Почвоведение. Почвенные исследования

В учебном пособии представлены материалы для проведения практических занятий по учебной дисциплине «Математическая статистика в почвоведении и экологии». Рассматриваются элементы теории вероятностей, законы распределения дискретных и непрерывных случайных величин. Приведены основные приемы первичной обработки данных, точечного и интервального оценивания параметров распределений, дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализы. Большое внимание уделяется непараметрическим методам.

Методические рекомендации предназначены для активизации самостоятельной работы студентов. В них рассмотрены основные материалы и документы, позволяющие студентам спортивных вузов выполнять необходимые практические работы, которые являются обязательным дополнением к учебнику «Гигиенические основы физкультурно-спортивной деятельности».

Неврологические и эндокринные заболевания, из-за широкого распространения, серьезного влияния на здоровье и высокого риска инвалидности работоспособного населения (что оказывает большую нагрузку на бюджет государства), остаются важнейшими современными медицинскими и экономическими проблемами. Цель исследования – выяснение связи болезней населения с содержанием микроэлементов (кобальта, меди, цинка, марганца) в почвах равнинной зоны Республики Дагестан. Содержание подвижных форм кобальта, меди, цинка, марганца в почвах определялось на атомно-абсорбционном спектрофотометре Hitachi 170-70 (Япония) в лаборатории биогеохимии Прикаспийского института биологических ресурсов Дагестанского федерального исследовательского центра РАН. Для выяснения масштаба заболеваемости населения использовались данные министерства здравоохранения Республики Дагестан. Исследование показало, что актуальные патологии жителей Дагестана, приводящие к инвалидности, обусловлены микроэлементным составом почв. При сопоставлении данных по содержанию кобальта, меди, цинка, марганца в почвах равнинных районов республики (Кизилюртовский, Хасавюртовский, Бабаюртовский) и пораженности населения актуальными эндокринологическими и неврологическими патологиями обнаружена корреляционная связь высокой силы. Количество больных было прямо пропорционально содержанию марганца и обратно пропорционально уровням кобальта, меди и цинка. Коррективу в общее заключение внес Кизлярский район, где зафиксирована только корреляция содержания цинка в почвах и заболеваемости населения эндокринными аномалиями, что связано, по-видимому, с особым пищевым статусом жителей района (в питании большую роль занимает рыбная продукция), а также с частым подтоплением территории прибрежными водами, что влияет на содержание изученных микроэлементов в почвах района.

Содержание микробной биомассы является наиболее информативным индикаторным признаком для ранней диагностики состояния почв. Почвенные микроорганизмы поддерживают гомеостаз лесных экосистем благодаря уникальной способности быстро адаптироваться к меняющимся условиям среды. В статье представлены результаты микробиологической оценки почв, проводимой в рамках комплексных мониторинговых исследований лесных экосистем Каменной Степи. В качестве объектов служили различные объекты агролесомелиоративного стационара: залежь косимая 1882 г.; лесная полоса № 40 1903 г. закладки, расположенная на водораздельном участке; лесная полоса № 133 1950 г. посадки; лесная полоса № 131 1959 г. посадки. Дополнительно в схему исследований были включены пахотные участки, прилегающие к лесным полосам № 40, 133 (водораздел, склон). Целью исследования являлось определение биологической активности почв Каменной Степи, а также направленности и интенсивности почвенно-биологических процессов при агролесокультурном обустройстве территории. Общую численность и структуру эколого-трофических групп микробного сообщества определяли по методике Е.З. Теппер путем высева на плотные питательные среды. Показано, что почвенный покров под древесными насаждениями характеризуется более высоким содержанием аммонификаторов и актиномицетов. Интенсивное сельскохозяйственное использование земель существенным образом снижает интенсивность микробиологических процессов. Проведенные исследования позволяют утверждать, что наиболее благоприятные условия для развития микромицетов складываются в почвах под древесной и аборигенной степной растительностью. Вовлечение черноземов в активное сельскохозяйственное производство приводит к снижению численности грибной микрофлоры. Выявлено повышенное содержание нитрификаторов на пахотных участках. Угодья с древесной растительностью и степными ценозами имели меньшие показатели и несколько уступали агрогенным почвам. Ежегодная обработка почв имеет решающее значение и способствует увеличению активности колоний бактерий рода Azotobacter на пахотных участках. Под древесными культурами и степной растительностью в большинстве случаев она значительно меньше, для исследуемых почв рассчитаны коэффициенты минерализации. В связи с тем, что данные коэффициенты во всех исследуемых объектах выше единицы (за исключением поля, находящегося под озимой пшеницей и граничащего с лесополосой № 133), можно сделать вывод, что процессы минерализации почвенного органического вещества преобладают над разложением органических остатков. Для цитирования: Сауткина М.Ю., Чевердин Ю.И. Микробиологическая оценка состояния почвенного покрова агролесомелиоративных ландшафтов Каменной Степи // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 62–78. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536- 1036.2019.6.62 Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания Всероссийского научно-исследовательского института лесной генетики, селекции и биотехнологии.
The microbial biomass content is the most informative indicator for early detection of soil condition. Soil microorganisms support the homeostasis of forest ecosystems due to the unique ability of rapid adaptation to changing environmental conditions. The article presents the results of soil microbiological assessment carried out within the framework of comprehensive monitoring studies of the forest ecosystems of the Kamennaya Steppe. The following objects of the agroforestry permanent study area served as options: a mowing fallow of 1882; forest belt no. 40 of 1903 laying out, located on the watershed area; forest belt no. 133 of 1950 planting; and forest belt no. 131 of 1959 planting. Additionally, arable lands adjacent to forest belts no. 40 and 133 (watershed, slope) were included in the research scheme. The research purpose was to determine the biological activity of soils of the Kamennaya Steppe, as well as the direction and intensity of soil and biological processes in agroforestry arrangement of the territory. The total number and structure of ecological and trophic groups of the microbial community were determined by the method of E.Z. Tepper by seeding on solid nutrient media. It is shown that the soil cover under the tree plantation is defined by a higher content of ammonifiers and actinomycetes. Intensive agricultural land use significantly reduces the intensity of microbiological processes. The undertaken studies allow stating that the optimum conditions for the development of micromycetes are formed in soils under woody and native steppe vegetation. The involvement of chernozems in active agricultural production leads to a decrease in the number of fungal flora. A high concentration of nitrifiers was revealed in arable lands. The lands with woody vegetation and steppe cenoses had lower indices and were somewhat inferior to agrogenic soils. Annual soil cultivation is crucial and drives up the activity of bacterial colonies (genus Azotobacter) on arable lands. The activity is much lower under the tree crops and steppe vegetation in most cases. Mineralization coefficients are calculated for the studied soils. Due to the fact that these coefficients in all the studied objects are above one (except the field under winter wheat and bordering the forest belt no. 133), it follows that the mineralization processes of soil organic matter prevail over the decomposition of organic residues. For citation: Sautkina M.Yu., Cheverdin Yu.I. Microbiological Analysis of the Soil Cover of the Kamennaya Steppe Agroforestry Landscapes. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 62–78. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.62 Funding: The research was carried out within the framework of the state assignment of the All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology.

Методические указания предназначены для оказания студентам помощи по практическим занятиям по дисциплине «Экологический мониторинг природных объектов», составлены на основании требований ФГОС ВПО по направлению подготовки 110100 «Агрохимия и агропочвоведение» (квалификация (степень) «бакалавр») и др. нормативных документов.

Методические указания предназначены для оказания студентам помощи к практическим занятиям по дисциплине «Особенности ведения сельского хозяйства на загрязненных и нарушенных территориях» и составлены на основании требований ФГОС ВПО по направлению подготовки 35.04.03 «Агрохимия и агропочвоведение» (квалификация (степень) «магистр») и др. нормативных документов.

Охарактеризованы свойства и минералогический состав тонкодисперсных фракций, выделенных из агрочерноземов, образующих трехкомпонентную пятнистость в Каменной степи. Почвенный покров представлен агрочерноземами зоотурбированными (Haplic Chernozem (Clayic, Aric, Pachic, Calcaric)), миграционно-мицелярными (Haplic Chernozem (Clayic, Aric, Pachic)) и глинисто-иллювиальными (Luvic Chernozem (Clayic, Aric, Pachic)), все почвы являются глубококвазиглееватыми в связи с периодическим подъемом грунтовых вод. Минералогический состав фракции менее 1 мкм, представлен смешанослойными сложными неупорядоченными слюда-смектитовыми образованиями, ди- и триоктаэдрическими гидрослюдами, несовершенным каолинитом и магнезиально-железистым хлоритом. Профильное распределение указанных минералов несколько меняется в зависимости от подтиповой принадлежности почв, формирующих пятнистость. В зоотурбированном агрочерноземе отмечается равномерное распределение глинистых минералов, в агрочерноземе глинисто-иллювиальном – слабовыраженное элювиально-иллювиальное распределение смектитовой фазы. Фракции тонкой (1–5 мкм) и средней (5–10 мкм) пыли состоят из кварца, слюд, калиевых полевых шпатов, плагиоклазов, каолинита и хлорита. Ни один минерал не является доминирующим, поскольку доля каждого из них менее 35–45%. Фракции пыли отличаются по соотношению кварца и слюд. В средней пыли больше доля кварца, в тонкой пыли, наоборот, больше доля слюд.

Изучены морфогенетические особенности почв на выбранных площадках национального парка Кат Тьен в Южном Вьетнаме с использованием комплекса морфологических, аналитических и инструментальных методов. Ведущую роль в определении генетических особенностей почв парка играет литологический фактор, а также положение в рельефе. Почвы разделены на 4 группы в зависимости от этих факторов. Почвы на вулканических отложениях, в составе которых доминирует тефра, классифицированы как бурые тропические маломощные глинистые или Distric Skeletic Rhodic Cambisol (Clayic), а сформированные на менее выветрелом делювии базальтов с примесью тефры – темноцветные глинистые на базальтовых отложениях или Skeletic Greyzemic Umbrisols (Clayic). Крайне бедные по вещественному составу и развитые на элювии метаморфических глинистых сланцев почвы отнесены к тропическим маломощным слаборазвитым глинистым или Dystric Regosol (Clayic). Почвы на аллювиальных отложениях, контрастно различающиеся по гранулометрическому составу, классифицированы как аллювиальная супесчаная или Dystric Fluvisol (Arenic, Drainic) и аллювиальная суглинистая или Eutric Fluvisol (Episiltic, Endoclayic).

Установлена взаимосвязь между морфометрическими величинами (МВ) рельефа, рассчитанными по цифровой модели высот (АSTER GDEM, 30 м), и почвенными свойствами пахотного горизонта агросерой почвы склона. Доля, вкладываемая МВ рельефа в пространственную изменчивость влажности почвы, составила 42%, содержания физической глины – 59%, гумуса – 46%, общего азота – 31%, нитратного азота – 28%, подвижного фосфора – 40%, обменного калия – 45%, обменного кальция – 67%, обменного магния – 40%, рН водной вытяжки – 42%. Проведен сравнительный анализ свойств пахотного горизонта агросерой почвы в элювиальной и транзитной частях склона с использованием методов геоморфометрии и цифрового картографирования. На основе регрессионного анализа выявлены статистически значимые связи свойств пахотного горизонта агросерой почвы склона с МВ рельефа, описывающих поверхностный сток, геометрические формы и терморежим.

Рассмотрены проблемы комплексных междисциплинарных исследований по устойчивому развитию городов в историческом и международном контексте. Освещены современные исследования и выявляются основные «белые пятна» в междисциплинарном анализе. Сделаны первые шаги к разработке инновационной методологии для анализа междисциплинарных связей между различными размерностями устойчивого развития в контексте города.

Гидрологические особенности черноземовидных почв севера Тамбовской равнины отражаются на степени окристаллизованности несиликатного железа, составе железомарганцевых конкреций, качественном составе гумуса и других свойствах. Показана возможность использования в качестве диагностических количественных показателей степени гидроморфизма почв критерия Швертманна и коэффициента заболоченности по методу Зайдельмана-Оглезнева. Предложен новый диагностический показатель - критерий гидроморфизма (KI-II). В основе его определения положено отношение оптических плотностей щелочной и щелочной пирофосфатной вытяжек из мелкозема пахотного горизонта.

При формировании объектов ландшафтной архитектуры преобразуется минеральная основа естественных почв и создаются новые искусственные почвы. Изучен минералогический и гранулометрический состав антропогенно-измененной и антропогенной почв как объекта ландшафтной архитектуры. Оценена степень антропогенного преобразования естественных почв. Выявлены особенности свойств конструктоземов: значительное опесчанивание верхней части почвенного профиля, высокая неоднородность профильного распределения гранулометрических фракций, изменение соотношения долевого участия минералов и их профильного распределения, а также несоответствие степени выветрелости минерального компонента абсолютному возрасту почв. На основе полученного материала сделано практическое предложение для формирования органо-песчаных смесей, используемых для конструирования антропогенных почв.

Изучено влияние города на структуру почвы и сообщества почвенного населения. Наиболее интенсивно подверженные рекреационной нагрузке почвы парков отличаются от естественных укрупнением размеров структурных отдельностей в дерновом горизонте чернозема. Преобладание фитофагов и хищников и небольшое количество сапрофагов говорит о замедленных процессах формирования гумуса.

Для оперативной оценки почвенно-грунтовых условий роста растений, испытывающих влияние антропогенных факторов, и возможности развития их корневых систем использовались такие показатели, как сопротивление пенетрации и объемная влажность почвы. Эти показатели достаточно информативны, не требуют трудоемкого процесса определения, в ходе которого нарушается состояние исследуемого объекта. Диапазон критических значений сопротивления пенетрации почвы составляет 2,1–3,5 МПа, при этом плотность почвы достигает значений более 1,7 г/см. В этих условиях распространение корней прекращается. При определении указанных показателей необходимо также учитывать структуру, гранулометрический состав почвы, ее влажность. При разрушении структуры, облегчении гранулометрического состава и уменьшении влажности почвы значения сопротивления пенетрации почвы увеличиваются. Установление взаимосвязей между содержанием влаги в почве корнеобитаемой зоны, почвенно-гидрологическими константами, коэффициентами водного стресса и состоянием растений позволило выявить основные причины ухудшения состояния зеленых насаждений на основе показателей почвенно-грунтовых условий. К таким причинам относятся: низкое содержание влаги в почве в начальный период вегетации растений, формирование бесструктурных поверхностных горизонтов, высокие значения сопротивления пенетрации и плотности почвы, препятствующие распространению корневых систем и проникновению влаги в корнеобитаемую зону. Изложенные подходы позволяют осуществлять мониторинг озелененных территорий.

К числу важнейших процессов, контролирующих миграционную способность тяжелых металлов (ТМ), относятся процессы адсорбции и трансформации, изучение которых позволяет оценивать экологическое состояние почвенного покрова и разрабатывать мероприятия по снижению последствий загрязнения. В статье проанализированы результаты исследования процессов адсорбции меди городскими почвами, сопровождающихся трансформацией подвижных форм ТМ. Сделана попытка представить результат поглощения ТМ почвами природного, селитебного и промышленного ландшафтов г. Архангельска в различных химических соединениях в виде изотермы адсорбции. Установлено, что при адсорбции меди система «почва–раствор» природных почв приходит в равновесие быстрее, чем городских. Скорость поглощения меди в период времени 0–90 мин выше в 5−100 раз, чем в последующие 90−390 мин взаимодействия почвы с раствором, наблюдается уменьшение равновесной концентрации катионов меди в растворе. При адсорбции ТМ почвами выявлено снижение кислотности растворов: почвы селитебного ландшафта характеризуются плавным уменьшением рН, в почвах природного и промышленного ландшафтов снижение рН происходит в несколько этапов. В почвах природного и селитебного ландшафтов в результате адсорбции наблюдается увеличение содержания непрочно связанных соединений меди за счет роста содержания подвижных комплексных соединений ТМ с органическим веществом. В почвах промышленного ландшафта, наоборот, установлено увеличение концентрации прочно связанных соединений ТМ за счет уменьшения содержания обменных форм, непрочно связанных специфически сорбированных форм меди. Для исследуемых почв адсорбция меди протекает по механизму катионного обмена и описывается линейной изотермой адсорбции, установлена высокая степень зависимости емкости поглощения твердой фазы от концентрации металла в растворе. Исследование взаимосвязи процессов адсорбции и трансформации на примере меди позволяет подробно изучить механизмы закрепления тяжелых металлов в почве.

В лабораторных опытах на агрегированной дерново-подзолистой почве с меченой {137}Cs фракцией разного размера и разной локализацией изотопа в почвенных агрегатах установлено: первичные градиенты концентрации на агрегатном уровне исчезают с течением времени; радиоизотоп практически равномерно распределяется в почвенной массе, что приводит к снижению его миграционной способности и поступлению в растения.

В результате многолетних исследований в естественных полевых условиях на черноземе выщелоченном малогумусном сверхмощном установлены границы вертикальной мигрени радионуклида 90{Sr}, расположенного в пахотном слое почвы и при заглублении на 50 см. Исследования выполнены в плодовом ценозе - яблоневый сад. Отмечены слои почвы, имеющие наибольшие аккумуляции 90{Sr}.

В работе рассмотрены методологические аспекты комплексного изучения микроэлементов в основных звеньях агроэкосистем на современном этапе. Обоснован мониторинг микроэлементного состояния агроландшафтов. Рассмотрена необходимость создания федерального и регионального банков данных распространения микроэлементов в почвах, почвообразующих породах, почвенно-грунтовых водах и растениях. Показана актуальность создания и внедрения биотехнологий получения растениеводческой продукции с заданными параметрами микроэлементов.

Обобщен 50-летний материал агрохимического обследования почв сельскохозяйственного назначения юго-восточных и южных районов Воронежской области. На основе анализа выявлены закономерности изменения основных параметров почвенного плодородия: содержание органического вещества, подвижные формы фосфора и калия, кислотность.

На основе анализа данных сплошного агрохимического обследования пахотных почв выявлены закономерности изменения основных параметров почвенного плодородия: кислотности, содержания органического вещества, подвижных форм фосфора и калия, микроэлементов. Рассмотрена динамика известкования кислых почв и применения удобрений.

На основании системного анализа результатов агрохимического обследования почв за 47 лет дана комплексная оценка состояния плодородия почв республики Татарстан. Полученные результаты дают основание для рекомендаций по ведению земледелия в хозяйствах с целью получения максимальных урожаев сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв.

Представлена нелинейная физико-статистическая модель динамики органического углерода пахотных почв. Модель позволяет оценить условия трансформации пахотных почв из источника в сток C-CO[2] в зависимости от климатических условий, агротехники и физических свойств почвы.

В монографии в историческом разрезе рассмотрены теоретические основы и практические приемы применения и развития процесса обработки почвы в системах земледелия мира, страны и Иркутской области. Изложены результаты 30-летних научных исследований, выполненных под руководством автора и его непосредственном участии. Дано обоснование современной классификации терминов и понятий по обработке почвы, разработаны новые региональные принципы и подход к формированию систем обработки почвы в разных севооборотах с учетом неодинаково складывающихся биотических, абиотических факторов и условий.

Освещен вопрос о количестве и емкости поглощаемого кальция и магния, а также влияние pH среды на поглотительную способность почвы.

Освещены общие и региональные проблемы генезиса, географии и клас- сификации, биологии, физики, химии почв, экологические функции и про- блемы охраны почв, а также методы исследования в почвоведении.

Освещены общие и региональные проблемы генезиса, географии и классификации, биологии, физики, химии почв, экологические функции и проблемы охраны почв, а также методы исследования в почвоведении.

Освещена роль почв в биосфере и жизни человека, рассмотрены проблемы использования информационных ресурсов в сертификации, нормировании, оценке и мониторинге земель, обсуждаются результаты, проблемы и перспективы моделирования в почвоведении, а также строение, функционирование, генезис и эволюция антропогенно-преобразованных почв и почвенного покрова.

Цель работы -разработать микроморфологические и минералогические показатели диагностики засоления почв разных типов химизма и установить связь этих показателей с генезисом и химизмом солей

Цель работы - выяснение генезиса поверхностно-переувлажненных почв сформированных на тяжелых озерно-ледниковых отложениях, уста­новление специфики проявления элементарных почвообразовательных процессов, обусловленной особенностями организации, строения и состава почвообразующей породы, в целях разработки научно обоснованной системы мероприятий по их рациональному использованию