Почвоведение. Почвенные исследования

В условиях стационарных почвенных лизиметров показано, что тип фитоценоза обуслов+ ливает процессы стабилизации органического вещества, а типология подстилок отражает осо+ бенности его превращения. В верхних горизонтах почв под залежью по сравнению с таковы+ ми под другими сообществами обнаруживается максимальное количество крупных агрегатов при минимальных концентрациях углерода. Наибольшие его потери, оцененные по интен+ сивности дыхания, наблюдаются в почвах под смешанными насаждениями, наименьшие — в агроценозах

ВЕСТН. МОСК. УН+ТА. СЕР. 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2014. № 2 9 УДК 631.4

Байесовский подход был применен при анализе почвенного покрова на одном из угодий Брянского ополья. Проверялась гипотеза о том, что рельеф местности предопределяет размещение отдельных почвенных разностей, для которых в ненарушенном состоянии характерна отчетливая пространственная дифференциация по содержанию органического вещества. Показано, что проведенная в 80-е годы прошлого века мелиорация именно на этом угодье столь основательно нарушила почвенный покров, что почвы естественного сложения обнаруживаются лишь отдельными островками. Смена их в пространстве оказывается слабо связанной с привычными факторами почвообразования. Это удалось установить, используя байесовский подход к анализу информации и перейдя от детерминированных карт (четко выделены границы всех классификационных единиц) к вероятностным, на которых указывается лишь вероятность принадлежности к той или иной классификационной единице.

На интенсивно обрабатываемом угодье площадью 0, 4 га (дерново-подзолистые почвы) наблюдается значительная вариабельность агрохимически важных почвенных свойств, ранг и направление наибольшей изменчивости которых оказались близкими. Следовательно, определяющим варьирование фактором является антропогенный. Влияние морфометрических характеристик рельефа на изменчивость почвенных свойств было описано уравнением множественной линейной регрессии. Наиболее сильно рельеф влияет на мощность пахотного горизонта (до 40%) ; для рН и содержания подвижного фосфора этот показатель составляет всего 10-15% и уменьшается с глубиной, а для подвижного калия он с глубиной увеличивается.

В обзоре анализируются современные проблемы и пути распространения инженерных наноматериалов в окружающей среде, прежде всего, в почвах и сопряженных средах (водной и воздушной). Рассмотрены источники непреднамеренного и преднамеренного поступления наночастиц в природные комплексы. Акцентируется внимание на проблеме биодоступности инженерных наноматериалов в почве в связи с вариабельностью условий их нахождения.

При формировании объектов ландшафтной архитектуры трансформируется природный почвенный покров территории: естественные почвы заменяются на антропогенно преобразованные почвы и почвоподобные тела. В связи с технологическими особенностями может производиться замена как только поверхностных горизонтов естественных почв, так и целого набора горизонтов в пределах значительной мощности. Для определения степени преобразования изучен состав включений антропогенно измененных и антропогенных почв усадьбы "Архангельское". По результатам исследования оценена степень засоренности почв и выявлены особенности состава антропогенных включений. Сделано практическое предложение по исследованию включений крупной фракции почв.

Проведено кондуктометрическое и потенциометрическое титрование водных вытяжек из почв растворами солей металлов. Установлена нелинейная зависимость электропроводности водных вытяжек от концентрации добавленных металлов. Она обусловлена процессами комплексообразования, протекающими с участием их ионов (Cu, Pb, Al). Предложен показатель дифференциальной эквивалентной электропроводности, характеризующий ход процессов комплексообразования, и формула его расчета. На основании кондуктометрического титрования водных вытяжек из почв раствором нитрата меди определены основные показатели комплексообразования ионов меди с водорастворимыми органическими веществами вытяжек. Выявлены различия протекания этих процессов в дерновой и болотно-подзолистой почвах, свойства которых существенно различаются. Вычислен обобщенный показатель эквивалентной электропроводности лигандов почвенных водорастворимых органических веществ.

Проведены палеопочвенные исследования разновозрастных курганов и уникального города-крепости Аркаим степной зоны Южного Зауралья (Челябинская обл. ), располагающихся на останцах в долине р. Б. Караганка. Время сооружения археологических памятников относится к эпохам раннего железа (сарматская культура 2200-2300 лет назад) и средней бронзы (синташтинская культура 3800-4100 лет назад). Почвы имеют средне- и легкосуглинистый гранулометрический состав. Морфологические, химические и минералогические исследования палеопочв и фоновых почв свидетельствуют о том, что в сарматское время климатические условия региона были более засушливыми, чем в настоящее время; в период развития синташтинской культуры климат региона был близок современному.

В условиях модельного эксперимента установлено, что глееобразование и сульфатредукция на фоне застойно-промывного водного режима оказывают существенное влияние на физико-химические и химические свойства лизиметрических вод. На кислых и нейтральных породах (речном глинистом аллювии и лессовидной глине) лизиметрические воды резко подкисляются (на 2-4 единицы pH), причем в них существенно (на один-два порядка) увеличивается количество железа и кальция. Вместе с тем вынос кремния в контроле (аэробная среда без внесения сахарозы) из озерного засоленного аллювия, содержащего сульфаты, составил около 50% от выноса этого элемента в опытном варианте. Действие сульфатредукции проявляется в фиксации железа в форме пирита.

Изучены состав и закономерности профильного распределения глинистых минералов в солоди грунтового увлажнения Барабинской низменности и в солоди атмосферного увлажнения Приобского плато. Оба профиля имеют отчетливое элювиально-иллювиальное распределение илистой фракции. В составе илистой фракции элювиальных горизонтов доминирующим компонентом является иллит, вниз по профилю возрастает количество хлорита и лабильных минералов монтмориллонитовой группы. Выявленные закономерности в профильном распределении илистой фракции и отдельных групп глинистых минералов можно объяснить результатом совместного воздействия процессов растворения последних под влиянием оглеения и щелочного гидролиза, процесса иллитизации и лессиважа. Основные отличия между солодями и подзолистыми почвами в отношении состава и распределения глинистых минералов заключаются в следующем. Солоди имеют отчетливый иллювиальный по илу горизонт, в то время как в подзолистых почвах в большинстве профилей наблюдается элювиальное распределение илистой фракции. Солоди в элювиальной части почвенного профиля, а иногда и в нижележащих горизонтах имеют не свойственное подзолистым почвам высокое содержание иллитовых минералов в илистой фракции вследствие развития иллитизации. Подзолистые горизонты солодей не содержат минералов группы почвенных хлоритов, типичных для элювиальных горизонтов подзолистых почв, что можно объяснить менее кислой средой здесь, при которой не обеспечиваются необходимые для развития процесса хлоритизации условия мобилизации и миграции алюминия.

Рассмотрены почвы Ботанического сада на о. Большой Соловецкий. Изучены закономерности распространения, особенности строения и свойств антропогенно-преобразованных почв в сравнении с естественными, сформированными в аналогичных литолого-геоморфологических условиях.

На примере целинных и агроизмененных содовых солонцов лесостепной зоны Омской области проведена сравнительная оценка двух методов выявления солонцового процесса (кинетика набухания почв и балл "В" физико-химических условий развития). Без применения химической мелиорации методы показали близкие результаты: выявлено наличие солонцового процесса. После химической мелиорации в большинстве почв оценка солонцеватости сравниваемыми методами дала противоположные результаты. При внесении больших доз мелиоранта оба метода показали отсутствие солонцового процесса.

Факторами, определяющими динамику содержания подвижного фосфора в черноземовидных почвах поверхностного и грунтового увлажнения и заболачивания, являются влажность и окислительно-восстановительные условия. При увеличении влажности и сохранении окислительных условий в почвах черноземного ряда с высоким содержанием фосфатов кальция происходит переход их из апатитовой фракции в более подвижные. В восстановительных условиях в черноземовидных почвах с высоким содержанием фосфатов железа при увеличении влажности возрастает содержание фосфора, извлекаемого сернокислой вытяжкой за счет перехода фосфатов железа в подвижное состояние. Осадки, насыщающие почву атмосферным кислородом, способствуют увеличению окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и соответственно снижают подвижность фосфатов железа.

Учет мезо- и микронеоднородностей почвенного покрова при проектировании и эксплуатации оросительных систем требуется для поддержания устойчивого функционирования агроэкосистем, оптимизации нарезки полей, режимов орошения и севооборотов. Исследования проводили на Приволжской оросительной системе. В ходе работ устанавливали причины и условия формирования неоднородностей почвенного покрова территории. Полученную информацию можно использовать при анализе почвенного покрова аналогичных участков.

В статье дан анализ изменения содержания и распределения нефтяных углеводородов, бенз (а) пирена и кислоторастворимых соединений ряда тяжелых металлов в почвах южной части о. Сахалин за 2003-2010 гг. Показано, что в динамике наблюдается увеличение концентрации в почве исследуемых экотоксикантов. Выявлен сходный характер их аккумуляции в почвах, что указывает на возможность аэрального поступления поллютантов в природные среды от имеющихся источников загрязнения.

В результате многолетних наблюдений за миграцией лизиметрических вод под различной растительностью получены данные, позволяющие оценить вынос основных элементов из почвенной толщи, а также определить амплитуду колебаний типоморфных элементов в природных водах. Исследованы некоторые почвенные процессы, имеющие место на начальных стадиях почвообразования.

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.

Представлены показатели влияния солей железа, ртути и меди на кислотно-основные свойства водных вытяжек из верхних горизонтов почв таежной зоны. Установлено их подкисление под действием металлов, выявлены процессы, ответственные за повышение содержания протонов в вытяжках: гидролиз ионов металлов и включение последних в комплексообразование с водорастворимым органическими веществами. Обнаружено влияние на эти процессы органических веществ вытяжки, а также свойств металлов, вида и количества солей, в составе которых внесены металлы в вытяжки.

Изучен солевой состав и строение солевых профилей автоморфных и гидроморфных почв Каменной степи на залежи и пашне. Показано, что при сельскохозяйственном использовании этих почв общее содержание солей в профиле, в том числе и в корнеобитаемом слое, увеличивается, меняется тип засоления. В катионном составе возрастает количество Na+ и в меньшей степени Ca2+, в анионном - СО3 2-. Показано, что наиболее существенная трансформация солевого режима почв при их распашке наблюдается в почвах избыточного увлажнения.

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.

Исследование гифосферы 10 видов базидиальных грибов позволило разделить их на две группы по характеру действия на бактерии. В первой группе базидиомицетов (Albatrellus ovinus, Gomphidius glutinosus, Clitocybe nebularis, Gymnopus confluens, Coltricia perennis, Ramaria stricta) наблюдалось ингибирование бактерий грибами, во второй {Geastrum fornicatum, Calocera viscose, Clavariadelphus ligula, Lycoperdon perlatum) - стимулирование, что проявлялось в изменении показателей общей численности бактерий, доли клеток с поврежденной наружной мембраной, угнетении развития некоторых родов бактерий. Полученные результаты свидетельствуют о разнообразии взаимоотношений между базидиомицетами и бактериями в этом почвенном локусе.

Предложена модель организации почвенного контроля в рамках осуществляемого в России государственного экологического мониторинга земель. Изложены методические подходы к формированию сети наблюдательных площадок. Первые результаты наблюдений указывают на значительные разнонаправленные изменения в свойствах почв Оренбургской обл. последних десятилетий, связанные с процессами эрозии, трансформацией основных физических свойств и органического вещества.

В статье описывается применение коэффициента общей точности и индекса карра для оценки близости почвенных карт. Сопоставление двух карт детального масштаба, построенных двумя независимыми группами исследователей, показало, что они совпадают лишь на 60%. Обсуждаются причины такого несовпадения.

Изложены и применены эмпирические уравнения взаимосвязей агрохимических свойств почв и характеристик растительности тундр для определения уровня кислотности, содержания общего азота, гумуса, подвижных форм азота, фосфора и калия в почвах на ненарушенных и нарушенных участках тундровых ландшафтов. На расчетной основе установлены показатели для оценки и прогноза эколого-агрохимического их состояния при разных техногенных воздействиях; предложены методы их определения и разработки приемов рекультивации (норм известкования и доз удобрений).

Рассмотрены некоторые задачи почвенной биотехнологии и их связь с глобальными экологическими проблемами. В ходе анализа принципиальных возможностей управления почвенной биотой отмечено, что научный прогресс в данной области является необходимым, но не достаточным условием их решения.

Методом газовой хроматографии - масс- спектрометрии определено содержание полихлорированных бифенилов (ПХБ) в почвах Москвы. Сумарное содержание 19 индикаторных и диоксиноподобных конгенеров ПХБ в поверхностных горизонтах почв лежит в пределах 2, 85-60, 62 мкг/кг. Среднее значение при исключении наиболее загрязненного образца равно 14, 44 мкг/кг, что характерно для жилых массивов индустриальных стран. Данный показатель незначительно варьирует в зависимости от функциональной зоны города. Эквивалент токсичности 12 диоксиноподобных ПХБ в почвах составляет в среднем 1, 92 нг I-ТЕQ/кг, изменяясь в диапазоне 0, 15-334, 12 нг I-TEQ/кг. Вклад ПХБ в общую токсичность диоксинов и диоксиноподобных соединений в почвенных разностях равен 16, 7-85, 4%.

В зависимости от условий формирования солоди следует дифференцировать на группы грунтового и поверхностного переувлажнения. Критерии для такого деления - отношение содержания илистой фракции породы к содержанию ила гор. А2, а также изменения значений рН. Глееобразование в условиях застойно-промывного водного режима является необходимой и достаточной причиной формирования в их профиле светлых кислых элювиальных горизонтов. По основным свойствам твердой фазы оглеенные солоди тождественны дерново-подзолистым и черноземовидным подзолистым оглеенным почвам.

Охарактеризован элементный состав водорастворимых гуминовых веществ трех дерново-подзолистых почв. Проведено сравнение со свойствами гуминовых и фульвокислот, выделенных из этих же почв.

Исследованы техногенные почвоподобные тела и слаборазвитые почвы на техногенных отложениях в долине р. Москвы на территории города. При уничтожении почв, накоплении техногенных отложений и их рекультивации формируются почвоподобные тела - реплантоземы, при стихийном зарастании - слаборазвитые почвы, постепенно эволюционирующие в зрелые городские - урбаноземы. Выявлено, что лучшей основой под реплантозем в речной долине является аллювий естественного залегания с относительно благоприятными физическими и физико-химическими свойствами.

Обсуждаются количественные показатели внутрибиогеоценозной вариабельности запасов углерода подстилки, содержания и запасов углерода в верхнем минеральном слое дерново-подзолистых почв лесных биогеоценозов южной тайги европейской территории России. Исcледована их зависимость от типа леса, характера парцеллы, местоположения в тессере и степени увлажнения почв.

В полевом эксперименте показано, что при длительном внесении легко доступного углерода (сахарозы) в почву резко сокращается численность целлюлозоразрушающих бактерий, но увеличивается общее функциональное разнообразие микробного сообщества, возрастает эмиссия углекислого газа и интенсивность процессов азотфиксации и денитрификации. Удаление эктомикоризных корней ели не оказало воздействия на численность бактерий гидролитического комплекса, а способствовало усилению активности процесса азотфиксации. Удаление корней снижало интенсивность базального дыхания и денитрифицирующую активность почвы.

Показана целесообразность использования профильно-генетической классификации 2008 г. при изучении аллювиальных почв и необходимость ее совершенствования особенно на родовом и видовом уровнях.

В целях экологического мониторинга состояния почв на территориях, прилегающих к полигону твердых бытовых отходов (ТБО), применен ряд структурно-функциональных параметров микробных сообществ. Установлены различие микробиологических показателей по чувствительности к загрязнению, зона влияния полигона в направлении миграции загрязнения по суммарной нарушенности почвенных микробных сообществ.

Фосфатное состояние черноземовидных почв северной лесостепи Тамбовской низменности определяется типом заболачивания и особенностями гидрологического режима. При поверхностном заболачивании и свободном оттоке воды в черноземовидных почвах открытых депрессий водоразделов вынос оснований и железа определяет снижение валового содержания фосфора на 10-15 за счет уменьшения количества активных минеральных фосфатов. Органическое вещество играет роль буфера, удерживающего фосфор от вымывания. При поверхностном заболачивании в черноземовидных подзолистых глееватых почвах замкнутых депрессий водоразделов накапливается значительное количество фосфатов железа в мелкоземе и ортштейнах. При грунтовом заболачивании в черноземовидных оглеенных, глееватых почвах надпойменных террас в составе активного минерального фосфора преобладают фосфаты кальция.

Изучены дерново-подзолистые почвы бассейна р. Судогды Владимирской обл. и их биологическая продуктивность. Слабое развитие подзолистого процесса и его морфологическая невыраженность обусловлены низкой влажностью почв, что связано с особенностями почвообразующих пород. Невысокие запасы надземной фитомассы объясняются составом растительности, произрастающей на данной территории, и косвенно подтверждают влияние низкого содержания влаги в почвах.

Проведено исследование истории трансформации почвенного покрова и почвенных профилей московских природно-исторических парков Тушинский и Покровское-Стрешнево. Изучены особенности записи информации об aнтpoпoгенном воздействии нa них. Использованы картографические и текстовые данные за временной промежуток более чем четыре столетия. Установлены исторические этапы антропогенного воздействия, описаны пути трансформации рассматриваемых почвенных профилей.

Показано, что в результате сельскохозяйственного воздействия валовой состав пахотного горизонта серых лесных легкосуглинистых почв на лесах обогащается окислами фосфора, кальция, стронция и молибдена. Для этих элементов не обнаружено различий между типами обработок. Для цинка и меди тренды при различных обработках противоположны.

Содержание и минералогический состав илистой фракции орошаемых и неорошаемых предкавказских черноземов изучали методом фазового рентгеновского анализа. Под влиянием орошения в пахотных горизонтах этих почв содержание этой фракции увеличивалось. Основные изменения минералогического состава заключались в снижении количества иллитов и увеличении - лабильных минералов.

Разработан почвенный конденсатор парообразной воды атмосферы. Исследованиями установлено, что он ежесуточно накапливает в метровом слое почвогрунта аридных территорий более 49 мм/га влаги в знойно-жаркий период года. Это служит основой для создания воспроизводства биологического разнообразия аридных земель, подверженных опустыниванию путем посадки полезащитных лесных полос, зеленых лесных зонтов и лесных колков.

Приведены данные о содержании никеля в почвенном покрове агроландшафтов Ростовской области, выявлены особенности его пространственного распределения. Установлена связь между концентрацией никеля в почвах и составом почвообразующих пород. Изучено влияние сельскохозяйственной деятельности на содержание и поведение элемента в исследуемых почвах.

Рассматриватся особенности качества декоративности, гумусообразования и динамики элементов питания при внесении гуминовых удобрений различной природы для оптимизации условий роста и развития декоративных растений (Prunus Hissei (слива Хиссеи)). Обусловлено исследование тем, что существует необходимость улучшения эстетической красоты как города, так и частных земельных участков в условиях недостаточных, а иногда и не подходящих для произрастания тех или иных декоративных растений.

Рассматриваются биологически активные вещества – биогумус, лигногумат, гумат калия – гуминовые удобрения различной природы. Биогумус получен из вермикомпоста – продукта компостирования с использованием червей «Старатель», лигногумат – концентрированный гуминовый препарат, технология получения которого основана на искусственной гумификации практически любого лигнинсодержащего сырья; гумат калия – гуминовый препарат, получаемый путем экстракции гуминовых кислот из природного сырья (торф). Исследуется физиологическая активность гуминовых веществ в целом. Изучается влияние биологически активных веществ на динамику ферментативной активности, элементов питания и гумуса.

Рассматриваются биологически активные вещества – биогумус, лигногумат, гумат калия – гуминовые удобрения различной природы. Биогумус получен из вермикомпоста – продукта компостирования с использованием червей «Старатель», лигногумат – концентрированный гуминовый препарат, технология получения которого основана на искусственной гумификации практически любого лигнинсодержащего сырья; гумат калия – гуминовый препарат, получаемый путем экстракции гуминовых кислот из природного сырья (торф). Исследуется физиологическая активность гуминовых веществ в целом. Изучается влияние биологически активных веществ на динамику ферментативной активности, элементов питания и гумуса.

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.

Разработан и исследован метод аэрации почв для конденсации парообразной влаги атмосферы в почве, направленной на борьбу с опустыниванием земель аридных территорий. Метод аэрации почв основан на создании под почвой множества кротовин и макро-, мезо-, микро- и нанотрещин. Циркуляция воздуха в кротовинах и трещинах приводит к конденсации парообразной влаги атмосферы из-за разности температурного режима в системе «почва – атмосфера». Объем конденсации в аэрированных почвах составляет более 23 мм/га ежесуточно в летний жаркий период года. Аэрация почв увеличивает биологическое разнообразие подверженных опустыниванию земель аридных территорий, повышает продуктивность и плодородие почв.

Изложены результаты обработки данных многолетних комплексных исследований экосистем ельников южной тайги, проводившихся с 1984 по 2005 г. в Центрально-Лесном природном государственном биосферном заповеднике (Тверская область). Фактические данные были собраны в процессе крупномасштабного почвенного картографирования. На основе обобщения и анализа результатов полевых и лабораторных исследований показано, что в лесном массиве сохранилось естественное разнообразие типов ельников и почв, характерное для ненарушенных лесных территорий. Разнообразие типов леса с неоднородной вертикальной и горизонтальной структурой и сложным парцеллярным строением связано со спецификой водно-минерального режима различных элементов мезорельефа, механическим и химическим составом почвообразующих и подстилающих пород. Существенное влияние также имеют сукцессионные процессы (распады древостоев, массовое усыхание и прогрессирующее заболачивание лесов в результате климатических стрессов, пожары, вырубки и др.). Основное внимание уделено анализу взаимосвязей между классами бонитета леса и почвами. Показано, что каждому местообитанию и каждому типу леса свойственна определенная совокупность почв со своей потенциальной продуктивностью. Существование в каждом типе леса и каждом местообитании совокупности почв является причиной разнообразия бонитетов леса в пределах одной экосистемы и одного местообитания. С другой стороны, для каждой почвы характерен определенный набор местообитаний и определенный спектр типов леса, который она способна сформировать. Вследствие влияния других факторов (особенности мезо– и микрорельефа, гранулометрический состав, сукцессии) связь между бонитетом еловых древостоев и почвами является вероятностно-статистической, а не жестко детерминированной. Бонитет леса и тип леса являются интегральными показателями продуктивности почв и взаимосвязей между почвами, местообитаниями и лесной растительностью. Наличие множественных взаимосвязей между почвами, местообитаниями, типом и бонитетом леса поддерживает устойчивость экосистем южнотаежных еловых лесов и способствует сохранению биоразнообразия.

В настоящее время для восполнения основных целей развития и ведения лесного хозяйства популярным и важным направлением стало использование ГИС-технологий, а точнее – создание и применения лесных карт. ГИС-технологии богаты способами и вариантами преобразования различной информации в требуемый вид. Конечным продуктом работы с ГИС-программами является представление данных в виде карты. Карта – это информативный способ хранения и обработки данных. В лесном хозяйстве применение ГИС-технологий во многом упростило и улучшило работу с большим объемом материалов и увеличило качество обработки информации. В области почвоведения возможности ГИС значительно ускорили почвенные исследования. Информационные технологии позволяют собрать воедино ранее полученные данны и имеют возможность дополнять и уточнять их без особых трудностей и затрат. В качестве ГИС-пакета в работах кафедры почвоведения МГУЛ применяется бесплатная система QGIS (Quantum GIS). Программа преобразовывает обширные массивы собранных данных в цифровые карты с таксационной и почвенной информацией. Визуализированный материал с максимальной точностью оцифровывается в системе QGIS и отображается в виде карты с географической привязкой, а также возможностью редактирования с помощью широкого выбора инструментариев. В среде ГИС легко выполняется построение планов перспективных насаждений. В современном мире применение ГИС-технологий при изучении почв играет огромную роль при сборе, анализе, моделировании и наглядном представлении данных. Развитие и модернизация ГИС-технологий и внедрение их в структуры лесохозяйственных организаций стало перспективным и важным направлением для оптимизации условий рационального ведения лесного хозяйства.

На примере зеленых насаждений г. Одинцово Московской области проводились комплексные исследования состояния деревьев липы мелколистной (Tilia cordata) и почвенно-грунтовых условий их произрастания. Объектами исследований были насаждения озелененных территорий специального назначения (вдоль автомобильных дорог) и общего пользования. В результате определения состояния деревьев было установлено, что большая их часть относится к категориям сильно ослабленных и ослабленных. На разных объектах эти категории состояния составляли 39,1 и 62,5 % всех обследованных деревьев соответственно. С целью установления причин таких изменений проводилась оценка состояния почв и грунтов на участках произрастания насаждений липы мелколистной (Tilia cordata). Почвы этих участков представлены урбаноземами, верхние слои которых (до 40 см) состоят из пылеватого легкого суглинка, торфа и песка со слабо выраженной структурой, а нижние – представлены слабогумусированными, среднесуглинистыми, более плотными, с признаками оглеения и антропогенными включениями (строительными отходами) слоями. С помощью пенетрографа (Penetrograph, Eijkelkamp) определялись значения сопротивления пенетрации почвы в корнеобитаемой зоне деревьев разных категорий состояния. На участках с сильно ослабленными и ослабленными деревьями критические и чрезвычайно высокие значения сопротивления пенетрации почвы (2,1–3,5 МПа) наблюдались уже с глубины 15–20 см и распространялись до глубины 40–80 см соответственно. С увеличением глубины на участках с сильно ослабленными деревьями, сопротивление пенетрации почвы достигало значений более 4 МПа. В данных условиях рост корней древесных растений в течение всего вегетационного периода сильно затруднен или невозможен, корнеобитаемая зона сокращена. В результате физической деградации городских почв произошло значительное ухудшение состояния зеленых насаждений.

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.

Учет и систематизация природных условий территории России при всем их многообразии является важной научной и практической задачей. Информация об особенностях природных ландшафтов позволит поднять эффективность различных лесохозяйственных мероприятий и оптимизировать выбор решений в области управления лесным хозяйством. Реализация этой концепции возможна в рамках почвенно-климатической дифференциации территории. Эта дифференциация может быть выполнена на различных масштабных уровнях: генеральном, региональном, хозяйственном. При этом информация, собранная в одной системе, будет доступна для разных уровней управления. Первые работы по дифференциации почвенного покрова территории России проводились еще в ХIХ в. в виде районирования, но дифференциация земельного фонда страны по природным особенностям начала активно развиваться лишь в ХХ в. При районировании использовался набор параметров, характеризующих комплекс природных условий экосистемы (климат, рельеф, состав почвенного покрова, гидрогеологические условия и др.) Основными единицами дифференциации равнинной территории России являются почвенно-климатические ареалы, выделяемые с учетом баланса тепла и влаги, температурных различий, условий увлажнения и континентальности климата. В статье предлагается выделять 10 почвенно-климатических ареалов, что отличается от использованных ранее подходов. Совмещение почвенно-климатической информации с лесоводственной в конкретных территориальных выделах позволяет принимать научно обоснованные управляющие решения при оценке лесных ресурсов крупных природных регионов и прогнозировать эволюцию лесорастительных условий при возможном изменении климата.