Статьи

Изучен состав водных вытяжек из почв, подстилок и наземного опада в зоне гнездовий серой цапли и фоновых участков в области распространения серых лесных почв под широколиственным лесом Тульского региона. Установлено, что деятельность птиц приводит к поступлению экскрементов, формированию специфических лесных подстилок, увеличению доли крупного древесного опада в процессе строительства гнезд. Показано, что верхние горизонты почвы, подстилка и опад в условиях гнездовий характеризуются повышенным содержанием таких макроэлементов, как кальций, калий и магний, среди микроэлементов - меди, цинка и стронция, а также анионов - NO₃^-, PO₄^3- и Cl^-.

Рассмотрены свойства репрезентативных почвенных профилей альфегумусовых подзолов (Podzols), включенных в базу данных Единого государственного реестра почвенных ресурсов России. В результате обработки и анализа массива данных (53 разреза - измеренные профили) скорректированы диапазоны значений ряда параметров. Установлено, что в большинстве случаев свойства альфегумусовых подзолов имеют более широкий интервал значений по сравнению с приведенными в литературе оценочными профилями (мощность альфегумусового горизонта, содержание гумуса в гор. Е). В то же время диапазон значений содержания гумуса для иллювиального горизонта оказался у2же. Выявлена специфика альфегумусовых подзолов отдельных регионов, образованных путем объединения почвенных провинций Карты почвенно-экологического районирования. Закономерности прослеживаются в географии мощности профиля этих почв, содержания гумуса и его профильного распределения. В сибирских регионах гумус преобладает в элювиальном горизонте почв, на европейской территории страны и в Приморье - в иллювиальном.

В гидроморфных почвах важное значение имеют не только устойчивые Fe-минералы, определяемые традиционно в высушенной почве, но и неустойчивые, изменяющие цвет глея после извлечения образца из разреза и ослабляющие признаки оглеения в сухой сезон. Для их дополнительной характеристики предложены два новых показателя. Первый характеризует взаимодействие активных Fe-минералов с коллоидами и представлен индексом I , равным ЕКО/Fe_свобод, где ЕКО - емкость катионного обмена. Второй - показатель изменения красноты (Dа*) глея после высыхания, выраженный в оптической системе CIE-L*a*b*. В глее ожелезненном редуцированном (Gr), с низким значением I (~ 0,1) и сильным приростом Dа* (» 9) при высыхании, грин раст превращается в бурый лепидокрокит. Во время снижения влажности переход редуцированного глея в окисленный сопровождается приростом Dа* (» 3) и изменением состава грин раста: превращением фужерита в требурденит - Fe-эфемер с более высокой степенью окисления железа. При высыхании окисленного глея (Go) со средним значением I , равным 2-8, медленный прирост Da* объясняется ингибированием кристаллизации Fe-гидроксидов коллоидами. В глее обезжелезненном (Gdf) с высоким значением I , равным 6-27, отсутствие прироста красноты (Dа* » 0) при высыхании обусловлено, вероятно, инертностью Fe-филлосиликатов.

В статье представлен сравнительный анализ структурных и функциональных характеристик микробных сообществ серой лесной почвы залежных и интенсивно возделываемых участков. Длительное антропогенное воздействие с массивным ежегодным внесением минеральных удобрений при выращивании монокультуры картофеля приводит к деградации почвенной микробной системы. Катастрофическое снижение функционального потенциала микробной системы (экологические услуги) показано с помощью экоэксергии как термодинамического показателя «здоровья» почвы.

Методами лазерной дифрактометрии, седиментационного и электронно-микроскопического анализов изучен состав донных отложений р. Симми, малого притока Амура (заповедник «Болоньский», Хабаровский край, Россия). Установлено, что их гранулометрический состав на исследуемом участке представлен главным образом мелкоземом и характеризуется накоплением мелкого песка, что соответствует озерно-аллювиальному генезису территории. В приустьевой части реки отложения формируются преимущественно взвешенными наносами с преобладанием илистой фракции. На их состав определяющее влияние оказывает гидрологический режим принимающего воды реки оз. Болонь, колебания уровня которого соответствуют изменению уровня воды в Амуре. Показано, что коагуляция и осаждение взвешенных наносов при низком содержании органического вещества (до 1%) приводит к образованию объемно-агрегированных, плотных и вязких отложений. При высоком содержании органического вещества (> 6% - р. Кирпу, приток р. Симми) происходит «узловая» дифференциация объемно-агрегированных пространственных структур с образованием пористых микроагрегатов.

В настоящее время систематике торфяных почв не уделяется должного внимания, особенно в отношении таксономических единиц в ранге вида. Осуществление процедуры диагностики и определения систематического положения 51 профиля почв в ряде типов болотных олиготрофных биогеоценозов на территории природного парка «Нумто» (северотаежная подзона Западной Сибири) позволило сформулировать некоторые предложения по совершенствованию существующей их классификации. Предлагается: 1) ограничить мощность торфяного горизонта в типе тофяно-глееземов до 30 см; 2) ввести подразделение торфяно-глееземов на олиготрофные и эутрофные; 3) расширить перечень таксонов, определяемых по ботаническому составу торфа, за счет подразделения видов на подвиды почв, повышающих точность характеристики по этому критерию на основе разработанных в болотоведении классификаций торфов и торфяных залежей; 4) использовать в качестве одного из основных диагностических (индикационных) критериев при определении типовой принадлежности торфяных почв современную растительность болота; 5) для определения разряда торфяных почв использовать степень разложения торфяного слоя, их подстилающего. В статье обращается внимание на трудности в определении классификационного положения почв крупнобугристых мерзлых болот и предлагаются альтернативные пути решения этой проблемы.

Показана динамика высоты снежного покрова и его состав за период с 2013 по 2018 г. Для погодичной динамики характерно чередование высоких и низких величин. Ведущая роль в распределении снежного покрова принадлежит положению элементарного ландшафта в пределах геохимического. За годы исследования водный эквивалент снежного покрова характеризовался гидрокарбонатно-кальциевым составом. Содержание микрокомпонентов в целом одного порядка с приводимыми для южной тайги. Некоторое его превышение по отдельным компонентам по сравнению с мещерскими и байкальскими ландшафтами, принятыми за фон, связано с близостью изученной местности к магистральной дороге М-10 (Москва-Санкт-Петербург). Предполагается, что относительно повышенное содержание кальция в снеговой воде супераквального ландшафта связано с его возможным поступлением с поверхности лугово-болотных окарбоначенных почв, вскипающих с поверхности. Установлено, что сульфат-иону принадлежит ведущая роль при атмогеохимическом загрязнении.

Показано увеличение устойчивости к минерализации водорастворимых органических веществ (ВОВ), экстрагируемых из подстилки подзола, при их взаимодействии с минеральными горизонтами. Установлено, что после взаимодействия с элювиальным гор. Е падает как доля водорастворимого органического углерода, подверженного минерализации, так и средняя скорость его разложения. Эти показатели по сравнению с величинами, полученными для исходных ВОВ, снижаются в два и три раза соответственно. Сорбция в иллювиально-железистом гор. ВF дополнительно стабилизирует поступающие в него с раствором органические вещества. Относительное содержание минерализуемого углерода уменьшается до 2%, т.е. в восемь раз. В природных условиях устойчивость сорбированных органических веществ может быть выражена еще сильнее за счет более низких температур и меньшей биологической активности, поэтому поглощенное ВОВ может представлять основу для формирования запаса гумусовых веществ почвы. Накопление органического углерода в иллювиальном горизонте в результате сорбции ВОВ с учетом вычисленной скорости минерализации потенциально может доходить до 13,5 мг/100 г почвы в год. Однако данная величина зависит от концентрации органических веществ в почвенных растворах, гидрологического режима и других факторов.

Оценено влияние антропогенной деятельности на качество городских аллювиальных почв, условия произрастания и состояние древесных насаждений. Уровень негативных последствий для природных компонентов коррелирует со степенью воздействия человека. В профиле почв уменьшается влажность, разнонаправленно изменяется содержание гумуса, увеличивается рН_вод, электропроводность. В поверхностных горизонтах отмечается уплотнение почв и угнетение биологической активности. Коэффициент экологического состояния почв снижается относительно оптимума на 6-24%. Корреляционный анализ показал наличие значимой слабой обратной связи между состоянием растительности и качеством почв (коэффициент Спирмена равен -0,53).

Приведена сравнительная характеристика структурно-функциональной организации опада и подстилок в ходе естественного постагрогенного лесовосстановления в хроноряду экосистем 12, 40 и 100 лет. По мере увеличения возраста древостоя увеличиваются общие запасы и разнообразие типов подстилок, в опаде снижается доля легкоразлагаемых компонентов, их рН и зольность. Травяной напочвенный покров заменяется травяно-кустарничковым, что указывает на спад трофности экосистем. Свойства подстилки адекватно отражаются на составе напочвенного покрова. По мере восстановления древостоя происходит закономерное падение интенсивности разложения наземного детрита и скорости биологического круговорота. Пространственная дифференциация типов подстилки служит пусковым механизмом для последующей дивергенции органопрофилей почв.

При периодическом переувлажнении поверхностными водами и чередовании восстановительных и окислительных условий сумма доступных растениям фракций (водорастворимой и обменной) и подвижных (водорастворимой, обменной и собственно подвижной) ²²⁶Ra в 2-10 раз выше, чем ²³²Th. Формирующиеся в элювиальных горизонтах этой почвы сегрегационные железистые конкреции оказывают слабое влияние на подвижность ²²⁶Ra, но существенно снижают подвижность ²³²Th, значительная часть которого прочно фиксируется внутри кристаллических решеток новообразованных минералов.

Вертикальные профили ²²⁶Ra, ²³²Th и ⁴⁰K исследованы во взаимосвязи с почвенными свойствами: рН_вод, суммой обменных оснований (Са²⁺ и Mg²⁺), степенью насыщенности основаниями, содержанием гумуса, подвижных форм фосфора и калия. Выявлено увеличение удельной активности ²²⁶Ra, ²³²Th и ⁴⁰K в верхнем 10-сантиметровом слое гор. А в почве дубравы, сопряженное с накоплением гумуса и биогенной аккумуляцией подвижных форм калия и фосфора. Зафиксирован вынос ²²⁶Ra из средней части профиля темно-серой лесной глубоковскипающей почвы. Выявлена положительная корреляционная связь между удельной активностью ²²⁶Ra и суммой обменных оснований (Са²⁺ и Mg²⁺) в гор. А, А(АЕ), АВ и нижележащих В1, В2, В3, указывающая на сопряженное поведение этих элементов-аналогов. Отмечен вынос ²³²Th из гор. А(АЕ) и его накопление в гор. АВ в условиях локального оподзоливания темно-серой лесной почвы в березняке.

Предложен экспресс-метод косвенной оценки мобильности тяжелых металлов по удельной электропроводности почвы в модельных экспериментах с заданными параметрами и однородной средой. Установлено, что показатели удельной электропроводности, полученные при прямом измерении электрического сопротивления почвы, тесно коррелирует с таковыми инструментального метода количественного анализа элементов. Максимальная эффективность сорбента проявляется по отношению к кадмию, степень поглощения которого достигает 61,6% при компонентном составе 1:3 (сапропель к извести). Для свинца эффективный состав сорбента при соотношении тех же компонентов 1:1 - 14,3% сорбированных ионов, для цинка при соотношении 1:5 - 6,4%.

Предложен подход к оценке экосистемных услуг различных компонентов ландшафта городских лесопарков. Методология учитывает природоохранные и рекреационные функции территории, основывается на взаимосвязи экосистемных услуг, экологических функций и свойств отдельных компонентов ландшафта. Оценка осуществляется дифференцированно с учетом снижения качества предоставляемых услуг в условиях значительной антропогенной нагрузки. Показано. что наибольший вклад в стоимость услуг вносит почва.

Задача разработки и внедрения принципиально новых, доступных, безопасных с экологической точки зрения «природоподобных» технологий, обеспечивающих «сток» углерода или существенное снижение эмиссии парниковых газов во всех агроладшафтах, включая занятые под возделывание риса, весьма актуальна. В полевых экспериментах, проведенных в провинции Хунань (Китай), оценено влияние кремниевых удобрений на фиксацию СО2 корнями растений риса. Ее величина зависит от содержания доступного кремния в агрохимических средствах, частоты и длительности их применения, а также гранулометрического состава почвы. Полученные данные указывают на большую роль кремниевых удобрений в процессах связывания углерода и снижения выброса парниковых газов при выращивании риса. Их внесение позволяет повысить урожаи культуры на 12,1-71,2% и увеличить фиксацию СО2 корнями растений на 0,95-14,9 т/га в течение одного сезона. Возвращение углерода в почву и воспроизводство ее плодородия может быть обеспечено более интенсивным развитием корневой системы растений и увеличением массы корневых остатков после уборки урожая. Агрохимикаты, содержащие доступный для растений кремний, должны быть включены в технологии реализации 4R-СТРАТЕГИИ минерального питания сельскохозяйственных культур.