Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева @byulleten-esoil
Статьи журнала - Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева
Все статьи: 524

Трансформация биохимических процессов в почве при загрязнении лекарственными препаратами
Статья
Лекарственные препараты и средства для личной гигиены (ЛППГ) являются новым типом загрязняющих веществ, регулярно детектируемых в природных средах, в первую очередь, в пресноводных источниках и сточных водах. В настоящее время собрана обширная база случаев обнаружения ЛППГ и в почвах, и проблема загрязнения данными эмерджентными веществами особенно актуальна для агроландшафтов. Целью исследования была оценка влияния ряда ЛППГ на процессы, протекающие в ризосфере на примере тестового растения. При проведении исследования предполагали, что попадание выбранных ЛППГ в почву может изменять биохимические процессы в ризосфере, влияя на активность микробного сообщества, в связи с чем могут изменяться характеристики лабильного пула органического вещества. В краткосрочном инкубационном эксперименте на гумусовом горизонте чернозема миграционно-мицелярного, исследовали влияние от ЛППГ, относящихся к наиболее актуальным терапевтическим группам и обнаруженных в природных средах: ципрофлоксацин (антибиотик), кетопрофен (анальгетик), атенолол (бета-блокатор), клотримазол (антигрибковое средство). Препараты вносили в почву в градиенте концентраций; в качестве модельного растения использовали салат латук (Lactúca satíva). По окончании эксперимента значимым образом отличались от контроля биомасса побегов и корней, показатели ферментативной активности. Преимущественно отличия от контрольных образцов выражались в ингибирующем эффекте, в то же время в ряде случаев наблюдалось повышение показателей. Отмечено изменение состава растворенного органического вещества почвы ризосферы: по общему набору показателей от контрольного образца отличались варианты со вносом препаратов даже в низких концентрациях для ципрофлоксацина, кетопрофена и атенолола. Наблюдаемый эффект от внесения лекарственных препаратов можно объяснить как буферной емкостью исследованной почвы, так и биологической активностью почв, в частности, ризосферного сообщества, в то время как изменения носили нерегулярный характер.
Бесплатно

Трансформация открытой поверхности почв под воздействием осадков в модельном эксперименте
Статья научная
В ходе модельного эксперимента на примере образцов пахотного горизонта выщелоченного чернозема, серой лесной и дерново-подзолистой почв в динамике изучали характер трансформации поверхности пахотных почв под воздействием ударной силы дождевых капель. Наблюдения показали, что поверхность выщелоченного чернозема и серой лесной почвы трансформировалась схожим образом с образованием корки, разделенной трещинами. При этом корка содержала в себе участки темной (уплотненный тонкодисперсный материал) и светлой (отмытая пылеватая фракция) окраски. Что касается дерново-подзолистой почвы, на ее поверхности наблюдалось накопление песчаных и отмытых минеральных зерен. По результатам классификации изображений поверхности установлено, что при общей тенденции увеличения площади трещин по мере высыхания образца поверхность выщелоченного чернозема растрескивалась быстрее и сильнее, чем поверхность серой лесной почвы. Кроме того, у двух данных типов почв по-разному менялось соотношение между темной и светлой частями корки...
Бесплатно

Трансформация почвенного покрова при прокладке высоковольтной линии электропередач
Статья научная
В настоящее время скорость антропогенных нарушений почвенного покрова значительно превышает скорость его естественного восстановления. В Ленинградской области, согласно современной цифровой почвенной карте масштаба 1 : 200 000, преобладают антропогенно-измененные подтипы естественных почв, образовавшиеся в результате хозяйственной деятельности человека. В рамках данной работы рассмотрены антропогенные изменения почв и почвенного покрова территории высоковольтной линии электропередач. Участок размером 100×500 м расположен в Тихвинском районе между населенными пунктами Каливец и Новая Усть-Капша. Ландшафт территории относится к озерно-ледниковому равнинному, почвообразующие породы - озерно-ледниковые пески и супеси. Естественные почвы, не затронутые технологическими работами, выявлены только в лесу, за пределами просеки, проложенной при строительстве линии электропередач. Они представлены подзолами, подбурами, торфяно-подбурами, торфяно-подзолами и торфяно-глееземами. Выявлено, что на участке частично или полностью срезаны, турбированы, уплотнены горизонты исходных естественных почв, что привело к формированию их антропогенно-преобразованных подтипов: переуплотненных, абрадированных, турбированных и стратифицированных. Часть срединных горизонтов экспонирована на поверхность и перемещена по участку на десятки метров. После строительства высоковольтной линии в почвенном покрове появились абраземы, погребенные почвы и несколько типов непочвенных образований. Установлено, что для каждой технологической операции (вырубка леса, установка опор ЛЭП, организация мест штабелевки древесины, создание временных дорог) характерны специфические нарушения в почвенном покрове. Таким образом, после строительства ЛЭП на участке просеки не осталось почв с ненарушенным строением. Помимо кардинальной трансформации почвенного покрова, сведена естественная растительность, частично нарушены элементы мезорельефа и практически полностью изменен микрорельеф. Все последствия этих антропогенных нарушений в большей или меньшей степени влияют на качество выполняемых почвами экологических функций. При дальнейшей эксплуатации ЛЭП (расчистка просеки, обновление противопожарных минерализованных полос, обслуживание электросети) нарушения почвенного покрова будут периодически повторяться, не позволяя экосистеме вернуться в ее исходное состояние.
Бесплатно

Тренд общей обводненности европейской части России, выявленный по спутниковым данным GRACE
Статья научная
На основе информации, полученной со спутниковой системы GRACE, проведен анализ динамичности общей обводненности территории за период с 2003-2012 гг. Сравнивались спутниковые данные с информацией о динамике уровня грунтовых вод по отдельным скважинам. Для контроля и сравнения использовано 12 скважин, равномерно распределенных по региону исследований (Центральный Федеральный и Северо-Кавказский Федеральный округа России). Для территории европейской части России выявлена хорошая ковариация между спутниковыми данными и глубиной грунтовых вод. Геоинформационный анализ тренда общей обводненности, полученного по спутниковым данным, показал, что он является положительным на северо-западе территории исследований и отрицательным на юге и юго-востоке. Обнаруживается периодичность в многолетних изменениях общей обводненности на всей территории исследований. Величина периода изменяется от 3 до 8-9 лет. Более длинные периоды наблюдаются в центре и на северо-западе европейской части России, а менее длинные - на севере и юго-востоке. Полученные данные свидетельствуют о том, что при сохранении выявленной периодичности, минимум обводненности на востоке Северного Кавказа, в Вологодской, Ярославской, Московской и Костромской областях будет достигнут в 2016 гг., в центральной части региона исследований и Краснодарском крае в 2018-2019 гг., в Кировской области и Пермском крае в 2016-2017 гг. Полученные данные могут быть использованы при долгосрочном прогнозировании урожайности сельскохозяйственных культур, проведении почвенно-картографических работ, а также закладке новых плодовых насаждений.
Бесплатно

Статья
Растительный и почвенный покровы городов служат их экологическим каркасом. При этом немаловажную роль в урбоэкосистемах играют почвенные беспозвоночные. Интегральным показателем состояния педофауны является ее трофическая активность. В работе определена трофическая активность макрои мезопедофауны в почвах садов Русского музея (г. Санкт-Петербург) экспресс-методом baitlamina test (BLT). Средние значения степени потребления приманки педобионтов составили 10.9 ± 1.6% для Летнего сада и 8.5 ± 3.5% для Михайловского сада. Установлена вариабельность показателей трофической активности между разными пробными площадями: в Летнем саду она варьирует от 2 ± 6.2% до 21.8 ± 8.4%, а в Михайловском саду - от 2.8 ± 4.5% до 19.3 ± 8.8%. Отмечено различие в трофической активности внутри вегетационного сезона. Наименьшая степень потребления приманки (менее 2%) отмечалась в наиболее сухие и жаркие месяцы в середине вегетационного периода, а наибольшая (в пределах 19-22%) - в начале и конце вегетационного периода при наиболее благоприятных гидротермических условиях.
Бесплатно

Углерод микробной биомассы альфегумусовых почв северо-запада России
Статья научная
Исследование проведено в сосняках черничных среднетаежной подзоны Карелии. Представлены результаты комплексных исследований микробоценоза подзолов иллювиально-железистых (Albic Podzols), сформировавшихся на флювиогляциальных отложениях. Для оценки углерода микробной биомассы (Смик) использовали методы люминесцентной микроскопии и субстрат-индуцированного дыхания. Для оценки микробиологической активности почв в отношении минерализации почвенного органического вещества определяли скорость базального дыхания, рассчитывали метаболический коэффициент. Показано, что изменение изучаемых показателей отражает природноклиматические условия и специфику почв альфегумусового генезиса. Наибольшие значения Смик и базального дыхания были отмечены в подгоризонтах лесной подстилки, а наименьшие - в элювиальном и иллювиальном горизонтах. Полученные результаты могут быть использованы в качестве микробиологических показателей при моделировании процессов круговорота углерода в альфегумусовых почвах лесных экосистем.
Бесплатно

Удельная поверхность и микроструктура поверхности твердой фазы почвенных субстратов разного генезиса
Статья научная
Изучены сорбционные характеристики песка, торфа, горизонта Апах урбанозема г. Москвы и смеси данных субстратов во взаимосвязи с топографией поверхности их твердой фазы, исследованной методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Наибольшей способностью сорбировать азот обладает горизонт Апах, весьма низкие значения сорбции азота имеет торфяный субстрат. Иная картина взаимного расположения изотерм сорбции субстратов наблюдается в случае использования паров воды в качестве сорбирующегося газа. Высокими значениями сорбированной влаги во всем исследуемом диапазоне относительной влажности выделяется торф. Это ведет к различиям при ранжировании субстратов по величинам удельной поверхности в порядке убывания ее значений. Так, удельная поверхность по воде в ряду торф/гор. Апах / смесь / песок составила: 420 / 72 /45 / 4 м2/г соответственно. Удельная поверхность по азоту снижалась в иной последовательности: 8.31 / 2.41 / 1.45 / 0.55 м2/г для гор. Апах, смеси, торфа, песка соответственно. Анализ микроструктурных характеристик методом СЭМ при различных увеличениях выявил наиболее развитую, шероховатую поверхность пахотного горизонта. Он оказался геометрически наиболее разнообразен даже при увеличениях 20 000. Разнообразие и неоднородность рельефа поверхности раздела фаз ведет к возникновению гистерезиса кривых сорбции/десорбции. Его выраженность по диапазону концентрации паров азота, в котором обнаруживается гистерезис, и по максимальной ширине петли гистерезиса также оказалась наибольшей в горизонте Апах. Очень низкая удельная поверхность по азоту торфа, близкая песчаному субстрату, связана с наличием органических пленок, драпирующих и выравнивающих поверхность частиц торфа, что было выявлено при анализе изображений, полученных методом сканирующей электронной микроскопии. Сорбция воды показала их высокую гидрофильность, что привело к высоким значениям влажности субстрата во всем исследуемом диапазоне относительной влажности воздуха.
Бесплатно

Статья научная
Обсуждается учение академика И.П. Герасимова об элементарных почвенных процессах и его развитие в начале XXI в. Отмечены достижения этого учения. На конкретных примерах показано использование теории элементарных почвенных процессов в различных природных зонах: тундрах, тайге, степях, пустынях и высокогорьях. Рассмотрены дискуссионные взгляды на интерпретацию элементарных почвенных процессов: засоления, осолодения, подзолообразования, лессиважа и др. Акцентируется внимание на участии в формировании почвенных процессов эндогенных абиогенных факторов: гидротермального метаморфизма, перигляциального литогенеза. Приводятся примеры элементарных почвенных процессов, выявленных при полевых исследованиях в Арктике, Сибири, Монголии, Чили. Обсуждаются рекомендации к дальнейшему развитию этого учения.
Бесплатно

Персоналии
Геолог и петрограф мирового уровня академик Франц Юльевич Левинсон-Лессинг (1861-1939 гг.) был одним из учеников основателя почвоведения В.В. Докучаева. В 1882-1892 гг. он участвовал в его экспедициях. В дальнейшем Левинсон-Лессинг, проводя исследования в области петрографии и занимая различные административные посты, постоянно оказывал поддержку делу своего учителя. Он возглавлял Почвенную комиссию Вольного экономического общества (1905-1912), был одним из учредителей и членом совета Докучаевского почвенного комитета (1912-1916), возглавлял отдел почвоведения и Почвенный институт КЕПС при Академии наук (1917-1925), Почвенный институт имени В.В. Докучаева (1926-1929). Вместе с В.И. Вернадским и К.Д. Глинкой он добился в 1927 г. признания статуса фундаментальной науки для почвоведения в АН СССР и организации специального - Почвенного института АН СССР.
Бесплатно

Факторы засоления почв участков “Червленое” и “Дубоовражный” Светлоярской оросительной системы
Статья научная
Изучены факторы, определяющие засоленность почв ключевых участков “Червленое” и “Дубоовражный” Светлоярской оросительной системы (Волгоградская область). Проводился многофакторный дисперсионный анализ зависимости суммы токсичных солей по результатам водной вытяжки (1 : 5) от факторов: рельефа, растительности, пород, способа орошения. Было выявлено, что фактором, определяющим степень засоления почв по сумме токсичных солей, в обоих случаях являются породы. Их вклад в общую дисперсию составил более 80 % для обоих исследуемых участков. На участке “Дубоовражный” значимым фактором также оказался рельеф. Антропогенный фактор - способ орошения - оказался незначимым. Были построены кумулятивные частоты встречаемости степеней засоления почвы по слоям 0-30 см, 30-100 см, 100-150 см, 150-200 см. Верхний слой почвы 0-30 см практически незасолен на обоих участках. На почвах участка “Червленое” встречаются сильные и очень сильные степени засоления, в целом почвы этого участка имеют более высокие значения суммы токсичных солей, чем почвы участка “Дубоовражный”.
Бесплатно

Статья научная
Представлено многообразие основных антропогенных воздействий на черноземы на фоне природно-климатических изменений и отражены их последствия. Рассмотрена трансформация черноземов при сельскохозяйственном использовании. Изменения режимов, процессов и некоторых свойств черноземов оцениваются как генетически предопределенные и относятся к современному этапу эволюции почвообразования. Рассмотрены разные виды естественных и антропогенных воздействий, их сложные взаимосвязи, приводящие к разнонаправленным многогранным изменениям в строении и свойствах черноземов, как методологическая платформа научных исследований.
Бесплатно

Ферментативная активность воздушно-сухих и водоустойчивых агрегатов почв разного вида использования
Статья научная
Изучены уровни ферментативной (пероксидазной, полифенолоксидазной и каталазной) активности в воздушно-сухих структурных отдельностях 1-2 мм и выделенных из них водоустойчивых агрегатов. В работе использованы образцы дерново-подзолистой почвы (под лесом и в пахотном варианте) и типичных тяжелосуглинистых черноземов (Курская область) многолетних полевых опытов: бессменный черный пар с 1964 г., залежь с 1998 г. после бессменного черного пара с 1964 г., ежегоднокосимая степь. Пероксидазная и полифенолоксидазная активности имели примерно одинаковый уровень и высокую изменчивость от 5 до 22 и от 2 до 30 ммоль/(г ч) соответственно, каталазная активность была ниже от 2 до 7 ммоль/(г ч). В большинстве случаев ферментативная активность в водоустойчивых агрегатах была выше по сравнению с сухими структурными отдельностями. Пероксидазную активность в водоустойчивых агрегатах можно рассматривать как индикатор смещения равновесия в процессах круговорота органического вещества в почвах. В дерново-подзолистых почвах полифенолоксидазная активность была сосредоточена в водоустойчивых агрегатах, а в черноземах она более равномерно распределена между структурными отдельностями. Каталаза в отличие от ферментов углеродного цикла (пероксидазы и полифенолоксидазы) не отражала ни типовую принадлежность почв, ни особенности их использования.
Бесплатно

Статья научная
Представлены результаты изучения влияния высоких (мелиоративных) доз бентонитовой глины Зырянского месторождения на кислотно-основные свойства и показатели эффективного плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в условиях Нижегородской области с предварительной лабораторной оценкой физико-химических характеристик самой породы. Показано, что бентонит проявляет высокую щелочную реакцию в водной (10.9 ед. рН) и солевой (9.8 ед. рН) вытяжках, обладает ионной обменностью с Δ рН до 1.13. Вещество материала в определенной степени подвергается электролитической диссоциации: при гидратации - 18 мг/г и при сольватации с соляной кислотой - 674 мг/г. В трехлетнем микрополевом эксперименте установлено снижение обменной (на 0.31 ед. рНKCl) и гидролитической (на 0.20 мг-экв/100 г) кислотности почвы под действием породы. Этому, очевидно, способствовало существенное уменьшение содержания в почвенном растворе подвижных форм алюминия (до 48 %), а также повышение содержания обменных соединений кальция (на 0.70 мг- экв/100 г) и магния (на 0.24 мг-экв/100 г)...
Бесплатно

Статья научная
В физических фракциях серой лесной почвы (агросерой типичной): илистой, легкой (˂ 2 г/см3) и остатке определяли содержание органического углерода; общего, органического и минерального фосфора. Удобрения (минеральные и органические) повышали содержание органического углерода в почве за 21 год полевого опыта. При этом масса легких фракций также увеличивалась. Внесение извести и органических удобрений снижало содержание илистой фракции, но увеличивало в ней количество органического углерода. Урожайность зерновых культур и многолетних трав мало зависела от количества органического углерода в почве в целом, в илистой и в легкой фракциях. При этом установлена ее обратная связь с содержанием легкой фракции и углерода в остатке. Урожайность зерновых культур пропорциональна доле минеральных фосфатов и слабо зависела от органических форм в подпахотном горизонте. В целом урожайность зерновых повышается при внесении минеральных удобрений, влияние навоза было менее выраженным.
Бесплатно

Статья научная
Проанализированы литературные данные о минералогическом составе вертисолей мира, а также изучены глинистые почвы в условиях ультраконтинентального климата в Еравнинской котловине (Бурятия). Почвы сформированы на водоразделе и приводораздельной части склона увала в условиях распространения многолетней мерзлоты. Морфологический анализ выявил в почвах сочетание криогенных признаков (мерзлотных клиньев и трещин, криогенной оструктуренности, надмерзлотного оглеения) и вертиковых свойств (сликенсайдов, клиновидных агрегатов). По морфологическим признакам почвы диагностированы как темная слитая или Gleyic Vertisol Glossic Gelistagnic на приводораздельной части склона и черноземовидная слабослитизированная криотурбированная или Vertic Gleyic Phaeozem Glossic Pachic Clayic Gelistagnic на водоразделе, где вертиковые признаки были выражены слабее. По физическим свойствам и минералогическому составу илистой фракции потенциальная слитость почвы водораздела сопоставима с почвой приводораздельной части склона: практически аналогичное, а в отдельных горизонтах даже большее содержание физической глины (до 76%), ила (до 54%) и разбухающих компонентов в илистой фракции (93-98% монтмориллонита). Однако в условиях ультраконтинентального климата Бурятии и относительно близко залегающей многолетней мерзлоты более контрастный гидротермический режим и наиболее благоприятные условия для реализации процессов усадки-набухания создаются в верхней крутой части склонов южной экспозиции. В связи с тем, что почва водораздела получает больше влаги и меньше тепла, это приводит к меньшей контрастности гидротермических условий и менее выраженным процессам усадки-набухания. Из-за отсутствия условий для полной реализации потенциальной слитости признаки слитогенеза в почве водораздела выражены на более низком таксономическом уровне.
Бесплатно

Формирование и развитие концепции экосистемных услуг: обзор зарубежных публикаций
Статья научная
Рассмотрены зарубежные публикации, посвященные проблеме выделения и оценки экосистемных услуг и их учету в планировании хозяйственной деятельности. Данное направление исследований является быстро развивающимся. Начало было положено глобальной оценкой состояния экосистем, выполненной в 2005 г. по инициативе ООН. За последние 10 лет произошло его организационное оформление, появились профильные журналы, регулярно проводятся конференции и совещания; характерен быстрый рост числа публикаций. Вклад почвоведов в эту работу пока не слишком значителен; оценка экосистемных услуг почв представляется перспективным направлением. Экосистемные услуги разделяются на четыре группы: обеспечивающие, регулирующие, культурные и поддерживающие. Последняя группа рассматривается как природная основа, обеспечивающая выполнение остальных функций, прямо и косвенно воздействующих на благополучие человека. Оценка экосистемных услуг ведется по трем направлениям: экологическому, экономическому (монетарному) и социальному. Для каждой из групп услуг используются свои способы экономической оценки. Обеспечивающие услуги часто оценивают по их рыночной стоимости. Их доля в совокупной оценке экосистемных услуг относительно невелика. Регулирующие услуги часто оценивают методами “предотвращенных затрат” и “замещающих затрат”, а культурные услуги (рекреация, источник вдохновения, эстетическая ценность, духовная ценность) - методом “затрат на путешествие”. В основе способов внерыночной оценки лежит готовность платить за данные услуги. При оценке экосистемных услуг на местном уровне необходим системный подход, учитывающий бонус кооперации землепользователей. Следует учитывать также, что снятие дополнительной нагрузки с экосистем в данном месте может привести к возрастанию воздействия в других местах. Выделение, картографирование и оценка экосистемных услуг проводятся с конечной целью обеспечить устойчивое развитие общества и благосостояние человека. Развиваемые эколого-экономические подходы призваны усилить роль рыночных механизмов в деле защиты окружающей среды.
Бесплатно

Фосфатный режим дерново-подзолистой почвы естественных и агрофитоценозов
Статья научная
Изучен фосфатный режим дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы Предуралья под естественными фитоценозами (смешанный лес, злаково-разнотравный луг) и агрофитоценозами. Оценка влияния сельскохозяйственного использования пашни на фосфатный режим проведена в условиях длительного стационарного опыта (год закладки - 1978) и в посевах козлятника восточного (год посева - 1988). Изучено общее содержание фосфора в почве, количество его органических, минеральных и подвижных соединений, рассмотрен фракционный состав минеральных фосфатов (метод Гинзбург-Лебедевой). Общее содержание фосфора в верхнем слое почвы всех объектов исследования варьировало от 1 030 до 1 350 мг/кг. В почве преобладали минеральные соединения фосфора над органическими. Установлено, что фракционный состав минеральных фосфатов на 40-62% был представлен фосфатами железа и на 31-48% - фосфатами кальция, что связано с характерными особенностями почвообразующей породы - желто-бурой некарбонатной покровной глины. Фосфаты алюминия составили 8-12%. Длительное возделывание сельскохозяйственных культур в течение пяти ротаций полевого восьмипольного севооборота привело к существенному снижению в почве содержания органических соединений фосфора. В почве длительного опыта, по сравнению с естественными фитоценозами, отмечено более низкое содержание фосфатов железа (в 1.6-1.8 раза) и более высокое содержание (в 1.3-2.0 раза) наиболее доступных для растений рыхлосвязанных и разноосновных фосфатов кальция. Отмечено постепенное снижение содержания подвижных соединений фосфора в почве от момента закладки опыта к пятой ротации с 239 до 164 мг/кг. Длительное внесение N60P60K60 привело к существенному увеличению в почве минеральных соединений и подвижных форм фосфора. Остаточный фосфор удобрения закрепился в виде фосфатов железа и наиболее доступных для растений рыхлосвязанных и разноосновных фосфатов кальция. Под козлятником восточным количественные и качественные показатели фосфатного режима почвы существенного не отличались от природных аналогов.
Бесплатно

Функциональные различия тяжелых и сверхтяжелых металлов и металлоидов в почвах
Статья научная
Предлагается тяжелые элементы разделить на две группы из-за их различного влияния на растения. К одной группе отнесены тяжелые металлы и металлоиды, начиная с ванадия и кончая теллуром, а к другой - сверхтяжелые металлы, начиная с цезия и кончая ураном. Сверхтяжелые металлы в почвах изучены гораздо хуже, чем первая группа элементов, и им следует уделить особое внимание в будущем.
Бесплатно