Статьи

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Выражение результатов валового химического анализа в форме оксидов имеет существенные недостатки: эта условная форма записи не соответствует реально присутствующим в почвах минералам и искажает представление о соотношении в ней различных элементов. Очевидно, что валовой химический состав надо выражать в форме элементов, включая кислород - элемент с максимальным кларком. При этом надо учесть поправку на потери кислорода при прокаливании почв. Изученные автоморфные почвы по величине поправок на кислород можно разделить на три группы. У подзолов Русской равнины после поправок значение содержания кислорода возрастает незначительно, валовой химический состав практически не меняется. У вертисолей юга Сибири оно повышается на 3-4%; неучет этого факта ведет к заметной ошибке в содержании калия. У оксисоли о. Норфолк, с высокой долей гиббсита, неустойчивого при прокаливании почвы, после поправок значение содержания кислорода возрастает на 7-8%, что ведет к заметной ошибке в содержании O, Al, Fe и особенно Ti. Для них поправка на кислород обязательна.

Исследован процесс минерализации органических веществ почвенных растворов, выделенных методом вакуумных лизиметров из горизонтов подзолистой почвы. Устойчивость растворенных органических веществ (РОВ) различается в зависимости от горизонта. Наибольшее количество устойчивых к биодеструкции РОВ (минерализуется < 50%) содержится в верхних органогенных горизонтах, вниз по профилю оно уменьшается. Доля минерализованного углерода обратно пропорциональна относительному содержанию в составе РОВ гидрофобной фракции и фенольных соединений. Самую низкую долю (23%) минерализуемого углерода имеют вещества из гор. ЕLhi, где максимально содержание гидрофобной фракции (44%). В ходе окислительной трансформации повышается степень ароматичности РОВ: коэффициент экстинкции (Е-280) увеличивается в 2-12 раз, доля фенольных соединений возрастает в 2-10 раз, до 5-5,5 кДа уменьшается молекулярная масса. Эти признаки интенсивнее изменяются в растворах из нижних горизонтов. Таким образом, неразлагаемый остаток этих РОВ представлен веществами, максимально устойчивыми к разложению.

Определено содержание и распределение сложных эфиров фталевой кислоты в поверхностных слоях почв Москвы. Суммарное содержание пяти фталатов (диметилфталат, диэтилфталат, диизобутилфталат, ди(н)бутилфталат, ди(2-этилгексил)фталат) в почвах города лежит в диапазоне 4,39-397,00 мг/кг при среднем значении 62,70 мг/кг и медиане 31,22 мг/кг и характеризуется логнормальным распределением. Вклад данных фталатов в их спектр в почве составляет 0,6; 0,7; 14,2; 57,9 и 26,6% соответственно. Выявлена значимая положительная корреляция между содержанием в почве исследуемых фталатов. Наибольшая сумма фталатов отмечена в почвах зоны резерва и селитебной, наименьшая - в селитебно-транспортной и парково-рекреационной.