекания свободнорадикальных внеклеточных реакций в почвах высока, но количественный вклад продуктов этого процесса в природное ОВ пока не установлен. Традиционную щелочную экстракцию следует рассматривать как способ извлечения гидрофильных полярных веществ, осаждение кислотой – как их концентрирование для дальнейшего изучения. Исторические названия гумусовых фракций (ГК, ФК, гумин) следует сохранить как устоявшиеся групповые понятия и названия препаратов, полученных определенным способом, не придавая этим фракциям значения особых специфических веществ. Соотношения Cгк/Cфк (или Сгк/Сорг) являются простым и удобным показателем типов гумуса, отражающим биоклиматические условия его образования.
Ключевые слова: природное органическое вещество, неживое органическое вещество, органическое вещество почв, вещества щелочных экстрактов, гумусообразование, гумус, гумификация, гуминовые кислоты, фульвокислоты, гумин

Пуртова Л. Н, Тимофеева Я. О., Характеристика мелкозема и ортштейнов агрогенных почв юной части Приморского края: физико-химические, оптические свойства, каталазная и каталитическая активность // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1481-1492. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120091

На основе комплексного изучения двух типов почв, широко используемых в системе земледелия региона, с активным проявлением процесса ортштейнообазования установлены различия физикохимических, оптических свойств и параметров биологической активности. Уровень обогащенности каталазой исследованных почв был низким. Почвы с бóльшим содержанием Cобщ характеризовались низкими значениями параметров интегрального отражения. Выявлены различия в оптических показателях исследуемых почв и ортштейнов в системе CIE-L*a*b*. В ортштейнах отмечено усиление взаимосвязи между оптическими параметрами, а также уменьшение значения L* и увеличение b* по сравнению с почвенной массой. Ортштейны двух типов почв характеризовались высоким уровнем проявления каталитической активности. Между значениями каталитической активности и интегрального отражения установлена тесная отрицательная корреляционная связь. На основе полученных результатов отражена потенциальная роль ортштейнов в накоплении углерода в почвах. Спецификой ортштейнов агротемногумусовых глеевых почв являлась активизация каталазной и каталитической активности и формирование многочисленных зон аккумуляции углерода внутри ортштейнов. Обогащенные углеродом зоны представляли собой активные центры окисления элементов с переменной валентностью, что способствовало формированию ортштейнов более крупных размеров в этих почвах.
Ключевые слова: агротемногумусовые подбелы глееватые, Albic Stagnosols (Aric), агротемногумусовые глеевые почвы, Eutric Gleysol (Aric), железо-марганцевые конкреции, гумус

Старцев В. В., Дымов А. А. Амфифильные свойства и водорастворимое органическое вещество почв Приполярного Урала // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1492-1505. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120121

Охарактеризованы гидрофильно-гидрофобные свойства щелочерастворимого органического вещества, содержание и распределение водорастворимого органического вещества почв Приполярного Урала. Выявлено, что преобладающий тип растительности высотного пояса определяет поступление и характер почвенного органического вещества. Мохово-лишайниковый напочвенный покров горнотундрового пояса способствует поступлению растительного опада, обогащенного гидрофобными соединениями (до 24.0%). В травяных сообществах подгольцового пояса преобладают гидрофильные фракции почвенного органического вещества (первая фракция 42.4–77.0%; вторая 0.3–12.6%). Древесная растительность горно-лесного пояса способствует увеличению содержания гидрофобных лигнинсодержащих фракций (16.4–34.8%). Для горно-тундровых почв с многолетнемерзлыми породами характерно увеличение степени гидроморфизма, в результате в минеральных горизонтах происходит накопление (до 75.4%) соединений, связанных с Fe и Al. Расчет запасов углерода водорастворимого органического вещества показал, что они привносят в общие запасы углерода от 0.3 до 9%.
Ключевые слова: хроматография гидрофобного взаимодействия, фракционирование, многолетнемерзлые породы, water soluble organic matter, Podzol, Umbrisol, Cryosol

Биология почв

Чернов Т. И., Семенов М. В. Управление почвенными микробными сообществами: возможности и перспективы (обзор) // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1506-1522. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120029

Рассмотрены возможности регулирования почвенных микробных сообществ при помощи различных сельскохозяйственных практик и внесения микробных препаратов. С помощью агроприемов можно регулировать общую биомассу, разнообразие и активность микроорганизмов, а также интенсивность отдельных процессов, например, превращений азота. Проблемой остается комплексное, неизбирательное влияние этих приемов на микробное сообщество, а также высокая вариабельность их воздействия. Эффективность микробных препаратов определяется выживаемостью вносимых микроорганизмов в почве, разнообразием почвенно-климатических условий и конкуренцией с нативными почвенными микроорганизмами. Необходима более строгая проверка эффективности микробных препаратов и биоудобрений по аналогии с медицинскими препаратами. Для разработки действенных микробиологических препаратов требуется интеграция агробиотехнологий с современными концепциями микробной экологии на базе молекулярно-биологических методов исследования почвенных микробных сообществ.
Ключевые слова: вспашка, севооборот, микробные инокулянты, биоудобрения, органические удобрения, минеральные удобрения, цикл азота, плодородие почвы, стимуляторы роста, супрессивность почвы

M. F. A. Halmi, and K. Simarani Responses of Soil Microbial Population and Lignocellulolytic Enzyme Activities to Palm Kernel Shell Biochar Amendment // Eurasian Soil Science, 2021. № 12. https://doi.org/10.1134/S1064229321120073 опубликована только в английской версии

The ameliorant effect of biochar on the physicochemical properties of tropical acidic soil has been reported in many studies. However, the study of its effect on soil microbiota in the tropical soil remained limited. A controlled 70 days microcosm experiment was conducted to assess soil microbial responses to palm kernel shell (PKS) biochar (pyrolysed at 400°C) treatment in a tropical Acrisol. Biochar was added with a percentage application of 2% (w/w) (B2) and 5% (B5). The soil was destructively sampled biweekly and was analysed for physicochemical properties (pH, CEC, organic C, active C) and microbial lignocellulolytic enzyme (total cellulase, β-glucosidase, endoglucanase, phenol oxidase, peroxidase). Total soil genomic DNA was extracted and subjected to absolute quantification of bacterial 16S rDNA and fungal ITS gene. The PKS biochar significantly improved the acidic soil condition in all measured soil physicochemical properties. Cellulolytic enzymes were significantly stimulated, while ligninolytic enzymes were unaffected. Both bacterial and fungal abundance were stimulated by PKS biochar treatment with respective increment of 221 to 334 and 208 to 277% than control. No significant changes of microbial population between the different amounts of biochar applied. The PKS biochar alters the microbial population mainly by enhancing the acidic tropical soil to a more favourable condition through elevation of soil pH and CEC.
Keywords: cellulase, highly weathered soil, microbial abundance, soil enzyme, qPCR

Y. M. Xiong, L. Ruan, Z. Q. Li, S. P. Dai, Y. J. Pan, Y. Qiao, Y. Q. Qi, and L. Hu Changes in metabolic functions of the soil microbial community in eucalyptus plantations along an urban–rural gradient // Eurasian Soil Science. 2021. Т. 66. № 12. https://doi.org/10.1134/S1064229321120152 опубликована только в английской версии

Urbanization has been shown to influence the composition and diversity of soil microbial communities. However, the functional response of the soil microbial community to urbanization is not well studied. In this study, we used the Biolog Microplates method to characterize microbial catabolic profiles in Eucalyptus plantations of soil samples from urban, suburban and rural sites in Guangzhou, China. The results showed that there were significant differences in the average well-color development (AWCD) of all carbon sources among the three urban–rural plantations microbial communities, and the Simpson functional diversity index showed significant differences. Soil microbial metabolic activity showed a significantly negative correlation with soil variables (pH, total nitrogen, available Cu, available Zn, total Pb, total Cr and total Cd) except bulk density and organic carbon. Additionally, the three urban–rural plantations microbial communities differed significantly in the metabolic utilization of carbohydrates, phenols, amino acids and amines, however there were no significant differences in the carboxylic acids and polymers. Furthermore, the principal component analysis revealed that the microbial communities of three urban–rural plantations had obviously different metabolic functions. These results revealed that urbanization distinctly decreased soil microbial activities and affected soil microbial function.
Keywords: urbanization, soil microbes, suburban sites, Biolog Microplates method

T. G. Weldmichael, D. Márton, B. Simon, E. Michéli, G. T. Reda, F. Adiyah, and M. Cserháti Bacterial Community Characterization and Microbial Respiration of Selected Arable Soils of Ethiopia // Eurasian Soil Science, 2021. № 12. https://doi.org/10.1134/S1064229321120140 опубликована только в английской версии

Soil microbial communities are considered a prominent soil fertility component since they highly influence soil processes. Despite the current challenges of soil fertility in Ethiopia, the biological properties of soils have been rarely incorporated into soil management decisions and research. The present study describes the bacterial community structure, pattern of soil microbial respiration (SMR), and their relationship with soil physicochemical properties in selected arable soils from four sites, with Luvisols, Cambisols, Vertisols, and Nitisols in the Tigray Regional State of Ethiopia. We employed amplicon sequencing and basal respiration methods to investigate the bacterial community structure and microbial respiration rate, respectively. SMR was higher in the Nitisol samples with a high amount of P2O5, soil organic carbon (SOC), and exchangeable Mg2+. Amplicon sequencing results (400 bp/OTU reads) revealed that the bacterial community was dominated by Actinobacteria, Chloroflexi, and Proteobacteria phyla. The highest ratio of Actinobacteria was found in Vertisol, while that of Chloroflexi and Proteobacteria was detected in Luvisol and Nitisol, respectively. Among the Alphaproteobacteria, order Rhizobiales (including Rhizobiaceae, Beijerinckiaceae, Xanthobacteraceae, Devosiaceae family) was the most abundant nitrogen-fixing bacteria in the soil samples. From the known P-mobilizing and Indole Acetic Acid (IAA) bacteria, members of Bacillus and Pseudomonas were found in low abundance (<1%). Overall, this study highlighted that P2O5, SOC, and Mg2+ probably influenced the variations of bacterial community structure and SMR. The relatively low abundance of important plant growth promoting bacteria (PGPB) in the investigated sites suggests the need for appropriate soil management practices for better crop yield. We recognized that this study was preliminary research, and much work still needs to be done to get a comprehensive view of the agrobacterial community structure and SMR of soils in the study area.
Keywords: agroecosystem, amplicon sequencing, basal respiration, soil microbes, soil fertility

Агрохимия и плодородие почв
И. А. Дубровина Влияние биоугля на агрохимические показатели и ферментативную активность почв средней тайги Карелии // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1523-1534. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120054

Исследовали пролонгированное влияние внесения древесного биоугля в дозе 1.5 кг/м2 на динамику изменений и тренды основных агрохимических показателей, а также ферментативную активность в почвах различного гранулометрического состава в среднетаежной подзоне Карелии. Участки двухлетнего мониторинга площадью 5 м2 были заложены рандомизированно в четырехкратной повторности на пашне. Почвы участков – агрозем альфегумусовый иллювиально-железистый супесчаный (Umbric Podzol) и агрозем текстурно-дифференцированный типичный среднесуглинистый (Umbric Retisol). Анализировали следующие показатели: , рНKCl, К2О, P2O5, , Сорг, Nобщ, С/N – ежемесячно в течение вегетационных периодов, а также плотность, активность каталазы, инвертазы и уреазы ежегодно. Отмечен достоверный рост показателей рНKCl, К2О и минерального азота при внесении биоугля в агрозем альфегумусовый. Биоуголь оказывал заметное влияние на содержание P2O5 в первый год наблюдений. В почве легкого гранулометрического состава для показателей рНKCl, К2О и Сорг отмечен расходящийся линейный тренд, демонстрирующий значительный эффект последействия внесения биоугля на второй год исследований. В агроземе текстурно-дифференцированном биоуголь оказывал достоверное влияние лишь на значение . В почве тяжелого гранулометрического состава значительно уменьшалось содержание нитратного азота при незначительных колебаниях содержания аммонийного азота. Плотность почв менялась слабо. Для обеих почв характерен достоверный рост содержания Сорг и соотношения С/N при неизменных показателях Nобщ, создающий условия для иммобилизации азота. Внесение биоугля не влияло на активность уреазы и каталазы. Наибольшей отзывчивостью отличалась инвертаза, диагностирующая изменение содержания углерода в почвах.
Ключевые слова: почвенная кислотность, доступный калий и фосфор, общий азот, минеральный азот, органический углерод, каталаза, инвертаза, уреаза
Деградация, восстановление и охрана почв

Семенюк О. В., Стома Г. В., Бодров К.С. Оценка стоимости экосистемных услуг элементарных городских ландшафтов (на примере г. Москвы) // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1535-1548. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120108

На примере г. Москвы с учетом функционального использования территории, взаимосвязи экосистемных сервисов с экологическими функциями и свойствами отдельных компонентов ландшафта впервые определена стоимость парково-рекреационных, селитебных и селитебно-транспортных городских ландшафтов. На основе ранее предложенной авторами методики оценен широкий спектр экосистемных услуг ландшафтов, в основном ассоциированных с почвами и их экологическим состоянием. На урбанизированной территории стоимость экосистемных сервисов, осуществляемых почвой, в 20–30 раз выше по сравнению с зелеными насаждениями, а некоторые почвенные услуги можно считать бесценными в связи со сложностью возобновления данного природного ресурса. Стоимость экосистемных услуг ненарушенных почв парково-рекреационных ландшафтов в 1.5–2 раза превышает таковую антропогенно-преобразованных почв селитебных и селитебнотранспортных. Основной вклад вносят сервисы: “депонирование углерода”, “сохранение генетического материала биоты”, “фильтрации и аккумуляции химических элементов в экосистеме”, которые можно рассматривать как перспективные при монетизации экосистемных услуг городских ландшафтов. Снижение стоимости экосистемных услуг от парково-рекреационных ландшафтов к селитебным и селитебно-транспортным в значительной мере определяется ухудшением экологического состояния почв. Выгоды, предоставляемые природным блоком ландшафтов, сопоставимы или имеют большую ценность по сравнению с культурными. По отношению к общероссийской оценке особенностью городской территории является значительное долевое участие в стоимости экосистемных услуг блока культурных (в среднем 25%) и снижение регулирующих (на 30%). Результаты экономической оценки экосистемных услуг городских ландшафтов свидетельствуют о недооценке природных составляющих, весомом вкладе почвы в природный блок, необходимости поиска упрощенных интегральных показателей ее состояния, наличии проблем стоимостного расчета. Методические подходы и полученные оценочные результаты могут быть использованы в практической градостроительной деятельности, способствовать сохранению почвенного покрова и оптимизации функционирования городских ландшафтов.
Ключевые слова: экосистемные сервисы, функции городских ландшафтов, экологическое состояние почв, Albic Retisols, Albic Luvisols, Urbic Technosols

Собакин П. И., Чевычелов А. П., Горохов А. Н. Радиогеохимия почв и песков в монацитовой россыпи в Южной Якутии // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1549-1563. https://doi.org/10.31857/S0032180X2112011X

Обсуждаются результаты полевой радиометрической съемки, проведенной на территории добычи монацита из россыпи Васильевка в южной части Якутии. Показано, что естественная фоновая радиоактивность почв обследованной территории зависит от особенностей ее геологического строения и ландшафтно-геокриологических условий. На исследованном участке месторождения величина мощности эквивалентной дозы γ-излучения на поверхности почв в зависимости от изменений в них концентраций 40K, 238U и 232Th варьирует в широком диапазоне от 0.04 до 0.50 мкЗв/ч и более. Радиогеохимические особенности почв изученной площади хорошо отображаются на радиометрических картах, представленных в виде изолиний мощности дозы и содержаний радионуклидов. Минимальные концентрации 40K, 238U и 232Th отмечены в торфяно-болотной почве и торфянике верховом, развитых на водораздельных участках, сложенных кристаллическими сланцами и гнейсами, а максимальные – в подбурах и аллювиальных почвах, сформированных соответственно на продуктах выветривания гранитизированных пород и монацитоносных аллювиальных отложениях долины р. Васильевка. Изученные почвы характеризуются невысокими средними содержаниями 40K и 238U, соответствующими их фоновым значениям в почвах Якутии. Для 232Th в исследованных почвах свойственна повышенная по сравнению с геохимическим фоном средняя концентрация. Помимо состава почвообразующих пород на содержание и распределение радионуклидов в почвах существенно влияют почвообразовательные процессы, химические свойства элементов и техногенное воздействие. По эффективной удельной активности радионуклидов материал почв соответствуют первому, второму и третьему классам строительных материалов. На отдельных участках техногенных ландшафтов почвогрунты и обогащенные пески по удельной активности тория относятся низкорадиоактивным производственным отходам, для которых требуется утилизация. Выявленные участки естественной концентрации тория в аллювиальных отложениях, имеют строгие ограничения в использовании в качестве строительных материалов.
Ключевые слова: Алданское нагорье, изотопы калия, урана, тория, аллювиальная темногумусовая почва, Haplic Fluvisols, подбур типичный, Entic Podzols

А. Неаман, К. Яньез Фиторемедиация почв, загрязненных выбросами медеплавильного производства в Чили: результаты десятилетних исследований // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1564-1572. https://doi.org/10.31857/S0032180X2112008X
Обобщены авторские исследования по фиторемедиации почв на техногенно-загрязненной территории вблизи медеплавильного предприятия в области Вальпараисо центрального района Чили за десятилетний период. Проанализирован риск воздействия загрязненной почвы на здоровье населения. Рассмотрены фитостабилизация и фитоэкстракция как основные методы фиторемедиации почв. Установлено, что устранение лимитирующих факторов роста растений путем внесения в почву мелиорантов привело к самопроизвольному восстановлению растительности на исследованной техногенно загрязненной территории вокруг медеплавильного предприятия. Показано, что однократное внесение мелиорантов (извести или смеси извести и компоста) позволило создать самодостаточную систему, стабильную, по крайней мере, в течение 6 лет. Отмечено, что недостатком метода фитоэкстракции является длительное время, необходимое для извлечения металлов из почвы. Практическая реализация метода фитоэкстракции невозможна из-за отсутствия растений-гипераккумуляторов меди в Чили.
Ключевые слова: иммобилизация металлов in situ, фитостабилизация, фитоэкстракция, медь, Dystric Arenosols (Toxic)

Скачать