The Journal of Soils and Environment / Почвы и окружающая среда
Not a member yet
19035 research outputs found
Sort by
Постмелиоративное состояние темно-каштановой почвы рисового севооборота
Full text linkThe aim of the study. To identify changes in the condition and properties of the dark chestnut soil in the area of the Proletarskaya irrigation system after the rice irrigation was ceased in 2003.
Location and time of the study. Rostov region, Proletarskaya irrigation system. The studies were conducted in 2002 and in 2023–2024.
Methods. Morphometric examination of soil profiles, i.e. thickness measurement and genetic horizons description, were performed in the field. The following soil properties were determined in the collected soil samples: pH of aqueous suspension, carbonates and organic matter content, exchangeable sodium, calcium and magnesium content, as well as the content of gypsum sulfates.
Results. Changes in the morphology and chemical composition of dark chestnut soil on which rice crop rotation was ceased in 2003 were revealed. Since then, the soil was used for cultivating field crops without irrigation. The change in the water regime from irrigation-leaching to desiccation-exudative led to the formation of a soil layer enriched in magnesium and sodium sulfates, as well as gypsum, in the lower part of the profile. Carbonation of the soil profile was proven by both a significant increase in the carbonate content throughout the profile and the presence of a horizon with clusters of large carbonate clots. Gypsum appeared in the form of large druse at the depth of 90–130 cm, whereas in the soil of the fallow area, small gypsum crystals were visible throughout the profile, indicating the gypsum formation process caused by the increased sulfate content of the groundwater lying close to the surface. In the lower part of the dark chestnut soil profiles in both areas, weak solonetzization was diagnosed, and in the soil of the former rice crop rotation there was a high degree of sulfate salinity.
Conclusion. The change from the irrigation-leaching type of water regime to the desiccation-exudative type under the semi-arid climate, provided that the groundwater of hydrocarbonate-sulphate composition is close to the surface, is accompanied by carbonation, gypsum formation, weak solonetzization and deep salinization of the soil profile of dark chestnut soils.Цель исследования. Выявить изменения в состоянии и свойствах темно-каштановой почвы участка Пролетарской оросительной системы, выведенного из орошения под рис в 2003 году.
Место и время проведения. Ростовская область, Пролетарская оросительная система. Исследования проводили в 2002 и 2023–2024 гг.
Методы. В почвенных разрезах проведены морфометрические исследования (определение мощности и морфологическое описание генетических горизонтов). В почвенных образцах определили: рН водной суспензии, карбонаты; массовую долю органического вещества; содержание обменных натрия, кальция и магния, а также сульфатов гипса.
Основные результаты. За 20 лет постмелиоратвного периода произошли изменения в морфологических и химических свойствах темно-каштановой почвы. После 2003 года участок использовался в полевом севообороте без орошения. Изменение водного режима с ирригационно-промывного, существовавшего при выращивании риса, на десуктивно-выпотной привело к накоплению в нижней части профиля сульфатов магния, натрия и кальция. Окарбоначивание почвенного профиля доказывают как значительное увеличение содержания карбонатов по всему почвенному профилю, так и наличие в почвенном профиле горизонта со скоплениями крупных карбонатных сгустков. В виде крупных друз на глубине 90–130 см появился гипс, а в почве залежного участка мелкие кристаллы гипса видны по всему профилю. Сульфатный состав залегающих на глубине 2,5 метра грунтовых вод обусловил процесс загипсовывания всего почвенного профиля. В нижней части профиля темно-каштановой почвы к процессу загипсовывания на обоих участках присоединяется слабое осолонцевание, а в почве бывшего рисового севооборота и сильная степень сульфатного засоления.
Заключение. Изменение ирригационно-промывного типа водного режима на дессуктивно-выпотной в условиях семиаридного климата при условии близкого залегания к поверхности грунтовых вод гидрокарбонатно-сульфатного состава сопровождается окарбоначиванием, загипсованием, слабым осолонцеванием и глубоким засолением почвенного профиля темно-каштановых почв
Влияние гуматов калия, ксантановой камеди и бинарных композиций на их основе на свойства дерново-подзолистой почвы в модельных экспериментах
Full text linkThe aim of the study was to evaluate the effect of binary compositions based on the heterofunctional polysaccharide xanthan gum (XG) and three kinds of humic products (HP) on the anti-erosion, water-retaining and detoxifying properties of sod-podzolic soil in a series of model experiments, including those spiked with heavy metals (HM), and to identify the potential of these combinations as soil ameliorants in comparison with the individual polymers.
Location and time of the study. The study was carried out in model experiments in 2024 using the arable horizon of sod- podzolic sandy loam soil (Moscow region).
Methods. Four biopolymers were used: XG and three potassium humates (from lignite, peat and lignosulfonate), as well as their binary compositions. For soil treatment with polymer formulations two methods were used: spraying solutions onto the soil surface and mixing dry preparations with the entire soil volume. In a parallel series, soils were spiked with Cu, Zn, and Pb salts (150 mg/kg of each element). In soil-polymer mixtures, moisture retaining capacity, pH, С total, mobile forms of HM in acetate-ammonium buffer were determined. Phytotoxicity of soil-polymer mixtures was assessed in a biotest with Raphanus sativus.
Results. Treatment of the soil surface with formulations containing XG resulted in the formation of a structured composite layer of substrate particles linked together by polymer bridges. The introduction of HP into an aqueous solution of XG in the ratio biopolymer:humate = 2.5:1 or 1:1 did not affect the strength of the composite coatings. When applied at a rate of 1 g/100 g, both monocomponent formulations and binary compositions provided a stimulating effect on the test culture R. sativum. Binary compositions with XG did not show a better effect compared to individual polymers. Under the conditions of model contamination, among monocomponent formulations, the greatest decrease in the content of mobile Cu, Pb and Zn was found for humate from lignite (by 34%, 21% and 20% as compared with the control). Humates from peat and lignosulfonate alone turned out to be less effective, but in a binary composition with XG, their effectiveness in reducing the HM mobility increased by an average of 10%. According to the results of the phytotest in HM-spiked treatments, all the tested formulations exhibited protective properties, mitigating the toxicity of HM for plants.
Conclusions. The hydro-physical properties of soil-polymer mixtures were found to be determined by the xanthan gum, whereas chemical and biological properties were determined by humates. Xanthan gum can be considered as a promising ameliorant with a pronounced anti-erosion effect. In turn, humic products exhibited a biostimulating effect, bound heavy metals and provided a detoxifying effect of varying degrees depending on the composition and the organic matter source. In binary compositions, these effects did not show additivity, but were determined by the dominant mechanism of action. The choice of the optimal formulation as a soil conditioner for degraded soils should be determined depending the leading factor of soil degradation. Binary compositions are likely to have a complex effect, so their further studies in natural conditions are expedient.Цель исследования. Оценить влияние бинарных композиций на основе гетерофункционального полисахарида ксантановой камеди (КК) и трех видов гуминовых продуктов (ГП) на противоэрозионные, водоудерживающие и детоксицирующие свойства дерново-среднеподзолистой почвы в серии модельных экспериментов, в том числе с загрязнением тяжелыми металлами (ТМ), и выявить их потенциал как почвенных мелиорантов в сравнении с индивидуальными полимерами.
Место и время проведения. Исследования проводили в условиях модельных экспериментов в 2024 г.; использовали пахотный горизонт дерново-среднеподзолистой супесчаной несмытой почвы на покровном суглинке (Московская область).
Методы. Использованы четыре биополимера: КК и три ГП: «Сахалинский гумат» из угля (СГ), «Торфогель» из торфа (ТГ) и «Лигногумат» из лигносульфоната (ЛГ), а также их комбинации. Исследования проводили при двух способах обработки почвы полимерными рецептурами: разбрызгиванием растворов на поверхность почвы и смешиванием сухих препаратов со всем объемом почвенной массы. В параллельной серии в почвенно-полимерные смеси вносили растворы солей Cu, Zn, Pb в дозах 150 мг/кг почвы. В почвенно-полимерных смесях определяли влагоемкость, pH, содержание Собщ и подвижных форм ТМ в ацетатно-аммонийном буфере. Фитотоксичность почвенно-полимерных смесей оценивали в элюатном биотесте с тест-культурой Raphanus sativus.
Основные результаты. Обработка поверхности почвы водными рецептурами, содержащими КК, приводит к формированию верхнего структурированного композитного слоя из частиц субстрата, связанных между собой полимерными мостиками. Введение в водный раствор КК и ГП в соотношении биополимер:гумат = 2,5:1 или 1:1 не оказывает влияния на прочностные характеристики композиционных покрытий. Монокомпонентные составы и бинарные композиции, при внесении в дозе 1г/100 г, оказали стимулирующее действие на тест-культуру R.sativum, причем ЛГ был наиболее эффективным составом. Композиции с КК не показали лучшего эффекта по сравнению с индивидуальными полимерами. В условиях модельного загрязнения, среди монокомпонентных составов наибольшее снижение содержания подвижных форм Cu, Pb и Zn выявлено для гумата из угля (на 34%, 21% и 20% по сравнению с контролем). Гуматы из ТГ и ЛГ по отдельности оказались менее эффективными, но в бинарной композиции с КК их эффективность в снижении подвижности тяжелых металлов увеличилась в среднем на 10%. По результатам фитотеста, при внесении поллютантов все тестируемые рецептуры проявляли протекторные свойства, снижая токсичность ТМ для растений. Водно-физические свойства почвенно-полимерных смесей определялись эффектами КК, а химические и биологические – гуматов.
Заключение. КК можно рассматривать как перспективный мелиорант, оказывающий выраженный противоэрозионный эффект. В свою очередь, ГП проявляют биостимулирующий эффект, связывают ТМ и обеспечивают детоксицирущее воздействие разной степени выраженности в зависимости от состава, обусловленного источником органического вещества гуматов. В бинарных композициях указанные эффекты не обладают аддитивностью, но определяются доминирующим механизмом воздействия. Выбор оптимальной рецептуры в качестве почвоулучшителя деградированных почв будет определяться ведущим фактором деградации. Бинарные составы, вероятно, будут обладать комплексным воздействием, поэтому целесообразно проведение их дальнейших исследований в натурных условиях
Изменение элементного состава и содержания низкомолекулярных органических соединений в ходе экспериментальной деструкции торфа в южно-таёжных болотах Западной Сибири
Full text linkThe aim of the study was to investigate the dynamics of elemental composition and the content of low-molecular organic compounds during experimental destruction of different peat types in three communities of the Bakchar Bog (West Siberia, Russia).
Location and time of the study. The field experiment was carried out in three communities of the Bakchar Bog (56°51” N, 82°50” E): the pine-dwarf shrub-Sphagnum community (ryam), dwarf shrub-cotton grass-Sphagnum community at the edge of a poor fen and the sedge-Sphagnum community in the center of the poor fen. After preparation peat samples were placed at the depths of 5-10 and 25-30 cm, and after 4 and 16 months the samples were collected for analyses.
Methods. Total soil carbon, hydrogen and nitrogen content was determined on a Perkin Elmer 2400 Series II CNHS/O analyzer (USA). Phosphorus was determined colourimetrically, whereas soil exchangeable potassium, sodium, calcium, magnesium and iron were determined by atomic absorption. Extractive low-molecular organic compounds were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (Clarus 500 MS gas chromatograph, Perkin Elmer, USA) with a quadrupole detector.
Results. During the experiment, the carbon content decreased in all samples, while the nitrogen content and the H/C and C/N ratios changed differently among communities and depths. The C/N ratio was not the important driver of the peat decomposition intensity at the studied sites. The phosphorus, potassium and sodium content decreased in most cases. The concentration of magnesium and iron increased in the fen communities, whereas calcium decreased in the dwarf shrub-cotton grass-Sphagnum community of the fen edge. The aerobic layer of the ryam differed from other locations by the increased concentration of all the elements. After destruction the content of low-molecular organic compounds increased in the aerobic zone of the ryam and decreased in the fen. The content of individual groups of organic compounds changed differently, i.e. from a small change to a fourfold one.
Conclusions. Specific patterns of peat decomposition in the Bakchar Bog were found for each of the studied communities, based on the dynamics of the elemental composition and low-molecular organic compounds. In the aerobic zone of the ryam, the concentration of all elements and organic compounds increased, accompanied by the greatest mass loss. In the dwarf shrub-cotton grass-Sphagnum community, the concentration of elements both decreased and increased, and the content of organic compounds decreased. In the sedge-Sphagnum community, the leaching of the elements occurred. Most likely, such dynamics was due to the development of different communities of destructors: micromycetes in the aerobic zone of the ryam soils and bacteria at the edge of the poor fen. In the deep peat layer of the ryams and in the center of the poor fen, decomposition was negligible due to anaerobic conditions.Цель исследования. Выявление особенностей динамики элементного состава и низкомолекулярных органических соединений при экспериментальной деструкции разных видов торфа на примере трёх сообществ Бакчарского болота (Западная Сибирь).
Место и время проведения. Полевой эксперимент проведён в трёх сообществах Бакчарского болота (56°51” с.ш., 82°50” в.д.): сосново-кустарничково-сфагновом ряме, кустарничково-пушицево-сфагновой окрайке топи и осоково-сфагновом сообществе в её центре. После подготовки образцы торфа были заложены на глубину 5–10 и 25–30 см, а через 4 и 16 месяцев отобраны для дальнейшего исследования.
Методы. Содержание углерода, водорода и азота определили на CNHS/О-анализаторе Perkin Elmer 2400 Series II (США); фосфора – колориметрически; обменных калия, натрия, кальция, магния и железа – методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Анализ экстрактивных низкомолекулярных органических соединений провели методом газовой хромато-масс-спектрометрии на газовом хроматографе Clarus 500 MS фирмы Perkin Elmer (США) с квадрупольным детектором.
Основные результаты. В ходе экспериментальной деструкции в полевых условиях во всех образцах снизилось содержание углерода, а изменения содержания азота и отношения Н/С и С/N были разнонаправлены по сообществам и глубине инкубации. Отношение C/N не оказалось определяющим для интенсивности разложения торфа в болоте. Содержание фосфора, калия и натрия снижалось в большинстве случаев. Содержание магния и железа при разложении торфа выросло в топяных сообществах, а кальция – при разложении в краевой части топи. Аэробный слой ряма отличался от остальных локаций тем, что здесь за время инкубации в образцах увеличилось содержание всех элементов. Содержание низкомолекулярных органических соединений после разложения возросло в аэробной зоне ряма и снизилось в топи. Содержание отдельных групп органических соединений менялось при этом по-разному – от небольшого изменения до четырёхкратного.
Заключение. Для каждого сообщества Бакчарского болота на основе динамики элементного состава и содержания низкомолекулярных органических соединений установлен специфический ход разложения торфа. В аэробной зоне ряма разложение торфа привело к увеличению содержания всех элементов и органических соединений на фоне наибольшей потери массы. В кустарничково-пушицево-сфагновой окрайке топи в ходе разложения торфа содержание элементов как снижалось, так и росло, а органических соединений – уменьшилось. В осоково-сфагновом центре топи из образца торфа произошло выщелачивание элементов. Наиболее вероятно такая динамика связана с развитием разных сообществ агентов разложения органического вещества: микромицетов в аэробной зоне торфяных почв ряма и бактерий в почве краевой части топи. В нижележащем слое почв ряма и обводнённой топи разложение замедлено в связи с анаэробными условиями
Ризосферный бактериобиом и продукция томатов при внесении минеральных удобрений в условиях открытого грунта на юге Западной Сибири
Full text linkThe aim of the study was to investigate the effect of mineral fertilization on the production properties of tomato plants and diversity of their rhizosphere bacteriobiome along a gradient of soil-ecological properties on four experimental sites, located in the forest-steppe zone of West Siberia.
Location and time of the study. The microplot field experiment for growing tomato Licopersicon esculentum Mill. Of Zyryanka cultivar was performed on four experimental sites with agrogrey soils (Phaeozems) in the Novosibirsk Region in 2021. Two treatments each ted three times were used: no fertilization (No) and mineral fertilization (NPK) at the rate of N60P60K60. The geographical coordinates of the experimental sites ranged 55°15\u2740 – 54°47\u2709 NL and 83°31\u2742 – 82º37\u27 56 EL.
Methodology. The experiment was performed with the similar setup simultaneously on four experimental fields in order to substitute temporal gradient with a spatial one, which allowed to estimate the effect of weather and soil properties variation on the variables of interest in the study. Soil samples were collected prior to the start and at the completion of the experiment and analyzed for soil organic, nitrates, mobile phosphorus, exchangeable potassium, calcium and magnesium content, as well as pH. Air and soil temperature was recorded during the experiment. At the end of the experiment tomato fruit number and mass, as well as above – and below ground phytomass were determined on each plot. The composition and structure of the rhizosphere soil bacteriobiome was estimated by 16S-metabarcoding. Statistical analysis was performed by using analysis of variance, principal components extraction and two-blocks multiple regression by partial least squares with the help of Statistica v.13.1 and PAST v. 4.16.
Main results. Overall, tomato rhizosphere was found to have 7935 operational taxonomic units, the majority of them (more than 45% of species\u27 richness) belonging to Pseudomonadota. The Actinomycetota phylum was the ultimate dominant in the sequence reads relative abundance with ≥33%. Other major dominants with relative abundance of >10% were Pseudomonadota, Bacillota and Acidobacteriota. Mineral fertilization increased Actinomycetota abundance by 15%. Some dominant genera changed increased (Pseudarthrobacter, Streptomyces), whereas the other (dominant genus-level clusters from Acidobacteria_Gp6, Hyphomicrobiales, Myxococcales and Iamiaceae) decreased their relative abundance due to the NPK fertilization. Altogether, 252 of 880 genera detected in the study, had their abundance changed by NPK fertilization, but except six dominants, they were minor or rare. Although slightly, but fertilization decreased alpha-biodiversity indices of Shannon and Simpson, somewhat increasing Berger-Parker and D-Simpson indices. The latter tended to correlate positively with tomato production characteristics, whereas Shannon and Simpson tended to correlate with soil properties. As averaged over four experimental sites, mineral fertilization improved tomato production characteristics (fruit number and mass, above- and belowground phytomass) that showed no correlation with soil properties before the experiment.
Conclusions. Bacteriobiome of tomato rhizosphere soil, being a dynamic entity, can change due to the influence of various factors, including mineral fertilization at the moderate rate. This provides the potential for targeted modification of rhizosphere bacteriobiome in particular and agromicrobiome as a whole to benefit the growth and development of agricultural plants. With climate warming and increasing of the frost-free period in the south of West Siberia small- medium-size tomato production in the open field is perspective even under moderate fertilization. Understanding the effect of such fertilization on agromicrobiome and production properties of crops can help sustaining soils and crops health and hence the quality of produced yields.Цель исследования. Изучение влияния внесения минеральных удобрений на продукционные показатели томата и биоразнообразие микробиома его ризосферы на фоне градиента почвенно-экологических условий, сформированного четырьмя опытными участками, расположенными в лесостепной зоне Западной Сибири.
Место и время проведения. Микрополевые опыты по выращиванию томата (Licopersicon esculentum Mill.) сорта Зырянка проведены на четырёх участках с агросерыми почвами в Новосибирской области в 2021 году. Опыты включали два варианта в трёхкратной повторности: без удобрений (Контроль) и с внесением полного минерального удобрения в дозе, эквивалентной N60P60K60. Географические координаты месторасположения опытных участков варьировали в пределах от 55°15\u2740" до 54°47\u2709" с.ш. и от 83°31\u2742" до 82º37\u27 56" в.д.
Методы. В данной работе вместо традиционного временного градиента (3–4 года проведения опыта на одном участке), используемого для учёта влияния разных погодных условий, с этой же целью применили пространственный градиент, позволивший дополнительно оценить влияние варьирования свойств почв на опытных участках. Отобранные до закладки и по окончании опыта почвенные образцы проанализировали на содержание органического вещества, нитратного азота, легкоподвижного фосфора, обменных калия, кальция и магния, а также определили кислотность почвы (рНвод). В ходе опыта автоматически регистрировали температуру воздуха и почвы. Во время уборки урожая томата учитывали количество и массу плодов на каждой делянке, надземную и подземную фитомассу. Состав и структуру бактериобиома почвы ризосферы томата оценивали с помощью 16S-метабаркодинга. Для статистической обработки полученных данных применили анализ дисперсии, главных компонент и двухблоковой множественной регрессии методом частных наименьших квадратов, для чего использовали пакеты программ Statistica v.13.1 и PAST 4.16.
Основные результаты. Всего в почве ризосферы томата выявлено 7935 операциональных таксономических единиц, подавляющее число которых (45% видового богатства бактерий) представляли тип Pseudomonadota. По относительному обилию последовательностей безусловным доминантом был тип Actinomycetota (≥33%). Другими крупными (относительное обилие >10%) доминантами были Pseudomonadota, Bacillota и Acidobacteriota. Внесение удобрений на 15% повысило обилие Actinomycetota. Среди доминантных родов некоторые (Pseudarthrobacter, Streptomyces) увеличили обилие в 2,3 раза, а другие роды (относящиеся к Acidobacteria_Gp6, Hyphomicrobiales, Myxococcales и Iamiaceae), наоборот, при внесении NPK уменьшили свое относительное обилие. Всего из 880 выявленных родов у 252 относительное обилие изменилось под влиянием внесения NPK, но за исключением шести доминантных родов, они были минорными или редкими. Удобрения немного, но статистически значимо снизили величину индексов α-биоразнообразия Шеннона и Симпсона, несколько повысив индексы доминирования Бергер-Паркера и D-Симпсона. Последние имели тенденцию к положительной корреляции с продукционными характеристикам растений томата, а индексы Шеннона, Симпсона – с почвенными свойствами. В среднем по всем опытным участкам, то есть на фоне заметного варьирования почвенных свойств, внесение минеральных удобрений увеличило продукционные показатели томата (количество и массу плодов, надземную и подземную фитомассу); при этом статистически значимой корреляции между этими показателями и свойствами почвы перед началом опыта не выявлено.
Заключение. Бактериобиом ризосферы является динамичным и варьирует под действием различных факторов, в том числе внесения минеральных удобрений. Это свидетельствует о возможности целенаправленной модификации бактериобиома ризосферы в частности и агромикробиома в целом в более благоприятную сторону для роста и развития растений. С потеплением климата и удлинением безморозного периода на юге Западной Сибири, мелко- и среднемасштабное производство томатов в открытом грунте выглядит перспективным даже при использовании небольших доз минеральных удобрений. Понимание и учёт влияния удобрений и их доз на агромикробиом и продукционные особенности сельскохозяйственных культур в современных условиях будут способствовать поддержанию здоровья почвы и растений, а, следовательно, и повышению качества растительной продукции
Эффективность разных форм азотных удобрений на черноземе обыкновенном в южной лесостепи Барабы
Full text linkThe aim of the study. Comparative assessment of the efficiency of solid and liquid mineral fertilizers applied by the Bourgault 3330 seeding complex for the spring wheat on the ordinary chernozem in the southern forest-steppe of Baraba.
Location and time of the study. The experimental part of the research was carried out in 2021 in the southern forest-steppe Baraba (Novosibirsk region, Russia).
Methods. The agrochemical analyses of soil and plant samples were carried out according to common classical methods. For application of fertilizers and sowing of spring wheat of the Tobolskaya cultivar, the Bourgault 3330 seeding complex was used. For wheat cultivation a set of intensification agents was used: herbicides, fungicides, insecticides and plant growth regulators. The actual wheat yield was recorded using a JohnDeere 9570 STS combine with an automatic digital weighing system (ActiveYield); at the same time the biological production was determined by the sheaf method. Statistical data processing was carried out using the analysis of variance method.
Results. The efficiency of local application of two types of nitrogen fertilizer was compared: solid - granulated ammonium nitrate and liquid - UAN-32. In the control treatment (without application of fertilizers), the wheat yield was 2.79 t/ha: as compared with the diammophoska treatment, it increased by 8%, and in the treatments with combined use of diammophoska and ammonium nitrate or UAN-32 between the rows of wheat seeds during sowing, it increased by 16%. In the treatments with the liquid and solid nitrogen fertilizers, there were differences in plant productivity: when ammonium nitrate was applied, the yield increased due to a larger number of productive stems, and in the UAN-32 treatment, the number of grains in the ear and the mass of 1000 grains increased. The uptake of nitrogen by wheat plants and the coefficient of nitrogen use of fertilizers (36%) were higher when ammonium nitrate was applied.
Conclusions. In the field experiment on ordinary chernozem in the southern forest-steppe of the Novosibirsk region, the agronomic efficiency of solid and liquid nitrogen fertilizers was the same. When ammonium nitrate was applied, plant nitrogen uptake and the fertilizer nitrogen use coefficientof were maximal, most likely due to a higher nitrogen uptake by straw, as compared with the UAN-32 treatment. However, the physiological efficiency, i.e. the increase in grain due to the additional uptake of 1 kg of fertilizer nitrogen when applying ammonium nitrate was 1.3 times lower than in the UAN-32 treatment. The efficiency of fertilizer and soil nitrogen use by the wheat grain yield, when UAN-32 and ammonium nitrate were applied, was 54%. The application of solid and liquid nitrogen fertilizers contributed to the improvement of the grain quality of spring wheat, especially in the UAN-32 treatment, where the gluten content increased by 30%.Цель исследования. Сравнительная оценка эффективности внесения твердых и жидких минеральных азотных удобрений посевным комплексом Bourgault 3330 в условиях южной лесостепи Барабы на черноземе обыкновенном в посевах яровой пшеницы.
Место и время проведения. Экспериментальная часть исследований была проведена в 2021 г. в южно-лесостепном Барабинском агроландшафтном районе Новосибирской области.
Методы. Исследования проводили методом полевого опыта; агрохимический анализ почвы и растительных образцов осуществляли по общепринятым методикам. Для внесения удобрений и посева яровой пшеницы сорта Тобольская использовали посевной комплекс Bourgault 3330; в технологии возделывания пшеницы применяли комплекс средств интенсификации: гербициды, фунгициды, инсектициды и регуляторы роста растений. Учет фактической урожайности пшеницы проводили комбайном JohnDeere 9570 STS с автоматической цифровой системой взвешивания (ActiveYield); одновременно определялась биологическая урожайность сноповым методом. Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа.
Основные результаты. Сравнили эффективность локального внесения двух форм азотного удобрения: твердого – гранулированная аммонийная (аммиачная) селитра и жидкого – карбамидо-аммиачная смесь (КАС-32). В контрольном варианте (без внесения удобрений) урожайность пшеницы составляла 2,79 т/га, на фоне с внесением диаммофоски в рядок с семенами она увеличивалась на 8%, а в вариантах с совместным применением диаммофоски и аммонийной селитры или КАС-32 между рядами семян пшеницы она повышалась на 16%. В вариантах с внесением жидких и твердых азотных удобрений имелись различия в формировании продуктивности растений: при внесении аммонийной селитры урожайность повышалась за счет большего количества продуктивных стеблей, а в варианте с КАС-32 увеличивалось количество зерен в колосе и масса 1000 зерен. Вынос азота растениями пшеницы и коэффициент использования азота удобрений (36%) были более высокими при внесении аммонийной селитры.
Заключение. В полевом опыте на черноземе обыкновенном в южной лесостепи Новосибирской области агрономическая эффективность твердого и жидкого азотного удобрения была одинаковой. При внесении аммонийной селитры вынос азота растениями и коэффициент использования азота удобрений были максимальными, что было связано с более высоким выносом азота соломой в сравнении с вариантом КАС-32. Однако физиологическая эффективность – прибавка зерна за счет дополнительного выноса 1 кг азота удобрения – при внесении аммонийной селитры была в 1,3 раза ниже, чем в варианте КАС-32. Эффективность использования азота удобрения и почвы урожаем зерна пшеницы, при внесении КАС-32 и аммонийной селитры составляла 54%. Внесение твердых и жидких азотных удобрений способствовало улучшению качества зерна яровой пшеницы, особенно в варианте с применением КАС-32, где содержание клейковины повышалось до 30%
Трансформация аммиачных, аммонийных и амидных удобрений в черноземных почвах
Full text linkThe review examines the processes occurring with ammonia, ammonium and amide fertilizers in the first 7–10 days after their application to soil, as well as the factors (both external abiotic and inner soil-specific) that determine the transformation rate of these nitrogen compounds. A more detailed analysis is provided of the influence of factors/conditions, common for agro-transformed chernozemic soils, on a corresponding (relatively high) soil organic matter content, granulometric composition (ranging from sandy loam to sandy clay), and actual acidity (ranging from slightly acidic to neutral), i.e. soils that are the basis of the arable land of the chernozemic belt of Russia. The conclusion presents a diagram of the main processes of nitrogen fertilizer transformation and the intensity of these processes when fertilizers are applied right before or at the time of sowing in chernozemic soils in late spring (which for the agricultural region of Siberia usually falls on the first-second and, less often, third decade of May), which allows the results of this review to be used for practical purposes.В обзоре рассмотрены процессы, происходящие с аммиачными, аммонийными и амидными удобрениями в первые 7–10 суток после их внесения в почву, а также факторы (как внешние абиотические, так и собственно почвенные), от которых зависит скорость процессов трансформации этих азотсодержащих соединений. Проанализировано влияние данных факторов/условий на агрогенно-преобразованные черноземные почвы, составляющие основу пахотного фонда черноземного пояса России, с относительно высоким содержанием почвенного органического вещества, гранулометрическим составом от легкосуглинистого до легкоглинистого, актуальной кислотностью от слабокислой до нейтральной. В заключение представлена схема основных процессов трансформации азотных удобрений и интенсивность этих процессов при допосевном или припосевном способах внесения туков в черноземных почвах в поздневесенний период (обычно приходящийся для условий земледельческих регионов Сибири на первую половину мая), что позволяет использовать результаты данного обзора в практических целях
Методика количественного определения дыхания почвы в полевых условиях
Full text linkThe aim of the study was to improve methodology for determining the actual average daily rate of CO2 emission from soil in field conditions.
Location and time of the study. The method was tested in 2024 on dark gray forest soil ((Luvic Greyzemic Phaeozem (Siltic)) in the right-bank part of the Novosibirsk suburbs (Akademgorodok area) with coordinates 54°51′03′′ N, 83°11′00′′ E.
Method. The methodology is one of the modifications of the absorption method for measuring soil respiration. It is based on the absorption of carbon dioxide, diffusely released from soil, by an alkali solution. In the field, a cup with an alkali solution is placed on the soil surface in an insulating vessel and closed with a lid. After exposure, which, depending on the intensity of respiration and the purpose of the study, can be several hours, a day, or many days, the alkali residue is titrated with acid and the amount of CO2, released from soil, is calculated.
Results. The methodology was improved by a change in the design of the isolator vessel, the parameters of the absorber and the measurement procedure, which made it more feasible and convenient for mass use, allowing also to significantly increase the efficacy of the work. A thin-walled PVC pipe with an internal diameter of 10 cm (cross-sectional area of 78,5 cm2) and a height of 15 cm is used as an isolator vessel, which is inserted into soil for 5–8 cm, and then closed with a lid for the exposure period. The absorber is 10 ml of 1N NaOH in a plastic cup with a diameter of 6,2 cm, which provides 30 cm2 of solution sorption surface, equal to 38% of the soil surface covered by the isolator vessel. The absorber is designed to capture 20–220 mg CO2 in the isolator vessel with a daily exposure, which allows measuring the intensity of soil respiration in the range of ~ 100–1200 mg CO2/m2∙h. By increasing the exposure to 96 h, the lower limit can be reduced to 25 mg CO2/m2∙h, and the upper one increased significantly by the two-stage measurement, i.e. replacing the alkali solution in the isolator vessel with a new solution 6–12 hours after the exposure start. As a result of testing the technique, reliable differences were obtained in the monthly emission of C-CO2 from the soil both related to the vegetation type (abandoned land vs. fallow) and to the vegetation period, i.e May – October. The variation coefficient of monthly emission most often did not exceed 10%, which is explained by the small area (about 25 m2) of the experimental plots and 4-fold measurement replication. During the period May – October, the dark gray forest soil under the perennial fallow lost 5,87 and under bare fallow 4,04 t/ha of C-CO2. The use of the technique in winter is limited by the freezing of the alkali solution at -3°C.
Conclusions. The article presents a methodology for quantitative determination of average daily soil respiration intensity developed on the basis of the absorption method. The parameters of the insulator and absorber vessel, as well as the measurement procedure, are substantiated, which makes it possible to measure soil respiration intensity in a wide range from 25 to 1200 mg CO2/m2∙h and more. Arguments are presented in favor of the correspondence between the data measured using the methodology and the actual CO2 emissions from the soil. The attractiveness of the method for researchers isdetermined by high accuracy (sensitivity limit ±2–3 mg CO2), labour efficiency (one employee can perform up to 50 measurements daily), the ability to carry out determinations at the same time for a large number of experimentaltreatments, no need to titrate alkali solutions immediately after exposure (this can be done once every one or two weeks), the ability to transport hermetically sealed cups with alkali, shorter time needed for t field work (only for placing and collecting cups),lower cost of the equipment and its higher availability (important for rapid organization of measurements), as well as simplicity and ease of use (in particular, alkali solutions are titrated directly in the cups).Цель исследования. Разработка усовершенствованной методики определения фактической среднесуточной скорости эмиссии СО2 из почвы в полевых условиях.
Место и время проведения. Апробация методики проведена в 2024 г. на темно-серой лесной почве ((Luvic Greyzemic Phaeozem (Siltic)) в правобережной части пригорода Новосибирска (район Академгородка) с координатами 54°51′03′′ с.ш., 83°11′00′′ в.д.
Метод. Методика представляет собой одну из модификаций абсорбционного метода определения дыхания почвы. Он основан на поглощении раствором щелочи диоксида углерода, диффузно выделяющегося из почвы. В полевых условиях чашечку с раствором щелочи помещают на поверхность почвы в сосуд-изолятор и закрывают его крышкой. После экспозиции, которая в зависимости от интенсивности дыхания и цели исследования может составлять несколько часов, сутки или быть кратной суткам, остаток щелочи оттитровывают кислотой и рассчитывают количество выделившегося из почвы СО2 с учетом холостого определения.
Основные результаты. Усовершенствование методики связано с изменением конструкции сосуда-изолятора, параметров поглотителя и процедуры определения, что сделало ее более доступной и удобной для массового использования, а также позволило значительно повысить производительность работы. В качестве сосуда-изолятора используется тонкостенная ПВХ труба белого цвета с внутренним диаметром 10 см (площадь сечения 78,5 см2) и высотой 15 см, которая врезается в почву на 5–8 см и на период экспозиции закрывается крышкой. Поглотителем является 10 мл 1 н. раствора NaOH в пластиковой чашечке диаметром 6,2 см, что обеспечивает сорбционную поверхность раствора 30 см2 – 38% накрываемой сосудом-изолятором поверхности почвы. Поглотитель рассчитан на улавливание в сосуде-изоляторе при суточной экспозиции 20–220 мг СО2, что позволяет измерять интенсивность дыхания почвы в диапазоне ~100–1200 мг СО2/м2∙ч. За счет увеличения экспозиции до 96 ч нижний предел можно понизить до 25 мг СО2/м2∙ч, а верхний – значительно увеличить благодаря двухступенчатому измерению, т.е. замене в сосуде–изоляторе раствора щелочи на новый раствор спустя 6–12 ч после начала экспозиции. В результате апробации методики были получены достоверные различия в месячной эмиссии С-СО2 из почвы как в связи с состоянием растительности (залежь – чистый пар), так и по месяцам вегетационного периода – май – октябрь. Коэффициент вариации месячных значений эмиссии в большинстве случаев не превышал 10%, что объясняется небольшой площадью (около 25 м2) экспериментальных делянок и 4-кратной повторностью определения. За период май – октябрь тёмно-серая лесная почва под многолетней залежью потеряла 5,87 т/га С-СО2, а под чистым паром – 4,04. Использование методики в зимний период ограничивается замерзанием раствора щелочи при –3оС.
Заключение. Представлена методика количественного определения среднесуточной интенсивности дыхания почвы, разработанная на основании метода абсорбции. Обоснованы параметры сосуда-изолятора и поглотителя, а также процедура измерения, при которых возможно определение интенсивности дыхания почвы в широком диапазоне – от 25 до 1200 мг СО2/м2∙ч и более. Представлены аргументы в пользу соответствия измеряемых с помощью методики данных фактической эмиссии СО2 из почвы. Привлекательность методики для исследователей определяется высокой точностью (предел чувствительности ±2–3 мг СО2) и производительностью определений (один сотрудник ежедневно может выполнять до 50 измерений), возможностью проведения определений в одно и то же время для большого числа вариантов опыта, отсутствием необходимости в титровании растворов щелочи сразу после экспозиции (это можно делать один раз в одну-две недели), возможностью перевозки до лаборатории герметично закрытых чашечек со щелочью автотранспортом, минимальным временем нахождения сотрудника в полевых условиях (только для расстановки и сбора чашечек), дешевизной оборудования и его доступностью, что важно для быстрой организации измерений; а также простотой и удобством работы (в частности, растворы щелочи титруются непосредственно в чашечках)
История проведения научной конференции «Торфяные болота Сибири: функционирование, ресурсы, восстановление» в 2009–2025 гг.
Full text linkThe paper presents the main idea and history of the conference “Peatlands of Siberia: functioning, resources, restoration” in 2009–2025 in Tomsk. The initiator of the conference was the Siberian Research Institute of Agriculture and Peat, a branch of the Siberian Federal Scientific Center of Agro-Biotechnology of the Russian Academy of Sciences. Over the years, the conference was also co-organized by the Institute for Monitoring of Climate and Ecological Systems of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Tomsk Polytechnic University, Tomsk State University, the Nature and Biodiversity Conservation Union, and the Vasyugan State Nature Reserve. From 2009 to 2015 the conference had a more practical focus, with its primary goal being to establish a roundtable dialogue between representatives of science, business, and regional administration on peat resource use. From 2021 to 2025, the conference format changed in the context of Russia\u27s new climate policy, following the ratification of the Paris Agreement on Climate Change, and the issue of restoring disturbed and depleted peatlands became a pressing task.В статье представлена основная идея и история проведении конференции «Торфяные болота Сибири: функционирование, ресурсы, восстановление» в 2009–2025 году в г. Томске, инициатором которой являлся Сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа – филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН. В разные годы в организации конференции принимали участие Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Томский политехнический университет, Томский государственный университет, Союз охраны природы и биоразнообразия (Nature and Biodiversity Conservation Union), Государственный заповедник «Васюганский» и др. В 2009–2015 гг. конференция имела более практическую направленность; основной целью ее проведения было установление диалога в формате Круглого стола представителей науки, бизнеса и региональной администрации по вопросам использования торфяных ресурсов. В 2021–2025 гг. формат проведения конференции изменился в контексте новой климатической политики России, связанной с ратификацией Парижского соглашения по климату, в связи с чем актуальным стал вопрос восстановления нарушенных и выработанных торфяных болот
Карбоновый полигон «Покровский»: методические аспекты организации полевого опыта по оценке влияния многолетних кормовых культур на секвестрацию углерода почвами агроэкосистем
Full text linkThe aim of the study was to assess the main characteristics of the land use history and soil properties of fallow areas allocated for experimental plots at the “Pokrovsky” carbon test site and justify of the methodology for arranging a field experiment.
Location and time of the study. The study was conducted in the experimental fields of the “Pokrovsky” test site, located in the center of the East European Plain, on the border of the Smolensk and Kaluga regions in the middle reaches of the Ugra River in 2023–2024.
Methods. The study involved description of the of land use history based on historical cartographic materials, detailed mapping of the soil cover of the site, assessing the chemical, physical, agrochemical properties of soils using common methods, as well as assessing their biological activity by measuring CO2 emissions from the soil surface using the chamber method.
Results. Agricultural sod-podzolic soils of the experimental fields were characterized by low humus storage and an average nutrient supply with high degree variation. Carbon storage in the 20 cm layer was 38,3 and 41,3 t/ha for the two experimental fields, used in the study. It was found that in spring, before sowing crops, the soil replicates in both experimental field did not differ significantly in such indicators as temperature, moisture, CO2 emission. The contribution of root respiration to CO2 emission was about 50% at the peak of vegetation for cereal mixtures and legumes.
Conclusions. By the summer of 2024 the “Pokrovsky” carbon test site had four experimental plots located on two fields. Three plots were set up at the beginning of 2023: monodominant planting of red clover, a mixture of perennial cereal crops and red clover, and perennial cereal crops. At the fourth site, at the end of spring 2024, a single-factor field plot experiment was established with perennial legume-cereal mixtures selected taking into account their physiological characteristics and impact on carbon sequestration, on plots identical in chemical and biological properties.Цель исследования. Дать общую характеристику истории землепользования и свойств почв залежных участков, отведенных под экспериментальные поля на карбоновом полигоне «Покровский»; обосновать методологию закладки полевого опыта по оценке влияния многолетних кормовых культур на секвестрацию углерода почвами.
Место и время проведения. Исследования проводили на экспериментальных полях полигона «Покровский», расположенного в центре Восточно-Европейской равнины на границе Смоленской и Калужской областей в среднем течении р. Угра в 2023–2024 годах.
Методы. Исследования включали: характеристику истории землепользования на основе исторических картографических материалов, подробное картографирование почвенного покрова участка, оценку химических, физических, агрохимических свойств почв стандартными методами, а также оценку их биологической активности на основе измерения эмиссии СО2 с поверхности почвы камерным методом.
Основные результаты. Агродерново-подзолистые почвы экспериментальных полей характеризовались низкими запасами гумуса и средней степенью обеспеченности питательными элементами с высокой степенью варьирования. Запасы углерода в слое 0–20 см почвы двух экспериментальных полей составили 38,3 и 41,3 т/га. Установлено, что в весенний период до посева культур почвы повторностей закладываемого полевого опыта значимо не различались по таким показателям как: температура, влажность, эмиссия СО2. Вклад корневого дыхания в эмиссию СО2 составил около 50% на пике вегетации для злаковых смесей и бобовых культур.
Заключение. К лету 2024 года на карбоновом полигоне «Покровский» имелось четыре экспериментальных участка, располагающихся на двух полях. Три участка организованы в начале 2023 года: монодоминантная посадка клевера лугового, смесь многолетних злаковых культур и клевера лугового и многолетние злаковые культуры. На четвёртом участке в конце весны 2024 года заложен однофакторный полевой деляночный опыт с многолетними бобово-злаковыми смесями, подобранными с учетом их физиологических особенностей и влияния на секвестрацию углерода, на идентичных по физико-химическим и биологическим почвенным показателям делянках
Преобразование солевого состава почв Ишимской степи при изменении их влажности
Full text linkThe aim of the study. To study the transformation of salt composition in the Ishim steppe soils as related with changes in their moisture content by comparing the chemical composition of the aqueous extract and soil solution under natural and increased moisture content.
Location of the study. The analysis was carried out with soil samples collected in the Ishim-Irtysh steppe interfluve (Ishim steppe) within the Omsk region (Russia).
Methods. A comparative analytical method was used to compare the chemical composition of the aqueous extract, moistened soil solution and soil solution of natural moisture.
Results. The effect of moisture change on the ion-salt system of heavy loamy soils of the Ishim steppe was studied. With an increase in the soil moisture content the amount of dissolved salts in it invariably increased, which is associated with the solubility of both solid salts in soil and with the ongoing ion exchange processes. Such an increase is mainly due to the increased bicarbonate, sulfate and sodium concentrations. In gypsum-free samples, the decreased content of calcium and magnesium ions in the aqueous extract was observed, as compared with the soil solution. In gypsum-containing samples, on the contrary, an abrupt synchronous increase occurred not only in calcium and sulfate ions content, but also in magnesium in the aqueous extract. With an increase in soil moisture, a change in the ratio between individual ions occurred, significantly affecting the chemistry of salinization.
Conclusions. The increase in soil moisture was shown to shift the ratio of anions in the soil solution towards the sulfate, whereas soil drying shifted the ratio to the chloride type. As for the ratio of cations, increased soil moisture shifted it towards the sodium type and soil drying towards the magnesium type.Цель исследования. Изучить преобразование солевого состава почв Ишимской степи при изменении их влажности путем сравнения химического состава водной вытяжки и почвенного раствора при естественной и повышенной влажности этих почв.
Место проведения. Анализ проводили на почвенных образцах, отобранных на Ишим-Иртышском степном междуречье (Ишимская степь) в пределах Омской области.
Методы. Использовали сравнительно-аналитический метод при сопоставлении химического состава водной вытяжки, увлажненного почвенного раствора и почвенного раствора естественной влажности.
Основные результаты. Выявлено влияние изменения влажности на ионно-солевую систему тяжелосуглинистых почв Ишимской степи. При возрастании влагосодержания почвы количество растворенных солей в ней неизменно возрастает, что связано с растворимостью как твёрдых солей, находящихся в почве, так и с протекающими процессами ионного обмена. Такое увеличение связано, главным образом, с ростом концентрации HCO3-, SO42- и Na+. В образцах, не содержащих гипс, наблюдается снижение содержания ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ в водной вытяжке по сравнению с почвенным раствором. В образцах, содержащих гипс, напротив, происходит скачкообразное синхронное увеличение не только иона кальция и сульфат-иона, но и катиона магния в водной вытяжке. При увеличении влажности отмечается изменение в соотношении между отдельными ионами, существенно изменяя химизм засоления.
Заключение. Увеличение влажности приводит к изменению почвенного раствора по соотношению анионов в направлении сульфатного, а иссушение – в направлении хлоридного типа. По соотношению катионов при увеличении влажности – к натриевому, а при иссушении – к магниевому типу.