Статьи автора

Реградационные изменения химических свойств постагрогенных почв (обзор)

Номер выпуска 1 от 17.01.2025

Обобщена информация об изменении свойств постагрогенных почв с фокусом на состав органического вещества в ходе восстановления естественной растительности. В пределах одной ландшафтной зоны от хроносерий распахиваемого горизонта на наиболее бедных субстратах к более богатым снижается контрастность изменения кислотности, содержания и запасов почвенного органического вещества, обогащенность гумуса N. Этот тренд проявляется и в ряду постагрогенных почв: песчаные и супесчаные тайги и подтайги – суглинистые тайги и подтайги – суглинистые лесостепи и степи. В старопахотном горизонте при естественном восстановлении растительности величина рН и содержание подвижного K снижается в (под)тайге и остается неизменной в (лесо)степи. Содержание подвижного Р и обменных Ca и Mg слабоконтрастно уменьшается в песчаных почвах (под)тайги и является консервативным показателем в суглинистых почвах (под)тайги и (лесо)степи. В песчаных почвах лесных биомов умеренного пояса содержание почвенного органического вещества и общего N по-разному меняется в ходе постагрогенной сукцессии. В суглинистых почвах лесных и степных биомов их содержание повышается или существенным образом не меняется в ходе естественного восстановления растительности. Несиликатные соединения переходных металлов и подвижные соединения кальция, а также активный кислород, продуцируемый почвенными микроорганизмами, играют важную, но не до конца понятную роль в стабилизации и разрушении почвенного органического вещества. В контексте постагрогенных реградационных изменений почв пока выполнены лишь пилотные оценки трансформации состава почвенного органического вещества.

61 0

Стадии постагрогенного восстановления компонентов экосистем сосновых лесов национального парка “Смоленское Поозерье”

Номер выпуска 1 от 01.01.2023

Убыль сельского населения в России сопровождалась забрасыванием земель сельскохозяйственного назначения с последующим восстановлением лесных ценозов. Цель работы – исследование почв и фитоценозов шести стадий восстановления сосновых лесов на легких по гранулометрическому составу породах на северо-западе Смоленской области. Приведены результаты по 18-ти ключевым участкам, характеризующим каждую из шести стадий в тройной повторности. Под агроценозами и однолетними залежами вскрыты агроземы (Arenosols (Aric)) c мощным пахотным горизонтом, минимальной численностью и биомассой макрофауны, представленной в основном фитофагами и сапрофагами. Морфологические свойства постагрогенных серогумусовых почв (Arenosols (Ochric)) и дерново-подбуров (Entic Podzols) второй стадии относительно первой отличаются слабо, но биомасса макрофауны максимальна среди почв всех стадий. Основной вклад в нее вносят личинки насекомых ввиду интенсивного заселения лугов летающими насекомыми. Молодые – до 30 лет – сосняки произрастали на аналогичных почвах второй стадии восстановления с заметными следами постагрогенной трансформации. За 10 лет развития леса сформировалась подстилка и протогумусовый горизонт. В средневозрастных – 70–80 лет – сосняках на дерново-подбурах постагрогенных реградированных морфологически проявляются признаки элювиального процесса. В составе макрофауны уменьшается доля подстилочного населения. В лесах старше 80 лет начинается распад соснового древостоя с формированием сложного ельника. В почвах исчезает ровная нижняя граница старопахотного горизонта без формирования подзолистого горизонта. Здесь выявлена максимальная биомасса подстилочной макрофауны. За заключительную стадию приняты сосняки кустарничково (бруснично)-зеленомошные старше 90 лет, произрастающие на подзолах (Albic Podzols), сохранивших остатки старопахотного горизонта. Среди макрофауны по биомассе преобладают подстилочные формы, однако биомасса меньше по сравнению с предыдущей стадией. Почвы пятой и шестой стадий при сопоставимом возрасте лесов имеют разную степень морфологического проявления альфегумусового процесса.

38 0

Гептил и продукты его трансформации в почвах: источники поступления, диагностика, поведение, токсичность и ремедиация загрязненных территорий (обзор)

Номер выпуска 2 от 01.02.2023

В контексте почв обсуждаются вопросы экологической безопасности использования синтетического высокотоксичного органического вещества – гептила, или несимметричного диметилгидразина (НДМГ), проведен сравнительный анализ российских методик измерений его массовой доли, охарактеризовано поведение и взаимодействие с компонентами экосистем и обобщен существующий опыт детоксикации возникшего загрязнения. Несмотря на длительное использование НДМГ, аналитические методы его определения в почве далеки от совершенства, имеют ряд существенных недостатков и требуют дальнейшего развития. Возможность обратного синтеза НДМГ из продуктов трансформации при использовании щелочного или кислотного гидролиза при пробоподготовке требует учета всего разнообразия форм его существования в почвах для надежной оценки скорости трансформации и степени опасности для экосистем и человека. Загрязнение окружающей среды гептилом при штатной эксплуатации ракет-носителей в настоящее время незначительно. Однако большие количества гептила могут поступать в экосистемы в результате аварий при пусках ракет-носителей. В кислых торфяных почвах (Histosols) на штатных местах падения первых ступеней ракет-носителей в Архангельской области загрязнение гептилом сохраняется как минимум в течение 10 лет, а в щелочных почвах (Arenosols, Gypsisols, Solonetz) районов падения отработавших ступеней в Улытауской области Казахстана за счет быстрого испарения и трансформации – не более одного года. Существующие в России технологии очистки загрязненных гептилом почв можно разделить на термические, сорбционные, биологические и др., часть которых основана на окислении гептила с образованием огромного количества дериватов, свойства и токсичность которых мало изучены.

38 0

Сравнительный анализ результатов традиционного и цифрового крупномасштабного почвенного картографирования на примере участка в национальном парке “Смоленское Поозерье”

Номер выпуска 3 от 01.03.2023

Территория Смоленского Поозерья отличается сложным и слабоизученным почвенным покровом и выраженным влиянием антропогенного фактора. На участок площадью 8.8 км² в юго-западной части национального парка “Смоленское Поозерье” составлены почвенные карты масштаба 1 : 25 000 в методах традиционной и цифровой почвенной картографии (ЦПК) и проведено сравнение полученных результатов. На обеих картах рассматриваемой территории преобладают серогумусовые почвы (Umbric Cambisol (Loamic) и Arenosols (Ochric)), что связано с сельскохозяйственным использованием в прошлом и реградацией старопахотных почв. Меньшие территории занимают альфегумусовые и текстурно-дифференцированные (Podzols (Arenic) и Retisols (Loamic) соответственно) почвы. Кроме того, обнаружены единичные ареалы псаммоземов (Arenosols), выделить которые удалось только на карте с использованием традиционного метода. Общая точность карты, составленной методом ЦПК, составила 55%. Ведущими факторами выделены морфометрические показатели рельефа, характер субстрата и растительность. Методами ЦПК лучше всего (с точностью 87 и 60% соответственно) предсказано распространение дерново-подзолистых почв (Retisols (Loamic)), приуроченных к суглинистым породам, и перегнойно-торфяных (Histosols), формирующихся в локальных понижениях и на пойме озера Баклановское. Расположение дерново-подбуров (Entic Rustic Podzols (Ochric)) предсказано с наименьшей точностью (29%). Точность предсказания расположения агроземов (Arenosols) и агропочв (Retisols), перегнойно-глеевых (Gleysols), серогумусовых и торфяных (Histosols) варьировала в пределах 43–60%. Метод традиционного картографирования смог в лучшей степени отразить дифференциацию почвенного покрова в крупном масштабе по сравнению с цифровым методом.

39 0

Фракционный состав соединений марганца в верхнем почвенном слое зон воздействия террикона угольной шахты (Среднерусская лесостепь)

Номер выпуска 4 от 01.04.2023

Для анализа трансформации фракционного состава соединений Mn в почвах зон воздействия терриконов сульфидсодержащих пород Тульской области на 11 точках исследованы гранулометрический состав, величина рН, удельная электропроводность водной вытяжки, концентрация С_орг и трех подвижных форм металла. Средне-, тяжелосуглинистые токсилитостраты (Technosols) незадернованной поверхности террикона с преимущественно очень кислой реакцией среды (рН до 3.7) часто имеют сульфатное засоление, удельная электропроводность водной вытяжки 1 : 5 достигает 2 дСм/м. Сернокислые стоки и твердофазное вещество с террикона образуют делювиально-пролювиальные шлейфы, которые погребают высокопродуктивные черноземы. В наиболее токсичном незадернованном субстрате подвижность Mn – суммарная доля трех подвижных форм от валового содержания – составила 2–4%, в задернованном токсичном субстрате (Regosols over Phaeozems) и погребенном горизонте AUx черноземов – 20–40%, горизонте AU незагрязненного чернозема (Chernozems) приближалась к 100%. По показателям фракционного состава соединений Mn незадернованные почвы шлейфов близки к токсичным субстратам террикона, а задернованные почвы шлейфа приближаются к фоновым черноземам. Предположительно за счет влияния растительности в задернованном субстрате значимо больше (p < 0.05) содержание подвижных соединений Mn. Поступление сернокислых растворов в горизонт AUx черноземов уменьшает содержание подвижных соединений и валового Mn.

36 0

Макрофауна и органическое вещество в постагрогенных песчаных и супесчаных почвах северо-запада Смоленской области (Россия)

Номер выпуска 8 от 01.08.2023

Естественное лесовосстановление на месте былой пашни запускает изменение макрофауны и органического вещества почв. Оценка возможности восстановления свойств почв и почвенной макрофауны до состояния, характерного для условно коренных лесов, продолжительности этого периода, динамики запасов органического вещества почв и роль макрофауны в этом процессе востребована при прогнозировании изменений компонентов экосистем и их роли в депонировании углерода. Исследованы запас органического углерода, морфологические свойства почв, численность, биомасса и таксономическая структура почвенной макрофауны пашни, коренных лесов и 5 стадий восстановления соснового леса национального парка “Смоленское Поозерье”. В почвах 85–100-летнего сосняка сохраняется ровная нижняя граница гумусового горизонта. Первые признаки реградации почв появляются на луговой стадии – формируется маломощный гумусированный горизонт, пронизанный корнями, трансформирующийся в грубогумусовый горизонт в молодых лесах. К 80 годам запас органического углерода минеральной части почв восстанавливается практически до фоновых значений. Состав почвенной макрофауны кардинально меняется при переходе от луговых сообществ к лесным. На начальных этапах преобладает фауна органо-минеральных и минеральных горизонтов: собственно-почвенные дождевые черви и личинки пластинчатоусых жуков. Далее восстанавливается фауна органогенных горизонтов, среди которой высока доля сапрофагов – подстилочных и почвенно-подстилочных дождевых червей, способствующих дифференциации горизонтов подстилки. Биомасса сапрофагов отрицательно коррелирует с запасами углерода в минеральной части лесных почв, его запасами в подстилке и мощностью подстилки, положительно – с долей легкоразлагаемой фракции опада.

37 0

Влияние весенних палов на свойства гумусового горизонта чернозема (юго-восток Западной Сибири)

Номер выпуска 3 от 15.03.2024

На примере почв Базового экспериментального комплекса Института оптики атмосферы СО РАН (г. Томск) изучено влияние весенних палов травы на свойства верхнего слоя гумусового горизонта миграционно-мицелярного чернозема (Haplic Chernozem). На участках, горевших два месяца, 1, 2, 3 и 11 лет назад, всего собрано 56 проб (5–14-кратная повторность). Выявлена высокая устойчивость контролируемых свойств почв (катионно-анионный состав водной вытяжки, содержание гранулометрических фракций и подвижных соединений широкого спектра элементов, общего C и N, величина рН, щелочность от HCO₃^–) к пирогенному воздействию от весенних палов травы. Информативными показателями, отражающими существенное пирогенное воздействие в течение последних 11 лет, являются содержание подвижных Ca, Mg и Sr, а также водорастворимого Mg²⁺ и щелочность от HCO₃^–. Их содержание выше в почвах молодых (0–3 года) палов относительно старого (11-летней) и негоревших участков. Среди изученных показателей низкие значения коэффициента вариации (преимущественно < 20% по всем обследованным выборкам) имели величина рН, содержание подвижных Ba и Sr и гранулометрических фракций с диаметром частиц 1–5, 5–10 и 10–50 мкм, высокие (>70%) – содержание водорастворимого аммония и подвижных Li и Zn.

43 0

Керосиновое топливо как источник загрязнения почвы (обзор)

Номер выпуска 9 от 15.09.2024

Керосин широко используется в различных видах антропогенной деятельности. Вопрос его экологической безопасности наиболее часто поднимается в связи с использованием реактивного топлива самолетами и ракетами-носителями. На всех этапах жизненного цикла авиация и ракетно-космическая техника воздействуют на окружающую среду. В авиации загрязнение атмосферного воздуха и наземных экосистем обусловлено в первую очередь керосином и продуктами его неполного сгорания и технологически предусмотрено при сливе топлива в воздухе в случае аварийной посадки у ряда моделей. При эксплуатации ракетно-космической техники керосин поступает в наземные экосистемы в результате проливов топлива из двигателей и баков горючего на местах падения отработавших первых ступеней ракет-носителей. Из вторых и третьих ступеней ракет-носителей керосин не поступает в наземные экосистемы. Компонентный состав аэрозольных эмиссий из двигателей самолетов и ракет-носителей изучен достаточно детально. При этом в отношении почв практически отсутствуют публикации с репрезентативными выборками и их статистической обработкой не только по содержанию керосина, но и суммарному содержанию нефтепродуктов в почвах зон воздействия авиационно-космической техники. Тем не менее, имеющиеся данные и результаты математического моделирования позволяют утверждать, что при штатном режиме эксплуатации авиационной и ракетно-космической техники наблюдается приемлемый уровень поступления углеводородов в наземные экосистемы, не превышающий ассимиляционный потенциал. То есть поступающее количество керосина достаточно быстро исчезает, не нанося необратимого урона.

38 0