Серия 17. Почвоведение. 2021. № 3

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.

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.

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. 

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.

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.

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.