The Journal of Soils and Environment / Почвы и окружающая среда
Not a member yet
19035 research outputs found
Sort by
Изменение урожайности и химического состава люцерны посевной под воздействием удобрений
Full text linkThe aim of the study was to examine changes in alfalfa yield and content of biophilic and toxic elements under the influence of various fertilizers in the southern zone of the Amur region.
Location and time of the study. The experimental part of the study was carried out in the Educational and Experimental Farm of the Far Eastern State Agrarian University (Gribskoye village), Amur Region, in 2005-2006.
Methods. Microplot field experiments were carried out, plant and soil samples collected and soil physicochemical properties determined using universally accepted methods, the elemental chemical composition of soil and plant samples was determined by atomic adsorption. Variation statistics was used to process the data obtained.
Results. The yield of alfalfa in different treatments increased control<mineral fertilizers<peat-humic fertilizers, and was about the same in the first and second years of the experiment. Alfalfa was found to most actively accumulate zinc and boron, and the more so under peat-humic fertilizers. The zinc content in alfalfa in all cases exceeded the regulated reference values. Mineral fertilization resulted in the increase in molybdenum content to the values exceeding the permissible level. The cadmium and selenium concentration in plants was minimal, with no statistically significant differences between the treatments; the maximal permissible level for cadmium was not exceeded.
Conclusions. Peat-humic fertilizers led to a greater increase in green phytomass as compared with mineral fertilizers. Alfalfa actively accumulated zinc and boron, and the content of potentially toxic elements (cadmium and lead) did not exceed the maximum permissible values. Revealing production peculiarities and chemical composition of alfalfa, and specifically biophilic and toxic chemical elements under fertilization, is very important for the development of technologies to improve the quantity and quality of the fodder production in the Amur region.Цель исследования. Оценить изменение урожайности люцерны посевной и содержания в ней биофильных и токсичных элементов под воздействием различных удобрений в условиях южной зоны Амурской области.
Место и время проведения. Экспериментальную часть исследования провели в 2005–2006 гг. на территории учебно-опытного хозяйства Дальневосточного государственного аграрного университета (с. Грибское, Амурская область).
Методы. Микрополевые опыты проведены в трех повторностях. Физико-химические свойства почв определяли по общепринятым методикам, элементный химический состав почвенных и растительных образцов исследовали атомно-абсорбционным методом, для обработки полученных данных использовали методы вариационной статистики.
Основные результаты. Урожайность люцерны посевной в вариантах опыта возрастала в ряду: контроль < минеральные удобрения < торфогуминовые удобрения, оставаясь на примерно одинаковом уровне в течение эксперимента. Из изучаемых элементов больше всего люцерна накапливала цинк и бор, причем более активно при внесении торфогуминовых удобрений. Содержание цинка в люцерне посевной во всех случаях превышало нормируемые значения. Внесение минеральных удобрений увеличило содержание молибдена в растениях до значений выше допустимого уровня. Концентрация кадмия и селена в растениях была минимальна, и между вариантами опыта статистически значимые отличия не выявлены, а максимально допустимый уровень кадмия не превышен.
Заключение. Установлено, что торфогуминовые удобрения способствуют большему увеличению зеленой массы люцерны по сравнению с минеральными. Люцерна посевная активно накапливает цинк и бор, содержание потенциально токсичных элементов – кадмия и свинца – не превышает максимально допустимых величин. Выявление продукционных особенностей и химического состава люцерны посевной, особенно в плане содержания в ней биофильных и токсичных элементов под воздействием различных удобрений, в условиях Амурской области имеет важное значение для разработки технологий, направленных на повышение количества и улучшения качества продукции кормопроизводства
Распространение альфегумусовых почв в пределах водораздельного пространства низких гор на Среднем Урале (на примере хребта Басеги)
Full text linkThe aim of the study. To study the distribution patterns of Al-Fe-humus soils in the watershed area of the low mountains (mountain tundra and goltsy landscapes, crooked forests) in the Middle Urals (within the Perm region).
Location and time of the study. The research was conducted within the undisturbed part of the Middle Ural, i.e. the Basegi Ridge, which is included in the Basegi State Nature Reserve and is located in the eastern part of the Perm Territory, on the western slope of the Ural Mountains (58°45\u27-59°00\u27 N, 58°15\u27-58°38\u27 E) in the interfluve of the Usva and Vilva Rivers. The territory is remote from industrial centers. The data obtained in 2009–2020 were used to characterize the soils.
Methods. Al-Fe-humus soils were the object of the study. Comparative-geographical, profile, macromorphological research methods, as well as information-logical analysis were used. Soil diagnostics was based on the presence of the corresponding diagnostic horizon according to the soil classification of Russia. Morphological description of soils was carried out in the field, with some adjustments in the office. Soil samples were selected based on genetic horizons, the color of which was determined using a standard color scale. Information-logical analysis was performed in the ALI program developed in the Altai State Agrarian University, Russia.
Results. The alphеhumus soils profiles consisted of clearly expressed and well-distinguished organogenic and mineral horizons. Organogenic horizons of varying thickness (from 3 to 15 cm) were present in almost all types of soils. The strength of the relationship between the nature of the horizons (organogenic, mineral) and their color was determined. Diagnostic horizons of soils of the Al-Fe-humus section were visually clearly distinguished: BHF (Podburs), E (Podzols), indicating the main processes of soil formation: Al-Fe-humus, podzolic. Regional morphological and genetic features of soils and diagnostic horizons patterns formation in space were determined: development of the Al-Fe-humus horizon was specific to the harsh conditions of the flattened relief tundra; crooked forests had the most favorable conditions for the formation of the podzolic horizon. Simple profiles (monogenetic) develop in the typical high-altitude landscapes, i.e. in the mountain tundra and crooked forest. Soil polygenesis occurs in transitional ecotones of the tundra-crooked forest (e.g. spruce small forest). Seven types and sxi subtypes of soils of the Al-Fe-humus section were diagnosed.
Conclusions. The distribution patterns of Al-Fe-humus soils in the landscapes of the Basegi ridge watershed are determined by the spatial variability of surface sediments, relief, and vegetation. The altitude of the landscape distribution varied on differently exposed slopes. Accordingly, the change in the soil cover composition of the low mountains watershed occurs depending on the slope exposure. A tendency for the development of of Al-Fe-humus soil subtypes was revealed: under the more humid conditions, illuvial-humus subtypes are formed under a thick organogenic ground cover, whereas under the less humid conditions, illuvial-ferruginous subtypes develop. The watershed soil cover in the low mountains is represented by different types of the Al-Fe-humus soils, which we recommend classifying as zonal soils, i.e. as Podburs in the mountain tundra, as Podzols in the crooked forests, and as Sod-Podburs and Sod-Podzols in the transition zone from the tundra to the crooked forest.Цель исследования. Изучить закономерности распространения альфегумусовых почв водораздельного пространства низких гор (горной тундры и гольцовых ландшафтов, криволесья) на Среднем Урале (в пределах Пермского края).
Место и время проведения. Исследования проводили в пределах ненарушенной части Среднего Урала – хребта Басеги, который включён в состав «Государственного заповедника «Басеги» и расположен в восточной части Пермского края, на западном склоне Уральской горной страны (координаты: 58°45\u27-59°00\u27 с.ш., 58°15\u27-58°38\u27 в.д.) в междуречье рек Усьвы и Вильвы. Территория удалена от промышленных центров. Для характеристики почв использованы данные автора за 2009–2020 гг.
Методы. Объект исследования – альфегумусовые почвы. Использованы сравнительно-географический, профильный, макроморфологический методы исследования и информационно-логический анализ. Диагностику почв проводили по наличию соответствующего диагностического горизонта согласно классификации почв России. Морфологическое описание почв проведено в поле, с корректировкой в камеральных условиях. Почвенные образцы отобраны по генетическим горизонтам, окраску которых определяли по стандартной цветовой шкале. Информационно-логический анализ выполнен в программе ALI, разработанной в Алтайском ГАУ.
Основные результаты. Профили альфегумусовых почв состоят из отчетливо выраженных и хорошо различимых органогенных и минеральных горизонтов. Органогенные горизонты различной мощности (от 3 до 15 см) присутствуют практически во всех типах почв. Определена теснота связи между природой горизонтов (органогенные, минеральные) и их цветом. Визуально отчетливо выделяются диагностические горизонты почв отдела альфегумусовые – BHF (подбуры) и E (подзолы), указывающие на основные процессы почвообразования – альфегумусовый и подзолистый. Определены региональные морфолого-генетические особенности почв и закономерности формирования диагностических горизонтов в пространстве: развитие альфегумусового горизонта является специфичным для суровых условий тундры при выположенном рельефе, а в криволесье наиболее благоприятные условия для формирования подзолистого горизонта. Простые профили (моногенетические) развиваются в характерных высотных ландшафтах – горной тундре и криволесье. Полигенез почв встречается в переходных экотонах тундра-криволесье (еловое мелколесье). Диагностировано семь типов и шесть подтипов почв отдела альфегумусовые.
Заключение. Закономерности распространения альфегумусовых почв в ландшафтах водораздельной части хребта определяются пространственной вариабельностью поверхностных седиментов, рельефом и растительностью. Высота распространения ландшафтов различается на склонах разных экспозиций. Соответственно, изменение состава почвенного покрова водораздельной части низких гор происходит в зависимости и от экспозиции склонов. Установлена тенденция развития подтипов альфегумусовых почв: в более влажных условиях под мощным органогенным напочвенным покровом формируются подтипы иллювиально-гумусовые, а в менее увлажненных условиях – подтипы иллювиально-железистые. Почвенный покров в пределах водораздельного пространства низких гор представлен разными типами почв отдела альфегумусовые, которые рекомендуем отнести к зональным почвам: в горной тундре – подбуры, криволесье – подзолы, переходной зоне тундра-криволесье – дерново-подбуры, дерново-подзолы
Сравнение состава органических соединений в торфах и водах разных типов болот южно-таёжной подзоны Западной Сибири
Full text linkThe aim of the study was to examine the composition of organic compounds in the water of different mire types in the Tomsk region, depending on the compouns\u27 content in peat deposits.
Location and time of the study. Water and the corresponding peat were sampled in July-August 2016 in the raised bogs, transitional mires and fens of the southern taiga subzone of West Siberia within the boundaries of the Tomsk region. Peat samples were taken at a depth of 30–60 cm.
Methods. Extraction of organic compounds from the water samples was carried out with 10% hexane solution in chloroform. Peat samples were dried and crushed, and organic compounds from peat were concentrated by extraction with 7% of methanol solution in chloroform at 60°С. The individual and component composition of organic compounds in water and peat was studied by chromatomass spectrometry using a magnetic chromatomass spectrometer.
Results. In the peat–water series, individual groups of biomolecules were found to be unevenly distributed. Among the acyclic structures in mesotrophic peat with wood and cotton grass and Sphagnum peat, n-alkanes dominated (28-65%), whereas in sedge and hypnum eutrophic peat n-alkanes accounted for no more than 30%. N-alkanes also predominated in water (38-54%), with the exception of the Tisanskoe transitional mire and the Ishkol fen, where low-chain ethers of fatty acids were dominant. A high content of the latter was also observed in the water of the raised bogs. Carbonyl structures, n-alkane–2-ones, predominated in sedge and sedge-gypsum eutrophic peat. Carbonyl structures, n-alkane–2-ones, predominated in sedge and sedge-gypsum lowland peat, and diketones-diones were also found in some peat samples. The proportion of carbonyl structures in water was significantly lower, and compounds with a hydroxyl group, n–alkanol were common in them. Wood-fluff, sedge and sedge-hypnum peat were enriched with acyclic compounds. Cyclic structures prevailed in the upper peat and one of the transitional peats. It was shown that the composition of cyclic compounds in sphagnum bog peat was dominated by pentacyclic triterpenoids, wh whereas in transitional mire moss it was dominated by diterpenoids, and in wood-fluff and sedge-hypnum by steroids. The ratio of the individual groups of cyclic compounds in the water of most mires was close to that in the corresponding peat. Only in two mires the ratio between the groups of cyclic structures in water and peat differed.
Conclusions. The analysis of the organic compounds composition showed that acyclic compounds in peat and water, along with the n-alkanes prevalence, contained in large quantities compounds with a carbonyl group, such as n-alkane-2-ones, diketones and n-aldehydes, and long–chain esters in water. The composition of cyclic compounds of raised peats was dominated by pentacyclic triterpenoids; whereas steroids dominated in the sediment-hypnum lowland and wood-fluff transitional peat, diterpenoids prevailing in the moss transitional peat. Bog waters mostly inheriyclic compounds of the corresponding peats.Цель исследования. Определение особенностей состава органических соединений в воде разных типов болот Томской области в зависимости от их содержания в торфяной залежи.
Место и время проведения. Отбор проб болотных вод и соответствующих торфов проводили в июле–августе 2016 года на верховых, переходном и низинных болотах южно-таёжной подзоны Западной Сибири в границах Томской области. Пробы торфа были отобраны на глубине 30–60 см.
Методы. Экстракцию органических соединений из болотных вод осуществляли раствором 10% гексана в хлороформе. Образцы торфа были высушены и измельчены, органические соединения из торфа сконцентрированы путем экстракции 7% раствором метанола в хлороформе при 60°С. Исследование индивидуального и компонентного состава органических соединений в воде и торфе проводили методом хроматомасс-спектрометрии с использованием магнитного хроматомасс-спектрометра.
Основные результаты. Исследован состав органических соединений торфов и вод в разных типах болот Томской области. Установлено, что в ряду торфа – болотные воды отдельные группы биомолекул распределены неравномерно. Среди ациклических структур в древесно-пушицевом и сфагновых торфах доминируют н-алканы (28–65%), в осоковых и гипновых торфах их доля не превышает 30%. В болотных водах преобладают н-алканы (38–54%), за исключением переходного болота Тисанское и низинного Ишколь, где доминируют длинноцепочечные эфиры жирных кислот. В осоковом и осоково-гипновом низинных торфах преобладают карбонильные структуры – н-алкан-2-оны, в некоторых торфах обнаружены также дикетоны – дионы. В водах доля карбонильных структур существенно ниже, в них распространены соединения с гидроксильной группой – н-алканолы. Древесно-пушицевый, осоковый и осоково-гипновый торфа обогащены ациклическими соединениями. В верховых торфах и одном из переходных преобладают циклические структуры. Показано, что в составе циклических соединений в сфагновых верховых торфах преобладают пентациклические тритерпеноиды, в моховом переходном – дитерпеноиды, а в древесно-пушицевом и осоково-гипновом – стероиды. Соотношение содержания отдельных групп циклических соединений в водах большинства болот близко к таковому в соответствующих торфах. Только в двух болотах соотношение групп циклических структур в водах и торфе отличается.
Заключение. Анализ состава органических соединений показал, что в торфах и водах среди ациклических соединений, наряду с преобладанием н-алканов, в большом количестве присутствуют соединения с карбонильной группой – н-алкан-2-оны, дикетоны и н-альдегиды, а в водах – длинноцепочечные эфиры. В составе циклических соединений верховых торфов доминируют пентациклические тритерпеноиды; в осоково-гипновом низинном и древесно-пушицевом переходном торфах – стероиды, а в моховом переходном – дитерпеноиды. Болотные воды в большинстве наследуют циклические соединения соответствующих торфов
Оценка протолитических свойств органических полиэлектролитов почв методом pK-спектроскопии
Full text linkThe aim of the study was to test the possibility of using the pK spectroscopy to evaluate the acid-base properties of humic substances and water-soluble soil fractions.
Location and time of the study. The studied preparations of fulvic acids were isolated from the organogenic horizons of peaty-podzolic surface-gley soil (Eutric Albic Stagnic Histic Retisol (Loamic)), virgin and arable podzolic soils (Eutric Albic Retisols (Loamic)). The soils are located in the middle taiga zone (Maximovsky station of the Institute of Biology, 8 km west of Syktyvkar and the field of Syktyvkar state farm, 5 km south-west of Syktyvkar). Soils were sampled from 1 to 30 August 2014. To study the protolytic properties of the soil liquid phase, samples of the organogenic horizons of three soils were also taken in July 2018: sod-podzolic non-gleyed (Eutric Albic Retisol (Loamic)), sod-podzolic gleyed (Distric Gleyic Retisol (Loamic)) and sod-podzolic gleyed (Eutric Albic Retisol). The soils are located 1 km north-west of Krutotyla village, Priluzsky district (Komi Republic, Russia).
Methods. Potentiometric titration of soil organic polyelectrolyte solutions was carried out at 25±1 °C. The EMF of the titrated solutions was measured on a pH-150 ionometer using an ESL-15-11 glass electrode. Aliquots of aqueous solutions of fulvic acids and soil extracts were titrated with HCl or NaOH solutions. Titration was carried out in pH ranges from the starting point of titration to 3.0 when titrating with acid solution and to 10.0 when titrating with base solution. Titration of solutions of organic compounds was carried out in 3–5 replicates. The pK-spectra of the systems were calculated from the potentiometric titration curves using the “PKSVD” computer program.
Results. The results of the pK-spectroscopy testing showed that this method was more illustrative and informative than the traditional method of continuous potentiometric titration. The “PKSVD” programme allows pK-spectra to be calculated with sufficient accuracy for complex natural polyelectrolytes such as fulvic acids and water-soluble organic substances of soils. The use of the “SPLINE” programme for experimental relathinship smoothing allows the results of pK-spectra construction to be improved. The application of the pK-spectroscopy method allowed to determine the values of acidity constants for groups of complex natural systems, to calculate the number of acid groups and to obtain new results of both fundamental and applied character. The organic polyelectrolytes of the soils studied revealed the presence of three to five ionogenic groups with pK values ranging from 3.2 to 9.6.
Conclusions. The method of pK-spectroscopy using linear regression analysis with restrictions on non-negativity of solutions opens wide possibilities for potentiometric analysis of complex protolytic systems, including various environmental objects. This method significantly extends the understanding of the physico-chemical properties of humic substances and soil organic matter.Цель исследования. Проверить возможность использования метода pK-спектроскопии для оценки кислотно-основных свойств гуминовых веществ и водорастворимых фракций почв.
Место и время проведения. Исследованные препараты фульвокислот выделены из органогенных горизонтов торфянисто-подзолистой поверхностно-оглеенной (Eutric Albic Stagnic Histic Retisol (Loamic)), целинной и пахотной подзолистых почв (Eutric Albic Retisols (Loamic)). Почвы расположены на территории средней тайги (Максимовский стационар Института биологии ФИЦ КНЦ УрО РАН, расположенный в 8 км к западу от г. Сыктывкар и поле Сыктывкарского совхоза в 5 км к юго-западу от г. Сыктывкар). Период отбора почв – с 1 по 30 августа 2014 года. Для изучения протолитических свойств жидкой фазы почвы отобраны образцы органогенных горизонтов трех почв: дерново-подзолистая неоглеенная (Eutric Albic Retisol (Loamic)), дерново-подзолистая глееватая (Distric Gleyic Retisol (Loamic) и дерново-подзолистая глеевая (Eutric Albic Retisol). Почвы расположены на расстоянии 1 км к северо-западу от села Крутотыла Прилузского района (Республика Коми, Россия). Период отбора почв – с 1 по 10 июля 2018 года.
Методы. Потенциометрическое титрование растворов органических полиэлектролитов почв проводили при температуре 25±1 °C. ЭДС титрованных растворов измеряли на иономере pH-150 с помощью стеклянного электрода ЭСЛ-15-11. Аликвоты водных растворов фульвокислот и почвенных вытяжек титровали растворами HCl или NaOH. Титрование проводили в диапазонах рН от начальной точки титрования до 3,0 при титровании раствором кислоты и до 10,0 при титровании раствором основания. Титрование растворов органических соединений проводили в 3–5-кратной повторности. Для расчета pK-спектров систем по кривым потенциометрического титрования использовали компьютерную программу «PKSVD».
Основные результаты. Результаты апробации метода pK-спектроскопии показали, что данный метод является более наглядным и информативным, чем традиционный метод непрерывного потенциометрического титрования. Программа «PKSVD» позволяет рассчитывать pK-спектры с достаточно высокой точностью для сложных природных полиэлектролитов, таких как фульвокислоты и водорастворимые органические вещества почв. Использование программы «SPLINE» для сглаживания экспериментальной зависимости позволяет улучшить результаты построения pK-спектра. Использование метода pK-спектроскопии позволило определить значения констант кислотности групп сложных природных систем, рассчитать число кислотных групп, получить новые результаты как фундаментального, так и прикладного характера. В исследованных органических полиэлектролитах почв выявлено наличие от трех до пяти ионогенных групп со значениями pK от 3,2 до 9,6.
Заключение. Метод pK-спектроскопии, использующий линейный регрессионный анализ с ограничениями на неотрицательность решений, открывает широкие возможности для потенциометрического анализа сложных протолитических систем, в том числе различных объектов окружающей среды. Этот метод значительно расширяет представления о физико-химических свойствах гумусовых веществ и почвенного органического вещества
Геохимия болотных вод голоценового разреза Большого Убинского ряма (Барабинская лесостепь)
Full text linkThe aim of the study was to investigate the chemical composition and formation patterns of peatland water in the Bolshoy Ubinsky Ryam during the Holocene.
Location and time of the study. The study focused on peatland water from the Bolshoy Ubinsky Ryam, located in the forest-steppe zone in the south of West Siberia, at the southern boundary of the Baraba Lowland. Water sampling was conducted in September 2024.
Methods. The ionic composition of peatland water was determined using titrimetry, capillary electrophoresis, and photometry. Concentrations of Ca, Mg, Na, K, Al, Fe, Si, As, Cr, Cu, Pb, Zn, B, Mn, Sr, and Sb were measured by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). Concentrations of dissolved organic carbon (DOC) and dissolved nitrogen (DN) were determined using a Multi N/C 2100S analyzer. Authigenic iron minerals were detected using a TESCAN MIRA 3 LMU scanning electron microscope equipped with microanalysis systems.
Results. For the first time, the chemical composition of peatland water throughout the sequence of peat deposits was obtained for the Bolshoy Ubinsky Ryam. The concentration of most major ions and chemical elements decreased from the fen peat types to transitional and bog peats, the latter receiving their hydro-mineral nutrition solely by atmospheric aerosols and the ash fraction after mineralization of plant biomass. The proximity of the underlying bedrock, reducing environmental conditions, as well as the dissolution of certain minerals and filtration of groundwater through the basal horizon of the peat deposit, led to the increased concentrations of Cl–, Ca²⁺, Mg²⁺, Si, B, Mn, and Sr in the waters of fen peats. Compared to fen and transitional peats, the water of bog peats exhibited higher contents of Al, Fe, and Sb. A down-profile shift in the associations of authigenic iron mineral phases was observed: bog peats were characterized by the prevalence of oxides and hydroxides, whereas the fen part of the peat deposit was characterized by the presence of Fe sulfides (pyrite).
Conclusions. The obtained data convincingly demonstrate that the vertical geochemical zonation of peatland waters is directly determined by the genetic type of peat and the lithology of the underlying mineral deposits.Цель исследования. Изучить химический состав и закономерности формирования болотных вод Большого Убинского ряма в голоцене.
Место и время проведения. Объектом исследования стали болотные воды Большого Убинского ряма, расположенного в лесостепной зоне Западной Сибири, на южной границе Барабинской низменности, отобранные в сентябре 2024 г.
Методы. Титриметрический, капиллярный электрофорез, фотометрический методы для определения ионного состава болотных вод. Метод атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС) для определения Ca, Mg, Na, K, Al, Fe, Si, As, Cr, Cu, Pb, Zn, B, Mn, Sr, Sb. Содержание растворенных органического и неорганического углерода определены на анализаторе Multi N/C 2100S. Аутигенные минералы Fe детектированы с помощью сканирующего электронного микроскопа TESCAN MIRA 3 LMU с системами микроанализа.
Основные результаты. Впервые для Большого Убинского ряма был получен химический состав болотных вод по всему разрезу торфяных отложений. Концентрация большинства основных ионов и химических элементов в болотных водах уменьшается от торфов низинного типа к переходным и верховым, т.к. в последних водно-минеральное питание осуществляется лишь за счет атмосферных аэрозолей и зольной части минерализующейся растительной биомассы. Близость залегания подстилающих пород, восстановительные условия среды, а также разрушение ряда минералов и фильтрация грунтовых вод через подошвенный горизонт торфяной залежи обусловливают повышение в болотных водах низинных торфов концентраций Cl–, Ca2+, Mg2+, Si, B, Mn, Sr. В сравнении с низинными и переходными торфами, в болотных водах верхового торфа отмечается более высокое содержание Al, Fe, Sb. Вниз по разрезу наблюдается смена ассоциаций аутигенных минеральных фаз железа: верховые торфа характеризуются развитием оксидов и гидроксидов, а низинная часть торфяной залежи характеризуется присутствием сульфидов Fe (пирит).
Заключение. Полученные данные убедительно демонстрируют, что вертикальная геохимическая зональность болотных вод напрямую обусловлена генетическим типом торфа и литологией подстилающих минеральных отложений
К 90-летию со дня рождения члена-корреспондента РАН Гаджиева И.М.
Full text linkThe article provides basic information about the professional, organizational, and administrative activities of Ilyas Mamedovich Gadzhiev, a renowned Russian soil scientist and ecologist, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Biological Sciences, Professor, Honored Ecologist of Russia, winner of the State Prize of the Russian Federation, and the member of the Mongolian Academy of Sciences, Professor I.M. Gadzhiev worked fruitfully in the Institute of Soil Science and Agrochemistry of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences since its founding, he dedicated his entire life and scientific talent to the development of soil science, focusing on soil genesis and evolution in Siberia and Mongolia, soil classification and cartography, and the comprehensive assessment and rational use of soil cover. He made a significant contribution to the development of soil science and related fields.В статье приведены основные сведения о профессиональной, организаторской и административной деятельности Ильяса Мамедовича Гаджиева – известного российского почвоведа и эколога, члена-корреспондента РАН, доктора биологических наук, профессора, заслуженного эколога России, лауреата Государственной премии РФ, академика Монгольской академии наук. Плодотворно работая в ИПА СО РАН со дня его основания, он всю свою жизнь и талант ученого посвятил развитию почвоведения, занимаясь вопросами генезиса и эволюции почв Сибири и Монголии, почвенной классификации и картографии, комплексной оценки почвенного покрова и его рационального использования, внеся существенный вклад в развитие почвоведения и смежных наук
Некоторые биологические особенности почв Куйдусунской впадины Оймяконского Нагорья
Full text linkThe aim of the study. To investigate some microbiological properties of the catenal series of soils in the Kuidusun depression of the Oymyakon Highlands.
Location and time of the study. The study area is located in the vicinity of the Tomtor village (N63°15\u2741.94\u27\u27; E143°10\u2726.91\u27\u27) of the Oymyakonsky district of the Republic of Sakha (Yakutia, Russia). Soil samples were collected in the fall of 2011 at the main positions of the catena. The length of the catena is 38 km, the altitude a.s.l. is 727-821m. Soils are classified as Cambic Cryosols (fragic, мurshic), (forest); Skeletic Cryosols (aridic), (steppe meadow), Cambic Cryosols (fluvic), (typical meadow); Folic Cryosols (swampy meadow).
Methods. The content of labile soil organic matter (LOC) was determined photocalorimetrically in soil extracts with phosphate buffer (1/15 M, pH 6.8). The number of colony-forming units (CFU) was determined using standard MPA, KAA, and Czapek media. The functional spectrum of the soil microbiota was assessed using the community level physiological profile (CLPP) method. All properties were studied in 10 cm thick layers to a depth of 40 cm. Soil urease activity was assessed by ammonium production from urea.
Results. At the time of sampling moisture content of soil samples down the catena increased from 5 to 20%, whereas the LOC content increased from 2 to 6 g C /kg. In the 0–10 cm layer, the greatest accumulation of LOC was observed in the soil under a typical meadow. The highest number of CFU (150 million/g soil) in a dilute MPA medium was also found there. An increase in the proportion of CFU in the dormant state was revealed in the soil series from the lower position of the catena to the upper one. In the same series, an increase in the oligotrophic index of the community was noted. The highest metabolic activity was observed in the soil under a swampy meadow, whereas the lowest was shown by the soil under a forest. The enrichment of soil organic matter with microbiota cells increased in the series of soils f in the following order: a swampy meadow – a typical meadow – a steppe meadow, whereas the specific activity of the microbiota decreased. Urease activity of the soil was detected mainly in the 0–10 cm layer; in the underlying layers the activity was more than 500 times lower.
Conclusions. The biological properties of the studied soils corresponded to the known patterns established for the catenal series of soils in other soil and climatic conditions. The peculiarity of the studied soils was related to the extremely sharp differentiation of the microbiological profile. The absolute predominance of actinomycetes CFU in the soil under the steppe meadow was the major characteristic feature of the culturable part of the soil microbial community.Цель исследования – общая микробиологическая характеристика катенального ряда почв Куйдусунской впадины Оймяконского нагорья.
Место и время проведения. Район исследования – окрестности п. Томтор (N63°15\u2741,94\u27\u27; E143°10\u2726,91\u27\u27) Оймяконского района Республики Саха (Якутия). Образцы почв отобрали осенью 2011 г. на основных позициях катены. Длина катены ~38 км, высота над ур. м. нижней точки 727 м, верхней – 821 м. Почвы – мерзлотный подбур (лес); мерзлотная каштановая (остепенённый луг), мерзлотная аллювиальная дерновая (настоящий луг); мерзлотная торфяная низинная (заболоченный луг).
Методы. Содержание подвижного органического вещества (ПОВ) в почве определяли по оптической плотности вытяжки фосфатным буфером (1/15М, рН 6,8). Число колониеобразующих единиц (КОЕ) определяли на стандартных средах МПА, КАА, Чапека. Оценку функционального спектра микробного комплекса почвы провели методом мультисубстратного тестирования с применением 24 субстратов. Уреазную активность почвы оценивали по разложению мочевины с колориметрическим определением продукта реакции – аммония. Все показатели изучили по слоям почвы толщиной 10 см до глубины 40 см.
Основные результаты. Влажность образцов почвы в слое 0–10 см вниз по катене на момент отбора проб изменялась от 5 до 20%, содержание ПОВ – от 2 до 6 г С /кг. В слое 0–10 см наибольшее накопление ПОВ отмечено в почве под настоящим лугом. Там же обнаружено наибольшее число КОЕ (150 млн/г почвы) на разбавленной среде МПА. Установлено увеличение доли клеток, находящихся в стадии покоя, в ряду почв от нижней позиции катены к верхней. В этом же ряду отмечено повышение показателя олиготрофности сообщества. Наибольшая метаболическая активность отмечена в почве под заболоченным лугом, наименьшая – под лесом. Обогащённость органического вещества микроорганизмами возрастала в ряду почв под лугом заболоченным – лугом настоящим – лугом остепнённым, в то время как показатель удельной активности микробиоты снижался. Уреазная активность почвы выявлена преимущественно в слое 0–10 см; при переходе в нижележащий слой показатель снижался более чем в 500 раз.
Заключение. Общие черты биологических свойств изученных почв соответствовали известным закономерностям, установленным для катенального ряда почв в других почвенно-климатических условиях. Особенность изученных почв заключалась в крайне резкой дифференциации микробиологического профиля. Падение числа КОЕ при переходе из верхнего 0–10 см слоя в нижние достигало 30–60 раз, ферментативной активности – до 500 раз. Особенность культивируемой части микробного сообщества почвы также заключалась в абсолютном преобладании КОЕ актиномицетов в почве под остепенённым лугом. На этом варианте актиномицеты преобладали не только на среде КАА, где часто учитывают эту группу микроорганизмов, но и на средах МПА и Чапека. Установленные закономерности отражают повышение микробиологической переработанности почвенного органического вещества от заболоченной почвы к остепенённой при снижении удельной активности микробиоты в этом же ряду почв
Гумусовая составляющая педоседиментов конца сартанского криохрона в бассейне реки Надым (Западная Сибирь)
Full text linkThe aim of the study. To assess the potential of humus substances from the pedosediments in the polygonal ice wedges pseudomorphs as indicators of the paleoecological conditions of their formation during the period of their functioning within the surface soil, using the case of the Razduv object of the end of the Sartan cryochron (corresponding to MIS-2) in the basin of Nadym River (West Siberia).
Important comment: In this paper the terms “humus”, “humus component of soils” and the “system of humus substances” are used as synonyms.
Location and time of the study. The research was conducted in the Nadym district of the Yamalo-Nenets Autonomous Okrug (YaNAO), at the Razduv site 15 km to the north-east of the Nadym city, during the late summer 2018.
Methods: The study is based on a new methodological approach to the diagnostics of the bioclimatic conditions at the end of Sartanian cryochron in one of the northern territories of West Siberia, based on the humus substances of pedosediments which serve as indicators of paleoenvironment.
Main results. It was established that the applied indicator features of the formation conditions of the studied pedosediments, based on indicators of the composition and spectral properties of their humus component, correlated well with each other, in their totality reflecting the cold humid conditions of soil formation, similar to those for modern soils of different tundra subzones of the West Siberia.
Conclusions. The study of the specific features of composition, structure and properties of humus substances from the pedosediments in the pseudomorphs after polygonal ice wedges, dated back to the end of the Sartanian cryochron at the key section of Razduv and revealing the indicators of their formation conditions, demonstrated that the characteristics of the humus substances system and in particular one of its components, i.e. humic acids, obtained by independent methods, have high diagnostic significance for reconstructing paleoclimatic and paleoecological conditions of their formation. Characteristics of modern soils and paleosols from various parts of North Siberia, from northern Trans-Urals to the coastal lowlands in the north of Yakutia, were used as a recent reference dataset for diagnostics and reconstruction of the bioclimatic conditions of paleosol development on the land surface during MIS 2. It was confirmed that the studied samples, attributed to redeposited soil materials, i.e. pedosediments, due to their morphology in fact had undergone the phase of pedogenesis that is evidenced by the presence of humus substances, including humic acids with their typical outline of FTIR-spectra with a characteristic set of the absorption bands, individual ratio of the main structural elements and similar variation of the quantitative parameters of the fluorescence emission. The closest similarity of the composition and proportion of the main components of the humus substances system was found between the samples of the Sartanian pedosediments and the modern soils formed in the tundra conditions of West Siberia. The similarity of the main humus substances ratio, as well as the main structure-forming elements and values of all fluorescence characteristics of humic acids, especially for the samples with higher humus content and those affected by permafrost, was revealed. These results confirm that at the end of the Sartanian cryochron the pedogenesis in the vicinities of Razduv section was similar to that is now going on in the region located to the north of the study site.Цель исследования. Оценить индикационные возможности гумусовых веществ педоседиментов из псевдоморфоз по полигонально-жильным льдам для выявления палеоэкологических условий их формирования в период функционирования в составе почв на дневной поверхности на примере объекта Раздув конца сартанского криохрона (аналога MIS-2) в бассейне реки Надым (Западная Сибирь).
Важное замечание. В настоящей работе термины «гумус», «гумусовая составляющая почв» и «система гумусовых веществ» используются как синонимы.
Место и время проведения. Надымский район ЯНАО, урочище Раздув, 15 км к северо-востоку от г. Надым; позднелетний период, 2018 г.
Методы. Использован новый подход к диагностике биоклиматических условий конца сартанского криохрона одной из северных территорий Западной Сибири, основанный на содержащихся в педоседиментах гумусовых веществах, которые выполняют роль индикаторов палеоприродной среды.
Основные результаты. Установлено, что примененные индикаторные признаки условий формирования исследованных педоседиментов, основанные на показателях состава и спектральных свойств их гумусовой составляющей, хорошо коррелируют между собой и в своей совокупности отражают холодные гумидные условия формирования, аналогичные таковым для современных почв разных подзон тундры Западной Сибири.
Заключение. Исследование, посвященное обсуждению специфичности состава, строения и свойств гумусовых веществ педоседиментов из псевдоморфоз по полигонально-жильным льдам конца сартанского криохрона на примере ключевого участка Раздув и выявлению признаков, несущих информацию об условиях их формирования, показало, что получаемые независимыми методами и подобранные для этой цели показатели индикаторных свойств системы гумусовых веществ и одного из ее компонентов – гуминовых кислот, при решении вопросов, связанных с диагностикой биоклиматической или палеоэкологической обстановки их образования, имеют высокую значимость. В качестве современной сравнительной (рецентной) базы для диагностики и реконструкции биоклиматических условий формирования палеопочв, находящихся на дневной поверхности в период, соответствующий MIS-2, использованы характеристики современных и палеопочв северных территорий Сибири: от зауральских северных территорий до приморских низменностей Севера Якутии. Выявлено, что отобранные для исследования образцы, отнесенные по морфологическим признакам к продуктам переотложенных палеопочв – педоседиментам, действительно прошли стадию педогенного преобразования, о чем свидетельствует наличие в них гумусовых веществ, в том числе и гуминовых кислот, типичный для последних абрис ИК-Фурье спектра с характерным набором полос поглощения, индивидуальным соотношением основных структурообразующих элементов и близкими пределами количественных параметров флуоресценции испускания. Наиболее близкую сходимость состава и соотношения основных компонентов системы гумусовых веществ имеют образцы из педоседиментов конца сартанского криохрона и современных почв, сформировавшихся в условиях лесотундры Западно-Сибирского региона, для которых выявлена близость параметров соотношения основных компонентов системы гумусовых веществ, соотношения основных структурообразующих элементов, пределы величин всех флуоресцентных характеристик гуминовых кислот, особенно для образцов с повышенным содержанием гумусовых веществ и тех, которые испытывают влияние многолетнемерзлых пород. Это свидетельствует том, что в конце сартанского периода почвообразование было аналогичным таковому, имеющему место в более северных районах, чем район местонахождения урочища Раздув.
Динамика пулов углерода в постагрогенных экосистемах южной тайги
Full text linkThe aim of the study was to assess the nature of changes in the main carbon pools of ecosystems during post-agrogenic vegetation restoration for different agricultural lands.
Location and time of the study. The research was carried out in the Kostroma region. The objects are chronosequences, representing overgrown arable land, hayfield, hayfield-pasture and a well-fertilized private garden.
Methods. The biomass of forest stand was calculated allometrically; the biomass of living ground plant cover was calculated using the method of cuttings (aboveground) and monoliths (underground). Soil organic carbon content was determined by dichromate digestion, and soil microbial biomass was assessed by substrate-induced respiration.
Results. During succession in arable lands and hayfields, an increase in ecosystem carbon reserves was revealed due to the growth of woody phytomass, the share of carbon reserves growing from 0–10 to 65–78% over 40–50 years. When fertilized vegetable gardens become overgrown within 35 years, there was no regeneration of the tree stand. The upper horizons of arable soils contained 0,83–1,05% organic carbon, whreas the soil of the hay and the hay-pasture meadows contained 2,25% and 3,97%, respectively, and the soil of a vegetable garden contained 4,89%. When arable land is overgrown, carbon reserves in the old arable layer increased from 2,0–2,6 to 3,0–5,0 kg C/m2; when the hay meadow is overgrown, soil organic carbon stock decreased from 5,2 to 4,8 kg C/m2; in the hayfield-pasture, it decreased by 3,8 times; in the vegetable gardens, the carbon stock (10 kg C/m2) remained virtually unchanged for 35 years.
Conclusions. When reforesting arable lands, as well as hayfields in the absence of livestock grazing, ecosystem carbon reserves increased 4–7 times with a decrease in the soil carbon share. The direction and nature of the carbon pools dynamics is determined by the soil humus state at the beginning of succession and, as a consequence, the type of use.Цель исследования. Оценить характер изменения основных пулов углерода экосистем при постагрогенном восстановлении растительности для разных сельскохозяйственных угодий.
Место и время проведения. Исследования проводили в Костромской области. Объекты – хроноряды, представляющие собой зарастающую пашню, сенокос, сенокос-выгон и хорошо удобряемый частный огород.
Методы. Биомасса древостоя рассчитана аллометрически, живого напочвенного покрова – методом укосов (надземная) и монолитов (подземная). Содержание почвенного углерода определяли методом бихроматного окисления; микробную биомассу почвы оценивали методом субстрат-индуцированного дыхания.
Основные результаты. В течение сукцессии для пашен и сенокосов выявлено увеличение запасов углерода экосистемы за счёт роста древесной фитомассы, доля запасов углерода которой растёт от 0–10 до 65–78% за 40–50 лет. При зарастании удобренных огородов в течение 35 лет возобновления древостоя нет. В пахотном слое используемых в настоящее время почв содержится 0,83–1,05% органического углерода, в почве сенокосного луга – 2,25%, сенокосно-пастбищного луга – 3,97%, в почве огорода – 4,89%. При зарастании пашен запасы углерода в старопахотной толще увеличиваются от 2,0–2,6 до 3,0–5,0 кг С/м2, при зарастании сенокосного луга – снижаются от 5,2 до 4,8 кг С/м2, сенокоса-выгона – снижаются в 3,8 раза, огорода – за 35 лет практически не меняются (более 10 кг С/м2).
Заключение. При лесовосстановлении по пашням, а также сенокосам при отсутствии выпаса скота, запасы углерода экосистемы увеличиваются в 4–7 раз при уменьшении доли почвенного углерода. Направление и характер динамики пулов углерода определяется гумусным состоянием почвы в начале сукцессии и, как следствие, типом использования
Сезонная активность анаэробной дегидрогеназы торфяных почв в связи с химическими факторами окислительно-восстановительной среды осушенных лесных болот
Full text linkThe aim of the study was to study the specifics of seasonal fluctuations of anaerobic dehydrogenase of peat soils under the influence of forestry hydromelioration, a powerful exogenous factor affecting the speed and direction of biochemical processes.
Location and time of the study. The southern taiga one of West Siberia during June–October 2001–2003 (geographical coordinates 56°23\u27071" NL, 84°34\u2704" EL).
Methods. Investigation of the seasonal dynamics of the activity of anaerobic dehydrogenase and chemical components of the soil environment – C, NH4+, Fe2+, Fe3+, Fec (associated with organic matter) using the method of systemic ecological analysis.
Results. The profile of drained forest peat soils was clearly differentiated into three zones: 0-5 cm of high anaerobic dehydrogenase activity, 5-10 cm of moderate activity and 10-30 cm of low activity of the enzyme. The main trend in seasonal fluctuations of the dehydrogenase activity from June to October was approximated by a second-order parabola. According to the regression equation parameters, in poorly drained soils the weekly increase in dehydrogenase activity averaged 0,205 units with a weekly average deceleration of 0,022. In the strongly drained soils, there was a weekly deceleration by an average of 0,131 with a weekly average acceleration of 0,022 units. Positively increased activity of anaerobic dehydrogenase was measured in 0-5 cm soil horizons, with the highest rates detected under poor drainage. Downwards the profile, there was mainly a negative increase during the entire observation period. A functional relationship between the activity of anaerobic dehydrogenase, mobile forms of iron, water-soluble organic matter and ammonium of medium and high density according to the type of parabola was revealed.
Conclusions. The chemical components of the aqueous extract are the most important environmental factors controlling the kinetics of enzymatic reactions of peat soils. The cumulative proportion of the explained dispersion of dehydrogenase activity by mobile forms of iron (Fe2+, Fe3+, Fec) was 61 and 41%, by biogenic elements (organic matter and NH4+) – 25 and 44% respectively in weakly and intensively drained soils. The dominant factors determining seasonal fluctuations of the enzyme are iron-organic complexes and ammonium, regardless of the drainage regime, and oxidized iron under poor and reduced iron under strong drainage, respectively.Цель исследования. Изучить специфику сезонных колебаний анаэробной дегидрогеназы торфяных почв под воздействием гидролесомелиорации – мощного экзогенного фактора, влияющего на скорость и направленность биохимических процессов.
Место и время проведения. Зона южной тайги Западной Сибири (56°23′07′′ с.ш., 84°34′04′′ в.д.) в течение июня–октября 2001–2003 гг.
Методы. Исследование сезонной динамики активности анаэробной дегидрогеназы и химических компонентов почвенной среды – C, NH4+, Fe2+, Fe3+, Fec (связанное с органическим веществом) выполнено с применением метода системно-экологического анализа.
Основные результаты. Профиль осушенных лесных почв четко дифференцирован на три зоны активности анаэробной дегидрогеназы: 0–5 см – высокой, 5–10 см – умеренно активной, 10–30 см – относительно пассивной. Основная тенденция (тренд) развития сезонных колебаний активности дегидрогеназы с июня по октябрь аппроксимируется параболой второго порядка. Согласно параметрам уравнений тренда, в слабо осушенных почвах еженедельное увеличение активности дегидрогеназы составляло в среднем 0,205 единиц с еженедельным средним замедлением 0,022. В режиме интенсивного осушения еженедельное замедление в среднем на 0,131 с еженедельным средним ускорением на 0,022 единиц. Повышение активности анаэробной дегидрогеназы выявлено в почвенных горизонтах 0–5 см, при этом наибольшие темпы выявлены в режиме слабого осушения. Вниз по профилю в течение всего периода наблюдений. Выявлена умеренно сильная взаимосвязь активности анаэробной дегидрогеназы, подвижных форм железа, водорастворимого органического вещества и аммония. Кумулятивная доля объясненной дисперсии активности дегидрогензы подвижными формами железа (Fe2+, Fe3+, Fec) в слабо и интенсивно осушенных почвах составила 61 и 41%, а биогенными элементами (органическое вещество и NH4+) – 25 и 44%, соответственно.
Заключение. Химические компоненты водной вытяжки являются важными экологическими факторами, контролирующими динамику ферментативных реакций торфяных почв. Доминантными факторами сезонных колебаний фермента независимо от режима осушения являются железо-органические комплексы и аммоний, а также окисленное железо в режиме слабой гидромелиорации, а в режиме глубокой – восстановленное железо