The Journal of Soils and Environment / Почвы и окружающая среда
Not a member yet
19035 research outputs found
Sort by
Запасы фитомассы и деструкция растений торфообразователей на начальных этапах разложения в условиях ненарушенных и постпирогенных торфяников Западной Сибири
Full text linkThe aim of the study. Assessment of the phytomass stocks and decomposition rate of peat-forming plants’ residues in peat deposits of natural and post-pyrogenic peatlands at the initial stages of decomposition.
Location and time of the study. The study was carried out in 2022 (May-September) at two oligotrophic bog sites: “Bakcharskoye” (field station “Vasyuganye”, IMCES SB RAS) and “Iksinskoye”, which are located in the north eastern spurs of the Great Vasyugan mire in the Bakcharsky and Shegarsky districts of the Tomsk region, Russia.
Methods. The phytomass stocks were determined by the cutting method. The following fractions were separated: living phytomass (annual and perennial photosynthetic phytomass, i.e. green parts of grasses, shrubs leaves, mosses); perennial non-photosynthetic phytomass, i.e. shrubs stems, roots of grasses and shrubs; and dead phytomass (mortmass), i.e. litter, moss litter, standing dead phytomass. The decomposition rate of plant residues was determined by the method of litter bags placement in peat (Chamaedaphne calyculata, Sphagnum fuscum, Mixed sample consisting of 60% S. fuscum and 40% Ch. calyculata). In the initial and decomposed samples, the ash content was determined by the dry combustion method. The total carbon and nitrogen content, as well as the carbon and nitrogen isotopic composition, were determined using a DELTA V Advantage isotope ratio mass spectrometer.
Results. This short-term study conducted during the growing season in conditions of undisturbed (Natural Ryam) and post-pyrogenic (Gar) phytocenoses showed that due to a significant amount of mortmass (2402 g/m2) Natural Ryam had organic matter stock exceeding that in the Gar by 1.7 times. On average, 59% of organic matter loss from the total losses during the growing season occurred in the first month. In both Gar and Natural Ryam conditions, minimal losses of organic matter were characteristic for Sphagnum fuscum (3.1 and 3.5% respectively). For the remaining samples the Gar conditions were more favorable for the degradation at the initial stages of decomposition. The Mixed sample occupied an intermediate position between its individual components in terms of mass losses. Carbon losses correlated well with mass losses both over 1 month of degradation (r=0.87) and over 4 months (r=0.96). In contrast to carbon, nitrogen accumulated in the Mixed sample at the initial stages of degradation, both after 1 month and 4 months.
Conclusions. With smaller phytomass stocks in areas of post-pyrogenic succession, more active decay at the initial stages of organic matter decomposition occurs exactly under these conditions. The impact of post-pyrogenic succession on the rate of organic matter decomposition of Chamaedaphne calyculata plant residues and the Mixed sample was demonstrated. The most intensive decomposition of litter occured during the first month of degradation. Additionally, in the conditions of a burnt bog, a more intense release of nitrogen from all plant residues and accumulation of ash elements in Sphagnum fuscum samples were observed. The mixing of litter components influenced both the rate and dynamics of decomposition. The carbon and nitrogen isotopic composition began to change during the initial stages of decomposition, leading to enrichment with heavier isotopes 15N and 13C. This research emphasizes the importance of studying the processes of plant litter decomposition at the initial stages and considering the plant residue composition when studying the processes of organic matter transformation.Цель исследования. Оценка запасов фитомассы и скорости разложения органического вещества растений-торфообразователей в условиях торфяных залежей ненарушенных и постпирогенных торфяников на начальных этапах деструкции.
Место и время проведения. Исследования проведены в мае-сентябре 2022 г. на двух олиготрофных болотах – Бакчарском (стационар «Васюганье», ИМКЭС СО РАН) и Иксинском, являющихся северо-восточными отрогами Большого Васюганского болота и расположенных в Бакчарском и Шегарском районах Томской области.
Методы. Запасы растительного вещества определяли укосным методом. Выделяли следующие фракции: живая фитомасса (однолетняя и многолетняя фотосинтезирующая фитомасса – зеленые части трав, листья кустарничков, мох), многолетняя нефотосинтезирующая фитомасса (стебли кустарничков, корни трав и кустарничков) и мертвая фитомасса – мортмасса (опад, моховой очес, ветошь). Скорость разложения растительных остатков оценивали методом закладки растений в торф (отдельно Chamaedaphne calyculata и Sphagnum fuscum, а также смешанный образец, состоящий из 60% S. fuscum и 40% Ch. calyculata). В исходных образцах и после разложения определяли зольность методом сухого озоления, содержание общего углерода и азота, а также изотопный состав углерода и азота при помощи изотопного масс-спектрометра DELTA V Advantage.
Основные результаты. Краткосрочное исследование, проведенное во время вегетационного периода в условиях ненарушенного (Естественный рям) и подверженного пирогенному воздействию (Гарь) фитоценозов показало, что за счет значительного количества мортмассы (2402 г/м2) Естественный рям обладает запасом органического вещества, превышающим таковой в условиях Гари в 1,7 раз. В среднем потеря 59% органического вещества от общих потерь за вегетационный период приходится на первый месяц. Как в условиях Гари, так и в условиях Естественного ряма минимальные потери органического вещества свойственны Sphagnum fuscum (3,1 и 3,5%); для остальных образцов условия Гари были более благоприятны для разложения на начальных этапах деструкции. Смешанный образец по потерям массы занимает промежуточное положение между своими отдельными компонентами. Потери углерода хорошо коррелируют с потерями массы как в течение 1 месяца деструкции (r=0,87), так и за 4 месяца (r=0,96). В отличие от углерода, на начальных этапах деструкции азот накапливался в Смешанном образце (как через один, так и через четыре месяца).
Заключение. При меньших запасах фитомассы на участках постпирогенной сукцессии, более активные деструкционные процессы на начальных этапах разложения органического вещества растительных остатков происходят именно в этих условиях. Показано влияние постпирогенной сукцессии на скорость разложения органического вещества растительных остатков Chamaedaphne cаlyculata и смеси остатков S. fuscum и Ch. calyculata. В течение первого месяца деструкции происходило наиболее интенсивное разложение опада. В условиях горелого болота наблюдался более интенсивный вынос азота из всех растительных остатков и накопление зольных элементов в образцах Sphagnum fuscum. Смешивание компонентов опада оказывало влияние как на скорость, так и на динамику разложения. Изотопный состав углерода и азота начинал изменяться уже на начальных этапах деструкции: происходило обогащение тяжелыми изотопами 15N и 13C. Данное исследование подчеркивает важность изучения процессов разложения растительного опада на начальных этапах и учета компонентного состава при анализе процессов трансформации органического вещества
Содержание и запасы органического углерода в почве залежей лесостепи Южного Предуралья
Full text linkPurpose of the study was to analyze soil organic carbon (SOC) content and stocks in the abandoned lands of the Southern Cis-Ural, which are used as hayfields and pastures or are under spontaneous forest revegetation.
Location and time of the study. Russian Federation, Republic of Bashkortostan, Mishkinsky district, «Eurasian carbon polygon», May-October 2023.
Methods. Soil samples were taken layer by layer (every 10 cm to a depth of 60 cm) from the abandoned (for 20–25 yrs) lands of the carbon polygon occupied by birch forests, hayfields and pastures. The samples were used to determine the content of organic carbon, alkali-hydrolyzable nitrogen, mobile phosphorus and exchangeable potassium, as well as pH (water) and salts.
Main results. The SOC content both under forest and grasslands in the 0–30 cm layer in gray forest soil was 3.2%, (in the 30–60 cm layer – 1.9%); SOC stock was estimated as 94–102 t/ha (in a layer of 0–60 cm – 162–179 t/ha). The SOM content in the dark-gray forest soil under a birch forest was 8.8% in the 0–30 cm layer (6.4% in the 30–60 cm layer), and its stocks were 257 t/ha (492 t/ha in the 0–60 cm layer). The SOC content in the 0–30 cm layer of grasslands used as hayfields and pastures was 5.1–5.7% in the 0–30 cm layer and 3.9–4.3% in the 30–60 cm layer. The respective SOC stock was estimated as 167–187 t/ha in the 0–30 cm layer and 319–343 t/ha in the 0–60 cm layer.
Conclusion. The SOC content and stock in the gray forest soil under communities of herbs and grasses were 1.6–1.9 times less than in the dark-gray birch forest soil, where the content and SOC stock were 50–70% higher than in hayfields and pastures. Thus abandonment of the arable lands in the forest-steppe in the southern Cis-Urals region decreased the excessive percentage of ploughed land, stopped the low-profitable agricultural production and started spontaneous restoration of ecosystems and their soils in the direction of adjacent virgin ones, decreasing erosion hazards. The SOC and its stock values of the abandoned soils being between the respective ones for the arable and virgin soil, suggest that further on with course of time these properties may significantly increase.Цель исследования. Анализ содержания и запасов органического углерода в почве на залежах Южного Предуралья при их использовании в качестве сенокосов и пастбищ, а также зарастании лесом.
Место и время проведения. Российская Федерация, Республика Башкортостан, Мишкинский район, карбоновый полигон «Евразийский», май-октябрь 2023 г.
Методы. С участков залежей карбонового полигона занятых березняком, сенокосами и пастбищами, послойно отбирали (через 10 см до глубины 60 см) образцы почв и определяли в них содержание и запасы органического углерода, содержание щелочногидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия и реакцию среды.
Основные результаты. В серой лесной почве содержание Сорг и под лесом, и на травяной залежи в слое 0–30 см составляет 3,2%, (в слое 30–60 см – 1,9%), а его запасы – 94–102 т/га (в слое 0–60 см – 162–179 т/га). В тёмно-серой лесной почве содержание Сорг под березняком в слое 0–30 см составляет 8,8%, (в слое 30–60 см – 6,4%), а его запасы – 257 т/га (в слое 0–60 см – 492 т/га). На травяной залежи, используемой в качестве сенокосов и пастбищ, содержание Сорг в слое 0–30 см составляет 5,1–5,7%, в слое 30–60 см – 3,9–4,3 %; запасы Сорг в слое 0–30 см – 167–187 т/га, в слое 0–60 см – 319–343 т/га.
Заключение. Содержание и запасы Сорг в серой лесной почве под травянистыми растительными сообществами в 1,6–1,9 раза меньше, чем в тёмно-серой лесной, в которой под березняком содержание и запасы Сорг на 50–70% выше, чем на сенокосах и пастбищах
История исследований лаборатории биогеоценологии ИПА СО РАН: эколого-эволюционное направление в учении о гумусе почв
Full text linkThis article provides an overview of the research conducted in the laboratory of the Biogeocenology (BGC) about the problems related to theoretical and applied aspects of the environmental-evolutionary direction in soil humus studies. New approaches, methods, and techniques used for studying the system of soil humic substances were analyzed. An overview of theoretical and applied provisions within the framework of the new environmental-evolutionary direction in soil humus studies is given. During the period of research, performed by the BGC laboratory on the soil humus component, the foundations of a new, unparalleled environmental-evolutionary direction in the soil humus studies were developed, within the framework of which the main patterns of change in the humus formation process in a changing natural and anthropogenic environment were revealed.
The working database on environmental-humus relationships, containing information on the composition, structural features and properties for more than 10 thousand humic acids of soils of different ages and territorial localities, together with detailed information on the environmental conditions of their formation, contributed to the selection of soil series that differ only in one of the factors or their characteristics, and their use to establish the features of the influence of each of them using monofactorial analysis. Generalization of the available data made it possible to provide strong evidence of the reality of the humic acids existence, their spatiotemporal specificity, as well as their high indicator significance for classification, diagnostics of the natural environment status, and paleoenvironment reconstruction. The theoretically and experimentally substantiated pedohumus method developed for these purposes made it possible to conduct numerous assessments of the status and changes in the natural environment in Antarctica (using the Schirmacher Oasis soils as an example) and different regions of Eurasia, as well as to carry out paleoenvironment reconstructions for different deposits of the Pliocene-Holocene period in some local areas.
The environmental-evolutionary direction in soil humus studies contributes to a more rational and economic planning of theoretical and applied research on soils, ecosystems and the biosphere as a whole. In this regard, the further work of the BGC laboratory staff, namely Professor M.I. Dergacheva, cand.biol.sci. N.L. Bazhina, E.G. Zakharova will be aimed at expanding the evidence base of the provisions of the environmental-evolutionary direction in soil humus studies formulated to date, detailing the methodological approaches used, assessing the significance of different methods of studying, compressing and interpreting materials, determining the limits of quantitative indicators for different parameters of humic acids and humus substances in general, which can act as indicators of changes occurring at different levels of biosphere organization. Analytical and experimental studies aimed at further detailing the pedohumus method for soil diagnostics, determining the state of the ecological conditions of their formation, reconstructing the paleoenvironment, will expand the scope of application of this method to objects with different origin histories and localization conditions.Представлен обзор исследований, проведенных в лаборатории биогеоценологии (БГЦ) ИПА СО РАН, по проблемам, связанным с теоретическими и прикладными аспектами эколого-эволюционного направления в учении о гумусе почв. Приводится анализ новых подходов, методов, приемов, использованных при изучении системы гумусовых веществ почв. Дается обзор теоретических и прикладных положений в рамках нового эколого-эволюционного направления в учении о гумусе почв. В период проведения исследований гумусовой составляющей почв, разработаны основы нового, не имеющего аналогов направления в учении о гумусе почв – эколого-эволюционного, в рамках которого выявлены основные закономерности процесса гумусообразования в меняющейся естественным и антропогенным путем природной обстановке.
Рабочая база данных по эколого-гумусовым связям, содержащая информацию о составе, структурных особенностях и свойствах более, чем десяти тысяч гуминовых кислот почв разного возраста и территориальной локализации, вместе с подробными сведениями об экологических условиях их формирования способствовала подбору рядов почв, отличающихся только по одному из факторов или их характеристик, и использованию монофакторного анализа для установления особенностей влияния каждого из них. Обобщение имеющихся данных позволило привести веские доказательства реальности существования гуминовых кислот, их пространственно-временной специфичности, а также высокой индикаторной значимости для классификации и диагностики состояния природной среды, реконструкции палеоприродной обстановки. Разработанный для этих целей, теоретически и экспериментально обоснованный педогумусовый метод дал возможность проведения многочисленных оценок состояния и изменения природной среды в условиях Антарктики (на примере почв оазиса Ширмахера) и разных регионов Евразии, а также осуществления палеоприродных реконструкций для разных отрезков плиоцен-голоценового периода на отдельных территориях.
Эколого-эволюционное направление в учении о гумусе почв способствует более рациональному и экономичному планированию теоретических и прикладных исследований почв, экосистем и биосферы в целом. В этой связи, предстоящие работы сотрудников лаборатории БГЦ д.б.н., проф. М.И. Дергачевой, к.б.н. Н.Л. Бажиной, Е.Г. Захаровой будут направлены на расширение доказательной базы сформулированных ранее положений эколого-эволюционного направления в изучении гумуса почв, детализации используемых методических подходов, оценке значимости разных приемов изучения, сжатия и интерпретации материалов, определения пределов количественных показателей для разных параметров гуминовых кислот и гумусовых веществ в целом, которые могут выступать в качестве индикаторов изменений, происходящих в биосфере на разном уровне ее организации. Аналитические и экспериментальные исследования, направленные на дальнейшую детализацию педогумусового метода для диагностики почв, определения состояния экологических условий их формирования, реконструкции палеоприродной среды позволят расширить область применения этого метода к объектам с разной историей происхождения и условий локализации
Географо-генетические особенности почвообразования и разнообразие мерзлотных почв Центральной Якутии
Full text linkThe aim of the study. The aim of this article was to identify the geographical and genetic features of soil formation in the cryolithozone of Central Yakutia and to assess the diversity of all types of permafrost soils of this territory.
Location and time of the study. Soil-geographical and soil-genetic studies were carried out near the Middle Lena, on the territory of Central Yakutia within various geomorphological tiers of the Central Yakut Plain at different times, starting from the 1990s.
Methodology. In carrying out these works, widely used methods of soil research were used, such as comparative geographical, profile genetic and comparative analytical in combination with well-known and commonly used analytical methods. At the same time, all the main results of soil studies conducted on this territory by our predecessor permafrost soil scientists were taken into account in a comparative aspect.
Main results. According to the obtained results, it is necessary to state that this region of the cryolithozone is characterized by extremely peculiar landscape and climatic conditions of soil formation, the formation of the cryogenic soils occurring in a cryoarid climate, mainly on loose alluvial deposits of various ages, under forest and meadow-steppe vegetation and continuous permafrost. In the studied territory, the cryogenic soil-forming processes are crucial for the development of properties, composition and regimes of these permafrost soils, causing their high diversity and diversity of the soil cover of Central Yakutia. The systematic list of permafrost soils of the studied territory includes 17 types and 21 subtypes of soils and is forecasted to expand as the study of the soil cover of this unique region of the cryolithozone deepens. At the same time, the diversity of soils there is formed by the six types of zonal and azonal forest, five types of meadow-steppe and five intrazonal types of the permafrost soils. A broader concept of "permafrost soils" is proposed, in contrast to that interpreted in the current classification of soils of Russia and WRB, the essence of which is that regardless of the depth of seasonal thawing, all soils underlain by the permafrost are called permafrost soils. In these soils, the interlocking of seasonally and permanently frozen layers is observed in winter. These soils may differ in pronounced cryomorphic features (cryozems, fawn) or not have them (podburs, podzols, chernozems), being characterized by a permafrost type of temperature regime.
Conclusion. In the cryolithozone environment of Central Yakutia, elementary soil-forming processes occur under cryogenesis conditions, which in the general hierarchy of soil-forming factors is considered at the subfactorial level; minor variations of the soil-forming factors can change the directions and rates of the soil-forming processes and, ultimately, lead to a high degree of diversity and contrast in the soil cover of the studied territory.Цель данной статьи – выявление географо-генетических особенностей почвообразования в криолитозоне Центральной Якутии и оценка разнообразия всех типов мерзлотных почв данной территории.
Место и время проведения. Почвенно-географические и почвенно-генетические исследования проводили на территории Центральной Якутии в среднем течении р. Лена в пределах различных геоморфологических ярусов Центрально-Якутской равнины в различное время, начиная с 90-х годов ХХ века. При проведении данных работ использовали общепринятые методы почвенных исследований, такие как сравнительно-географический, профильно-генетический и сравнительно-аналитический в сочетании с известными методиками аналитических работ. При этом учитывали в сравнительном аспекте все основные результаты почвенных исследований, проведенных ранее на данной территории почвоведами-мерзлотниками.
Основные результаты. По результатам проведенных исследований необходимо констатировать, что данный регион криолитозоны отличается предельно своеобразными ландшафтно-климатическими условиями почвообразования, при которых формирование криогенных почв происходит в криоаридном климате, преимущественно на рыхлых аллювиальных отложениях различного возраста, под лесной и лугово-степной растительностью и сплошном распространении многолетней мерзлоты. На данной территории криогенные почвообразовательные процессы имеют решающее значение для формирования свойств, состава и режимов данных мерзлотных почв, обусловливая их большое разнообразие и пестроту почвенного покрова Центральной Якутии. Систематический список мерзлотных почв исследуемой территории включает 17 типов и 21 подтип и будет расширяться по мере углубления изучения почвенного покрова этого уникального региона криолитозоны. При этом разнообразие почв здесь сформировано посредством 6 типов зональных и азональных лесных, 5 типов лугово-степных и 6 интразональных типов мерзлотных почв. Предложено более широкое понятие «мерзлотные почвы», в отличие от такового, трактуемого в современной классификации почв России и WRB, суть которого состоит в следующем: вне зависимости от глубины сезонного протаивания все почвы, подстилаемые многолетней мерзлотой, относятся к мерзлотным; в данных почвах в зимний период отмечается смыкание сезонной и многолетней мерзлоты. Эти почвы могут отличаться явно выраженными криоморфными признаками (криоземы, палевые) или не иметь их (подбуры, подзолы, черноземы), для данных почв характерен мерзлотный тип температурного режима.
Заключение. В условиях криолитозоны Центральной Якутии элементарные почвообразовательные процессы протекают на фоне криогенеза, который в общей иерархии факторов-почвообразователей рассматривается на субфакториальном уровне; в этих условиях незначительные вариации данных факторов приводят к изменению направлений и темпов течения почвообразовательных процессов и, в конечном счёте, обусловливают высокую степень разнообразия и контрастности почвенного покрова исследуемой территории
Оценка трансформации плодородия почвы залежи на катене в Красноярской лесостепи
Full text linkThe aim of the study was to assess the transformation of some abiotic factors and soil fertility indicators, as well as erosion progress in the post-agrogenic dark-gray glei soil, undergoing spontaneous revegetation after abandonement, and after it was once again putt into agricultural use (ploughed)on a catena in the Krasnoyarsk forest-steppe.
Location and time of the study. The study was conducted in the Krasnoyarsk forest-steppe in 2017-2019 using 1) abandoned dark-gray glei soil and 2) the same abandoned soil after it was again put into agricultural use and tilled. The studied land, abandoned for 18 years prior to the beginning of the study, reached the quasi-steady state of succession with grasses, forbs and herbs, forming rhioms, turfs and bunches. In 2016 a portion of the abandoned land was ploughed, i.e. again turned into arable land.
Methods. Catenary approach to soil studies was used: at the east-exposed slope with 1.8˚ inclination a catena was chosen, composed of a summit, backslope and footslope. The abandoned land consisted of two sites: 1) abandoned land, AS, and 2) abandoned land that was again used as an arable one (ASA). At each catenary position soil profile morphology was described, genetic horizons characterized, soil bulk density and structural composition determined, the latter based on the agronomically valuable fractions (AVF). Soil temperature and moisture were measured in 0-10 and 10-20 cm soil layers from May till August. Mobile mineral nitrogen forms (N-NО3 and exchangeable N-NH4) were also measured. Using the so-called soil traps the possibility of water erosion flow and of the processes of fine earth and biota accumulation downward the catena was assessed. Soil samples were collected in triplicates, and all analyses were also performed with three replicates.
Results. All catenary position displayed fully developed soil profiles at the AS. The soil was identified as dark gray post-agrogenic weakly podzolized glei clay soil, developed on the brown clay. The former arable layer (the so-called ploughed sole) could be clearly seen, thus confirming the post-agrogenic stage of land development. The ASA was found to be better heated due to less covered soil surface. At the summit the temperature was higher as compared with other positions of the catena. Soil water content over three years at the ASA site was significantly higher as compared with the AS one. High humus content and AVF share resulted in very small fraction of silt. Mechanical tillage of the abandoned soil (i.e. at the ASA site) did not decrease the lumpy fraction. The structure of all studied soils according to their AVF fraction could be characterized as good or excellent. The AVF were found to increase downward the ASA catena.
Due to heavier granulometric composition at the AS accumulative position the soil there was denser. After the AS site was ploughed, soil bulk density somewhat decreased at the transit and accumulative positions. The exchangeable N_NH4 content at both sites was rather low and did not differ. After ploughing the AS site, which had low nitrate content, the nitrate content increased by 1-2 grades at the ASA site.
Judging by the coefficients of soil transfer and accumulation, the former was much less at the ASA site. The backslope was characterized by higher soil mass accumulation as compared with the summit and the footslope. The biota share was rather high, especially at the AS backslope.
Conclusions. The difference in abiotic factors and fertility indicator of the dark-gray glei soil at the abandoned site and the adjacent site ploughed again is determined by the relief position. The maximal intensity of soil processed and regimes, as well as soil properties transformation, are characteristic for the foot slope of the abandoned land and the back slope of the abandoned and then ploughed land. So the set of soil fertility properties of the post-agrogenic dark-gray glei soil in the Krasnoyarsk forest steppe showed the possibility to turn the long-term abandoned land into arable.Цель исследования. Оценить трансформацию некоторых абиотических факторов и показателей плодородия, а также развитие эрозионных процессов в постагрогенной тёмно-серой глееватой почве естественной залежи и при её повторном освоении в пашню на сопряженных частях склона катены в условиях Красноярской лесостепи.
Место и время проведения. Исследования проведены в Красноярской лесостепи в 2017–2019 гг. на постагрогенной тёмно-серой глееватой почве неосвоенных и введённых в пашню залежей. Залежь находилась в корневищно-дерновинной стадии сукцессии, её возраст составлял 18 лет. Экспериментальные распаханные участки этой залежи введены в пашню в 2016 г., то есть являлись вновь освоенными.
Методы. Использовали катенарный метод почвенных исследований. На склоне восточной экспозиции крутизной 1,8˚ заложили катену, по геоморфологическому профилю которой выделили три части склона, сопряженные между собой: вершина, выположенная середина и подножие. Массив залежи разбили на два граничащих между собой участка: необработанная и повторно введенная в сельскохозяйственное освоение залежь. На каждой позиции катены провели морфологическое описание почвенных профилей, дали характеристику основных свойств генетических горизонтов, определили плотность сложения, структурный состав, рассчитав содержание агрономически ценных фракций (АЦФ). В динамике (с мая по август) провели измерение температуры и влажности почвы в слоях 0–10 и 10–20 см, а также определили содержание подвижных минеральных форм азота: обменного аммония (N-NH4) и нитратного азота (N-NО3). С помощью «почвенных ловушек» установили возможность проявления эрозионного стока, процессов аккумуляции мелкозёма и биоты по склону. Повторность отбора образцов и всех определений трёхкратная.
Основные результаты. По морфологическому описанию почв в разрезах на трёх частях склона катены необработанной залежи установили, что почвенные профили полноразвитые. Почва – тёмно-серая постагрогенная слабооподзоленная глееватая тяжёлосуглинистая на коричнево-бурой глине. Отчётливо выделяется бывший пахотный слой, свидетельствующий о постагрогенной стадии развития почв («плужная подошва»). На распаханном участке по сравнению с необработанной залежью установлена более сильная прогреваемость почвы за счёт теплоемкой оголенной поверхности массива. Почва на вершине склона, относительно других точек, практически всегда характеризовалась более высокой температурой. Содержание влаги в верхних слоях почвы на обработанной залежи за три года исследований существенно выше, чем на необработанной. При высоком содержании гумуса и большой доли АЦФ в структурном составе почвы обоих объектов исследования очень мала доля пылеватой фракции. За счёт механической обработки при освоении залежи практически не снижается доля глыбистой фракции. Структурное состояние почвы всех объектов исследования по содержанию АЦФ характеризуется как отличное или хорошее. Содержание этих фракций несколько возрастает в почве всех частей склона на обработанной залежи. Более высокой плотностью сложения отличается почва в нижней аккумулятивной точке катены за счёт утяжеления гранулометрического состава. После распашки залежи плотность сложения почвы несколько снижается в середине и у подножия склона. Коэффициенты варьирования плотности сложения почвы очень низкие, что говорит о слабой пространственной пестроте этого показателя на всем массиве.
Содержание аммонийного азота в почве обоих участков залежей в течение всех периодов вегетации низкое или среднее, статистически не различающееся. Обеспеченность почвы необработанной залежи нитратным азотом очень низкая или низкая. После распашки залежи и её сельскохозяйственного использования степень обеспеченности нитратным азотом повышается на один-два класса. При этом существенно увеличивается суммарное содержание подвижных минеральных форм азота, оценивающееся как повышенное, что статистически подтверждается.
Коэффициенты сноса и аккумуляции почвенной массы свидетельствуют о значительно меньшей подверженности её переносу на необработанной залежи. Аккумулирующая функция свойственна середине склона на обработанной залежи по сравнению с вершиной и подножием. Доля биоты в эрозионном стоке достаточно высокая, особенно в середине склона необработанной залежи. Установлена слабая пространственная неоднородность эрозионной почвенной массы во всех частях склона в катене на залежи с существенным увеличением «пестрополья» при её распашке, особенно в середине и подножие склона.
Заключение. Различия абиотических факторов и изменение комплекса показателей плодородия тёмно-серой глееватой почвы на необработанной и повторно введённой в пашню залежи определяются положением частей склона в катене. Максимальная интенсивность протекания почвенных режимов и процессов, трансформации почвенных свойств характерны для подножия склона необработанной залежи и середины склона освоенной залежи. По комплексу показателей плодородия тёмно-серой постагрогенной слабооподзоленной глееватой почвы Красноярской лесостепи установлена возможность введения в пашню залежи, находящейся в корневищно-дерновинной стадии сукцессии.
Техногенное засоление подзолистых и аллювиальных почв среднетаёжной подзоны Западной Сибири
Full text linkThe aim of the study was to identify the main trends and patterns of migration and accumulation of oil pollutants (petroleum products, easily soluble salts) in soils of the middle taiga subzone of West Siberia.
Location and time of the study. Soil geography and genesis were studied in 2019 and 2023 in the middle taiga subzone of West Siberia in the middle part of the Ob River in various elementary landscapes.
Methods. Oil compounds were determined in hexane extracts from soil using Fluorat-2 apparatus. The qualitative composition of salts was assessed in water extracts.
Results. Highly mineralized waters were found to have a more significant impact on the properties of podzolic and alluvial soils in West Siberia than the crude oil. Combined oil and salt pollution was accompanied by a high content of toxic salts in the root-inhabited horizons. The discharge of mineralized water during emergency spills under the conditions of waterlogged taiga landscapes in West Siberia led to the formation of technogenically salinized soils in areas where the natural development of salinization is impossible. Therefore, soil salinization in a humid climate can be considered a superimposed soil-forming process.
Conclusions. The results allow assessing the ecological state of soils (their chemistry, degree of salinity, reserve of toxic salts) and develop proposals for the remediation of oil and salt contaminated soils. The combined effect of halogenesis and alkalization processes is not typical for humid soil formation zones, where natural processes of salinization and halogenesis are not developed due to excess moisture and flushing water regime. Technogenic salinization associated with oil production is often found in such regions and does not depend on climatic conditions. Due to the lack of industrial reclamation of soils subjected to technogenic salinization in the middle taiga subzone of West Siberia, the studies of soil ecology in the contaminated areas are one of the urgent tasks of soil science and ecology. At the same time, taking into account the nature of pollution, the chemistry of salinization and soils catenary positions in the landscape will allow adapting the reclamation methods of technogenically saline soils for a specific contaminated area, which will subsequently allow completing soil restoration during reclamation activities.Цель исследования. Выявить основные тренды и закономерности миграции и аккумуляции нефтяных загрязнителей (нефтепродуктов, легкорастворимых солей) в почвах среднетаёжной подзоны Западной Сибири.
Место и время проведения. Почвенно-географические и почвенно-генетические исследования проводили на территории среднетаёжной подзоны Западной Сибири в среднем течении р. Обь в различных элементарных ландшафтах в 2019 и 2023 гг.
Методы. Нефтепродукты определяли экстракцией из почвы гексаном с последующим измерением на анализаторе «Флюорат-2». Качественный состав солей определен гостированными методиками в водной вытяжке.
Основные результаты. Высокоминерализованные воды оказывают более значительное влияние на свойства подзолистых и аллювиальных почв Западной Сибири, чем действие сырой нефти. Отмечено, что нефтесолевое загрязнение сопровождается высоким содержанием токсичных солей в корнеобитаемых горизонтах. Сброс минерализованных вод в ходе аварийных разливов в условиях переувлажнённых таёжных ландшафтов Западной Сибири приводит к образованию техногенно-засоленных почв на территориях, где естественное развитие этого процесса невозможно. В связи с этим, засоление почв в условиях гумидного климата, можно считать наложенным почвообразовательным процессом.
Заключение. Обнаруженные изменения позволяют оценить экологическое состояние почв (химизм, степень засоления, запас токсичных солей) и разработать предложения по рекультивации почв нефтесолевого загрязнения. Совокупное действие процессов засоления и осолонцевания нетипично для зон гумидного почвообразования, где эти процессы не развиты из-за избытка влаги и промывного водного режима. Техногенное засоление, связанное с деятельностью нефтедобычи, часто встречается в таких регионах и не зависит от климатических условий. Ввиду отсутствия промышленного опыта рекультивации почв, подверженных техногенному засолению на территории среднетаёжной подзоны Западной Сибири, исследования по экологическому состоянию почв территории загрязнения являются одной из актуальных задач современного почвоведения и экологии. При этом учёт характера загрязнения, химизма засоления и положения почв в ландшафтно-геохимической катене позволит адаптировать методы рекультивации техногенно-засоленных почв для конкретного участка загрязнения, что в дальнейшем позволит завершить процессы восстановления почв в ходе рекультивационных мероприятий
Почвы островных баров Ольской лагуны Охотского моря
Full text linkThe aim of the study. The purpose of the work is investigating soil formation on the island bars of the Ola Lagoon, as soil formation there has a special character due to the severe climate, dynamism and small age of the landscapes, and the influence of marine colonial birds.
Location and time of the study. Field studies were conducted in June-July 2022 in the coastal zone of the Ola Lagoon of Magadan Region; laboratory and desk studies were conducted in 2022 and 2023.
Methods. Methods included route observations with soil profile descriptions, mesomorphological studies; soil physical and chemical analyses: pH, electrical conductivity (TDS), loss on ignition (LOI); satellite photos interpretation and soil mapping.
Results. The bar soils were qualified as dry-peat lithozems, differing in the thickness of the dry peat horizon TJ and the abundance of skeletal material (pebble). The dry-peat horizon is gradually merging into parent rock - dense marine pebbles, which are sometimes found in the dry-peat horizon due to storm "surges" from the sea. The TJ horizon consists of mesophilic plant residues and morphons of dark fine-disperse matter and a large number of semi-decomposed and living roots penetrating into the pebble layer. In the WRB system, soils correspond to Histic Leptosols (if shallow), or to Mawic Fibric Histosols.
Conclusion. Formation of the dry-peat lithozems with the TJ-(TJ/С)-C profile is determined by the dry marine climate and low plant diversity of the meadows dominated by reed grass and wild rye. The main factors, shaping soil properties, are the island bars dynamics, specific of pebbles a parent rock material, salt impulverization and marine birds colonies presence. The research expands the knowledge on poorly studied soils of the region, and may contribute to substantiating their position in the classification of soils of Russia; in addition, the data obtained are useful within the framework of sustainable development, as it serves as nesting ground for colonial seabirds.Цель исследования. Выявить специфику почвообразования на островных барах Ольской лагуны Охотского моря, обусловленную суровым климатом, динамичностью и молодостью ландшафтов, влиянием морских колониальных птиц.
Место и время проведения. Полевые исследования проводились в июне-июле 2022 года в прибрежной зоне Ольской лагуны в Магаданской области; камеральные – в 2022 и 2023 гг.
Методы. Методы включали маршрутные наблюдения с описанием почвенных профилей, мезо-морфологические исследования; физико-химические анализы: кислотность почвы (pНвод), электропроводность (TDS), потери при прокаливании (ППП); дешифрирование снимков и составление почвенных карт.
Основные результаты. Диагностированы почвы баров как сухоторфяно-литоземы, различающиеся мощностью сухоторфяного горизонта TJ и степенью его скелетности. Показано, что сухоторфяный горизонт постепенно переходит в породу – плотный морской галечник, который встречается иногда в сухоторфяном горизонте благодаря штормовым «набросам» с моря. Установлено, что горизонт TJ состоит из остатков мезофильных растений, морфонов тёмного тонкодисперcного вещества и большого количества полуразложившихся и живых корней, проникающих в галечник.
Заключение. Формирование сухоторфяно-литоземов с профилем TJ-(TJ/С)-C определяется холодным морским климатом и однообразием вейниково-колосняковых лугов. Основными факторами, влияющими на свойства почв, являются динамичность баров, специфика галечника как почвообразующей породы, импульверизация солей и функционирование колоний морских птиц. Исследования расширяют знания о малоизученных почвах региона и могут быть использованы для обоснования их положения в классификации почв России; кроме того, они полезны в формате устойчивого развития, так как данные территории являются местом гнездования морских колониальных птиц
Прошлое, настоящее и будущее аграрной науки в Омском Прииртышье
Full text linkThe article examines the historical path of Siberian agricultural science in the Omsk region. The bicentennial anniversary of the Omsk region historically coincides with the development of agricultural science in the region. The article describes briefly the stages of agricultural science in the region, starting with the establishment of an experimental farm in the 19th century and then continuing in 1933 with the Siberian Research Institute of Grain Farming, followed in 1956 by the Siberian Research Institute of Agriculture and in 2018 by the integration project establishing the Omsk Agrarian Research Center, uniting agricultural research organizations of the region.В статье рассмотрен исторический путь сибирской аграрной науки на примере Омского региона. Двухвековой юбилей Омской области исторически близок по времени развитию региональной аграрной науки. Отмечены этапы её развития: создание опытного хутора в XIX веке, Сибирского НИИ зернового хозяйства в 1933 г., Сибирского НИИ сельского хозяйства в 1956 г. и реализация в 2018 г. интеграционного проекта по созданию ФГБНУ «Омский аграрный научный центр», объединившего региональные научные организации сельскохозяйственного профиля
Оценка факторов, определяющих скорость и направленность развития растительных сообществ на отвалах отходов добычи угля (на примере Горловского антрацитового месторождения)
Full text linkThe aim of the study. Identification and assessment of specific succession processes on self-revegetating coal mining spoils of the Gorlovskoye anthracite deposit, as related to the abiotic factors.
Location and time of the study. The coal mining spoils of the Gorlovskoye anthracite deposit (54.568880 NL, 83.588956 EL), Novosibirsk region, Iskitimsky district, June 2023.
Methods. The properties of soil substrates in technogenic landscapes were determined by officially attested and widely used methods of soil analyses. In field conditions, soil hardness was measured with a penetrometer, then soil density was calculated from its values using the dependence function. Total carbon and nitrogen contents were determined using a Perkin Elmer 2400 Series II CHNS/O analyzer. Statistical processing of the data was carried out using cluster, principal components and Spearman\u27s correlation analyses.
Results. In the anthracite coal mining spoils in the forest-steppe conditions of West Siberia, the high content of physical clay and clay-producing rocks in the developing soils promotes predominantly herbaceous plant groups, whereas slope areas with a high content of stones benefits the growth of woody vegetation.Цель исследования. Выявление и оценка специфики сукцессионных процессов самозарастающих отвалов Горловского антрацитового месторождения в зависимости от абиотических факторов.
Место и время проведения. Внешний породный отвал Горловского антрацитового месторождения (54.568880, 83.588956), Новосибирская область, Искитимский район, июнь 2023 г.
Методы. Свойства субстратов техногенных ландшафтов определялись традиционными почвенными методами (ГОСТ 12536–2014, ГОСТ 26423–85, ГОСТ 26213–21). В полевых условиях пенетрометром измеряли твердость почв, затем по этим значениям при помощи функции зависимости рассчитывали ее плотность. Содержание общего углерода и азота определяли при помощи CHNS/O-анализатора 2400 Series II PerkinElmer. Статистическая обработка полученных данных проведена при помощи кластерного анализа (метод Варда), анализа главных компонент, а также корреляционного анализа.
Основные результаты. В отвалах отходов добычи антрацита в условиях лесостепи Западной Сибири высокое содержание физической глины и пород, продуцирующих ее в почвах, способствует развитию травянистых растительных группировок. На склоновых участках с высоким содержанием камней преимущество получает древесная растительность
Сравнительная характеристика свойств и агрохимического статуса почв разного типа землепользования в лесостепи Западной Сибири
Full text linkThe aim of the study was to assess changes in soil properties and agrochemical status under different land use (undisturbed, abandoned and agricultural) in the forest-steppe of West Siberia.
Location and time of the study. Soil samples (27 in total) was performed in tge Iskitim district (Novosibisrk region, Russia) in summer 2020 from the soil pits along the entire profiles rom soil genetic horizons at three sites: (US) undisturbed meadow steppe with legumes, herbs and grasses (54,668˚ NL, 83,125˚ EL); (PS) agricultural site with ploughed soil, at the time of sampling under barley, oats and vetch mixture(54,668˚ NL, 83,125˚ EL); (AS) dry stepped meadow of grasses and herbs that had been abandoned for 27 years prior to sampling (54,666˚ NL, 83,098˚ EL). Site US soil was classified as clay illuvial shallow chernozem, site PS soil was classified as dark clay illuvial shallow agrozem, whereas AS soil was identified as clay illuvial postagrogenic shallow agrochernozem (according to the Russian classification). According to the IUSS Working Group WRB classification, US and AS soils were Luvic Greyzemic Chernozem (Siltic), whereas PS had Luvic Greyzemic Chernozem (Siltic, Aric).
Methods. Soils were analyzed for organic ans carbonate carbon content, total and nitrite nitrogen, mobile phosphorus content, exchangeable calcium, as well as exchangeable and unexchangeable potassium and magnesium. Soil pH was measured potentiometrically. Soil granulometry was estimated by pipette technique after dispersion in sodium pyrophosphate.
Main results. The presence of sod (horizon AUrz) and powdery grains of biogenic structure of the humus horizon are the main features of the undisturbed chernozem. The grainy soil structure was destroyed by ploughing, and, consequently, could not be found in the agrozem. Restoration of these features is important indicator of the postagrogenic transformation. As compared with the US soil, the AS one showed lower humus and total nitrogen content and stocks, especially in the ploughed horizon, but the difference was not statistically significant. These soil properties were found to be increased after 27 years of postagrogenic spontaneous restoration at the AS site. According to the studied soil properties, the agrochemical status of the studied undisturbed, abandoned and ploughed soil can be described as favorable for plant growth and crop production.
Conclusions. The studied chernozems of the forest-steppe in West Siberia (undisturbed, ploughed and abandoned sites showed differences in their profile and surface horizon structure, carbonate layer location, the contents of mobile phosphorus, exchangeable magnesium. The topsoil (0–5 cm) at the undisturbed and abandoned sites accumulates biogenic elements (organic carbon, total and nitrate nitrogen, easily mobile phosphorus and exchangeable potassium. The absence of the difference in soil properties between the three studied site proves chernozem to be rather resistant to agrogenic influence. The site that had been abandoned for almost three decades, can be once again put int agricultural use. It should be emphasized that in Siberia the crop yields, especially grains, on chernozems are produced mainly by soil resources of mobile microelements without compensation their removal by fertilization. The agrogenic transformation rate and degree of Siberian chernozems are higher as compared with the European part of Russia. Therefore, we recommend monitoring agrochernoems fertility, especially after abandoned land are put once again in the agricultural use.Цель исследования. Оценить изменения комплекса свойств и агрохимический статус почв разного типа землепользования (целина, пашня, залежь) в лесостепной зоне Западной Сибири.
Место и время проведения. Отбор почвенных образцов (n=27) проводили в Искитимском районе Новосибирской области летом 2020 года из полнопрофильных разрезов по генетическим горизонтам на трёх участках: (1) Целина (54,668˚ с.ш., 83,125˚ в.д.) – бобово-разнотравно-злаковая луговая степь; (2) Пашня (54,662˚ с.ш., 83,093˚ в.д.) – на момент исследования была засеяна ячменно-вико-овсяной смесью; (3) Залежь (54,666˚ с.ш., 83,098˚ в.д.) – злаково-разнотравный остепнённый суходольный луг, сформированный за 27 лет постагрогенного периода восстановления почвы. На целине диагностировали чернозём глинисто-иллювиальный маломощный среднесуглинистый, на пашне – агрозём тёмный глинисто-иллювиальный мелкий среднесуглинистый, на залежи – агрочернозём глинисто-иллювиальный постагрогенный маломощный среднесуглинистый. По классификации IUSS Working Group WRB почва целины и залежи идентифицирована как Luvic Greyzemic Chernozem (Siltic), пашни – Luvic Greyzemic Chernozem (Siltic, Aric).
Методы. Почвы проанализировали на содержание органического углерода с пересчётом на гумус; карбонатов; общего и нитратного азота; легкоподвижного и подвижного фосфора; обменной формы калия, кальция и магния; необменной формы калия и магния. Реакцию среды водных почвенных суспензий (рНвод) определили потенциометрически; гранулометрический состав почв – методом пипетки с диспергацией образцов пирофосфатом натрия.
Основные результаты. Отличительными признаками морфологии целинного чернозёма являются дернина (горизонт AUrz) и порошисто-зернистая биогенная структура гумусового горизонта, которые разрушаются при распашке и, соответственно, отсутствуют в агрозёме. Для агрочернозёма восстановление этих признаков является важным показателем постагрогенной трансформации. Агрозём имел более низкое, особенно в пахотном слое, содержание гумуса, общего азота и их запасов по сравнению с целинным чернозёмом; при этом за 27-летний период постагрогенного восстановления агрочернозёма произошло некоторое увеличение этих параметров, однако различия между почвами трёх участков землепользования оказались статистически незначимы. Агрохимический статус почв целины, пашни и залежи по величине рНвод, содержанию в гумусовом горизонте подвижных форм фосфора, калия, кальция и магния определён как благоприятный для выращивания сельскохозяйственных культур.
Заключение. Исследованные чернозёмы лесостепной зоны Западной Сибири в целинном, пахотном и залежном состоянии имеют различия в строение профиля и структуре поверхностного горизонта, глубине залегания карбонатов, содержании в профиле подвижного фосфора, обменного магния и необменного калия. В самом верхнем слое (0–5 см) дернины на целине и 27-летней залежи выражена аккумуляция биогенных элементов (органического углерода, общего и нитратного азота, легкоподвижного фосфора и обменного калия). Отсутствие статистически значимых различий между тремя участками землепользования по гранулометрическому составу почв, содержанию карбонатов и легкоподвижного фосфора, содержанию и запасам в гумусовом горизонте (0–30 см) гумуса, общего азота, обменной формы калия и кальция, необменного магния свидетельствует о значительной устойчивости чернозёмов к агрогенным нагрузкам. Земельный участок 27-летней залежи вполне может быть повторно распахан. Однако необходимо подчеркнуть, что урожай возделываемых культур (особенно зерновых) на чернозёмах сибирского региона формируется, в основном, за счёт мобилизации почвенных запасов подвижных форм макроэлементов без компенсации их отчуждения внесением удобрений. При этом скорость и степень агрогенной трансформации сибирских чернозёмов значительно выше, чем в европейской части России. Поэтому необходим мониторинг плодородия чернозёмов при их сельскохозяйственном использовании, в том числе при повторном введении в пашню залежных земель