Статьи

Обсуждаются итоги 60-летних исследований физических свойств почв в Больших лизиметрах МГУ, включающих изучение элементов водного баланса, эволюции почв, температурного режима и транспорта различных веществ в почвенном профиле. Выявлены долгосрочные изменения гранулометрического и минералогического состава, содержания органического углерода. Установлено влияние последовательности расположения горизонтов в почвенном профиле на интенсивность лизиметрического стока и его стабилизацию в многолетнем аспекте. Обнаружено, что объемы транзитного переноса веществ через разные почвенные профили зависят от строения последних и условий на их верхней границе.

В лабораторных экспериментах определяли скорость минерализации органического вещества в нефтезагрязненных нерекультивированных, рекультивированных и фоновых почвах, сформированных в основных типах среднетаежных биогеоценозов Западной Сибири. Скорость процесса оценивали по количеству выделившегося СО₂ из влажных образцов при комнатной температуре. Кумулятивные кривые имели линейный вид, поэтому для оценки скорости минерализации использовали величину среднесуточного выделения СО₂, отнесенного к одному грамму сухой почвы (К1). Значения К1 варьировали в диапазоне 0,123—1,578 мг СО₂/г/сут. Наибольшая величина этого показателя зафиксирована в фоновой лесной почве, наименьшая — в нефтезагрязненной торфяной с экстремальным уровнем загрязнения (544 г/кг). Значения К1 отрицательно коррелировали с содержанием нефтепродуктов (К = –0,57). Скорость минерализации органического вещества рекультивированных торфяных почв варьировала в диапазоне 0,31—0,85 мг СО₂/г/сут.

Проведен сравнительный анализ численности и разнообразия культивируемых бактерий сапротрофного комплекса городских почв на территории крупного промышленного центра европейского севера России г. Сыктывкара до и после карантинных мероприятий в связи с пандемией коронавирусной инфекции COVID-19. Город с высокой численностью населения и интенсивной антропогенной нагрузкой; по совокупности показателей текущего состояния компонентов окружающей среды относится к напряженной категории экологического стандарта. Исследования проводили в 2019 и 2020 гг. Анализировали верхние слои (0—10 см) урбаноземов и гор. А почв парковой территории в черте города и зональной ненарушенной подзолистой. Сопоставление результатов локального мониторинга за два года показало заметное увеличение численности и разнообразия таксонов бактерий в 2020 г. Как следствие долговременного снижения антропогенного воздействия на окружающую среду в результате карантинных мероприятий зарегистрировано падение в урбаноземах содержания санитарно-показательных (Escherichia coli, Enterococcus faecalis), оппортунистических и аллергенных (Enterobacter agglomerans, Citrobacter europaeus, Klebsiella oxytoca, Serratia marcescens и др.) видов сем. Enterobacteriaceae. Этот факт можно рассматривать как проявление способности почвы к «самоочищению» в условиях снижения антропогенного воздействия на окружающую среду.

Изучена возможность создания высокоэффективного универсального препарата-стимулятора для предпосевной обработки семян различных зерновых культур на основе сорбционно-стимулирующего препарата (ССП), включающего в свой состав бентонит кальция, гумат, автолизат пивных дрожжей и гиббереллин. Введение в состав препарата некоторых неионогенных поверхностно)активных веществ приводит к распаду агрегатов монтмориллонита до индивидуальных частиц и увеличению активной поверхности сорбционного комплекса. Это дает возможность, повысив концентрацию гиббереллина, в 1,5 раза увеличить эффективность ССП. В результате, разработан 5-компонентный состав (ССП-5), содержащий перечисленные выше вещества, эффективность действия которого на яровой пшенице сорта Лиза на дерново-подзолистой почве составила 56%.

Введение в препарат других биологически активных веществ с целью восполнить возможную нехватку этих соединений в семенах показало, что с увеличением стимуляции одних семян на других снижается общий эффект. Эти данные позволяют предположить, что создать универсальный состав, высокоэффективный для всех семян, не представляется возможным.

В связи с тем, что гиббереллин стимулирует развитие семян значительно чаще других фитогормонов, нами проверено действие ССП-5 на различных сортах и культурах. Установлено, что в большинстве случаев этот препарат эффективен, но величина эффекта от его применения заметно варьируется.

Показано дальнейшее развитие имитационной модели EcoradOak_CS_FW сезон) ной динамики ¹³⁷Cs в компонентах экосистемы снытевой дубравы, в число которых теперь включены консументы 1-го и 2-го порядков. Моделируется перераспределение радиоцезия в полнозвенной пищевой сети лесной экосистемы типа почва—растительный покров—травоядные животные—хищники. Алгоритм, использованный в модели, позволяет учитывать влияние почвенных, метеорологических, фенологических и физиологических факторов на поведение радионуклида в этой сети и прогнозировать радиологические ситуации при различных условиях радиоактивных выпадений. Данные по загрязнению организма животных радиоцезием, полученные с помощью модели, лежат в основе расчета динамики внутренней дозовой нагрузки. Результаты моделирования могут быть использованы при нормировании лесохозяйственной продукции лиственного леса. Модель также применима для изучения перераспределения калия в трофической цепи экосистемы лиственного леса.

По мере зарастания бывших сенокосов южной тайги, еще до формирования сомкнутого древостоя, уменьшается биомасса травяного яруса. В верхней части профиля происходит увеличение актуальной кислотности, что адекватно отражается видами живого напочвенного покрова. Более четкий тренд выявлен для легких почв. Содержание и запасы органического углерода в почве сенокосного луга, где покос предварялся многолетним выпасом скота, довольно высоки по сравнению с сенокосами без предварительного выпаса. После прекращения выкашивания происходит уменьшение содержания и запасов органического углерода в верхней части профиля, т.е. многолетний выпас скота замедляет постагрогенную динамику органического вещества почвы суходольного луга.

Выделены и рассмотрены два направления цифровизации почвенных исследований: первое — создание и пополнение баз данных с диапазоном спектров отражения в области 300—2500 нм для верхних почвенных горизонтов и их основных физико-химических свойств; второе — аккумуляция и актуализация уже опубликованных спектров в видимом диапазоне (400—750 нм) с включением данных по горизонтам всего почвенного профиля, позволяющее проводить диагностику как их самих, так и профиля в целом. Во втором направлении широко используются показатели цвета почв как в международных оптических системах, так и в специфических для России системах показателей. Алгоритмы можно использовать для изучения глобальных почвенных библиотек, находящихся в открытом доступе

Изучены свойства подстилок городских зеленых насаждений территории МГУ им. М.В. Ломоносова на примере березняков, липняков и кленовников с разным характером ухода: периодическим, регулярным, а также без него. Упрощение вертикальной структуры для зеленых насаждений в результате ухода приводит к увеличению открытого пространства внутри насаждений, изменяя степень затененности и ветровой режим. Для насаждений парковых территорий особая роль в формировании подстилок принадлежит латеральному ветровому переносу и периодичности ухода, что влияет на запасы и фракционный состав подстилок. Уход за насаждениями в городских экосистемах, сопровождающийся изъятием от 50 до 90% запасов подстилки, снижает ре) циркуляцию органического вещества и зольных элементов

Охарактеризованы симбиотические отношения на примере везикулярно-арбускулярной микоризы Trifolium pratense L. на разных сукцессионных стадиях лугового фитоценоза. Показано, что функциональный потенциал симбиоза меняется в ходе сукцессии и в полной мере раскрывается в условиях климаксного ненарушенного сообщества. Продемонстрирована принципиальная возможность биологической диагностики состояния фитоценоза с помощью дискриминантного анализа по показателям индивидуального бобового растения с учетом симбиотического потенциала.

В условиях модельного вегетационного эксперимента (30 сут) изучены отклики микробных сообществ агродерново-подзолистых почв (Чашниково, Московская обл.) с разным содержанием органического углерода (3,86 и 1,30%) на полиметаллическое загрязнение тяжелыми металлами (Си — 660, Zn — 1100, Pb — 650 мг/кг), обработку биоуглем (5%) и лигногуматом (0,25%). Методами классического посева на агар Чапека и анализа липидных профилей почв методом газовой хроматографии — массспектрометрии дана оценка различий по численности КОЕ, биомассе грибов и бактерий, разнообразию культивируемых грибов в сильнои слабогумусированной почвах. Значимого влияния тяжелых металлов на численность колониеобразующих единиц грибов и число культурально-морфологических типов колоний не выявлено, но отмечено снижение биомассы грибов и бактерий в обеих почвах, причем в слабогумусированной оно выражено в значительно большей степени. Кроме того, под действием тяжелых металлов проявились различия между почвами в разной степени увеличения доли резистентных меланизированных форм грибов: в сильногумусированной — на 25,9, в слабогумусированной — на 45,7%. Рассмотрены чувствительность и универсальная значимость структурных показателей как индикаторов стабильности микробных комплексов при химическом загрязнении почв разной гумусированности: к наиболее чувствительным и надежным индикаторам отнесена оценка доли меланизированных грибов

*Работа выполнена при поддержке РФФИ грант № 18-04-01218а «Исследование особенностей распределения встречаемости видов микромицетов для оценки экологического риска загрязненных почв до и после ремедиации» и имеет грант для поддержки ведущих научных школ «Депозитарий живых систем Московского университета» в рамках Программы развития МГУ им. М.В. Ломоносова.

Представлена характеристика петроземов (типичных и гумусовых) наиболее высокогорного (гольцового) пояса Хибин, сформированных под тремя преобладающими типами растительных группировок, соответствующих разным стадиям первичной сукцессии. Для этих почв установлено отсутствие дифференциации профиля по содержанию большинства элементов, за исключением фосфора, который концентрируется в поверхностных органогенных горизонтах. По многим химическим и физико-химическим свойствам почвы гольцового пояса близки к сухоторфяно-подбурам, сформированным в нижележащем горно-тундровом поясе под кустарничковой растительностью. Биологическая активность петроземов ниже или сравнима с этим параметром в почве кустарничковой тундры. Установлено, что по мере усложнения структуры растительного покрова происходит увеличение активности микроорганизмов и стабилизация органического вещества почвы. В целом микробные сообщества петроземов хорошо адаптированы к экстремальным условиям обитания.

*Полевые исследования и сбор почвенных образцов выполнены при финансовой поддержке РФФИ (проект № 19-34-90025); лабораторные исследования и обобщение результатов — в рамках госзадания по теме «Индикаторы трансформации биогеохимических циклов биогенных элементов в природных и антропогенных экосистемах».

Определены показатели кадастровой стоимости почв в агроклиматических подзонах агроландшафтов Иркутской обл. Показана чувствительность подходов к ее расчету в разных почвенно-географических условиях. Невысокая кадастровая стоимость земель сельскохозяйственного назначения обусловлена низкими значениями агроклиматического потенциала.

*Работа выполнена по теме Госзадания «Физические основы экологических функций почв: технологии мониторинга, прогноза и управления».

Работа посвящена оценке влияния биотических, абиотических и антропогенных факторов на динамику продукционных процессов различных экосистем, расположенных в одной природно-климатической подзоне — южной тайге Восточно-Европейской равнины.

Исследование проводили на четырех ключевых участках во Владимирской обл., расположенных в разных ландшафтных провинциях с аналогичными климатическими условиями, различающихся особенностями почвенно-растительного покрова, антропогенной нагрузкой и структурой землепользования. Расчет показателей продуктивности в углеродных единицах основан на данных MODIS GPP/NPP. Запасы органического углерода в почве определены по данным продовольственной организации ООН (ФАО) на основе модуля «Trends.Earth» ГИС пакета QGIS.

Общим для четырех экосистем является ход изменения показателей продуктивности растительности по годам на фоне ее абсолютных значений. Благоприятные условия для накопления углерода в почве складываются на территориях с высокой продуктивностью и большим количеством зарастающих угодий. Результаты дисперсионного анализа ANOVA демонстрируют то, что факторы времени и пространственного положения ключевых участков не влияют на содержание органического углерода почвы и валовую биологическую продуктивность. Значимым фактором является структура землепользования. Показано, что недостаточная продуктивность одних экосистем компенсируется ростом продуктивности соседних; следовательно, сохранение внутриландшафтного разнообразия — необходимое условие стабильности их функционирования.

Изучен состав водных вытяжек почв, развивающихся в пределах гетеролитного геохимического ландшафта бассейна р. Клязьмы в ее верхнем течении. Основным фактором, который определяет содержание водорастворимых компонентов, является генезис и положение почвы в ряду элементарных ландшафтов. Специфика содержания водорастворимых макро- и микроэлементов в профиле почв вне зоны антропогенного влияния зависит от их элювиально-иллювиального строения. В условиях вышедшего из поемного режима супераквального ландшафта со сложным почвенным покровом особенности распределения водорастворимых компонентов в профиле обусловлены карбонатностью и близостью к поверхности почвенно грунтовых вод. Дополнительный фактор — подстилание почв торфяниками. Показано, что кальций относится к числу важнейших элементов, которые формируют специфику изучаемого гетеролитно го ландшафта. Различия состава водорастворимых компонентов для каждой из почв подтверждаются результатами кластерного анализа.