Статьи

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.