№ 7 (2024)

Изучено водоэкстрагируемое органическое вещество (ВЭОВ) намытых почв: стратоземов темно-гумусовых водно-аккумулятивных, Novic Protocalcic Chernozems, в нераспахиваемом днище балки. Оно сопоставлено с ВЭОВ расположенных рядом распахиваемых почв на пашне малого водосбора. Проведено послойное исследование состава ВЭОВ стратоземов от поверхности до глубины 120 см с шагом 20 см. Водные вытяжки были охарактеризованы по содержанию органического углерода, азота и величине рН. Оптические свойства ВЭОВ оценивали методами спектрофотометрии и флуориметрии. Проведено сравнение оптических свойств ВЭОВ агро-черноземов и балочных стратоземов; выявлены особенности изменения этих свойств с глубиной в стратоземах. Показано, что эрозионно-аккумулятивные процессы оказывают значимое воздействие на состав ВЭОВ почв. При этом содержание растворенного углерода в ВЭОВ значимо не различается ни между пахотными черноземами и балочными стратоземами, ни вглубь по профилю стратоземов в днище балки. В свою очередь, содержание азота в ВЭОВ пахотных черноземов в целом больше, чем в ВЭОВ балочных стратоземов, и в последних оно закономерно убывает с глубиной. Вероятно, уменьшение содержания азота в ВЭОВ с глубиной связано с его поглощением корнями растений и с увеличением с глубиной доли анаэробных зон, где активизируются процессы денитрификации. Верхние 0–60 см балочных стратоземов активно задерживают привносимые из пахотных почв элементы питания, в первую очередь, растворенный азот. С глубины 60 см отмечается возрастание содержания общего органического углерода. Увеличение содержания углерода в глубинных слоях стратоземов можно объяснить накоплением проникающего сверху растворенного органического вещества, которое, с одной стороны, сорбируется почвой, а с другой, консервируется вследствие снижения микробной активности из-за недостатка элементов питания.

Анализ состава стабильных изотопов углерода (δ¹³С) органического вещества разновозрастных почв играет важную роль в оценке климатических изменений прошлого и отклика на них компонентов ландшафта. Объектом исследования послужили почвы девяти почвенно-седиментационных серий, сформированных в различных ландшафтных и геоморфологических условиях Западного Забайкалья. Время формирования большинства исследуемых толщ охватывает последние 15 тыс. лет. Фазы педогенеза протекали довольно синхронно в пределах генетически различных форм рельефа, что позволяет рассматривать их в качестве обусловленных региональными ландшафтно-климатическими изменениями, оказавшими влияние и на δ¹³С органического вещества почв. Наблюдается широкий диапазон варьирования значений δ¹³С (от –20.99 до –27.00‰). Наиболее контрастные изменения значений δ¹³С во времени отмечены для разрезов, формировавшихся в наиболее сухих степных условиях, наименьшая амплитуда значений δ¹³С характерна для разрезов, сформированных под таежными ландшафтами с наибольшим увлажнением. Однако в целом тенденции изменений значений δ¹³С во времени в пределах различных ландшафтных зон сходны: наименьшие значения δ¹³С характерны для органического вещества почв позднеледниковья, формировавшихся 14–15 и 12 тыс. кал. л.н., а также почв позднего голоцена (3.5–2.0 и 1.0–0.3 тыс. кал. л.н.). Обогащено ¹³С органическое вещество почв среднего голоцена (9.0–4.0 тыс. кал. л.н.) и временного интервала 13–14 тыс. кал. л.н. Основываясь на выявленной зависимости значений δ¹³С органического вещества современных почв региона от количества осадков, выполнена количественная реконструкция осадков вегетационного периода. Полученные данные позволяют оценивать временные интервалы 11.7–10.0 и 4.0–1.5 тыс. кал. л.н. в качестве оптимальных для формирования почв на территории Западного Забайкалья. Рост температур и снижение атмосферного увлажнения в среднем голоцене, характерные как для Забайкалья, так и для прилегающих территорий, негативно отразились на развитии почв.

Методом твердотельной ¹³C-ЯМР-спектроскопии изучена химическая структура пулов органического вещества (ОВ) водоустойчивых макроагрегатов размером 2–1 мм, выделенных их воздушно-сухих агрегатов того же размера пахотных горизонтов полнопрофильного, эродированного и намытого агрочерноземов. Дана оценка изменения их химической структуры в денудационно-аккумулятивном ландшафте. Выявлено, что подавляющая часть водоустойчивых макроагрегатов в эрозионной зоне – новообразованные за счет динамического замещения ОВ in situ, что демонстрируют интегральные показатели химической структуры всех пулов ОВ макроагрегатов. Аналитические данные свидетельствуют в пользу преобладающей транспортировки именно новообразованных макроагрегатов. Разрушение макроагрегатов во время транспортной фазы сопровождается высвобождением ранее физически защищенного агрегированного ОВ, которое подвергается частичной минерализации. Причем минерализуется преимущественно наиболее лабильная его часть (гидролизуемая), а его стабильная часть остается мало/неизмененной. Минерально-ассоциированное ОВ (ил и остаток) не/мало меняется, сохраняя относительную свежесть, что может быть косвенным признаком транспортировки из эрозионной зоны преимущественно новообразованных макроагрегатов. Бóльшая степень свежести свободного ОВ макроагрегатов в намытом агрочерноземе – результат преобладания в нем свежих остатков культурной растительности аккумулятивной зоны, в совокупности с перемещенным из зоны эрозии.

На основе значительного объема образцов почв различного генезиса, представленных на территории Республики Коми, выполнено исследование их гранулометрического состава (ГС) в соответствии с прописью методики Качинского (МК). Рассмотрены расчетные, процедурные, случайные и систематические факторы, влияющие на прецизионность и правильность результатов измерений, выполняемых в соответствии с прописью МК. Оценено влияние пробоподготовки (степени измельчения образцов почв) и процедур измерения массовой доли элементарных частиц почвы (ЭЧП) на качество результатов исследования ГС почв. Показана нестабильность измерения массовой доли фракций тонкого песка (0.05–0.25 мм) и крупной пыли (0.01–0.05 мм) при использовании прописи МК. Отмечена зависимость неопределенности результатов измерений, обусловленной случайными факторами, от массовой доли ЭЧП, входящих в состав гранулометрических фракций, – чем меньше массовая доля ЭЧП в составе фракций, тем выше неопределенность результатов измерений. Разработана модификация методики Качинского, позволяющая повысить качество результатов оценки ГС почвы. Она включает: (1) отделение частиц тонкого песка с использованием сита с диаметром ячей 0.05 мм (вместо расчета данной фракции по разности согласно прописи МК); (2) использование аналитических весов первого класса точности для измерения массовой доли частиц пыли и ила; (3) контроль процесса исследования ГС на основе суммирования измеренных значений массовой доли ЭЧП шести фракций и кислоторастворимых соединений (потери от обработки HCl). Норматив оперативного контроля массовой доли суммы ЭЧП после разделения их на фракции – (100 ± 5)%. Проведено метрологическое исследование методики Качинского и ее модификации. Предложенная модификация методики Качинского позволила уменьшить неопределенность результатов измерений массовой доли ЭЧП мелких фракций (ω_n < 10%) и сместить нижний предел измерений до 1%.

Содержание углерода микробной биомассы в почве служит одним из индикаторов ее биологической активности и часто используется при оценке влияния на почвенный микробиом антропогенной деятельности и природных изменений. Значительное пространственное и временнóе варьирование показателя на уровне экосистем, типологических единиц почв, видов землепользования затрудняет интерпретацию данных, получаемых при массовом мониторинге. Цель исследования – определение фоновых значений содержания микробной биомассы в поверхностном подподстилочном слое почв заповедных лесов Московской области. Проведено рекогносцировочное обследование типичных для региона разнообразных по генезису и гранулометрическому составу почв подзолистого ряда, автономных или с небольшим дополнительным увлажнением, сформированных под смешанными южно-таежными лесами на четырех охраняемых природных территориях. Оценено содержание углерода микробной биомассы в почвах, определенное двумя методами: по содержанию фосфолипидов и субстрат-индуцированному дыханию микробных сообществ. Значительная пространственная вариабельность содержания микробной биомассы отмечена как на уровне площадок, так и на уровне экосистем. Для сходных классификационно и по гранулометрическому составу автономных почв она сравнима с локальной вариабельностью в пределах экспериментальных площадок. Показано, что величина микробной биомассы зависит в основном от характера влажностного режима и гранулометрического состава, который во многом определяет сорбционную способность почвы и ее обеспеченность биофильными элементами, а также коррелирует с богатством напочвенного покрова, обеспечивающего почвенный микробиом элементами питания. Показано, что для получения корректных результатов при мониторинге содержания микробной биомассы в почвах большое значение имеет унификация методики и глубины пробоотбора в почвах фоновых и антропогенно-преобразованных экосистем.

Проведенные ранее экспериментальные исследования интенсивности смыва почв методом размыва образцов водным потоком на различном оборудовании (гидравлический лоток, струйная установка, гидродинамическая труба), как правило, сопровождались высокой вариабельностью результатов. Стремление ее снизить, привело к разработке нового горизонтального способа формирования образцов, отличающегося от предыдущего загрузкой образца через съемную боковую стенку кассеты, расположенной горизонтально. При этом послойная загрузка и уплотнение образца остались неизменными. Расположение слоев образца перпендикулярно по отношению к потоку, а не параллельно как прежде, позволило получить более однородное сопротивление образца смыву. Использование измерительного устройства “Посейдон”, разработанного для определения средней глубины волнового потока, дало возможность не только кратно увеличить число измерений интенсивности смыва в течение опыта (с 1 до 14–15), но и оценить качество подготовки образцов, что повысило точность и достоверность исследований. Установлено, что коэффициенты вариации эродируемости практически всегда были ниже при горизонтальной загрузке по сравнению с вертикальной как по повторностям варианта опыта, так и в опыте в целом, в среднем на 13 и 12% соответственно.