Статьи журнала - Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева
Все статьи: 477
Концепция эволюции черноземов в условиях агроэкосистем
Статья научная
Показано, что изменение растительного компонента естественной экосистемы при сельскохозяйственном освоении в совокупности с регулярными механическими нарушениями поверхностного горизонта закономерно приводит к существенной перестройке режимов, процессов и некоторых свойств черноземов. Подход к пахотным черноземам как к компонентам новых природных экосистем (агроэкосистем) диктует принципы, на которые необходимо опираться при разработке агротехнических приемов и систем земледелия.
Бесплатно
Статья научная
Методом сидячей капли измеряли краевой угол смачивания (КУС) чернозема обыкновенного опытных полей агроландшафта Каменная степь ряда вариантов использования, различающихся как интенсивностью механического воздействия (заповедная косимая степь, вспашка с оборотом пласта), применением минеральных удобрений и их последействием, а также изменением свойств почвы под действием орошения. Одновременно для физико-химической характеристики почв определяли общее содержание Сорг, отношение C/N, площадь удельной поверхности и реологические показатели. Результаты исследования показали, что гидрофильно-гидрофобные свойства поверхности твердой фазы почв, во многом определяющие основные структурообразующие свойства почв, могут быть охарактеризованы величиной краевого угла смачивания. Величина КУС исследованных образцов почв варьирует от 32 (наибольшая смачиваемость) до 45 градусов (наименьшая смачиваемость). Наименьшая смачиваемость обусловлена повышенным содержанием гидрофобных соединений в составе органического вещества почв и характеризуется наибольшими величинами КУС и характерна для нативной, не обрабатываемой почвы косимой степи, которая отличается от других исследованных вариантов опыта по всем изученным физико-химическим показателям...
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы установления значимых критериев идентификации строения почвенного профиля и некоторых функциональных его свойств при интерпретации радарограмм, полученных при георадиолокационном профилировании различных территорий геофизическим прибором “Лоза-В”. Помимо стандартного набора приемов первичной цифровой обработки радарограмм, построения временной развертки отраженного импульса по трассам зондирования и преобразования её в глубинную, предлагается широко использовать информацию об изменчивости динамических характеристик волнового поля в однородных средах. Информация включает выявление возмущений волнового поля (всплесков), установление точек дифракции (осей синфазности), соответствующих локальным горизонтам и объектам, расчет частотных характеристик распределения отраженных сигналов в почвенном профиле. Простой однородный слой имеет периодическую последовательность пиков в амплитудном спектре суммарного отражения от кровли до подошвы этого пласта. Изменчивость мощности почвенного горизонта рассчитывается через анализ локальных значений амплитудных максимумов отраженных импульсов на радарограмме. Процедура верификации почв, базирующаяся на сравнении реальных почвенных профилей и шаблонов в рамках конкретного классификатора, проводится с помощью статистических методов расчета полиномиальных функций значений амплитуды сигнала по его длительности. Статистическая обработка включает расчет средних значений, стандартных отклонений и частот распределения амплитуды сигналов, которые функционально связаны с мощностью слоя и количеством осцилляций сигналов. Показатели спектрального преобразования Фурье (частота, период, спектральная плотность), наряду с трендовыми характеристиками полиноминальных модуляций, становятся основными критериями при двухступенчатой идентификации почв. Несмотря на всю привлекательность спектрального преобразования Фурье, расчет трендовых моделей и проверка результатов их тождественности с шаблоном осуществляются по полевым данным буровых скважин и почвенных разрезов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты цифрового картографирования содержания органического углерода в пахотных горизонтах почв и оценки точности получаемых моделей с использованием методов машинного обучения для участка Среднерусской возвышенности Воронежской области. Цифровое картографирование основывалось на 22 точках почвенного опробования, используемых для обучения и проверки моделей, а также на нескольких наборах переменных-предикторов, в качестве которых выступали цифровая модель рельефа, производные от нее и данные дистанционного зондирования различного пространственного разрешения. Для построения моделей пространственного варьирования исследуемого свойства использовали несколько методов, основанных на деревьях решений: ансамбль деревьев решений, бустинг регрессионных деревьев и байесовские регрессионные деревья. Оценку точности полученных картографических моделей определяли методом перекрестной проверки, при этом в качестве показателей точности использовали коэффициент детерминации, среднюю абсолютную ошибку и корень среднеквадратичной ошибки. По результатам моделирования выявлено, что с использованием переменных-предикторов, представленных цифровой моделью рельефа, ее производными и данными Landsat 8 удалось получить более устойчивые модели, причем коэффициент детерминации изменяется от 0.6 до 0.7, RMSEcv, т.е. ошибка прогноза от 0.5791 до 0.6520. Лучшая модель получена с помощью метода байесовских регрессионных деревьев; тогда как для переменных-предикторов, представленных цифровой моделью рельефа, ее производными и данными Sentinel 2 - от 0.47 до 0.55, ошибка прогноза от 0.7031 до 0.7909. Выявлено, что в описанных моделях по различным наборам данных наиболее значимыми оказывались разные переменные-предикторы.
Бесплатно
Статья научная
Куриный помет и компосты на его основе являются ценными органическими удобрениями, способными положительно влиять на плодородие почвы и значительно повышать урожайность сельскохозяйственных культур. Однако внесение свежего помета может приводить к избыточным концентрациям азота и других питательных веществ в почве, а также заражению почвы микроорганизмами, патогенными для человека и животных. Поэтому перед использованием в земледелии рекомендуется предварительное компостирование куриного помета. В обзоре рассмотрены состав и свойства куриного помета, технологии его компостирования, а также его влияние на физические, химические и биологические свойства почвы. Применение компостированного помета способствует увеличению в нем содержания органического углерода (в среднем на 1-1.5%), азота (на 0.1-0.2%) и других биофильных элементов. Кроме того, наблюдается улучшение таких физических свойств почвы, как пористость, аэрированность, снижается плотность почвы, а также происходит повышение рН (на 0.2- 0.4), электропроводности (в 2-2.5 раза) и количества водостойких агрегатов (на 5-10%). Применение данных видов удобрений также способствует повышению биологической активности, микробного разнообразия, углерода микробной биомассы (на 25-75%) и ферментативной активности почвы (фосфатазы и каталазы - в 5-7 раз; уреазы - в 3-5 раз). При внесении куриного помета в почву отмечается значительное (в 2-4 раза) увеличение численности бактерий филумов Firmicutes, Bacteroidetes и Actinobacteria. Обсуждается необходимость изучения влияния компостов на основе куриного помета на химический состав и пулы почвенного органического вещества, поровое пространство и эколого-трофическую структуру почвенного микробиома.
Бесплатно
Ландшафтная дифференциация территорий как природно-генетическая основа адаптивного землепользования
Статья научная
В статье изложены конструктивные предложения по осуществлению ландшафтной дифференциации земель субъектов РФ на основе государственной Ландшафтной карты Мингео СССР с дальнейшей ее детализацией на муниципальном уровне местными специалистами. Возможности реализации предложений проиллюстрированы на примере Московской области.
Бесплатно
Лисинское лесничество как уникальный полигон почвенно-экологического мониторинга
Статья научная
Лисинское лесничество (Ленинградская область) является перспективной территорией на Северо-Западе России для проведения почвенно-экологического мониторинга. Для него характерны типичные для Северо-Запада экосистемы, слабоизмененные антропогенным воздействием, имеются материалы исследований почв и почвенного покрова за длительный период и почвенные монолиты, отобранные в разные годы. Впервые (в 1926-1929 гг.) почвенный покров Лисинского лесничества обследован А.А. Роде. В настоящее время в дерново-подзолистой почве на безвалунных озерно-ледниковых суглинках определены изменения типоморфных характеристик и проведен анализ таксономической структуры микробиома. На основании сравнительного анализа современных образцов из дерново-подзолистой почвы и образцов, отобранных из почвенных монолитов установлено, что за 75 лет произошло значимое снижение значений рН и степени насыщенности основаниями. Заложены мониторинговые полигоны по маршруту II Международного конгресса почвоведов (1930 г.). Обосновано выделение семи объектов почвенно-экологического мониторинга, характеризующих все типичные экосистемы Лисинского лесничества. Почвы четырех объектов мониторинга включены в Красную книгу почв Ленинградской области: дерново-подзолистая на моренных суглинках - разр. “Яма Роде”, дерново-подзолистая на ленточных глинах - разр. “Костенки”, осушенная торфяно-глеевая - разр. “Суланда” и дерново-аллювиальная - разр. “Лустовка”.
Бесплатно
Макро- и микроморфологическая диагностика генезиса ферраллитных тропических почв Лаоса
Статья
Бесплатно
Массоперенос химических элементов и их соединений в агроценозах
Статья научная
Проведен обзор и анализ литературных источников, освещающих массоперенос химических элементов в агроценозе в системе почва - растение. Рассмотрены отечественные и зарубежные методики оценки содержаний подвижных форм химических соединений, поступающих из почвы в растения. Охарактеризованы явления антагонизма и синергизма, указано на необходимость их учета при планировании внесения удобрений. Показано, что явления синергизма и антагонизма элементов могут быть использованы в земледелии для регулирования поступления тяжелых металлов или радионуклидов в сельскохозяйственную продукцию. Дан анализ балансовой модели массопереноса химических элементов в агроценозе. Показано, что внесение органических удобрений в почву в большинстве случаев приводит к положительному балансу микроэлементов в агросистеме. Вынос микроэлементов сельскохозяйственными культурами увеличивается при применении минеральных удобрений в дозах, оптимальных для возделывания культур в данном регионе. В ряде случаев поступление тяжелых металлов с техногенными выпадениями может превосходить вынос металлов растениями из почвы, что может явиться причиной аккумуляции металлов в системе. На незагрязненных фоновых территориях уровни поступления микроэлементов из удобрений и атмосферных выпадений в агроценозах сопоставимы.
Бесплатно
Металлы в загрязненном нефтью торфе (Западная Сибирь)
Статья научная
Изучение металлов в торфе, загрязненном нефтью, имеет двоякое значение. Во-первых, диагностическое, как удобный и простой прием мониторинга состояния почвы, во-вторых, экологическое - для прогноза состояния торфяника, как элемента биоценоза. Все элементы-поллютанты в загрязненных торфах делятся на две группы. Одни из них (Ti, V, Cr, Ni, Zr, Ba, Y, La, Ce, Nd) накапливаются в верхнем, битуминозном слое торфа. Другие элементы (галоген хлор, а также металлы: Ca, Мn, Zn, Cu, Sr), напротив, мигрируют вглубь торфяной толщи вместе с легкими фракциями углеводородов. Для улавливания особо подвижных металлов Cu, Zn необходимо устройство искусственных геохимических барьеров, предотвращающих попадание поллютантов в грунтовые воды и открытые водоемы
Бесплатно
Методические аспекты создания почвенно-атрибутивной базы данных
Статья научная
На примере базы данных Boreal 2,0, включающей химические и физико-химические свойства бореальных почв России, обсуждаются методические вопросы, возникающие при создании и развитии атрибутивных баз данных в почвоведении. Описаны процедуры унификации собранного материала и обсуждены вопросы неизбежной потери информации. Проведена географическая, классификационная и аналитическая оценка собранного материала. Введены понятия двух типов баз данных - «рабочий стол» и «камера хранения».
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются методологические подходы формирования единой Национальной системы мониторинга и учета баланса углерода и выбросов парниковых газов, а также предназначение, типизация, требования к пространственному размещению “карбоновых” полигонов, оценка поглощающей способности углерода лесами и сельскохозяйственными экосистемами Российской Федерации, стандартная методика, рекомендованная международным сообществом для оценки запасов углерода в почвах, которая должна применяться в РФ для обеспечения сопоставимости результатов учета парниковых газов между странами, определение поглощающей способности углерода природными экосистемами и почвами. Показан потенциал поглощения углерода сельскохозяйственными почвами. Приведен перечень показателей оценки почвенного углерода по методике Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories) (уровни 2 и 3). С учетом проведенного анализа результатов международной практики, а также на основе теоретического и прикладного опыта отечественной науки разработаны первоочередные меры, направленные на создание и реализацию национальной стратегии использования наземных экосистем в целях регулирования парниковых газов для смягчения изменений климата.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается методология, структура и основные категории фундаментальных исследований программы Президиума РАН по приоритетному направлению “Депозитарные функции, технологии индикации состояния и рисков деградации почв России в системе ландшафтного планирования и рационального природопользования”. Проведение исследований предусмотрено по пяти проектам: цифровая дистанционная инвентаризация и мониторинг пахотных почв; трансформация, эволюция и деградация почв в условиях агрогенеза и глобальных изменений климата; депозитарные и экологические функции почв в агроландшафтах; оптимизация использования почвенных ресурсов; анализ показателя почвенного микробиома в процессах связанных с почвообразованием, трансформацией органического вещества и тонкой регуляцией вегетационного процесса. Теоретической основой программы являются созданные ранее типология и система агроэкологической оценки земель, методология и проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия, теория создания и функционирования растительно-микробных ассоциаций, методика таксономической идентификации структуры более 100 почвенных микробиомов, развитие теории об экологических функциях почв. Методология программы отличается от предыдущих подходов тем, что исследование функций (групп функций) почв проводится на основе статического и динамического описания процессов энергомассообмена, на глобальном биосферном уровнях, с оценкой оказания услуг почвы предоставляемых социуму. Разработана блок-схема научных исследований и методы. На депозитарном уровне применяются эмпирический анализ, физическое моделирование, имитация пространства состояний и т.д. Биоценотические функции описываются на основе изучения циклов трансформации, мониторинга, метагеномной индикации, зондирования, цифровой инвентаризации и других современных технологий. Выделены объекты, категории, основные тренды трансформации, эволюции и деградации почв; приемы адаптации, управления и регулирования; главные ожидаемые научные и прикладные результаты комплексного исследования.
Бесплатно
Методология микробиологических исследований почвы в рамках проекта “Микробиом России”
Статья научная
Рассматриваются методологические направления развития отечественной почвенной биологии при изучении микробиома почв. Приоритетными являются междисциплинарные исследования растительно-микробных взаимодействий, роли микробиома в формировании почвенного плодородия и круговороте углерода. Для наиболее полного раскрытия экологических и сервисных функций почвенного микробиома предлагается сочетать методы метагеномики (для оценки филогенетического разнообразия микроорганизмов), анализа биомаркеров (для определения функционального разнообразия) и измерения ферментативной активности (для оценки актуальной функциональности почв). Исследование связи структурной иерархии почв (от агрегатов и микролокусов до почвенных ареалов) с уровнями организации микробных сообществ (от непосредственно микробных популяций до биогеографических закономерностей) позволит лучше понять пространственное распределение и общие основы взаимодействия системы почва-микроорганизмы. Помимо пространственной организации предлагается изучать динамику почвенных микробиомов на разных временных отрезках: краткосрочные изменения (на полевых мониторинговых площадках), трансформация в процессе почвообразования (на “хронорядах” почв разного возраста) и в геологическом масштабе времени (на примерах погребенных почв). Рассматривается важность изучения разнообразия почвенных микроорганизмов как источника супрессирующей активности почв, крупнейшего депозитария генетической информации, важного агента эмиссии и фиксации атмосферного углерода. Сравнительный анализ микробного разнообразия целинных и нарушенных почв и оценка различных внешних воздействий на почвенный микробиом представляются необходимыми для сохранения биоразнообразия почв как ценного экологического и биотехнологического ресурса.
Бесплатно
Статья научная
Для развития прикладных аспектов Единого государственного реестра почвенных ресурсов России применялась оригинальная методология анализа пригодности земель с использованием ГИС базы данных с пространственным разрешением 2500 га. Оценочные модели строились в методологии оценки земель ФАО. Объектом анализа служила культура хмеля, отличающаяся специфичными избирательными агроэкологическими требованиями. Показана высокая прикладная адекватность применяемой методологии. Установлено, что земли, оптимальные по всем параметрам для возделывания хмеля, занимают в России около 0,01% территории. Наибольшие ограничения связаны с почвенными и климатическими условиями. Наименьшие затраты для возделывания хмеля необходимы на территории европейской части России, юге Западной Сибири и на равнинных формах рельефа на Дальнем Востоке. Наибольшие вложения потребуются при возделывании хмеля в горных районах Урала, Алтая, в горах Восточной Сибири и Дальнего Востока.
Бесплатно
Миграционно-мицелярные черноземы Курской области в климатических и биосферных циклах
Статья научная
В течение различных климатических циклов, особенно продолжительных, происходят изменения в биосфере, в том числе в растительном и почвенном покрове. Потепление холодных и увеличение увлажненности теплых полугодий, начавшиеся в 70-х годах прошлого столетия, привели к заселению некосимой целинной степи древесно-кустарниковой растительностью и усилению олуговения травяного покрова косимой степи. Наблюдается изменение режима влажности черноземов, увеличение их влажности, более частое сквозное промачивание трехметровой почвенной толщи, а также изменение их карбонатного профиля и диагностических признаков.
Бесплатно
Статья научная
На примере гумусовых горизонтов почв (агродерново-подзолистой, Московская область; серой, Тульские засеки; чернозема миграционно-мицеллярного мощного, Курская область; ферраллитной, о. Норфорлк) показаны возможности метода лазерной дифракции в оценке микроструктурного состояния почвы. Рассмотрены различные способы пробоподготовки почв к микроагрегатному анализу: кипячение, взбалтывание (80 мин-1) разбавленных водных суспензий, интенсивное встряхивание (2500 мин-1) водных суспензий, перемешивание суспензий стеклянной палочкой. Дана оценка предварительному насыщению дистиллированной водой образцов почв перед проведением этапа пробоподготовки. Сделана оценка возможности применения показателей микрооструктуренности почв, разработанных на основе седиментационных методов. Показана невозможность применения коэффициента дисперсности по Качинскому к результатам, полученным методом лазерной дифракции. Интенсивное встряхивание (2500 мин-1) водных суспензий в течение 10 мин рекомендуется в качестве стандартного метода пробоподготовки почв к микроагрегатному анализу методом лазерной дифракции. Такой способ не приводит к модификации свойств твердой фазы и обеспечивает стабильность результатов. Результаты микроагрегатного анализа методом лазерной дифракции, представленные непрерывным распределением частиц по размерам, обладают высокой информативностью. Сочетание различных способов пробоподготовки в совокупности с высокой точностью метода позволяют выявить специфичные особенности микроструктурной организации почв.
Бесплатно
Микроморфологическая диагностика устойчивости черноземов при орошении
Статья научная
Методами микроморфологии изучены длительно орошаемые черноземы. Основными показателями устойчивости черноземов к длительному орошению (30-50 лет) были такие показатели, как пористость, количество микроагрегатов, биогенность, микроформы гумуса, наличие или образование оптически ориентированной глины. Разный ионный состав оросительных вод вызывал различную антропогенную эволюцию черноземов.
Бесплатно
Микроморфологическая оценка характеристик богарных почв каштаново- солонцового комплекса Ставрополья
Статья научная
Полигенетичность и полиморфность почв каштаново-солонцовых комплексов определяют трудность их полевой диагностики и последующих генетических интерпретаций. В качестве дополнительных диагностических характеристик использовали микроморфологические показатели, уточняющие генетические интерпретации для почв каштаново-солонцового комплекса (солонец каштановый, каштановая солонцеватая почва, каштановая почва, лугово-каштановая почва), используемых в сельском хозяйстве (богарное земледелие) на территории Апанасенковского района Ставропольского края. Показана корреляция и уточняющая роль данных микроморфологического анализа для результатов макроморфологической диагностики и данных таких физико-химических показателей почв комплекса как: гранулометрический состав, содержание органического вещества, плотность, состав обменных катионов. В результате выявлено, что соответствие между результатами микроморфологической диагностики и макроморфологическим описанием наиболее полно для профиля каштановой почвы; для лугово-каштановой почвы и почв солонцовых разностей микроморфологическое исследование дополняет набор диагностированных новообразований, например, многослойных кутан с различным генезисом слоев, признаков гидроморфизма и др.
Бесплатно
Статья научная
Целью исследования являлось изучение взаимосвязи химических и микроморфологических свойств почв на естественных пастбищах северо-западной части Прикаспийской низменности с произрастанием на них Kochia prostrata (прутняк простертый). Было заложено 4 почвенных полуямы (почвы - солонцы светлые и каштановая солонцеватая) с учетом максимальной глубины проникновения основной массы корней изучаемого растения. K. prostrata - очень пластичный кормовой вид, который способен произрастать на почвах с широким набором морфологических свойств, разным содержанием солей и их химическим составом. Выявлено, что на фоне практически одинакового содержания гумуса и высокого содержания обменного магния микроморфологические признаки отражают разную степень проявления элементарных почвообразовательных процессов - гумусово-аккумулятивного, выщелачивания легкорастворимых солей, гипсонакопления, окарбоначивания, осолонцевания. Несмотря на различное содержание обменного натрия, во всех почвах присутствуют свежие глинистые или гумусово-глинистые кутаны иллювиирования, свидетельствующие о проявлении современного элювиально-иллювиального перераспределения тонкодисперсного вещества (процесса лессиважа).
Бесплатно
