The Journal of Soils and Environment / Почвы и окружающая среда
Not a member yet
19035 research outputs found
Sort by
Особенности аккумулирования селена в ландшафтах Калининского административного округа города Тюмени
Full text linkThe aim of the study was to investigate peculiarities of Selen accumulation in the Tyumen City landscapes (on the territory of Kalininsky Administrative District).
Location and time of the study. The study was conducted in the summer of 2022 on the 2nd supra floodplain terrace of the Tura River in the vicinity of the Meteleva microdistrict, as well as on the gully slope of the Babarynka River in Tyumen.
Methods. Methods of geological and soil studies, chemical and statistical methods were used to analyze selenium content in alluvial sediments and its vertical and lateral migration along a slope.
Main results. Selenium content was found to change irregularly with the depth both in the alluvial deposits of the 2nd above-floodplain terrace of the river in the area of the Metelev microdistrict and in the soil profile of the Babarynka River slope, varying from 0.015 to 0.053 mg/kg and from 0.01 to 0.09 mg/kg, respectively, and being below the MPC values (according to A. Kloke of 10 mg/kg) and the Clark value of 0.15 mg/kg, proposed by N.A. Grigoriev. Selenium content in meadow-chernozem and loess-loamy soils of Tyumen was not correlated with the soil organic matter content.
Conclusion. Selenium content and distribution in the alluvial Quaternary sediments of the 2nd supra floodplain terrace of the Tura River is influenced by many factors, the most important being sediment mineralogy and mechanical properties, as well as conditions of sediment formation in the past. The lateral migration of selenium in landscape components is influenced by the intensity of occurring geomorphologic processes, resulting in selenium accumulation and dispersion.Цель исследования. Оценитьособенности аккумулирования селена в ландшафтах г. Тюмени (на примере Калининского административного округа).
Место и время проведения. В статье обобщены результаты определения содержания селена в аллювиальных отложениях 2-ой надпойменной террасы реки Туры в окрестностях микрорайона Метелева, а также вертикальной и латеральной миграции этого элемента по склону оврага реки Бабарынки в г. Тюмени. Полевые и лабораторные исследования выполнены в летний период 2022 г.
Методы. В работе применены методы геологических, почвенных и лабораторных исследований.
Основные результаты. Содержание селена в разрезе аллювиальных отложений 2-й надпойменной террасы реки Туры в районе микрорайона Метелева г. Тюмени и в разрезе почвенного профиля склона реки Бабарынки изменяется с глубиной неоднозначно – от 0,015 до 0,053 мг/кг и от 0,01 до 0,09 мг/кг, находясь ниже значений ПДК по А. Kloke (10 мг/кг) и кларка, предложенного Н.А. Григорьевым (0,15 мг/кг). Не установлена зависимость содержания селена в лугово-чернозёмных и лессово-суглинистых почвах города Тюмени с содержанием органического вещества в этих почвах.
Заключение. На содержание и распределение селена в аллювиальных четвертичных отложениях 2-ой надпойменной террасы реки Туры оказывает влияние множество факторов, среди которых можно выделить минералогический и гранулометрический состав, а также условия формирования этих отложений. На латеральную миграцию селена в компонентах ландшафтов оказывает влияние интенсивность протекающих в них геоморфологических процессов, обусловливающих аккумуляцию и рассеивание элемента
Продуктивность и качество клубней картофеля при внесении калия и магния на фоне азотно-фосфорных удобрений
Full text linkThe aim of the study to investigate the effect of individual or combined K and Mg addition on potato tuber yield and quality along the gradient of soil and environmental conditions, which was formed by the five experimental plots in the forest-steppe one of West Siberia.
Location and time of the study. Microplot field experiment with moderately early potato cultivar Jelly with three fertilization treatments (N100P60, N100P60+K100 and N100P60+K100+Mg100) was setup in five replicates on five experimental plots with agricultural grey soils in the Novosibirsk Region in 2023. Geographical coordinates of the experimental sites varied from 55°15\u2740" to 54°47\u2709" NL and from 83°31\u2742" to 82º37\u27 56" EL.
Methods. Instead of traditional temporal gradient (3–4 years of the experiment at a site) to account for weather variation, with the same purpose we used a spatial gradient, which in addition allowed to assess the effect of soil properties variation among the sites. Soil samples, collected prior to the experiment, were analyzed for organic carbon content, nitrate and ammonium nitrogen, exchangeable phosphorous, potassium and magnesium, as well as soil pH and electrical conductivity. In the course of the experiment air and soil (at 5 and 15 cm depth) temperatures was automatically recorded. At the end of the experiment potato tuber mass and number, as well as the aboveground phytomass, were measured at each microplot. After five months of tuber storage sensory properties (flavour, aroma, colour, mealiness and friability) of boiled tubers were assessed using a Hedonic scale. Analysis of variance, principal components extraction and multiple regression by partial least squares method were performed using Statistica v. 13.1. software.
Results. Addition of K at the background NP fertilization (N100P60+K100 treatment) increased tuber yield by 30% and the aboveground phytomass by 40%. Addition of Mg (N100P60+K100+Mg100) did not affect yield properties, but markedly improved potato culinary quality. More than half of the variance of the potato yield properties was accounted for by the variation in soil and environmental conditions of the experimental fields location. Exchangeable Mg, ammonium N and soil pH were the main soil properties, allowing to forecast the current year tuber yield. The contribution of soil and environmental conditions of the experimental fields into the variance of the sensory properties, albeit small, was statistically significant (p≤0,05) for aroma and colour, with the similar trend for flavour and friability (0,05≤p≤0,10). Agrochemical properties, i.e. soil organic carbon, readily exchangeable P and nitrate N contents, as well as soil pH, were the main variables, determining tuber quality for consumers.
Conclusions. The study performed on the agricultural grey soil in the forest-steppe zone of West Siberia confirmed the importance of optimizing potato mineral nutrition. Addition of NPK at the balanced rates significantly increased potato yield as compared with NP. Although addition of MG together with NPK did not increase the yield, it markedly improved sensory properties of potato. Some soil properties and temperature conditions, found to determine the yield (effective soil fertility), can be used in prognostic models for potato tuber yields and quality.Цель исследования – изучение влияния совместного внесения калия и магния на продукционные показатели и качество клубней картофеля на фоне градиента почвенно-экологических условий, сформированного пятью опытными участками, расположенными в лесостепной зоне Западной Сибири.
Место и время проведения. Микрополевой опыт по выращиванию картофеля среднераннего сорта Джелли с тремя вариантами удобрений (N100P60, N100P60+K100 и N100P60+K100+Mg100) в пятикратной повторности заложили на пяти участках с агросерыми почвами в Новосибирской области в 2023 году. Географические координаты месторасположения опытных участков варьировали в пределах 55°15\u2740" до 54°47\u2709" с.ш. и от 83°31\u2742" до 82º37\u27 56" в.д.
Методы. В данной работе вместо традиционного временного градиента (3–4 года проведения опыта на одном участке), используемого для учёта влияния разных погодных условий, с этой же целью применили пространственный градиент, позволивший дополнительно оценить влияние варьирования свойств почвы между опытными участками. Отобранные до закладки опыта почвенные образцы проанализировали на содержание органического вещества, нитратного и аммонийного азота, легкоподвижного фосфора, обменного калия и магния; также определили кислотность почвы (pHвод) и её электропроводность. В ходе опыта непрерывно автоматически регистрировали температуру воздуха (на высоте 2 м от поверхности почвы) и почвы (на глубине 5 и 15 см). По окончании опыта, при уборке урожая учитывали число и массу клубней на каждой делянке, а также надземную фитомассу. После пяти месяцев хранения оценивали кулинарные свойства (вкус, цвет, аромат, мучнистость и рассыпчатость) отваренных клубней по гедонической шкале. Для статистической обработки полученных данных применили анализ дисперсии, главных компонент и множественной регрессии методом частных наименьших квадратов, для чего использовали пакет программ Statistica v. 13.1.
Основные результаты. Внесение калия на фоне азотно-фосфорных удобрений (вариант N100P60+K100) повысило урожай клубней картофеля на 30%, а надземной фитомассы – на 40%. Дополнительное внесение магния (N100P60+K100+Mg100) не оказало влияния на продукционные показатели картофеля, однако заметно повысило кулинарное качество клубней. Более половины дисперсии продукционных показателей картофеля связано с различием почвенно-экологических условий опытных участков. Основными почвенными свойствами, позволяющими прогнозировать продуктивность клубней, были содержание обменного магния, аммонийного азота, а также реакция среды (pHвод). Вклад почвенно-экологических условий опытных участков в дисперсию оценок кулинарных свойств клубней был весьма незначителен, но, тем не менее, статистически значим для аромата и цвета (p≤0,05) с аналогичным трендом для вкуса и рассыпчатости (0,05≤p≤0,10). Агрохимические свойства почв – содержание органического углерода, легкоподвижного фосфора и нитратного азота, а также реакция среды, были определяющими в прогностической модели потребительских свойств будущего урожая.
Заключение. Проведённые исследования на агросерых почвах в лесостепной зоне Западной Сибири подтвердили важность оптимизации минерального питания картофеля. Внесение сбалансированных доз NPK удобрений существенно повышало продуктивность выращиваемого картофеля по сравнению с использованием только NP; дополнительное к NPK внесение Mg не приводило к дальнейшему росту урожайности, однако заметно улучшало кулинарные свойства клубней. Результаты статистического анализа полученных экспериментальных данных выявили тесную зависимость продуктивности картофеля (и, в заметной степени, качества клубней) от почвенных свойств (эффективное плодородие) и погодных условий вегетационного периода (температура почвы и воздуха), что целесообразно использовать в прогностических моделях величины и качества будущего урожая.
Загрязнение почв урбанизированной территории частицами пластмасс в пойме малой реки Данилиха
Full text linkThe aim of the study. To assess the content, morphology and surface degradation degree of plastic particles in the Danilikha river floodplain soils in an urbanized area.
Location and time of the study. The study was conducted in a recreational area in the projected “Kamensky Square”, located on the left bank of the low floodplain of the small Danilikha River (a left-bank tributary of the Kama River) in the city of Perm. Urban-alluvial gray-humus gley soils were identified in the area. Soil samples were taken from surface horizons in July 2023.
Methods. To extract plastic particles from soil we used visual selection, sieving, and flotation in a saturated NaCl solution. The shape and type of plastic particles were determined visually by external features. Natural organic matter was removed with Fenton\u27s reagent. Surface morphology of the of plastic particles and their number were determined using a stereomicroscope. Information-logical analysis was used to determine the relationship between the shape of plastic particles and their sizes.
Results. In the combined soil sample from the surface horizons, the number of plastic particles reached 177 pieces/kg (excluding fibers). The mass of plastic particles, including fibers, was 0.7 g/kg. Films prevailed quantitatively among the forms of plastic particles (62%), whereas foam and foam balls made up 34% and 4%, respectively. By mass, particles predominated in the following sequence: foam balls ˃ film ˃ fiber ˃ foam. The size range was dominated by large plastic particles from 1.1 to 15 mm. Specific sizes of plastic particles for different shapes were established.
Conclusions. For the first time, the content of plastic particles in the surface soil horizons of the Danilikha river floodplain in an urbanized territory was studied using the case of a recreational zone in the projected Kamensky Square. Plastic particles had different sizes and shapes, which indicated a variety of contamination sources. Contamination of the studied soils with plastic particles can be regarded as moderate. The surface degradation degree of plastic particles indicated their active weathering, which occurs in soil under neutral reaction. The surface degradation of the plastic particles was also actively influenced by external factors that act before plastics enter alluvial soils. To detect soil contamination with plastic particles, we recommend Perm municipal authorities to organize monitoring of plastics content in areas with high anthropogenic pressure.Цель исследования. Провести оценку содержания, морфологии и степени деградации поверхности частиц пластмасс в почвах поймы малой реки Данилиха на урбанизированной территории.
Место и время проведения. Рекреационная зона в проектируемом «Сквере Каменских», расположенная в низкой пойме на левом берегу малой реки Данилиха (приток р. Кама) в городе Пермь. Диагностированы урбо-аллювиальные серогумусовые глеевые почвы. Отбор почвенных образцов из поверхностных горизонтов проводили в июле 2023 г.
Методы. Для извлечения из почвы частиц пластмасс использовали методы визуального отбора, просеивания, флотации в насыщенном растворе NaCl. Форму и тип частиц пластмасс определяли визуально по внешним признакам. Природное органическое вещество удаляли реактивом Фентона. Морфологию поверхности частиц пластмасс и их количество определяли с помощью стереомикроскопа. Для определения связи между формой частиц пластмасс и их размерами использовали информационно-логический анализ.
Основные результаты. В объединённой пробе почвы из поверхностных горизонтов количество частиц пластмасс достигает 177 штук/кг, без учёта волокон. Масса частиц пластмасс с учётом волокон составила 0,7 г/кг. Среди форм частиц пластмасс количественно преобладают плёнки – 62%, шарики пенопласта и пены составляют 34 и 4%. По массе преобладают частицы в следующей последовательности: шарики пенопласта ˃ плёнки ˃ волокна ˃ пены. В размерном диапазоне преобладают крупные частицы пластмасс от 1,1 до 15 мм. Установлены специфичные размеры частиц пластмасс для разных форм.
Заключение. Впервые изучено содержание частиц пластмасс в поверхностных горизонтах почв поймы малой реки Данилиха – урбанизированной территории на примере рекреационной зоны в проектируемом «Сквере Каменских». Частицы пластмасс имеют разные размеры и форму, что указывает на многообразие источников загрязнения. Степень деградации поверхности частиц пластмасс указывает на их активное выветривание, которое протекает в почве в условиях нейтральной реакции среды. На деградацию поверхности частиц пластмасс также активно влияют внешние факторы, которые действуют до попадания пластмасс в аллювиальные почвы. Загрязнение изученных почв частицами пластмасс можно оценить как среднее. В связи с обнаружением загрязнения почв частицами пластмасс рекомендуем органам муниципальной власти города Пермь организовать проведение мониторинга их содержания в районах с высокой антропогенной нагрузкой
Итоги международной научно-практической конференции «Проблемы плодородия почв в современном земледелии», посвящённой 70-летию освоения целинных и залежных земель (Красноярск, 24–28 июня 2024 г.)
Full text linkInternational Scientific and Practical Conference “Soil fertility problems in current agriculture” (hereinafter referred to as Conference) took place on June 24–28, 2024, in Krasnoyarsk (Russia) to mark 70 years since virgin and long-abandoned lands were put into the agricultural use. The Conference attracted more than hundred participants, including three full and two corresponding members of the Russian Academy of Sciences, 26 doctors and 46 candidates of sciences, as well as postgraduate and doctoral students, researchers from the scientific centers and institutes of Krasnoyarsk and other regions of Russia, and also from Kazakhstan and Belarus. Sectional topics were as following: changes in soil and agrochemical properties during agricultural land use; urgent issues in soil degradation and soil-protection agriculture; assessment and regulation of soil fertility and agricultural productivity; the role of species and cultivar composition of agrocenoses in soil production capacity; digital technologies in agriculture, remote and ground monitoring of agroecosystems; history of virgin and abandoned lands development. The plenary lectures and other Conference materials are published in a book “Soil fertility problems in current agriculture” (2024).
Besides the plenary and sectional events, the Conference participants attended a field trip to see experimental fields and soil profiles in Krasnoyarsk Region and Khakassia and enjoyed excursions around Krasnoyarsk and the National Park “Krasnoyarskiye Stolby”.
The Conference provided a forum for discussing diverse and the most urgent issues of current agriculture and for getting acquainted with new approaches, concepts and technologies, applied in various spheres of agronomy for solving land use and soil preservation problems. The Conference participants, emphasizing its importance, expressed their confidence that Conference results and resolution will promote the progress of the agricultural industry in Russia.Международная научно-практическая конференция «Проблемы плодородия почв в современном земледелии» (далее – конференция), посвящённая 70-летию освоения целинных и залежных земель, состоялась в г. Красноярске с 24 по 28 июня 2024 года. В мероприятии приняли участие более ста человек, среди которых три академика РАН, два член-корреспондента РАН, 26 докторов и 46 кандидатов наук, аспиранты, докторанты и сотрудники научных центров и вузов Красноярского края и других регионов России, а также гости из Белоруссии и Казахстана.
Тематические направления секций конференции представлены следующими разделами: изменение почвенных и агрохимических параметров в течение сельскохозяйственного использования земель; актуальные проблемы деградации почв и почвозащитного земледелия; плодородие почв и продуктивность агроценозов: оценка и способы регулирования; роль видового и сортового состава агроценозов в формировании производительной способности почв; цифровые технологии в земледелии, дистанционный и наземный мониторинг агроэкосистем; исторические аспекты освоения целинных и залежных земель. Подробное изложение представленных в обзоре пленарных докладов и других материалов конференции заинтересованный читатель найдет в сборнике «Проблемы плодородия почв в современном земледелии» (2024).
Помимо пленарного и секционных заседаний участники конференции могли принять участие в научно-полевой экскурсии с осмотром опытных посевов и почвенных разрезов в пределах Красноярского края и Хакасии, а также в обзорной исторической экскурсии по г. Красноярску и географической экскурсии в национальный парк «Красноярские Столбы».
Проведение конференции позволило обсудить наиболее актуальные проблемы современного земледелия по разным тематическим направлениям, ознакомиться с новыми научными подходами и представлениями в различных сферах агрономического профиля для решения проблем использования и сохранения почвенных ресурсов. Участники конференции, отмечая важность её проведения, выразили уверенность, что результаты работы конференции и положения, изложенные в резолюции, будут содействовать развитию агропромышленного комплекса Российской Федерации
Палеопочвы бронзового века в степной зоне Южного Приуралья в решении задач палеопочвоведения и археологии (на примере памятника Ташла IV в Оренбуржье)
Full text linkThe aim of the study. To study the Bronze Age paleosols (Yamnaya and Srubnaya cultures), perform paleoclimatic reconstructions and comparison with previously studied synchronous paleosols in the Cis-Urals steppe.
Location and time of the study. The studied site is located in the Orenburg region in the steppe area of the Southern Cis-Urals. In July 2019 and 2021 together with researchers from the archaeological laboratory of the Orenburg Pedagogical University, rescue excavations were carried out at the Tashla IV kurgan cemetery, located near the Tashla village. Kurgans 1 (Yamnaya culture) and 2 (Srubnaya culture) were studied.
Methods. A comprehensive morphogenetic analysis of the soils buried beneath the kurgans and surface soils of the studied site was carried out; the soils were described in detail and classified in the field. Soil samples were analyzed for particle size distribution, loss of ignition, pH of the water extraction, content of organic and carbonate carbon, exchangeable bases and magnetic susceptibility. To carry out the paleoclimatic reconstructions, the chronosequence and comparative geographic methods were used.
Results. It was established that the studied soils were buried under the kurgans at the beginning of the development of both cultures, when the stages of climatic aridization were close to their ending or ended in the first half of the 4th millennium BC (Yamnaya culture) and at the turn of the 3rd and 2nd millennia BC (Srubnaya culture). The climatic aridization during the Early stage of the Srubnaya culture was more significant than in the Early (Repinsky) stage of the Yamnaya culture, and this conclusion was made for the first time for the studied region.
Conclusions. The studied soils properties could be grouped according to the characteristic times of their response to changes in external conditions: magnetic susceptibility, associated with microbiological activity, refers to rapidly changing properties, i.e. in the first decades, whereas changes in other studied properties require from several decades to hundreds of years. Comparison of the Srubnaya paleosol buried under kurgan 2 in the studied site with other soils of the same culture in the region made it possible to place it more accurately on the time scale, attributing to the very beginning of the 18th century BC, and additionally to characterize in detail the climate change within the time span of the Srubnaya culture of the Cis-Urals steppe.Цель исследования. Изучение палеопочв бронзового века (ямная и срубная культуры), палеоклиматические реконструкции и сопоставление с исследованными ранее синхронными палеопочвами в степном Приуралье.
Место и время проведения. Объекты исследования расположены в Оренбургской области в степной зоне Южного Приуралья. В июле 2019 и 2021 гг. совместно с сотрудниками археологической лаборатории Оренбургского педагогического университета были проведены охранные раскопки курганного могильника Ташла IV, расположенного на окраине с. Ташла, изучены курганы 1 (ямная культура) и 2 (срубная культура).
Методы. Проведен комплексный морфогенетический анализ подкурганных палеопочв и современных фоновых почв изучаемого объекта. Почвы детально описаны и классифицированы в поле, отобраны образцы, в которых в лаборатории были определены: гранулометрический состав, потери при прокаливании, pH водной вытяжки, содержание органического и карбонатного углерода, сумма обменных оснований и магнитная восприимчивость. Для проведения палеоклиматических реконструкций использованы методы построения педохронорядов и сравнительно-географический.
Основные результаты. Установлено, что изученные почвы погребены под курганами в начале развития обеих культур, когда заканчивались или закончились этапы климатической аридизации в первой половине IV тысячелетия до н.э. (ямная культура) и на рубеже III и II тысячелетий до н.э. (срубная культура). Аридизация климата в предсрубное время была более существенной, чем в ранний (репинский) этап ямной культуры; этот вывод получен для изучаемого региона впервые.
Заключение. Свойства изученных почв удалось распределить по характерным временам их отклика на изменение внешних условий: магнитная восприимчивость, связанная с микробиологической активностью, относится к быстроизменяющимся свойствам – первые десятки лет, а для изменения других изученных свойств требуется от нескольких десятков до сотни лет. Сравнение срубной палеопочвы, погребенной под курганом 2 в изученном могильнике, с другими почвами этого времени в регионе, позволило более точно расположить ее на временной шкале – отнести к самому началу XVIII в. до н.э. и детально охарактеризовать смену климата внутри срубной культуры степного Приуралья
Применение ансамбля T&P-моделей для оценки дыхания лесных почв в зоне умеренно-континентального климата
Full text linkThe aim of the study was by using an ensemble of T&P models, i.e. empirical models of soil respiration dependent on temperature, precipitation and other meteorological and soil parameters, to show the dependence of the choice of optimal empirical models of soil respiration on the soil types in forest ecosystems, in this case Entic Podzol and Haplic Luvisol, as well as on options for parameterizing models using soil or air temperatures, precipitation and soil organic carbon stock.
Location and time of the study. Temperate continental climate zone of the Central Russia: mixed forest in the north shore of Oka River and deciduous forest on the south shore of Oka River. The data were collected in 1998–2022.
Methods. An ensemble of empirical models of soil respiration was used, linking soil respiration to monthly mean soil or air temperatures and precipitation and soil organic carbon stock. At the same time, a method for determining soil respiration at zero degrees was proposed based on the results of a comparative analysis of simulated data with field measurements.
Results. For the forest Entic Podzol, i.e. the well-drained soil poor in organic carbon, the model that relates soil respiration to soil temperature, precipitation and organic carbon storage was the best, whereas for Haplic Luvisol, i.e. the soil with good water retention capacity, the Reich-Hashtmoto model with a quadratic dependence on temperature at an exponent point was the best model.
Conclusions. When choosing optimal empirical models of soil respiration, it is important to take into account such soil parameters as organic carbon stock and the ability to retain water.Цель исследования. Используя ансамбль T&P-моделей (эмпирических моделей дыхания почвы, связывающих его с температурой, осадками и другими метео- и почвенными параметрами, показать зависимость выбора оптимальных эмпирических моделей дыхания почвы от типов почв лесных экосистем – дернового подбура и серой лесной, а также от вариантов параметризации моделей с помощью температур почвы или воздуха, осадков и запаса органического углерода в почве.
Место и время проведения. Зона умеренно-континентального климата Средней полосы России: хвойно-широколиственный лес северного берега р. Оки и широколиственный лес южного берега р. Оки; сбор и обработка данных за 1998–2022 годы.
Методы. Использовали ансамбль эмпирических моделей дыхания почвы, связывающий дыхание почвы с месячными средними температур почвы или воздуха и осадков, а также запасами органического углерода в почве. При этом предложен метод определения дыхания почвы при нуле градусов по результатам сравнительного анализа моделируемых данных с измерениями.
Основные результаты. Для дернового подбура – почвы с хорошим дренажем – лучшими показали себя модели, связывающие дыхание почвы с ее температурой, осадками и запасом органического углерода, в то время как для серой лесной – почвы с хорошей водоудерживающей способностью – лучшей моделью оказалась модель типа Райха-Хаштмото с квадратичной зависимостью от температуры в экспоненте.
Заключение. При выборе оптимальных эмпирических моделей дыхания почвы продемонстрирована важность учета таких почвенных параметров как запас органического углерода и способность удерживать влагу
Пространственно-временной анализ почвенных показателей углеродного цикла в постагрогенных экосистемах южного Подмосковья
Full text linkThe aim of the study. The purpose of this work was to analyze changes over time in soil and soil microbial biomass carbon content, basal respiration, as well as the availability of organic matter for microbial decomposition, in Phaeozem of postagrogenic and arable ecosystems.
Location and time of the study. Moscow region, Pushchino, experimental field station of the Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science of the Russian Academy of Sciences, June 2023.
Methods. The study was carried out with soils under different land use: arable land, abandoned land under meadow vegetation and abandoned land under young birch forest. For each type of land use, geobotanical descriptions were done, and soil samples were taken from the upper part of soil profiles (0–30 cm in 5 cm increments) at four spatially distant points. In soil samples, the content of total carbon (C), the C:N ratio, the content of microbial biomass (Cmic) and basal respiration (BR) rate were measured. Taking into account the soil density, the C and Cmic reserves in the 0-30 cm layer were assessed.
Results. The highest soil C reserves in the 0–30 cm layer after nine years were under the abandoned land with young birch forest (72 t C ha-1), whereas the lowest reserves (45 t C ha-1) were in arable soils. The actual rate of C accumulation at abandoned sites could be 0.9 and 2.4 t C ha-1 year-1 for the meadow forbs and young forest, respectively. Over the 9-year period the C:N ratio at abandoned sites increased by 1,2–1,5 times in the upper 5 cm layer. The C:N ratio decreased with depth. Soil BD in the 0–10 cm soil layer decreased in the following order: abandoned site with meadow herbs – abandoned site with young birch forest – arable land. There was a tendency to increased BD:C in the upper 5 cm soil layer at arable and abandoned (with meadow herbs) sites by 1,2 times over the observed period (from 49 to 60 μg C g-1 C h-1 and from 52 to 67 μg C g-1 h-1, respectively). For an abandoned site with a young birch forest, the opposite trend was revealed, i.e. a decrease in BD:C by 1,9 times (from 74 to 39 μg C g-1 C h-1).
Conclusions. The conversion of arable land into the abandoned one occupied by meadow or young forest vegetation, both in the chronosequence and after nine years of spontaneous revegetation, leads to the soil C accumulation, especially in the upper part of the former arable horizon.Цель исследования. Анализ пространственно-временного изменения содержания, запасов общего углерода (С) и углерода микробной биомассы (Смик), скорости базального дыхания (БД), доступности органического вещества для микробного разложения (БД:С) в пахотных и постагрогенных серых почвах южного Подмосковья.
Место и время проведения. Московская область, г. Пущино, опытно-полевая станция Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, июнь 2023 г.
Методы. Исследования проводили на почвах разного типа землепользования: пашня, залежь под луговой растительностью и залежь под молодым берёзовым лесом. Для каждого типа землепользования были выполнены геоботанические описания и отобраны почвенные образцы из верхней части профиля (0‒30 см с шагом 5 см) в четырёх пространственно-удалённых точках. В почвенных образцах определили содержание и запасы С и Смик, отношение С:N, скорость БД и доступность органического вещества для микробного разложения (БД:С).
Основные результаты. После 9 лет параллельного функционирования агроценоза и постагрогенных экосистем максимальные запасы общего углерода в почвенном слое 0–30 см характерны для залежи под молодым берёзовым лесом (72 т С га-1), а минимальные (45 т С га-1) – для пашни. Актуальная скорость накопления общего углерода в почвах залежей может составлять 0,9 и 2,4 т С га-1 год-1 для лугового разнотравья и молодого леса, соответственно. Соотношение С:N в почвах залежей за 9-летний период увеличилось в 1,2–1,5 раза в слое 0–5 см. С глубиной отношение С:N снижалось. Отмечено уменьшение скорости базального дыхания почвы в слое 0–10 см в ряду: залежь под луговым разнотравьем ˃ залежь под молодым берёзовым лесом ˃ пашня. Выявлена тенденция увеличения БД:С в верхнем слое (0–5 см) почв пашни и залежи под луговым разнотравьем в 1,2 раза за наблюдаемый период (от 49 до 60 мкг С г-1 С ч-1 и от 52 до 67 мкг С г-1 С ч-1 , соответственно). Для залежи под молодым берёзовым лесом показана обратная тенденция – уменьшение БД:С в 1,9 раза (от 74 до 39 мкг С г-1 С ч-1).
Заключение. Конверсия пахотных почв в залежи, занятые луговой или молодой лесной растительностью, как в хроноряду, так и во времени приводит к накоплению общего углерода, что наиболее заметно в верхней части почвенного профиля (слой 0‒5 см)
Геоинформационная система мелиорируемых земель Пермского края
Full text linkThe aim of the study was to analyze and inventory the reclaimed lands of the Perm territory, summarizing the results in the form of Web-GIS.
Location and time of the study. The work was carried out in 2022-2023 on reclaimed lands within the administrative boundaries of the Perm territory.
Methods. An integrated approach was implemented using geoinformation and web mapping. The geoinformation system of reclaimed lands was developed on the basis of large-scale soil maps (scale 1: 10,000). We used remote sensing data, which include Landsat medium-resolution space images for 1985-1990, Sentinel 2 for 2020-2021 and ESRI World Imagery ultra-high-resolution coverage images, as well as OpenStreetMap vector spatial data. The GIS project was developed and filled with information in QGIS 3.22.12. The development of the client web application using Leaflet interfaces was implemented using the QGIS2Web module and the universal code editor Brackets. The development of the main page of the site was based on HTML and CSS markup technologies. The web application was hosted on the GitHub platform. The study was conducted in several steps: a) determination of scanned large-scale soil maps in the Pulkovo 1942/Gauss-Kruger zone 10 projection coordinate system and subsequent vectorization of reclaimed areas within the boundaries of reclaimed soils (based on georeferenced maps) based on remote sensing data using multi-temporal space images in the synthesis of SWIR-NIR-RED channels; b) assessment of the degree of overgrowing of unused reclaimed areas based on multi-temporal satellite images obtained in the winter using the ISODATA unsupervised classification method; and c) vectorization of drainage reclamation areas based on spatial analysis of vector and remote sensing data.
Results. Geoinformation rasters of soil maps of reclaimed lands were developed. In the Perm territory, there are reclaimed lands (drained and irrigated) in 16 municipal districts. Many (177) reclaimed areas were vectorized, and their current condition established. Drained areas were found to predominate. The largest areas (more than 1000 hectares) of reclaimed lands (drained) were in Permsky, Oktyabrsky, Bolshesosnovsky, Nytvinsky, Kuedinsky, Kishertsky municipal districts. The degree of vegetation restoration on the abandoned reclaimed areas was assessed. A technological scheme of the website, attribute database and a GIS project structure were developed. A geoinformation system for spatial analysis of the state and use of reclaimed lands was developed as the Web-GIS service "Geoinformation system of reclaimed lands in Perm territory".
Conclusions. The current status of the reclaimed lands soil cover is determined by land use. The analysis of the current use of reclaimed soils resulted in the development of a geospatial database and a map of reclaimed lands in Perm territory. It was found that the largest areas of reclaimed land in the region are located in the Perm (6944 hectares), Oktyabrsky (1175 hectares) and Bolshesosnovsky (1169 hectares) municipal districts. The area of the reclaimed lands that were unused and overgrown with trees and shrubs was estimated as 3564 hectares. From the existing GIS project, a client Web application "Geoinformation system of reclaimed lands of Perm Krai" was developed and hosted on the GitHub platform, thus reducing the cost of the geoinformation project. The application is available to any agricultural producer and allows real-time access to information on soil fertility, planning the rational use of agricultural land resources, all these contributing to the sustainable development of agriculture on reclaimed lands in the Perm territory.Цель исследования. Анализ состояния и инвентаризация мелиорированных земель Пермского края с обобщением результатов в виде веб-ГИС.
Место и время проведения. Работа выполнена в административных границах Пермского края по мелиорированным участкам в течение 2022−2023 гг.
Методы. Комплексный подход к решению проблемы реализован методами геоинформационного и веб-картографирования. Геоинформационная система мелиорируемых земель создана на основе крупномасштабных почвенных карт (масштаб 1:10 000). Использовали данные дистанционного зондирования Земли, которые включают в себя космические снимки среднего пространственного разрешения Landsat 5 за 1985−1990 годы, Sentinel-2 за 2020−2021 годы и снимки сверхвысокого разрешения покрытия ESRI World Imagery, а также векторные пространственные данные OpenStreetMap. Создание и информационное наполнение ГИС-проекта осуществляли в QGIS 3.22.12. Разработка клиентского веб-приложения с использованием интерфейсов Leaflet реализована при помощи модуля QGIS2Web и универсального редактора кода Brackets. Разработка главной страницы сайта выполнена на основе технологий HTML и CSS-разметки. Размещение веб-приложения организовано на платформе GitHub. Исследование проведено в несколько этапов: геопривязка сканированных крупномасштабных почвенных карт в системе координат проекции Гаусса-Крюгера, зона 10 и последующая векторизация границ мелиорируемых участков (на основе геопривязанных карт) по данным дистанционного зондирования с использованием разновременных космических снимков в синтезе каналов SWIR-NIR-RED; оценка степени зарастания неиспользуемых мелиорируемых участков по разновременным спутниковым снимкам, полученным в зимний период при помощи метода неуправляемой классификации ISODATA; векторизация участков осушительной мелиорации на основе пространственного анализа векторных данных и данных дистанционного зондирования.
Основные результаты. Созданы растровые почвенные карты с нанесением информации в векторном формате о проведенных мелиоративных мероприятиях. На территории Пермского края в 16 муниципальных районах имеются мелиорируемые земли (осушенные и орошаемые). Векторизовано 177 мелиорируемых участков и установлено их актуальное состояние; преобладают осушенные участки. Наибольшие площади (более 1000 га) мелиорируемых земель (осушенных) отмечаются в Пермском, Октябрьском, Большесосновском, Нытвенском, Куединском, Кишертском муниципальных районах. Проведена оценка степени зарастания неиспользуемых мелиорируемых участков. Разработана технологическая схема веб-сайта, сформирована атрибутивная база данных и структура ГИС-проекта. Создана геоинформационная система пространственного анализа состояния и использования мелиорируемых земель Пермского края: веб-ГИС сервис «Геоинформационная система мелиорируемых земель Пермского края».
Заключение. Актуальное состояние почвенного покрова мелиорируемых земель определяется характером землепользования. В результате анализа современного использования мелиорируемых почв сформирована геопространственная база данных и карта мелиорируемых земель Пермского края. Установлено, что наибольшие площади мелиорируемых земель в крае расположены в Пермском муниципальном районе (6944 га), Октябрьском городском округе (1175 га) и Большесосновском муниципальный округе (1169 га). Площадь неиспользуемых (заросших древесно-кустарниковой растительностью) мелиорированных земель составила 3564 га. Из существующего ГИС-проекта создано клиентское веб-приложение «Геоинформационная система мелиорируемых земель Пермского края» и организовано на платформе GitHub, что сокращает стоимость геоинформационного проекта. Использование приложения доступно любому сельхозпроизводителю и позволяет в режиме текущего времени получать информацию о плодородии почв, планировать рациональное использование земельных ресурсов агропредприятия, что способствует устойчивому развитию земледелия на мелиорируемых землях Пермского края
Основные приёмы строительства курганов ямной культуры в Южном Приуралье
Full text linkThe aim of the study. To determine the material and basic techniques for constructing burial mounds (kurgans) of the Yamnaya culture of the Bronze Age in the Southern Urals based on a comprehensive analysis with an emphasis on meso- and micromorphological analysis.
Location and time of the study. The research objects are located in the Orenburg region within the East European Plain. Security excavations were carried out in 2019-2022 at three burial mounds located in the Tashlinsky (mound burial grounds Boldyrevo IV and Tashla IV) and Grachevsky districts (kurgan burial ground Kalikino II) of the Orenburg region. Mound 1 in the Boldyrevo IV burial mound, due to its significant size of 4.2 m in height and 60 m in diameter was chosen as a key object for which a full survey was carried out. Additionally, the smaller in size mounds of the 1st burial mound Tashla IV, as well as 1, 4 and 5 of the Kalikino II burial mound were studied.
Methods. To determine the source of building materials and the basic techniques of soil and ground subsoil substrates for mound construction, a comprehensive analysis was carried out with an emphasis on macro-, meso- and micromorphological properties of the substrates. For the analytical study, which was carried out only for the Boldyrevo IV mound 1, total carbon content, organic and inorganic (carbonates) carbon content, loss on ignition, particle size distribution, magnetic susceptibility and pH were determinied.
Results. The structure and materials of five burial mounds of the Yamnaya culture of the Bronze Age (5500 - 4300 years ago) were studied. The kurgans were proven to have been built from the local soils with the addition of anthropogenic material (silt, bones, shells). Representatives of the Yamnaya culture created variegated flowers using the construction techniques such as kneading, ramming, and the inclusion of anthropogenic material. At the micromorphological level, these techniques produces patterns of light loose and more compacted dark microzones in construction materials.
Conclusions. Based on meso- and micromorphological analysis of the studied mound structures, we conclude that the representatives of the Yamnaya culture had knowledge of construction technologies and used them appropriately. The main method of mound constructing was creating a variegated mixed soil from humus or carbonate horizons with admixtures of anthropogenic and carbonate material. When building small mounds, people used rough kneading and tamping, but for larger mounds, either more complex construction was used, or more thorough kneading and tamping, as well as longer exposure to water.Цель исследования. Определить материал и основные приёмы строительства курганов ямной культуры бронзового века в Южном Приуралье на основе комплексного анализа с упором на мезо- и микроморфологический анализ.
Место и время проведения. Объекты исследования расположены в Оренбургской области в пределах Восточно-Европейской равнины. В период с 2019 по 2022 гг. проведены охранные раскопки трёх курганных могильников, расположенных в Ташлинском (курганные могильники Болдырево IV и Ташла IV) и Грачевском районах (курганный могильник Каликино II) Оренбургской области. Курган 1 в курганном могильнике Болдырево IV из-за его значительных размеров (высота 4,2 м, диаметр 60 м) был выбран ключевым объектом, для которого проведено полное обследование. Дополнительно изучены курганы 1 курганного могильника Ташла IV, а также курганы 1, 4 и 5 курганного могильника Каликино II, имевшие меньшие размеры.
Методы. Для определения источника строительного материала и основных приёмов земляного строительства для возведения курганных конструкций проведен комплексный анализ с акцентом на макро-, мезо- и микроморфологические свойства. Для аналитического исследования, которое проделано только для кургана 1 Болдырево IV, измерены общее содержание углерода, содержание органического и неорганического (карбонаты) углерода, потери при прокаливании, гранулометрический состав, магнитная восприимчивость и pH.
Основные результаты. Изучены структура и материалы земляных конструкций пяти курганов ямной культуры бронзового века (5500–4300 л.н.). Удалось доказать, что курганы строились из местных почв с добавлением антропогенного материала (ила, костей, раковин). Представители ямной культуры создавали пестроцвет, используя при этом следующие строительные приёмы – замес, трамбовку, включение антропогенного материала. На микроморфологическом уровне это выглядит как чередование светлых рыхлых и тёмных более уплотнённых микрозон.
Заключение. На основе мезо- и микроморфологического анализа изученных курганных конструкций можно констатировать, что представители ямной культуры владели знаниями о строительных технологиях и использовали их. Основным приёмом возведения кургана является создание пестроцвета – замешанной почвы гумусового или карбонатного горизонта с примесями антропогенного и карбонатного материала. При строительстве небольших курганов люди использовали грубый замес и трамбовку, а для курганов побольше использовалась либо более сложная конструкция, либо более тщательный замес и трамбовка, а также более длительное воздействие воды
Залежные земли России: распространение, агроэкологическое состояние и перспективы использования (обзор)
Full text linkAccording to some estimations, over the 20th century (1897–2007) about 70 million hectares of agricultural land were abandoned in Russia. Part of this land became occupied by growing cities, industry and infrastructure. However, the major part, estimated as from 30–45 to more 60 million hectares, became truly abandoned, undergoing the natural processes of postagrogenic ecosystem restoration. Official recording of spontaneously abandoned areas during the country’s crisis of the 1990s was never conducted. Therefore, currently it is difficult to estimate objectively the area occupied by abandoned lands and their soil and agroecological potential.
The aim of the work was to characterize the abandoned lands in Russia by reviewing published reports, as well as the author’s own data, taking into account the spread of such lands and the agroecological condition, discussing the reasons for arable land abandonment and drawing the putative directions of their rational use. The article contains a table listing published (2006–2023) reports of soil and vegetation studies during postagrogenic successions on the abandoned lands in Russia.
Many researchers emphasize that to make a decision about ploughing once again abandoned lands, soil and vegetation at each site should be examined, and financial and other expenditures assessed. The mosaic of abandoned lands throughout the huge country may result in high probability of the degraded soil underlying such lands, which makes re-using such lands for ploughing and cropping not rational and can even be harmful due to facilitating various kinds of degradation. Abandoned lands can be relatively safely used for haying and grazing (fodder); for forestry with diverse resources and respective activities provided by the forest ecosystems, such as wood cutting, hunting, collecting berries, mushrooms and medicinal plants, and thus substituting the potential crop yields; for recreation or preserving the biosphere resources; for sequestration of greenhouse gases (so called Kyoto plantations) and for rural tourism. Thus, it is urgent to seek solutions differentiated in accordance with soil and vegetation status of abandoned lands, as well as with other natural and socio-economic factors.
Generalizing the information about the distribution and agroecological condition of the abandoned land in Russia enables researchers, land users and a broad range of specialists in natural resources assessment and preservation to forecast processes, occurring in soils and vegetation during postagrogenic successions and hence to make more scientifically and rationally justified decisions about the use of abandoned lands.По оценкам учёных, всего за ХХ век (1897–2007 гг.) из сельскохозяйственного оборота России было выведено около 70 млн га угодий. Часть из них была «съедена» разрастающимися городами, объектами промышленности и инфраструктуры. Однако подавляющая часть неиспользуемых (бросовых) земель сельскохозяйственного назначения преобразовалась в залежные земли (залежи) – от 30–45 до более 60 млн га, где главную роль стали играть природные процессы восстановления постагрогенных экосистем. Официальный учёт стихийно возникших залежей в кризисный период страны 90-х годов ХХ века должным образом не проводился. Поэтому на сегодня дать объективную оценку площади залежей и охарактеризовать их почвенно-агроэкологический потенциал сложно.
Цель исследования – на основе литературных и собственных данных охарактеризовать залежные земли России с учётом их распространения и агроэкологического состояния постагрогенных экосистем; выявить причины вывода пашни из активного сельскохозяйственного оборота; рассмотреть пути рационального использования залежей. В приложение приведён перечень исследований по изучению почв и растительности в ходе постагрогенных сукцессий на залежных землях России на основе литературных источников за 2006–2023 гг.
Многие исследователи подчёркивают, что для принятия решения по возврату залежей в пашню необходим предварительный осмотр каждого земельного участка, анализ состояния почв и растительности, расчёт финансово-экономических и прочих затрат. Мозаичная разбросанность залежных земель по всей территории нашей огромной страны и высокая вероятность их расположения на деградированных почвах позволяют с уверенностью утверждать, что повсеместная распашка залежей нецелесообразна, и даже вредна, поскольку вызовет новый этап развития разных видов деградации. Залежные земли могут быть использованы в качестве сенокосов и пастбищ (кормовые ресурсы); постагрогенных лесных экосистем с разнообразными замещающими (заготовка древесины; охота; собирательство и заготовка ягод, грибов и лекарственных растений), рекреационными и биосферными природными ресурсами; лесов-поглотителей парниковых газов («Киотские плантации»); для развития сельского туризма. Таким образом, необходим поиск решений, дифференцированных в зависимости от состояния почв и растительности на залежных землях и всех прочих природных и социально-экономических условий.
Обобщение знаний по распространению и агроэкологическому состоянию залежных земель России дают возможность учёным, землепользователям и широкому кругу специалистов в области оценки и охраны природных ресурсов прогнозировать процессы, происходящие в почвах и растениях в ходе постагрогенных сукцессий и принимать решения по рациональному использованию залежей