Статьи

Целью работы было проведение систематического исследования и метаанализа отечественных и зарубежных данных (всего 687 точек данных) по влиянию гуминовых препаратов (ГП) на полевую урожайность. В задачи исследования входили оценка диапазона эффективности ГП (прибавка урожая, выраженная в процентах от контроля) с учетом статистической неопределенности, оцениваемой на основании абсолютного медианного отклонения, и влияния на этот показатель особенностей ГП, сельскохозяйственных культур и почвенных свойств. Было установлено, что эффективность ГП варьируется в диапазоне от –59 до 540% (среднее 18%) и характеризуется ненормальным распределением. Медианное значение эффективности ГП составило 12%; величины нижнего и верхнего квартиля 5 и 21% соответственно; неопределенность 99%. Ранговый дисперсионный анализ Краскела–Уоллиса показал, что гранулометрический состав почвы и обогащение ГП микроэлементами не являются факторами, влияющими на эффективность ГП, а значимыми факторами были: катион соли гумата, входящего в состав ГП (наименее эффективными были соли Na); способ применения ГП (наиболее эффективным было комбинированное применения путем внесения в почву и внекорневой подкормки); кислотность и гумусированность почвы (эффективность ГП была более выражена при рН выше 6,6 и содержании гумуса менее 1%). Наиболее отзывчивыми к ГП были растения семейства астровых; эффективность ГП по отношению к бобовым и пасленовым была значимо ниже. В условиях недостатка азота эффективность ГП возрастала до 22%, а в большинстве исследований, посвященных оценке влияния ГП на качество растениеводческой продукции, сообщается о росте содержания азота и/или белка. Высказано предположение, что в полевых условиях положительное действие ГП определяется главным образом их влиянием на ассимиляцию азота растениями. Полученные результаты позволяют заключить, что наиболее перспективным направлением дальнейших работ является проведение исследований, направленных на оценку эффективности ГП на фоне снижения вносимых азотных удобрений. Принимая во внимание растущую стоимость удобрений, даже небольшой эффект в этом случае может быть экономически выгодным. Дальнейшие полевые исследования должны быть направлены на поиск оптимальных условий и способов применения ГП. Возможным способом решения этих задач является установление ключевых факторов, влияющих на неопределенность данных об эффективности ГП, среди которых на основании существующих данных можно предварительно выделить способ применения ГП и почвенные условия: кислотность, содержание гумуса и доступного азота.

Цифровая почвенная картография (ЦПК) использует современные подходы и методы в области компьютерного анализа и моделирования пространственных данных о почвах. В настоящее время более 90% всех публикаций в области картографирования почв относятся к области ЦПК. Анализ наукометрических баз данных и публикаций показывает, что количество публикаций ежегодно растет, но декларируемое качество создаваемых почвенных карт при этом практически не повышается. Это связано с рядом причин, выявление которых на основе обзора научных публикаций и является целью статьи. Проведенные исследования показали, что создаваемые в рамках подходов ЦПК карты различаются по качеству. Декларируемая авторами точность моделей, используемых для создания цифровых почвенных карт, обычно варьирует от 30–40 до 70–80%. Выявлено 16 потенциальных источников ошибок на цифровых почвенных картах, которые группируются в ошибки исходных данных о свойствах почв, исходных данных о предикторах, ошибки выбора модели и ошибки, связанные с пониманием почвы как объекта моделирования. Часть источников ошибок может быть устранена в настоящее время или в ближайшей перспективе, но существуют ошибки, устранение которых представляется на данном этапе развития науки и технологий невозможным. Больше всего перспектив к существенному повышению качества цифровых почвенных карт свойств поверхностного горизонта почв, меньше всего — у карт классификационных названий почв. Наличие ошибок на почвенных картах, создаваемых методами ЦПК, должно анонсироваться при создании любой почвенной карты вплоть до маскирования участков карты с максимальными ошибками.

Показано, что время всегда рассматривалось почвоведами в качестве «особенного» фактора почвообразования — формы существования почвы как материального тела. Почвообразовательные процессы практически всегда нелинейны во времени и цикличны; зачастую указанная цикличность прерывается потоковостью почвообразования. Для почвы как природного тела, с одной стороны, подчиняющегося внутренним законам саморазвития, в частности стирания «литопамяти» и развития «педопамяти» в ходе одного этапа/рывка эволюции, с другой стороны, подверженного различным (в том числе антропогенным) факторам воздействия, теоретически характерны все виды нелинейного динамического поведения — хаос, мультистабильность, угасание амплитуды, солитоны. Изменение состояния почв во времени в пределах одного этапа их многоэтапной эволюции, как правило, описывается логистическим уравнением. Дифференцирование функции состояния S от времени t позволяет получить представление о скорости dS/dt и ускорении d²S/dt² процессов почвообразования. Точки перегиба на графике состояния почвы становятся точками экстремумов на графиках производных от почвообразования. Отмечается, что диссипативные процессы преобладают в «первой половине», а антидиссипативные — во «второй половине» каждого этапа эволюции. Преобладание диссипативных процессов над антидиссипативными совсем не однородное: сначала оно идёт на взлете ускорения почвообразования, а затем — на отрезке убывания.

Приведен диапазон изменения качества почв земледельческой зоны Амурской области. Максимальными показателями нормативной урожайности, балла бонитета и кадастровой стоимостью характеризуются лугово-черноземовидные почвы, минимальными показателями — болотные и оторфованные почвы. Осушенные земли характеризуются лучшим качеством почв и более высокими показателями кадастровой стоимости. Особо ценные земли регионального уровня занимают 82,1% площади сельскохозяйственных угодий Амурской области. Приведены средневзвешенные медианные значения кадастровой стоимости по природным зонам Амурской области. Наибольшие средневзвешенные медианные показатели зафиксированы в южной лесостепной зоне (4,77 руб.×м^‒2). В центральной предлесостепной зоне средневзвешенная кадастровая стоимость составляет 2,52 руб.×м^‒2, а в северной притаежной зоне — 1,09 руб.×м^‒2.

Для дерново-подзолистых почв на территории УО ПЭЦ МГУ «Чашниково» исследована зависимость плотности почв от сопротивления пенетрации, влажности, гранулометрического состава и содержания органического углерода. На шести ключевых участках разного типа землепользования проводилось измерение сопротивления пенетрации пенетрологгером на площадках перед стенками трёх почвенных разрезов. Из этих же разрезов проводился отбор образцов на плотность методом режущих колец объёмом 100 см³. В образцах затем определялись влажность, содержание органического углерода методом Тюрина и гранулометрический состав на дифракционном лазерном анализаторе. Были разработаны 24 регрессионные модели для предсказания плотности почв. Коэффициенты детерминации (R²) составляли от 0,23 до 0,89, а корень из среднеквадратической ошибки (RMSE) — от 0,07 до 0,18 г·см⁻³. По результатам моделирования оказалось, что наибольший вклад в прогнозирование плотности вносят: содержание органического углерода, глубина и сопротивление пенетрации. Добавление в модель конкретных фракций гранулометрического состава является более информативным, чем использование главных компонент фракций гранулометрического состава в качестве предикторов. Полевая влажность почв во многих моделях оказалась незначимым предиктором для плотности. С учетом трудоемкости определения полного набора предикторов были предложены модели с сокращенным набором предикторов: 1) глубина и сопротивление пенетрации, 2) содержание органического углерода и сопротивления пенетрации, 3) содержание органического углерода. Данные первой из перечисленных моделей автоматически собираются в процессе использования пенетрологгера, что делает её удобной для мониторинговых обследований. Важные ограничения метода связаны с гранулометрическим составом почв и способом его определения: например, при наличии крупных валунов в почве измерение сопротивления пенетрации пенетрологгером сверху вниз невозможно, так как измерительный инструмент упирается в крупную фракцию и проталкивание его в нижележащие горизонты невозможно. Использование предлагаемых регрессионных уравнений, в которых гранулометрический состав определён иным способом, чем лазерная дифракция, некорректно. Выбор конкретной гранулометрической фракции в качестве предиктора должен основываться на корреляционном анализе для каждой конкретной территории.

В статье представлены результаты исследования динамики высоты, запасов и химического состава снежного покрова в пределах мегаполиса (г. Москва) и условно фоновых территорий Солнечногорского района Подмосковья (учебно-опытный почвенно-экологический центр МГУ имени М.В. Ломоносова «Чашниково») за зимне-весенний период 2023–2024 гг.

Объектами исследования послужили: приводораздельное пространство р. Клязьмы в условно фоновых условиях и два типа почвенных лизиметров факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова в черте г. Москвы. Первый тип лизиметров характеризовался различными видами обработки почв при постоянном функционировании в условиях луговых косимых фитоценозов. Насыпные лизиметры второго типа находились под различными типами угодий (чистый пар, залежь, зарастающая залежь, еловые, смешанные и широколиственные насаждения), сформированных на единой минеральной матрице, представленной покровным суглинком.

Динамика снежного покрова характеризуется схожими закономерностями как в естественных, так и городских условиях: максимум запасов снега приходится на февраль с последующим снижением весной. Минимальные запасы снежного покрова установлены для участков лизиметров с еловыми насаждениями, тогда как максимальные — для безлесных участков, включая травяную залежь и участки с лизиметрами в условиях различной обработки почв.

В условиях города отмечено достоверно более высокое содержание некоторых щелочных и щелочноземельных элементов (Na, Ca, Sr), а также Zn и Cu. Концентрации наиболее подвижных анионов, особенно хлоридов, в снеговой воде мегаполиса превышали аналогичные показатели в естественных условиях в 2–3 раза. Это согласуется с более высокими значениями рН и электропроводности для снеговой воды в условиях мегаполиса.

Тип фитоценоза оказал ключевое влияние на пространственное распределение снега и его компонентов. Хвойные и смешанные насаждения удерживали больше снега, что снижало миграцию лизиметрических вод, тогда как в широколиственных и на открытых участках наблюдались более интенсивное поступление снега и вертикальная миграция лизиметрических вод.

В работе представлены результаты исследования воздействия железнодорожного транспорта на лесные экосистемы национального парка «Валдайский». Ранее комплексных научных исследований влияния железной дороги на особо охраняемых природных территориях не проводилось. Расположение парка в важном транспортном коридоре сказывается на экологическом состоянии природных систем. В отличие от большинства территорий, по которым осуществляется железнодорожное сообщение, выбранный для исследований участок позволяет оценить влияние на окружающую среду железнодорожного транспорта при отсутствии других антропогенных источников воздействия. Определено валовое содержание тяжелых металлов и металлоидов в почвах примыкающего к железной дороге участка и фоновых территорий парка. Анализ валового содержания тяжелых металлов в почвенных пробах, отобранных с шагом 5 м от железнодорожной насыпи, показал превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) некоторых элементов на расстоянии 30 м от полотна. Превышение ПДК наблюдается у марганца, никеля, меди, цинка, мышьяка, кадмия и свинца. У насыпи наблюдается высокое содержание таких элементов, как стронций, барий, медь и железо. Расчет количественных показателей загрязнения почв показал, что сильный уровень загрязнения наблюдается у насыпи и на удалении 25 и 30 м от нее. Проведен корреляционный анализ и представлена модель распределения тяжелых металлов и металлоидов. Важным результатом исследования стало выявление роли естественных растительных сообществ в миграции и накоплении загрязняющих веществ. Установлено, что сероольшаник, расположенный на расстоянии 30 м от насыпи, выступает в качестве первого механического барьера, ограничивающего поступление тяжелых металлов. Второй барьер образован ельником кисличником, произрастающим на удалении 43 м от железнодорожного полотна. Эти природные фильтры способствуют снижению интенсивности миграции загрязняющих веществ вглубь лесного массива. Превышение содержание ПДК марганца, никеля, меди, цинка, кадмия в почвах связано с износом объектов железнодорожного транспорта (колёс, рельсов, вагонов). Мышьяк входит в состав фракций дизельных частиц. Повышенное содержание меди связано с железнодорожной смазкой, а бария и стронция свидетельствует о применении на железнодорожной насыпи карбонатного щебня. Полученные результаты вносят вклад в понимание механизмов распространения загрязняющих веществ от линейных транспортных объектов, имеют практическое значение для разработки природоохранных мероприятий и могут быть использованы для нормирования воздействия железнодорожного транспорта в пределах особо охраняемых природных территорий.

В статье представлен сравнительный анализ пространственной структуры техногенного воздействия на почвенный покров в условиях локализованного (точечного) и фонового (площадного) загрязнения. Объектами исследования выступили территории Свердловской и Тульской областей, контрастные по характеру природопользования и техногенной трансформации. Первая характеризуется доминированием индустриальных ландшафтов с преобладанием стационарных источников выбросов, вторая является агропромышленным регионом с развитым фоновым загрязнением, обусловленным совокупным влиянием сельскохозяйственной деятельности, рассеянных выбросов и долговременных последствий радиационного воздействия. На основе данных по содержанию подвижных форм тяжелых металлов (Cu, Pb, Cd, Zn) в почвах, а также с использованием методов дистанционного зондирования и геоинформационного анализа предложена методика функционального зонирования, позволяющая дифференцировать участки по степени техногенной нагрузки и экологической трансформации. Ключевыми элементами предлагаемого подхода являются понятия экологически приемлемого естественного природного фона (ЕПФ), природно-антропогенного фона (ПАФ) и точки невозврата (ТНВ), последняя рассматривается как пороговое значение, преодоление которого ведет к устойчивому снижению биопродуктивности и необратимым изменениям в составе и структуре экосистем. Концепция зонирования реализуется через выделение санитарно-защитных зон (СЗЗ), зон экологической ответственности (ЗЭО) и природнозащитных зон (ПЗЗ), каждая из которых обладает своими функциональными и регуляторными характеристиками. В статье обоснована необходимость отказа от универсального подхода к нормированию загрязняющих веществ в пользу регионально-специфичных ориентиров, основанных на характеристиках реального фона и эмпирических наблюдениях. Методика апробирована на ключевых участках с различной плотностью и типом антропогенного воздействия и продемонстрировала высокую чувствительность к сочетанию физико-химических и ландшафтных факторов. Полученные результаты позволяют более обоснованно подходить к проектированию санитарно-защитных мероприятий, экологическому нормированию и разработке рекомендаций по устойчивому землепользованию. Представленный подход может быть применим в практической деятельности природоохранных и кадастровых служб, при территориальном планировании и в рамках экологической экспертизы промышленных объектов, а также в системах мониторинга состояния почв и окружающей среды на региональном и муниципальном уровнях.

Представлены результаты вегетационного опыта на гумусовом горизонте дерново-подзолистой супесчаной почвы (Albic Retisol), в которую до 1990 г. вносили осадки сточных вод, в результате чего сформировалось комплексное полиэлементное загрязнение с высоким уровнем содержания тяжелых металлов (ТМ) и даже спустя 30 лет почвы остались загрязненными. За это время содержание фосфора уменьшилось в 4 раза, а калия — в 1,5, содержание органического углерода — в 1,6 раза. Значительно снизилось и содержание тяжелых металлов: Cd в 5 раз, Zn и Cu в 1,5 раза, Pb в 1,4 раза по сравнению с исходным. Вегетационные опыты с применением цеолита клиноптилолита, цеолита ZION и гуминового препарата «Вибростенд» показали возможность снижения содержания тяжелых металлов в растениях вики и, в меньшей степени, овса с помощью мелиорантов. Изучение влияния мелиорантов на содержание ТМ в растениях, выращенных на почвах, удобренных осадком сточных вод 30 лет назад, показало, что их внесение изменяет содержание ТМ и распределение их по органам растений. Причем бобовые растения (Vicia sp.) значительно меньше накапливают ТМ, чем злаковые (Avena sativa), что можно использовать на почвах с учетом уровней их загрязнения. Использованные в опытах мелиоранты снижают содержание Cd, Zn, Cu и Ni в растениях Vicia sp. на 40–60%, но нормативного содержания тяжелых металлов в растениях достичь не удалось при таком высоком уровне загрязнения почв. Для растений Avena sp. мелиоранты были менее эффективны.

Численность почвенных бактерий является индикатором состояния и здоровья почв при химическом загрязнении. Однако нативная численность почвенных бактерий в почвах разных климатических зон значительно различается. В зависимости от почвообразующих факторов численность бактерий в почвах разных климатических зон будет различаться. Для оценки изменения численности почвенных бактерий было смоделировано загрязнение почв разных климатических зон (полупустыни, степи и леса) свинцом (Pb) в следующих концентрациях: 100, 1000 и 10000 мг Pb×кг^–1 почвы. Установлено, что при максимальной концентрации в 10000 мг Pb×кг^–1 почвы происходило ингибирование численности почвенных бактерий в разных типах почв на 46–92% по сравнению с контролем. При увеличении концентрации Pb численность почвенных бактерий снизилась в почвах полупустыни: от 1,61 (солончак типичный) до 0,89 млрд×г^–1 (каштановая и бурая полупустынная почвы); в почвах степи: от 4,50 (чернозем оподзоленный) до 0,80 млрд×г^–1 (чернозем обыкновенный); в почвах леса: от 8,00 (темно-серая лесная почва) до 1,90 млрд×г^–1 (дерново-подзолистая почва). Наиболее устойчивыми к загрязнению Pb оказались почвы лесной климатической зоны, а наименее — почвы степной климатической зоны. Среди полупустынных почв наиболее чувствительные солончаки типичные, среди степных — черноземы оподзоленные, лесных почв — дерново-подзолистые иллювиально-железистые почвы. Проведено сравнение численности бактерий почв трёх климатических зон России при загрязнении свинцом. Результаты исследования возможно использовать при индикации экологического состояния и здоровья почв при загрязнении тяжелыми металлами.

Понятие «здоровье почвы» набрало значительную популярность в научной литературе как основная концепция для обеспечения устойчивости экосистем. Однако значение этого термина остается неоднозначным, а универсальные критерии оценки отсутствуют. Цель статьи — рассмотреть современные определения понятия «здоровье почвы», предлагаемые отечественными и зарубежными почвоведами, и дать обзор методов его оценки. Акцент сделан на показатели и системы мониторинга, претендующие на некоторую универсальность в индикации здоровья почв. Согласно европейской концепции, понятие «здоровье почвы» должно отражать широкое влияние почвенного покрова на экосистему, включая традиционно рассматриваемую способность производить урожай, обеспечение качества воды и воздуха, регулирование климата, сохранение биоразнообразия и обеспечение социальных и культурных экосистемных услуг. В 2021 году Евросоюз принимает стратегию почвенного развития, направленную на достижение здорового состояния всех почв ЕС к 2050 году. Юридически термин «здоровье почвы» должен закрепиться с принятием закона Soil Monitoring and Resilience Law, устанавливающего стандарты здоровья почв. Сотрудниками Корнелльского университета (США) предлагается схожая методика комплексной оценки почвенного здоровья, CASH. Обе системы — CASH и Soil Monitoring and Resilience Law — подробнее рассмотрены в статье. Помимо этого, продолжается поиск универсального индикатора здоровья почвы. В статье рассмотрены показатели содержания органического вещества, соотношения почвенного углерода к физической глине (SOC : Clay) и его альтернатив (Observed / Typical SOC ratio, SOC / SOCexp). Обзор литературы показывает, что целесообразность введения термина «здоровье почвы» весьма сомнительна. На практике под этим термином почти всегда понимается совокупность физических и химических свойств, потенциально влияющих на ее плодородие. А практики восстановления «здоровья почвы» сосредоточены, прежде всего, на поддержании её агрономических свойств. В этом плане показатели и методы оценки «здоровья почвы» мало отличаются от показателей и методов, принятых для оценки «качества почвы». Российские работы чаще исследуют фундаментальные аспекты устойчивости почвенных систем, акцентируясь на биологическом происхождении и биодинамической сути понятия «почва». Предлагаемые методы оценки соответственно основаны на микробиологических показателях: термодинамическая характеристика микробных систем, гетеротрофный параметр здоровья почвы, параметр самообеспечения биофильными элементами, показатели фитосанитарного состояния почвы, ферментативная активность. Рассмотренные индикаторы и системы мониторинга демонстрируют потенциал для комплексной диагностики состояния почв. Однако их универсальность ограничена вариабельностью почвенно-климатических условий и типов землепользования.

В обзоре дана краткая характеристика экотоксикодинамики как раздела экологической токсикологии, включающая предмет исследований, элементы теоретической базы и актуальные научные направления. Показано, что развитие экотоксикодинамических исследований на современном этапе связано с оценкой качества окружающей среды и экологических рисков, разработкой базы данных для экологического нормирования химических веществ, изучением процессов деградации и самовосстановления природных экосистем. Особое внимание уделено анализу достижений в изучении действия новых видов экотоксикантов на примере наночастиц, микропластика, лекарственных средств и пищевых добавок. Показана потенциальная возможность проявления ими токсических эффектов от генетического до экосистемного уровней, в том числе и при реально существующем содержании в экосистемах. В организмах данные эффекты проявляются как гено- и цитотоксичность и отражаются в нарушениях ферментативных систем, репродуктивной сферы и иммунного статуса, в изменении поведенческих реакций, снижении темпов роста и развития организмов, скорости фотосинтеза и др. В экосистемах это может приводить к уменьшению численности чувствительных видов и даже к их исчезновению, негативным изменениям в межвидовых взаимоотношениях, падению биоразнообразия и продуктивности биоценоза. Показаны пробелы в изучении новых экотоксикантов, для их ликвидации предложены перспективные направления исследований, в частности: выявление сублетальных эффектов при реально существующих нагрузках в экосистемах; оценка возможности развития хронического и отсроченного действия; изучение влияния свойств экотоксиканта и факторов окружающей среды на экотоксичность, учет последствий комбинированного действия группы экотоксикантов и продуктов их трансформации. Как проблемные аспекты авторами исследовательских работ отмечаются: (1) различия в «сценарии» проведения экспериментов у разных авторов, что затрудняет выявление общих закономерностей проявления токсического действия экотоксикантов в экосистемах; (2) применение в модельных экспериментах стандартных сред, не отражающих реальные природные условия, что снижает практическую значимость полученных результатов.

Проведен лабораторный эксперимент по сорбции 2,4-Д на бентоните в Na-Ca-форме и на бентоните, модифицированном гексадецилтриметиламмонием бромидом (HDTMA-Br), в количестве, эквивалентном емкости катионного обмена монтмориллонита, доминирующего в минеральном составе бентонита. Установлено, что гидрофобизированный алкиламмонийными катионами бентонит сорбировал в 4,5 раза больше 2,4-Д, чем немодифицированный бентонит. Органобентонит проявил большее сродство к 2,4-Д, чем Na-Ca-бентонит. В исследованном диапазоне равновесных значений рН от 4 до 6 сорбционные центры гидрофобизированной поверхности органобентонита характеризуются энергетической однородностью по отношению к молекулам 2,4-Д (параметр n в уравнении Фрейндлиха ≈ 0,8), а основным механизмом сорбции 2,4-Д в изученном диапазоне рН являются гидрофобные взаимодействия. Возможность использования HDTMA-бентонита в целях уменьшения подвижности 2,4-Д в почвах и в ландшафтах, а также для создания новых препаративных форм пестицидов, может быть рассмотрена только после исследования токсичных свойств органоглины для нецелевых групп организмов.

В статье изучено влияние традиционных минеральных удобрений (аммиачной селитры, суперфосфата и хлорида калия), комплексных минеральных удобрений пролонгированного действия (Osmocote, Ruscote), а также фолиарной обработки растений лигногуматом на содержание макроэлементов (азот, фосфор, калий), фенольных соединений и антоцианов в листьях и ягодах черной смородины (Ribes nigrum L.) в течение трехлетнего опыта. Исследования проводили на одногодичных саженцах на почвенном стационаре Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Максимальное содержание фенольных соединений отмечено в листьях при использовании традиционных удобрений — 1,9 мг-экв. галловой кислоты⋅г⁻¹ и Osmocote — 1,8 мг-экв. галловой кислоты⋅г⁻¹ в 2022 г. Наибольшая концентрация фенолов в ягодах — 1,1 мг-экв. галловой кислоты⋅г⁻¹ – зафиксирована в 2023 г. при применении традиционных удобрений. Установлены положительные корреляции между содержанием макроэлементов в почве и растениях и содержанием фенолов в растительных образцах, что указывает на значимость азота и фосфора в их биосинтезе. Выявлено, что внесение удобрений снижает концентрацию антоцианов в ягодах с 196,7–219,5 до 105,3–111,7 мг×кг⁻¹ сырой массы, что может быть связано с уменьшением стрессовой нагрузки на растения. Наибольшее накопление азота в листьях и ягодах наблюдалось при использовании традиционных удобрений — 1,9 и 1,1%, соответственно, а фосфора и калия — при применении удобрения Ruscote (фосфора — 0,8 и 0,6%, соответственно, калия — 1,2 и 0,7%, соответственно). Полученные данные подчеркивают важность оптимизации удобрений для повышения питательной ценности и антиоксидантного потенциала черной смородины.

В статье рассматривается возможность фолиарного применения аминокислот (пролина, метионина и лизина) для регуляции метаболизма и формирования стрессоустойчивости у растений, аккумулирующих высокие концентрации кадмия. В вегетационном опыте был создан стресс, обусловленный внесением Cd(NO₃)₂ в почву в дозе 10 мг·кг^–1, что соответствует 5 ОДК. В эксперименте с ячменем сорта «Нур» изучали влияние данных аминокислот на биомассу, содержание общего и белкового азота в листьях, содержание пигментов и их соотношений (Хл a, Хл b, каротиноиды, Хл a / Хл b). Фолиарная обработка растений аминокислотами в отсутствие стрессовых условий сопровождалась достоверным увеличением надземной биомассы. Применение пролина, метионина и лизина в условиях высоких концентраций Cd в почве положительно влияло на биомассу ячменя и формирование колоса. Все растения, обработанные пролином и лизином, демонстрировали увеличение содержания всех пигментов (Хл a, Хл b, каротиноиды) по сравнению с контролем. Метионин положительно влиял на содержание хлорофиллов именно в условиях стресса, тогда как в отсутствие стресса содержание пигментов в растении снижалось. В ячмене, выращенном на почвах, загрязненных Cd, наблюдалось снижение содержания как общего, так и белкового азота, что свидетельствовало о нарушении метаболических процессов в условиях стресса. Фолиарная обработка аминокислотами в фазу кущения сопровождается увеличением содержания азота как в условиях стресса, так и при его отсутствии.

В настоящее время остается малоизученной физиолого-биохимическая роль отдельных групп фенолов, обладающих высокой биологической активностью. Так, функции гидроксикоричных кислот, относящихся к фенилпропаноидам, в частности кофейной кислоты (КК), остаются невыясненными. Цель данной работы заключалась в изучении действия разных концентраций кофейной кислоты на продуктивность ячменя, как в обычных условиях развития растений, так и в присутствии солевого стресса.

В серии лабораторных экспериментов с использованием разных тест-культур и в вегетационном опыте на растениях ярового ячменя Hordeum vulgare L. исследовалось влияние кофейной кислоты. Активность разных концентраций кофейной кислоты устанавливали с использованием нескольких методических подходов по фитотестированию: экспресс-методом в чашках Петри; в пластиковых плоских планшетах апликатным способом; в условиях выращивания растений в водных растворах.

Вегетационный опыт проводили на серой лесной среднесуглинистой почве с содержанием органического вещества 3,8%, слабокислой реакцией почвенного раствора (рН_KCl 5,9). В фазу 2–3-го листа вносили раствор NaCl (7,5 г×л^-1). Обработку растений кофейной кислотой проводили фолиарно один раз в фазу кущения. В опыте использовали три концентрации КК, обоснованные по результатам предварительных лабораторных экспериментов: 100 мкМ, 50 мкМ, 10 мкМ. В фазу начала трубкования провели уборку растений ячменя и отбор почвенных образцов.

В сухой растительной массе определяли содержание калия, натрия и общего азота. Для определения содержания хлорофилла и каротиноидов использовали флаговый лист растений.

По результатам фитотестирования установлено, что для однодольных и двудольных культур наибольшая активность проявляется в вариантах с наименьшими концентрациями КК (10 и 25 мкМ), тогда как более высокие концентрации КК (50 и 100 мкМ) существенно снижают все тест-показатели.

По результатам вегетационного опыта установлено, что кофейная кислота не оказывает достоверного стимулирующего действия. В условиях хлоридно-натриевого засоления с использованием высокой концентрации КК (100 мкМ) происходит незначительное повышение в почве содержания калия. Содержание же натрия в почве с применением КК снизилось. Общая масса растений в расчете на сосуд достоверно снизилась с 1,25 г/сосуд до 0,25 г/сосуд. Без применения NaCl обработка КК не сопровождалась достоверными изменениями массы ячменя.

Содержание хлорофилла (а и b) в контрольном варианте составляло 1,83 мг×г^–1 сырого материала, что существенно ниже по сравнению с его содержанием в листьях растений, которые были обработаны КК: 4,03 (концентрация КК 10 мкМ) и 3,14 мг×г^–1 (концентрация КК 100 мкМ). На фоне внесения NaCl содержание суммы хлорофиллов a и b снизилось до 0,24 мг×г^–1, а при обработке растений КК увеличилось: с 1,26 при низкой концентрации КК (10 мкМ) до 2,14 мг×г^–1 при высокой (100 мкМ). Использование КК в концентрации 100 мкМ сопровождалось увеличением содержания каротиноидов от 0,22 до 0,61 и на фоне засоления от 0,16 до 0,38 мг×г^–1.

Таким образом, использование КК для обработки растений в период вегетации в условиях засоления влияет на изменение физиологических процессов, что способствует их адаптации.

Использование методов многомерной статистики в почвоведении позволяет упростить интерпретацию результатов и определить наиболее важные параметры для характеристики происходящих в почве процессов. На основании анализа главных компонент был проведен анализ структурных характеристик и химических свойств чернозема миграционно-сегрегационного (Calcic Chernozem) на водоразделе, агрочерноземов миграционно-сегрегационных на пологом склоне юго-восточной экспозиции и стратозема темногумусового. На основании распределения агрофизических и агрохимических показателей черноземов в пространстве главных компонент (ГК) были выделены четыре ГК. Первая ГК отражает связь между агрофизическими и агрохимическими свойствами почвы, выявляющую зависимость между микроагрегатами, с одной стороны, и органическим углеродом и макроэлементами, с другой. Вторая ГК характеризует соотношение воздушно-сухих и водоустойчивых агрегатов разного размера. Генетические горизонты чернозема водораздела расположены относительно компактно и близко к осям системы координат, что указывает на общие или схожие агрофизические и агрохимические свойства почвы. Горизонты стратозема занимают в системе координат крайние позиции относительно осей координат, что подтверждает значительную разницу в свойствах поверхностных и нижних горизонтов. В нижних горизонтах почвообразовательные процессы протекают значительно слабее, в силу чего они располагаются в области отрицательных значений по ГК1 и ГК2, тогда как поверхностные горизонты расположены в области отрицательных значений только по ГК1. В пахотных и подпахотных горизонтах агрочерноземов значения химических показателей изменяются в широких пределах, и это указывает на интенсивность биохимических процессов, а в нижних слоях с глубины 60–80 см изменения незначительны. Третья и четвертая ГК выявляют слабую связь между физическими и химическими свойствами почвы и рН.

Значимым фактором деградации газонного покрытия в городах выступает применение хлоридно-натриевых противогололедных реагентов (ПГР). Несмотря на глубокую изученность особенностей засоления городских почв, исследований, оценивающих влияние хлорида натрия на газонные травы, недостаточно. В данной работе оценивалась фитотоксичность наиболее распространенных трав, формирующих газоны г. Москвы: овсяницы красной (Festuca rubra L.), полевицы побегоносной (Agrostis stolonifera L.), райграса пастбищного (Lolium perenne L.), а также клевера белого (Trifolium repens L.), используя метод лабораторного фитотестирования. Растения экспонировались в течение семи дней на почвогрунтах с внесением хлорида натрия в концентрации 0,1%, 0,5% и 1,5% (вес.). Наблюдаемыми параметрами были «длина корней проростков», «длина стеблей проростков», а также «всхожесть семян». Изученные культуры характеризовались неодинаковой чувствительностью к солевому загрязнению почвогрунтов, а исследование показало важность одновременного анализа комплекса параметров роста и развития растений для принятия взвешенного решения о выборе оптимальных культур для озеленения города. Наибольшие различия фитотоксичности выявлены по параметру «длина корня» при высоких концентрациях ПГР (1,5%) и по параметру «всхожесть семян» — на всем диапазоне солевого загрязнения. В качестве алгоритма выбора оптимальных культур при солевом загрязнении почвогрунтов предлагается первым шагом анализировать результаты оценки фитотоксичности, установленные по всхожести, выбирая растения с минимальным ингибированием этого параметра. Далее среди них выбирать те, которые одновременно показали наименьшую фитотоксичность по длине корня и длине стебля. По итогам исследования можно рекомендовать полевицу побегоносную как универсальную солеустойчивую культуру, а также райграс пастбищный при концентрации хлорида натрия 0,1% и 0,5%.

В лабораторных условиях исследован отклик биологической активности и содержания лабильных форм биогенных элементов в торфах разного генезиса на изменение влажности последних. В работе использованы образцы торфяных почв северной и южной тайги (Тюменская и Московская область). Проведена серия манипуляционных экспериментов, в которых для разных типов торфа при разных уровнях влажности оценена динамика таких показателей, как базальное дыхание (БД), углерод микробной биомассы, содержание лабильного углерода и азота. Также проведена оценка влияния продолжительности и типа эксперимента на динамику свойств торфов. Установлено, что все исследованные торфяные образцы характеризуются широким диапазоном влажности, при котором наблюдается максимум биологической активности. В целом он находится в диапазоне от 20–30 до 80–90% полной влагоемкости (ПВ). В этом диапазоне не наблюдается значимой связи между влажностью и БД. В большинстве экспериментов достоверное снижение биологической активности отмечалось лишь в «экстремальных» диапазонах влажности — менее 20% и более 90% ПВ. Показано, что характер отклика на увлажнение индивидуален, определяется свойствами образца и мало зависит от типа пробоподготовки. В экспериментах и модельных расчетах предлагается использовать полученный коэффициент чувствительности к влажности — W₂₀, составляющий в диапазоне 40–80% ПВ для торфяных образцов разного генезиса величину 1,0–1,2. Долгосрочные варианты инкубационных экспериментов показали более выраженную реакцию на переувлажнение и достоверное снижение биологической активности при высоких значениях влажности (более 80% ПВ). Это может говорить об их лучшей применимости для решения задач моделирования поведения экосистем в случае изменения гидрологической ситуации.

Стабильность органического вещества почв рассматривается как результат соотношения содержания в нем энергии, потенциально доступной для микроорганизмов, и энергетического барьера на пути его разложения. Плотность энергии и энергия активации, определяющие стабильность органического вещества почвы (0–30 см), корней и подстилки для условий лесного и лугового ценозов в лесостепной зоне Восточной Сибири, были измерены методами термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии. Органическое вещество фракционировали на пулы в зависимости от их термической стабильности — лабильный, стабильный и устойчивый. Энергия активации термического разрушения устойчивого пула почвенного органического вещества в 2,8 раза выше, чем лабильного. В лесном ценозе на единицу термически устойчивого почвенного органического вещества содержится больше лабильного органического вещества, чем в луговом. Поэтому бóльшая биоэнергетическая доступность органического вещества почв в лесном ценозе обеспечивает более быстрый оборот углерода по сравнению с почвами лугового ценоза. В почвах под лесной растительностью формируется в 1,5 раза больший запас органического углерода по сравнению с почвами под луговым ценозом. Отношение плотности энергии к энергии активации, характеризующее потенциальную биоэнергетическую выгоду для микроорганизмов от разложения органических субстратов, может быть использовано для характеристики качества органического вещества как дополнение к широко применяемому для этого отношения C:N. Преобразование лесной подстилки и степного войлока в почвенное органическое вещество сопровождается снижением энергии активации окисления их органического вещества и увеличением плотности энергии. Выявленные процессы подчеркивают ведущую роль разложения и избирательной стабилизации продуктов микробного метаболизма при формировании органического вещества почвы.

В статье на примере опытного участка СПК «Бобрик» приводятся результаты исследования динамики изменения агрохимических показателей почв и изменения в структуре почвенного покрова в результате проведения гидротехнической мелиорации. Установлено, что за 40-летний период реакция среды почв изменилась от слабокислой рН_KCl 5,5–6,0 (68,8% площади исследуемого хозяйства (530 га)) до нейтральной (рН_KCl 7,0–7,5) и слабощелочной (рН_KCl 7,5–8,0), при оптимуме для песчаных почв в 5,5–5,8 рН_KCl. По содержанию подвижного калия в 2022 году, после многолетней химизации участка в целом были достигнуты значения оптимума, а по подвижному фосфору на 48,5% территории так и не был достигнут диапазон оптимальных значений. Анализ структуры почвенного покрова показал, что в ходе нарушения гидрологического режима (осушения) количество почвенных контуров возросло с 58 до 172, а средняя площадь элементарных почвенных ареалов (ЭПА) уменьшилась с 15,93 га до 6,34 га. На основании рассчитанных морфометрических коэффициентов структуры почвенного покрова (СПП) было установлено, что для восстановления и рационального использования исследуемого агроценоза только 146 га (13,9% от площади участка) эффективно использовать в качестве пашни. Учет агрохимического потенциала земель, рекомендуемых к выводу из сельскохозяйственного производства ввиду очень высокой неоднородности почвенного покрова, снижает их площадь с 72,5 га до 23,2 га за счет вовлечения элементарных участков с достаточными для лугового использования агрохимическими показателями.

В обзоре рассмотрены основные достижения экотоксикокинетики как раздела экотоксикологии в исследовании закономерностей распространения, аккумуляции и трансформации экотоксикантов в окружающей среде и влияния этих процессов на проявление токсических эффектов в экосистемах. Показана роль экотоксикокинетики в разработке методов удаления токсикантов из экосистем с помощью биодеградации и биоаккумуляции и совершенствовании мониторинга загрязнения природных сред. Особое внимание уделено актуальным исследованиям поведения лекарственных средств, микропластиков и наночастиц в компонентах экосистем, анализу возникших проблем и подходам к их решению в рамках экотоксикокинетики.

Рассмотрены исторические и современные представления о залежных землях (залежах), причинах их возникновения и некоторых особенностях функционирования. Выделены основные стадии развития залежей с позиции последовательной смены растительности в возникающих после прекращения обработки почв агрофитоценозах. Проанализированы литературные данные и существующие подходы по оценке земельных площадей пахотных угодий, выведенных из сельскохозяйственного оборота. Рассмотрены перспективы использования залежных земель как в земледельческой отрасли сельскохозяйственного производства, так и в более широком экосистемном плане. Обращено внимание, что, так как разновозрастные залежи представляют собой хроноряды различных динамичных биогеоценозов с активно трансформирующимися растительным и почвенным компонентами, анализ постагрогенных растительных сукцессий на залежах позволяет оценивать скорость почвообразовательных и деградационных процессов, характеризующих снижение продуктивности почв с точки зрения сельскохозяйственного производства.

  Производство продукции органического сельского хозяйства стало одним из наиболее растущих направлений хозяйственной деятельности, с прогнозируемым ежегодным ростом на уровне 10–12%. При этом спрос на органическую продукцию существенно превышает предложение, что во многом связано с недостатком земель, которые могут быть отведены под данное производство. Россия, имеющая значительные площади фактически неиспользуемых земель, на которых в течение длительного времени не применялись минеральные удобрения и ядохимикаты, достигающие 19,7 млн га, имеет значительный потенциал развития в этом направлении.

При этом, учитывая, что значительная часть неиспользуемых территорий находится в пределах зоны рискованного земледелия, а также имеет в своем составе почвы с низким уровнем естественного плодородия, деградированные, засушливые, переувлажненные и пр., фактический объем земельных ресурсов, который может быть вовлечен в органическое сельское хозяйство, существенно меньше. Для наиболее полного ввода в обращение неиспользуемых земель сельскохозяйственного назначения необходимо повышение наукоемкости и технологичности органического сельского хозяйства, для чего высокую актуальность имеет проведение научно-исследовательских работ по следующим направлениям: 1) оптимизация баланса гумуса и элементов питания в почвах, 2) селекция и семеноводство культур для органического сельского хозяйства, 3) разработка биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями, 4) разработка оптимальных систем земледелия с учетом местных почвенно-климатических условий, 5) оптимизация агроландшафтов на основе повышения разнообразия видов сельскохозяйственного землепользования.

Наряду с вовлечением в систему органического производства неиспользуемых земель, развитие отрасли во многом зависит от системы подготовки квалифицированных кадров в данной сфере, которая должна учитывать специфику применяемых технологий, значительно отличающихся от традиционных систем земледелия. Для этого необходима актуализация существующих профессиональных стандартов, в которые должны быть введены обобщенные трудовые функции, связанные с разработкой и реализацией технологий органического земледелия, а также знания и умения по организации органического производства. На основе актуализированных профстандартов вузы должны сформировать новые профессиональные компетенции и соответствующий им набор учебных дисциплин. Система подготовки кадров для отрасли должна включать различные уровни: агроклассы, высшее образование, дополнительное профессиональное образование.

В статье приводятся данные по сравнительному анализу особенностей восстановления растительности на участках олиготрофных болот с высокой степенью загрязнения нефтепродуктами, расположенных на территории месторождения нефти в районе Среднего Приобья, рекультивированных по схемам, широко применяемым в 2000-х годах, и методом срезки нефтезагрязненного грунта. ОПП всех рекультивированных участков в основном достигает нормативных значений (составляя выше 30%). ОПП участков без срезки несколько выше соответствующего показателя участков со срезкой из-за разницы во времени восстановления в пользу первых. При этом среднее количество всех зафиксированных видов на участках со срезкой несколько выше, и в их число входят некоторые олиготрофные сосудистые растения, гораздо реже поселяющиеся на участках без срезки (вересковые кустарнички, Drosera rotundifolia, Eriophorum vaginatum). Проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса выше на участках без срезки. Содержание нефтепродуктов в поверхностном слое 0–20 см на участках со срезкой в целом ниже по сравнению с участками, рекультивированными традиционными методами. Однако даже высокие концентрации (более 250 г×кг^-1) не оказывают значительного отрицательного влияния на общее проективное покрытие (ОПП) травяного/травяно-кустарничкового яруса, в то время как минимальные значения ОПП, прежде всего, связаны с недостатком влаги на высоких элементах микрорельефа. Аналогичным образом высокие концентрации углеводородов не служат препятствием для развитого мохового покрова с доминированием сфагновых мхов на участках мочажин со срезкой. Вместе с тем политриховые и зеленые мхи показали себя гораздо более чувствительными к нефтезагрязнению в виде битумной корки, соответственно в большей мере избегая участки без срезки.

Исследовали эффективность ремедиантов в детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами в лабораторном эксперименте. Объектами исследования послужили почвы южной тундры, функционирующие в условиях антропогенно-техногенных воздействий: глеезем криометаморфический (Гл-крио) и аллювиальная торфяно-глеевая почва (АлТГ). Оценена химическая способность ремедиантов связывать металлы (Ni и Cu), переводя их в малоподвижное состояние по сравнению с референтными вариантами (без внесения ремедианта). В экспериментах использовали ремедианты в трех дозах (Д1, Д2, Д3): углеродный (шунгит); биологического происхождения (диатомит) и минеральные (глауконит, бентонит). Для оценки иммобилизации Ni и Cu в почвах определяли кислоторастворимые (КР) формы (извлечение 1 н. HNO₃), подвижные формы (ацетатно-аммонийный буферный раствор с pH 4,8), водорастворимые формы Ni и Cu (водная вытяжка 1:20) методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Эффективность детоксикации почв при внесении ремедиантов оценивали по фитотоксическому эффекту в экспресс-тесте — отклику стандартизованных тест-культур (Brassica rapa CrGC и Avena sativa), представленных высшими растениями. Выявлено снижение доли подвижных форм Ni и Cu на 50% и более в Гл-крио при добавлении любой дозы мелиорантов. В АлБ почве наибольший эффект снижения подвижности оказали шунгит и диатомит в дозе Д1 — до 15% Ni и Cu. Применение выбранных ремедиантов в указанных количествах не оказывало фитотоксического эффекта на тест-культуры в эксперименте. 

Определены морфологические свойства, рН, содержание органического углерода, а также удельная активность ¹³⁷Cs и естественных радионуклидов (⁴⁰K, ²²⁶Ra, ²³²Th ) в верхних горизонтах почв на дезактивированных и слабонарушенных участках города. Исследования проводились в урбоэкосистемах г. Электросталь (Московская область) в 2019 г., т. е. через шесть лет после локальных выпадений ¹³⁷Cs вследствие радиационного инцидента. Морфологические признаки верхних горизонтов урбопочв: буровато-серый цвет, легкосуглинистый состав, мелкоглыбистая и комковатая структура, включения строительных и бытовых отходов. В верхних горизонтах урбиквазиземов и урбистратифицированных почв отмечено низкое содержание углерода (менее 1%) и высокие коэффициенты вариации этого показателя. В исследованных городских почвах отмечен широкий диапазон варьирования рН_водн: от кислой (4,6–5,5) до сильнощелочной (>8,0) реакции почвенной среды. С помощью корреляционного анализа показано, что в верхних горизонтах UR уменьшено содержание органического углерода и наблюдается подщелачивание почвенной среды. Аккумулятивный тип распределения ¹³⁷Cs зафиксирован для профилей почв загрязненных урбоэкосистем, в которых не проводились дезактивационные мероприятия. В профилях урбопочв, которые подвергались земляным дезактивационным работам, выявлены низкие значения удельной активности ¹³⁷Cs в поверхностных насыпных слоях и максимумы в погребенных загрязненных горизонтах. В насыпных горизонтах UR, включающих большое количество щебня, отмечается увеличение удельной активности ²²⁶Ra. Для некоторых техногенных горизонтов UR и TCH, состоящих преимущественно из кварцевого песка, характерны очень низкие значения удельных активностей ²²⁶Ra и ⁴⁰K. Корреляционные связи химических и радиационных показателей в профилях урбопочв отражают различный состав и свойства верхних горизонтов, сформированных в результате земляных и дезактивационных работ.

В рамках исследования экологического состояния почв и растительного покрова в зоне воздействия Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗ) были решены следующие задачи: определено содержание тяжелых металлов в почвах пробных площадок, заложенных в пределах зоны воздействия СУМЗ; выявлены макрокинетические закономерности сезонной динамики нормализованного относительного вегетационного индекса (NDVI) на пробных площадках в зоне воздействия СУМЗ; выявлены макрокинетические закономерности отклика растительности в форме NDVI, рассчитанного по данным MODIS и Landsat 8, на загрязнение почв комплексом тяжелых металлов в зоне воздействия СУМЗ; проведено ранжирование качества почв по закономерностям отклика растительности в форме NDVI на загрязнение почв комплексом тяжелых металлов в границах природно-защитной зоны (ПЗЗ) СУМЗ по данным 2023 г.

Внутрисезонную динамику фотосинтетически активной биомассы в форме NDVI моделировали с использованием теоретического уравнения роста по материалам спутниковых данных MODIS. Сезонный максимум вегетационного индекса на пробных площадках в 2012 г. пришелся на 25‒28 недели. В 2023 г. он наступил на 27‒33 неделе в зависимости от местоположения пункта пробоотбора. Показатель скорости достижения максимума характеризуется слабым внутрисезонным и межгодовым варьированием.

Закономерности изменения концентрации фотосинтетически активной биомассы в форме максимальных за сезон 2023 г. NDVI в ответ на валовое содержание комплекса тяжелых металлов (Cu, Pb, Cd и Zn) в почве пробных площадок моделировали с использованием теоретического уравнения дозовой зависимости. Предельно допустимый уровень содержания в почве комплекса тяжелых металлов в форме среднего геометрического, не вызывающий снижения значений вегетационного индекса, рассчитанного по данным спутников MODIS и Landsat 8, составил 101 и 106 мг×кг^-1 соответственно.

Проведен анализ гистограмм распределения величин NDVI в пределах природно-защитной зоны который показал, насколько истинные частоты встречаемости значений вегетационного индекса соответствуют ее эмпирической границе, ассоциированной с точкой максимума дозовой зависимости, выявленной по материалам исследования 2012 г. Характер распределения истинных значений NDVI исключительно полно поддерживает использованную теорию зонирования на основе анализа дозовой зависимости. Современные границы природно-защитной зоны СУМЗ удалены на 4–7 км от центра санитарно-защитной зоны.

Нормирование содержания опасных веществ в почве как объекте охраны окружающей среды в Российской Федерации обеспечивается комплексом нормативных актов, устанавливающих принципы оценки, подходы к использованию почв с различной степенью антропогенной трансформации, уровень их загрязнения, при котором наступает ответственность землепользователя за нарушение законодательства об охране почв. Анализ нормативных актов показывает, что на территории России установлена наиболее жесткая система нормирования загрязнения, в основу которой положено определение соответствия содержания химических элементов и соединений в почвах санитарно-гигиеническим нормативам на территориях населенных пунктов и земель сельскохозяйственного назначения. На прочих землях в качестве норматива, превышение которого ведет к наступлению ответственности за загрязнение почв, применяется значение концентрации загрязняющего вещества на сопредельной территории аналогичного целевого назначения и вида использования, не испытывающей негативного воздействия от конкретного вида нарушения. При этом в качестве загрязняющих веществ рассматриваются химические элементы и соединения, независимо от их происхождения, степени опасности и биологической значимости. Применение данного подхода в рамках правоприменительной практики создает значительные проблемы при установлении факта негативного воздействия, расчете размера вреда от загрязнения, разработке мероприятий по ремедиации почв. Так, действующими нормативами к загрязнителям отнесены вещества природного происхождения, в том числе обеспечивающие плодородие почв и вносимые с минеральными и органическими удобрениями. Применение фонового уровня содержания веществ в качестве предельно допустимого значения не учитывает естественной вариабельности элементов и соединений в почвах, а также погрешности их химического анализа. Чрезмерная жесткость применяемых норм является причиной повышения затрат на мероприятия по ремедиации почв.

Выходом из сложившейся ситуации является пересмотр системы нормирования, учитывающий биологическую значимость элементов и соединений, необходимость введения многоуровневой системы показателей качества почв. Существует необходимость усовершенствования понятийного аппарата в составе нормативных документов по охране почв.

В статье на примере Воложинского района Республики Беларусь предлагается комплексная оценка агрохимического и почвенного потенциала почвы посредством типизации почвенного покрова в зависимости от агрохимических показателей (рН_KCl, содержание гумуса, подвижных соединений фосфора и калия) и балла бонитета, отражающего плодородие почвы. При помощи методов геостатистики значения агрохимических показателей были интерполированы из элементарных участков в ареалы почвенных разновидностей сельскохозяйственных земель и классифицированы по градациям агрохимических показателей, составивших агрохимический потенциал (АП). После пересечения АП с баллом бонитета было выделено девять групп почв по почвенно-агрохимическому потенциалу (ПАП), из которых наибольшую долю (58,2%) занимают почвы со средним потенциалом (61950 га). По результатам пространственной оценки ПАП было определено, что наибольшим потенциалом обладают дерново-подзолистые и дерново-подзолистые заболоченные почвы, развивающиеся на легких суглинках и связных супесях. Также было выявлено, что территории с низким ПАП тяготеют к наиболее расчлененным участкам местности с песчаными и связносупесчаными почвами. На основании проведенной типизации определены основные виды предпочтительного использования земель Воложинского района: большая половина сельскохозяйственных земель может быть задействована в интенсивном сельскохозяйственном использовании под пашню (52,1 %) и луга (12,5%), традиционное использование земель возможно на 29,3% территории и только 6,2% земель, преимущественно эрозионно-опасных, требуют почвозащитных систем земледелия.

Для условий ландшафтов верхнего течения р. Клязьма Солнечногорского района Московской области были исследованы высота и запасы снежного покрова, а также определен химический состав снега. Основой при рассмотрении компонентного состава снежного покрова послужила геохимическая систематика химических элементов по особенностям водной миграции и распространенности.

Данные по 23 точкам опробования снега интерполировались в программе SAGA GIS при помощи метода обратно взвешенных расстояний (IDW). На этой основе выделены зоны, отличающиеся по химическому составу снега. Одна из зон, приурочена к автомагистрали М-10 «Москва – Санкт-Петербург», тогда как вторая граничит с населенными пунктами. Зона, приближенная к автомагистрали, характеризуется повышенным содержанием в снежном покрове кальция, натрия, алюминия и хлорид-иона. Вторая зона, граничащая с населенными пунктами, отличается повышенным содержанием в снегу кальция, меди, марганца. Для третьей зоны установлены низкие концентрации компонентов в снегу, которые характерны для супераквального ландшафта в силу удаленности от источников загрязнения.

Изученные снежные воды по составу относятся к бикарбонатно-натриево-кальциево-хлоридному классу. Показано, что высота и запасы снежного покрова частично контролируются двумя факторами: типом элементарного ландшафта и типом экосистемы. На этом фоне пространственное распределение концентраций элементов и анионов в снегу преимущественно контролируется антропогенным фактором.

Целью работы является оценка вклада в общий пул органического вещества растительного сообщества таких составляющих, как биомасса и мортмасса древостоя, подрост, подлесок, живой напочвенный покров и лесная подстилка. Объект исследования — массив хвойно-лиственного леса, расположенного в городском округе Солнечногорск Московской области, в котором были выделены пять постоянных пробных площадей размером 50×50 м. Наибольший вклад в общую массу органического вещества изученных растительных сообществ вносят многолетние части древостоя (до 87%) и мортмасса древостоя (до 14%). При этом доля фитомассы лиственных пород в древостое составляет от 32 до 98%, что говорит о незавершенности процесса лесовосстановительной сукцессии. Вклад лесных подстилок составляет не более 3%, запасы подстилок невысокие — от 0,18 до 1,21 кг×м^-2, что не типично для еловых лесов, как и принадлежность всех подстилок к деструктивному типу. Живой напочвенный покров по флористическому составу и эколого-ценотической структуре типичен для подзоны хвойно-широколиственных лесов, его вклад в общую продуктивность лесного биогеоценоза незначителен. Пространственная внутрибиогеоценозная структура распределения запасов подстилок и биомассы живого напочвенного покрова нарушена по сравнению с типичными еловыми лесами по причине высокой доли лиственных пород в древостое. Включение в древесный ярус лиственных пород, типичное для завершающей стадии формирования вторичного хвойного леса в ходе сукцессии, вызывает некоторое увеличение интенсивности биологического круговорота, индикатором чего служат в данном случае снижение запаса подстилок и упрощение их строения. Поскольку биомасса и мортмасса древостоя вносят наибольший вклад в депонирование углерода лесными биогеоценозами, именно эти компоненты нуждаются в наиболее подробной характеристике в ходе проведения мониторинговых наблюдений, цель которых состоит в оценке запасов углерода наземными экосистемами.

Изучено влияние залпового поступления отработанной противообледенительной жидкости (ПОЖ), применяемой в гражданской авиации, на химический состав элюата дерново-подзолистой почвы в колоночном эксперименте. Установлено, что вместе с отработанной ПОЖ в окружающую среду поступают ионы Al, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr и Zn. Показано, что ПОЖ приводит к изменению показателей состава лизиметрических вод: ХПК, pH, ОВП, электропроводности и содержания тяжелых металлов (ТМ). Элементы в составе элюата делятся по поведению на четыре группы в зависимости от характера изменения концентраций стока из колонки. Ряд элементов из-за поступления ПОЖ становятся более подвижными, в том числе Fe и Mn, и переходят в жидкую фазу, другие — закрепляются в почве, что приводит к перераспределению элементов в профиле почвы.

 Проанализированы изменения физических свойств подзолистых почв спустя три года после рубки хвойно-лиственного леса на территории средней тайги Республики Коми при трех- и десятикратном проездах форвардера, а также после выравнивания глубоких колей, образовавшихся после десяти проездов. Показано влияние разного числа проездов на плотность почвы, коэффициент фильтрации, сопротивление расклиниванию и сдавливанию. Выдвинуто предположение о различных механизмах изменения почв: три прохода форвардера приводят к сдавливанию, десять — к сдавливанию и турбированию, которое подтвердилось показаниями плотности и твердости почвы. Выявлено, что сдавливание после трех проходов приводит к увеличению плотности на 0,15 г×см^-3 и росту сопротивления пенетрации на 25%. При этом изменений в скорости фильтрации не зафиксировано. Десять проходов форвардера привели к перемешиванию, которое нивелировало возможное уплотнение за счет привнесения лесной подстилки в верхние минеральные горизонты почв. Таким же образом произошло уменьшение показателей пенетрации в два-три раза по сравнению с ненарушенным участком, но наряду с этим водопроницаемость волока после десяти проездов уменьшается с 70 до 1 см×сут^-1. Выявлено, что выравнивание колей приводит к заметному уменьшению плотности почвы спустя три года, в том числе по сравнению с ненарушенной почвой пасечного участка. Более того, в несколько раз возрастает скорость фильтрации. Однако на выровненном участке повышается сопротивление пенетрации. Оценка параметров аппроксимации кривой водоудерживания уравнением ван Генухтена позволила выявить изменения почв волоков по сравнению с механически ненарушенным участком. Отмечено уменьшение диапазона подвижной влаги в результате уплотнения и образования колей от тяжелой техники, приводящее к застою влаги в колеях.

Адсорбционные свойства дисперсных систем определяются их поверхностной энергией, поэтому показатели гигроскопической влажности (содержания адсорбированной воды) и дисперсности (удельной поверхности твердой фазы) почв и грунтов находятся в тесной взаимной корреляции. Этот хорошо известный эмпирический факт получил новую фундаментальную трактовку на основе теории расклинивающего давления воды по Дерягину в форме термодинамического уравнения, связывающего удельную поверхность, гигроскопическую влажность почвенных образцов и относительную влажность воздуха в помещении для их сушки. Теоретическое уравнение позволило обосновать методику количественной оценки гидрофильной удельной поверхности почвенных образцов по широко распространенным данным об их гигроскопической влажности. Сопоставление нового метода со стандартным БЭТ-анализом удельной поверхности, а также с предложенным ранее физически обоснованным способом ее определения по наклону термодинамических кривых водоудерживания показало их статистически достоверное совпадение в широком диапазоне оцениваемой величины удельной поверхности от 5 до 340 м²×г^-1 для почвенных образцов разного генезиса и дисперсности.

Целью исследований было изучение годичной и сезонной динамики подвижного калия в почве сада и оценка обеспеченности калием деревьев яблони при использовании почвенных и листовых удобрений. Исследования проводились в периоды вегетации 2016–2020 гг. в почвенно-климатических условиях лесостепной зоны Среднерусской возвышенности (Орловская область). Полевой опыт по изучению эффективности азотных и калийных удобрений проводится с деревьями яблони сорта Веньяминовское. Почва экспериментального сада — агросерая среднесуглинистая. В качестве почвенных удобрений использовали аммиачную селитру и хлорид калия в дозах N30K40, N60K80 и N90K120. Для некорневых подкормок применяли растворы мочевины (1%) и сульфата калия (0,3%). Содержание подвижного калия определяли в пробах почвы, отбиравшихся с глубины 0–20, 20–40 и 40–60 см ежемесячно с мая по сентябрь. Уровень подвижного калия в корнеобитаемом слое почвы неудобренных делянок был относительно стабильным в течение пяти лет. В то же время регулярное внесение удобрений привело к постепенному накоплению калия в верхнем слое почвы, скорость которого зависела от доз удобрений. Когда содержание калия в почве достигало 150 мг×кг^-1, усиливались сезонные колебания показателя и происходила вертикальная миграция элемента в почвенном профиле. Основными факторами, влияющими на калийный режим деревьев яблони, были: метеоусловия, нагрузка деревьев урожаем и дозы удобрений. Сопряженная почвенная и растительная диагностика показала, что негативный эффект от снижения доступности почвенного калия проявляется и в последующем периоде вегетации, при этом его можно ослабить, внося удобрения в почву и применяя листовые подкормки. Наибольшая продуктивность яблони в первые четыре года плодоношения отмечена при удобрении почвы N60K80 в сочетании с некорневыми подкормками.

Одним из главных лимитирующих факторов высоких урожаев чая в мире, в том числе в России, является дефицит азота (N) в почве. Исходя из этого на чайных плантациях повсеместно используют высокие дозы азотных удобрений, которые вызывают агрогенную трансформацию почв, загрязнение сопредельных сред, снижение качества чая. Одним из путей снижения доз азотных удобрений при возделывании культуры чая является внедрение новых сортов с более высокой эффективностью использования N из почвы и удобрений. В этом аспекте в вегетационном эксперименте были изучены генотипические особенности образования и накопления ряда вторичных метаболитов в листьях чая, определяющих вкусовые и лечебные свойства чая, при оптимальной обеспеченности азотом и его дефиците. Объектами исследования являлись наиболее перспективные отечественные сорта чая (Колхида и Каратум), возделываемые на бурых лесных кислых почвах во влажных субтропиках России. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в листьях чая было определено содержание ряда специализированных органических компонентов: катехинов, флаванолов, алкалоидов и теанина. Установлено, что N в растениях чая изученных генотипов в наибольшей степени активизировал биосинтез теанина (более одного порядка) и алкалоидов: кофеина в 3–5 раз и теобромина в 2–3 раза. При этом N ингибировал образование и накопление ряда катехинов и флаванолов в среднем в 1,5–2 раза. При оптимальной обеспеченности N растения сорта Колхида выделялись более высоким накоплением в листьях теанина (на 30–60 %) и галлированных катехинов (на 50%), а растения сорта Каратум — накоплением алкалоидов (на 10–20%) (кофеина и теобромина). При дефиците N в растениях чая сорта Колхида в большей мере, в сравнении с сортом Каратум, накапливались простые и галлированные катехины, а также рутин. Содержание изученных метаболитов в листьях чая сорта Каратум было более стабильным при различном уровне N, что указывало на его меньшую восприимчивость к азотной недостаточности.

В работе продемонстрирована важность создания оптимальных условий минерального питания злаковых трав и микроорганизмов в нефтезагрязненной олиготрофной торфяной почве при ремедиации. Для установления эффективности применения различных форм азотных удобрений при нефтезагрязнении исследованы изменения агрохимических свойств и ферментативной активности почвы, продуктивность злаковых трав и количество ДНК прокариот. Показано значительное увеличение продуктивности растений и численности бактерий и архей при оптимизации азотного питания, особенно ярко выраженное при внесении аммонийно-нитратной формы удобрения. Каталазная активность олиготрофной торфяной почвы повышалась одновременно со снижением остаточного содержания нефтепродуктов в почве, что может являться косвенным доказательством интенсификации процессов деградации углеводородов нефти в почве, усиливающихся при применении минеральных удобрений.

В работе исследована роль оптимизации условий питания и развития смеси злаковых трав в нефтезагрязненном черноземе типичном при высоком уровне загрязнения. Изучено влияние различных форм азотных минеральных удобрений при среднем уровне обеспеченности растений азотом на фоне нефтезагрязнения с использованием показателей, характеризующих агрохимические и ферментативные свойства почвы, а также продуктивность и качественный состав растений-ремедиантов. Загрязнение почв нефтью в дозах 5 г нефти×кг^-1 и 7 г нефти×кг^-1 оказало значительное негативное воздействие на продуктивность растений-ремедиантов, выраженное в снижении биомассы и содержания основных макроэлементов (NPK). Отмечено, что при оптимизации условий питания растений с помощью минеральных удобрений увеличивается надземная биомасса и улучшается качественный состав растений, произрастающих в условиях нефтезагрязнения. Показано, что максимально благоприятные условия для роста и развития растений формировались при внесении нитратной формы азотных удобрений по сравнению с аммонийной и аммонийно-нитратной в эквивалентных дозах. Отмечена высокая зависимость активности исследуемых ферментов (каталазы, уреазы и фосфатазы) от содержания нефти в почве. На фоне применения минеральных удобрений ферментативная активность чернозема типичного повышается пропорционально снижению содержания нефти в почве, что свидетельствует об усилении процессов деградации углеводородов нефти при внесении минеральных удобрений.

Проведен анализ структурных особенностей органической компоненты растворенного органического вещества (РОВ) черноземов типичных (Protocalcic Chernozem), различающихся по преобладающему направлению трансформации почвенного органического вещества (накопление или минерализация), во взаимосвязи с минеральным составом. Для характеристики структурных особенностей органической компоненты использовали методы спектрометрии в ультрафиолетовом и видимом диапазоне и спектрофлуориметрию как подходы, наиболее часто применяемые для этих целей в связи с экспрессностью и доступностью инструментального оформления. Определение содержания минеральных элементов (Al, B, Ba, Ca, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, P, S, Si, Zn) было проведено методом оптико-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Установлено, что для РОВ пахотных черноземов, где ведущим направлением трансформации является минерализация органического вещества, характерны повышенные значения показателей E2/E3, BIX и SUVA254, что указывает на меньшую молекулярную массу (ММ), больший вклад органического вещества микробного происхождения и ароматических структур в состав РОВ по сравнению с почвами, не вовлеченными в сельскохозяйственное использование. Анализ минеральной составляющей показал, что основными элементами РОВ являются Si и Ca. Вовлечение черноземов в сельскохозяйственное использование приводит к снижению содержания Ca и росту Si, Fe и Al, что отражает увеличение степени выветривания минеральной матрицы черноземов. Проведенный ранговый корреляционный анализ показал наличие значимых связей между структурными характеристиками РОВ (Е2/Е3, SUVA254, MM, BIX, T) и содержанием минеральных элементов (Ca, Al, Fe, Si), что свидетельствует о влиянии процессов выветривания на особенности формирования почвенного РОВ.

На примере данных из статьи Е.А. Дмитриева[1999]. рассматривается расчет необходимого числа проб почвы для оценки содержания углерода в лесном биогеоценозе при мониторинговых исследованиях. Первичные данные содержания углерода были получены в ельнике в 166 точках в слоях 0–10, 10–20, 20–30 см после удаления подстилки. Опробование проводилось в узлах регулярной сетки равносторонних треугольников со стороной 1 м в пределах правильного шестиугольника со стороной 7 м. Содержание углерода определялось методом Тюрина. В исходной статье представлены статистики для трех зон — приствольного, подкронового и межкронового пространства. Пространственное варьирование во всех зонах и на всех глубинах высокое, коэффициенты вариации около 50%. Показано, что число необходимых повторностей для оценки среднего содержания углерода при доверительной вероятности 95% в слое 0–10 см составляет сотни штук и снижается до десятков штук в слое 20–30 см. Поскольку число повторностей для проверки гипотез о равенстве средних зависит не только от доверительной вероятности, но и от мощности используемого критерия, необходимое число повторностей возрастает в несколько раз. Опробование образцами, отобранными из всего вертикального слоя 0–30 см, и формирование из них смешанных образцов уменьшают число требуемых повторностей, однако требуется тщательное соблюдение пробоподготовки, в том числе первичного смешивания проб.

По цифровым фотоснимкам авторы создали трехмерную модель (3D) распределения почвенных горизонтов мозаичного строения в пространстве. Методика апробировалась на освоенной дерново-подзолистой почве Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ имени М.В. Ломоносова «Чашниково». На одиннадцати срезах почвенного профиля, использовавшихся для получения модели, отображен участок площадью 30×45 см с расстоянием в 2,5 см между ними. Корректность цветопередачи фотоизображений проверяли с помощью портативного спектрофотометра. Цветопередача наилучших фотоснимков была скорректирована по методике внешнего стандарта. На основе полученных изображений создан пакетный файл обработки в программе SAGA GIS для получения трехмерного массива данных по цвету почв в системе CIE L*a*b*. В программе Voxler 4 по цветовым показателям была построена 3D-модель размером 45 см (X) × 30 см (Y) × 25 см (Z) и разрешением 0,5 см (X) × 0,5 см (Y) × 2,5 см. На основании анализа пространственного распределения цветовых показателей и применения алгоритма пороговых значений было проведено выделение горизонтов A1A2, A2, A2B. Запасы углерода, вычисленные для одного и того же объема почвы по 3D-модели, существенно, на 25%, меньше, чем запасы, рассчитанные по 2D-модели. Авторы полагают, что метод оптического картирования на основании цветовых показателей в системе CIE L*a*b* достаточно аккуратно воспроизводит естественную структуру границ почвенных горизонтов и может быть использован в дальнейших работах по моделированию и изучению профилей почв с мозаичным строением.

Предисловие к выпуску

Возвращение частной собственности на землю и насущные запросы развивающейся практики землепользования требуют переосмысления некоторых существующих фундаментальных парадигм и поиска новых технологий во взаимоотношениях человека и природы, а для этого — создания новых разделов знания. Новым способам освоения окружающей ландшафтной среды недостаточно методов, предлагаемых традиционными дисциплинами. Строительные нормы и правила нуждаются в уточнении для антропогенноизмененных почв и грунтов. Инженерное почвоведение — это область знания, изучающая инженерные свойства почвы и возможности их использования для проектирования и строительства почвенно-инженерных сооружений в почве и конструкций из почвы, призванная решать конкретные почвенно-инженерные задачи природообустройства и разрабатывать экологичные инженерные технологии управления свойствами почв и ландшафтов. Подобные технологии сегодня экстренно востребованы в малоэтажном, коммунальном, ландшафтном, садово-парковом, сельскохозяйственном, гидрологическом, лесном, городском и т.п. строительстве. Объекты инженерного почвоведения — почвенно-инженерные сооружения и почвенные конструкции разного масштаба, от педона до почвенного покрова, создаваемые в естественных и антропогенно-измененных почвах. Под почвенно-инженерными сооружениями подразумевается почвенно-технический комплекс, сохраняющий или создающий основу для устойчивого существования естественной окружающей среды. Все почвенно-инженерные сооружения можно разделить на инертные конструкции (фундаменты, трубопроводы, дорожные покрытия) и конструкции, взаимодействующие с почвой (колодцы, поля фильтрации, водоемы, дренажные и оросительные системы). Почвенно-ландшафтный инжиниринг — это неотъемлемая часть бурно развивающегося экологического инжиниринга. Технологии почвенно-ландшафтного инжиниринга являются одной из основных движущих сил прогресса цивилизации на протяжении всего существования человечества, а наивысшего расцвета они достигают в русской усадебной культуре XIX в. Однако новое социально-экономическое явление «современная русская усадьба» нуждается в изучении и разработке норм и правил по организации его взаимодействия с окружающей природной средой, которое во многом похоже на влияние садового строительства и очень схоже с совмещенным в пространстве и времени влиянием города.

Высокая водоудерживающая способность и влагоемкость детрита определяют его потенциальное гидрологическое значение в формировании водного режима почв и фитопродуктивности лесных ландшафтов. Используя компьютерное моделирование водного обмена в системе «почва-растение-атмосфера» HYDRUS-1D, мы изучили предварительно гидрологическую функцию детрита по водоудерживанию влаги осадков и корневому водопотреблению при разных количествах и вариантах расположения слоев детрита в почвенном профиле. Спроектированные на основе этой информации почвенные конструкции для устойчивого лесоразведения с повышенной карбоновой секвестрацией продемонстрировали в полевых экспериментах с мониторингом водного баланса высокую эффективность в оптимизации водоудерживающей способности почвы и транспирационного расхода влаги тестовой культуры (ель голубая Picea pungens Engelm.) с 2–3-кратным сокращением непродуктивных водных потерь и 1,5–2-кратным увеличением текущего прироста растений относительно необработанного контроля. Физическим механизмом гидрологической функции детрита является формирование капиллярных барьеров, блокирующих испарение и капиллярное рассасывание влаги, при расположении органогенных слоев на поверхности (лесная подстилка) или внутри почвы (торфяные прослои в почвенных конструкциях).

На кафедре эрозии и охраны почв сложились основные научные направления — «Оценка эрозионных процессов в почвах различных биоклиматических зон», «Изучение основ устойчивого землепользования» и «Эколого-экономическая оценка деградации почв и земель». Предлагается развитие как существующих направлений научных исследований с определенной корректировкой их названий и проблематик («Анализ и моделирование эрозионных процессов в почвах, в том числе в условиях изменения климата», «Развитие концепции устойчивого землепользования в контексте проблемы продовольственной безопасности», «Экология, экономика и социально-демографические особенности землепользования в условиях изменения климата и деградации почв»), так и новых направлений, имеющих некоторую исследовательскую историю на кафедре — «Разработка принципов охраны почв», «Разработка методологических основ рекультивации земель». Особенно подробно рассмотрена необходимость создания целостной концепции охраны почв. Эта концепция должна включать в себя и формулирование правовых (законодательных и нормативно-методических) принципов охраны почв, и определение критериев оценки почв, при которых их охрана может осуществляться, и разработку систем охраны почв, прежде всего от проявления эрозионных процессов, в различных биоклиматических и административно-территориальных условиях.

В статье обобщены результаты последних исследований сотрудников кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова в области оценки генетического потенциала микробных сообществ почв и их применения в развитии фундаментального почвоведения и природоохранных технологий. Сформулированы перспективные направления дальнейшей работы, связанные с использованием микробного потенциала почв в целях биоремедиации территорий от экотоксикантов, разработки технологий самоочищения почв на основе стимуляции природных сообществ микроорганизмов, а также применения микробных препаратов биодеградации нефтепродуктов, пестицидов и синтетических полимеров. Другое важное направление связано с развитием научных основ индикации биологических объектов в окружающей среде и космических объектах. В рамках этого направления проводится геномный анализ некультивируемых микроорганизмов из Арктики, Антарктики и других экстремальных местообитаний, а полученные знания используются в качестве модели инопланетной жизни. Еще одним актуальным направлением для кафедры биологии почв является разработка агробиотехнологий на основе управления естественным почвенным микробиомом, создание микробных препаратов-стимуляторов роста и развития растений, микробиологических способов повышения доли биологического азота в питании растений, использование микробных эндосимбионтов растений и биоинсектицидов. Не менее важным аспектом является поиск продуцентов биологически активных веществ, таких как фитогормоны, антибиотики, ферменты, пробиотики, гидролитики природных и искусственных полимеров. Рассмотренные направления исследований в области биологии почв имеют важное значение для улучшения земельного хозяйства, охраны окружающей среды и разработки природоохранных технологий.

В статье рассматриваются вопросы, посвященные развитию радиоэкологии как самостоятельной научной дисциплины. Анализируются достижения прошлых лет, исследования, которые проводятся в настоящее время, а также перспективные направления развития в данной области. Предложена скорректированная периодизация этапов развития радиоэкологии с учетом накопленного к настоящему времени опыта в области этой дисциплины. На начальном этапе (1895–1929 гг.) осуществлялся сбор эмпирического материала; на первом этапе (1930–1960 гг.) был заложен теоретический фундамент и радиоэкология сформировалась как самостоятельная дисциплина; на втором этапе (1961–1990 гг.) отмечалось интенсивное, а на третьем (1991–2010 гг.) — поступательное развитие радиоэкологии; четвертый, современный этап развития радиоэкологии приходится на начало ХХI в. (2011 г. — настоящее время). Для каждого этапа рассматриваются основные научные достижения и эволюция идей в области радиоэкологии. Постулируется, что в настоящее время развитие этой дисциплины связано с дальнейшим совершенствованием мировых ядерных технологий, ликвидацией последствий ряда радиационных инцидентов (авария на АЭС Фукусима, 2011 г.), пересмотром концепции радиационной защиты окружающей среды и рядом других положений. Особое внимание уделяется лесной радиоэкологии — одному из важнейших направлений этой науки.

Палеопочвоведение — это бурно развивающаяся наука, изучающая почвы прошлых геологических эпох с целью получения информации об эволюции природной среды. Объектами палеопочвоведения являются не только собственно почвы, но и продукты их вовлечения в биогеосферные циклы (ресайклинг). Это определяет планетарную роль почвообразования, проявляющегося в воздействии на состав верхних слоев литосферы и приводящего к появлению новых минералов, изменении дисперсности, остаточной или аккумулятивной концентрации элементов. В геологической истории Земли почвообразование реализуется в рамках единого процесса — экзогенеза, включающего взаимообусловленную совокупность процессов выветривания, почвообразования, осадконакопления, диагенеза и геохимической миграции веществ. Педолитосфера отражает главные события в эволюции ландшафтной оболочки Земли с самого начала геологической летописи, такие как формирование кислородной атмосферы, появление высших растений и травянистых биомов, динамику межледниково-ледниковых циклов и др. Палеопочвы являются основой палеогеографических реконструкций и прогностических моделей климатических изменений. Палеопочвоведение раздвигает горизонты почвоведения в системе биогеосферных наук и определяет формирование новых научных дисциплин: бактериальной палеонтологии, палеогеохимии, биогеоморфологии, астропедологии, геоархеологии, экологического палеопочвоведения, почвенного палеокриогенеза и учения о криобиосфере. Историческое измерение, которое привносит палеопочвоведение, делает почвоведение зрелой исторической наукой.

Рассмотрены структура и функции информационной системы «Почвенно-географическая база данных России» (ИС ПГБД РФ), реализуемой на платформе факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова. Изложено современное состояние национальных баз данных по почвенным ресурсам и формирование на их основе международных информационных систем. Созданная информационная система состоит из трех разделов. Первый раздел включает разномасштабные почвенные карты и карты природных условий территории РФ. Второй раздел представлен природно-атрибутивной базой данных, в основе которой лежит почвенный разрез с сопутствующими аналитическими характеристиками. В третьем разделе с помощью программных средств собранная разносторонняя информация о почвенном покрове становится основой для моделирования пространственного распределения различных показателей, проведения расчетов в прикладных проектах для широкого круга пользователей.

Информационная система ПГБД РФ позиционируется как экспертно-аналитический центр, который выступает в качестве координатора и обеспечивает функционирование распределенной сети, а также разработку и распространение соответствующих международному уровню стандартов описания, хранения, представления почвенной информации и обмена данными за счет использования специализированных программ, адаптированных к региональным особенностям. Кроме того, предназначение центра — это осуществление связи между первичными цифровыми ресурсами природно-почвенной информации, локализованными в различных организациях, региональных центрах агрохимической службы, и федеральными ведомствами, аккумулирующими информацию, необходимую для принятия управленческих решений.

К юбилею факультета почвоведения МГУ автор рассматривает вопросы, оставшиеся нерешенными в области классического генетического почвоведения за последние полвека, и предлагает список задач, требующих решения в ближайшем будущем. Отмечается, что на фоне снизившегося интереса к почвенно-генетическим исследованиям накапливаются проблемы в смежных областях, которые требуют ясного понимания генезиса почв: классификации почв, почвенной цифровой картографии, палеопочвоведении и оценке почв. Нет единого понятийного аппарата, описывающего почвообразовательные процессы. Одной из нерешенных проблем остается оценка скоростей почвообразовательных процессов, без которой затруднительна как реконструкция эволюции почв в прошлом, так и прогноз поведения почвенных систем в будущем. Приводится несколько примеров недостаточно исследованных и дискуссионных педогенетических процессов. В частности, механизмы текстурной дифференциации не расшифрованы как в умеренных, так и в тропических областях; во многих случаях явно дифференцированные по содержанию илистой фракции почвы соседствуют с почвами с однородным по гранулометрическому составу профилем. Неизвестны механизмы глубокого иллювиирования гумуса при отсутствии признаков альфегумусового процесса или осолонцевания. Отсутствует ясное понимание механизмов формирования уплотненных срединных горизонтов почв (фраджипэнов) и горизонтов, сцементированных опалом (дурипэнов). Предлагается создать базу данных нерешенных почвенно-генетических вопросов, которые требуют анализа и осмысления.

Целью данной работы было изучение кислотности деградированных почв сельскохозяйственных угодий. В основные задачи исследований входило изучение актуальной и потенциальной кислотности почв сельхозугодий Донецкой Народной Республики на примере агрохозяйств северной части Шахтерского района. Установлено, что для изученных модельных участков характерна слабокислая, нейтральная либо слабощелочная реакция среды, что создает благоприятные условия для формирования урожая и произрастания растений. При изучении обменной кислотности почв установлена неоднозначность изменений ее значений, зависящая от расположения модельных участков, системы содержания почвы в севообороте, горизонта и прочих факторов. Наиболее превышающие контрольные значения обменной кислотности характерны для склоновых поверхностей участков, где интенсивность эрозионных процессов достигает максимума (превышение показателя по сравнению с контролем в среднем на 8,6%). В дальнейшем повышенные значения обменной кислотности могут отрицательно сказываться на формировании урожая сельскохозяйственных культур. Изменения в значениях гидролитической кислотности почв подчиняются той же закономерности, что и варьирование показателей обменной кислотности. Наиболее существенное превышение показателя гидролитической кислотности по сравнению с контролем зафиксировано на склоновых участках полей (повышение на 11–17%). Данные исследования подтверждают необходимость проведения постоянного агроэкологического мониторинга этих земель с регулированием внесения минеральных удобрений для усиления поглотительной способности почв в связи с повышенными значениями обменной и гидролитической кислотности.

Исследованы механические характеристики почв одного генезиса и разного землепользования г. Сыктывкар: агродерново-подзолистая урби-стратифицированная почва в черте города, постагрозем парковой почвы, подзолистая почва пригородной территории. Проведен анализ их взаимосвязи с содержанием органического вещества и гранулометрическим составом. В агродерново-подзолистой урби-стратифицированной почве прочностные свойства в большей степени обусловлены содержанием крупных гранулометрических фракций (>0,25 мм), а в подзолистой почве — содержанием органического вещества. Были выстроены ряды почв по значениям реологических параметров. Прочность структурных связей, оцениваемая параметром начального модуля упругости, наибольшая у подзолистой почвы. Широким диапазоном линейного вязкоупругого состояния выделяются горизонты агродерново-подзолистой урби-стратифицированной почвы. И постагрозем, и подзолистая почва имеют одинаковые средние значения точки начала области вязкого течения.

В свете необходимости разработки технологий снижения выбросов диоксида углерода и увеличения углерод-поглощающей способности природных и антропогенных экосистем была оценена возможность применения минеральных удобрений для регулирования микробного дыхания и эмиссии СО2 из почв городских газонов. Исследования проводились на территории Ботанического сада МГУ на Ленинских горах в мелкоделяночном опыте с дробным внесением четырех видов комплексных удобрений (NPKS 27:6:6:2, NPKS 21:10:10:2, NPK 15:15:15 и NPK 18:18:18 + 3 MgO + микроэлементы (МЭ)) в дозах 60 и 120 кг N·га-1 за вегетационный период. Изучено содержание углерода микробной биомассы (Смик) методом субстрат-индуцированного дыхания, оценено базальное дыхание (БД) почв, определена эмиссия СО2 из почв методом закрытых статических камер. Содержание Смик в почве контрольного варианта в летний период варьировало в пределах 1300–1450 мкг·г-1. Внесение удобрений состава NPKS 21:10:10:2 и NPK 18:18:18 + 3 MgO + МЭ в дозе 60 кг N га-1 увеличивало содержание Смик на 12–35% в первые две недели, в дальнейшем оно уменьшалось. Внесение всех удобрений повышало БД и эмиссию СО2 из почвы на короткий период, максимально на 6-е сутки. Через две недели БД и эмиссия СО2 возрастали с меньшей интенсивностью, а в ряде случаев снижались до контрольных значений (1,5 мкг С-СО2 ·г-1 ч-1 и 500 мг СО2·м-2·ч-1 соответственно) и меньше. Минимальные эмиссия СО2 и всплеск БД почв наряду с приростом микробной биомассы наблюдались после внесения удобрения NPKS 21:10:10:2. Наибольшее изменение функционирования микробного сообщества почв, выявленное по максимальному qCO2, происходило при внесении NPKS 27:6:6:2. Динамика эмиссии СО2 из почв мелкоделяночного опыта с апреля по октябрь коррелировала с температурой почв (rS = 0,66, р <0,05, n=135). Во все периоды исследований минимальные показатели эмиссии СО2 отмечены для участка с удобрением NPKS 21:10:10:2. 

Изучено влияние нефтезагрязнения и сопутствующего засоления чернозема типичного в ходе полевого эксперимента. Показано, что поступление нефти в количестве 2 и 3 г·кг^-1 с хлоридом натрия 1 г·кг^-1 или без него не оказывает негативного влияния. Установлено, что под воздействием засоления происходит увеличение содержания подвижных форм тяжелых металлов в среднем в 1,5 раза. Проведен анализ содержания тяжелых металлов в культурах, возделываемых на территории Республики Башкирия (Pisum sativum L., Triticum aestivum L.) после загрязнения нефтью и хлоридом натрия как индивидуально, так и совместно в полевом эксперименте. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве под влиянием двух рассматриваемых культур различно, что связано как с физиологическими особенностями культур, так и с влиянием загрязнителей. 

В статье рассматриваются особенности биологического круговорота ⁹⁰Sr в березовых лесах Брянской области в отдаленный период после чернобыльских выпадений. Приведены показатели удельной активности и запасов ⁹⁰Sr в почвенной толще, различных структурах и видах древесного и травяно-кустарничкового ярусов, высших грибах, опаде. Показано, что в настоящее время в загрязненных березняках Брянского Полесья основной запас ⁹⁰Sr сосредоточен в почве — 82,3%, из них около 71% — в минеральных почвенных горизонтах; биота содержит всего 17,7% суммарного запаса радионуклида с максимальными показателями в древесном ярусе. Вклад травяно-кустарничковой растительности и высших грибов невелик — <0,5%. В березняках в биологический круговорот вовлекается 3,07 кБк·м^{-2 90}Sr, что составляет около 3% от его общих запасов в БГЦ и примерно соответствует радиоактивному распаду этого радионуклида. Основная часть ⁹⁰Sr идет на формирование годичного прироста древостоя, при этом вклад высших грибов в показатели круговорота превышает вклад травяно-кустарничкового яруса. Возврат ⁹⁰Sr в почву ниже (48,2%), чем его закрепление в годичном приросте биомассы (51,8%).

Представлены результаты вегетационного опыта на гумусовом горизонте дерново-подзолистой супесчаной почвы (Albic Retisol), которая была загрязнена тяжелыми металлами в результате внесения осадков сточных вод в качестве удобрения. Почва использовалась для выращивания овощных культур и кормовых трав, а последние 10 лет находится в залежи. В опыте изучено влияние ризосферных бактерий рода Pseudomonas на биомассу и поступление микро- и макроэлементов в вегетативные органы и корневую систему растений яровой пшеницы. Под влиянием инокуляции бактериями увеличилась биомасса растений пшеницы на 10–12% и изменилось содержание основных макро- и микроэлементов в растениях. Уменьшилось содержание Ca, K, Mg, Na и P в 1,5–2 раза в вегетативной части растений пшеницы, инокулированных P. fluorescens 21 и P. putida 23. Содержание макроэлементов в корнях пшеницы мало изменилось, но увеличилось соотношение между содержанием элементов в корнях и вегетативной части растений. Распределение содержания микроэлементов и тяжелых металлов (ТМ) значительно более контрастное: содержание Cd в корнях растений пшеницы превысило таковое в вегетативной части растений в 9 раз без обработки бактериями и в 18 и 11 раз после инокуляции P. fluorescens 21 и P. putida 23, а в вариантах с P. fluorescens 20 — в 7 раз. Отмечено снижение содержания Cd в вегетативной части растений пшеницы, в 2 раза при инокуляции P. fluorescens 21 и в 1,5 раза для вариантов с P. putida 23. Уменьшилось также и содержание Zn в надземной части растений при инокуляции P. fluorescens 21 в 1,8 раз и для вариантов с P. putida 23 в 1,4 раза. Увеличение соотношения содержания элементов в корнях и вегетативной массе растений свидетельствует об увеличении устойчивости растений к токсическому действию тяжелых металлов и барьерной функции корней.

Бактерии являются чувствительным индикатором состояния почвы, в частности, загрязненной нефтью и нефтепродуктами. После внесения ремедиантов содержание нефти и продуктов ее трансформации в почве изменяется, что влияет на численность бактерий. Цель — оценить численность бактерий в нефтезагрязненном черноземе обыкновенном после ремедиации. В нефтезагрязненный чернозем (5% нефти от массы почвы) вносили биочар, гумат натрия, нитроаммофоску и микробиологическое удобрение «Байкал ЭМ-1». Через 90 суток эксперимента численность бактерий в почве оценивали по общей численности бактерий, определенной методом люминесцентной микроскопии, численности актиномицетов, амилолитических и аммонифицирующих бактерий, определенной методом посева на плотные питательные среды. Рассчитывали интегральный показатель численности бактерий (ИПЧБ) почвы до и после применения ремедиантов. Для оценки экологического состояния почвы при ремедиации нефтезагрязненного чернозема биочаром возможно использовать общую численность бактерий, нитроаммофоской — численность аммонифицирующих бактерий, гуматом натрия — численность актиномицетов, удобрением «Байкал ЭМ-1» — численность амилолитических бактерий. Согласно ИПЧБ почв при ремедиации нитроаммофоской, биочаром и удобрением «Байкал ЭМ-1» наиболее эффективная доза Д_0,5, а при ремедиации гуматом натрия — Д₂. Результаты исследования целесообразно использовать при биодиагностике и мониторинге состояния нефтезагрязненных черноземов после ремедиации.

Проведен сравнительный анализ состава лизиметрических вод за 2021–2022 гг. для двух групп стационарных почвенных лизиметров в условиях города. Первая группа лизиметров образована системой: пар — травяной фитоценоз — зарастающая залежь — ельник — смешанное и широколиственное насаждение, развивающихся на однотипном покровном суглинке. Вторая группа лизиметров представляет собой почвы с различным типом обработки почв: обычная вспашка, сверхглубокий плантаж по Бушинскому, вспашка по Мосолову, глубокая вспашка по Качинскому.

Для обеих групп показана однотипная миграция компонентов, при которой наиболее мигрирующими элементами являются углерод, одно- и двухвалентные катионы и хлорид-ион, при минимальной миграции железа, марганца и алюминия.

В группе лизиметров под различными типами растительности по мере становления древесного полога и соответственно увеличения интенсивности биологического круговорота в мигрирующих водах существенно возрастает концентрация таких важнейших биофильных элементов, как магний, кальций, калий и углерод, а среди анионов — хлорид- и сульфат-ионов. Это обусловливает в рамках кластерного анализа две различающиеся подгруппы по составу природных вод: первая образована системой пар — травяной фитоценоз — зарастающая залежь, а вторая объединяет древесные насаждения.

 В группе лизиметров с различной обработкой почв выделяется кластер, характеризующий состав вод в лизиметрах с мелиоративной вспашкой по Мосолову и глубокой вспашкой по Качинскому. При этом отдельные совокупности образуют лизиметры с обычной вспашкой и сверхглубоким плантажем по Бушинскому. Это обусловлено тем, что в этой группе лизиметров преобразуется изначально созданная конструкция почвенного профиля, которая характеризуется размещением в различном сочетании и на разной глубине элювиальных и иллювиальных горизонтов почв. 

Биодеградация является одним из главных факторов, лимитирующих эффективность и срок службы гель-формирующих почвенных кондиционеров. Исследование количественно оценивает этот процесс с использованием лабораторного анализа биологического поглощения кислорода (БПК) в инновационных композитных суперабсорбентах с акриловой полимерной матрицей, амфифильными агентами (гуматы, торф) и ионами серебра в качестве ингибитора биологической активности. Предложена простая кинетическая модель БПК для стандартизации анализа и расчета периода полураспада полимеров после их инкубации в прецизионных респирометрах VELP (Италия). Период полураспада гидрогелей, набухших в дистиллированной воде (1:100) при температуре 30°C, менялся в диапазоне от 0,8±0,2 до 2,4±1,6 лет. Добавление водного экстракта из компоста резко усиливает биодеградацию и уменьшает период полураспада гидрогелей до 40–60 дней. Дозы 0,1–1% серебра в полимерной матрице или 10–100 ppm в набухших гидрогелях увеличивают период их полураспада в 5–20 раз. Новый методологический подход позволяет полностью автоматически оценивать биодеградацию гель-формирующих полимеров в лабораторных условиях, однако для стабильных материалов с периодом полураспада более 2,5–3 лет точность манометрических анализаторов БПК недостаточна для статистически достоверной оценки кинетики биодеградации даже в длительных (120 дней) инкубационных экспериментах.

Одной из задач, ставящейся при установлении факта нецелевого использования сельскохозяйственных земель в рамках правоприменительной практики, является определение периода неиспользования земель по сельскохозяйственному назначению. Одним из наиболее доступных методов, которые могут применяться при определении возраста залежи при отсутствии документированных данных об истории земельного участка и материалов аэро- и космосъемки, является изучение сформировавшегося на исследуемых участках в ходе постагрогенной сукцессии растительного покрова и трансформации пахотного горизонта. В ходе исследования, проведенного на территории сельскохозяйственных угодий, расположенных в пределах Курганской области, установлено, что точное определение периода неиспользования земель возможно при наличии на участке древесной растительности. Кроме этого, исследование видового состава травянистой растительности позволило выделить ряд сообществ, относящихся к последовательным стадиям развития постагрогенной сукцессии: бурьянистую, стадию корневищных злаков, стадию перехода от корневищных к рыхлодерновинным злакам, однако точное определение длительности этих стадий не представляется возможным. В то же время сравнительный анализ видового состава различных участков травянистой растительности, а также мощности и состава дернины позволяет установить сходство двух и более участков, на одном из которых имеется древесная растительность, являющаяся маркером возраста залежи и на соседних участках. Таким образом, основным признаком, позволяющим установить возраст залежи на земельном участке, является степень развития имеющейся древесной растительности. В качестве дополнительных признаков, позволяющих установить единый контур залежи определенного возраста, могут использоваться видовой состав травянистого биоценоза, мощность и состав дернины.

Оценка нейтрального баланса деградации земель (НБДЗ) используется для характеристики достижения отдельными странами и регионами цели 15 проекта ООН «Цели в области устойчивого развития» (ЦУР), задачи 15.3 — «бороться с опустыниванием, восстановить деградировавшие земли и почвы». В статье представлены результаты расчета нейтрального баланса деградации земель (НБДЗ) для сельскохозяйственных территорий Самарской области с использованием глобальных индикаторов (динамика продуктивности земель, динамика наземного покрова, динамика содержания почвенного органического углерода) и региональных, таких как урожайность, эрозия, содержание подвижных форм калия и фосфора в почве. Для расчета первых двух глобальных индикаторов использовался инструмент Trends.Earth, представленный на платформе QuantumGIS. Оценка остальных индикаторов осуществлялась с использованием фондовых данных, включая данные агрохимической службы. Согласно полученным результатам, на сельскохозяйственных территориях Самарской области к настоящему времени не достигнут нейтральный баланс деградации земель. Индикатор ЦУР 15.3.1 («доля деградированных земель от общей площади земель») составляет 78,61%, а индекс НБДЗ — –57,22%. Ведущим процессом деградации земель является водная эрозия почв, приводящая к снижению уровней таких индикаторов, как продуктивность земель и содержание гумуса.

На основе апробации различных разновидностей эколого-экономической оценки земель на территории Русской равнины была проведена их систематизация как с позиции соотношения получения прибылей и причинения убытков, связанных с природопользованием, так и отнесения этих разновидностей к направлениям экономической науки, по-разному определяющим роль экономической деятельности человека в экологических системах. Показано преобладание в Российской Федерации тех приемов и методов эколого-экономической оценки, которые сопряжены с определением ущерба/вреда от загрязнения, деградации и захламления земельных участков. Приведены результаты апробации «Методики определения размеров ущерба от деградации почв и земель» (1994) для агрохозяйств, расположенных в различных регионах Российской Федерации — в Волгоградской, Белгородской, Калининградской и Пензенской областях. Установлено, что причиненный землям сельскохозяйственного назначения всех исследуемых регионов ущерб обусловлен невысоким уровнем проводимых здесь агротехнических мероприятий — главным образом, недостаточным внесением органических и минеральных удобрений, известкования кислых почв, например в Калининградской области, и гипсования солонцеватых почв в Волгоградской области. Методы, где проводится сопоставление доходов и убытков, такие как методика Й. фон Брауна, корректировка стоимости земель на основе сведений об их экологическом состоянии, являются наиболее сложными для реализации, но самыми перспективными с практической точки зрения. Приведены результаты корректировки кадастровой стоимости земель Западного административного округа г. Москвы на основе расчета показателя потери экологического качества почв. В ряде случаев снижение кадастровой стоимости земельных участков составило 71% по сравнению с исходной величиной. Установлено, что оценка экологического ущерба относится к направлению «экономика окружающей среды», оценка экосистемных сервисов почв и земель, корректировка стоимости земель на основе сведений об их экологическом состоянии, оценка экологического налога/экологических платежей — к направлению «экологическая экономика», методика Й. фон Брауна и оценка экологических рисков загрязнения, деградации и захламления земель — к направлению «зеленая экономика». 

В целях экологического мониторинга изучены особенности живого напочвенного покрова и лесных подстилок еловых насаждений в пределах г. Москвы. Использование экологических шкал Ниценко, Раменского, Элленберга и Ландольта позволили установить, что рудерализация напочвенного покрова является результатом последствий рекреации. Независимо от типа ельника отсутствие подлеска обусловливает увеличение освещённости и приводит к увеличению численности видов. Разнообразие экологических ниш является следствием умеренного вытаптывания, которое в большей степени характерно для межкроновых пространств. Повышенный балл трофности по Л.Г. Раменскому обусловлен повышенной засоренностью напочвенного покрова. Показано, что живой напочвенный покров характеризует разнообразие экосистем и уровень антропогенного воздействия на фитоценоз.

Подстилки городских еловых насаждений чувствительны к изменению условий функционирования и могут быть использованы в качестве объектов экологического мониторинга. Доступность изучения подстилок и простота оценки параметров позволяет в экспресс- режиме получать информацию о депонировании органического вещества в условиях антропогенного воздействия разной степени на урбоэкосистемы.

В еловых насаждениях, как условно эталонных, так и нарушенных, в системе тессер ствол-крона-окно закономерно происходит упрощение строения подстилок и снижение общих запасов органического вещества, что можно считать инвариантным процессом. Рекреационная нагрузка приводит к снижению запасов подстилок в 1,5 раза, а также к их перераспределению в пределах тессер в сторону увеличения в подкроновом пространстве до 85% от общего запаса в биогеоценозе и снижении в других зонах.

При выборе точек обследования в пределах насаждений следует признать   приоритетность приствольных и межкроновых пространств как объектов, наиболее чувствительных к изменению внешних условий. Зоны приствольных повышений в силу своего расположения испытывают минимальное влияние рекреации, отражая в большей мере изменения экологических условий функционирования, а для оценки влияния рекреации наиболее показательны зоны межкроновых пространств.

Для экологического мониторинга с точки зрения методических подходов предложены две группы показателей, характеризующих структурно-функциональную организацию подстилок. В параметры, характеризующие структурную организацию подстилок, включены общие запасы подстилок и запасы в подгоризонте L. Параметры, характеризующие особенности функционирования, включают в себя запасы и долю детрита и легкоразрушаемых компонентов, соотношение мощности и запасов подгоризонта L по отношению к подгоризонту F. Особенности долговременного пространственного функционирования характеризуются типологией подстилок в системе тессер: ствол-крона-окно.

Проанализированы закономерности пространственной и временной изменчивости нормализированного относительного вегетационного индекса в окрестностях источника поступления в окружающую среду тяжелых металлов в зависимости от их концентрации в почвах. Анализом особых точек теоретического уравнения зависимости концентрации фотосинтетически активной биомассы от результирующей концентрации поллютантов в почве выявлена предельно допустимая концентрация тяжелых металлов в почве. Результаты ее определения в условиях, характерных для северной лесостепи при текущем уровне антропогенной нагрузки, по материалам MODIS составили 12,3, по Sentinel-2–12,5 мг/кг соответственно. Предложен способ обобщения макрокинетических закономерностей отклика живого на антропогенное воздействие. Результаты оценки экологических рисков показали, что вероятность превышения пороговой концентрации, установленной при обобщении макрокинетических закономерностей отклика на воздействие, составляет 74%.

На основе принятой в природоохранной практике пятиуровневой шкалы качества почвы и показателя ее состояния провели ранжирование качества почв и растительного покрова в окрестностях горно-обогатительного комбината (ГОКа). Ареалы одинаковой устойчивости почв и растительного покрова к действию загрязняющих веществ в зоне воздействия ГОКа нанесены на топографическую основу. В окрестностях ГОКа преобладают территории, относящиеся к I и II категориям качества почв, то есть характеризующиеся фоновым и переходным состоянием. Выделена природно-защитная зона предприятия и определены фоновые территории.

В статье рассматриваются процессы перехода в водную фазу и поглощения из нее растениями стабильных (Cd) и радиоактивного (¹⁰⁹Cd) изотопов. С помощью последовательного фракционирования по методу Тесье-Форстнера выявлены закономерности распределения Cd/¹⁰⁹Cd между различными формами их химических соединений в почве. Показано, что содержание подвижных и условно подвижных форм соединений стабильного Cd (фракции F1-F3) было в 1,2–1,8 раза меньше, чем радиоактивного ¹⁰⁹Cd. Однако для неподвижных консервативных форм соединений металла (фракции F4-F6) это соотношение было, наоборот, в 2,4–5,3 раза больше. Оценены концентрация Cd, удельная активность ¹⁰⁹Cd, коэффициенты распределения и концентрирования природного Cd и радионуклида ¹⁰⁹Cd, накопление и вынос металла растениями. Определены величины коэффициентов обогащения природного (стабильного) Cd, содержащегося в последовательно извлекаемых химических фракциях, радиоизотопом ¹⁰⁹Cd, рассчитана величина запаса подвижных соединений Cd (¹⁰⁹Cd) в исследуемой почве. По результатам спектроскопии ЯМР твердого тела на ядрах ¹³C установлен качественный состав высокомолекулярных органических соединений почвенного раствора и оценена их способность к специфической сорбции катионов тяжелых металлов, включая Cd.

Почвы западного макросклона Баргузинского хребта имеют четкую высотную поясность. В нижней части трансект-катены преобладают дерново-подбуры, буроземы, тогда как на высотах встречаются литоземы, почвы перегнойно-темногумусовые и подбуры грубогумусовые. Характерными особенностями всех типов почв являются небольшая мощность почвенного профиля, грубогумусность, кислая реакция среды, регрессионно-аккумулятивный характер распределения общего углерода и азота по профилю, низкая или очень низкая (отношение C/N — от 11 до 40) обогащенность органического вещества азотом. Значения δ¹³С варьируют от –28,45 до 22,10‰, с утяжелением вниз по профилю. С увеличением высоты значения δ¹³С в гумусовых горизонтах находятся в пределах от –26,82 (500 м н.у.м) до –22,66‰ (1700 м н.у.м), возможно, из-за снижения среднегодовой температуры воздуха. В отличие от δ¹³С, значения δ¹⁵N в гумусовых горизонтах почвенных профилей уменьшаются с 10,04‰ на высоте 500 м н.у.м. до 8,77‰ на высоте 1700 м н.у.м., указывая на то, что при низких среднегодовых температурах воздуха цикл азота более замкнутый. Соотношение среднегодовой температуры воздуха и значений изотопного состава позволяет сделать вывод, что при снижении на 1ºС значения δ¹³С в подстилке будут уменьшаться на 0,89‰, а в верхнем минеральном горизонте — на 0,67‰. 

С использованием метода масс-спектрометрии стабильных изотопов углерода и азота впервые охарактеризованы особенности изотопного состава сапротрофных и микоризных грибов-макромицетов, произрастающих на олиготрофном верховом болоте. С применением молекулярно-генетических методов получены первые данные о присутствии свободнорастущего мицелия грибов, образующих микоризу экто- и арбускулярного типов на безлесных территориях верхового болота. Показано, что изотопный состав плодовых тел микоризных и сапротрофных грибов верхового болота различается незначительно. Плодовые тела сапротрофных грибов, растущих на поверхности мохового покрова, были обогащены ¹³С, но не ¹⁵N по сравнению со сфагнумом. Различия в изотопном составе отдельных частей плодовых тел макромицетов (ткани гименофора, ножки) при произрастании на верховом болоте практически отсутствуют. Мицелий микоризных грибов верхового болота обогащен ¹⁵N по сравнению с тканями растений-хозяев от 1,4 до 9,5‰, что значительно превышает аналогичные значения, показанные ранее для лесных экосистем.

Проведен анализ изотопного состава растительности и органического вещества буроземов мерзлотных юга Витимского плоскогорья. Профиль почв характеризуется ярко выраженным неравномерным распределением углерода. Основная часть запасов углерода сосредоточена в гумусово-аккумулятивном горизонте, вниз по профилю — значительно ниже. Растительность на буроземах относятся к С-3 типу фотосинтеза. У бобовых, разнотравья и полукустарниковых надземные части несколько обеднены изотопом ¹³С по сравнению с подземными. У деревьев содержание ¹³C в ветках, хвое и листьях различается незначительно. Изотопный состав углерода верхних горизонтов почв зависит от типа фитоценоза и имеет близкие значения к δ¹³С доминирующих растений. С глубиной фракционирование изотопов углерода показывает четкую вертикальную дифференциацию по почвенному профилю. Углерод гуминовых кислот почв из гумусово-аккумулятивного горизонта и из криогенных трещин слабо различается по изотопному составу. Состав стабильных изотопов углерода ГК по профилю почвы остается примерно на одинаковом уровне. Такие данные свидетельствуют о сходстве процессов формирования ГК в верхних слоях почв и в гумусовых карманах.

Исследован изотопный состав углерода в разных пулах органического вещества (ОВ) типичного чернозема Центрально-Черноземного государственного биосферного заповедника «Стрелецкая степь», выделенных методом грануло-денсиметрического фракционирования почвы. Изотопный анализ ОВ разных пулов позволил подтвердить последовательность разложения ОВ в почвах, которое следует континууму от свежих и частично разложенных растительных остатков в дискретном ОВ до значительно/полностью переработанных — в органо-минеральных фракциях. Это находит отражение в «утяжелении» изотопной сигнатуры при переходе от дискретного ОВ к минерально-ассоциированному. Все исследованные пулы ОВ подвергаются микробной переработке, но в разной степени. Свободное ОВ, несмотря на то, что состоит из хорошо узнаваемого растительного материала, не всегда является самым свежим и неразложившимся органическим материалом. Более «легкая» изотопная сигнатура агрегированного ОВ по сравнению со свободным ОВ, несмотря на свою очевидную бóльшую степень микробной переработки, может быть следствием его физической защиты в микроагрегатах, неустойчивых в ультразвуковом поле, внутри структурных отдельностей почвы. Наиболее микробно переработан минерально-ассоциированный органический материал — илистая фракция и фракция Остаток, характеризующийся наиболее тяжелой изотопной сигнатурой. Изотопный состав углерода почвы в целом определяется преимущественно фракцией Остаток, количественно доминирующей в почве. Концептуальная схема демонстрирует, что основные потоки C в пулах ОВ идут из ЛФ_СВ к фракции Остаток через неустойчивые в ультразвуковом поле микроагрегаты почвы. Наиболее вероятные источники потока С в почву — неустойчивые в ультразвуковом поле микроагрегаты и фракция Остаток, которые характеризуются наименьшими величинами Δ¹³C (разница величины Δ¹³C «источника» и «продукта»).

Изучено валовое содержание свинца, содержание его кислоторастворимых и подвижных форм соединений в серо-гумусовых почвах (Rendzic Leptosols) зоны воздействия Череповецкого металлургического комбината (Вологодская обл.). Определен изотопный состав свинца указанных его форм соединений. Показано, что свинец, входя в состав газопылевых выбросов предприятия, обнаруживается в повышенных количествах вплоть до 6–10 км в исследованном нами северном направлении от источника загрязнения. Наблюдается проникновение техногенных соединений свинца вниз по профилю почв вплоть до горизонта B. Изученные нами изотопные отношения свинца ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb, ²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb и ²⁰⁸Pb/²⁰⁷Pb обнаруживают четкие зависимости от содержания свинца в почвах. Для всех отношений в ряду «валовой свинец < кислоторастворимый свинец < подвижный свинец» возрастает вклад техногенных соединений свинца в его изотопный состав, так как в этом же ряду происходит увеличение доли техногенных соединений свинца от его общего количества. Экстраполяция зависимости отношения ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb от содержания свинца в область низких содержаний дает величину данного отношения в интервале 1,19–1,25, что соответствует изотопному составу валового свинца фоновых почв Европейской части России. В почвах вблизи ЧерМК это отношение уменьшается до 1,10, что соответствует многочисленным литературным данным. Выбор изотопного отношения имеет решающее значение для получения более детальной информации о характере и источниках техногенного загрязнения почв свинцом. Так, в почвах с низким содержанием свинца по величинам изотопного отношения ²⁰⁸Pb/²⁰⁷Pb выделяется свинец, связанный с другим источником загрязнения, предположительно с городской ТЭЦ, работающей на каменном угле.

В период с 1978 по 2021 г. изучались параметры миграции и динамика распределения ¹³⁷Cs в пахотных и целинных почвах Тульской области. Выявлены идентичные закономерности распределения ¹³⁷Cs глобальных и аварийных чернобыльских выпадений в почвенном профиле выщелоченных черноземов. На пахотных угодьях проведение агротехнических мероприятий способствует равномерному распределению ¹³⁷Cs в пахотном слое почв. В ненарушенных почвенных горизонтах черноземных почв луговых фитоценозов наиболее активно процессы перераспределения радионуклидов в поверхностных слоях наблюдались в первый 10-летний период после выпадения, что способствовало выравниванию запасов ¹³⁷Cs в слоях 0–2 и 2–5 см и возрастанию их содержания в слое 5–10 см до более чем 30% к началу 2000 г. В настоящее время более 75% запаса ¹³⁷Cs в целинных черноземных почвах Тульской области сосредоточено в верхнем 15-см слое, а глубина проникновения радионуклидов достигает 40–45 см. 

В период с 1978 по 2021 г. изучались параметры миграции и динамика распределения ¹³⁷Cs в пахотных и целинных почвах Тульской области. Выявлены идентичные закономерности распределения ¹³⁷Cs глобальных и аварийных чернобыльских выпадений в почвенном профиле выщелоченных черноземов. На пахотных угодьях проведение агротехнических мероприятий способствует равномерному распределению ¹³⁷Cs в пахотном слое почв. В ненарушенных почвенных горизонтах черноземных почв луговых фитоценозов наиболее активно процессы перераспределения радионуклидов в поверхностных слоях наблюдались в первый 10-летний период после выпадения, что способствовало выравниванию запасов ¹³⁷Cs в слоях 0–2 и 2–5 см и возрастанию их содержания в слое 5–10 см до более чем 30% к началу 2000 г. В настоящее время более 75% запаса ¹³⁷Cs в целинных черноземных почвах Тульской области сосредоточено в верхнем 15-см слое, а глубина проникновения радионуклидов достигает 40–45 см. 

Исследование было проведено с целью выявления особенностей поведения ¹³⁷Cs и К в системе «почва-растение» в агроценозах и природном луговом биогеоценозе черноземной зоны в отдаленный период после чернобыльских выпадений. В центральной части Плавского радиоактивного пятна Тульской области были выбраны площадки опробования в агроценозах с пшеницей, соей, гречихой, рапсом, подсолнечником, злаково-бобовой травосмесью, а также в естественном биогеоценозе суходольного луга. Установлено, что средний уровень радиоактивного загрязнения почв территории ¹³⁷Cs составил 171 ± 26 кБк/м² (498 ± 100 Бк/кг); среднее содержание валового К — 2,0 ± 0,1%, в том числе К_обм — 235 ± 54 мг/кг, К_необм — 816 ± 116 мг/кг. Профильное распределение ¹³⁷Cs в пределах загрязненного 30-см поверхностного слоя агроценозов, а также К_вал во всех почвах было равномерно-аккумулятивным, в то время как распределение К_обм и К_необм носило регрессивно-аккумулятивный характер; при этом микрораспределение ¹³⁷Cs в корнеобитаемой зоне было инвариантным, а для подвижных форм калия показано градиентное обогащение почвы вблизи поверхности корней. Интенсивность перехода ¹³⁷Cs из почв в растения для всех исследованных культур на 1–2 порядка уступала интенсивности корневого потребления растениями К. Различались и особенности распределения элементов между органами растений, причем для ¹³⁷Cs оно было акропетальным для представителей сем. Злаковые и базипетальным для культур из других семейств, а К распределялся базипетально во всех опробованных растениях.

Цель работы — обобщить имеющиеся в научной литературе данные по значениям изотопного соотношения ¹³⁷Cs/¹³³Cs в почвах и растительном покрове лесных экосистем на радиоактивно загрязненных и фоновых территориях. Представленные в радиоэкологических исследованиях значения удельной активности ¹³⁷Cs и концентрации ¹³³Cs унифицированы с помощью расчета молярного соотношения этих изотопов. На основе обобщенных литературных сведений показано, что значения ¹³⁷Cs/¹³³Cs в почвах, лесных подстилках и растительности увеличиваются на радиоактивно загрязненных территориях. В фоновых регионах, подверженных только глобальным радиоактивным выпадениям, изотопное соотношение ¹³⁷Cs/¹³³Cs составляет около 0,1–1,0 (× 10^-8), тогда как в зоне чернобыльских выпадений повышается в 1000–100000 раз. Изотопное соотношение ¹³⁷Cs/¹³³Cs уменьшается вниз по профилям почв в различных лесных экосистемах. Пространственное варьирование соотношения ¹³⁷Cs/¹³³Cs в подстилках связано с разнообразием экотопов в лесных биогеоценозах. Выравнивание значений соотношения ¹³⁷Cs/¹³³Cs в растительном покрове и верхних почвенных горизонтах указывает на достигнутое равновесие техногенного ¹³⁷Cs с природным стабильным ¹³³Cs в биогеохимическом цикле этого элемента. В сравнительном исследовании выявлено, что изотопное соотношение ¹³⁷Cs/¹³³Cs возрастает в следующем ряду представителей растительного покрова: Bryophyta < Sorbus aucuparia < Lichenes < Russula vesca < Frangula alnus < Polypodióphyta. Для грибов отмечены межвидовые различия в следующем возрастающем ряду по изотопному соотношению Cs¹³⁷/Cs¹³³: Lactarius deliciosus < Sarcodon scabrosus < Suillus bovinus < Tricholoma saponaceum < Lepista nuda < Russula delica < Macrolepiota excoriata. Для эталонного вида хвойных деревьев — Pinus sylvestris — изотопное соотношение ¹³⁷Cs/¹³³Cs на загрязненном чернобыльскими выпадениями лесном участке Брянской области возрастает в следующем ряду компонентов: корни < крупные ветви < древесина ствола < хвоя < мелкие ветки < шишки.

Дается обзор результатов многолетних исследований миграции радионуклидов аэральных выпадений в составе лизиметрических вод. Рассматриваются особенности лизиметрических исследований на различных этапах развития радиоэкологии. Отмечается, что применение лизиметров долгое время ограничивалось низкими уровнями активности радионуклидов в почвенных растворах и масштабные исследования начались после чернобыльских выпадений (1986). Показано, что наибольший выход радионуклидов в лизиметрические воды происходит в лесных, в особенности хвойных фитоценозах, наименьший — в луговых и агрофитоценозах. В многолетней динамике максимальная интенсивность миграции радионуклидов в составе лизиметрических вод отмечается в начальный период после радиоактивных выпадений, в сезонной — в летний. Оценен вклад гравитационного стока в перераспределении радионуклидов в почвенном профиле. Из горизонта лесной подстилки годовой вынос варьирует от десятых долей до единиц процентов, а из слоя 0–20 см — от сотых до десятых долей процентов от общего запаса радионуклидов в этих слоях. Относительный вынос ⁹⁰Sr значительно опережает таковой ¹³⁷Сs. В почвенном растворе от 70 до 90% радионуклидов (⁹⁰Sr, ¹³⁷Сs, ²³⁸Pu, ^239+240Pu и ²⁴¹Am) находятся в форме радионуклид-органических соединений различных молекулярных масс.

Изучено экологическое состояние почв семи наиболее посещаемых рекреационных зон, рассредоточенных по г. Москве: национальный парк «Лосиный остров», Парк Победы на Поклонной горе, парк-усадьба «Останкино», парк культуры и отдыха «Сокольники», парк культуры и отдыха «Измайлово», природно-исторический парк «Кузьминки-Люблино» и музей-заповедник «Царицыно». Почвенные образцы были отобраны летом в 2018 г. в трех точках в пределах каждого парка. В отобранных образцах методами нейтронного активационного анализа и атомно-абсорбционной спектрометрии были определены 38 химических элементов (Na, Si, Al, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, As, Br, Rb, Sr, Mo, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Tm, Yb, Hf, W, Au, Th, U, Cd, Pb и Cu). В результате проведения санитарно-гигиенической и эколого-геохимической оценки почв были обнаружены незначительные превышения ОДК элементов 1-го класса опасности (As, Cd, Zn). Были определены категории загрязнения почв посредством расчета суммарного показателя загрязнения. Умеренно опасная категория загрязнения почв элементами 1–3-го классов опасности выявлена на территории парков «Сокольники», «Измайлово» и Парка Победы на Поклонной горе. Суммарный показатель загрязнения, рассчитанный с учетом всех следовых элементов, указывает, что более 50% исследуемых участков относятся к опасной категории загрязнения. Значительный вклад вносят Sb, Th, Tb_, Cs, Hf. Наибольшее загрязнение выявлено в почвенных образцах, отобранных на территории Восточного административного округа в парках «Сокольники», «Измайлово». 

На территории России площади нефтезагрязнененных почв составляют десятки тысяч гектар. Однако до настоящего времени отсутствуют единые подходы к оценке состояния загрязненных почв и нормированию содержания нефти и нефтепродуктов в почвах. Отклик растений в вегетационном опыте может дать важные результаты нормирования содержания нефтепродуктов в почвах земель сельскохозяйственного назначения. В работе дается оценка реакции высших растений как маркера направленности и интенсивности биологических процессов в почвах в вегетационном опыте в условиях нефтезагрязнения для обоснования нормативов допустимого остаточного содержания нефтепродуктов (ДОСНП) в почвах земель сельскохозяйственного назначения. Исследованы состав и свойства черноземов выщелоченных (Чв), южных (Чю) и типичных (Чт), используемых в вегетационном опыте, который проводился спустя месяц после внесения сырой серосодержащей нефти в почвы. В эксперименте оценено влияние разных доз нефти на биопродуктивность пшеницы и гороха. Пшеница по показателю сухой биомассы проявила большую чувствительность к загрязнению нефтью, содержащей преимущественно средние и тяжелые фракции, нежели горох. При нормировании содержания нефти в черноземах применена нелинейная модель регрессии, описываемая логистической кривой. Величина норматива качества, установленная по биомассе пшеницы, равна 0,9; 0,4; 1,0 г·кг^-1 для Чв (содержание гумуса ~ 9,8%, легкосуглинистого состава); Чю (содержание гумуса ~ 7,6%, тяжелосуглинистого состава); Чт (содержание гумуса ~ 12,8%, среднесуглинистого состава) соответственно. ДОСНП, принимаемое как 30% изменения функционирования почв, что соответствует уровню риска наступления ее деградации, оцененному по параметру плодородия почв — сухой биомассы пшеницы, составляет для Чт 1,2 г·кг^-1; Чю — 0,5 г·кг^-1; Чв — 1,1 г·кг^-1. 

В отличие от традиционного индекса сродства лантанидов к фазам-носителям рС_Ln, предложен новый показатель сродства лантанидов к фазам-носителям А_Ln в почве. Новый показатель сродства имеет критическое значение А_{Ln-критическое} = 1 и способен к сравнению фаз, извлекаемых с помощью реактивов с разной «химической силой». При А_Ln > 1 фаза обогащена лантанидами, а при А_Ln < 1 фаза ими обеднена. Показатель сродства лантанида А_Ln показал свое преимущество перед принятым индексом рС_Ln при анализе почв России и Швеции. 

Солевые новообразования различных по гранулометрическому составу приморских солончаков осушенного дна в юго-западной части Аральского моря изучали рентгенфлюоресцентным, электронно-микроскопическим, седиментационным методами анализа и лазерной дифрактометрии. Поверхностные слои почв песчаного и глинисто-пылеватого состава значительно засолены и обогащены CaCO₃. Распределение CaCO₃ по площади достаточно однородно, что свидетельствует об относительно близких условиях его образования при осушении. Содержание солей варьирует от 3,1 до 5,8% в глинисто-пылеватых почвах и от 0,4 до 1,2% в песчаных. Наибольшей засоленностью характеризуются глинисто-пылеватые почвы, где помимо гипса и галита образуются легкорастворимые соли — эугстерит (2Na₂SO₄^.CaSO₄^.2H₂O), астраханит (Na₂SO₄^.MgSO₄^.4H₂O) и мирабилит (Na₂SO₄^.10H₂O). Выявлен темплатный механизм аккумуляции CaCO₃ в почвах. Результат взаимодействия CaCO₃ с твердой фазой отложений зависит от их гранулометрического состава, который определяет преимущественный размер частиц и, соответственно, число центров кристаллизации. В песчаных почвах при малом числе центров кристаллизации происходит образование CaCO₃-кутан разной степени устойчивости и покрытия поверхности песчаных зерен. В глинисто-пылеватых почвах при большом количестве центров кристаллизации в стесненных условиях для роста кристаллов осаждение CaCO₃ приводит к образованию молекулярных кластеров, которые связывают глинистые и пылеватые частицы в CaCO₃-микроагрегаты. Установлена причина повышенной активности солевых новообразований в процессах эолового переноса: этому переносу и, соответственно, засолению прилегающих территорий способствует блокировка кальцитом центров адсорбции в глинах, что предотвращает связывание растворимых солей в глинисто-солевых микроагрегатах.

Биотестирование является востребованным методом для оценки экотоксикологического состояния раз- личных компонентов городских экосистем — почвы, воды и воздушной среды. Однако мало известно о потенциале применения биотестирования для оценки экотоксичности городской пыли. Она представляет собой сложную гетерогенную субстанцию из веществ естественного и техногенного происхождения, многие из которых являются доказанными токсикантами по отношению к живым организмам. Цель данного обзора — рассмотрение существующих практик применения биотестирования для оценки экотоксичности городской пыли и выявление ключевых тенденций развития метода. Анализ существующих публикаций показал, что методы биотестирования имеют высокий потенциал, так как они чувствительны к широкому спектру поллютантов, присутствующих в пыли, способны дифференцированно отражать поведение токсикантов в зависимости от факторов среды и могут быть реализованы с использованием организмов разных трофических уровней. При выборе конкретного способа биотестирования важно учитывать такие характеристики анализируемых образцов пыли, как доступная масса, смачиваемость, рH, содержание водорастворимых ионов и органического вещества. Учитывая сложность состава пыли и различный потенциал перехода ее компонентов в водные экстракты, рекомендуется использовать аппликатные способы биотестирования, реализуемые непосредственно на твердых пылевых субстратах. Для всесторонней оценки воздействия пыли на городскую экосистему целесообразно проводить биотестирование с использовани- ем набора организмов разных трофических уровней. Представляется своевременной задачей разработка стандартов по биотестированию пыли с целью унификации получаемых результатов. Одним из наиболее важных вопросов, требующих первоочередного решения, является вопрос выбора контроля.

В статье рассматриваются современные подходы к учету неоднородности свойств почвенного покрова. На опытном поле при помощи спутниковых снимков и разновременных индексов EVI были выявлены микроучастки площадью от 50 до 200 м2 с существенно пониженным уровнем эффективного плодородия, вплоть до гибели растений, была разработана сет ка отбора проб. В ходе проведения полевых работ было отобрано 214 проб с дальнейшим определением pHKCl с шагом пробоотбора 70 м и 53 дополнительные пробы в «проблемных зонах». При помощи методов геостатистики были получены данные о пространственной неоднородности pHKCl, оценены степень пространственной зависимости и точность полученных результатов при различных выборках (107, 216 и 268 точек). Дальнейшее использование стохастического моделирования позволило построить высокоточные картограммы кислотности с разрешением 4 и 12 м на пиксель, при этом показана нецелесообразность использования ячеек, размер которых меньше, чем ширина обрабатывающего устройства, для прикладных задач точного земледелия. Были получены вероятностно-статистические модели, представленные картограммами среднеквадратических ошибок и вероятности явления. Полученные картограммы показали наличие очень сильнокислых почв в «проблемных зонах», высокая кислотность, также обуславливает налич ие соединений токсичного алюминия и экстремально низкие содержания кальция и магния, что в совокупности приводит к отсутствию всходов культурной растительности. Детальный учет кислотности почв по сравнению с классическим агрохимическим обследованием обеспечил экономию на внесении СаСО3 2807 долларов США, что позволило полностью компенсировать дополнительные затраты на отбор и анализ большего количества образцов

Исследованы закономерности пространственного распределения ¹³⁷Cs в почвах лесных экосистем на микроландшафтном уровне в полугиромофных и гидроморфных условиях в Брянской области при разных шагах измерения радиометром «КОРАД» (10, 2 и 0,5 м). Проведено сравнение вариабельности запаса ¹³⁷Cs, полученное двумя устройствами, различающихся размером площади опробования (РПО): 1) радиометр КОРАД 2) пробоотборник D=14 см. Отношение вариабельности распределения ¹³⁷Cs, полученное методом полевой радиометрии, к данным пробоотбора (CV_корад/CV_проба) для всей площадки равно 0,63; для гидроморфной части, B1-1 — 0,87. Для всей площадки (размер 50x80 м) выявлена слабая пространственная корреляция (эффект «шахматной» доски), для локального гидроморфного участка сильная корреляция с рангом 1,4 м. 

Задача — представить статистический портрет почвенного покрова хозяйства в виде серии кумулятивных распределений глубины и мощности почвенных горизонтов. Объект — светло-каштановые солонцовые комплексы опытной станции «Орошаемая», расположенной на юго-западной оконечности Приволжской возвышенности возле Волго-Донского канала. Большинство эмпирических распределений глубины разных горизонтов и признаков почв общей выборки (182 профиля) не могут быть аппроксимированы нормальным распределением, используются непараметрические показатели. Разделение почв на группы по субстантивным признакам не гарантирует получение выборок с нормальным распределением по всем морфометрическим показателям. Типы (агрокаштановые и агроземы аккумулятивно-карбонатные) и подтипы (солонцеватые, несолонцеватые, стратифицированные) по классификации почв России в пределах опытной станции заметно различаются по совокупности статистических распределений глубины горизонтов. Большинство различий связаны с изменением карбонатного профиля, развитием вторичного осолонцевания, образованием корки, локального поверхностного смыва и намыва пахотного горизонта.

Дыхание почв, представляющее один из главных потоков в глобальном цикле углерода, характеризуется высокой временной и пространственной вариабельностью. На основе непрерывного 21-летнего круглогодичного мониторинга за дыханием дерново-слабоподзолистой почвы в лесном и луговом ценозах южно-таежной зоны выполнена оценка временной изменчивости потоков СО₂ из почв на разных временных уровнях: месячном, сезонном и годовом. Наиболее значительно варьировали величины суммарного дыхания дерново-слабоподзолистой почвы на месячном уровне осреднения (коэффициент вариации, CV = 25–56%), в то время как вариабельность величины годового дыхания почв составляла 20–22%. На сезонном уровне осреднения самой высокой изменчивостью (CV = 39–44%) отличались зимние потоки СО₂ из почв, а вариабельность величины суммарного дыхания почв в остальные календарные сезоны года была близкой и составляла 26–29%. Влияние типа ценоза на суммарные потоки СО₂ из дерново-слабоподзолистой почвы было статистически достоверным как на годовом уровне осреднения, так и во все календарные сезоны года, кроме зимнего. Наиболее стабильным показателем, характеризующим особенности сезонного распределения потоков СО₂ в пределах года, является вклад теплого периода (май — октябрь) в суммарный годовой поток СО₂ из почв, в среднем составляющий 73‒77%. Его вариабельность за 21 год наблюдений в обоих ценозах составила 8%. Можно рекомендовать использовать этот показатель для получения оценок годовых потоков СО₂ из почв на основе полевых определений, проведенных только в пределах вегетационного сезона. Проведенные численные эксперименты показали, что проведение непрерывных наблюдений за эмиссией СО₂ из почв в течение пяти последовательных лет снижает вариабельность годовых и сезонных потоков СО₂ из почв более, чем в 2 раза по сравнению с одно- или двухлетним периодом измерений. Это позволяет рекомендовать пятилетний период наблюдений в качестве оптимального необходимого для получения адекватных значений годовых и сезонных потоков СО₂ из почв южно-таежной зоны.

Почвы играют важную роль в биогеохимическом цикле углерода, поэтому в связи с проблемой глобального изменения климата особое внимание уделяется оценке запасов органического вещества почв. Уровень накопления органического вещества в почве является результатом взаимодействия множества факторов, регулирующих процессы его превращений, что обусловливает его высокую вариабельность. Степень и характер увлажнения почв относятся к ведущим факторам, которые влияют на запасы в них органического углерода. Фактор влажности приобретает особое значение при оценке запасов органического углерода в почвах лесной зоны, на которую приходится 70% площади всех полугидроморфных почв России. По литературным данным запасы органического углерода в полугидроморфных почвах лесных экосистем в несколько раз выше, чем в автоморфных. Для уточнения региональных оценок запасов органического углерода почв лесной зоны России необходима информация о вариабельности запасов углерода в почвах лесных экосистем и ее зависимости от условий увлажнения. В настоящей работе обсуждаются результаты сравнительного статистического анализа вариабельности запасов органического углерода в автоморфных и полугидроморфных почвах лесных экосистем. Для оценки запасов почвенного углерода и расчета количественных показателей их вариабельности была использована информация из двух источников: базы данных «Органический углерод почв лесных экосистем европейской территории России» и почвенно-географической базы данных России. Сведения были собраны в единый массив, который включает характеристики 289 разрезов почв лесных экосистем. Из них 201 разрез характеризует автоморфные почвы и 88 разрезов — полугидроморфные почвы. Результаты статистического анализа показали, что запасы органического углерода (с учетом подстилки) в полугидроморфных почвах характеризуются более высокой вариабельностью, о чем свидетельствуют больший диапазон изменений, межквартильный размах и более высокие значения стандартного отклонения. Наибольший вклад в общую вариабельность запасов углерода почв лесных экосистем при повышенном увлажнении вносит органогенный горизонт. Для него значения стандартного отклонения в полугидроморфных почвах в 7 раз выше, чем в автоморфных, тогда как различия для метровой толщи четырехкратные.

Рассмотрено современное состояние проблемы картографирования почв. Показано, что произошло замещение методов традиционного картографирования почв на методы, базирующиеся на использовании геоинформационных, цифровых и дистанционных технологий. Обозначены основные преимущества и недостатки используемых в настоящее время методов картографирования почв и продемонстрирована необходимость учета уровня генерализации информации, используемой в процессе картографирования почв. Продемонстрированы ошибки, возникающие на почвенных картах, при использовании при картографировании пространственных цифровых данных с разным уровнем генерализации информации. Выявлены наиболее перспективные направления в развитии методов картографирования почв. Показано, что основное внимание должно быть уделено развитию методов цифровой почвенной картографии на основе данных дистанционного зондирования, которые содержат наиболее точную информацию о пространственном варьировании свойств поверхностного горизонта почв. Использование методов пространственной интерполяции данных точечных наблюдений априори являются менее точными по сравнению с использованием данных дистанционного зондирования. Однако последние позволяют уверенно детектировать лишь отдельные свойства почв, а не всех, необходимых для создания почвенных карт в традиционном виде. Более перспективным является картографирование отдельных свойств почв. Карты отдельных свойств почв более удобны и точны для оценки почвенных и земельных ресурсов. В перспективе они могут быть использованы в качестве основы и для воссоздания почвенных выделов в терминах принятой классификации почв и для создания почвенных карт в традиционном виде с отражением на них классификационных выделов почв. Но для полного перехода к картографированию свойств почв, необходимо углубление исследований в области изучения спектральной отражательной способности поверхности почв и ее связи со свойствами нижележащих почвенных горизонтов.

Статья представляет собой обзор научных проблем, над которыми работал заслуженный профессор Московского университета имени М. В. Ломоносова Евгений Анатольевич Дмитриев. Основная область его научных интересов — генезис данных о почве и почвенном покрове. Многочисленные работы, выполненные под его руководством, убедительно демонстрируют влияние способов опробования на результаты определения тех или иных почвенных свойств. Как следствие, это влияние распространяется и на конечные выводы, которые могут быть сильно искажены, если не учитывается способ их получения. В попытке решения вопроса «что классифицирует классификация почв» он разрабатывает концепцию «единичной почвы», которая может быть объектом почвенных классификаций, не являясь непосредственно почвенным телом, однако выступая как своеобразный стандартный элемент опробования. Теоретическое осмысление влияния неоднородности почв и почвенного покрова на всех иерархических уровнях на особенности ее «жизни» — тематика второй части научного наследия Е. А. Дмитриева. Он выдвигает концепцию почвенных тел разной мерности, показывает влияние размерностных характеристик этих тел на почвенные режимы и в частности, на водный режим, обсуждает необходимость исследований почвенных режимов на разных иерархических уровнях. Для фиксации неоднородности почвы и почвенного покрова им были разработаны специальные приспособления, при помощи которых проводились исследования на дерново-подзолистых, серых лесных, каштановых и др. почвах.

В условиях лабораторного инкубационного эксперимента было изучено влияние внесения пожнивных остатков растений (солома ржи) и минерального азотного удобрения на образование закиси азота агродерново-подзолистой почвой. Установлено, что прирост содержания углерода микробной биомассы линейно связан с массой внесенных растительных остатков. Важным показателем, характеризующим изучаемую систему, являются соотношение C:N микробной биомассы и ее динамика как при изменении количества вносимых пожнивных остатков, так и во времени. При соотношении C:N = 40 в растительных остатках на ранних этапах их разложения в почве преобладающий процесс микробной иммобилизации азота сменяется на преобладание процесса минерализации органических соединений азота. Показано, что максимальная иммобилизационная «емкость» микробной биомассы по отношению к азоту достигается при соотношении C:N в субстрате, равном 20–40. Установлена зависимость интенсивности эмиссии закиси азота почвами от количества внесенных пожнивных остатков. Показано, что максимальные значения эмиссионного коэффициента (т.е. количество образующейся N₂O на 1 г внесенного углерода) характерны для вариантов эксперимента с внесением субстрата, обогащенного азотом (C:N = 7,5–10), что может быть связано с более полным и быстрым разложением растительных остатков в условиях лучшего обеспечения азотом. 

Определены особенности травяного яруса в связи с применением ухода в типичных городских насаждениях г. Москвы. Характер ухода за насаждениями в большей степени, чем вид древесных пород, детерминирует основные показатели напочвенного покрова. В результате ухода за насаждениями неморальные тенелюбивые виды в травяном ярусе активно замещаются луговыми нитрофильными и прижилищными сорными, относящимися к однолетникам и дерновинным злакам, что способствует повышению скорости биологического круговорота. В городских экосистемах индикационная роль растений по отношению к свойствам почв наиболее снижена в насаждениях с периодическим уходом по причине преобладания в травяном ярусе видов с широкой экологической амплитудой. 

Содержание бензойной кислоты в водной вытяжке из генетических горизонтов подзолистой почвы составляет 3,27 и 1,83 мг/кг в органогенных горизонтах L и F, соответственно, и снижается до сотых долей мг/кг в минеральных горизонтах. Сорбция бензойной кислоты на Са-монтмориллоните возрастает от 5,61 до 15,34 ммоль/кг с увеличением ее равновесной концентрации от 0,02 до 1,45 ммоль/л. С учетом содержания и минералогического состава илистой фракции находящиеся в составе ила лабильные минералы в верхних минеральных горизонтах подзолистой почвы способны сорбировать 0,06–0,15 ммоль бензойной кислоты на 1 кг почвы в том же интервале равновесных концентраций. Полученные изотермы сорбции в наибольшей степени соответствуют линейному уравнению и уравнению Фрейндлиха. Предполагается, что в условиях эксперимента основными механизмами сорбции бензойной кислоты были мостиковые связи через ионы кальция или молекулы воды его гидратной оболочки и электростатическое взаимодействие бензоата с положительно заряженными силанольными и алюминольными группами на боковых сколах монтмориллонита. Поглощения бензойной кислоты в межслоевом пространстве минерала не происходило.

Были изучены особенности состава и свойств водорастворимых органических веществ (ВОВ) в зависимости от их локализации в разных частях порового пространства почвы, что влияет на их устойчивость к биодеструкции. ВОВ дернового и гумусового горизонтов перегнойно-гумусовой глеевой почвы, искусственно насыщенной до полной влагоемкости, выделяли методом последовательного центрифугирования из пор диаметром более и менее 30 мкм. По общей концентрации углерода и фенольных соединений, спектрам поглощения и флуоресценции растворы достоверно не отличаются, но сильное варьирование показателей (отношение максимальных и минимальных значений в 4–15 раз) свидетельствует о неоднородности состава извлекаемых веществ. Концентрация простых фенолкарбоновых кислот (ФКК) в растворах крупных пор гумусового горизонта в 4–8 раз выше, чем в более мелких, доминируют салициловая, бензойная и коричная кислоты (75% от общего количества). В мелких порах преобладают р-гидроксибензойная и бензойная кислоты (67% от общего количества). ВОВ подзолистой почвы, присутствующие in situ в горизонте (ЕLВТg) при влажности почвы 22%, были получены с помощью вакуумных лизиметров из пор диаметром более и менее 14,7 мкм. В растворах из крупных пор ВОВ содержат больше С, N, фенольных соединений; судя по спектрам поглощения, имеют бо́льшую молекулярную массу и степень ароматичности. Вещества мелких пор более гидрофобны и характеризуются более широким отношением C:N, т.е. потенциально более устойчивы к разложению. Преимущественная приуроченность фенольных соединений к растворам крупных пор обеспечивает возможность их сохранения в почве за счет переноса с потоками влаги в нижние горизонты, где они химически стабилизируются в виде органоминеральных соединений.

Детально изучены особенности антропогенной трансформации природных каштановых почв и генезиса городских почв в условиях сухостепной природной зоны на территории г. Волгограда. Изучение проведено методом сравнения морфологических, физических и химических характеристик естественных почв и их антропогенно-измененных аналогов. Для каждого из 16 разрезов было проведено морфологическое описание. Морфологические характеристики городских почв и каштановых почв окрестностей города сопоставлены. Под влиянием урботехнопедогенеза исчезают природные светлогумусовые горизонты AJ, а средняя мощность диагностических ксерометаморфических горизонтов BMK уменьшается. Верхняя граница аккумулятивно-карбонатного горизонта BCA опустилась относительно поверхности в среднем на 32 см по сравнению с естественными каштановыми почвами. Под влиянием урботехнопедогенеза появились включения, представленные обломками стройматериалов и мусором, накопленными в процессе функционирования человеческих поселений, изменились структура, плотность, характер вскипания от HCl 10%. Современные поверхностные горизонты часто вскипают от HCl 10%. В озелененных рекреационных зонах города вследствие полива территории произошло выщелачивание карбонатов. Выявлены варианты морфологической трансформации каштановых почв, формирующихся на территории г. Волгограда в результате урбопедогенеза. Первый вариант — почвы начальных стадий технотрансформации, с изменениями на уровне верхних горизонтов. Второй вариант — почвы с мощными урбиковыми горизонтами, перекрывающими сохранившиеся диагностические горизонты. Третий вариант — погребение естественных пород техногенными грунтами различной мощности с почти полным уничтожением (изъятием) естественных горизонтов почв. Четвертый вариант — почвы с мощными гумусовыми горизонтами, сформированные за счет интенсивного привноса органического вещества в подсыпках компоста. Отмечено, что большинство почв города имеет профили, полностью сформированные на техногенных отложениях, и не содержат природных почвенных горизонтов в верхней толще 1,5 м. Согласно Полевому определителю почв России, исследованные почвы первого варианта трансформации определены как урбистратифицированные. Почвы остальных вариантов трансформации могут быть отнесены к техногенным поверхностных образованиям. Содержание органического углерода в урбиковых, техногенных и реплантанированных горизонтах в среднем составляет 1,1, 0,25 и 1,6% соответственно. Химический анализ урбиковых, рекультивационных и техногенных горизонтов выявил низкое содержание легкорастворимых солей — 0,14% и карбонатов — 0,9%. Плотность в горизонтах UR и RAT в среднем составляет 1,4–1,43 г/см³, в горизонтах TCH — 1,55 г/см³. Значение плотности сложения погребенных горизонтов в среднем составляет в AJ — 1,43 г/см³, в BMK — 1,49 г/см³, в B — 1,62 г/см³, в BCA — 1,54 г/см³, что выше средних показателей плотности для нативных каштановых почв. Для погребенных горизонтов характерны меньшие значения содержания карбонатов кальция, чем в фоновых, подщелачивание среды, а также уменьшение органического углерода в среднем на 0,35% в горизонтах AJ, BMK и B и на 0,28% в BCA. Среднее содержание CaCO₃ в верхних гумусовых и срединных горизонтах составляет 1,4%, а в карбонатном горизонте 4,3%. Полученные результаты позволяют более детально изучить особенности генезиса городских почв и антропогенной трансформации природных каштановых почв в городских условиях сухостепной природной зоны.

В пределах ландшафтов верхнего течения р. Клязьмы изучен многолетний компонентный состав природных вод в системе: снеговые воды — почвенные растворы — почвенно-грунтовые воды — поверхностные воды. Установлено, что закономерное превышение содержания основных макро- и микроэлементов в почвенных растворах по сравнению со снеговыми водами на последующих этапах вначале сменяется увеличением концентрации компонентов в почвенно-грунтовых водах, с последующим снижением содержания в поверхностных водах — ручьях и речных водах. Показано, что относительно высокая подвижность натрия, магния, калия и кальция, а из анионов хлорид- и нитрат-ионов сопровождается существенным уменьшением подвижности элементов семейства железа, меди и цинка на переходе от почвенно-грунтовых вод к поверхностным водам. Это объясняет широкое распространение сегрегированных форм, представленных в виде ортштейнов в почвах полугидроморфных ландшафтов, вплоть до ортзандов, а в заболоченных условиях притеррасных понижений на границе с супераквальным ландшафтом — формирование типичных болотных руд. Таким образом, анализ состава природных вод и его изменения служит не только хорошим, но и необходимым инструментом для объяснения особенностей миграции элементов в системе «почвы — природные воды», и выявления механизма формирования почвенных новообразований.

На примере московского мегаполиса рассматриваются методологические проблемы количественной оценки загрязнения городских почв бенз(а)пиреном и их биоремедиации. Использованы доступные материалы научных публикаций и официальных отчетов муниципальной системы «Мосэкомониторинг» по загрязнению городских почв бенз(а)пиреном и закономерностям его динамики. Методическую основу исследования составило математическое моделирование, включающее как нелинейный регрессионный анализ в программе S-Plot-11, так и численное компьютерное моделирование в среде Matlab-7. Анализ опубликованных материалов выявляет минимум двукратное превышение предельно допустимого уровня загрязнения городских почв бенз(а)пиреном на 70% территории московского мегаполиса при большой вероятности крайне высокой степени загрязнения в несколько десятков ПДК на 10% площади города. В отличие от известных работ в данной области, исследование связывает такую негативную ситуацию не с устойчивостью бенз(а)пирена в почвах, а с его высокой техногенной нагрузкой. Простая кинетическая модель, верифицированная по экспериментальной информации о биодеструкции бенз(а)пирена в почвах, позволяет оценить допустимые пределы техногенной нагрузки, гарантирующие самоочищение городских почв от этого опасного поллютанта в условиях г. Москвы. 

Показано, что культурные слои урбоэкосистем отличает накопление всех групп (общего, минерального, органического) фосфора. При этом гумус горизонтов антропогенного происхождения обогащен органическим фосфором по сравнению с природными аналогами в 3–10 раз. Ввиду нейтрального и близкого к нейтральному характеру почвенной кислотности снижена подвижность всех групп соединений фосфора, что является главной причиной их закрепления в профиле стратоземов. Обнаружено, что групповой состав фосфора в почвах городищ и поселений не отражает зональные закономерности накопления и профильного распределения фосфора, но может служить надежным индикатором наличия антропогенной деятельности в прошлом, а также конструктивных особенностей археологических сооружений. 

Почвы городов содержат значительные запасы органического вещества (ОВ), в процессе минерализации которого образуется СО₂, играющий важную роль в контексте глобального изменения климата. Известно, что скорость минерализации ОВ увеличивается с повышением температуры почвы, а величина такого эффекта во многом зависит от ее физико-химических свойств. В то же время влияние функционального разнообразия микробного сообщества на температурную чувствительность минерализации ОВ (Q₁₀) остается все еще малоизученным и особенно для урбоэкосистем. Поэтому наше исследование было сфокусировано на оценке влияния функционального разнообразия микробного сообщества на показатель Q₁₀ для почв различных городов. В Санкт-Петербурге, Москве, Воронеже и Краснодаре, которые расположены в разных биоклиматических зонах (южная тайга, смешанные леса, лесостепь и степь соответственно), было выбрано по четыре городских парка, в которых отбирали образцы почвы из верхнего 10-см слоя. В почвенных образцах определяли скорость минерализации ОВ при разных температурах (10, 20, 30 и 40°С) для последующего расчета Q₁₀. В качестве факторов, влияющих на Q_10, определены физико-химические (влажность, гранулометрический состав, pH, содержание C, N, P₂O₅ и K₂O) и микробные (функциональное разнообразие и углерод микробной биомассы) свойства почвы. Показано, что пространственное варьирование Q₁₀ гумусовых горизонтов почв изученных городов связано в основном с их гранулометрическим составом, содержанием С, N и влажностью, а функциональное разнообразие коррелирует с содержанием P₂O₅. Закономерного изменения Q₁₀ и изученных свойств почвы городских парков вдоль широтного градиента не выявлено, однако показана отрицательная зависимость Q₁₀ от функционального микробного разнообразия (R²=0.50). Можно полагать, что высокое функциональное разнообразие способствует снижению «чувствительности» минерализации ОВ почвы к изменению температуры.

В поселке Коммунарка (Новая Москва) на участках застройки 1938–2014 гг. и в рекреационной зоне исследованы закономерности эмиссии СН₄ и СО₂ из почв и определяющие их факторы. Показано, что интенсивность образования и окисления метана и, как следствие, содержание этого газа в почвах и эмиссия в атмосферу зависят от времени создания реплантоземов и возраста городских почв. В летний период эмиссия метана из почв селитебной зоны по медианным значениям отсутствовала или не превышала 0,01 мг СН₄·м^-2·ч^-1. Происходило поглощение метана из атмосферы. Однако наблюдалась локальная эмиссия СН₄ из некоторых почв. В период с достаточным увлажнением ее максимальная интенсивность из самых молодых реплантоземов достигала 5,25 мг СН₄·м^-2·ч^-1 и уменьшалась на порядок из почв у домов 2001 г. постройки и старше. В засушливый период локальная эмиссия из молодых реплантоземов составляла всего 0,03 мг СН₄·м^-2·ч^-1 и снижалась в 3 раза у домов 1938 г. постройки. Наиболее опасным источником метана в атмосферу были переувлажненные городские почвы, содержащие бытовой мусор. Максимальная эмиссия СН₄ из них составила 57,15 мг СН₄·м^-2·ч^-1. Содержание углекислого газа в техногенных горизонтах реплантоземов и серогумусовых техногенных почв уменьшалось с увеличением возраста застройки. Эмиссия углекислого газа в меньшей степени, чем метана, зависела от времени формирования почв. Тем не менее, в условиях достаточного увлажнения максимальное выделение СО₂ в атмосферу происходило из молодых реплантоземов (до 3606 мг СО₂·м^-2·ч^-1), а в условиях недостаточного — из почв более старых микрорайонов (до 664 мг СО₂·м^-2·ч^-1) и из перегнойно-глеевых почв (до 1901 мг СО₂·м^-2·ч^-1).

Был исследован комплекс культивируемых сапротрофных бактерий и дрожжевых грибов в компонентах почвенных конструкций различного генезиса (гумусовый почвенный горизонт и торф) одновременно с оценкой ауксин-продуцирующей активности (синтез 3-индолилуксусной кислоты, ИУК) выделенных из них штаммов бактерий и дрожжевых грибов. Исследование проводили на этапе закладки двух вариантов конструкций в г. Сыктывкар, сформированных из компонентов местного происхождения (вариант 1) и привезенных (гумусовый почвенный горизонт, Москва, торф «Селигер-агро», Тверская область) (вариант 2).

Таксономическая структура комплексов микроорганизмов, выделенных из изученных субстратов, обладала значительным сходством. В то же время в компонентах варианта 1 было выявлено большее разнообразие устойчивых к неблагоприятным условиям окружающей среды видов культивируемых сапротрофных бактерий рода Bacillus, а также присутствие психрофильных базидиомицетовых дрожжей Leucosporidium scottii, которые не были встречены в компонентах варианта 2.

Средняя продукция ИУК штаммами дрожжевых грибов исследованной выборки составила 647.6 мкг/л, сапротрофных бактерий — 741.3 мкг/л. Наибольшие значения концентрации ИУК в культуральной жидкости были обнаружены у дрожжевых грибов Tausonia pullulans (штамм Y-6) - 3362,6 мкг/л, выделенного из гумусового почвенного горизонта варианта 1, и сапротрофных бактерий Flavobacterium рsychrophilum (штаммы: B-7 — 2616.8 мкг/л и B-5 — 1056.3 мкг/л, выделенных из гумусового почвенного горизонта варианта 1 и из торфа вариант 2. Для дрожжей Leucosporidium scottii и бактерий Flavobacterium рsychrophilum способность к синтезу ИУК показана впервые.

Мы исследовали загрязнение почв тяжелыми металлами (ТМ), используя методы последовательной статической химической экстракции. Это позволило определить количество металла, экстрагированного уксусной кислотой. Новая аппаратура, позволяющая выполнять динамическое экстрагирование ТМ и получить экстрактограммы, открывает дополнительные возможности: определить число групп частиц, различающихся по устойчивости к данному реагенту, и определить статистические показатели каждой группы частиц. Предложена новая методика расшифровки экстрактограмм, основанная на их деконволюции на ряд асимметричных гауссиан, отвечающих отдельной группе частиц – носителей ТМ. Среди статистических показателей гауссиан: относительная устойчивость к данному реагенту каждой группы частиц, их дисперсия D, асимметрия As и эксцесс Ех. Статистические показатели Са-Mg-частиц – носителей ТМ в городских почвах показывают высокую неоднородность по устойчивости частиц к уксусной кислоте по сравнению с частицами во внегородских почвах. Вероятная причина отличия городских почв – иной состав Са-Mg-минералов, чем во внегородских почвах, где Са-Mg-минералы представлены карбонатами. Городские исходно бескарбонатные почвы загрязнены Са-Mg-содержащими строительными отходами: цементом, известью и асбестом, а также содержат образованные из Са-Mg-отходов вторичные карбонаты. Городские уксуснорастворимые поллютанты относятся к таким группам минералов, как техногенные гидроксиды, силикаты и алюминаты кальция и магния, что сильно отличает их химические свойства от свойств природных карбонатов.  Обилие минеральных частиц, как носителей ТМ, определяет разнообразие и неоднородность частиц, растворимых уксусом в городских почвах.

В работе рассмотрены существующие методические подходы, используемые в отечественных и зарубежных исследованиях городских почв. Проведен анализ методов изучения городских почв с учетом особенностей их формирования и функционирования как объекта ландшафтного проектирования на примере города Москвы. Представлена информация о территориальной и функциональной организации городского пространства. С точки зрения методических подходов к исследованию почв города предлагается их разделение на две группы: разновозрастные почвы с насыпными поверхностными горизонтами из различных рекультивантов и природные поверхностно-преобразованные без насыпного субстрата. Рассматриваются особенности методических подходов к изучению каждой группы. Отмечается, что существенное влияние на строение, свойства и функционирование антропогенных городских почв оказывает вещественный состав почво-грунтов, из которого они сформированы. Применение различных по составу и свойствам почво-грунтов для формирования верхней части профиля городских почв, подчас неизвестная история их функционирования и использования, возможные многочисленные нарушения обусловливают чрезвычайно высокую и чаще всего несистематическую их пространственную и временную вариабельность. В связи с возрастанием интереса научной общественности к качественной оценке городской среды наиболее перспективным представляется применение методов изучения результирующих экологических функций городских почв с помощью интегральных показателей, а также разработка подходов, методик и технологий создания почво-грунтов, отвечающих принципам «зеленого» природопользования.

Городские почвы – относительно новый объект исследования для почвоведов. Высокая плотность населения и интенсивность урбанизации, а также экологические проблемы в Европе, спровоцированные Второй мировой войной, побудили исследователей в середине 20 века обратить пристальное внимание на экологические проблемы городов и в том числе городских почв, как базиса для городских экосистем. Хотя отдельные исследования городских почв известны уже с начала прошлого века, в частности, Василий Васильевич Докучаев в последние годы жизни планировал провести комплексное исследование всех компонентов природы Санкт-Петербурга, но судьба не оставила ему сил и времени для этого. Как это часто бывает с идеями гениев, они начали реализовываться лишь через много лет.

Несмотря на то, что массовым регулярным исследованиям городских почв в мире уже более 40 лет и количество исследователей в этой области непрерывно растет, сама тематика продолжает вызывать острые дискуссии. И в России, и за рубежом до сих пор есть почвоведы, отказывающиеся признать, что в городе может быть почва, кроме той, что сохранилась в городских лесопарках. Более осторожные специалисты призывают не рассматривать городские почвы как объект для фундаментальных генетических исследований, а лишь ограничиться характеристикой их экологических функций, в первую очередь для целей озеленения.

Как это ни странно покажется российскому читателю, зарубежные ученые часто отрицают высокую степень «антропогенности» городского почвенного покрова. Почвы на техногенных отложениях, если эти отложения не отличаются высокой специфичностью свойств, вызванной большим количеством антропогенных включений или запечатыванием под дорожным покрытием, рассматриваются как относительно молодые почвы, сформированные природными почвообразовательными процессами, а значит, как природные почвы. На этом основании на почвенных картах европейских городов процент специфических городских техногенных почв относительно невысок. Отечественные почвоведы до сих пор в большинстве своем считают, что на техногенной породной основе почвы в полном смысле просто быть не может, и на этом основании отказывают городским почвам в возможности рассмотрения их как продукта природной эволюции и объекта генетических исследований.

Кроме того, как нестандартный молодой объект исследования, почвы города помогают взглянуть на уже устоявшиеся взгляды и концепции с непривычной стороны и подвергнуть их сомнению. Непривычное сочетание условий почвообразования и конечных свойств объекта побуждают искать новые методы исследований, что далеко не всегда даёт бесспорные результаты, и, конечно, вызывает бурю сомнений у коллег. Дискуссию вызывают и неожиданные результаты, полученные уже хорошо апробированными методами, надежность которых доказана.

Тем не менее, из года в год почвы городов пробуждают все больший интерес исследователей. Продолжают появляться все новые и новые направления и объекты исследований внутри городской среды. Растет цитируемость научных трудов по городским почвам. Преимущества получают исследования, имеющие междисциплинарный оттенок, позволяющий точнее оценить особенности факторов почвообразования, их влияние на почвообразовательный процесс и вписать почвообразование, происходящее в городе, в картину общих представлений о природе и формировании почв на планете Земля.

Содержание этого номера вполне отражает изложенные тенденции в развитии знаний о городских почвах. Представленные материалы побуждают к дискуссии, что как нельзя лучше соответствует духу университетской среды. 

Исследована миграция водорастворимой фракции нефтяных углеводородов (ВРФН) в типичных почвах Башкортостана. В лизиметрическом модельном эксперименте выявлена возможность водной миграции нефтяных углеводородов в аллювиальной дерновой, серой лесной почве и остаточно-карбонатном черноземе. Среди растворенных органических веществ (РОВ), переходящих в лизиметрические воды из загрязненных нефтью почв, присутствуют компоненты, не экстрагируемые гексаном, но обладающие флуоресценцией в воде в области длин волн, характерной для ВРФН. Эти вещества отличаются от РОВ природных почв более высокими индексами гумификации HIX и, предположительно, относятся к окисленным продуктам трансформации нефтяных углеводородов. Лизиметрические воды из нефтезагрязненных почв характеризуются биотоксичностью вне зависимости от присутствия в них неполярных нефтяных углеводородов. Индекс токсичности Т положительно коррелирует с содержанием в водах органического углерода (С_орг) и Cl-ионов, сопутствующих загрязнению почв нефтью.

Почвы поверхностного переувлажнения, осушенные трубчатым дренажом, представляют собой аналог лизиметрических установок большой площади, дренажный сток в которых представлен гравитационными водами, подобными лизиметрическим водам. Установлена величина модуля дренажного стока в весенний и осенний периоды на полигонах, осушенных пластмассовым и гончарным дренажом, и её зависимость от влажности года. Показано, что осушение трансформирует тип водного режима с застойно-промывного в промывной. Изучена многолетняя и пространственная динамика выноса илистой фракции почв и соединений железа. Установлен вынос химических элементов с дренажным стоком и его влияние на интенсивность процесса лессиважа в агросерых почвах, осушенных разными видами дренажа.

За период 2015-2019 гг. охарактеризован гидротермический режим почв экосистем больших лизиметров Почвенного стационара МГУ, формирующихся на однотипной породе под различным растительным покровом. Оценено меж- и внутригодовое влияние хвойного, широколиственного и травяного растительных сообществ на динамику температуры и влажности почв. Показано, что спустя 60 лет после закладки лизиметров исследованные слаборазвитые почвы достоверно отличаются по влажности и температурному режиму. Наибольшее влияние (усиливающееся со временем) оказал древесный ярус за счет перераспределения осадков и транспирационного эффекта, значительно снижающих влажность почв и объем лизиметрического стока. Наиболее сухая экосистема (ельник) отличалась от наиболее влажной (залежь) в 2-3 раза по влажности верхнего 20-см слоя и более чем в 10 раз по объему стока. Установлена специфика влияния типа древесных насаждений на температурный режим почв. Для хвойной экосистемы характерны минимальные температурные показатели, тогда как для широколиственной –  максимальные, разность среднегодовых показателей для 10 см составляет более 1,6 ˚С. Показана роль травяного покрова, снижающего температурные экстремумы и испарение с поверхности почв. Оценены сезонные особенности влияния растительного покрова на гидротермический режим почв.

На количественном уровне в 2-х летнем почвенно-лизиметрическом эксперименте оценены основные составляющие баланса СО₂ – эмиссия с поверхности, вынос с лизиметрическим стоком и динамика запасов в 1,5 метровой почвенной толще с учетом межфазных равновесий. Показан значительный (до 22-92%) вклад лизиметрического стока в общий газообмен в холодное время (осень-зима) на фоне малой (0,3-3,7%) доли во время вегетации (весна-лето). Из-за инерционности и нестационарности внутрипочвенных процессов аккумуляции/разгрузки газа эмиссия с поверхности не отражает адекватно гросс-продуцирование СО₂ объемом почвы, занижая в весенне-летний период и завышая осенью. Полученная за 2-х летний срок корреляция эмиссии и гросс-продуцирования СО₂ указывает на возможность 1,3-1,4 –кратного занижения диссимиляционной составляющей круговорота углерода при традиционной  эмиссионной оценке почвенного дыхания. 

На примере данных по многолетней динамике (1967, 1995, 2006 и 2013 гг.) соединений Cu, Ni и Mn в профиле почв под искусственными фитоценозами почвенных лизиметров МГУ апробировано теоретическое уравнение концентрации соединений микроэлементов, поступающих в почву с атмосферными выпадениями, в функции глубины и времени. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования аналитической модели для прогнозирования содержания тяжелых металлов в профиле почвы.

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.

В статье представлены результаты анализа структурных и функциональных показателей бактериальных комплексов полных профилей низинных торфяников болотных массивов «Клюквенное» и «Карбышевское» Томской обл. Люминесцентно-микроскопический метод показал наличие бактерий по всему профилю, их численность высока и варьирует от 27 до 78 · 10⁹ кл/г сухого торфа. Методом посева установлена высокая численность бактерий сапротрофного комплекса, которая составляет 10⁸-10⁹ КОЕ/г сухого торфа. Выявлена тенденция увеличения численности бактерий этой группы вниз по профилю. Впервые на основе индекса k (безразмерная универсальная характеристика природных прокариотных сообществ) установлено, что в низинных торфяниках этот показатель с глубиной убывает. Выделенные из торфяников бактериальные культуры отнесены к десяти таксонам: Bacillus , Streptomyces , Arthrobacter , Microbacterium , Pseudomonas , Flavobacterium , Dyadobacter , Janthinobacterium , Pedobacter, Myxobacteriales. В деятельном слое доминируют представители родов Bacillus и Streptomyces , в остальной части профиля - Pseudomonas , Dyadobacter и Arthrobacter . Описаны функции родов и видов бактерий, которые идентифицированы при помощи молекулярно-биологических методов. Изучение процессов азотфиксации, денитрификации и метаногенеза показало, что бактерии находятся в жизнеспособном состоянии и проявляют свою активность по всему профилю.

В статье представлены результаты анализа особенностей современной радиоэкологической обстановки в лесных (сосняк, ельник, березняк) и залежных экосистемах на загрязненных территориях Калужской обл. РФ. Плотность загрязнения почв исследуемого региона природными радионуклидами (²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K) соответствует фоновым уровням, в то время как техногенным (¹³⁷Cs) значительно превышает фоновый  показатель (3 кБк/м2) и колеблется от 60,8 до 273,8 кБк/м2. В наибольшей степени  ¹³⁷Cs загрязнены лесные (особенно хвойные) экосистемы, в наименьшей — залежные.  По сравнению с начальным периодом после выпадений (1986 г.) плотность загрязнения  почв ¹³⁷Cs в среднем снизилась более чем в три раза, однако в настоящее время по-прежнему значимо превышает допустимый уровень (37 кБк/м2). В экосистемах загрязненных территорий основной вклад в суммарную удельную активность почв, а также мощность эквивалентной поглощенной дозы вносит ¹³⁷Cs, на фоновых — ⁴⁰К.

Методами рентгенофлюоресцентного, электронно-микроскопического, седиментационного анализов и лазерной дифрактометрии изучен состав донных отложений в приустьевой части р. Симми, малого притока Амура (заповедник «Болоньский», Хабаровский край, Россия). Установлено, что образование лабильных компонентов донных отложений здесь (вивианит-глинистые микроагрегаты, микрокристаллы гипса, мезокристаллы ватерита) связано с влиянием пирогенного фактора в ее бассейне и уровенного режима главной реки. Причина подвижности образований—их малый размер (< 100 мкм). Показано, что и отложения в целом формируются преимущественно взвешенными наносами (размер частиц <100 мкм), что соответствует озерно-аллювиальному генезису территории. Выявлены два механизма образования вивианита в донных отложениях при повышенном содержании фосфат-ионов в воде после пожаров. Образование вивианита происходит на поверхности железисто-глинистых микроагрегатов за счет восстановления Fe(III) в присутствии органического вещества и на биологических темплатах (органические остатки, одноклеточные микроорганизмы).

В почвах, развивающихся в пределах монолитной почвенно-геохимической катены, изучен состав водорастворимых макро-, микроэлементов и анионов. Показано, что по мере возрастания гидроморфизма от элювиальных к аккумулятивным ландшафтам закономерно увеличивается содержание углерода и азота. Характер распределения водорастворимых форм макро$ и микроэлементов обусловлен и аккумулятивными процессами и особенностями элювиально-иллювиальной дифференциации почв. В краевых частях водораздельной депрессии сочетание элювиально-иллювиальной дифференциации и интенсивного латерального выноса в весенний период объясняет максимальную выщелоченность верхних горизонтов. Использование кластерного анализа подтверждает взаимосвязь в системе геохимической катены генетической принадлежности и положения почвы с составом водных вытяжек.

Почва является основой продовольственных систем всех уровней. Сохранение экологических функций почвенного покрова, его состояние на территориях, вводимых в сельскохозяйственное использование или выводимых из него, определяют степень и время наступления экологических рисков, а также рисков и угроз обеспечению продовольственной безопасности.

Общемировое значение и стоимость почвенных ресурсов возрастают. Россия имеет максимальную площадь почвенного покрова — примерно 14,5 млн кв. км, т.е. одну шестую часть планетарного. Почвы как уникальное национальное богатство и стратегический ресурс — недооценены. Объем применяемых агрохимических средств не достаточен для воспроизводства плодородия.

Достижение показателей продовольственной безопасности в стране и экспорт продовольственных товаров происходят за счет невосполняемых расходов резервов плодородия почв. Отсутствуют государственные документы, которые бы четко и однозначно определяли, сколько пахотных земель и сельскохозяйственных угодий нужно для ведения современного агропроизводства и выполнения задач устойчивого развития и где они расположены.

В лабораторных условиях на агродерново-подзолистой супесчаной почве (Epialbic Retisol) проведена оценка разложения глифосата с образованием аминометилфосфоновой кислоты (АМФК) и его влияния на общее обилие бактерий и грибов, а также рассчитано число копий генов, кодирующих ферменты C-P-лиазу a-протеобактерий ( phnJ ), кислую и щелочную фосфатазы ( phoC и phoD ) и Fe-белок нитрогеназы ( nifH ). Показано, что при внесении глифосата в рекомендуемых дозах (5-10 мг/кг) через 14 сут в почве обнаруживается 5-7% гербицида от внесенного, однако при повышении дозы до 100 мг/кг этот показатель возрастает до 23%. Замедление скорости деградации гербицида проявляется только в первую неделю инкубирования и сопровождается снижением числа копий генов phoC , phoD, nifH и возрастанием обилия грибов. Полученные результаты указывают на преимущественную деградацию глифосата с разрывом C-P-связи и образованием фосфатов, а также на возможное ингибирование процесса азотфиксации. Показано, что при дозе внесения глифосата 100 мг/кг может происходить накопление АМФК - первого метаболита при деградации гербицида с разрывом C-N-связи. Биотестирование с использованием пшеницы показало, что при такой дозе наблюдается угнетение развития растений: длина корней и биомасса побегов снижаются на 60 и 20% по сравнению с контролем соответственно. На основании полученных данных предложено в качестве индикаторов преимущественного разложения глифосата по саркозиновому пути использовать показатель снижения содержания копий гена phoC и рост копий участков ITS рРНК. Индикатором возможности аккумуляции АМФК при деградации глифосата может служить снижение копий участков гена ITS рРНК на 40% и более.

Изучение в лаборатории твердой фазы засоленных торфов методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) показало наличие в ней галогенорганических соединений. Хлорорганические соединения обнаружены в трети образцов торфа, при этом их доля невелика - 14-15% от валового содержания хлора. Напротив, броморганические соединения встречаются чаще и их доля выше - 12-23% от валового содержания брома. Относительно слабое развитие галогенизации органического вещества засоленных торфяников объясняется восстановительными условиями, препятствующими синтезу галогенорганических соединений. Рентгенодифрактометрический анализ (РДА) золы засоленных торфов выявил четыре главных минерала: галит, кварц, кальцит и гипс. В низкозольных торфяниках галит абсолютно доминирует. РДА подтверждает засоленность торфов и дает количественное содержание трех минералов: галита, кварца и кальцита. Но при анализе золы торфов возможны ошибки как за счет новообразования минералов (гипс), так и за счет неполной идентификации числа фаз в золе. Второй тип ошибок можно исправить, используя данные о содержании хлора в золе торфа методом рентгенофлуоресцентного анализа. При характеристике загрязнения торфяников, помимо построения профилей распределения солей в растворе, необходимо определять количество и состав галогенорганических соединений, часть которых обладает гербицидными свойствами.

Проанализирован процесс естественной ремедиации рекультивированных 14-16 лет назад нефтезагрязненных и солезагрязненных верховых болот ХМАО - Югры. В целом восстановление покрытия растительностью протекает успешно, хотя высеянные при рекультивации мезофитные травы почти полностью выпали из травостоя. На солезагрязненных участках наблюдается постепенное рассоление торфяной почвы, сопровождаемое сукцессионной сменой галофитной (гемигалофитной) растительности сообществами с доминированием Calamagrostis epigeios, Eriophorum angustifolium, Phragmites australis и участием сфагновых и зеленых мхов, а также печеночников. Характерной особенностью этих местообитаний служит поселение ряда редких охраняемых видов ( Heterogemma laxa, Thelypteris palustris, Triglochin maritimum ). На нефтезагрязненных болотах в ходе восстановления растительности часто происходит поступление углеводородов из нижележащих горизонтов торфяной почвы с образованием поверхностной корки. При этом на смену травяно-осоково-пушицевым и другим сообществам приходят травостои и з Eriophorum angustifolium и некоторых других видов с мощными корневыми системами. Определенную роль в зарастании покрытых коркой поверхностей играют также мхи ( Sphagnum riparium, Warnstorfia fluitans и др.). Неудачное восстановление свойственно мочажинам с затрудненным стоком в случае солезагрязненных болот и наиболее дренированным сегментам - в случае нефтезагрязненных.

Осадки сточных вод, внесенные 28 лет назад в дерново-подзолистые супесчаные почвы, определяют повышенное содержание и подвижность соединений Zn, Cd, Cu и Ni; в наибольшей степени это характерно для Cd и Zn. Наиболее загрязнены пахотные горизонты, что свидетельствует о низкой скорости миграции соединений тяжелых металлов. Последние незначительно вымываются из почв с внутрипочвенным стоком. Это определяется их химическими свойствами: низкой растворимостью их соединений, адсорбцией минеральными и органическими компонентами почв, а также нейтральными значениями рН самих почв. Растения, выросшие на загрязненных почвах, характеризуются повышенным содержанием тяжелых металлов, которое различается в пять-семь раз в зависимости от вида растений и их способности к накоплению последних.

Дана генетическая характеристика иллювиально-железистых подзолов, сформированных на озе, сложенном крупно- и среднезернистыми песками с гравием, галькой и валунами. Выявлены отличия их строения и некоторых свойств от иллювиально-железистых подзолов, развитых на песчаных моренах в тех же биоклиматических условиях. Эти отличия носят количественный характер и вызваны спецификой литологии пород и рельефа оза. При изучении почвообразования обычно используемое описание флювиогляциальных отложений без их дифференциации на внутриледниковые отложения, образующие озы, и перигляциальные отложения, сформированные за пределами ледника, недостаточно в связи с их различиями в формах рельефа и слагающих их породах.

Изучены особенности динамики морфологии и химических свойств лесной под  стилки в ходе постагрогенного лесовосстановления пашни в подзоне южной тайги.  Показана связь динамики строения подстилки с флористическим составом и эколого-ценотической структурой напочвенного покрова. Установлено увеличение запасов,  а также разнообразие строения и степени пространственного варьирования основных  морфологических показателей подстилки по мере возобновления древостоя. Подкисление и уменьшение ее зольности, снижение доли легкоразлагаемых фракций адекватно отражается на составе напочвенного покрова, в котором возрастает роль видов,  приспособленных к повышенной кислотности и низкому содержанию в субстрате элементов питания. После выхода ели в первый ярус пространственное распределение строения, запасов, мощности и фракционного состава подстилки определяется положением в тессере. В целом ход сукцессии, а также динамика морфологии и химических  свойств подстилки указывают на уменьшение скорости круговорота в биогеоценозе.  Экологические шкалы Элленберга, Ландольта, Цыганова и Раменского применительно к напочвенному покрову могут служить важным инструментом при анализе динамики лесной подстилки в лесных экосистемах.

Впервые методом высокопроизводительного секвенирования гена 16S рРНК изучено соотношение крупных таксонов и родовой спектр бактерий в бактериальных сообществах ризосферной почвы под растениями верховых болот. Установлено доминирование ацидобактерий и альфа-протеобактерий при низком содержании других таксонов (< 10%). Среди обнаруженных родов бактерий преобладают представители филумов Acidobacteria и Actinobacteria, а также класса Alphaproteobacteria филума Proteobacteria. Выявлены общие роды бактерий в ризосферной почве под растениями и в поверхностных слоях верхового торфа. Представители большинства родов адаптированы к росту в кислой среде и при низких температурах, использованию сахаров, полисахаридов, ароматических соединений, органических и аминокислот. Широко представленные в бактериальных сообществах бактерии родов Cytophaga и Acidothermus способны к деструкции целлюлозы, рода Occallatibacter - хитина, рода Nocardia - гумусовых веществ и лигнина.

Обсуждаются некоторые аспекты применения имитационного моделирования поведения радионуклидов в пищевых цепях наземных экосистем. Описана модель поведения ¹³⁷Cs в системе типа почва-растительность-травоядные животные-хищники. Представлены результаты моделирования, в том числе расчет динамики дозовой нагрузки на животных. Показано, что при упрощенном, «чернобыльском», сценарии развития радиологической ситуации дозовые нагрузки на травоядных животных существенно ниже, чем на хищников. В целом у животных в первые 10 лет основной вклад в дозовую нагрузку вносит внешнее облучение, затем внешняя и внутренняя дозовые нагрузки становятся примерно равными.

В условиях закрытого грунта на культурах томатов, огурцов и перцев оценивали эффективность комплексного применения куриного компоста, кремниевого удобрения на основе диатомита и микробного препарата культуры Bacillus amyloliquefasciens. Новая технология позволяет получать прибавки урожая высокого качества всех овощных культур. Агрохимические свойства серой лесной среднесуглинистой почвы после уборки растений не ухудшались. В отличие от вариантов эксперимента с использованием традиционных минеральных удобрений, собранная продукция подпадает под определение «органической», или с улучшенными показателями качества, так называемой зеленой. Рассчитаны ресурсы сырья для создания природоподобных инновационных технологий «зеленой агрохимии». Возможно полное полезное использование органических ресурсов в системе мероприятий по «ревитализации» сельских территорий в части поддержания плодородия почв и предотвращения «декарбонизации». Это уменьшит негативное воздействие неконтролируемого оборота азот- и углеродсодержащих продуктов на компоненты природной среды.

Предлагается метод, позволяющий оценить зависимость между величинами содержания органического вещества (гумуса) и катионов кальция и магния в почвенном поглощающем комплексе и количеством микроагрегатов, определяющих структуру почвы. Метод основан на использовании статистического анализа совместных данных водных вытяжек и количества микроагрегатов в почвах (сероземы и черноземы). Предполагается, что метод позволит более полно оценить влияние и последствия орошения на структуру плодородного слоя почвы.

Изучен состав водорастворимых органических веществ (ВОВ) хвойно-лиственной, хвойной и моховой подстилок. Тип опада влияет на состав ВОВ. Сфагновая подстилка содержит меньше растворимого азота и углерода, но больше углеводов; ее ВОВ имеют самые низкие значения коэффициента экстинкции - Е₂₅₄. ВОВ хвойно-лиственной подстилки, с преобладанием опада березы, отличаются максимальным содержанием азота и небольшим количеством растворимых фенольных соединений (РФС). ВОВ подстилки из хвои сосны отличаются от остальных меньшим содержанием углеводов, максимальным количеством РФС и веществ гидрофобной фракции. Все исследованные ВОВ характеризуются высокой скоростью разложения: время полуразложения их стабильных фракций - 2-4 мес. Вещества из сосновой подстилки при рН ~ 6,5 сорбируются гор. BF иллювиально-железистого подзола, начиная с концентрации органического углерода в растворе 100 мг/л. Вещества из березово-еловой подстилки в аналогичных условиях сорбируются незначительно.

В работе представлены результаты исследования почвенного покрова высотных поясов Хибинских гор в пределах Полярно-альпийского ботанического сада-института. Почвенный покров состоит из природных преимущественно альфегумусовых почв и трансформированных в ходе строительства или создания благоприятных условий для интродуцентов. Ботанический сад находится в зоне влияния апатитонефели- новых фабрик и заводов цветной металлургии. В верхних почвенных горизонтах аккумулируется ряд элементов, в том числе тяжелые металлы и металлоиды: Ni, Си, РЬ, As, Zn, V, Sr.

В работе представлены результаты исследования почвенного покрова высотных поясов Хибинских гор в пределах Полярно-альпийского ботанического сада-института. Почвенный покров состоит из природных преимущественно альфегумусовых почв и трансформированных в ходе строительства или создания благоприятных условий для интродуцентов. Ботанический сад находится в зоне влияния апатитонефели- новых фабрик и заводов цветной металлургии. В верхних почвенных горизонтах аккумулируется ряд элементов, в том числе тяжелые металлы и металлоиды: Ni, Си, РЬ, As, Zn, V, Sr.

Проведены почвенно-зоологические исследования арборетума Никитского ботанического сада и заповедника «Мыс Мартьян» (Южный берег Крыма). В насыпных стратоземах сада и в естественных красноцветных почвах заповедника обнаружены 22 таксономические группы крупных беспозвоночных почвенных животных, чья численность составила около 1000 экз/м², а биомасса - около 25 г/м². Территория ботанического сада характеризуется большей биомассой и таксономическим разнообразием почвенной макрофауны, чем мыс Мартьян, но структура сообществ обеих территорий имеет черты сходства. Более высокие биоразнообразие и биомасса в саду объясняются повышенной влажностью почв за счет дождевания и высокой мозаичностью растительности в дендрарии. Обе территории обладают большой внутренней неоднородностью почвенного населения, что связано с вариабельностью свойств почв, которая определяется различиями в насыпных грунтах Никитского сада и линейным характером эрозионного смыва почв мыса Мартьян. Эти факторы вкупе с разнообразием растительного покрова оказывают влияние на неоднородность распределения макрофауны и обеспечивают высокое биологическое b-разнообразие территории.

В статье рассмотрены агрохимические факторы как условия культивирования лекарственных растений, позволяющие увеличить их биомассу, а также повлиять на изменение фракционного состава и концентрацию каротиноидов в Calendula officinalis L. В вегетационном эксперименте прослежено действие разных доз цинка и цинка с дополнительным внесением азота на морфологические изменения, цветение и продуктивность растений календулы сорта Кальта. Изучено поступление основных элементов и микроэлементов в надземную часть растений по вариантам с использованием химических методов. С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) установлен качественный состав каротиноидов и их количество. На основании полученных данных определено расчетное значение накопления каротиноидов растениями за весь вегетационный период. Результаты статистически обработаны. Факторы, подобранные нами в вегетационном опыте, сформировали контрастные варианты, позволяющие определять максимально эффективную агротехнологию выращивания лекарственной культуры.