The Journal of Soils and Environment / Почвы и окружающая среда
Not a member yet
19035 research outputs found
Sort by
Влияние водорода на окислительно-восстановительные свойства и гумус черноземных почв (на примере модельных опытов)
Full text linkThe purpose of the study was to identify changes in the redox environment and a range of chernozem humus characteristics under the influence of hydrogen flux.
Venue and time. The model experiments were carried out in the laboratory of the Faculty of Soil Science of Lomonosov Moscow State University. The experiments used samples of the upper arable horizons of ordinary (Voronezh region) and leached (Lipetsk region) chernozem, selected in the background areas of research sites located beyond the hydrogen flux.
Methods. The total organic carbon content was determined by the dichromate oxidation method, dissolved organic carbon in soil solution was measured by catalytic oxidation with a TOC analyzer with an IR detector, and the values of the redox potential and the pH of the aqueous suspensions were determined potentiometrically. The isolation and purification of humic acid (HA) preparations was carried out by the method recommended by the International Humic Substances Society. The HA elemental composition was determined using a Vario EL III elemental analyzer. Measurement of the element content in soil solution wad carried out using the ICP-OES method on an Agilent 5110 optical emission spectrometer. The iron content of non-silicate compounds was measured in a Mehra–Jackson extract, and the iron of weakly crystallized compounds in the composition of non-silicate compounds was measured in a Tamm extract. The NMR 1H and NMR 13C spectra of HA were obtained using a Bruker AMX-400 NMR spectrometer.
Results. In a series of model experiments it was shown that under the influence of hydrogen flux in chernozem redox conditions changed dramatically, the integral indicator of such changes being a decrease in the soil redox potential to extremely low values, while there a slight decrease in the actual acidity was observed. In such conditions, humus was transformed. According to the 13C NMR spectra, it can be concluded that soiln waterlogging had little effect on the fragmented composition of humic acids in chernozem, whereas the incoming hydrogen ensures the destruction of the peripheral part of humic molecules without destroying the aromatic clusters. Under conditions of the model experiment, in the presence of a hydrogen flux in the soil the content of citrate-soluble and oxalate-soluble iron increased, indicating the intensification of the gley process. In addition, the processes of removing organic matter from the soil into the soil solution intensified, and the increased. aluminum concentration in it indicated the likely destruction of the crystalline lattices of aluminosilicates, which are part of the solid phase of the soil.Цель исследования. На основании данных модельных опытов выявить изменение окислительно-восстановительной обстановки и ряда характеристик гумуса в черноземах под воздействием водородного потока.
Место и время проведения. Проведение модельных опытов осуществляли в лабораторных условиях факультета почвоведения МГУ. В опытах использовали пробы верхних пахотных горизонтов чернозема обыкновенного (Воронежская область) и чернозема выщелоченного (Липецкая область), отобранных на участках исследовательских полигонов вне действия водородного флюида.
Методы. Общее содержание органического углерода определили по методу Тюрина, растворенный органический углерод в почвенном растворе – методом каталитического окисления на ТОС-анализаторе с ИК-детектором, величины окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и рН водной суспензии – потенциометрически. Выделение и очистку препаратов гуминовых кислот (ГК) проводили методом, рекомендованным Международным гуминовым обществом (IHSS). Элементный состав препаратов ГК определили на элементном анализаторе Vario EL III. Измерения содержания элементов в почвенном растворе осуществили методом ИСП-ОЭС на оптико-эмиссионном спектрометре Agilent 5110 (М-МВИ-80-2008). Определение содержания железа несиликатных соединений проводили в вытяжке Мера-Джексона, железа слабоокристаллизованных соединений в составе несиликатных – в вытяжке Тамма. Спектры ЯМР1Н и ЯМР13С гуминовых кислот получены на ЯМР-спектрометре «Bruker AMX-400».
Основные результаты. В серии модельных опытов показано, что в черноземных почвах под воздействием водородного потока резко меняются окислительно-восстановительные условия, интегральным показателем смены которых является снижение величины окислительно-восстановительного потенциала почвы до крайне низких значений; при этом наблюдается некоторое снижение актуальной кислотности. В таких условиях происходит трансформация гумуса. По данным спектров ЯМР 13С можно констатировать, что переувлажнение почвы незначительно влияет на фрагментный состав гуминовых кислот чернозема, тогда как поступающий водород обеспечивает деструкцию периферийной части гуминовых молекул без разрушения ароматических кластеров. В условиях модельного опыта в присутствии потока водорода в почве повышается содержание цитраторастворимого и оксалаторастворимого железа, а их соотношение свидетельствует об интенсификации глеевого процесса. Кроме того, усиливаются процессы выноса органического вещества из почвы в почвенный раствор, а возрастание концентрации в нем алюминия говорит о вероятном разрушении кристаллических решеток алюмосиликатов, входящих в состав твердой фазы почвы
Исторические этапы развития исследований в лаборатории географии и генезиса почв Института почвоведения и агрохимии СО РАН
Full text linkThe Laboratory of Soil Geography and Genesis of the Institute of Soil Science and Agrochemistry (SB RAS, Novosibirsk, Russia) is the oldest in the Institute. For more than half a century of its existence, the scale and details of soil and soil cover studies have steadily increased. At the beginning of the Laboratory\u27s research, soil cover surveys in the main agricultural regions of West Siberia were carried out, serving as the basis for the subsequent production of various thematic small-scale maps of the southeastern part of West Siberia, medium-scale soil maps of several regions of Siberia, as well as a series of sheets of the USSR State Soil Map. Along with the applied work, fundamental problems of the specifics of the genesis of Siberian soils were also addressed. At the following stages, the geography of cartographic work gradually expanded; the specifics of the regimes and properties of Siberian soils of different taxonomic groups were revealed. Participation in the international research programs and the USSR projects laid the foundation for the deployment of large-scale research in various natural areas and regions. Subsequent work on the qualitative assessment of soils served as the basis for the development of their classification, the theoretical basis for the introduction of adaptive landscape farming systems, and studies of the influence of anthropogenic and climatic factors on the current genesis and evolution of soils. In recent decades, the laboratory has used the latest approaches and methods for developing digital soil maps, geoinformation systems, and data modeling, along with classical studies of individual soil properties.Лаборатория географии и генезиса почв Института почвоведения и агрохимии (ИПА) СО РАН является старейшей в составе Института. За более чем полувековой период ее существования масштабы и степень детальности исследований почв и почвенного покрова планомерно увеличивались. В начале работы лаборатории проведены обследования почвенного покрова основных земледельческих районов Западной Сибири, что послужило основой для составления в дальнейшем различных тематических мелкомасштабных карт юго-восточной части Западной Сибири, среднемасштабных почвенных карт ряда областей Сибири, а также серии листов Государственной почвенной карты СССР. Наряду с прикладными работами решались и фундаментальные проблемы специфики генезиса почв Сибири. На следующих этапах развития лаборатории география ее картографических работ постепенно расширялась; установлена специфика режимов и свойств почв Сибири разных таксономических групп. Участие в международных исследовательских программах и всесоюзных проектах заложило базу для развертывания масштабных исследований в различных природных зонах и областях. Последующие работы по качественной оценке почв послужили основой для разработки их классификации, теоретической основы для внедрения систем адаптивно-ландшафтного земледелия, исследований влияния антропогенных и климатических факторов на современный генезис и эволюцию почв. В последние десятилетия в лаборатории используются новейшие подходы и методы создания цифровых почвенных карт, геоинформационных систем и численного моделирования наряду с классическими исследованиями отдельных почвенных свойств
Органическое вещество почв: его значимость в решении проблем почвоведения и сопредельных наук
Full text linkThe aim of the study: To give a brief idea of the role of soil organic matter in solving thebproblems of soil science and related sciences, as well as underscore the difficulties, opportunities and gaps in soil organic matter research and to announce the first issue of the 2025 volume devoted to soil organic matter studies.В работе дано краткое представление о роли почвенного органического вещества (ПОВ) в решении проблем почвоведения и сопредельных наук, а также о трудностях, возможностях и пробелах в исследовании ПОВ. Анонсирован первый выпуск журнала за 2025 год, посвященный разным аспектам в изучении ПОВ
Почвенно-геохимическое изучение черноземов и культурных слоев (возрастом от палеолита до средневековья) поселений горнорудного Урала
Full text linkThe aim of the study was to characterize soil and geochemical properties of the cultural layers (CL) and chernozems of eight settlements dated from the Paleolithic to the Medieval Ages in the mining Southern Urals.
Methodology. Together with archeologists we studied pedological, geochemical and microbiological properties of soils and CL of eight settlements, dating 136–2,5 ka BP and located along the slope of the Southern Urals mountains. The sites are located on the terraces of small rivers of the Ural River basin, used as moderately grazed pastures, except for one site (Telyashevo-4, 3,9–3,45 ka BP) used as arable land. Samples were collected sequentially from each 5-cm layer to the parent rock. From the 0–30 cm layer samples were taken in three replicates. The chemical and physical characteristics of soils and cultural layers were determined by conventional methods. Microbial biomass was estimated by substrate-induced respiration with glucose addition; soil basal respiration was measured by gas chromatography after seven days of moist soil incubation. Determination of 15 macro- and trace elements was performed by X-ray fluorescence analysis on the Spectroscan Max-GV device.
Main results. Most of the CL had developed on chernozems, at a depth from 3–25 cm to 40–60 cm. The 0–10 cm CL layer contained 6–13,7% of organic matter (Corg) due to current soil processes. In the Ishkulovo CL (0,6–0,8 ka BP), located below 80 cm, Corg decreased to 1,3% due to the lack of fresh organic material. The CL and soils were found to have good structure, no salinization, increased anthropogenic phosphorus (0,2–0,4%) and exchangeable calcium, near neutral pH. In the Tashtuy-1 CL (19th century AD) pH was alkaline due to the carbonate presence. The development of ancient settlements took place in periods with a favorable paleoclimate, according to the published data. Such climate facilitated productive landscapes, ensuring the development of husbandry and agriculture. Due to their properties, chernozems have a high buffering capacity, a strong bond with heavy metals, high content of microbial biomass (520–680 μg C/g of soil in the 0–10 cm layer) and soil respiration rate (0,2–1,0 C-CO2 μg/g of soil per hour).
Conclusion. In chernozems and cultural layers of ancient settlements of different ages at the Southern Urals, accumulation of pollutants of the I (arsenic, lead, zinc, chromium) and II (cobalt, copper, nickel) hazard classes was shown to be several times higher than the lithosphere сlark value, albeit rarely higher than the permissible content for humans, which is mainly due to the natural anomaly of the Urals Mountains and, to a lesser extent, the proximity (18–60 km) to the Magnitogorsk Metallurgical plant. Favorable properties of soils and CL, namely high content of Corg, fine fractions and exchangeable calcium, absence of salinization, near neutral pH cause strong adsorption of heavy metals, not affecting negatively soil microbial biomass and soil basal respiration. The study provided detailed data on the chemical elements content throughout soil profiles and CL, thus supplementing the information about their accumulation in the geochemical anomaly of the Southern Urals in the respective database, which is important for monitoring.Цель исследования. Дать характеристику почвенно-геохимических свойств черноземов и культурных слоев (КС) восьми поселений возрастом от палеолита до средневековья, расположенных на территории горнорудного Южного Урала; расширить информацию о содержании тяжелых металлов в почвах региональной геохимической аномалии на основе детального их определения в профиле в каждом последующем слое 5 см до материнской породы.
Методология. Совместно с археологами изучены почвы и КС восьми разновозрастных поселений (136–2,5 тыс. лет), расположенных вдоль склона гор Южного Урала. Объекты находятся на террасах малых рек бассейна р. Урал, используются как умеренно выпасаемые пастбища, а участок Теляшево-4 (3,9–3,45 тысяч лет назад) (тыс. л. н.) – как пашня. Пробы почв и КС объектов отобраны последовательно из каждого 5-см слоя до почвообразующей породы; в слое 0–30 см образцы взяты в 3-кратной повторности. Характеристики почв и КС получены общепринятыми методами. Микробная биомасса определена методом субстрат-индуцированного дыхания с добавлением глюкозы. Микробное дыхание почв измерено на газовом хроматографе после инкубации влажных почв в течение 7 суток. Общее содержание макро- и микроэлементов определено методом рентген-флуоресцентного анализа на аппарате «Спектроскан Макс-GV».
Основные результаты. Охарактеризованы педологические, геохимические и микробиологические свойства восьми почв и КС разновозрастных поселений. Большинство КС развито на черноземах и находится в слое от 3–25 см до 40–60 см. В слое 0–10 см КС содержится 6–13,7% органического вещества (Сорг) в результате развития современных процессов (накопления растительных остатков и их гумификации); в КС Ишкулово (14 в.), находящемся ниже 80 см, Сорг снижается до 1,3% из-за отсутствия поступления свежего органического материала. КС и почвы характеризуются хорошей оструктуренностью, отсутствием засоленности, обогащенностью тонкими гранулометрическими фракциями, антропогенным фосфором (0,2–0,4%) и обменным кальцием, близкой к нейтральной величиной рН (в КС Таштуй-1 (19 в.) – рН щелочной из-за наличия карбонатов). Близость объектов к горам Урала, содержащих месторождения меди, цинка, хрома и марганца, создает природные аномалии накопления этих элементов в почвах региона, отмеченные ранее. В КС могли дополнительно концентрироваться микроэлементы при разрушении бронзовых и железных изделий, фрагментов керамики и сырья для их изготовления, обнаруженных археологами. Близость КС (18–60 км) к Магнитогорскому металлургическому комбинату способствует накоплению в слое 0–10 см серы (коэффициент техногенности – КТ 30–87%), реже цинка, хрома, марганца, свинца, стронция (КТ 30–40%). Все эти причины обусловливают концентрирование ряда загрязнителей 1-го (мышьяка, свинца, цинка, хрома) и 2-го (кобальта, меди, никеля) классов опасности в КС, часто в несколько раз выше кларка (среднего содержания в литосфере) и реже – больше гигиенических нормативов, что могло влиять на здоровье и поведенческие функции населения. Черноземы КС обладают высокой буферной способностью и прочной связью с тяжелыми металлами. Это не препятствует развитию микроорганизмов и обусловливает высокое содержание микробной биомассы – 520–680 мкг С/г почвы в слое 0–10 см, скорость дыхания микробов 0,2–1,0 С–СО2 мкг/г почвы в час.
Заключение. В черноземах и культурных слоях разновозрастных древних поселений Южного Урала установлено накопление загрязнителей 1-го (мышьяк, свинец, цинк, хром) и 2-го (кобальт, медь, никель) классов опасности в несколько раз выше величины кларка литосферы и реже – больше гигиенических нормативов, допустимых для людей. Это, преимущественно, обусловлено природной аномалией гор Урала и, в меньшей степени, близостью (18–60 км) к металлургическому комбинату г. Магнитогорска. Благоприятные свойства почв и КС – высокое содержание Сорг, тонких фракций и обменного кальция, отсутствие засоленности, рН близкий к нейтральному – обусловливают прочную адсорбцию тяжелых металлов с органоминеральным комплексом. Поэтому не отмечено угнетения микробов, что подтверждается высоким накоплением микробной биомассы и ее активным базальным дыханием. Детальные данные о количестве 15 химических элементов в профиле почв и культурных слоях дополнили информацию об их накоплении в геохимической аномалии Южного Урала и соответствующем банке данных, что важно для экологического мониторинга этих элементов
Развитие и результаты агрохимических исследований в Институте почвоведения и агрохимии СО РАН
Full text linkThe article deals with the history and main results of the agrochemical research in the Institute of Soil Science and Agrochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (ISSA SB RAS, formerly of the USSR Academy of Sciences), starting from the establishment of the West-Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences till the present days. The article describes the rearrangements of the agricultural research structure from the original soil fertility laboratory to the current laboratory of agrochemistry and provides information about researchers, who worked at the at the beginnings of the agrochemical studies not only in ISSA SB RAS, but in Siberia as well; scientists, currently contributing to the agrochemical research, are also presented. The article briefly describes the main research directions and results, giving a brief review of the published works.В статье рассматривается история развития агрохимических исследований в ИПА СО РАН (СО АН СССР) и их основные результаты с момента образования Западно-Сибирского филиала АН СССР до наших дней. Описаны структурные преобразования научных подразделений агрохимического профиля, начиная с исходной лаборатории плодородия почв и до современной лаборатории агрохимии. Представлены учёные, стоящие у истоков развития агрохимии не только в институте, но и в Сибири в целом, а также научные сотрудники, проводящие исследования в настоящее время. Дана информация о направлениях и результатах исследований, приводится краткий обзор опубликованных работ
Спектральные и флуоресцентные свойства гуминовых кислот различных образцов торфа
Full text linkThe aim of the study. To identify differences in absorption spectra and the fluorescent properties of humic acids under different formation conditions.
Location and time of the study. Fluorescence studies were carried out for aqueous solutions of peat aliquots isolated from samples of debitumenized high-moor peat, located at different depths and hence of humidity of the oligotrophic bog complex in the Mezensky district of the Arkhangelsk region.
Methods. Absorption and fluorescence spectra were recorded using a CM2203 spectrofluorimeter (Solar, Belarus) in standard quartz cuvettes for fluorometry. Fluorescence was recorded at excitation wavelengths of 260, 310, 360 nm.
Results. During the humification process and with the increasing duration of peat drying, the fluorescence intensity of the studied samples increased.The wavelength of the fluorescence maximum and its intensity depend on the wavelength of the excitation light. A "blue shift" of the fluorescence maximum was recorded with an increase in the excitation wavelength from 260 to 310 nm for the studied samples obtained from high-moor peat.
Conclusions. This study of the fluorescence spectra of the water extracts from peat enabled to reveal the properties of their emission characteristics. The "blue shift" of the fluorescence maximum that we discovered with an increase in the excitation wavelength from 260 to 310 nm for samples isolated from high-moor peat in the Mezensky District of the Arkhangelsk Region is consistent with similar shifts obtained for the dissolved organic matter in the surface layer of the Kara Sea and the bays of Novaya Zemlya, for aqueous extracts of saline soils in Northern Dagestan, and for industrial humic preparations from peat and sapropel. The fluorescent properties of humic acids are sensitive to the origin of the organic raw materials from which they are isolated and can be useful both for determining the influence of the environment and for assessing systems under anthropogenic pressure.Цель исследования. Выявить различия в спектрах поглощения и флуоресценции водных растворов гуминовых кислот торфа разных условий формирования.
Место и время проведения. Исследования спектров поглощения и флуоресценции проводили на водных растворах образцов, выделенных из проб обезбитуминированного верхового торфа с различной глубиной залегания и влажностью олиготрофного болотного комплекса в Мезенском районе Архангельской области.
Методы. Спектры поглощения и флуоресценции регистрировали на спектрофлуориметре СМ2203 (фирма «Solar», Беларусь) в стандартных кварцевых кюветах для флуорометрии. Флуоресценция регистрировалась при длинах волн возбуждения 260, 310 и 360 нм.
Основные результаты. В процессе гумификации и с продолжительностью высушивания торфа интенсивность флуоресценции исследованных образцов возрастала. Длина волны максимума флуоресценции и его интенсивность зависят от длины волны возбуждающего света. Зафиксирован «синий сдвиг» максимума флуоресценции при увеличении длины волны возбуждения от 260 до 310 нм для объектов исследования, полученных из верхового торфа.
Заключение. Изучение спектров флуоресценции изученных образцов установлены особенности их спектров поглощения и излучательных характеристик. Обнаруженный «синий сдвиг» максимума флуоресценции при увеличении длины волны возбуждения от 260 до 310 нм для образцов, выделенных из верхового торфа Мезенского района Архангельской области, согласуется с подобными сдвигами, полученными для растворенного органического вещества в поверхностном слое вод Карского моря и заливах Новой Земли, водных вытяжек засоленных почв Северного Дагестана, промышленных гуминовых препаратов из торфа и сапропеля. Флуоресцентные свойства гуминовых кислот чувствительны к происхождению органического сырья, из которого они выделены, и могут быть полезны как для выяснения влияния окружающей среды, так и для оценки систем под антропогенной нагрузкой
Памяти Василия Сергеевича Бойко
Full text linkThis article presents the main research and teaching work of Vasily Sergeyevich Boiko, Doctor of Agricultural Sciences and Principal Researcher at the Omsk Agricultural Research Center. It also provides a brief overview of his work during the studies at Tomsk State University, and then at the irrigated agriculture laboratory of the Siberian Research Institute of Agriculture and at the Omsk Agricultural Research Center. The article highlights V.S. Boiko\u27s contribution to the study of irrigated chernozem soils in the south of West Siberia and their agrochemical assessment, alongside with his research in the field of soil-conserving and resource-saving irrigated agriculture.В статье приводятся основные сведения о научно-исследовательской, административной и педагогической деятельности главного научного сотрудника Омского аграрного научного центра, доктора сельскохозяйственных наук Василия Сергеевича Бойко. Дана краткая информация о его деятельности в период учебы в Томском государственном университете, работы в лаборатории орошаемого земледелия Сибирского НИИ сельского хозяйства и Омском аграрном научном центре. Показан вклад ученого в изучение орошаемых черноземных почв юга Западной Сибири и решение проблемы их агрохимической оценки. Освещены направления исследований по изучению системы почвоохранного, ресурсосберегающего орошаемого земледелия
Водоэкстрагируемое органическое вещество и биологическая активность агродерново-подзолистых почв малого водосбора после снеготаяния
Full text linkThe aim of the study was to evaluate qualitative and quantitative characteristics of water-extractable organic matter of Retisol after snowmelt at the small watershed, as related to soil mesorelief location and biological activity.
Location and time of the study. Near Bukholovo village, Shakhovskaya municipal district, Moscow region, Russia, 09.04.2023 (sampling).
Methods. We measured pH, water-extractable organic carbon (WEOC) and nitrogen content, substrate-induced and basal soil respiration and estimated soil prokaryotes and fungi biomass using luminescent microscopy. To characterize extracted 0rganic matter we used spectroscopy in the ultraviolet and visible ranges and fluorescence spectroscopy.
Results. In soil samples, that were collected already dry after the snowmelt and before the start of active growing, soil water content was found to increase down the slope, whereas the content of WEOC and WEON decreased with increasing moisture. Analysis of optical characteristics showed that increasing soil WEOC its extent of microbial transformation decreased. This is accompanied by the decrease in molecular mass and activity of aromatic and the donor-acceptor structures. The basal respiration increased with increased soil moisture.
Conclusions. The finding that dissolved organic matter in dried below field moisture capacity Retisol after snowmelt was inversely related to soil moisture can be explained by its active decomposition with increasing moisture, the effect of inter lysates and the absence of the influence of higher plants.Цель исследования. Оценить изменения количества и состава водоэкстрагируемого органического вещества (ВЭОВ) в агродерново-подзолистых почвах на малом водосборе после схода снежного покрова в зависимости от локализации почв на элементах мезорельефа и их биологической активности.
Место и время проведения. Россия, Московская область, муниципальный округ Шаховская, вблизи дер. Андреевское, 09.04.2023 (отбор проб).
Методы. В образцах, отобранных после завершения снеготаяния и до начала активной вегетации, определили рН, содержание водоэкстрагируемых органического углерода и азота, а также измерили субстрат-индуцированное и базальное дыхание почвы, биомассу почвенных прокариот и грибов с применением люминесцентной микроскопии. Для характеристики экстрагированного органического вещества использовали спектрофотометрию в ультрафиолетовом и видимом диапазонах, а также спектрофлуориметрию. Основные результаты. В почве, просохшей после схода снега и до начала активной вегетации, содержание влаги в целом возрастало вниз по склону, при этом содержание водоэкстрагируемого углерода и азота с увеличением влажности снижалось. Анализ оптических показателей показал, что с увеличением содержания ВЭОВ в почве его преобразованность микроорганизмами снижается. Это сопровождается уменьшением молекулярной массы и снижением активности ароматических и донорно-акцепторных структур; в то же время базальное дыхание микроорганизмов возрастает при увеличении влажности.
Заключение. Установленную обратную зависимость содержания растворённого органического вещества в агродерново-подзолистой почве, просохшей после схода снега, можно объяснить его активным разложением по мере увеличения влажности, прайминг эффектом зимних лизатов и отсутствием влияния высших растений
Гумусообразование как процесс трансформации растительных остатков
Full text linkThe study aims to confirm the specificity of humic acids extracted from various substrates with different extractants, by applying mathematical models.
Methods. The article analyses some classical methods used for isolating humic acids during the plant residues transformation; the methods were assessed by mathematical modeling. Such interdisciplinary approach, i.e. combining soil organic matter biochemistry and mathematical modeling, helped establishing an evidence base for humus specificity. Using up-to-date OriginPro software for data analysis and high-quality visualization, the study analyzes earlier published results of the experiments investigating the decomposition of plant residues as primary humus precursors. Model experiments examining the humification of plant residues (clover leaf biomass) were conducted under controlled conditions in sod-podzolic light loamy soil and quartz sand. Humic substances were extracted using distilled water and 0.1 M sodium pyrophosphate solution. Humus carbon content was determined by the wet combustion method with titrimetric determination.
Results. The study provided experimental evidence of humic substances specificity, based on the differences in their extraction from soils by various extractants, and modeled mathematically. The nature of humus is discussed from the perspectives of soil biochemistry and mathematical modeling of plant residue transformation into specific humic compounds. It was shown that, in both soil and inert media, the early-stage dynamics of humic compound formation was well approximated by a simple linear trend. Moreover, the accumulation rates of humic and fulvic acids were nearly identical across environments. As the mass of the organic substrate decreased, the transformation process transitioned to a saturation phase.
Conclusions. Experimental data revealed that the amount of humic acids formed during plant residues transformation depended on the mineralogical and chemical composition of the medium. It was demonstrated that using different extractants to extract humic substances from soil and inert media (quartz sand) not only supported the notion of the existence of specific humic compounds, but also highlights the distinct formation pathways of their individual groups. Notably, there was revealed a shared feature across environments, i.e. that the humic compounds formation during organic matter transformation was well approximated by a simple linear model. It was found that at early transformation stages the rates of increase in humic and fulvic acid content were almost identical in both soil and inert media.Цель исследования. Подтвердить с помощью четких математических моделей специфичность гумусовых кислот, извлекаемых из разных субстратов различными экстрагентами.
Методы. В статье представлен анализ результатов применения классических методов выделения гумусовых кислот в процессе трансформации растительных остатков, оцененный с помощью математических моделей. Подобный синтез знаний биохимии органического вещества почв и математического моделирования позволил сформировать доказательную базу специфичности гумуса. Путем применения современного программного обеспечения OriginPro в качестве пакета инструментов для анализа данных и подготовки высококачественных визуализаций представлен анализ экспериментов по разложению исходных гумусообразователей – растительных остатков. Модельные исследования по гумификации растительных остатков (лиственной массы клевера) проводили в контролируемых условиях в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве и в кварцевом песке. Для экстракции гумусовых веществ применяли дистиллированную воду и 0,1 М раствор пирофосфата натрия. Определение углерода гумуса проводили методом мокрого сжигания (по Тюрину) с титрометрическим окончанием. Фракционно-групповой состав гумуса определяли по методике И.В. Тюрина, модифицированной Л.Н. Александровой.
Основные результаты. Представлено экспериментальное доказательство специфичности гумусовых веществ, основанное на особенностях их извлечения из почвы с помощью различных экстрагентов и описываемое четкой математической моделью. Обсуждается вопрос о природе гумуса с позиций биохимии почв и анализа математических моделей трансформации растительных остатков в специфические соединения гумуса. Показано, что общим для процесса гумусообразования в почвенной и инертной средах является то, что динамика формирования гумусовых соединений в процессе трансформации органических остатков на ранних этапах хорошо аппроксимируется простым линейным трендом, причем накопление гуминовых кислот и фульвокислот в разных средах идет практически с одинаковой скоростью. В дальнейшем, по мере уменьшения массы органического субстрата, процесс трансформации переходит в стадию насыщения.
Заключение. На основании изучения процессов гумусообразования в инертной и почвенной средах экспериментально выявлена зависимость количества образующихся в процессе трансформации растительных остатков гумусовых кислот от минералогического (и химического) состава среды. Показано, что способ выделения гумусовых веществ с помощью различных экстрагентов из почвы и инертной среды (кварцевый песок) не только не опровергает самого существования специфических гумусовых соединений, а, наоборот, раскрывает особенности формирования их отдельных групп. При этом во всех случаях динамика формирования гумусовых соединений в процессе трансформации органических веществ хорошо аппроксимируется простой линейной моделью. Установлено, что на ранних этапах трансформации органического вещества скорость количественного возрастания гуминовых кислот и фульвокислот практически одинакова в разных средах
Дешифрирование болот Томской области методом кластеризации
Full text linkThe aim of the study was thematic classification of mire ecosystems in Tomsk Region using Sentinel-2 Earth observation data and the K-means clustering method to improve the accuracy of area estimation and identify local spatial distribution patterns of mires. Spectral bands (2, 3, 4, 8A, 11) and indices (NDVI, NDWI, NDBI) from April to September 2024 were used as predictors and processed in Google Earth Engine. Cartographic visualization was performed in QGIS. Fourteen clusters were identified and grouped into seven classes: forested, open, and complex mires, woody and meadow-shrub vegetation, water bodies and bare soil. The total mire area was estimated as 49.7% of the region’s territory, exceeding previous estimates by 5.4%. The largest discrepancies were observed for forested mires (+9,32%) and complex mires (–5,87%); these discrepancies can be attributed to the high spatial resolution and optimized set of predictors, including the SWIR band for moisture detection. The results confirm the effectiveness of unsupervised classification for delineating homogeneous mire ecosystems. To further improve accuracy, integration of field data, time series, and additional predictors such as texture and morphometric parameters is recommended.Целью работы является тематическое картографирование болотных геосистем Томской области с использованием данных дистанционного зондирования Земли высокого пространственного и спектрального разрешения (Sentinel-2) методом K-means для повышения точности оценки площадей и выявления локальных и региональных особенностей распределения болот. В качестве предикторов использованы спектральные каналы (2, 3, 4, 8А, 11) и индексы (NDVI, NDWI, NDBI) за период с апреля по сентябрь 2024 г., обработанные в Google Earth Engine. Картографическая визуализация выполнена в QGIS. Выделено 14 кластеров, объединённых в 7 групп: залесённые, открытые и комплексные болота, древесная и лугово-кустарниковая растительность, водные объекты и открытый грунт. Общая площадь болот составила 49,7% территории области, что на 5,4% превышает ранее опубликованные данные. Наибольшие расхождения – у залесённых болот (+9,32%) и комплексных (–5,87%), что обусловлено высоким разрешением и оптимальным набором предикторов, включая SWIR-канал для определения увлажнённости территории. Результаты подтверждают эффективность безусловной классификации для выделения гомогенных болотных геосистем. Для повышения точности рекомендуется интеграция полевых данных, временных рядов спутниковых снимков и дополнительных предикторов, таких как текстурные и морфометрические параметры