Артемьева Зинаида Семеновна

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»).

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.