Систематизированы сведения об общем строении почвенных профилей, в частности о карбонатном профиле природных почв и их преобразовании при антропогенных воздействиях в условиях пашни в сухостепной зоне. Объектами исследования служили каштановые солонцовые комплексы юга Приволжской возвышенности и северной части возвышенности Ергени в Волгоградской области на богарной и орошаемой пашне. Отмечены три направления антропогенной трансформации карбонатного профиля почв солонцовых комплексов: (1) сохранение исходного элювиально-аккумулятивного профиля со вскипанием от HCl с некоторой глубины; (2) формирование профильно-вскипающих почв, начиная с дневной поверхности; (3) формирование сложно-вскипающих почв с чередованием горизонтов, содержащих и не содержащих карбонаты. Систематизированы 6 известных механизмов аккумуляции карбонатов в пахотных почвах сухой степи и предложен ключ-определитель полевой диагностики их комбинаций в конкретной почве на основе морфологического анализа почвенного профиля и в текущих внешних условиях его функционирования. Составлена схема антропогенной трансформации почв каштановых солонцовых комплексов. Сформулирован критерий оценки антропогенной трансформации почвенного покрова на пашне в сухостепной зоне – доля почв, вскипающих от HCl с дневной поверхности, более 20–30% от площади отдельного поля или его части. Выполнена полевая верификация критерия на пашне с разной историей землепользования и исходными природными условиями на территории опытной станции “Орошаемая” в Волгоградской области.
Статистический анализ 3802 образцов засоленных почв разных регионов России позволил обосновать наблюдения о более высокой доле магния в почвах, содержащих гипс по сравнению с засоленными почвами, не содержащими гипс. Гипс не является токсичной солью и его наличие не приводит к росту засоления. Увеличение степени засоления в основном связано с солями натрия и магния, при этом чаще доля натрия превышает долю магния. Статистически обосновано, что в исследованных засоленных почвах, не содержащих гипс, среди катионов в водной вытяжке (1 : 5) доминирует натрий при любой степени засоления. Появление гипса в профиле почвы сопровождается значительным увеличением доли магния. При слабой и средней степени засоления в горизонтах, содержащих гипс более 1%, по медиане, а также среднему арифметическому, верхнему квартилю и максимуму доля магния от суммы натрия и магния в водной вытяжке (1 : 5) часто составляет более 50%. Даже при сильной и очень сильной степени засоления доля магния в гипссодержащих горизонтах значительна и составляет по медиане 43 и 31% соответственно, что в 5.8–6.7 раз больше, чем доля магния в безгипсовых горизонтах такой же степени засоления.
Исследовали почвы Волго-Донской оросительной системы, в пределах опытной станции “Орошаемая”. Распознавание проводили по спектральной яркости космического изображения (Pleiades) открытой поверхности почв в 4 каналах, из которых наиболее ранжированные значения отмечены в канале В1 (0.43–0.55 мкм). Изучены три катены, вдоль которых получена полевая информация о почвах. Установлено, что наибольшую яркость (В1) создают разбросанные по поверхности камни, щебень и песок (970–1100 ед.). Далее следуют поверхностно-вскипающие почвы с сильнощебнистыми породами на глубине около 1.5 м и супесчаные почвы (710–830 ед.), вскипающие с поверхности почвы на пестрых суглинках и песках около 0.5 м (до 700 ед.), а также поверхностно-карбонатные почвы, где пестрые суглинки и пески расположены глубоко (более 70 см), или наблюдается отсутствие карбонатного материала в поверхностных горизонтах, с яркостью 560–670 ед. Использование такого подхода позволит более детально проводить распознавание почв по материалам космических съемок и разделять поверхностно-каменистые и песчаные почвы от поверхностно-карбонатных почв, отображающихся на снимках похожей пятнистой неоднородностью, но отличающихся спектральной яркостью.
Цель аналитического обзора – систематизировать сведения о количественных характеристиках изменчивости содержания и запаса органического углерода (Сорг) в почвах. Рассмотрены оценки правильности и воспроизводимости определения содержания Cорг, пространственной вариабельности и неоднородности Cорг на разных уровнях строения почвенного покрова, изменения во времени. Показано, что пространственная составляющая является самым мощным фактором изменчивости Cорг в почвах. Выявлен тренд увеличения абсолютного стандартного отклонения и коэффициента вариации содержания и запаса Cорг в почве по мере увеличения логарифма площади исследуемого участка. Он проявляется на фоне широкого разброса значений показателей пространственного варьирования в каждом узком диапазоне изменения площади участка. Это приводит к высокой неопределенности оценок по мере увеличения охвата территории. Среди используемых методов определения содержания Cорг предпочтительным считается прямой метод сухого сжигания. Он позволяет получать правильные (т.е. с наименьшими систематическими отклонениями) и хорошо воспроизводимые данные. Косвенные методы Тюрина и Walkley-Black систематически занижают содержание Cорг и имеют воспроизводимость, сопоставимую с амплитудой сезонной динамики и с минимальными значениями характеристик пространственного варьирования в пределах элементарного почвенного ареала. Для получения оценок многолетнего тренда изменения Cорг требуется строгое соблюдение жестких условий мониторинга на интервалах времени более 15 лет. Запас Cорг варьирует в пространстве сильнее, чем содержание Cорг, что еще больше повышает требования к мониторингу.
Представлены результаты наземного исследования эрозионно-аккумулятивной структуры почвенного покрова ключевого участка и проведена оценка информативности мультивременных данных дистанционного зондирования открытой поверхности почв для ее выявления и картографирования в зоне распространения темно-каштановых почв. Участок расположен на Миллерово-Морозовской наклонной равнине в пределах Доно-Донецкой холмисто-грядовой равнины, Обливский район Ростовской области. Почвенный покров ключевого участка представлен сочетанием разных вариаций малоконтрастных почв на выпуклых и вогнутых поверхностях в пределах вытянутой гряды и ее склонов, включающих агротемно-каштановые солонцеватые и несолонцеватые почвы, агроземы (смытые почвы, потерявшие ксерометаморфический горизонт), стратоземы (сильнонамытые почвы). Формирование структуры почвенного покрова обусловлено сочетанием форм мезорельефа и двух видов почвообразующих пород. Карта коэффициента C мультивременной линии почв выявляет неоднородность почвенного покрова, обусловленную проявлением эрозионно-аккумулятивных процессов. На исследуемом ключевом участке существенно отличаются три контрастные почвенные комбинации в виде разных вариаций и сочетания-вариаций, образующие своеобразный каркас структуры почвенного покрова. Почвенные комбинации смытых и намытых почв, расположенные между указанными выше тремя группами почвенных комбинаций, значимо отличаются от соседей, но их интерпретация имеет повышенную неопределенность.
Для тестового полигона мониторинга на территории опытной станции “Орошаемая” в Волгоградской области (Россия) на юге Приволжской возвышенности представлены числовые значения оценок базового уровня содержания, запасов органического углерода (Сорг), плотности почв, показателей их пространственного варьирования и дифференцированного вертикального распределения в пределах слоя 0–40 см, охватывающего весь гумусовый слой. Указанные показатели характеризуют пашню в севообороте на богаре и на орошении и 50-летнюю залежь на семи динамических площадках cо светло-каштановыми почвами, имеющими два типа строения профиля: P–BMK–BCAnc (агрокаштановыми почвами) и Pca–BCAnc (агроземами аккумулятивно-карбонатными) среднесуглинистыми на палево-бурых опесчаненных суглинках (Haplic Kastanozems (Loamic, Aric)). Для выбора объектов мониторинга были использованы карта коэффициентов мультивременной линии почв, ретроспективный анализ данных дистанционного зондирования за 40 лет и почвенное обследование. Каждая динамическая площадка 30 × 30 м представлена девятью индивидуальными точками с дифференцированным отбором образцов по глубине тонкими слоями по 5 или 10 см. Коэффициент вариации в пространстве увеличивается от 5–10 до 30–40% по мере увеличения глубины слоя. На пашне обосновано равномерное вертикальное распределение содержания Сорг в пределах пахотного слоя. На залежи восстанавливается аккумулятивный тип вертикального распределения с максимумом Сорг возле поверхности в светлогумусовом постагрогенном горизонте с дерниной. Полученные оценки содержания и запасов Сорг сопоставимы с имеющимися материалами по светло-каштановым почвам междуречья Волги и Дона. Выбранные объекты являются представительными для ведения мониторинга. Для слоя 0–30 см минимальная значимая разность запасов Сорг в среднем составляет 3.4 т/га при вариации от 2.7 до 4.6 т/га. На сравнение запасов Сорг разных динамических площадок существенное влияние оказывает вертикальное распределение плотности почвы, зависящее от антропогенных воздействий.
Индексирование
Scopus
Crossref
Высшая аттестационная комиссия
При Министерстве образования и науки Российской Федерации