№ 4 (2023)

На основе профильно-генетического подхода проведена диагностика и определено классификационное положение ранее малоизученных почв лиственничных редколесий, горных тундр и пояса холодных гольцовых пустынь Полярного Урала, сформированных в различных геоморфологических условиях. Дана морфологическая, физико-химическая и химическая характеристика исследуемых профилей почв, сформированных на породах основного и ультраосновного составов. Выявлено, что основной фон почвенного покрова под лиственничниками составляют подбуры оподзоленные и иллювиально-гумусовые. Обе почвы по WRB-2015 являются Entic Podzol (Skeletic). Показано, что в условиях горных тундр сформированы глееземы перегнойные окисленно-глеевые или Reductaquic Gleysol (Thixotropic) и серогумусовые почвы или Skeletic Phaeozem. В экстремальных условиях почвообразования пояса холодных гольцовых пустынь (900–1033 м над ур. м.) локальные площади занимают различные подтипы глееземов, Reductaquic Gleysol и Turbic Gleysol (Abruptic). Установлено, что поверхностное, преимущественно напочвенное поступление растительного опада, медленная его минерализация обусловливают формирование грубогумусовых верхних горизонтов с широким молекулярным отношением C/N.

С помощью термического метода и ИК-спектроскопии изучен гумусово-аккумулятивный горизонт А чернозема типичного мощного различного землепользования. Согласно полученным данным, органическое вещество чернозема состоит преимущественно из слаботермоустойчивых алифатических соединений типа полисахаридов. Об этом свидетельствуют потеря массы в низкотемпературной области, варьирующая в пределах 68.15–71.54%, и интенсивная полоса поглощения при 1083 см^–1, определяющая облик ИК-спектров чернозема. Под влиянием экстенсивного сельскохозяйственного использования произошла минерализация лабильных алифатических соединений и увеличение в составе органического вещества чернозема устойчивых циклических структур. На это указывает уменьшение коэффициента Черникова–Кончица Z от 3.16 до 2.47–2.73 и интенсивности большинства полос поглощения на ИК-спектрах. Самое заметное негативное влияние на органическое вещество чернозема типичного оказал бессменный пар.

Исследована температуропроводность просеянного карьерного песка с преобладанием фракции 0.05–0.25 мм, низинного пакетированного торфа, а также их смесей. Песок смешивали с торфом в различных долевых соотношениях; содержание торфа в смесях составляло от 1 до 80% по сухой массе. Песком, торфом и их смесями набивали металлические цилиндры высотой 10 см и диаметром 3.8 см. Измерения температуропроводности проводили в лаборатории, используя метод регулярного режима с рабочим интервалом температур 20–26°С. Измеряли скорость нагревания набивных образцов после помещения в жидкостный термостат с постоянной температурой воды. Для каждого образца проводили серию измерений при пошаговом изменении влажности от максимальной после капиллярного насыщения до минимальной при воздушно-сухом состоянии. Зависимость температуропроводности от влажности для торфа оказалась почти линейной, для песка это была кривая с максимумом. Наиболее низкая температуропроводность получена для торфа и смесей с низким содержанием песка; наиболее высокая – для чистого песка. При изменении влажности в исследованном диапазоне температуропроводность разных образцов менялась в 1.3–2.8 раза. Выявлен нелинейный характер зависимости температуропроводности от содержания торфа в образцах. Небольшие добавки торфа к песку приводили к заметному снижению температуропроводности смеси; небольшие добавки песка к торфу практически не влияли на температуропроводность. Температуропроводность изученных субстратов увеличивалась с увеличением плотности образцов и содержания песка; уменьшалась с увеличением содержания органического вещества.

Проведено исследование динамики микобиоты при компостировании коровьего навоза и соломы пшеницы с применением ДНК-баркодинга и культурального метода. C помощью ДНК-баркодинга были обнаружены грибы отделов Ascomycota, Basidiomycota, Mortierellomycota, Chytridiomycota, Rozellomycota, Aphelidiomycota. Культуральный метод (посев) выявил Ascomycota, Basidiomycota, Mucoromycota. Все порядки грибов, установленные методом посева, за исключением Saccharomycetales в Ascomycota и Mucorales в Mucoromycota, были обнаружены и с помощью ДНК-баркодинга, но последним и многие другие. Совпадение видов, выявленных обоими методами, было единичным. Прослежены изменения в числе колониеобразующих и операционно-таксономических единиц таксонов разного уровня при трансформации навоза с соломой в компост. ДНК-баркодинг позволил полнее выявить изменения таксономической и эколого-трофической структуры грибного сообщества при компостировании навоза и соломы. Они выражаются в существенном увеличении представленности базидиомицетов, особенно Coprinus spp., Coprinellus spp., в компосте, способных к трансформации лигнина, сложных органических веществ навоза, и снижении доли доминирующих в исходных субстратах обильно спороносящих “сахарных” и целлюлозолитических аскомицетов: Sordariomycetes в навозе и Dothideomycetes в соломе. При компостировании произошли значимые перестройки в составе копрофильных, эпифитных и фитопатогенных грибов. Обсуждаются значение токсинообразующих, аллергенных и термофильных видов грибов, представляющих опасность для здоровья человека, возможности оценки готовности компоста для внесения в почву в качестве биоудобрения с учетом данных по микобиоте.

Почвенное органическое вещество предложено подразделять на структурные и процессные пулы. К структурным пулам отнесены твердые органические частицы (Particulate Organic Matter, C_POM) и минерально-связанное органическое вещество (Mineral-Associated Organic Matter, C_MAOM), а к процессным пулам – микробная биомасса (C_мик) и потенциально-минерализуемое органическое вещество (C₀). Исследования проводили в многолетнем микрополевом опыте на серой лесной почве (Luvic Retic Greyzemic Phaeozems (Loamic)). Ежегодно на протяжении 9 лет применяли минеральные (N 90–360, P₂O₅ 75–300 и K₂O 100–400 кг/га) и органические (свежий навоз крупного рогатого скота от 25 до 100 т/га) удобрения в возрастающих дозах. Прирост запасов органического углерода (С_орг) в почве от NPK и навоза составил 5–10 и 38–83% соответственно. Внесение экстремальных доз навоза (от 700 до 900 т/га за 9 лет) вело к насыщению почвы органическим углеродом. Размеры пулов ПОВ уменьшались в последовательности С_МАОМ > С_РОМ > С₀ > С_мик, составляя 7.91–12 г/кг (50–84% от С_орг), 0.76–12 г/кг (8–50%), 0.32–1.71 г/кг (2.8–13.7%) и 0.09–0.56 г/кг (0.8–3.7%) соответственно. Размеры пула С_РОМ зависели в основном от дозы минеральных и органических удобрений, а С_МАОМ – от длительности применения удобрений. Пулы С_мик и С₀ увеличивались с повышением дозы навоза и уменьшались с ростом доз NPK. Многолетнее применение навоза не давало кумулятивного накопления С₀ в почве. Подчеркивается, что выделение структурных и процессных пулов может быть использовано в мониторинге качества и функций почвенного органического вещества.

Для анализа трансформации фракционного состава соединений Mn в почвах зон воздействия терриконов сульфидсодержащих пород Тульской области на 11 точках исследованы гранулометрический состав, величина рН, удельная электропроводность водной вытяжки, концентрация С_орг и трех подвижных форм металла. Средне-, тяжелосуглинистые токсилитостраты (Technosols) незадернованной поверхности террикона с преимущественно очень кислой реакцией среды (рН до 3.7) часто имеют сульфатное засоление, удельная электропроводность водной вытяжки 1 : 5 достигает 2 дСм/м. Сернокислые стоки и твердофазное вещество с террикона образуют делювиально-пролювиальные шлейфы, которые погребают высокопродуктивные черноземы. В наиболее токсичном незадернованном субстрате подвижность Mn – суммарная доля трех подвижных форм от валового содержания – составила 2–4%, в задернованном токсичном субстрате (Regosols over Phaeozems) и погребенном горизонте AUx черноземов – 20–40%, горизонте AU незагрязненного чернозема (Chernozems) приближалась к 100%. По показателям фракционного состава соединений Mn незадернованные почвы шлейфов близки к токсичным субстратам террикона, а задернованные почвы шлейфа приближаются к фоновым черноземам. Предположительно за счет влияния растительности в задернованном субстрате значимо больше (p < 0.05) содержание подвижных соединений Mn. Поступление сернокислых растворов в горизонт AUx черноземов уменьшает содержание подвижных соединений и валового Mn.