The Journal of Soils and Environment / Почвы и окружающая среда
Not a member yet
19035 research outputs found
Sort by
Залежные земли и особенности исторического природопользования в ареале тёмно-серых лесных типичных почв Северного Притомья (Западная Сибирь)
Full text linkThe aim of the study was to investigate the historical land use and identify abandoned land aras of different ages within the area occupied by the dark-grey forest soils (according to the USSR Soil Classification of 1977), or as Luvic Greyzemic Phaeozems (according to the World Reference Base for Soil Resources of 2022) in one of the oldest agricultural areas of the southern forest zone in the south-east of West Siberia (Northern Pritomye).
Location and time of the study. The field research was conducted in the south of Tomsk region (Tomsk district) and in the north of Kemerovo region (Yashkinsky district). The work with archival materials was carried out using remote access to archives and databases covering the south-eastern part of West Siberia.
Methods. The search for ecosystems abundant for different time spans, as well as soils that had not been ploughed, was carried out by analyzing historical cartographic sources located in various regional and state archives, as well as in the public domain on the Internet. The found archival information went back for more than 250 years. Space images obtained over the last 60 years were also used for analysis. Historical sources were used to assess the history of land management in the area of the Luvic Greyzem Phaeozems in the Northern Pritomye. The field studies of the ecosystems confirmed the conclusions about their successional status based on the analysis of cartographic sources, for which a morphogenetic analysis of the signs of previous ploughing and the determination of the oldest trees age were carried out.
Results. The history of the development of Luvic Greyzemic Phaeozems in the Northern Pritomye, in the right-bank part of the Tom River, between the valleys of the Kirgizka and Sosnovka, dates back 420 years. The first arable land appeared almost immediately after the foundation of Tomsk in 1604. By the middle of the 17th century, depletion and abandonment of some soils in the vicinity of Tomsk and the village of Spasskoye were observed. Then the development of Luvic Greyzem Phaeozems began in the area of the mouth of the Sosnovka River. To the east of the Tom River, agricultural settlements of military people on Luvisols emerged in the valleys of the Ushaika and Basandaika Rivers. The first abandoned lands in the area of the soils in question appeared in the first half of the 17th century. In the 19th century, arable farming became less significant, and a belt of predominantly deciduous forests formed around Tomsk. Forests, including cedar forests on th abandoned lands, formed near the villages. At that time, most of the area of dark-gray forest typical soils consisted of post-agrogenic ecosystems used as dry hay meadows and firewood forests. A mosaic picture of the distribution of lands was formed: small arable lands and meadows were adjacent to isolated trees and birch groves. Arable fields were used for up to ten years, after which they were abandoned lands. With the beginning of the mechanization of agriculture, arable lands became larger, the area of arable land reached its maximum. In the 21st century, newly abandoned lands appeared.
Conclusions. Luvic Greyzemic Phaeozems that were not affected by plowing, as well as lands abandoned for varying time spans, were identified. The information will be used in further comparative historical genetic studies of soils.Цель исследования. Изучить историю природопользования и провести поиск разновозрастных залежных земель и их целинных аналогов в пределах ареалов тёмно-серых лесных почв в одном из наиболее интенсивно освоенных сельскохозяйственных районов лесной зоны юго-востока Западной Сибири (Северное Притомье).
Место и время проведения. Полевые исследования проводили на юге Томской (Томский район) и севере Кемеровской (Яшкинский район) областей. Работу с архивными материалами осуществляли с использованием удалённого доступа к архивным организациям и сайтам с территориальным охватом юго-востока Западной Сибири.
Методы. Поиск разновременных залежных земель и участков, не испытывавших агрогенного воздействия, производился путём анализа исторических картографических источников, размещённых в различных областных и государственных архивах, а также в свободном доступе в сети Интернет. Глубина покрытия найденной архивной информацией составила более 250 лет. Для анализа привлекались космические снимки последних 60 лет. Исторические источники использовали для оценки истории природопользования в пределах ареала тёмно-серых лесных типичных почв в Северном Притомье. Полевые исследования экосистем проведены в целях подтверждения сделанных на основе анализа картографических источников выводов об их сукцессионном статусе, для чего проводился морфогенетический анализ признаков былой распашки почв и определение возраста наиболее старых деревьев.
Основные результаты. История освоения тёмно-серых лесных типичных почв в Северном Притомье, в правобережной части реки Томь, между долинами рек Киргизки и Сосновки, насчитывает 420 лет. Первые пахотные земли появились практически сразу после основания Томска в 1604 году. К середине XVII века наблюдалось истощение и заброшенность части почв в районе Томска и села Спасского. Затем началось освоение тёмно-серых лесных типичных почв и чернозёмов в районе устья реки Сосновки. К востоку от р. Томи возникли земледельческие заимки служилых людей на серых почвах в долинах рек Ушайка и Басандайка. Первые залежные земли в ареале рассматриваемых почв появились ещё в первой половине XVII века. В XIX веке экономическая роль пашенного земледелия в жизни городского и сельского населения стала менее значимой, вокруг Томска сформировался пояс лесов. Вблизи сёл образовались припосёлковые леса, в том числе кедровники на залежах. В это время большую часть ареала тёмно-серых лесных типичных почв составляли постагрогенные экосистемы, используемые в качестве суходольных сенокосных лугов и дровяных лесов. Сформировалась мозаичная картина распределения угодий: небольшие запашки и луга соседствовали с отдельно стоящими деревьями и берёзовыми колками. Поля использовались до десяти лет, после чего их переводили в залежь. С началом механизации земледелия поля стали крупнее, площадь пашни достигла максимума. В XXI веке возникли новые залежные земли.
Заключение. Выявлены эталонные тёмно-серые лесные типичные почвы, не испытавшие влияние распашки, и почвы под разновозрастными залежами, что будет использовано в дальнейших сравнительно-историко-генетических исследованиях почв
Анализ динамики площадей залежных угодий в Калининградской области
Full text linkThe aim of the study. Establishing the causes and patterns of variation in the areas of abandoned agricultural land.
Location and time of the study. The studies were conducted focusing the territory of the Kaliningrad region and embrace the 1990–2023 period.
Methods. Methods of analysis of archived materials and chronosequences (abandoned lands, unused arable land, their acreage), as well as correlation analysis of the data series were used.
Results. The emergence and spread of abandoned lands occurred along the sequence of three microperiods with different specifics of land use. The largest areas of abandoned lands were typical for 2010, when their share reached 49% of the total area of agricultural land. The implementation of regional programs aimed at re-involving unused agricultural land into circulation led to a decrease in the area of abandoned lands. It was established that 86% of the abandoned lands dynamics was related to the variation in acreage, thus explaining the current crop specialization of agriculture in the region.
Conclusions. In the Kaliningrad region, there has been a negative trend in the area of abandoned lands since 2011. The slowdown in this process is due to both objective reasons and legal aspects of land use.Цель исследования. Установление причин и закономерностей варьирования площадей неиспользуемых сельскохозяйственных угодий.
Место и время проведения. Исследования проведены для территории Калининградской области и охватывают период 1990–2023 гг.
Методы. Использованы методы анализа архивных материалов и хронорядов (залежей, неиспользуемой пашни, посевных площадей), корреляционный анализ рядов данных.
Основные результаты. Возникновение и распространение залежных угодий в Калининградской области происходило на фоне последовательной смены трех микропериодов с различной спецификой землепользования. Наибольшие площади залежей характерны для 2010 г., когда их доля достигала 49% от общей площади сельскохозяйственных угодий. Реализация областных программ, направленных на повторное вовлечение в оборот неиспользуемых сельскохозяйственных угодий, привела к снижению площади залежей. Установлено, что динамика залежных угодий на 86% связана с варьированием посевных площадей, что объясняет современную растениеводческую специализацию сельского хозяйства области.
Заключение. В Калининградской области наблюдается отрицательная динамика площадей залежных угодий с 2011 г. Замедление темпов этого процесса связано как с объективными причинами, так и с правовыми аспектами землепользования
Влияние противогололёдных реагентов на свойства почв придорожных газонов г. Новосибирска
Full text linkThe aim of the study was to evaluate the effect of deicing reagents on soil properties of the roadside lawns in Novosibirsk.
Location and time of the study. Roadside lawns and a public green square in the central part of the Novosibirsk city. Field and laboratory work was performed in late 2023–early 2024.
Methods. Soil samples were analyzed according to the following methods: preparation of aqueous extract was done at the ratio of soil:solution of 1:5; determination of specific electrical conductivity and water pH was performed using the electrodes HI763123 and ESC-10603, respectively; the content of water-soluble sulfates was measured with precipitation of sulfate ions by barium chloride and determination of barium sulfate by turbidimetric method; water-soluble sodium was measured by atomic absorption spectrometer with flame atomization Kvant-2A; water-soluble chlorides were measured by ion-selective electrode Econix ECOM-Cl; and water-soluble phosphates were measured by molybdenum-blue spectrophotometric method. The statistical processing of the data was carried out using the principal components analyzis, as well as by variation, regression, correlation and variance analyses.
Results. Application of deicing reagents (DR) altered most significantly the content of water-soluble sodium and chlorine in the urban soils of roadside lawns, the values of which reached as high as 443 mg Na/kg and 511 mg Cl/kg. Sulfate and phosphate concentrations depended on the DR application to a much lesser extent. The relationship of chlorine content with the sodium one was described by a simple linear regression equation with a coefficient of determination (R2) equal to 0,92: Cl = 1,503 × Na – 34,655, where Cl and Na concentrations are presented in mg/kg. A close positive relationship (R2 = 0,87) was also found between the sum of all four analyzed ions (SI) and specific electrical conductivity (EC), described by the linear equation SI = 0,0078 × EC – 0,985, where SI (sum of Na+, Cl–, SO42–, and PO42– ions) is represented in cmol(eq)/kg, and EC in μS/cm.
Conclusions. In the urban soils of roadside lawns, as compared to the central part of the public square, a significant increase in the content of water-soluble sodium and chlorine was found: 7–24 times and 30–80 times, respectively. The increase in the concentration of these elements was associated with a 3,3-fold increase in the value of specific electrical conductivity (which characterizes the general level of soil salinization with easily soluble salts) and a change in the reaction from "slightly alkaline" to "moderately alkaline". Such significant changes in the chemical properties of the urban roadside soils are caused by the DR use, which may result in the suppression of growth and development of plants, especially tree species less adapted to salt pollution, eventually leading to their dying-off.Цель исследования. Оценить влияние применения противогололёдных реагентов на изменение свойств почв придорожных газонов г. Новосибирска.
Место и время проведения. Сквер и примыкающие к нему придорожные газоны в центральной части г. Новосибирска. Полевые и лабораторные работы выполнены в конце 2023 г. – начале 2024 г.
Методы. Анализ почвенных образцов выполнен следующими методами: приготовление водной вытяжки – при соотношении почва:раствор равном 1:5; определение удельной электрической проводимости и водного pH – с использованием электродов HI763123 и ЭСК-10603, соответственно; водорастворимых сульфатов – с осаждением сульфат-ионов хлористым барием и определением сульфата бария турбидиметрическим методом; водорастворимого натрия – на атомно-абсорбционном спектрометре с пламенной атомизацией Квант-2А; водорастворимых хлоридов – с помощью ионоселективного электрода Эконикс ЭКОМ-Cl; водорастворимых фосфатов – спектрофотометрическим методом с образованием молибденовой сини. Статистическая обработка данных проведена методами главных компонент, вариационного, регрессионного, корреляционного и дисперсионного анализов.
Основные результаты. Применение противогололёдных реагентов (ПГР) для обработки дорог и тротуаров наиболее значительно изменяет содержание водорастворимых натрия и хлора в почвах придорожных газонов: уровень Na достигает 443 мг/кг почвы, Cl – 511 мг/кг. Концентрация сульфатов и фосфатов в газонных почвах при использовании ПГР изменяется в значительно меньшей степени. Взаимозависимость содержания хлора и натрия в почве описывается уравнением линейной регрессии с высоким коэффициентом детерминации (R2), равным 0,92: Cl = 1,503 × Na – 34,655, где концентрации Cl и Na представлены в мг/кг. Обнаружена тесная положительная связь (R2 = 0,87) между суммой всех четырёх анализируемых ионов (SI) и удельной электропроводности (ЕС), описываемая линейным уравнением SI = 0,0078 × EC – 0,985, где SI (сумма ионов Na+, Cl–, SO42– и PO42–) представлена в смоль(экв)/кг, а ЕС – в мкСм/см.
Заключение. В почвах придорожных газонов, по сравнению с центральной частью прилегающего сквера, установлено значительное повышение содержания водорастворимых натрия и хлора: в 7–24 раза и 30–80 раз, соответственно. Увеличение концентрации этих элементов сопровождалось повышением в 3,3 раза величины удельной электрической проводимости (характеризующей общий уровень засоления почвы легкорастворимыми солями) и изменением реакции среды со «слабощелочной» на «умеренно щелочную». Такие значительные изменения химических свойств придорожных урбаноземов обусловлены применением ПГР, что может вызывать угнетение роста и развития газонных растений, прежде всего древесных культур, менее адаптированных к солевому загрязнению почвы, вплоть до их гибели
Характеристика торфов южной тайги юго-востока Западной Сибири как основа оценки запасов углерода, депонированного в торфяных залежах
Full text linkThe aim of the study. To identify regional and zonal features of peat properties and the degree of influence on them of paleocryogenic processes, as a basis for correct paleoreconstructions of the functional state of mires and carbon stocks assessment in peat deposits in the study area.
Location and time of the study. Subzone of the southern taiga within the Tomsk region, Russia.
Methods. Using the database developed for the "Peat deposits of Tomsk region" cadastre and the archived materials of peat deposits geological exploration, the selection of peat deposits and types of peat typical for the study area was carried out, and the indicators of their occurrence, average degree of decomposition, ash and moisture content were calculated. To identify regional and zonal peat properties, a comparison with the similar characteristics of peats in the European part of Russia was conducted. To substantiate the cryogenesis of peat properties, the literature data about the effect of permafrost on the dynamics and properties of peat mires in the cryolithozone, alongside with the previously obtained data on the reconstruction of paleocryogenic processes in the thoroughly studied and dated peat sections of the study area, were used.
Results. For 21 identified typical types of peat, the known regional and zonal features of their properties were established or confirmed. The determining influence of seasonal permafrost and paleocryogenic processes on the botanical composition and occurrence of peat types, on significant variation in their properties, unusually high ash content of fen and transitional peats, low average degrees of decomposition and high values of the studied properties in other types of peats, secondary changes in peat properties and specifics peat deposition in the deposits was substantiated. The species composition of the working collection of peat samples from the study area for assessing their carbon content was chosen.
Conclusions. Due to the significant influence of paleocryogenic processes on peat properties, it is necessary to take the processes into account in order to improve the interpretation of data obtained during studies of mires for solving various scientific and applied problems, including assessing carbon balance and reserves in mire ecosystems. The data about peat occurrence and properties, obtained for peat deposits of different types, allow an objective approach to developing a working collection of peat samples to assess peat carbon content in the study area.Цель исследования. Выявить региональные и зональные особенности свойств торфов и степень влияния на них палеокриогенных процессов как основу корректных палеореконструкций функционального состояния болот и оценки запасов углерода, депонированного в торфяных отложениях района исследования.
Место и время проведения. Подзона южной тайга в пределах Томской области.
Методы. На основе базы данных, созданной по кадастру «Торфяные месторождения Томской области», и фондовых материалов геологической разведки проведен выбор типичных для района исследования торфяных месторождений и видов торфов, рассчитаны показатели их встречаемости, усредненные значения влажности, зольности и степени разложения. Для выявления региональных и зональных особенностей свойств торфов проведено их сравнение с аналогичными характеристиками торфов европейской части России. При обосновании криогенеза этих особенностей использованы литературные данные о влиянии многолетней мерзлоты на динамику и свойства торфов болот криолитозоны и ранее полученные результаты реконструкций палеокриогенных процессов в детально изученных и датированных торфяных разрезах района исследования.
Основные результаты. В выявленных видах типичных торфов установлены или подтверждены известные региональные и зональные особенности их свойств. Обосновано определяющее влияние сезонной мерзлоты и палеокриогенных процессов на особенности ботанического состава и встречаемости видов торфа, значительное варьирование показателей их свойств, необычно высокую зольность верховых и переходных торфов, низкие усредненные показатели степени разложения сфагновых и высокие – других видов торфов, вторичные изменения свойств и специфику залегания в торфяных залежах. Обоснован видовой состав рабочей коллекции образцов торфа района исследования для определения в них содержания углерода.
Заключение. В связи со значительным влиянием палеокриогенных процессов на свойства торфов, необходимо учитывать эти процессы для повышения корректности интерпретации данных, полученных при исследовании болот, решения различных научных и прикладных задач, в том числе оценке баланса и запасов углерода в болотных экосистемах. Данные по встречаемости и свойствам торфов, полученные для торфяных залежей разного типа, позволяют объективно подойти к созданию рабочей коллекции образцов при определении содержания углерода в торфах района исследования
Влияние многолетней динамики уровня грунтовых вод на зимнее перераспределение влаги в пахотных почвах Ишимской степи
Full text linkThe aim of the study was to establish the influence of long-term dynamics of the groundwater level on the winter redistribution of moisture in arable soils of the Ishim steppe.
Location and time of the study. The Ishim-Irtysh steppe interfluve (Ishim steppe, Russia), 1986–1989 and 2002–2024.
Methods. Soil samples were collected during soil-hydrological field observations from the reference pits of arable soils. The soil and subsoil moisture content was determined by thermostat-weighing /in samples collected in the pre-winter period (the second - third decades of October) and at the end of the winter season (the third decade of March). The depth of the groundwater table was measured in the hand-drilled simultaneous with soil sampling for moisture measurement. The layer of cryogenic accumulation and the freezing moisture volume were determined by comparing moisture profiles in mid-October and in the third decade of March. Snow surveying was carried out in the third decade of March. The penetration depth of 0°C temperature was determined using exhaust thermometers.Results. Within the upland areas, during the second half of the 20th century the aquifer rose from various depths to the levels above the critical level. The economic activity was the main reason for the rise. In the early decades of the 21th century, as the groundwater table was above the critical depth, the groundwater level in summer and autumn began to be predetermined by the amounts of precipitation over the previous cold season of the year. The peculiarities of the winter redistribution of moisture in arable soils were found to be largely determined by the depth of groundwater in the autumn season. If in the upland soils the groundwater table was located in autumn at a depth of more than 4 m, which was typical for the 1980s, a layer of cryogenic moisture accumulation was formed below the horizons of intense and complete desuctive drying for spring grain crops, from a depth of 0.8 m. The moisture freezing volume did not exceed 30 mm. Migrated moisture practically did not participate in replenishing the post-vegetation moisture deficit in the upper 1-meter-thick layer of soil. If the groundwater in the second and third decades of October was detected at a depth of less than 4 m, which is typical for upland areas in the 21st century, a layer of cryogenic accumulation can be traced from a depth of 0.4–0.8 m, the volume of freezing moisture can reach 50 mm, and 25 mm in the top 1-meter layer. The frozen moisture in the top meter layer helps reducing the post-vegetation deficit, but promotes conditions for anaerobiosis in the second half-meter soil layer and acts as an “island of cold,” delaying the soil warming in spring to active temperatures.In soils with negative relief forms, the groundwater level during the period of field survey exceeded the critical level. Therefore, specifics of winter moisture profile redistribution in were similar to the established characteristics of this phenomenon in upland soils during the current millennium.Conclusions. The groundwater level in the soil and subsoils of the Ishim steppe uplands showed long-term dynamics under the influence of anthropogenic as well as natural factors over the past twenty years. The autumn depth of the groundwater table determines specifics of winter moisture redistribution in the arable soils of plakors: the higher the level, the greater the amount of moisture freezing is fixed, and the closer the cryogenic accumulation layer is located to the daytime surface. Цель исследования. Установить влияние многолетней динамики уровня грунтовых вод на зимнее перераспределение влаги в пахотных почвах Ишимской степи.
Место и время проведения. Ишим-Иртышское степное междуречье (Ишимская степь), 1986–1989 и 2002–2024 гг.
Методы. Исходный материал отобран в процессе почвенно-гидрологических наблюдений на опорных разрезах пахотных почв. Влажность почв и подпочвенных пород измерли термостатно-весовым методом в предзимний период (вторая – третья декады октября) и в завершении зимнего сезона (третья декада марта). Глубину залегания грунтовых вод измеряли в скважинах ручного бурения параллельно с отбором образцов почв на влажность. Слой криогенной аккумуляции и объем намерзания влаги определяли методом сравнения профилей влажности в середине октября и в третьей декаде марта. Снегосъемку проводили в третьей декаде марта. Глубину проникновения температуры 0°С выявляли с помощью вытяжных термометров.
Основные результаты. В пределах плакорных участков водоносный горизонт в течение второй половины ХХ века поднялся с различных глубин до уровня, превышающего критический. Основной причиной подъема явилась хозяйственная деятельность. В первые десятилетия нового столетия, при положении грунтовых вод выше критической глубины, уровень их залегания в летне-осеннее время начал определяться суммами атмосферных осадков предыдущего холодного сезона года.
Особенности зимнего перераспределения влаги в пахотных почвах во многом обусловлены глубиной залегания грунтовых вод в осенний сезон. Если в почвах плакорных участков грунтовые воды отмечаются осенью на глубине более 4 м, что было характерно для 1980-х гг., слой криогенной аккумуляции влаги формируется ниже горизонтов интенсивного и полного десуктивного иссушения по посевам яровых зерновых, с глубины 0,8 м. Объем намерзания влаги не превышает 30 мм. Мигрировавшая влага практически не участвует в восполнении послевегетационного дефицита влажности в верхнем метровом слое почв. Если грунтовые воды во второй – третьей декадах октября выявляются на глубине менее 4 м, что типично для плакорных участков в 2000-е – 2020-е гг., слой криогенной аккумуляции прослеживается с глубины 0,4–0,8 м, объем намерзающей влаги может достигать 50 мм, в том числе, в верхнем метровом слое – 25 мм. Намерзшая в верхнем метровом слое влага способствует снижению послевегетационного дефицита, однако создает условия для анаэробиозиса во втором полуметровом слое почв и выступает «островом холода», задерживая весеннее прогревание почв до активных температур.
В почвах отрицательных форм рельефа уровень грунтовых вод в течение периода полевых наблюдений отмечается на уровне, превышающем критический. Поэтому черты зимнего перераспределения влаги в их профиле аналогичны установленным характеристикам этого явления в плакорных почвах в 2002–2024 гг.
Заключение. Уровень грунтовых вод в почвенно-грунтовых толщах плакорных участков Ишимской степи подвержен многолетней динамике под влиянием антропогенных и природных факторов в течение последних двадцати лет. Осенней глубиной залегания грунтовых вод определяются параметры зимнего перераспределения влаги в пахотных почвах плакоров – чем выше уровень, тем больший объем намерзания влаги фиксируется, тем ближе к дневной поверхности расположен слой криогенной аккумуляции
Изменение свойств почв разновозрастных залежей и агротехнические приёмы их освоения
Full text linkThe purpose of the study. Assessment of changes in the agrochemical status of soils of abandoned lands at different stages of spontaneous revegetation in the south-east of West Siberia and the development of technologies for such lands development.
Location and time of the study. The research was carried out in 2014-2022 in the subtaiga and forest-steppe zones of the Krasnoyarsk Territory, confined to the Achinsk-Bogotolsky (Tyukhtetsky district, Zarechenskoye experimental field, sod-podzolic and gray forest soils) and Nazarovsky (Sharypovsky district, gray forest soils) natural areas.
Methods. The age of the abandoned lands was modeled by sequentially removing arable land from the agricultural use. In studies on the humus transformation in the abandoned lands a comparative analysis of soil analogues of the abandoned and arable areas was used at the following study sites: 1) long-term arable land; 2) land abandoned for 8 and 10 years. Field experiment was carried at Zarechensky Experimental Station on abandoned lands aged 3 and 10 years during the first four years after the land was put once again in the agricultural use, cropped for wheat, oats or rye. Humus, mobile soil P and K, pH and the sum of exchangeable bases were measured in soil samples collected from the ploughed layer. The primary soil tillage consisted of ploughing in spring, followed by removing woody plants and two cultivations prior to sowing rye. Prior to sowing spring wheat and oats the soil was ploughed, cultivated an harrowed; herbicides were not used.
Results. The content of humus in the sod-podzolic soil of the abandoned land increased 1,6 times over 10 years, and mobile humus substances increased 2,2 times compared with the arable soil. The newly formed humic substances were mainly of the fulvate-humate type. In the gray forest soil in the forest-steppe, the humus content in the 8-year-old abandoned land 1,2 times mainly due to humic acids. The greatest increase in humic substances was observed in the sod-podzolic soils of the abandoned lands in the subtaiga zone, followed in the descending order by the gray forest soil of the subtaiga and the gray forest soil of the forest steppe. In sod-podzolic soils the content of humus, available forms of phosphorus and potassium, as well as soil acidic/alkaline properties did not change significantly over 3 and 10 years of land abandonement. In the lands abandoned for long terms, i.e. for 15 and 25 years, the humus content increased by 33 and 55%, whereas K2O increased by 57 and 70%, the amount of exchange bases by 28 and 54%, respectively. The soil acidity and the mobile phosphorus content did not change. At the 10-year-old abandoned site the proportion of agronomically valuable fractions of soil aggregates increased by 10-15%. Compared with the arable soil, the amount of easily decomposable organic matter in soils of abandoned lands increased by 59%, or 2,5 times. Phosphorus-potassium fertilizers applied on 3- and 10-years-old abandoned lands increased the winter rye yield by 23% jn average. Spring nitrogen fertilization increased the yield by 20% and 17% more according to the longevity of abandonement. Wheat and oats yields were almost similar on abandoned lands of different ages in all variants of the experiment. Spring crops response to the application of nitrogen fertilizers was stronger.
Conclusion. Abandonment of lands occupied with sod-podzolic soils in the subtaiga zone and gray forest soils in the forest-steppe resulted in a positive humus budget, which depends on the soils genesis. The largest annual increase in humic substances content was observed in sod-podzolic soils, followed in decreasing order by the gray forest soils of the subtaiga and forest steppe. In the mid-term (10–15 years) and long-term (more than 15 years) abandoned lands the soil agrophysical and agrochemical properties were improving. An area abandoned for 3-10 years can be prepared for sowing winter rye in one field season. The application of mineral fertilizers on the abandoned lands once again ploughed for agricultural use can increases the grain yields by an average of 70–100%, nitrogen fertilizers being of crucial importance. The best option for the conservation of abandoned lands occupied by acidic soils (especially in locations remote from settlements) is to stablish meadows of perennial grasses and herbs. Such lands will serve as a reliable source of feed, a place for the livestock grazing and a promising object for biological agriculture.Цель исследования. Оценить изменения агрохимического состояния почв разновозрастных залежных земель юго-востока Западной Сибири и разработать технологии их освоения.
Место и время проведения. Исследования проводили в 2014–2022 гг. в подтаёжной и лесостепной зонах Красноярского края, приуроченных к Ачинско-Боготольскому (Тюхтетский район, Зареченский стационар, дерново-подзолистые и серые лесные почвы) и Назаровскому (Шарыповский район, серые лесные почвы) природным округам.
Методы. Возраст залежных земель моделировали путём последовательного выведения пашни из производственного землепользования. В исследованиях по трансформации гумусного состояния залежей использовали сравнительный анализ почв – залежных и пахотных участков по вариантам: 1) пашня длительного срока пользования; 2) залежь возрастом 8 и 10 лет. На Зареченском стационаре проводили полевые опыты с удобрениями и злаковыми культурами на залежах 3-х и 10-летнего возраста, охватывающие первые четыре года после их освоения. В почвенных образцах, отобранных из пахотного горизонта, определяли содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия, кислотность, сумму обменных оснований. Первичная обработка почвы в год посева озимой ржи заключалась в весенней вспашке с последующей уборкой древесной растительности и двух культиваций. Обработка почвы под яровую пшеницу и овёс состояла в зяблевой вспашке и предпосевной культивации с одновременным боронованием. Гербициды в опытах не применяли.
Основные результаты. В дерново-подзолистой почве содержание гумуса за 10–25-летний постагрогенный период увеличилось в 1,6 раза, подвижных гумусовых веществ – в 2,2 раза по сравнению с пашней. Формирование новообразованных гумусовых веществ в почве залежи шло преимущественно по фульватно-гуматному типу. В серой лесной почве лесостепи содержание гумуса в 8-летней залежи увеличилось в 1,2 раза преимущественно за счёт гуминовых кислот. Наибольший прирост гумусовых веществ отмечался в залежах дерново-подзолистых почв подтаёжной зоны; далее, по убывающей, располагались серая лесная почва подтайги и серая лесная почва лесостепи. В дерново-подзолистой почве содержание гумуса, доступных форм фосфора и калия, а также кислотно-основные свойства существенно не изменились за трехлетний постагрогенный период. В залежах 15-ти и 25-летнего возраста содержание гумуса увеличилось на 33 и 55%, К2О – на 57 и 70%, суммы обменных оснований – на 28 и 54%. Кислотность почвы и содержание в ней подвижного фосфора не изменились. В 10-летней залежи увеличивалась доля агрономически ценных фракций почвенных агрегатов на 10–15%. По сравнению с почвой агроценозов количество легкоразлагаемого органического вещества в почвах залежей увеличилось на 59%, т.е. в 2,5 раза. Использование фосфорно-калийных удобрений на 3-х и 10-летних залежах увеличивали урожай озимой ржи в среднем на 23%. Весенняя подкормка азотом увеличивала урожай ещё на 20 и 17% в соответствии с возрастом залежи. Сбор зерна пшеницы и овса был практически равный на залежных землях разного возраста по всем вариантам опыта. Яровые зерновые культуры в большей степени реагировали на внесение азотных удобрений.
Заключение. Пребывание дерново-подзолистых почв подтаёжной зоны и серых лесных почв лесостепи Красноярского края в залежном состоянии обусловливает формирование положительного бюджета показателей их гумусного состояния, который зависит от генезиса почв. В средневозрастных (10–15 лет) и старовозрастных (более 15 лет) залежах улучшаются агрофизические и агрохимические показатели почв. Залежь 3-х и 10-летнего возраста можно подготовить для посева озимой ржи за один полевой сезон. Внесение минеральных удобрений на освоенных залежах увеличивает урожай озимой ржи, пшеницы и овса в среднем на 70–100%, при этом определяющее значение имеют азотные удобрения. Оптимальный вариант консервации залежных земель с кислыми почвами (особенно отдалённых от поселений) – залужение смесью многолетних злаковых трав. Такие земли будут служить надёжным источником получения грубых кормов, местом выпаса и отгонного животноводства, перспективным объектом для освоения биологического земледелия
Почвы авамской лесотундры (юго-западный Таймыр)
Full text linkThe purpose of the study was to describe the common characteristics of the soil cover of the poorly studied territory of the Avam tundra.
Location and time of the study. The soil survey was conducted during the summer season (end of July – mid of August) 2021 in the North Siberian lowland in the middle Dudypta River, 45–60 km to the north of the Central Siberian Plateau.
Methodology. Soil pits (24) were dug at three key sites, in the most typical habitats. The main soil chemical properties were determined in 53 samples from 13 pits.
The main results. The soils of automorphic conditions were identified as Cryosols on the loams and as Arenosols on sands and sandy loams. Under difficult drainage, Gleyic subtypes of these soils or Gleysols are common. Zonal Cryosols are more typical for larch woodlands mostly in the eastern part of the territory. Arenosols are distributed mainly on the sandy sowback in the eastern part, and on the second above-floodplain terrace of Dudypta and Kystykhtakh. Arenosols microcomplexes are common for the spotted tundra of the second above-floodplain terraces. On sandy loam and loamy sediments, upper gleyic layer is formed under the spots. These soils are interbedded with upper gleyic Cryosols. The floodplains are occupied by Humic Fluvisols, and Histic Gleyic Fluvisols of the first floodplain terrace.
Conclusion. In general, the soils, typical of the Taimyr forest-tundra, are common in the surveyed territory. Given the limitations of our research on the most drained parts of the terraces, the location of podburs may be a characteristic feature of this particular part of the terraces. It can be assumed that in the central, more hydromorphic parts of the local watersheds, the Gleysols are more common.Цель исследования. Общая характеристика почвенного покрова малоизученной территории авамской тундры.
Место и время проведения. Участок Северо-Сибирской низменности в среднем течении р. Дудыпты, 45–60 км севернее Средне-Сибирского плоскогорья, по материалам почвенного обследования во время летнего сезона (конец июля – середина августа) 2021 года.
Методология. Почвенные разрезы (24) были заложены на трёх ключевых участках, в наиболее типичных местообитаниях. В 53 образцах из 13 разрезов определены основные почвенно-химические свойства.
Основные результаты. Почвы постлитегенного ствола в автоморфных условиях представлены на суглинках криозёмами и подбурами – на песках и супесях. В условиях затруднённого дренажа распространены глееватые подтипы этих почв или торфяно-глеевые почвы. Криозёмы в большей степени характерны для лиственничных редколесий, распространённых в основном в восточной части территории. Подбуры распространены в основном на песчаных камах восточной части и на второй надпойменной террасе Дудыпты и Кыстыхтаха. Для пятнистых тундр вторых надпойменных террас характерны микрокомплексы подбуров иллювиально-железистых и иллювиально-гумусовых. На супесчаных и суглинистых отложениях под пятнами формируются подбуры с поверхностным оглеением, занимающие переходное положение к криозёмам поверхностно-глеевым. Поймы заняты серогумусовыми аллювиальными почвами, на пониженных участках первой надпойменной террасы встречаются аллювиальные торфяно-минеральные почвы.
Заключение. В целом на обследованной территории распространены почвы, характерные для лесотундры Таймыра. Широкое распространение подбуров может быть характерной чертой наиболее дренированными частями вторых надпойменных террас. Можно предположить, что в центральных, более гидроморфных частях локальных водоразделов большую роль играют глеезёмы, встреченные нами только в отрицательных формах рельефа
Характеристика природно-ресурсного потенциала земледельческой зоны Красноярского края
Full text linkThe aim of the study was to determine the natural resource potential of the agricultural territories in the agricultural regions of the Krasnoyarsk Territory and to investigate the fundamental characteristics of climatic conditions.
Location and time of the study. The study utilized multi-year data (from 1978 to 2020) from 22 meteorological stations located in the natural districts of the Krasnoyarsk Territory to analyze climatic conditions.
Methods. A georesource database was used to assess the natural resource potential (NRP), including information about soils, agroclimatic parameters, and their impact on agricultural crops. Soils and climatic parameters were ranked on a scale of 5 to 100. The NRP assessment was categorized as follows (points): 1–20 – low; 21–40 – below average; 41–60 – average; 61–80 – above average; 81–100 – high. Climatic conditions were analyzed based on multi-year data from meteorological stations in different natural regions of the Krasnoyarsk Territory, using trend analysis and data smoothing methods to identify dynamics.
Results. The natural resource potential values vary from 32.5 points for the northern forest-steppe podzolic soils in the Kansk Natural District to 62.5 points for chernozems (black soils) in the northern forest-steppe of the South Minusinsk Natural District. Weighted average NRP values for the agricultural territories of the Krasnoyarsk Krai increase in the following sequence (points): subtaiga (38.0) – Kansk Natural District (45.4) –Krasnoyarsk Natural District (46.3) – Achinsk-Bogotol Natural District (47.4) – Chulymo-Yenisei Natural District (47.8) – Nazarovo Natural District (49.4) – South Minusinsk Natural District (54.3).
Conclusions. Climate warming, accompanied by significant increases in summer and winter precipitation, milder winters, and prolonged growing seasons favorable for agricultural crops and varieties, will have a positive impact on the NRP of the region\u27s agrolandscapes, promoting the development of commercial agriculture, especially in the forest-steppe zone. The range of agricultural crops and varieties may expand. Cultivating winter and hard wheat varieties is expected to become more effective. Improved natural conditions will contribute to bringing long abandoned lands into agricultural production. Changes in soil regimes and properties will lead to the transformation of agricultural crop cultivation technologies.Цель исследования. Оценить природно-ресурсный потенциал (ПРП) земледельческой территории природных округов Красноярского края, изучить основные характеристики климатических условий.
Место и время проведения. Для исследования климатических условий использовали многолетние данные (с 1978 по 2020 гг.) 22 метеорологических станций, расположенных в природных округах Красноярского края.
Методы. Для оценки ПРП использовали георесурсную базу данных, включающую информацию о почвах, агроклиматических параметрах и их влиянии на сельскохозяйственные культуры. Почвы и климатические параметры были ранжированы в баллах от 5 до 100. Оценка ПРП выполнена по следующей градации (балл): 1–20 – низкий; 21–40 – пониженный; 41–60 – средний; 61–80 – повышенный; 81–100 – высокий. Анализ климатических условий проведен на основе многолетних данных метеорологических станций в различных природных округах Красноярского края с использованием методов тренд-анализа и сглаживания данных для выявления динамики.
Основные результаты. Значения почвенного потенциала варьируют от 32,5 баллов для дерново-подзолистых почв северной лесостепи Канского природного округа до 62,5 баллов для чернозёмов выщелоченных и обыкновенных северной лесостепи Южно-Минусинского природного округа. Средневзвешенные значения ПРП земледельческой территории Красноярского края увеличиваются в ряду (балл): подтайга (38,0) – Канский природный округ (45,4) – Красноярский природный округ (46,3) – Ачинско-Боготольский природный округ (47,4) – Чулымо-Енисейский природный округ (47,8) – Назаровский природный округ (49,4) – Южно-Минусинский природный округ (54,3).
Заключение. Потепление климата, сопровождаемое существенным повышением количества летних и зимних осадков, смягчением зим и удлинением вегетационного периода, благоприятного для сельскохозяйственных культур и прохождения фенофаз растений, положительно отразится на ПРП агроландшафтов региона и развитии товарного земледелия, особенно в лесостепной зоне. Может быть расширен видовой и сортовой состав сельскохозяйственных культур; предположительно, эффективным станет возделывание озимых и твёрдых сортов пшеницы. Улучшение природных условий будет способствовать вовлечению в сельскохозяйственное производство залежных земель. Изменение режимов и свойств почв обусловит трансформацию технологий возделывания сельскохозяйственных культур
Адаптационный потенциал культуры Miscanthus в условиях солонцового агроландшафта
Full text linkThe aim of the study was to assess the ecological adaptability of Miscanthus cv. Soranovsky to saline agricultural landscapes and the phytomeliorative effect of the plant on saline soils.
Location and time of the study. The field experimental part of the research was carried out in 2018-2020 in the central forest-steppe in the Barabinsky agrolandscape region (Experimental Research Station of the Siberian Federal Center for Agrobiotechnologies).
Methods. The common methods of field and vegetation experiments, chemical analysis of soils and plant samples were used in the study.
Results. Miscanthus can grow on solonetzic soils, providing a biomass yield of up to 5 t/ha under dry growing season conditions. The removal of nutrients from the soil by the biomass of Miscanthus stems was found to be low (8.2 kg/ha of nitrogen, 1.4 kg/ha of phosphorus and 9.7 kg/ha of potassium per year) due to their annual reutilization into rhizomes. This fact allow to avoid the danger of soil depletion during long-term cultivation of crops. Growing Miscanthus on meadow-chernozem solonetz for an average of three years led to changes in soil properties such as a decrease in pH, and changes in salts chemistry in the soil solution, manifested as a decrease in sodium bicarbonate content.
Conclusions. Miscanthus as a crop has wide adaptation capabilities in relation to the marginal lands of the solonetz zone of West Siberia. Miscanthus plantings have a beneficial environment-forming effect on solonetz soils, due to the enrichment of soils with mineral nutrition elements and improvement of soil chemical properties.Цель исследования. В статье рассмотрена экологическая адаптивность Miscanthus сорта Сорановский к засолённым агроландшафтам и его фитомелиоративное влияние на засолённые почвы.
Место и время проведения. Экспериментальная часть исследований выполнена в центрально-лесостепном Барабинском агроландшафтном районе (Научная экспериментальная база Сибирского федерального центра агробиотехнологий СО РАН) в 2018–2020 гг.
Методы. В исследовании использованы методы полевого и вегетационного опыта, химического анализа почв и растительных образцов по общепринятым методикам, статистической обработки данных по Доспехову с использованием методики ВНИИ кормов.
Основные результаты. Исследования показали, что Miscanthus может произрастать на солонцовых почвах, обеспечивая урожай биомассы до 5 т/га при засушливых условиях вегетационного периода. Отчуждение из почвы питательных элементов биомассой стеблей Miscanthus является невысоким (азота – 8,2, фосфора – 1,4, калия – 9,7 кг/га в год) вследствие ежегодной реутилизации их в корневища, что позволяет избежать опасности истощения почв при многолетнем выращивании культуры. Выращивание Miscanthus на лугово-чернозёмном солонце в течение трёх лет привело к изменению свойств почвы: снижению рН; изменению химизма солей в почвенном растворе, проявляющемся в снижении содержания соды.
Заключение. Результаты проведённых исследований показали, что культура Miscanthus обладает широкими адаптационными возможностями применительно к малоплодородным землям солонцовой зоны Западной Сибири. Посадки Miscanthus оказывают благоприятное средообразующее влияние на солонцовые почвы, благодаря обогащению почв элементами минерального питания и улучшению их химических свойств
Пространственное распределение 137Cs, 40K, 226Ra и 232Th в почвах г. Мончегорска (Мурманская область)
Full text linkThe purpose of the study was to establish the patterns of spatial distribution of radioactivity of technogenic 137Cs and natural radionuclides 232Th, 226Ra, 40K in urban soils of Monchegorsk.
Location and time of the study. Soil samples, were collected in summer 2018 in the Monchegorsk city, Murmansk region, Russia. To study the specific activity of radiocesium and natural radionuclides, soil samples were taken from topsoil (0-5 cm) at 82 sites, including 68 sites within the city territory (urban soils) and 14 sites beyond the city limits in the subtorch areas strongly affected by the Severonickel factory. Similar studies of urban soils in Monchegorsk had not been carried out previously.
Methods. During expeditionary work and laboratory research, soil, radiological, and mathematical and statistical methods were used. When carrying out gamma spectrometric measurements, radionuclides 137Cs, 226Ra, 232Th and 40K were determined on a low-background semiconductor gamma spectrometer ORTEC (USA) based on a high-purity coaxial germanium detector GEM10P4–70 (HPGe) with a SBS-75 pulse signal processor and Gamma-software. The resolution of the gamma spectrometer along the 1.33 MeV line (60Co) was 1.75 keV, and the relative efficiency was 15%. Calibration and quality control of gamma spectrometric measurements was carried out using volumetric activity measurements with 1-L Marinelli vessels of different densities (RITVERZ, Russia-Germany).
Main results. The values of specific activity of radionuclides in soil samples were as following: in the technogenic 137Cs up to 31.3 Bq/kg and in the subtorch soils up to 63.4 Bq/kg. Specific activity of natural radionuclides in urban soils reached to 14.2 Bq/kg for 226Ra, whereas in the subtorch soils it reached 21.6 Bq/kg. The specific activity of 232Th in urban soils reached 18.3 Bq/kg, with 17 Bq/kg registered for the subtorch soils. As for 40K, its specific activity reached 498 Bq/kg in the urban soils and 317 Bq/kg.
Conclusion. The gamma survey of the Monchegorsk territory did not reveal any anomaly in radiation. The dose rate of gamma radiation in the city does not exceed 0.074 μSv/hour, which is less than the values elsewhere in Russia, ranging from 0.04 to 0.20 μSv/hour. The obtained data about specific activity of technogenic 137Cs and natural radionuclides 232Th, 226Ra, 40K in the Monchegorsk soils are typical for the Murmansk region.Цель исследования. Установить закономерности пространственного распределения радиоактивности техногенного 137Cs и естественных радионуклидов 232Th, 226Ra, 40K в почвах г. Мончегорска (Мурманская область).
Место и время проведения. Для изучения удельной активности радиоцезия и естественных радионуклидов 232Th, 226Ra, 40K в почвах Мончегорска проведены экспедиционные работы летом 2018 года по отбору почвенных проб из верхнего слоя (0–5 см) в 82 точках, включая 68 точек внутри города (городские почвы) и 14 точек на подфакельных территориях, расположенных за его чертой и сильно подверженных техногенному воздействию КГМК ОАО «Североникель» (почвы под факелом). Подобные исследования почв в Мончегорске ранее не проводились.
Методы. В ходе экспедиционных работ и лабораторных исследований использовали почвенный, радиологический, математико-статистический методы. При проведении гамма-спектрометрических измерений радионуклиды 137Cs, 226Ra, 232Th и 40К определили на низкофоновом полупроводниковом гамма-спектрометре ORTEC (США) на базе коаксиального германиевого детектора GEM10P4–70 высокой чистоты (HPGe) с процессором импульсных сигналов SBS-75 и программного обеспечения Гамма-про. Разрешение гамма-спектрометра по линии 1,33 МэВ (60Co) составило 1,75 кэВ, а относительная эффективность – 15%. Калибровку и контроль качества гамма-спектрометрических измерений осуществляли с использованием измерений объемной активности – сосудами Маринелли (1 л) разной плотности (RITVERZ, Россия-Германия).
Основные результаты. Значения удельной активности радионуклидов в почвах Мончегорска составили: для 137Cs – до 31,3 Бк/кг в черте города и до 63,4 Бк/кг в зоне влияния площадки «Североникель» на подфакельных территориях; для 226Ra – до 14,2 и 21,6 Бк/кг; для 232Th – до 18,3 и 17,0 Бк/кг; для 40K – до 498 и 317 Бк/кг, соответственно.
Заключение. Гамма-съемка территории Мончегорска не выявила аномалии радиационного фона. Мощность дозы гамма-излучения территории города не превышает 0,074 мкЗв/час, что ниже значений по России (от 0,04 до 0,20 мкЗв/ч). Полученные данные по удельной активности техногенного 137Cs и естественных радионуклидов 232Th, 226Ra, 40K в почвах Мончегорска характерны для Мурманской области