Почвоведение №10, 2022
Генезис и география почв
Ковда И. В. Общие признаки в мерзлотных и слитых почвах на макро- и микроуровне // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1201-1214. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100082
Центральные образы и основные ареалы слитых почв (Вертисолей) и мерзлотных почв (Криосолей) сильно различаются. Однако в последние годы Вертисоли были обнаружены в области распространения многолетнемерзлых пород, а в некоторых палеопочвах отмечены признаки как палеокриогенеза, так и вертиковые свойства. В связи с этим изучение общих признаков и различий на разных уровнях организации Криосолей и Вертисолей становится актуальным. Формирование диагностических признаков Вертисолей и Криосолей обусловлено физическими процессами. Несмотря на разные механизмы этих процессов (усадка и набухание глинистых минералов, образование и таяние льда), они приводят к формированию ряда морфологически сходных признаков как на макро-, так и на мезо- и микроуровнях: микрорельеф, мозаичность профиля, волнистые и прерывистые генетические горизонты, трещиноватость, типы структур, микропризнаки. Поведен анализ, обобщение и систематизация литературных и собственных данных по морфологии Вертисолей и Криосолей на разных уровнях их структурной организации.
Ключевые слова: Vertisols, Cryosols, микроструктуры почвенного покрова, морфология почв, микростроение почв
А. Н. Червань, А. Л. Киндеев, А. А. Сазонов Структура почвенного покрова, педо- и биоразнообразие Березинского биосферного заповедника // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1215-1227. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100021
Выполнена геосистемная типология структуры почвенного покрова Березинского биосферного заповедника и проведена количественная оценка показателей контрастности, сложности и неоднородности почвенных комбинаций. Приведена пространственная дифференциация расчетных и агрегированных значений коэффициента неоднородности структуры почвенного покрова. Дана типологическая характеристика природных условий территории заповедника по идентифицированным закономерно организованным геосистемам: фрагментарным, выпуклым и плоским водоразделам; долинообразным и озеровидным депрессиям; расчлененным прирусловым, центральным и притеррасным поймам. Отмечена неоднородность и локальная выраженность геосистем переходных зон, умеренная неоднородность и количество депрессий неглубоких и пойм центральных и притеррасных, умеренная неоднородность и доминирование водоразделов выпуклых и депрессий глубоких. В геоинформационной базе данных с соблюдением топологических правил выполнена геостатистическая обработка картометрических показателей структуры почвенного покрова и 10 индексов разнообразия почв и растительности, а также расчет парной корреляции при оценке педо- и биоразнообразия территории заповедника. Показано, что наиболее статистически оправданными являются индексы Шеннона, нормированный Шеннона, Джини–Симпсона и латеральной дифференциации. Подтверждением достоверности корреляции педо- и биоразнообразия являются приведенные расчеты значений индексов по группам идентифицированных геосистем. Выполнен регрессионный анализ наиболее коррелируемых индексов с расчетом функциональных зависимостей. Приведено пространственное распределение результатов оценки педо- и биоразнообразия с учетом коэффициентов детерминации между ними, что может служить основой функционального зонирования и территориального планирования допустимой антропогенной нагрузки при управлении особо охраняемыми природными территориями.
Ключевые слова: геосистема, неоднородность и контрастность почвенных комбинаций, индексы
разнообразия почв и растительности, геостатистика
Химия почв
Д. А. Соколов, И. С. Иванов, С. В. Морозов, Т. Г. Пчельникова, Е. А. Солдатова Полициклические ароматические углеводороды в торфяных олиготрофных почвах северных территорий Западной Сибири // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1228-1240. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100148
Методом газовой хроматографии оценено содержание и состав 19 приоритетных полициклических
ароматических углеводородов (полиаренов, ПАУ) в хлороформных экстрактах из торфяных олиготрофных почв (Cryic Histosols) северных территорий Западной Сибири. Установлено, что содержание полиаренов в исследуемых почвах варьирует в пределах от 33 до 148 нг/г. В составе ПАУ 70–75%
приходится на низкомолекулярные (3-ядерные) полиароматические углеводороды. Суммарная доля высокомолекулярных ПАУ не превышает 25%. Они представлены преимущественно 4-ядерными соединениями, концентрация которых уменьшается в ряду флуорантен > пирен > хризен. Использование кластерного анализа (индекс Евклида, метод парных групп) позволило выявить связь
состава ПАУ с остаточной эутрофностью и проявлением признаков деградации почв. Результаты
анализа главных компонент показывают, что наиболее тесную положительную связь с первой компонентой имеют фенантрен, пирен, в меньшей степени, флуорантен и антрацен. Вторая компонента надежно коррелирует с содержанием флуорантеном, флуореном и нафталином. Отмечено, что
деградация олиготрофно-торфяных горизонтов почв, сопровождающаяся появлением перегнойного материала, выражается в снижении доли флуорантена и увеличении концентрации нафталина.
В олиготрофно-торфяных горизонтах, имеющих признаки остаточной эутрофности, наряду с
уменьшением содержания фенантрена и флуорантена, отмечается увеличение доли флуорена и
нафталина. Установленные по результатам анализа главных компонент диагностические соотношения (Ant/(Ant + Phe) и Flt/Pyr) показали, что ПАУ во всех исследуемых торфяных почвах имеют
природное (петрогенное) происхождение.
Ключевые слова: торф, почвы арктической зоны Российской Федерации, источники ПАУ, бугристые торфяники, Cryic Histosols
Н. Н. Данченко, З. С. Артемьева, Ю. Г. Колягин, Б. М. Когут Сравнительный анализ гумусовых веществ и органического вещества физических фракций чернозема типичного // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1241-1254. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100033
Цель работы – оценить взаимосвязь распределения органического вещества почв между химическими фракциями, выделенными традиционной щелочной экстракцией, с его распределением по физическим фракциям. Подход заключался в сравнении структурных особенностей (на основе данных твердофазной 13С ЯМР-спектроскопии) и вклада в общий органический углерод почвы обоих видов фракций. Объект исследования – типичный чернозем контрастного землепользования: целина и длительный чистый пар. Изучаемые химические фракции включали: гуминовые кислоты, гумин, а также составную фракцию, объединившую фульвокислоты, органическое вещество декальцината и фракцию коллоидов, осаждаемых из щелочного экстракта. Физические фракции получали гранулоденсиметрическим методом, они включали легкую фракцию, окклюдированную внутри агрегатов, илистую фракцию и остаток после отделения легких фракций и ила. Результаты для целинной почвы показали близость структуры органического вещества и вкладов в органический углерод почвы в следующих парах фракций: гуминовые кислоты – легкая окклюдированная фракция; гумин – остаток после физического фракционирования; составная фракция – ил. Для почвы под паром структура органического вещества практически идентична для указанных пар фракций, но их вклады в общий углерод почвы заметно отличаются. Показано, что в необрабатываемом черноземе химические фракции приурочены к определенным физическим фракциям, тогда как в деградированной почве это распределение нарушено. Сравнение массы углерода во фракциях двух вариантов чернозема показало, что все фракции теряют углерод при деградации почвы, но наибольшие потери среди химических фракций наблюдаются для гумина (61%), среди физических – для окклюдированной легкой фракции (66%).
Ключевые слова: гуминовые кислоты, гумин, гранулоденсиметрические фракции, 13С ЯМР-спектроскопия, контрастные виды землепользования
- Jiang, L. Q. Xiao, X. Wan, T. Yu, Y. F. Liu, and M.X. Liu ''Research Progress on Microbial Carbon Sequestration in Soil: a Review,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229322100064
Globally, the soil is the largest active terrestrial carbon pool in the biosphere, composed of organic and inorganic carbon. The role of plants in carbon sequestration has been widely studied, but knowledge concerning the potential of soil microorganisms for carbon sequestration remains poor. This article reviews the composition of the carbon-fixing microbes community in the soil, the process of soil microbes carbon fixation, and the factors affecting the rate of carbon fixation. The key scientific problems to be solved urgently are also proposed. It hopes to provide new ideas and methods for comprehensively understanding the carbon sequestration process and mechanism of soil microorganisms, improving the efficiency of soil carbon sequestration, and solving environmental problems caused by climate change and human activities.
Keywords: soil, carbon fixating microorganisms, CO2 fixing pathways, carbon cycle, carbon fixation potential
Zhimin Zhao, Fengxia Shi ''Influence of Temperature and Moisture on Autotrophic and Heterotrophic Respiration in a Semi-Arid Highland Elm Sparse Forest,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229322100180
Little is known about the response of soil respiration components to environmental changes, especially in high-altitude forest ecosystems. To examine the different effects of temperature and moisture on separate soil respiration components, namely autotropic (Ra) and heterotrophic (Rh) respirations, the gap formation method was adopted in a semi-arid highland elm (Ulmus pumila L.) sparse forest, Northwestern China. In 2021, a 9.33 m transect between two elm trees was built, forming a gap of elm sparse forest on the plateau. Soil respiration was measured along the transect between two elm trees. The results showed that the soil respiration under the canopy decreased with increasing distance from the base of the elm, and that the root had no effect on the soil respiration outside the canopy. Here we demonstrated that the mean value of Ra contribution to the total respiration (Rt) is 63%. Results of this study also showed that the temperature sensitivity of Rh (Q10 = 4.29) was much higher than that of Ra (Q10 = 1.40), and that soil moisture (SM) explained the variation of Ra (64.4%) better than that of Rh (49.9%). Our results suggested that the key driver of Rh was soil temperature (ST), and that of Ra was SM in the semi-arid highland elm sparse forest in Northwest China. The gap formation method is helpful to better understand the different responses of Ra and Rh to the variation of ST and SM in elm sparse forest in the semi-arid highland of Northwest China. We highlight that the different responses of Rh and Ra to the same environmental factors should be considered when predicting the future soil carbon cycle.
Keywords: gap formation, soil carbon, transect, Q10, semi-arid lands
Физика почв
А.В. Иванов, М.А. Сало, В.Ю. Толстикова, С.В. Брянин, Д.Г. Замолодчиков Влияние ветровала на эмиссию диоксида углерода и запасы тонких корней в почвах центрального Сихотэ-Алиня // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1255-1264. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100057
Рассмотрено влияние масштабного ветровала в результате тайфуна Лайонрок (2016), ставшего причиной полного разрушения лесных насаждений на площади 36 тыс. га в границах Сихотэ-Алинского заповедника, на эмиссию углерода с поверхности почв и запасы тонких корней. Пробные площади на ветровале и контроле заложены в кедровнике и березняке. Эмиссия с поверхности почвы на ветровальной площади в березняке 5.52 ± 1.12 т С/(га год) оказалась на 25% меньше по сравнению с контролем в связи с ослаблением дыхания корней. Поток углерода из почвы на ветровальной площади в кедровнике составил 8.02 ± 1.50 т С/(га год) и, напротив, оказался больше, чем на контрольном участке на 29%. Это можно объяснить интенсивным разложением тонких коней на ветровале в кедровнике в период измерений, в то время как корни берез преимущественно разложились до начала измерений. Запас тонких корней после ветровала уменьшился в кедровниках на 20%, в березняках на 37%; при этом запас мертвых корней на ветровальном участке кедровника был на 58% больше по сравнению с контролем, а в березняке на 28% меньше по сравнению с контролем. Определено, что ветровал значимо повышает влажность почвы (p < 0.001). Построены температурные зависимости эмиссии СО2 из почвы. Темпы изменения запасов тонких корней после нарушения определяют изменения общей почвенной эмиссии. Вследствие ветровала территория Тернейского лесничества стала еще более мощным источником углерода.
Ключевые слова: поток углерода, бурые лесные почвы, разрушение лесных насаждений
Курочкина Г. Н. Изучение пористости почв и почвенных минералов, адсорбционно- модифицированных гуминовой кислотой, методом ртутной порометрии // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1265-1276. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100094
На основании прямых адсорбционных исследований изучены особенности образования адсорбционных слоев гуминовой кислоты на поверхности почв и составляющих ее минералов, оказывающих модифицирующее действие на формирование дисперсных характеристик. В экспериментах по определению пористости и распределению пор по размерам использован универсальный метод ртутной порометрии высокого давления, позволяющий определять поровые характеристики минералов и почв во всем диапазоне размеров. Показано, что адсорбционная модификация поверхности каолинитовой, монтмориллонитовой, палыгорскитовой глин, кварцевого песка, серой лесной почвы (Eutric Retisol (Loamic, Cutanic)), чернозема (Luvic Chernozem (Pachic) гуминовой кислотой незначительно влияет на общую пористость и суммарный удельный объем пор и сильней на дифференциальные величины объема пор и распределение пор по размерам в широком интервале размеров (крипто-, ультрамикро-, мезо- и макропоры). При этом для почв отмечается меньшее воздействие адсорбированной ГК на их пористые характеристики. Полученные результаты важны как для выяснения механизма формирования почвенного поглощающего комплекса, так и для направленного регулирования структурных и водно-физических характеристик почв, что является важнейшим фактором плодородия.
Ключевые слова: глинистый минерал, серая лесная почва (Eutric Retisol (Loamic, Cutanic)), чернозем (Luvic Chernozems (Pachic), адсорбция, объем пор
Биология почв
- Nurzhan C., H. Tian, B. Nuralykyzy, W. He ''Soil Enzyme Activities and Enzyme Activity Indices in Long-Term Arsenic-Contaminated Soils,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S106422932210012X
Soil pollution by arsenic (As) has become one of the greatest environmental problems. Heavy metal pollution can lead to a decrease in soil quality and functional degradation, resulting in a decrease in soil enzyme activities. Soil enzyme activity has been proposed as an appropriate indicator for assessing metal pollution since it is sensitive to microbial changes induced by heavy metal stress and is strongly linked to soil nutrient cycling. Therefore, early detection and evaluation systems monitoring soil pollution are significantly critical. Hence, in long-term As-polluted soils the activity of four soil enzymes, such as dehydrogenase (DHA), fluorescein diacetate (FDA), acid phosphatase (AcP) and urease (URE) was investigated. Functional diversity indexes of soil enzymes were evaluated by geometric mean (GM), weighted mean (WM) and total enzyme index (TEI). Results showed that GM, WM and TEI were better correlated with soil characteristics than single enzyme activities. Only in Hunan Shimen soils, total As content shows a significant negative correlation with all soil enzyme activities and functional diversities. Results of RDA analysis showed that AN, clay and SOM contents were the dominant soil factors affecting soil enzymes and functional diversities in the Yunnan soils. In contrast, TN, total As, AN and AP were dominant factors in the Hunan Shimen soils. The ecological dose (ED10, ED50) values varied widely. URE and DHA are indicated as the most sensitive soil enzymes for As pollution. Except for GM, two functional diversities’ (TEI and WM), ED10 and ED50 values showed higher results than single soil enzyme. The results demonstrate that soil properties strongly influence soil enzyme activities in both soils. In contrast, soils with high SOM content can reduce the effect of As on them by covering them from the inhibition effect. URE and DHA soil enzymes illustrated the lowest ED values. Consequently, they can be used as bioindicators in As-contaminated soils.
Keywords: arsenic pollution, ecological dose, functional diversity index
Л. Н. Пуртова, Я. О. Тимофеева Изучение некоторых свойств и активности каталазы агротемногумусовых подбелов при различных видах агротехнического воздействия // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1277-1289. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100136
Изучено влияние различных видов агротехнического воздействия на внутрипрофильное изменение свойств и активности каталазы агротемногумусовых подбелов с выраженным процессом образования ортштейнов. Наиболее близкими по свойствам и морфологии к почвам природных ландшафтов были почвы залежи, которые характеризовались слабокислой реакцией среды, наибольшими значениями активности каталазы и содержания гумуса в верхней части профиля. В почвах фитомелиоративного варианта опыта поступление легкоразлагаемых растительных остатков в совокупности с менее кислой реакцией среды способствовало активизации активности каталазы. Высокий уровень проявления активности каталазы установлен в горизонтах с максимальным содержанием ортштейнов. Почвы варианта опыта с длительным внесением органических удобрений характеризовались увеличением запасов гумуса в метровом слое и наименьшим обогащением каталазой. Внесение минеральных удобрений сопровождалось уменьшением содержания гумуса, однако резкого изменения активности каталазы не вызвало. Предложен расчет коэффициента запасов каталазы, более объективно отражающий уровень активности каталазы исследованных почв.
Ключевые слова: гумус, удобрения, мелиорация, внутрипрофильное изменение свойств, железо-марганцевые ортштейны
Can Wu, Xiangshi Kong, Bingxing He, Fuqiang Song, Yonghui Lin, Yanyan Jia, A.V. Kurakov, Zaihua He ''The Biotic and Abiotic Factors of Regulation of Arbuscular Mycorrhizal Fungi Activity in Litter Decomposition: Review,'' Eurasian Soil Science, (), - (). https://doi.org/10.1134/S1064229322100155
Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) play an important role on litter decomposition, which is the keyways for nutrients returning to natural ecosystems. Although having no known saprotrophic abilities like ectomycorizal and ericoid fungi, AMF can affect litter decomposition by releasing low molecular compounds such as sugar, amino acids and organic acids through extraradical mycorrhizal hyphae, or deposit dead hypha fragments as nutrient (e.g., carbon) input and to stimulate microbial decomposers, i.e., priming effect. Besides, interactions of AMF with saprotrophic microorganisms through ways such as niche competition, synergistic cooperation, specific microorganisms recruitment and by soil nutrient removal that can influence litter decomposition. Under different microenvironments, AMF display various nutrient acquisition strategies, which also affects this process. The magnitude and direction of AMF effects on litter decomposition depend on plant communities, litter quality, soil and litter nutrient dynamics, soil physical and chemical properties (mainly, physical structure, temperature, humidity, pH and nutrient content). The exacerbation of global changes (drought, chemical fertilization and soil acidification) is exerting pervasive impacts on ecosystem processes and functions mediated by AMF. In this review, we explore the current state of knowledge about the impacts of AMF on litter decomposition from microenvironment perspective. The summary of the potential influence of various microsite abiotic and biotic factors on this process in order to provide theoretical reference for comprehensive analysis of ecosystem functions of AMF is made.
Keywords: soil microorganisms, soil physical and chemical properties, litter quality, saprotrophs
А. В. Князева, Л. В. Лысак, Н. А. Манучарова, Е. В. Лапыгина, А. В. Александрова Численность и таксономическое разнообразие прокариот аллювиальной бурой почвы и сопряженных субстратов (Вьетнам, заповедник Пу Хоат) // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1290-1300. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100070
Дана количественная и качественная характеристика почвенного прокариотного сообщества аллювиальной бурой почвы, опада и “подвешенной почвы” в корзинках эпифитов. Численность бактерий, измеренная прямым люминесцентным методом, варьировала от 1.1 до 2.6 млрд. кл./г почвы и была максимальной в “подвешенной почве”, меньшими значениями характеризировались опад и горизонты А и АВ аллювиальной бурой почвы. В прокариотном сообществе преобладали филумы Proteobacteria, Actinobacteria и Acidobacteria, значительно меньше были представлены филумы Chloroflexi, Firmicutes и Verrucomicrobia, минимально – Nitrospirae, Planctomycetes и Gemmatimonadetes. Представители домена Archaea обнаружены в горизонте А и в “подвешенной почве”. Их содержание было значительно меньше, чем домена Bacteria, и не превышало 1%. В почве горизонта А археи представлены филумами Тhaumarchaeota, Euryarchaeota, в “подвешенной почве” – Thaumarchaeota, Woesearchaeota. На основании рассчитанных экологических показателей (α- и β-разнообразие, меры сходства по метрикам Брея–Кертиса и weighted UniFrac) выявлено, что микробиом “подвешенной почвы” ближе к таковому горизонта А бурой аллювиальной луговой почвы, а не растительному опаду. Метаболически активная часть прокариотного сообщества, представленная филумами Proteobacteria, Actinobacteria и Acidobacteria, была наибольшей в “подвешенной почве”, меньшей – в опаде и горизонте А бурой аллювиальной почвы, что соотносилось с высокой численностью этих филумов и значительным таксономическим разнообразием бактерий в этом локусе. Функциональные гены (nifH и alkB) детектированы во всех исследованных субстратах. Численность копий функциональных генов была наибольшей в образце “подвешенной почвы”, что делает этот локус перспективным для выделения штаммов с высоким биотехнологическим потенциалом.
Ключевые слова: численность бактерий, ДНК-метабаркодинг, FISH, численность копий nifH и alcB генов, Fluvisol
- Luo, X. J. Zhang, H. G. Zhang, D. Liu, H. X. Wang, and J.F. Song ''Graphene Oxide Influences on Bacterial Community Diversity of Larix olgensis Rhizosphere of Haplic Cambisols in Northeast China,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229322100106
The rapidly increasing application and production of graphene oxide (GO) may lead to its environmental release at high levels. Haplic Cambisols with Larix olgensis seedlings were treated with different concentrations of GO (0, 25, 50, 150, 250, and 500 mg L-1, expressed as CK, T1, T2, T3, T4, and T5, respectively) for 50 days. Then, we investigated the influence of GO concentrations on the bacterial community of rhizospheric soil by High-throughput sequencing technology. Adding GO significantly increased bacterial community richness, with a trend of increasing initially, decreasing and then increasing with increasing GO concentration. The diversity indices differed by treatments, but the pattern of change was not obvious. Except for a few unidentified bacteria, the relative abundances of Acidobacteria, Actinobacteria, Chloroflexi, Nitrospirae, Proteobacteria and Verrucomicrobia were the highest, and different concentrations of GO changed the relative abundance of the main bacterial populations. The rank order of bacterial similarity was T5 = T1 > T2 = T4 > T3 > CK. Different GO treatments usually significantly enhanced the metabolic function of bacteria. This empirical study is the first to provide experimental evidence revealing the interrelations between GO contamination and changes of bacterial community diversity of Larix olgensis rhizospheric Haplic Cambisols in Northeast China.
Keywords: bacterial metabolic function, High-throughput sequencing, Acidobacteria, Actinobacteria, Chloroflexi, Nitrospirae
Мелиорация почв
Любимова И. Н. Возможные изменения почв сухостепной зоны в связи с глобальным изменением климата // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1301-1309. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100112
Проанализировано изменение строения и свойств целинных и мелиорированных светло-каштановых почв (Eutric Cambisol (Loamic, Protocalcic, Ochric)) и солонцов (Protosalic Solonetz (Loamic, Columnic, Cutanic, Differentic, Ochric)) через 24 года после закладки опыта (Городищенский район, Волгоградская область). Показано, что динамика современных погодных условий влияет на содержание и распределение в целинных почвах легкорастворимых солей и обменного натрия и приводит к изменению классификационного положения почв на видовом и родовом уровнях. В результате мелиоративных воздействий изменяется строение почвенного профиля. Солонцы теряют типообразующий солонцовый горизонт, в светло-каштановых почвах светлогумусовый горизонт AJ преобразуется в агрогумусовый горизонт Р. Приведена схема профильного строения агрогенно-измененных светло-каштановых почв и солонцов опытного участка. Выявлено, что при разрушении солонцового профиля при мелиоративных воздействиях при имеющихся климатических параметрах в почвах не происходит его восстановления, но развивается процесс окарбоначивания почв. Приведены возможные сценарии развития почв с учетом глобального изменения климата и возможного перераспределения количества выпадающих осадков по сезонам.
Ключевые слова: почвы солонцовых комплексов, прогноз изменения почв, солонцы, окарбоначивание почв, мелиорация солонцов
Эрозия почв
Zheng Zhang, Qiang Li, Weijie Yu, Hui Sun ''Soil Erosion Resistance-enlarging Potential by Plant Roots as Determined in a Simulated Flume Experiment,'' Eurasian Soil Science, https://doi.org/10.1134/S1064229322100179
It has been suggested in previous studies that plant roots enlarged soil resistance to concentrated flow erosion mainly through physical (root net-link and root-soil bonding) and biochemical effects. The objective of this study is to further assess soil resistance-enlarging potential of this twofold effect of roots, especially for different textured soils. Two textured soils (silt loam and silt clay) and four kinds of soil samples (1. bared parent soils, representing samples with no root effect, 2. bared tillage soils, representing samples with biochemical effect alone, 3. root-texture cotton thread-permeated soils, representing samples with root net-link effect alone and 4. Purple alfalfa root-permeated soils, representing samples with root total effect.) were prepared and tested in flume experiments. The results showed that soil resistance to concentrated flow increased and sediment yields decreased in different degrees due to different root effects. Root physical effect increased soil resistance to a larger extent compared with root biochemical effect (the relative contribution values of root physical effect were 85% and 89% in silt loam and silt clay soil, respectively). In root physical effect, root soil bonding appeared to act as the main form, particularly in silt clay.
Keywords: root physical effect, root biochemical effect, concentrated flow, soil texture
Деградация, восстановление и охрана почв
Н.А. Юдина, И. Н. Семенков, А. В. Шарапова, С.А. Леднев, Т.В. Королева Пространственная дифференциация свойств поверхностного слоя почв, формирующихся на шахтных отвалах в Подмосковном угольном бассейне // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1310-1320. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100161
Охарактеризованы свойства почв в районе добычи высокосернистых бурых углей (север Среднерусской возвышенности, Тульская область), прекращенной в конце XX в. Рассмотрены три ключевых участка, вмещающих по одному техногенному объекту: конический нерекультивированный отвал, спланированный отвал и рекультивированный отвал. Для поверхностного слоя почв этих участков (0–10 см) составлена серия карт распределения температуры, рН, удельной электропроводности водной вытяжки, содержания гранулометрических фракций, почвенного органического углерода (Сорг) и химических элементов (Al, Ca, Fe, Mg, Mn и S). На коническом отвале преобладают среднесуглинистые токсилитостраты (Spolic Technosols), темный поверхностный слой которых характеризуется сильнокислой реакцией (рН 3.2 ± 0.5) и повышенной относительно фоновых почв удельной электропроводностью (1.72 ± 0.07 дСм/м). На участках, сложенных прогоревшим материалом, распространены осветленные и менее прогретые (на 1°С) литостраты (Technosols), обладающие меньшей кислотностью (на 0.7 ед. рН, p = 0.022) и меньшим содержанием электролитов (в 2.4 раза, p = 0.022). Тяжелосуглинистые почвы спланированного отвала представлены (токси)литостратами и пелоземами гумусовыми (Regosols). На уровне тенденции можно отметить, что задернованные почвы содержат больше физической глины (p < 0.05), имеют повышенные значения рН и содержания Al, Fe, Mn и S, а также Ca (p < 0.001) и пониженную удельную электропроводность относительно незадернованных почв при незначимых отличиях по содержанию Сорг. Тяжелосуглинистые реплантоземы (Anthrosols) фитомелиорированного отвала имеют нейтральную реакцию среды за счет использования материала природных почв и слабо дифференцированы по обследованным показателям за исключением повышенного содержания S и пониженного – Ca в почвах склонов (p < 0.01), что, вероятно, вызвано влиянием сернокислых стоков.
Ключевые слова: загрязнение почв, угледобыча, кислые фильтрационные воды, чернозем (Chernozems), техногенные поверхностные образования (Technosols), ГИС-анализ, токсистратоземы (Regosols over Phaeozems), темноцветные почвы, объекты накопленного вреда, карбоновые полигоны
В. Н. Голосов, А. П. Жидкин, А. И. Петелько, М. С. Осипова, Н. Н. Иванова, М. М. Иванов Полевая верификация эрозионных моделей на основе исследований малого водосбора в бассейне р. Воробжи (Курская область) // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1321-1338. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100045
По результатам полевых оценок темпов смыва и аккумуляции на распаханном балочном водосборе Спокоевка, расположенном в бассейне р. Воробжи (Среднерусская возвышенность, лесостепная зона) проведена верификация расчетов перераспределения наносов, выполненных на основе совместного использования модели WATEM/SEDEM для расчетов ливневого смыва и модифицированной модели ГГИ – для талого смыва. Данные о слое смыва/намыва почвы (преимущественно чернозема) на распаханных склонах и в днище (стратоземы) балки за весь период земледельческого использования водосбора получены при помощи почвенно-морфологического метода. Скорость осадконакопления в днище балки за период после 1986 г. определялась по вертикальному распределению в отложениях изотопа 137Cs чернобыльского происхождения. Сопоставление результатов моделирования с полевыми оценками потерь почвы на пашне и объемами отложений в днище балки показало их хорошую сходимость. Установлено, что, помимо точности среднемноголетних оценок потерь почвы, модель удовлетворительно отражает пространственное расположение зон с разной интенсивностью смыва, а также учитывает перемещение почвенного вещества при механической эрозии. Некоторые расхождения результатов моделирования и полевых данных преимущественно обусловлены недостаточной детальностью входных параметров, например данных о севооборотах или особенностях микрорельефа территории. Выявлена недостаточная точность оценок по модели WATEM/SEDEM темпов и объемов аккумуляции наносов, особенно за пределами пашни.
Ключевые слова: водная эрозия почв, механическая эрозия, WATEM/SEDEM, аккумуляция, нанос, чернозем, стратозем
