Статьи

Исследованы тепловые свойства верхнего пахотного горизонта урбанозема, отобранного на территории Почвенного стационара МГУ, березового биоугля, а также их смесей. Просеянную через сито 1 мм почву из гор. Апах смешивали с биоуглем в различных долевых соотношениях; содержание биоугля в смесях составляло от 1 до 15% по сухой массе. Почвой, биоуглем и их смесями набивали пластиковые цилиндры высотой 5,1 см и диаметром 7,7 см. Плотность образцов менялась от 1,34 гсм–3 для гор. Апах до 0,28г·см–3 для биоугля. Измерения тепловых свойств проводили зондовым методом, используя прибор TEMPOS с зондом SH-3; расстояние между иглами зонда составляло 0,6 см. Для каждого из шести образцов провели серию измерений при пошаговом изменении влажности образца от максимальной после капиллярного насыщения до минимальной в воздушно-сухом состоянии. При каждом значении влажности для каждого образца тепловые свойства измеряли в десятикратной повторности, последовательно помещая зонд в разные позиции в пределах центральной зоны образца. Теплоемкость, теплопроводность и температуропроводность субстратов закономерно уменьшались с увеличением содержания биоугля во всем диапазоне влажности; наибольшие значения всех тепловых свойств были получены для гор. Апах, наименьшие — для биоугля. Все образцы демонстрировали линейный характер роста объемной теплоемкости с влажностью, причем углы наклона полученных кривых были близки. Рассчитанная по экспериментальным данным удельная теплоемкость почвенной влаги оказалась равной 3406,8 Дж·кг–1К–1, что подтверждает представления о том, что теплоемкость воды в почве меньше теплоемкости свободной воды. Теплопроводность биоугля росла с влажностью почти линейно. Теплопроводность почвы и смесей быстро увеличивалась с влажностью в области 0,03–0,20 см3см–3, затем рост замедлялся, и при увеличении влажности свыше 0,45 см3·см–3 теплопроводность снижалась. Температуропроводность биоугля была очень низкой и почти постоянной во всем диапазоне влажности. Зависимости температуропроводности от влажности для почвы и смесей были сходны с кривыми для теплопроводности, но обладали двумя слабо выраженными максимумами, первый из которых наблюдался при влажности менее 0,20 см3·см–3. Сделан вывод о том, что внесение биоугля в суглинистую почву снижает ее температуропроводность и тем самым стабилизирует температурный режим почвы, уменьшая размах суточных колебаний температуры и замедляя сезонное прогревание. Для городских условий при высоких летних температурах этот эффект можно расценивать как положительный; для регионов с низкой теплообеспеченностью внесение биоугля в почву скорее нежелательно, по крайней мере в контексте ее температурного режима.

Изучены закономерности преобразования н-алканов как биомаркеров, позволяющих судить о трансформации нефтепродуктов (НП) в нефтезагрязненных почвах каштанового ряда (Ставропольский край) в динамике. Выявлены закономерности преобразования углеводородов в нефтезагрязненных почвах, показана возможность запуска процессов самоочищения по результатам оценки состава НП. В составе исходной нефти доминировали среднемолекулярные н-алканы. Особенностью углеводородного состояния почв земельных участков, выделенных как фоновые, является отсутствие высокомолекулярных н-алканов (тяжелых фракций) и присутствие жидких, входящих в состав керосиновой фракции. Это свидетельствует о существующем региональном фоне по содержанию нефтепродуктов в почвах. Гомологические ряды н-алканов свежезагрязненных нефтью образцов почв включали соединения с числом атомов углерода от С11 до С40, в составе которых выделяются маркеры органического вещества гидробионтного генезиса ∑С15, С17, С19, маркеры органического вещества бактериального генезиса ∑С20–С25 и маркеры терригенного органического вещества ∑С27, С29, С31. Нормальные алканы с длиной углеродной цепочки С20–С25 и С26–С40 представлены почти в равных долях с небольшим преобладанием последних. Показано, что уже через четыре месяца с момента поступления сырой нефти в почвы фиксируются результаты самоочищения почв, приводящие к изменению состава н-алканов. Биодеградация н-алканов в почвах подтверждалась увеличением углерода микробной биомассы в нефтезагрязненных почвах по отношению к фоновым аналогам. Характер распределения четных и нечетных гомологов н-алканов, величину суммы нечетных н-алканов (ΣС27, С29, С31) целесообразно оценивать наряду с общим содержанием НП при выборе фоновых аналогов почв.

Методы магнитной восприимчивости широко применяются в качестве эффективных и чувствительных экспресс-методов для установления генезиса, эволюции почв, их диагностики. При этом почти отсутствуют сведения о магнитных свойствах почв Южного Предбайкалья. В работе рассмотрена магнитная восприимчивость (МВ) серой метаморфической почвы и чернозема глинисто-иллювиального (на буграх), находящихся в условиях палеокриогенного бугристо-западинного комплекса со стратоземами серо- и темногумусовыми (в западинах). Установлено, что незначительные колебания значений удельной магнитной восприимчивости по профилю серой метаморфической почвы подтверждают слабую его текстурную дифференциацию. Низкие значения магнитной восприимчивости в черноземе глинисто-иллювиальном и резкое падение их с глубиной обусловлены, прежде всего, снижением содержания гумуса, понижением уровня кислотности и повышением количества карбонатов в почвообразующей породе. В условиях палеокриогенного микрорельефа магнитная восприимчивость оказалась заметно выше в погребенном гумусовом горизонте почвы западины лесного ландшафта по сравнению с современным горизонтом, что указывает на явную смену условий и процессов почвообразования. Напротив, в стратоземе темногумусовом таких изменений не выявлено: значения магнитной восприимчивости показали одинаковые величины в современном и погребенном гумусовых горизонтах. Выявлены зависимости этого показателя от таких свойств почв, как удельное электрическое сопротивление, кислотность, содержание гумуса и обменных катионов, карбонатов, ила и физической глины, валового железа, а также возраста почв.

Рассматриваются изменения палеоэкологических условий на западной окраине континентальной Европы на примере разреза Нантуа, нижняя часть отложений которого сформировалась во время среднеплейстоценового криохрона, коррелируемого с МИС 6 и, возможно, с переходом к МИС 5е. Использованный подход основан на комплексе характеристик специфических углеродистых — гумусовых — веществ, содержащихся в отложениях, в том числе наиболее рефлекторной ее составляющей — гуминовых кислот (ГК). Показано, что коэффициенты корреляции параметров-индикаторов состава и свойств ГК современных почв, полученных с использованием разных методов изучения их молекулярных особенностей, лежат в пределах 0,78–0,90. На основании изменений характеристик гумусовой составляющей отложений установлено, что последние формировались в меняющихся условиях, когда на фоне общей холодности климата имели место пять относительных потеплений разной степени выраженности, обусловивших появление явных признаков педогенеза и формирование примитивных палеопочв. Выявлен тренд увеличения условий увлажнения, который проявляется в возрастании фульватности гумуса и уменьшении абсолютных величин Сгк:Сфк. Предварительные расчеты среднемноголетних температур воздуха и длительности периода биологической активности (ПБА) показали, что возможные пределы их соответственно лежали между –5,9^оС и –7,8^оС и 52–80 днями. В настоящей работе термины «гумус» и «система гумусовых веществ» используются как синонимы.

Целью статьи является апробация методики сканирующей электронной микроскопии в изучении земляных археологических памятников степной зоны России. Представлены результаты исследования земляного материала кургана майкопской культуры (XL‒XXX вв. до н. э.) Западного Кавказа и двух «черных платформ» синташтинской культуры (XIX‒XVIII вв. до н. э.) Южного Приуралья с применением сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM 6060 A с энергодисперсионным спектрометром EX-2300 BU (JEOL, Япония). Выявлены разновидности строения земляных конструкций на основе их визуализации при СЭМ-наблюдениях, установлен элементный состав поверхности в каждом рассмотренном случае. Визуализация позволила обнаружить, что образцы из земляных конструкций необычны, так как практически все поверхности покрыты глинистой пленкой разной толщины. Для майкопской культуры земляной «цемент», который скреплял камни панциря на склонах кургана и кромлеха в его основании, характеризовался особо выглаженными глиной формами, консолидированным сложением и сравнительно повышенным содержанием Al и пониженным — Si в составе глинистой пленки на поверхности. В то же время грунт собственно курганной конструкции отличался более рыхлым сложением, фрагментарной глинистой пленкой, более высоким содержанием Si. Для синташтинской культуры отмечены различия в строении двух «черных платформ», одна из которых более рыхлая, вторая — консолидированная, практически монолитная («камнеподобная»), и в элементном составе ее материала возрастало содержание Al и Fe. По поводу технологии строительства именно СЭМ-исследования позволили предположить участие процесса седиментации в создании гладких (выполненных глиной) поверхностей фрагментов земляных конструкций в майкопском кургане, а также использование специальных методов уплотнения, которые привели к получению искусственного камнеподобного тела черных синташтинских платформ. Все эти приемы позволили земляным погребальным сооружениям простоять сохранно в течение нескольких тысячелетий.

В статье сравниваются земляные курганные конструкции и строительные технологии семи курганов ямной культуры бронзового века в Оренбургской области. Для определения источника строительного материала и основных приемов земляного строительства при возведении курганных конструкций был проведен комплексный анализ с акцентом на макро-, мезо- и микроморфологические свойства. Благодаря этому удалось доказать, что древние люди не просто нагромождали земляные материалы в хаотичном порядке при сооружении кургана, а всегда использовали конкретные планы строительства, навыки и технологии, доступные на тот момент. На примере результатов изучения курганов ямной культуры с начала существования развитого этапа А и до окончания развитого этапа В (3300–2600 cal BC) можно отметить сходства и различия в строении земляных конструкций. Некоторые выявленные различия обусловлены даже небольшими изменениями условий окружающей среды, которые, в свою очередь, определяют доступное сырье, влияющее на строительные материалы и технологии. На основании анализа всех курганов были выделены основной метод их строительства — создание «пестроцвета» и используемые для этого приемы — замес, трамбовка, включение искусственно привнесенного материала. Основным материалом послужили местные почвы, к которым были добавлены различные включения (речной ил, кости, угли и другие). Выявлено, что в зависимости от размеров памятника, от гранулометрического состава исходного материала и, как следствие, его цементирующих качеств использовали более тщательный замес и/или трамбовку материала или более сложную конструкцию.

Статья посвящена предварительному описанию палеопочвенного профиля позднепротерозойского (вендского) возраста. Палеопочвенный профиль (fossil paleosol, FPS) обнаружен на левом берегу р. Косьвы ниже плотины Широковского водохранилища, Губахинский район Пермского края. Верхняя часть профиля, представленная генетическими горизонтами В и ВС, разбита вертикальными трещинами усыхания. В нижней части профиля, в алевролите горизонта С найдены остатки бесскелетных мягкотелых многоклеточных, включая перистые формы (петалонамы), билатеральные подвижные бентосные формы (проартикуляты), медузоиды и цианобактериальные пленки. Предложена модель распределения изученных фациальных и палеоэкологических стаций. Рассмотрена палеосукцессия, реконструированная на основе изученных разрезов. Матрикс, на котором был заложен палеопочвенный профиль, образовался в условиях прибрежного мелководья. Алевролиты матрикса, с комковатой структурой и мелкими сферическими конкрециями, испытали экспонирование в аэральных условиях, изменив структуру исходных отложений от слоистой до комковатой за счет вертикального растрескивания песчано-глинистого матрикса. Затем вновь вернулись условия мелководного морского или лагунного бассейна, во время которого в этом бассейне получила развитие биота бесскелетных организмов. После постепенного обмеления бассейна накопившиеся в нем осадки вновь оказались экспонированными на поверхности суши, возможно, в зоне захлеста волн или рядом с литоралью. Близость воды позволила развиться почвенному бактериально-водорослевому сообществу, а действие атмосферы вместе с инсоляцией привело к растрескиванию верхней поверхности формирующегося почвенного микропрофиля FPS-Sh1.

Палеопедологические исследования проведены на территории Костёнковско-Борщёвского района. Верхнепалеолитическая стоянка Костёнки-12 является опорным разрезом для региональных исследований палеопедологии, палеоэкологии, геологических и культурных последовательностей. Костёнки-12 содержит полную серию культурных слоев, относящихся к первой части МИС 3 в диапазоне 53 000–42 000 BP. Настоящее исследование является продолжением ранее проведенных работ по стоянке Костёнки-1, расположенной на противоположной стороне балки «Покровский лог». В раскопе 2004 г. на Костёнках-12 выделено 16 литологических слоев, отличающихся строением, составом и свойствами. Вещественный состав осадков представлен элювием мела, слагающим борта балки, и лессовидными суглинками водораздела. Отложения с различным соотношением мела и суглинка образовались в водную и аэральную фазу осадкообразования. В раскопе, глубиной около 5 м, обнаружены три погребенных почвы. Палеопочвы являются индикатором перерывов в осадкообразовании. В раскопе выделены четыре почвенно-седиментационных комплекса. Дано описание процессов и хронологической последовательности их формирования. Возраст нижней палеопочвы – около 50 000 BP. К палеопочвам приурочены культурные слои. Проведенные исследования открывают новые стороны в изучении погребенных почв овражно-балочных седиментационных комплексов.

Открытие плейстоценовых палеопочв, включая уровень, относящийся к предыдущему межледниковью (МИС5е) на севере Западной Сибири, имеет принципиальное значение для четвертичной стратиграфии и палеоэкологии. В данной статье впервые представлены результаты исследования педокомплекса, обнаруженного в разрезе Белая Гора (долина р. Вах). Время его формирования, приблизительно установленное с помощью уран-ториевой датировки и с привлечением палеоботанических и палеонтологических данных, охватывает период с конца МИС6 по МИС4 включительно. Морфогенетический анализ на макро-, мезо- и микроуровнях, а также данные по гранулометрии, минералогии и составу гумуса, включая соотношение Сгк:Сфк и отношения главных структурообразующих элементов: C, H, N в гуминовых кислотах, позволили реконструировать последовательность педогенетических, седиментационных и криогенных процессов. На основе полученной комплексной геологической летописи и привлекая палеонтологические данные, опубликованные ранее, была проведена палеоэкологическая реконструкция, а также хроностратиграфическая привязка всех уровней педокомплекса, и выявлен палеопочвенный субпрофиль, соответствующий самой тёплой подстадии МИС5е — Казанцевскому термохрону. В то же время было показано, что мерзлотно-глеевые — криогидроморфные стадии, завершающие формирование каждого палеопочвенного уровня и предположительно соответствующие холодным подстадиям МИС5, оказывают доминирующее влияние на его морфологию и маскируют признаки предыдущих более тёплых фаз. Неожиданная находка новообразованных кристаллов гипса в сочетании с железистыми стяжениями была объяснена окислением образовавшегося ранее пирита и также была отнесена к криогидроморфной фазе палеопедогенеза. Проведена межрегиональная корреляция изученного профиля с педостратиграфическими схемами лёссовой формации в сопредельных областях — Восточноевропейской равнины и юга Западной Сибири. Для большинства элементов изученного педокомплекса МИС5 и перекрывающих его осадочных и криогенных образований МИС4 выявлены коррелятивные уровни в лёссово-почвенных колонках, за исключением палеопочв конца МИС6 — Тазовского криохрона, что указывает на лакуну в лёссово-почвенной летописи юга Сибири.

В данной работе изучено влияние комплексных удобрений пролонгированного действия (Ruscote, Osmocote) и биостимулятора Лигногумат АМ (ЛГ) на содержание фенольных соединений в листьях и ягодах черной смородины в трехгодичном мелкоделяночном опыте. Максимальное содержание фенольных соединений в листьях наблюдалось в первый год вегетации, достигая 34,4 мг-экв галловой кислотыг‒1 сырого веса в контроле, однако к третьему году этот показатель снизился в 2,2 раза до 17,2 мг-экв галловой кислотыг‒1 сырого веса. Вариант с комбинацией традиционных удобрений и фолиарной обработки также демонстрировал уменьшение содержания фенольных соединений в листьях — с 25,5 до 14,2 мг-экв галловой кислотыг‒1 сырого веса (в 1,8 раза). Содержание фенольных соединений в ягодах, напротив, увеличивалось. Наибольшее значение — 12,8 мг-экв галловой кислотыг‒1 сырого веса, что эквивалентно 1280 мг на 100 г сырого веса сырья, – зафиксировано в варианте с традиционными удобрениями на второй год вегетации. В варианте Ruscote наблюдалось трехкратное увеличение уровня фенолов — с 3,2 до 9,6 мг-экв галловой кислотыг‒1. Это свидетельствует о перераспределении фенольных соединений из листьев в ягоды под влиянием удобрений и изменения условий вегетации. Содержание фенольных соединений в ягодах черной смородины в вариантах без обработки ЛГ превышает известные значения (627,9–643 мг-экв галловой кислоты на 100 г сырого веса), что подтверждает антистрессовое воздействие биостимулятора на растение. Различия в эффективности удобрений Ruscote и Osmocote связаны с их разной скоростью высвобождения питательных веществ. В течение первых 20 суток из капсул Ruscote высвобождается 99,9% азота, 49,9% фосфора и 15,9% калия, тогда как Osmocote демонстрирует более сбалансированное высвобождение (70% азота, 30% калия и 11% фосфора). Анализ удобрений показал, что Osmocote и Ruscote содержат крайне низкие концентрации фенольных соединений (0,2 мг-экв галловой кислотыг‒1), что исключает возможность их значимого поступления в растения. В то же время раствор ЛГ содержал 14,7–16,1 мг-экв галловой кислотыг‒1 сырого веса фенольных соединений, подтверждая его потенциальную роль как источника биологически активных соединений.

В статье рассматриваются особенности распределения одного из основных радионуклидов чернобыльского выброса — 137Cs — в древесине ствола сосны обыкновенной в зависимости от класса возраста. Показано, что в отдаленный период после выпадений (более 30 лет) распределение 137Cs в древостое соснового биогеоценоза на территории Брянского Полесья РФ, наиболее сильно пострадавшей от аварии на Чернобыльской АЭС, при плотностях загрязнения 2183 кБкм–2, превышающих показатель, установленный Законом РФ «О социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС» и относящий территории к категории радиоактивно загрязненных (37 кБк·м–2), минимальный показатель (0,23 кБккг–1) и средняя величина (2,42 кБккг–1) удельной активности 137Cs в древесине не превышают нормативов для изделий из дерева различного назначения, за исключением такового для древесины, идущей на строительство жилых помещений. Полученные оригинальные данные свидетельствуют, что в распределении 137Cs как по высоте ствола от вершины дерева к комлю, так и по средним показателям загрязненности древесины в целом отчетливо прослеживается тренд снижения удельной активности радионуклида в зависимости от возраста древостоя. В связи с этим для наиболее адекватной оценки возможного загрязнения древесины и соответствия выявленных уровней удельной активности радионуклидов нормативным показателям, в частности в контексте строительного использования, отбор проб этого компонента следует проводить применительно к возрастным группам с шагом в 10 лет.

Изучены основные типы почв северо-восточной части о. Сахалин в условиях нефтяного загрязнения (1 год и 10 лет), а также их фоновые аналоги. Выявлены закономерности трансформации углеводородов в нефтезагрязненных почвах, показана возможность запуска процессов самоочищения по результатам оценки состава нефтепродуктов. Анализ н-алканов как маркеров биодеградации нефтепродуктов показал изменение их уровня содержания и состава в зависимости от степени и возраста загрязнения ими почв, а также сорбционной способности почв. Показано, что в течение первого года запускаются механизмы самоочищения почв, приводящие к изменению состава н-алканов: легкие фракции улетучивались, алканы С16–С23 подвергаются биодеструкции. В условиях 1-летнего нефтяного загрязнения почв состав нефтяных углеводородов претерпевает значительные изменения, выражающиеся в возрастании доли н-алканов (ΣС20–25) микробиологического генезиса. Установлено увеличение содержания высокомолекулярных гомологов ΣС26–С34 по сравнению с исходным состоянием нефтезагрязненных почв и составом нефти. Результаты расчетов коэффициентов CPI, Ki и Kw демонстрируют преобразование состава н-алканов и в целом трансформации НП во времени. Величину суммы нечетных н-алканов С27, С29, С31 целесообразно применять как диагностический показатель при выборе фоновых почв на территории месторождений углеводородного сырья.

На примере органогенных образцов торфяных почв двух таежных подзон изучены методические особенности определения базального дыхания (БД). Установлено, что величины БД, рассчитанные в начальный момент инкубирования (30 минут), значительно превышают «классический» вариант (24 часа) и постепенно уменьшаются со временем, что наблюдается на примере всех типов образцов. Выявлена зависимость БД от массы образца и от соотношения объема образца и объема флакона — значения тем выше, чем больше объем флакона для инкубирования и чем меньше навеска. Концентрации СО2 при этом не оказывают влияния на динамику БД: как при околонулевых, так и при относительно высоких (4400 ppm) стартовых значениях содержания СО2 в системе результаты характеризуются сходными трендами. При оценке биологической активности почв методом БД критически важно соблюдать одинаковый временной интервал инкубирования, одинаковые соотношения объемов образца и газовой фазы, что обусловлено значительным вкладом физических процессов в динамику накопления СО2 в инкубационных флаконах. Стандартный вариант определения БД в течение 24-часового инкубирования показал результаты, минимально отличающиеся в зависимости от методических аспектов, и, вероятно, наиболее предпочтителен в данном типе экспериментов. Ключевые слова: торф, скорость минерализации, Histosol, дыхание почв, биологическая активность почв, углеродный баланс.

Целью исследований явилась разработка комплекса мер по борьбе с борщевиком Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) на основе анализа специальной литературы и первых результатов полевого эксперимента, заложенного на территории Учебно-опытного почвенно-экологического центра (УО ПЭЦ) МГУ имени М.В. Ломоносова «Чашниково» (Московская область, городской округ Солнечногорск). Представлен исторический обзор изучения борщевика Сосновского, основания для его применения в сельскохозяйственном производстве, а также последствия масштабного распространения этого растения как инвазивного вида в различных биоклиматических зонах современной России. Используя исторический метод исследования, авторы выдвигают гипотезу о причинах инвазивной распространенности борщевика Сосновского на территории нашей страны. Представлен краткий анализ различных мер по борьбе с Heracleum sosnowsky и дана их экологическая оценка. В статье приводится анализ данных засоренности опытных делянок, изучены почвенные и климатические показатели, осуществлена экономическая оценка различных мер по борьбе с борщевиком Сосновского в ходе полевого эксперимента в УО ПЭЦ «Чашниково».