№ 6 (2024)

Проведена оценка оптических свойств водоэкстрагируемого органического вещества (ВЭОВ) в пахотных почвах разной степени смытости и намытости в распахиваемом малом водосборе Курской области. Изучали ВЭОВ несмытого и среднеэродированного пахотных типичных черноземов и их намытого аналога – агростратозема темно-гумусового водноаккумулятивного. ВЭОВ выделяли из агрегатов 2–1 и глыб >10 мм. Водные вытяжки характеризовали по содержанию органического углерода и азота. Оптические свойства оценивали на основании данных спектров поглощения и трехмерных спектров флуоресценции. Показано, что по основным количественным показателям почвенного органического вещества – содержанию органического углерода и азота, а также величине рН – смытая и намытая почва были близки друг к другу и существенно отличались от несмытого чернозема. В то же время и количественные, и качественные показатели ВЭОВ демонстрировали другую тенденцию: ВЭОВ стратозема существенно отличалось от смытого и ненарушенного черноземов. Некоторые показатели ВЭОВ: содержание азота, SUVA₂₅₄ , S_350–400 и S_R – зависели от размеров агрегатов, из которых было получено ВЭОВ (2–1 или >10 мм). Флуоресцентные свойства ВЭОВ также зависят от размера агрегатов. Полученные данные позволяют сделать заключение, что свойства ВЭОВ на малом водосборе центральной лесостепи изменчивы и во многом определяются процессами разрушения неводоустойчивых агрегатов и консолидации их частиц, а также вымыванием водорастворимого органического вещества. При разрушении водой агрегатов, их частицы мигрируют с потоками по склону, а органическое вещество подвергается разложению. В понижениях частицы аккумулируются и консолидируются в глыбистые структурные отдельности, при этом свойства ВЭОВ почв существенно изменяются, как из-за деградации органического вещества, так и в результате его вымывания.

Рассмотрены результаты реологических исследований почв нарушенного сложения, пасты, на модульном реометре MCR 302 методом амплитудной развертки, колебательный метод. Объектом исследования являются полугидроморфные почвы (Histic Albic Retisol, Histic Gleyic Stagnosols) таежной зоны северо-востока европейской части России, Республика Коми. Показано, что наиболее жесткие взаимодействия между частицами почвы формируются в горизонтах с высоким содержанием подвижных органических веществ фульватной природы и органо-минеральных альфегумусовых соединений E Lhi, g – ELg – CRM. Повышенная жесткость конструкции обусловлена цементацией частиц почвы в результате поступления Al – Fe -гумусовых веществ c формированием прочных межчастичных связей в почвах. Не менее важную роль в реологическом поведении почв играют процессы промерзания–оттаивания. Влияние сезонного промерзания наиболее четко проявляется в профиле полугидроморфных вариантов светлоземов (Histic Gleyic Stagnosols) в их криометаморфических горизонтах CRM, где повышенная жесткость почвенных связей обусловлена конденсационным уплотнением частиц в условиях длительного периода температур около 0С, “нулевая завеса”. При возрастании увлажнения почв наблюдается значительная дезагрегация минеральной массы почв. Об этом свидетельствует значительное увеличение диапазона пластичности – Crossover. Дезагрегированные почвы более склонны к процессам эрозии и смыва, однако мощный мохово-торфяной горизонт, формирующийся в верхней части профиля полугидроморфных почв, предохраняет их от негативных деформационных явлений. К северу, в направлении от текстурно-дифференцированных почв южной тайги к криометаморфическим почвам лесотундры наблюдается усиление жесткости и хрупкости межчастичных почвенных контактов. Это сопряжено с более активным поступлением в минеральную часть профиля органических веществ фульватной природы, в том числе комплексных альфегумусовых соединений, а также интенсивным и длительным промерзанием почв. Показано, что реологические параметры могут быть использованы в качестве дополнительных показателей при диагностике и классификации таежных почв.

Исследована динамика температуры сопряженных почв палеокриогенного почвенного комплекса на меловых отложениях в Оренбургской области. Измерения температуры сочетали с изучением криогенных признаков. В лаборатории определили температуру замерзания почвенной влаги. Выявлена существенная неоднородность температурного поля почв комплекса. В течение осени–зимы почва микроповышения была холоднее, чем почвы микропонижения и микросклона, а в весенне-летний период микросклон прогревался быстрее, чем микроповышение и микропонижение. Расхождения между температурой почв в промерзшем слое на микроповышении и в микропонижении достигали –4.5°С в начале промерзания (15.12.2019 на глубине 15 см), –4.0°С в конце зимы (10–11.02.2020 на глубине 5 см), и –6.5°С при оттаивании (21–23.03.2020 на глубине 5 см). Расхождения в температурном режиме сопряженных почв сопровождались различиями в профильном распределении влаги и влияли на проявление криогенных процессов. Почвы микроповышения промерзали глубже, в них формировалась шлировая криогенная текстура на всю глубину промерзания, это сопровождалось морозным пучением, сортировкой крупнозема, формированием пористой корки на поверхности, что обеспечивало поддержание микрорельефа и структуры почвенного покрова меловых полигонов. Криогенные текстуры определяют формирование плитовидной структуры почв на микроповышениях. В микропонижениях промерзание блокировалось в средней части профиля вследствие относительно высоких температур почвы и низких температур промерзания почвы. Криогенные признаки и процессы, отмеченные на микроповышениях, в микропонижениях не выражены.

Проведено исследование влияния сельскохозяйственной деятельности в эпоху средневековья (X – XV вв. н.э.) на активности 11 гидролитических ферментов, участвующих в биогеохимических циклах основных элементов в почвах. В качестве объектов исследования выбраны агростратоземы средневековых земледельческих террас среднегорного Дагестана (Plaggic и Hortic Anthrosol). Во всех случаях ферментативная активность изученных почв, во всех почвенных слоях уменьшалась в следующем ряду: щелочная фосфатаза > фосфодиэстераза > кислая фосфатаза > пирофосфатаза ≥ лейцинаминопептидаза > арилсульфатаза > хитиназа > β-глюкозидаза > ксиланаза > α-глюкозидаза > целлобиогидролаза. Ферментативная активность изученных почв, в первую очередь, определялась величиной микробной биомассы (С_мик). Активность ферментов различных групп на 61–94% зависела от С_мик. Сельскохозяйственная практика, связанная с распашкой, внесением навоза и орошением, приводит к конвергенции активности ферментов азотного цикла в почвах горной зоны, что связано со сходными особенностями круговорота азота в агрогенных почвах, независимо от биоклиматических условий. Внесение органических материалов привело к увеличению физиологической эффективности микробных сообществ и скорости продуцирования ферментов, при этом высокая биологическая активность может сохраняться около 1000 лет. Распашка с внесением органических удобрений в прошлом, привела к увеличению ферментативной активности, выраженной на единицу микробной биомассы (удельная активность).

Рассмотрена история развития концепции сервисов городских почв, антропоцентрические и педоцентрические подходы к их оценке, опыт применения в различных городах, представлен их актуальный перечень. В настоящее время концепция экосистемных сервисов является комплексным инструментом, позволяющим по аналогии транслировать почвенную информацию в сферу принятия управленческих решений, а также сохранять устойчивость городских экосистем путем внедрения мер по сохранению сервисов городских почв. Несмотря на накопленный опыт в изучении методов оценки экосистемных сервисов и примеров их применения в процессе градостроительной деятельности в отдельных городах, отсутствует единый подход к оценке сервисов городских почв. Широкому применению данной концепции зачастую препятствует недостаточная изученность свойств городских почв при их высокой пространственно-временной изменчивости, а также недостаточная разработанность самого подхода оценки сервисов почв. Тем не менее, активное развитие теоретических и практических подходов к интеграции сведений о характеристиках почв в управленческую сферу является предпосылкой для оптимизации системы обращения с почвенными ресурсами в больших и малых городах.