Почвоведение №2, 2020
Генезис и география почв
Хитров Н. Б., Убугунов В. Л., Убугунова В. И., Рупышев Ю. А., Аюшина Т. А., Жамбалова А. Д., Цыремпилов Э. Г., Парамонова А. Е., Насатуева Ц. Н. Газогидротермальное турбирование почв как фактор формирования микроповышений // Почвоведение. 2020. № 2. С. 133-151. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020069
В северной части Баргузинской котловины в районе разгрузки Кучигерских гидротерм по периферии болот и на вогнутых заболоченных поверхностях аллювиальной равнины обнаружены валы и кочкообразные микроповышения неясного генезиса. Классический механизм образования кочек травяных болот здесь заменяется диапировым, возникающим вследствие давления восходящих газогидротермальных флюидов из сейсмически активных глубинных разломов. Представлено строение и некоторые свойства почв переходных участков от болотного массива с активными грифонами термальных вод Кучигерского источника к аллювиальной равнине, имеющих сильновыраженный микрорельеф в виде цепочек микроповышений на фоне сети микродолин. Получены эмпирические статистические кумулятивные распределения морфометрических характеристик микрорельефа. Исследованные микроповышения образуют генетический ряд газогидротермально турбированных почв от органогенных вариантов с минимальным внедрением снизу песчаного материала на краю болота до преимущественно минеральных вариантов выдавленного кверху глеевого горизонта разной степени окисления на аллювиальной равнине.
Ключевые слова: Байкальская рифтовая зона, газогидротермальные флюиды, морфология почв, микрорельеф, засоленность почв, пирит
Трифонова Т. А., Мищенко Н. В., Петросян Ж. Д. Анализ динамики почвенно-продукционного потенциала экосистем речных бассейнов по данным дистанционного зондирования // Почвоведение. 2020. № 2. С. 152-164. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020136
Для оценки состояния почвенных и растительных ресурсов территории нескольких речных водосборных бассейнов использован показатель почвенно-продукционного потенциала, рассчитываемый по наземным и дистанционным данным (индекс поглощенной растительностью при фотосинтезе радиации, FPAR), а также показатели запаса фитомассы, данные о продукции фитоценозов и структуре землепользования, листовой индекс, LAI. Показано, что экосистемы речных бассейнов, расположенные в разных природно-климатических зонах, неоднозначно реагируют на изменения климатических параметров. Полученные данные позволяют прогнозировать динамику почвеннопродукционного потенциала в условиях изменения таких климатических характеристик, как температура и осадки. Показано, что продукционный потенциал продолжает со временем увеличиваться только на тех территориях, где сумма биологически активных температур является ограничивающим фактором, т.е. в бассейнах зоны смешанных лесов. Установлено, что в речных бассейнах с ограниченным количеством осадков повышение температуры приведет к уменьшению почвеннопродукционного потенциала.
Ключевые слова: климатические параметры, глобальный листовой индекс (LAI), индекс поглощенной растительностью при фотосинтезе радиации (FPAR), изменение климата
Овчинников А. Ю., Выборнов А. А., Кулькова М. А., Занина О. Г., Лопатина Д. А., Дога Н. А., Юдин А. И., Алифанов В. М. Почвенно-экологические условия на нео-энеолитическом поселении "Орошаемое" в Нижнем Поволжье // Почвоведение. 2020. № 2. С. 165-177. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020082
Представлены результаты междисциплинарных исследований, проведенных на нео-энеолитическом археологическом поселении “Орошаемое” (возраст 5–7 тыс. лет до н. э.) Саратовская область. Изученные почвы представлены светло-каштановыми карбонатными (Eutric Cambisol (Loamic, Protocalcic, Ochric)), в археологическом раскопе – антропогенно-преобразованным вариантом. В исследовании применяли комплекс почвенных, палеопочвенных, палеоклиматических, палеоботанических методов и метод радиоуглеродного датирования. Получена и уточнена информация о смене периодов увлажненности и аридизации территории, об этапах почвообразования и осадконакопления, о растительном покрове в голоцене на археологическом памятнике. Согласно полученным данным, в период 7245 ± 60 ВР по настоящее время происходила периодическая смена аридных условий к гумидным и наоборот. В периоды аридизации на памятнике происходило медленное и кратковременное осадконакопление, что было связано с высокой скоростью выветривания и переноса (выдувания) отложений. В связи с этим мощности отложений лёссовидных суглинков (или “стерильных” горизонтов), сформировавшихся в эти периоды, небольшие по сравнению с разновременными культурными слоями. В периоды гумидизации шло интенсивное осадконакопление с процессами почвообразования. Полученные данные показали, что последние 5 тыс. лет происходит нарастание и усиление процессов гумидизации климата. Сделаны предварительные расчеты осадконакопления и почвообразования в голоцене на исследуемой территории. Интенсивность и скорость процессов осадконакопления и почвообразования на протяжении голоцена в регионе проявлялись по-разному. Скорость формирования почвы варьировалась от 35 до 0.8 см/100 лет. Результаты позволили дополнить и реконструировать природно-климатические особенности этой территории. Периодическая смена экологических условий в голоцене рассматриваемого региона, сказывалась на жизни племен, регулировала особенности расселения, региональные и, вероятно, глобальные миграции. Реконструкция природно-климатических особенностей археологического поселения и сравнение с литературными данными выявили неодинаковую палеогеографическую обстановку в Нижнем Поволжье. Показано, что существующая в литературе хронология и система ландшафтно-климатических изменений в голоцене для южных аридных регионов Восточно-Европейской равнины требуют уточнения и детализации.
Ключевые слова: палеопочвоведение, палеоэкология, голоцен, Eutric Cambisols (Protocalcic)
Химия почв
Дымов А. А., Милановский Е. Ю. Оценка комплексообразования органического вещества почв с медью методом аффинной хроматографии // Почвоведение. 2020. № 2. С. 178-187. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020045
Аффинная хроматография с иммобилизированными ионами металлов (IMAC-хроматография) использована для фракционирования органических соединений щелочного экстракта из лесных почв Республики Коми по критерию их способности образовывать комплексные соединения с ионами меди. На основе подбора условий разделения предложен алгоритм хроматографического фракционирования веществ на группы молекулярно гомогенных соединений, основанный на последовательном изменении рН и ионной силы элюента. Показано, что соединения щелочного экстракта содержат три фракции, компоненты которых различаются способностью образовывать комплексные соединения с медью. Установлено, что гумусовые вещества подзолов (Albic Podzol), подзолистых (Glossic Retisol) и торфянисто-подзолисто-глееватых почв (Histic Retisol) различаются по относительному содержанию лигандообразующих органических соединений. Максимальное содержание (по Сорг) комплексонов меди, характерно для органического вещества лесных подстилок рассматриваемых почв (14–21 г/кг). Соответствующие значения содержания органического вещества элювиальных горизонтах составляют 0.5–1.5 г/кг. Наиболее высокое содержание соединений углерода, способных связывать ионы меди, характерно для подзолистых почв, в то время как компоненты органического вещества из подзолов и торфянисто-подзолисто-глееватых почв характеризуются несколько меньшей аффинностью к меди. Представленный алгоритм может быть использован для оценки устойчивости почв к загрязнению тяжелыми металлами.
Ключевые слова: лесные почвы, почвенное органическое вещество, методы фракционирования
Васильчук Ю. К., Белик A. Д., Буданцева Н. А., Геннадиев А. Н., Васильчук Д. Ю. Изотопный состав углерода и полиарены в педогенном материале ледяных жил Батагайской едомы (Якутия) // Почвоведение. 2020. № 2. С. 188-198. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020148
Исследованы изотопный состав углерода и содержание полициклических ароматических углеводородов в педогенном материале включений из повторно-жильных льдов Батагайской едомы (Якутия). Определены концентрации 11 полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), в сумме равные в среднем 170 нг/г (минимум 7 нг/г, максимум 430 нг/г), и величины δ13С почвенных липидов, равные в среднем –29‰ (минимум –31.1‰, максимум –26.2‰). Доминирующими полиаренами в составе ассоциаций являются фенантрен и гомологи нафталина, в следовых количествах содержатся тяжелые ПАУ, в том числе бенз(а)пирен, рассматривающийся как индикатор пирогенных процессов. Содержание ПАУ и величины δ13С в ледяных жилах обнаруживают тренд уменьшения с глубиной. Указанные величины δ13С и содержание ПАУ указывают на почвенное происхождение включенного материала в толще повторно-жильных льдов. Сделано заключение о том, что одними из источников ПАУ были растительные остатки и природные пожары. Показано, что выявленный тренд изменения содержаний полиаренов с глубиной может быть связан со сменой ландшафтов в позднеплейстоценовое время.
Ключевые слова: едомные толщи, ледяные комплексы, полициклические ароматические углеводороды, изотопы углерода, позднеплейстоценовые ландшафты, подбуры, Entic Podzols
Суханова Н. И., Трофимов С. Я., Степанов А. Л., Кирюшин А. В. Особенности черноземных почв района Хоперского глубинного разлома земной коры // Почвоведение. 2020. № 2. С. 199-209. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020124
Исследованы химические свойства черноземных почвы, подвергающихся воздействию глубинного водородного флюида (Воронежская область, Россия). Показано, что черноземы обыкновенные в зонах локального выделения эндогенного водорода меняют свойства в результате формирования интенсивного восстановительного режима, обусловленного потоком водородного флюида. Резко увеличивается кислотность почвенного профиля, исчезают карбонатные новообразования, профиль становится полностью промытым от карбонатов, увеличивается содержание подвижного железа. При увеличении общего содержания гумуса происходит осветление гумусового горизонта изза резкого изменения состава гумуса в сторону фульватности. Почвы теряют плодородие, урожай на таких территориях может снижаться на 30–40%. В западинах с временным переувлажнением восстановительные процессы в почвах усиливаются.
Ключевые слова: чернозем обыкновенный, дегазация, молекулярный водород, гумус
Физика почв
Chen X. Guo L. Shao X. Wang S. Lid Mixed Calorimetry Method Analysis for the Frozen Soil Specific Heat Test Considering the Effect of Latent Heat // Eurasian Soil Science. 2020. № 2. опубликована в английской версии журнала
To reveal the errors caused by using temperature as the reference parameter during the testing of frozen soil specific heat, the compositional evolution of frozen soil during testing was analyzed. The heating process of the soil sample is regarded as a superposition of the temperature increase in each phase and the melting of ice. On this basis, we propose the calorimetry of a multicomponent system for the analysis of frozen soil specific heat test considering the effect of latent heat. The specific heat of warm frozen soil is calculated basing on a laboratory test and the methods proposed herein. The tested values of unfrozen water content were compared with the values of unfrozen water content calculated by the inverse method of specific heat, and the tested values of specific heat were compared with the values calculated by the mass-weighted average method and the values calculated by the conventional method. The results show that the specific heat of frozen soil directly determined by the heating-temperature measurement method includes the effect of the latent heat of phase change and thus cannot be used in the scientific calculation of the temperature field. The specific heat of the frozen soil determined by considering the effect of latent heat has higher accuracy and broder applicability than the conventional method.
Keywords: phase change, specific heat, unfrozen water, calorimetry system
Биология почв
Ходжаева А. К., Шатилович А. В., Губин С. В., Лупачев А. В. Количественная оценка минерализуемого пула органического вещества в криоземах тундр Колымской низменности // Почвоведение. 2020. № 2. С. 210-218. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020070
Процессы криогенного массообмена влияют на содержание и распределение органического вещества в профилях криоземов, обогащая им минеральные горизонты. Показано, что минерализационная способность преобладающей части органического вещества криоземов, даже при оптимальных условиях температуры и влажности, низкая. Несмотря на значительное варьирование содержания микробной биомассы, сохраняется общая закономерность ее распределения по профилю, с максимумами в верхних органогенных горизонтах и резким уменьшением в минеральных. Доля углерода микробной биомассы от валового органического вещества по всему профилю криоземов не превышает 1%. Величина дыхательного коэффициента (Qr) варьирует в пределах от 0.1 до 0.3. Наиболее значимое влияние на содержание микробной биомассы и изменение ее дыхательной активности в профилях криоземов оказывают содержание Сорг, Nобщ и количество пор и пустот.
Ключевые слова: Cryosol, многолетняя мерзлота, потенциально-минерализуемое органическое вещество, микробная биомасса
Porjasem, A. Landi, N. Enayatizamir, S. Hojati The release of some elements from vermiculite during the short periods of incubation by heterotrophic bacteria // Eurasian Soil Science. 2020. № 2. опубликована в английской версии журнала
Деградация, восстановление и охрана почв
Щемелинина Т. Н., Анчугова Е. М., Лаптева Е. М., Василевич Р. С., Маркарова М. Ю., Глазачева Е. Н., Успенская М. В. Моделирование технологии "контурного заводнения" в микрокосмах // Почвоведение. 2020. № 2. С. 219-229. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020112
Представлены результаты моделирования комплексной биотехнологии “контурного заводнения” для очистки сильнозагрязненной нефтью агродерново-подзолистой почвы (Albic Retisols (Loamic)) при помощи бактериально-дрожжевого консорциума, микроводорослей и альго-бактериальнодрожжевого консорциума с применением минеральных удобрений. Выявлены закономерности изменения биотических показателей и содержания нефтепродуктов на различных этапах деструкции нефти в микрокосмах. Показано, что изменения численности углеводородокисляющих микроорганизмов в изучаемых микрокосмах (микроэкосистемах) имеют различную направленность в зависимости от внесенного биологического агента. При внесении микроводорослей численность данной группы микроорганизмов снижается на порядок в конце эксперимента, а при внесении бактериально-дрожжевого и альго-бактериально-дрожжевого консорциума – восстанавливает численность к 90 суткам. Биохимическая активность в микрокосмах оставалась на высоком уровне во всех случаях. Показана эффективность использования нефтеокисляющих микробных консорциумов, в том числе с применением культур микроводорослей. Бактериально-дрожжевой и альго-бактериальнодрожжевой консорциумы в присутствии минеральных добавок оказывают максимальный эффект очистки при моделировании технологии в микрокосмах. Эффективность очистки почвы от нефтепродуктов за 90 суток лабораторного эксперимента составила 60–63%. Данные ИК-спектроскопии диагностируют уменьшение доли насыщенных алифатических структур, накопление ароматических углеводородов и кислородсодержащих соединений, которые являются промежуточными продуктами метаболизма при микробном окислении углеводородов нефти. Ключевые слова: нефтяное загрязнение, альго-бактериально-дрожжевой консорциум, биологическая активность, эффективность очистки
Рыжова И. М., Телеснина В. М., Ситникова А. А. Динамика свойств почв и структуры запасов углерода в постагрогенных экосистемах в процессе естественного лесовосстановления // Почвоведение. 2020. № 2. С. 230-243. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020100
Изучена динамика ряда свойств почв, а также запасов углерода в основных компонентах постагрогенных экосистем в ходе естественного лесовосстановления в зависимости от литологических условий и характера сельскохозяйственного использования в прошлом на примере четырех хронорядов на территории Костромской области. По мере лесовосстановления происходит увеличение кислотности и уменьшение содержания обменных оснований в верхней части профиля, более четкий тренд выявлен для легких почв. Характер динамики содержания и запасов органического углерода определяется типом использования угодья, а интенсивность постагрогенной динамики – нативными свойствами почвы. По мере восстановления лесной растительности происходит постепенная дифференциация старопахотной толщи по содержанию и запасам углерода, максимально выраженная в почвах лесов 90–100 лет. Примерно за 100 лет общий запас органического углерода в экосистеме возрастает в 7–9 раз при зарастании пахотных угодий, в 3.5 раза – при зарастании сенокосов. Изменяется структура запасов углерода в экосистеме – доля почвенного углерода через 20 лет после прекращения использования уменьшается с 80 до 50%, доля детрита, напротив, возрастает до 10% от общего запаса.
Ключевые слова: залежи, постагрогенные почвы, сукцессия, Albic Podzol, Albic Retisol
Белозерцева И. А. Интегральная оценка состояния почвенного покрова при добыче подземных энергетических ресурсов Среднего Приангарья // Почвоведение. 2020. № 2. С. 244-258. https://doi.org/10.1134/S0032180X20020021
По результатам многолетних исследований составлена почвенная карта наиболее освоенной части газоконденсатного месторождения Среднего Приангарья. Территория исследования входит в Северо-Прибайкальскую горную провинцию с подзолистыми (Podzols), дерново-подзолистыми (Folic Retisols) почвами, торфяно-подзолами (Histic Podzols), торфяно-криоземами (Histic Cryosols), серогумусовыми (Cambisols) и темногумусовыми (Phaeozems) почвами. Выявлено природное разнообразие почвенного покрова и уровни содержания в нем макро- и микроэлементов. Установлено, что в почвах некоторых площадок обустройства газоконденсатного месторождения содержание нефтепродуктов, свинца, цинка, никеля и хрома превышает фоновые значения и санитарно-гигиенические нормы. На территории базы и некоторых буровых скважин месторождения изменился состав почвенных вод, наблюдается хлоридное засоление почв. Проведено экологическое районирование территории по категориям значимости для человека и экосистемы и чувствительности почв к антропогенному воздействию. Большая часть территории месторождения пригодна для использования и освоения. Рекомендуется отказаться от использования высокозначимых почв мерзлотно-таежных и ценных коренных ландшафтов, а также высокочувствительных почв крутых склонов. В зону преимущественного улучшения с последующим переводом в категорию экстенсивного использования отнесены участки с сильно нарушенным напочвенным покровом и дерновым горизонтом.
Ключевые слова: картографирование, загрязнение, экологическое районирование, газоконденсатное месторождение, Иркутская область
