The Journal of Soils and Environment / Почвы и окружающая среда
Not a member yet
19035 research outputs found
Sort by
Сукцессии биоэкосистем как хроно-хорологический феномен
Full text linkThe article discusses some aspects of succession theory that have been unfairly left in the shadow of the “monumental foundations” laid by the classics of phytocoenology. Recently microbiologists, zoologists and soil scientists display increased interest in successions, resulting in changes and amendments of some original concepts. Taking soil invertebrates as an example, the author shows that, rather than being spontaneous changes of biota in time, successions are regulated mechanisms of regeneration and ordering of disturbed bioecosystems in accordance with the standards of respective geobiomes.
Successions are not solely chronological, but chrono-chorological mechanisms of bioecosystems’ self-organization, governed by both biotic and abiotic factors. Among the latter topo-catenas of habitats, located as a chain along the mesorelief profile, are of crucial importance. Such catenas play the key role in the content and identification of cenotic strategies and adaptive tactics of biota, as well as in consolidating heterochronic communities of different catenary positions into intercalary meta-successions. Succession and evolution, despite repeated attempts to analogize these processes, are semantically incompatible. The aim of the evolution is to increase biodiversity by adding novel elements, which leads to unpredictable results. Successions aim at preserving the accumulated positive ecological experience, resisting the evolutionary novelties.Статья посвящена аспектам сукцессионной теории, незаслуженно остающихся в тени «монументальных устоев» классиков фитоценологии. В последнее время к сукцессиям проявляют повышенный интерес микробиологи, зоологи, почвоведы, что обуславливает изменение и дополнение некоторых исходных понятий. На примере почвенных беспозвоночных животных показано, что сукцессии – это не произвольная смена биоты во времени, а регламентированный механизм регенерации и упорядочения нарушенных биоэкосистем в соответствии со стандартами соответствующего геобиома.
Сукцессия не сугубо хронологический, а хроно-хорологический механизм самоорганизации биоэкосистем, управляемый не только биологическими, но и абиотическими факторами. Среди вторых принципиальное значение имеют топо-катены местообитаний, расположенные цепочкой вдоль профиля мезорельефа. Они играют ключевую роль в контенте и идентификации ценотических стратегий и адаптивных тактик биоты, а также консолидируют гетерохронные сообщества разных геоморфологических позиций катены в интеркалярную метасукцессию. Сукцессия и эволюция, вопреки назойливым попыткам аналогизировать эти процессы, семантически несовместимы. Цель эволюции – пополнить биоразнообразие элементами новизны с непредсказуемыми последствиями. Сукцессии направлены на консервацию накопленного позитивного экологического опыта, противостоящего эволюционным новациям
Памяти Светланы Васильевны Шибаревой (21.05.1953 – 25.05.2023)
Full text linkThe article provides information about the research activities of Svetlana Vasilievna Shibareva, candidate of biological sciences, the researcher at the laboratory of biogeocenology at the Institute of Soil Science and Agrochemistry of the SB RAS, briefly describing the main areas of her research such as carbon cycle, nitrogen and other elements in agrocenoses and on coal mining spoils, peat reserves and decomposition in the mires of West Siberia and Poland, as well as fractional and chemical composition of litter in the forest and grassland ecosystems of Siberia.В статье приведены сведения о научно-исследовательской деятельности кандидата биологических наук, научного сотрудника лаборатории биогеоценологии Института почвоведения и агрохимии СО РАН Светланы Васильевны Шибаревой. Освещены направления исследований круговорота углерода, азота и других элементов в агроценозах и на отвалах угольной промышленности; процессов разложения торфа в болотах Западной Сибири и Польши, а также запасов, фракционного и химического состава подстилок в лесных и травяных экосистемах Сибири
Динамика содержания тяжёлых металлов (Zn, Cd, Pb, Cu) в процессе разложения сфагнума на осушенных и постпирогенных участках олиготрофных болот
Full text linkThe aim of the study. Assessment of heavy metals (Zn, Cd, Pb, Cu) dynamic during the decomposition of Sphagnum fuscum L. in native, drained and post-pyrogenic oligotrophic peatlands.
Location and time of the study. The study was carried out in 2019–2021 in two oligotrophic bogs: “Bakcharskoye” (field station “Vasyuganye” (IMCES SB RAS)) and “Iksinskoye”, which are the north-eastern spurs of the Great Vasyugan mire and located in the Bakcharsky district of the Tomsk region.
Methods. Decomposition rate of Sph. fuscum L. was determined by the method of partially isolated samples, which is widely used to study the processes of transformation of plant material and peat. In the original and decomposed samples of sphagnum moss and peat soil (in layers 0-10, 10-20, 20-30), the ash content of peat was determined according to GOST-11306-83. The percentage of total carbon and nitrogen in samples of peat (up to 30 cm from the surface) and plant residues was determined together with the determination of isotopic composition using EA-IRMS (Elemental Analyzer/Isotope Ratio Mass Spectrometry). The concentrations of heavy metals (Zn, Cd, Pb, Cu) in samples of peat and plant residues were determined by stripping voltammetry.
Results. Three-year experiment on decomposition of Sph. fuscum in four ecosystems (natural – VASnat, drained – VASdry, post-pyrogenic – Iksa 1 and Iksa2) showed that fire affected the decomposition rate: on average, mass loss in post-pyrogenic bogs was 1.4–1.6 times lower compared to the natural site. For almost all sites, a relationship was found between the mass loss and the concentration of heavy metals, with the exception of Cd during the first year of the experiment. The concentration of all elements in moss residues decreased during the decomposition process at all study sites. During moss decomposition the similarity in the release of biogenic elements Cu and Zn was recorded in the drained and post-pyrogenic sites (VASdry, Iksa1, Iksa2), while for Cd and Pb, which are not biogenic elements, such similarity was not revealed.
Conclusions. Peat fires affect plant residue decomposition by decreasing its rate of decomposition. The study revealed incremental dynamics of HMs content in plant residues: at the initial stage, HMs are released, whereas during the second and third years, in some cases, the accumulation of HMs is observed. However, by the end of the experiment, the release of heavy metals during decomposition was observed for all elements.Цель исследования. Оценка динамики содержания тяжёлых металлов (Zn, Cd, Pb, Cu) в процессе разложения сфагнума Sphagnum fuscum L. на нативных, осушенных и постпирогенных участках олиготрофных болот.
Место и время проведения. Исследования проведены в 2018-2021 гг. на двух олиготрофных болотах: «Бакчарское» (стационар «Васюганье», ИМКЭС СО РАН) и «Иксинское», представляющих собой северо-восточные отроги Большого Васюганского болота и расположенные в Бакчарском районе Томской области.
Методы. Скорость разложения Sph. fuscum определили методом частично изолированных проб, широко используемым для изучения процессов трансформации растительного материала и торфа. В исходных и разложившихся образцах сфагнового очёса и торфяной почве (в слоях 0–10, 10–20, 20–30 см) определили зольность торфа по ГОСТ-11306-83. Содержание общих углерода и азота в образцах торфа (до 30 см от поверхности) и растительных остатков определили совместно с выполнением изотопного состава с помощью EA-IRMS (элементный анализатор/масс-спектрометрия изотопного отношения). Содержание тяжёлых металлов (Zn, Cd, Pb, Cu) в образцах торфа и растительных остатков определили методом инверсионной вольтамперометрии.
Основные результаты. Трёхлетний эксперимент по разложению Sph. fuscum в четырёх экосистемах (естественной – участок VASnat, осушенной – участок VASdry, постпирогенных – участки Iksa 1 и Iksa2) показал, что влияние пожара сказывается на скорости разложения: в среднем потери массы на постпирогенных участках ниже в 1,4–1,6 раза по сравнению с естественным. Практически для всех участков выявлена связь между потерей массы и содержанием тяжёлых металлов (ТМ), за исключением кадмия в течение первого года эксперимента. Содержание всех элементов в растительных остатках сфагновых мхов снижалось в процессе разложения на всех исследуемых участках. Во время разложения мха зафиксирована схожесть высвобождения биогенных элементов меди и цинка на осушенном и постпирогенных участках (VASdry, Iksa1, Iksa2), в то время как для кадмия и свинца, не относящихся к биогенным элементам, подобной схожести высвобождения не зафиксировано.
Заключение. Влияние торфяных пожаров проявилось в снижении скорости разложения растительных остатков Sph. fuscum. Выявлена стадийная динамика содержания тяжёлых металлов в растительных остатках: на самом начальном этапе происходит высвобождение ТМ, на второй и третий годы в отдельных случаях отмечается их накопление, однако к концу эксперимента для всех элементов наблюдался высвобождение ТМ при разложении сфагнового очёса.
Изменение изотопного состава азота в процессе трансформации опада растений-торфообразователей на осушенных и постпирогенных участках олиготрофных болот
Full text linkThe aim of the study. Assessment of changes in the nitrogen isotopic composition (δ15N) during the decomposition of the main peat-forming plants’ litter in peat of oligotrophic bog ecosystems in the southern taiga subzone of West Siberia.
Location and time of the study. The studies were carried out in 2019–2021 in two oligotrophic bogs: “Bakcharskoye” (field station “Vasyuganye” (IMCES SB RAS)) and “Iksinskoye”, which are the north-eastern spurs of the Great Vasyugan mire and located in the Bakcharsky district of the Tomsk region, Russia.
Methods. The decomposition rate of peat-forming plants’ litter was determined by the method of partially isolated samples, which is widely used to study the transformation of plant material and peat. The nitrogen isotopic composition in the original and decomposed samples of the plant material was determined by isotope ratio mass spectrometry using a DELTA V Advantage mass spectrometer combined with a Flash 2000 elemental analyzer (EA-IRMS).
Results. A three-year study of the decomposition of peat-forming plants (Sphagnum fuscum, Chamaedaphne calyculata, Eriophorum vaginatum and a Mixed sample) in four ecosystems (natural - VASnat, drained - VASdry, post-pyrogenic - Iksa1 and Iksa2) showed that melioration and fire influenced the litter decomposition rate, increasing the latter in the drained bog and slowing down Sph. fuscum and Mixed sample decomposition by 1.5–9.0% at the site with pyrogenic effects. During the plant litter transformation carbon and nitrogen were released as 24–62% and 21–46%, respectively. In all studied samples, except for Sph. fuscum, a relationship was revealed between the plant litter mass loss and changes in the nitrogen isotopic composition.
Conclusions. The effect of peat fires is manifested by a decrease in the plant residue decomposition rate. The dynamics of changes in the isotopic composition during the transformation of the studied plant residues depended on the plant species, but does not depend on decomposition duration (1, 2, 3 years) and sample location.
Key words: transformation of plant residues; nitrogen isotopes; biogeochemical cycle; pyrogenic peatlands; drained peatlands; West Siberia.Цель исследования. Оценка изменения изотопного состава азота (δ15N) в процессе разложения растительных остатков основных растений-торфообразователей в торфяной залежи олиготрофных болотных экосистем южно-таёжной подзоны Западной Сибири.
Место и время проведения. Исследования проводили в 2019-2021 гг. на двух олиготрофных болотах: «Бакчарское» (стационар «Васюганье», ИМКЭС СО РАН) и «Иксинское», представляющих собой северо-восточные отроги Большого Васюганского болота и расположенных в Бакчарском районе Томской области.
Методы. Скорость разложения растений-торфообразователей определяли методом частично изолированных проб, который широко используют для изучения процессов трансформации растительного материала и торфа. Изотопный состав азота в исходных и разложившихся образцах растений-торфообразователей определяли методом масс-спектрометрии изотопных отношений с помощью масс-спектрометра DELTA V Advantage, совмещённого с элементным анализатором Flash 2000 (EA-IRMS).
Основные результаты. Трёхлетний эксперимент по разложению растений-торфообразователей (Sphagnum fuscum, Chamaedaphne cаlyculata, Eriophorum vaginatum и Cмешанный образец) в 4 экосистемах (естественной – VASnat, осушенной – VASdry, постпирогенных – Iksa1 и Iksa2) показал, что влияние мелиорации и пожара сказывается на скорости разложения: происходит ускорение процесса трансформации растительных остатков в условиях осушенных болот, а также замедление трансформации Sph. fuscum и Смешанного образца на 1,5–9% в условиях торфяных залежей болот, подверженных пирогенному воздействию. В ходе разложения органического вещества растительного опада наблюдаются потери углерода (от 24% у Sph. fuscum до 62% у E. vaginatum от исходного содержания) и потери азота, которые к концу 3 года составляют от 21% в Смешанном образце до 46 % у Sph. fuscum от исходного содержания в растительных остатках. Выявлена зависимость между потерей массы растительных остатков и изменением изотопного состава азота для всех образцов, за исключением Sph. fuscum.
Заключение. Влияние торфяных пожаров проявляется в снижении скорости разложения растительных остатков. Динамика изменения изотопного состава в процессе трансформации изученных растительных остатков зависит от вида растений, но не зависит от времени разложения (1, 2, 3 года) и от места расположения образцов.
Памяти профессора Нины Вячеславовны Семендяевой
Full text linkThe article informs about the research and pedagogical activity of the Researcher Emeritus of the Russian Federation, the Doctor of Agricultural Sciences, professor Nina Vyacheslavovna Semendyaeva, describing her work in the Siberian Research Institute of Agriculture and Chemicalization of Agriculture and in the Novosibirsk State Agrarian University. Professor Semendyaeva N.V. made a notable contribution to the studies of the West Siberian solonetzic soils and their transformation due to chemical melioration. Professor Semendyaeva N.V. also devoted much time to educating young scientists in the field of the rational use of soils in solonetz areas. The article also presents other areas of salinized soil research that Semendyaeva N.V. also pursued during her long and productive career.В статье приведены сведения о научной и педагогической деятельности заслуженного деятеля науки Российской Федерации, доктора сельскохозяйственных наук, профессора Нины Вячеславовны Семендяевой. Дана краткая информация о ее деятельности в период работы в Сибирском научно-исследовательском институте земледелия и химизации сельского хозяйства и в Новосибирском государственном аграрном университете. Показан вклад ученого в изучение солонцовых почв Западной Сибири, их трансформации в результате химической мелиорации, подготовку школы молодых ученых в области рационального использования земель солонцовой зоны. Освещены направления исследований в области агрохимии и земледелия на засоленных почвах Западной Сибири
Пространственное распределение 137Cs, 40K, 226Ra, 232Th в почвах г. Оленегорска (Мурманская область)
Full text linkThe goal of the study is obtain original data and identify the main patterns of spatial distribution of radionuclides in the soils of Olenegorsk, depending on zoning and urban development, focusing one specific activity of 137Cs and natural radionuclides, namely 232Th, 226Ra, 40K, in soils. Such studies of urban soils in Olenegorsk have not been carried out earlier.
Location and time of the study. Soil samples in the city of Olenegorsk, Murmansk region, were collected in the summer of 2018.
Methods. Soil samples were collected at 24 study sites on the territory of the Olenegorsk city from the upper 0-5 cm layer. Under laboratory conditions, the samples were dried at 105° C to constant mass. Then soil aliquots were placed in a Marinelli vessel to measure isotope specific activity using gamma spectrometry. Registration of gamma radiation from a countable soil sample, as well as processing of spectra, was carried out using the Progress-gamma software and hardware complex FVKM.412131.002-03. Calibration of the gamma spectrometer by energy to monitor the safety of the installation parameters was carried out after each measurement using a combined control source OISN-137-1 in a 1-liter Marinelli vessel. The minimum exposure time for the counting sample was 3600 seconds. However, depending on the activity of a sample, the exposure time in individual samples with weak activity was increased.
Main results: The maximal specific activity of 137Cs in urban soils of Olenegorsk was 47.5 Bq/kg in the northwestern part of the city in the undisturbed soils of the natural landscape. Maximal values of 40K specific activity reached 293.8 Bq/kg in the central and south-eastern parts of the city within the boundaries of multi-storey residential district. The maximal specific activity of 226Ra in soils reached 14.6, and that of 232Th reached 12.2 Bq/kg, being confined to soils in the area of high-rise and mid-rise buildings, most likely, due to the differential vegetation density since the latter easily involves 40K into the biotic turnover. Maximal values of soil 226Ra and 232Th specific activity (14.6 and 12.2, respectively) were determined in areas with multi-storey and mid-rise buildings.
The correlation analysis between the radionuclides and soil skeleton particles (≥2 mm) and finer (≤ 1 mm) fractions showed rather close association of radionuclides with soil skeleton and <45 µm particles, as well as a moderately strong correlation with the 45 µm fraction. Moderately strong correlation was found between 232Th and 226Ra, and between 40K and soil skeleton particles.
Conclusion. The obtained data about the accumulation of 137Cs and natural radionuclides (232Th, 226Ra, 40K) in the soils of Olenegorsk do not exceed the maximum permissible concentrations, characteristic of the urbanized areas of the Murmansk region.Цель исследования. Определить удельную активность и основные закономерности пространственного распределения радиоцезия (137Cs) и естественных радионуклидов (232Th, 226Ra, 40K) в почвах г. Оленегорска (Мурманская область) в зависимости от районирования и типа городской застройки.
Место и время проведения. Экспедиционные работы по отбору почвенных проб из верхнего слоя (0–5 см) в г. Оленегорске Мурманской области проведены летом 2018 года. Для изучения удельной активности радиоцезия и естественных радионуклидов образцы почвы были отобраны в 24 точках. Подобные исследования городских почв в Оленегорске ранее не проводились.
Методы. В лабораторных условиях образцы почвы высушивали до воздушно-сухого состояния и помещали в сосуд Маринелли для измерения удельной активности 137Cs и естественных радионуклидов 232Th, 226Ra, 40K методом гамма-спектрометрии. Регистрацию гамма-излучений от счетного образца почв, а также обработку спектров проводили с использованием программно-аппаратурного комплекса «Прогресс-гамма» ФВКМ.412131.002-03. Калибровку гамма-спектрометра по энергии для контроля за сохранностью параметров установки проводили после каждого измерения с использованием комбинированного контрольного источника ОИСН-137-1 в сосуде Маринелли объёмом 1 литр. Минимальное время экспонирования счетного образца составляло 3600 секунд; время экспонирования в отдельных образцах со слабой активностью увеличивали.
Основные результаты. Максимальные значения удельной активности 137Cs (47,5 Бк/кг) зафиксированы в ненарушенных почвах природных ландшафтов в северо-западной части города, не подверженных антропогенному воздействию. Максимальные значения удельной активности 40К (293,8 Бк/кг) выявлены в почвах озеленённых территорий в центральной и юго-восточной частях города в пределах застройки многоэтажными жилыми домами, что объясняется разной плотностью растительности, легко вовлекающей 40К в биологический круговорот. Максимальные значения удельной активности 226Ra и 232Th в почвах достигали 14,6, и 12,2 Бк/кг в районах много- и среднеэтажной застройки.
Результаты корреляционного анализа между удельной активностью радионуклидов и содержанием частиц почвенного скелета (2 мм), фракций почвенного мелкозема (менее 1 мм) показали, что 137Cs имеет весьма высокую по силе связь с частицами почвенного скелета и с фракцией мелкозёма <45 мкм, а также умеренную силу связи с фракцией мелкозёма 45 мкм. Умеренная сила связи отмечена между 232Th и 226Ra, а также между 40K и частицами почвенного скелета (2 мм).
Заключение. Полученные данные по накоплению радиоцезия и естественных радионуклидов (232Th, 226Ra, 40K) в почвах г. Оленегорска не превышают предельно допустимых концентраций, характерных для урбанизированных территорий Мурманской области
Возможности физико-теоретических методов в экологии почв (на примере моделирования структуры почвенно-климатических ареалов)
Full text linkThe aim of the study was to consider the possibilities of up-to-date physical and theoretical methods for solving problems of soil ecology related to the mathematical description of the regularities of the systemic organization of soil-climatic areas according to hydrothermal factors of the environment.
Methods. Methodological analysis of the idealizations, hypotheses and concepts was used alongside with mathematical modeling.
Results. Methodological analysis of the assumptions underlying the quantitative determination of the two traditional hydrothermal coefficients (the radiation index of dryness, R/LP, and the moisture coefficient, P/E0) justifies their attribution to the marginal (boundary) soil conditions, determined mainly by climatic characteristics. From the physico-theoretical (quantitative) point of view, this is one of the reasons for their limited applicability when considering soil and ecological problems related to the quantitative description of the relationship between the types of soil thermal and water regimes and the general climatic patterns of their distribution on the earth\u27s surface.
Based on the fundamental principle of affine similarity (a variety of the general principle of symmetry), the article suggests the new generalized variables R/Eα and P/Eβ. In these variables soil moisture evaporation E(R,P), determined for the entire range of the average long-term climatic characteristics of R (radiation balance) and P (precipitation), acts as a general reference system. The specificity of the hydrothermal response of the soil substrate is determined by the corresponding structural and functional indices of similarity α and β. The physical meaning of the new variables is that they characterize the totality of radiation energy (α) and precipitation (β) use by specific soil-forming process.
Conclusions. A mathematical model, based on the functional association between the generalized variables, enables predicting new structural and functional regularities (radial and tangential) in the system of soil-climatic areas. In comparison with the climatic hydro- and thermoseries proposed by V. R. Volobuev, these regularities better describe the experimental data.
Цель исследования. Рассмотреть новые возможности современных физико-теоретических методов решения задач экологии почв, связанных с количественным описанием закономерностей системной организации почвенно-климатических ареалов в зависимости от совместного учёта гидротермических факторов внешней среды и свойств почвенного субстрата.
Методы. Методологический и физико-теоретический анализ экспериментальных и теоретических познавательных процедур, принятых в экологии почв, в частности – используемых понятий, гипотез и идеализаций. Математическое моделирование структуры взаимосвязей между факторами почвообразования.
Основные результаты. Методологический анализ предположений, лежащих в основе количественного определения двух традиционных гидротермических коэффициентов – радиационного индекса сухости (R/LP) и коэффициента увлажнения (P/E0) даёт основание относить их к краевым (граничным) условиям почвы, определяемым, главным образом, климатическими характеристиками. Это является одной из причин их ограниченной применимости при рассмотрении почвенно-экологических задач, связанных с необходимостью количественного описания взаимосвязей между типами теплового и водного режимов почв и общими климатическими закономерностями их распространения на земной поверхности.
На основе фундаментального принципа аффинного подобия (разновидности общего принципа симметрии) предложены новые, обобщенные переменные R/Eα и P/Eβ, в которых испарение почвенной влаги E(R,P), определенное на всем диапазоне изменения средних многолетних климатических характеристик R (радиационного баланса) и Р (осадков), выступает в роли общей системы отсчёта. Специфика гидротермического отклика почвенного субстрата определяется соответствующими структурно-функциональными индексами подобия α и β. Физический смысл новых переменных состоит в том, что они характеризуют полноту использования конкретным почвообразовательным процессом радиационной энергии (α) и осадков (β).
Заключение. Математическая модель, построенная на функциональной зависимости между обобщенными переменными, позволяет предсказать новые структурно-функциональные закономерности (радиальные и тангенциальные) в системной организации почвенно-климатических ареалов. По сравнению с климатическими гидро- и терморядами, предложенными В.Р. Волобуевым, структурно-функциональные закономерности лучше описывают экспериментальные данные
Агроэкологический потенциал западной части Кузнецко-Салаирской геоморфологической провинции: методика цифрового картографирования, геопространственный анализ, корреляция с содержанием органического углерода в почвах
Full text linkThe aim of the study: to develop a methodology of digital mapping of the agroecological potential (AP) of the western part of the Kuznetsk-Salair geomorphological province and to conduct a comparative analysis of the studied parameter typical for 12 types and subtypes of soils of the studied territory; to conduct a correlation analysis of the relationship between climatic and geographical indicators and soil organic carbon content.
Studied area and method. The studied area occupies the western part of the Kuznetsk-Salair geomorphological province of the Altai-Sayan Mountain country (Russia, Novosibirsk region, Iskitimsky district). The methods of digital mapping, geospatial, correlation and comparative geographical analyses were used in the work.
Results. The developed methodology and the use of maps in raster format enabled to identify the pronounced spatial differentiation of the AP, as well as to visualize its spatial change on a digital map. Geospatial analysis showed that AP values varied in the range from 4,5 to 6,0, increasing from the southwest to the northeast of the study area. The change in AP by 0,5 units served as the basis for the allocation of three agro-climatic evaluation subzones. The average AP values, characteristic of the soils, varied in the range from 4,9 to 5,4. The correlation between climatic and geographical parameters (the sum of active air temperatures above 10 °C, the amount of precipitation and evaporation per year, geographical latitude, coefficients of humidification and continentality of the climate) and the organic carbon content were characterized by a moderate and noticeable strength of the relationship.
Conclusions. The conducted research allowed: 1) to develop a methodology for digital mapping of agroecological potential and identify eight agro-climatic assessment subzones; 2) to obtain more accurate information about spatial changes in climatic characteristics; 3) to determine the average values of agroecological potential typical for 12 types and subtypes of soils of the studied territory; 4) to identify the relationship between climatic and geographical parameters and the content of organic matter carbon in soils.
Maps of agroecological potential can be further used for mapping the normative yield of agricultural crops; selection of varieties of crops with certain needs for heat and moisture resources for growth and development; designing adaptive landscape systems of agriculture; assessment of the cadastral cost of agricultural land and the suitability of land for use in agriculture; studying the influence of climatic characteristics on soil and vegetation covers.
Corrigendum. This article was modified due to an error detected the software employed for calculating the correction map for the moisture coefficient. As a result, two maps (moisture coefficient and agroecological potential) and Figure 5 changed significantly.Цель исследования. Разработать методику цифрового картографирования агроэкологического потенциала (АП) западной части Кузнецко-Салаирской геоморфологической провинции и провести сравнительный анализ данного показателя, характерного для 12-ти типов и подтипов почв изучаемой территории; провести корреляционный анализ зависимости между географо-климатическими показателями и содержанием органического углерода в почвах.
Территория исследования и методы. Территория исследования занимает западную часть Кузнецко-Салаирской геоморфологической провинции Алтае-Саянской горной страны (Россия, Новосибирская область, Искитимский район). В работе использованы: методы цифрового картографирования; геопространственный, корреляционный и сравнительно-географический анализы.
Основные результаты. Разработанная методика и использование картографических данных в растровом формате позволили выявить выраженную пространственную дифференциацию АП изучаемой территории, а также отобразить его пространственное изменение на цифровой карте. Геопространственный анализ показал, что значения АП варьируют в диапазоне от 4,5 до 6,0 и увеличиваются с юго-запада на северо-восток исследуемой территории. Изменение АП на 0,5 единиц послужило основанием для выделения 3-х агроклиматических оценочных подзон. Средние значения АП, характерные для почв изучаемой территории, варьировали в диапазоне от 4,9 до 5,4. Зависимости между географо-климатическими параметрами (сумма активных температур воздуха выше 10°C, сумма осадков и испаряемость в год, географическая широта, коэффициенты увлажнения и континентальности климата) и содержанием органического углерода в почвах характеризовались умеренной и заметной силой связи.
Заключение. Проведенные исследования позволили: 1) разработать методику цифрового картографирования агроэкологического потенциала и выделить 3 агроклиматические оценочные подзоны; 2) получить более точные сведения об изменении климатических характеристик в пространстве; 3) определить средние значения агроэкологического потенциала, характерные для 12-ти типов и подтипов почв изучаемой территории; 4) выявить зависимость между географо-климатическими показателями и содержанием органического углерода в почвах.
Карты агроэкологического потенциала можно в дальнейшем использовать для составления карт нормативной урожайности выращиваемых культур; подбора сортов сельскохозяйственных культур с определенными потребностями в ресурсах тепла и влаги; проектирования адаптивно-ландшафтной системы земледелия; оценки кадастровой стоимости земель и их пригодности для использования в сельском хозяйстве; изучения влияния климатических характеристик на почвенно-растительный покров.
Исправления в статье. В настоящую статью внесены изменения в связи с обнаруженной ошибкой расчёта карты поправки к коэффициенту увлажнения в программном обеспечении. В конечном результате значительно изменились две карты (коэффициента увлажнения и агроэкологического потенциала) и рисунок 5
Закономерности изменения величин чистой первичной продукции в евразийских степях
Full text linkThe aim of the study. The aim of the study was to analyze changes in the above-ground (ANP), below-ground (BNP) and total net primary production (NPP), expressed in dry matter, in meadow, true and dry steppes along the latitudinal (from 56o to 43o N) and longitudinal (from 36o to 116o E) gradients.
Methodology. Production characteristics of 32 steppes (9 meadow, 14 true and 9 dry steppes), obtained by the same method of minimal estimate, were analyzed.
Main results. The ANP value in meadow steppes decreases from 10,2 to 3,1 t/ha per year, in true steppes from 6,7 to 0,7 t/ha per year and in dry steppes from 3,7 to 0,6 t/ha per year. The value of BNP in meadow steppes varies from 26,8 to 10,1 t/ha per year; in true steppes - from 25.7 to 7.7 t/ha per year; and in dry steppes - from 24,8 to 4,9 t/ha per year. The BNP changes from West to East were found not to follow the ANP changes: a decrease in ANP may be accompanied by an increase in BNP.
According to the ANP estimates the analyzed steppes can be grouped as following: 1) ANP from 10 to 5; 2) ANP from 5 to 3; 3) ANP from 3 to 1; 4) ANP less than 1 t/ha per year. The first group is located between 56o and 51o NL and includes six meadow steppes and one true steppe. The second group includes all three types of steppes (three meadow, six true and one dry steppe) between 56o and 50o N. The third group of steppes, between 54° and 43° NL, consists of six true and seven dry steppes. At 50°N one true and one dry steppes are located with the smallest ANP.
The first and the second groups are located in the same territory (from 56o to 50o N) and include both meadow and true steppes. About 70% of the meadow and half of the true steppes are characterized by the ANP ranging from 6.7 to 3.1 t/ha per year. In the northern part of the explored zone there are highly productive meadow steppes, whereas in its southern part there are true steppes with both high and low production.
The third group of steppes, with production from 3 to 1 t/ha per year, includes seven low-productive true and eight dry steppes. The average ANP of true and dry steppes of this group are similar (2,2 t/ha per year). Consequently, the area from 54° to 43°N can be considered as a zone of dry steppes.
Conclusion. There are no separate zones of meadow and real steppes, but there is a steppe zone that includes meadow and true steppes. The proposed division of the steppes and their zoning is made on the basis of ANP, which is the most important characteristic of any ecosystem.Цель работы. В статье рассмотрено изменение величин надземной (ANP), подземной (BNP) и общей чистой первичной продукции (NPP), выраженных в сухом веществе, в луговых, настоящих и сухих степях вдоль широтного (от 56 до 43° с.ш.) и долготного (от 36 до 116° в.д.) градиента.
Методология. Проанализированы продукционные характеристики 32 степей, среди которых 9 луговых, 14 настоящих и 9 сухих степей. Продукционные характеристики получены по единой методике (методом минимальной оценки).
Основные результаты. Величина ANP в луговых степях уменьшается с 10,2 до 3,1; в настоящих — от 6,7 до 0,7; в сухих — от 3,7 до 0,6 т/га в год. Величина BNP в луговых степях варьирует от 26,8 до 10,1; в настоящих — от 25,7 до 7,7; в сухих — от 24,8 до 4,9 т/га в год. Изменение кривой значений BNP с запада на восток часто не совпадает с изменением кривой значений ANP: снижение ANP может сопровождаться увеличением BNP.
Рассмотренные три типа степей по величине ANP были разделены по группам: с величиной ANP от 10 до 5; от 5 до 3; от 3 до 1; и менее 1 т/га в год. Первая группа располагается в пространстве от 56 до 51° с.ш. и включает шесть луговых и одну настоящую степь. Во вторую группу входят все три типа степей (три луговых, шесть настоящих и одна сухая степь), ограниченных 56 и 50° с.ш. Третья группа степей, в пределах от 54 до 43° с.ш, состоит из шести настоящих и семи сухих степей. На 50° с.ш. находятся настоящая и сухая степи с наименьшей величиной надземной продукции.
Первая и вторая группы находятся на одной и той же территории (от 56 до 50° с.ш.) и включают как луговые, так и настоящие степи. Около 70% луговых и половина настоящих степей, характеризуются величиной ANP от 6,7 до 3,1 т/га в год. В северной части изученной зоны находятся высокопродуктивные луговые степи, в ее южной части — настоящие степи, как с высокой, так и c низкой продукцией.
Группа степей с продукцией от 3 до 1 т/га в год включает семь низкопродуктивных настоящих и восемь сухих степей. Средняя величина ANP настоящих и сухих степей данной группы совпадает (2,2 т/га в год). Следовательно, пространство от 54 до 43° с.ш. можно считать зоной сухих степей.
Заключение. Таким образом, нельзя выделить отдельно зону луговых и зону настоящих степей, а существует степная зона, включающая луговые и настоящие степи. Предложенное деление степей и выделение степной зоны сделано на основании анализа величин ANP, которая является важнейшей характеристикой любой экосистемы
Перспективные методы мониторинга увлажнения почв при орошении в условиях Новосибирского Приобья
Full text linkThe aim of the study. Analyzing the known methods and technologies of soil moisture monitoring for irrigation management in the agricultural production areas in the Near-Ob region, Russia..
Location and time of the study. Novosibirsk region, Russia, 2023.
Methods. Comparative analysis of irrigation regime management technologies described in the literature and currently used in irrigation practice.
Results. Methods of quick operational control over soil moisture using as an example a large irrigation system (Verkh-Irmenskaya irrigation system in the Novosibirsk region) were analyzed and compared. The methods were evaluated from the point of view of their applicability in large grain production areas. Of many methods of soil moisture content measurement, the neutron method and the method of soil dielectric constant measurement are described in detail, and their advantages and disadvantages identified. Electrometric methods are proposed for grain production areas. Trends in the development of irrigation technologies are outlined, primarily digitalization and automation, which allow processing large data amounts.
Conclusions. At present, irrigation management technologies are mostly represented by experimental developments; the use of artificial intelligence remains mainly the prerogative of research projects. For agricultural production, determination of soil moisture reserves using soil moisture sensors is still the most popular method. From our point of view, electrometric methods are the most promising, as they are mobile, not costly and have high measurement speed.Цель исследования. Поиск методов оперативного контроля увлажнения почв при орошении производственных площадей в условиях Новосибирского Приобья.
Место и время проведения. Новосибирская область, 2023 г.
Методы. Сравнительный анализ описанных в литературе и применяемых в настоящее время на практике технологий управления поливными режимами.
Основные результаты. Рассмотрены методы оперативного контроля за влажностью почв на примере крупной оросительной системы (Верх-Ирменская оросительная система в Новосибирской области). Дана их оценка с точки зрения применимости в условиях больших производственных площадей. Среди множества методов регистрации уровня увлажнения почвы подробно представлены нейтронный метод и метод измерения диэлектрической постоянной почвы; выявлены их достоинства и недостатки. Для производственных площадей предложены электрометрические методы. Обозначены тенденции в развитии технологий орошения: в первую очередь, это цифровизация и автоматизация, позволяющие обрабатывать большие объемы данных.
Заключение. В настоящее время отечественные технологии управления процессами орошения представлены, в основном, опытными разработками. Создание автоматизированных систем полива остается прерогативой исследовательских проектов. Для сельскохозяйственного производства определение запасов почвенной влаги с помощью датчиков влажности почвы является по-прежнему самым массовым методом. С нашей точки зрения, перспективными являются электрометрические методы, как наиболее мобильные, малозатратные и обладающие высокой точностью измерения