№ 12 (2024)

В текущем году исполняется 125 лет журналу “Почвоведение” – первому в мире журналу, полностью посвященному наукам о почвах. Это уникальное издание, которое было основано на фундаментальных идеях генетического почвоведения, науки, созданной российским ученым В.В. Докучаевым. В статье кратко рассказывается история журнала, этапы его развития. Раскрываются основные темы и направления, которые развивались в журнале за последние 5–10 лет, приводятся примеры наиболее интересных цитируемых публикаций за это время. Показано, что журнал динамично и гармонично развивается и в современных условиях.

Для тестового полигона мониторинга на территории опытной станции “Орошаемая” в Волгоградской области (Россия) на юге Приволжской возвышенности представлены числовые значения оценок базового уровня содержания, запасов органического углерода (С_орг), плотности почв, показателей их пространственного варьирования и дифференцированного вертикального распределения в пределах слоя 0–40 см, охватывающего весь гумусовый слой. Указанные показатели характеризуют пашню в севообороте на богаре и на орошении и 50-летнюю залежь на семи динамических площадках cо светло-каштановыми почвами, имеющими два типа строения профиля: P–BMK–BCAnc (агрокаштановыми почвами) и Pca–BCAnc (агроземами аккумулятивно-карбонатными) среднесуглинистыми на палево-бурых опесчаненных суглинках (Haplic Kastanozems (Loamic, Aric)). Для выбора объектов мониторинга были использованы карта коэффициентов мультивременной линии почв, ретроспективный анализ данных дистанционного зондирования за 40 лет и почвенное обследование. Каждая динамическая площадка 30 × 30 м представлена девятью индивидуальными точками с дифференцированным отбором образцов по глубине тонкими слоями по 5 или 10 см. Коэффициент вариации в пространстве увеличивается от 5–10 до 30–40% по мере увеличения глубины слоя. На пашне обосновано равномерное вертикальное распределение содержания С_орг в пределах пахотного слоя. На залежи восстанавливается аккумулятивный тип вертикального распределения с максимумом С_орг возле поверхности в светлогумусовом постагрогенном горизонте с дерниной. Полученные оценки содержания и запасов С_орг сопоставимы с имеющимися материалами по светло-каштановым почвам междуречья Волги и Дона. Выбранные объекты являются представительными для ведения мониторинга. Для слоя 0–30 см минимальная значимая разность запасов С_орг в среднем составляет 3.4 т/га при вариации от 2.7 до 4.6 т/га. На сравнение запасов С_орг разных динамических площадок существенное влияние оказывает вертикальное распределение плотности почвы, зависящее от антропогенных воздействий.

Представлены результаты оценки базового уровня содержания, запасов органического углерода (С_орг), плотности почв, показателей их пространственного варьирования и дифференцированного вертикального распределения в пределах слоя 0–40 см в агродерново-подзолистых почвах на морене (Albic Gleyic Retisols (Episiltic, Anoloamic, Aric, Ochric)) и агродерново-подзолах на песках (Albic Podzols (Arenic, Aric, Ochric)) на мелиорированных закрытым дренажом пашне, сенокосе и залежах на 13 динамических площадках тестового полигона в Тверской области, Россия. Установлена высокая пространственная вариабельность содержания С_орг в почвах на малых расстояниях (площадка 30 × 30 м), которая в 5–10 раз выше воспроизводимости определения показателя методом сухого сжигания. Оценки среднеквадратического отклонения запасов С_орг нелинейно увеличиваются по мере увеличения мощности оцениваемого слоя от 1–5 т/га для слоя мощностью 5 см до 10–20 т/га для слоя 0–40 см. На основе дифференцированного отбора образцов почв по глубине из тонких слоев в пределах слоя 0–40 см установлено следующее. На пашне в севообороте отмечаются равномерное вертикальное распределение С_орг в пределах пахотного горизонта и статистически незначимые различия запасов С_орг в слоях 0–10 и 10–20 см. В почвах на морене после вегетации многолетних трав в течение 5 лет и на залежах длительностью от 5 до 20 лет формируется дернина мощностью 3–10 см, аккумулятивное вертикальное распределение С_орг с максимумом возле дневной поверхности при отсутствии значимых различий запасов С_орг в верхней и нижней частях бывшего пахотного горизонта. В почвах на песках выявлены аналогичные закономерности на общем фоне более низкого содержания и запасов С_орг.

Изучены свойства лесных подстилок искусственных насаждений лиственницы европейской в пределах особо охраняемой природной территории “Измайловский парк” г. Москвы. Объектами исследования послужили два участка лиственничных насаждений 100–120 лет на дерново-элювоземах типичных супесчаных на опесчаненных отложениях, подстилаемых мореной (Leptic Cambisols). Один из участков являлся контролем, а другой подвергается типичному для парковых территорий антропогенному воздействию в результате рекреации. Предложена группировка показателей структуры и трансформации подстилок, которая позволила оценить поэтапное изменение органического вещества, соответствующее различным временным периодам функционирования подстилок. В сезонной динамике для контрольных насаждений выявлено равномерное уменьшение запасов в течение года, тогда как для нарушенных отмечается наиболее существенное снижение запасов в период ноябрь–июнь. В годичном цикле установлено значительное снижение запасов активной фракции, что свидетельствует об интенсивном биологическом круговороте в исследуемых лиственничниках. Выявлены различия в динамике запасов фракций подстилок. Рекреационная нагрузка в лиственничных насаждениях определяет уменьшение депонирования органического вещества подстилки и оказывает влияние на динамику этого процесса. Установлено значимое уменьшение мощности и запасов подстилок в ходе рекреации в 2 раза, с существенным упрощением строения и изменения типологии подстилок, что особенно ярко выражено на приствольных участках. Показатели структурно-функциональной организации подстилок лиственничников являются информативными критериями, характеризующими особенности биогеохимических циклов органического вещества, и могут быть использованы и в других типах насаждений, как природных, так и в условиях мегаполиса.

Исследование изменения содержания гумуса в агрочерноземах (Haplic Chernozem (Clayic, Pachic)) под влиянием полезащитного дубово-кленового лесонасаждения проводили на полигоне почвенно-экологического мониторинга Волгоградской области. Полигон расположен в Козловском лесном массиве, созданном в 1896 г. на пахотных землях. Влияние лесонасаждений на изменение гумусового состояния агрочерноземов рассматривали в следующих аспектах: пространственно-временная изменчивость свойств почв и содержания гумуса, содержание и запасы гумуса в пахотных и лесных почвах, изменение почв под влиянием старо- и средневозрастного лесонасаждения. Пространственную изменчивость почв исследовали на двух трансектах, пересекающих лесонасаждение и включающих примыкающие сельскохозяйственные угодья. Для анализа средне и долгосрочной изменчивости содержания гумуса применяли метод ретроспективного мониторинга. Данные по динамике содержания гумуса за 125 лет получены на основании сравнения с погребенной почвой и материалами стационарных исследований 1950-х гг. коллектива сотрудников Почвенного института им. В.В. Докучаева. Проведены сопряженные исследования типоморфных показателей почв под лесонасаждением и сельскохозяйственными угодьями. Они включали определение содержания и запасов гумуса, гранулометрического и агрегатного составов, плотности сложения, реакции почвенного раствора, содержания легкорастворимых солей и карбонатов кальция. Установлены особенности пространственно-временной изменчивости содержания и запасов гумуса в черноземах (Haplic Chernozem (Clayic, Pachic)) под разными угодьями.

Предлагается новый подход анализа изображений внутренней структуры почвы (микротомограмм) и моделирования ключевых гидрофизических функций на основе томографических характеристик порового пространства. Подход основан на построении серии замкнутых оболочек (α-форм) вокруг исследуемого трехмерного участка томограммы. Эти оболочки способны проникать в поры объекта с диаметром больше заданного. Анализируется зависимость внутреннего объема оболочек от минимального размера пор. Алгоритм построения α-форм имитирует процесс вытеснения жидкости из пор, связанных с поверхностью твердой фазы почвы, и позволяет анализировать анизотропию связности пор путем ограничения проницаемости части поверхности объекта. Построенные α-формы моделируют поверхность жидкой фазы, а максимальная кривизна поверхности соответствует капиллярному давлению. Подход применен для анализа образцов почвенного микропрофиля коркового солонца с контрастной структурой порового пространства. Микрогоризонты солонца имеют выраженную закрытую пористость и анизотропию связности пор. Подход позволяет оценивать основную гидрофизическую характеристику (ОГХ) без учета усадки, связность и анизотропию пор. Результаты сравнивали с типичными известными ОГХ солонцовых горизонтов почв России. Проведено сравнение моделей ОГХ, получаемых на основе 2D- и 3D-изображений. Метод опробован на томограммах образцов эолового слоистого песчаника, для которых имелись томограммы и прямые измерения ОГХ.

Проведен сравнительный анализ химических и микробиологических свойств по профилю в почвах (Urbic Technosol) г. Мурманска по сравнению с подзолом (Albic Podzol) на фоновой территории. В городских почвах выявлено увеличение значений рН и содержания основных биогенных элементов С, N, P, K, особенно заметное для глубинных горизонтов. В верхних горизонтах городских почв отмечено увеличение численности культивируемых бактерий: сапротрофных до 3–6 млн КОЕ/г, олиготрофных до 4.5–8 млн КОЕ/г – и уменьшение количества культивируемых микроскопических грибов на два порядка (до 10³ КОЕ) по сравнению с природными подзолами. При этом в нижних горизонтах городских почв выявлено увеличение численности всех групп микроорганизмов по сравнению с фоном. Такая закономерность характерна и для разнообразия комплексов микромицетов в городе. В верхних горизонтах городских почв отмечена пространственная неоднородность видового состава и структуры комплексов микроскопических грибов, тогда как в более глубоких горизонтах наблюдается относительная однородность состава доминирующих видов: Trichocladium griseum, относительное обилие 41–77%. Отмечено увеличение доли и обилия условно патогенных микромицетов групп BSL-1 и BSL-2 50–60% в верхних горизонтах почв в городе по сравнению с природными подзолами, где эта доля составляет 30%. Степень микологической опасности городских почв варьировала от опасной до безопасной, значения индекса микологической опасности (Im) изменялись от 7–20 в центре города до 1.5–3.6 на окраине. Результаты показали, что урбанизация в Арктике не только приводит к изменениям химических свойств почв, но и создает новую нишу для развития микроорганизмов в глубинных почвенных горизонтах.

Изучено профильное распределение органического вещества (С_орг), микробной биомассы (С_мик) и базального дыхания СО₂ (БД) лесостепных подкурганных и фоновых черноземов разного гранулометрического состава. Исследовали подкурганные черноземы, погребенные 1.2, 1.8 и 4 тыс. л. н., и их современные пастбищные аналоги Челябинской, Воронежской и Самарской областей. Получены 12 радиоуглеродных дат, в том числе 7 методом ускорительной масспектрометрии. Убыль С_орг слоя 0–10 см тяжелых по текстуре палеопочв по сравнению с фоном достигает 47% после погребения 1.2 тыс. л. н., 58% – 1.8 тыс. л. н., 62% – 4 тыс. л. н., для легких палеопочв возрастом 4 тыс. л. н. – 24–40%. Значения БД и С_мик слоя 0–10 см современных тяжелых по текстуре почв в 4 раза больше, чем легких разностей, в разновозрастных палеопочвах – в 5–7 раз меньше фона, с глубиной эти различия нивелируются. Уменьшение величин С_орг, БД и С_мик палеопочв происходит из-за процессов минерализации С_орг в отсутствии поступления растительных остатков, недостатка кислорода и питательных элементов. В погребенных почвах ослабляется стратификация распределения С_орг и С_мик при движении вглубь профиля (содержание С_орг слоя 0–10 см от каждого нижележащего). Величины С_мик и БД слоя 0–20 см современных тяжелоcуглинистых почв составляют 70% от суммы слоя 0–50 см, в легких разностях и палеопочвах – 50–60%. С_орг максимально насыщено микробным углеродом на глубине 0–10 см фоновых тяжелосуглинистых почв –1.6–2.9, остальных – 0.3–1.1. Отношение БД/С_мик близко в современных и древних почвах, наибольшие величины, свидетельствующие о недостатке доступного С_орг микробам, отмечены у супесчаных черноземов. На это указывает и то, что палеопочвы, погребенные 1.2, 1.8 и ~4 тыс. л. н., сопоставимы по величинам С_мик и БД до глубины 60 см, вне зависимости от текстуры, кроме супесчаного чернозема. Для слоя 0–10 см коэффициенты вариации в разных объектах составляли: для С_орг 9–15%, БД – 8–19%, С_мик – 13–31%, вниз по профилю почв они немного возрастали. Во всех изученных почвах отмечена существенная корреляция между микробиологическими показателями и С_орг r = 0.54–0.97.

Время с середины 1970-х гг. выделяется как период современного глобального потепления, а 1976 г. условно принят за его начало. Территории южных и засушливых районов особенно чувствительны к климатическим изменениям, поэтому целью работы являлось выявить особенности потепления климата на территории Джаныбекской равнины и изменения свойств почв, связанные с установленными климатическими трендами. Объектом исследования является микрокатена каштановых солонцеватых почв (Someric Calcic Luvic Kastanozem (Loamic, Sodic) и Mollic Salic Calcic Solonetz (Loamic)) на территории Джаныбекского стационара Института лесоведения РАН. Обобщены данные о климате изучаемой территории за период 1914–2021 гг. Выявлено, что в период 1976–2021 гг. по сравнению с периодом 1914–1975 гг. увеличились: среднегодовые температуры воздуха на 1°С и Σp (сумма осадков) на 18,3 мм; среднемноголетняя температура холодного периода на 1.5°С; среднемноголетняя Σp теплого периода на 39.5 мм. С применением полевых, микроморфологических, химических методов установлено, что за последние 54 года уровень грунтовых вод поднялся на 1 м, минерализация и засоленность вод увеличилась минимум в 2 раза, усилилось засоление и окарбоначивание изученных почв, увеличилась глубина их проработки почвенной мезофауной и глубина проникновения корней, что пока не отразилось в содержании органического углерода. При сохранении выявленных трендов климата ожидается, что изученные почвы станут засоленными и карбонатными с поверхности, а также увеличится содержание и запас углерода, однако для подтверждения таких изменений требуется продолжение и расширение стационарных наблюдений.

Изучено изменение валового содержания калия, его легкоподвижных форм (вытяжка 0.01 М СаСl₂), подвижных по Кирсанову и необменных по Гедройцу соединений в метровом слое дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы (Albiс Retisol (Abruptic, Aric, Loamic)) при длительном экстенсивном возделывании сельскохозяйственных культур и применении удобрений. Исследования проведены в многолетнем стационарном опыте, заложенном в 1968 г. в Пермском крае. Изучали в опыте органическую, минеральную и органо-минеральную системы удобрений, выровненные по элементам питания: контроль – без удобрений, навоз 10 и 20 т/га в год, NPK эквивалентно 10 и 20 т навоза, навоз 5, 10 и 20 т/га + NPK эквивалентно навозу. Севооборот парозернопропашной полевой восьмипольный. Оценку изменений калийного режима пахотной почвы проводили по сравнению с целинным аналогом – злаково-разнотравным лугом. Установлено, что длительное (почти 50 лет) возделывание сельскохозяйственных культур без применения удобрений привело к уменьшению валовых запасов калия на 13%, его подвижных соединений на 43% в слое 0–20 см, запасов легкоподвижных соединений на 40% в метровом слое. Насыщенность удобрениями пашни и вид системы удобрения влияли на направленность изменений в калийном режиме почвы. Максимум накопления легкоподвижных, подвижных и необменных соединений калия в результате длительного применения удобрений отмечен в слое 0–40 см. В более глубоких слоях прослеживали тенденцию уменьшения содержания данных форм калия относительно варианта без удобрений. Поддержание в почве валовых запасов калия в слое 0–20 см на уровне целинного аналога (46 т/га) отмечено при использовании органо-минеральной системы удобрения с насыщенностью навозом 10 т/га в год + NPK эквивалентно навозу, увеличение запасов до 49 т/га – при насыщенности навозом 20 т/га в год + NPK эквивалентно навозу.

Экосистемные сервисы (услуги) являются современным инструментом экологической оценки, планирования и проектирования в крупных городах. В городских лесопарках Москвы (Алешкинский, Битцевский, Лесная опытная дача, Тропаревский, Лианозовский, Юго-Западный) и пригородных (фоновых) лесах отбирали образцы верхнего слоя 0–10 см дерново-подзолистой почвы (Albic Retisols). В лесопарках отобрано 30 образцов (6 × 5 площадок), в фоновых лесах – 20 (4 × 5 площадок), всего 50. В почвенных образцах определяли содержание углерода (С), азота (N), фосфора (Р), тяжелых металлов (Pb, Cu, Ni, Zn), нитратного азота (N–NO₃^–); С, N, Р микробной биомассы (С_мик, N_мик, Р_мик) методом фумигации-экстракции и скорость базального (микробного) дыхания. Рассчитывали долю С_мик, N_мик, Р_мик в содержании этих элементов в почве (С_мик/С, N_мик/N, Р_мик/Р). Показатели базального дыхания, С_мик/С, N_мик/N и Р_мик/Р, которые могут характеризовать циклы биофильных элементов в почве, предложено ассоциировать с поддерживающим экосистемным сервисом, а загрязнение (ТМ, N–NO₃^–) – с экосистемным диссервисом. Выявлено, что значения базального дыхания, С_мик/С, N_мик/N и Р_мик/Р каждого изученного лесопарка были в среднем меньше фонового аналога на 4–72%, а содержание Pb, Cu, Ni, Zn, N–NO₃^– – напротив, больше на 14–194%. Для количественной оценки экологического состояния почв по перечисленным показателям предложен расчет интегрального индекса почвы в баллах, который в городских лесопарках был на 32–72% меньше фонового аналога, принятого за 1. Оказалось, что значение интегрального индекса почвы в Битцевском лесопарке (площадь 2208 га) было наибольшим (0.68 балла), а в Лианозовском (44 га) – наименьшим (0.28 балла).

Изучено изменение химического состава верхних горизонтов подзолов иллювиально-железистых (Albic Podzol) сосняков лишайниковых, пройденных беглым низовым пожаром на территории средней тайги Республики Коми. Выявлено, что через 2 сут после пожара общее содержание углерода в пирогенном горизонте (Q_pyr) возрастает в 1.3 раза по сравнению с подстилкой условно-фонового участка. В ходе дальнейшей постпирогенной сукцессии общее содержание углерода в верхнем пирогенном горизонте уменьшается. Непосредственно после пожара выявлено возрастание содержания бензолполикарбоновых кислот в пирогенном горизонте в 14.5 раз по сравнению с подстилкой условно-фонового участка. Концентрация полициклических ароматических углеводородов в 7 раз превышает их содержание в подстилке исходного леса. Показано, что в первые 10 сут после пожара из-под пирогенного горизонта происходит “залповый” вынос углерода – 4 г/м² и ПАУ – 11.5 мкг/м². Повышенный по сравнению с условно-фоновым участком вынос прослеживается в первые три месяца. В ходе дальнейшей эволюции происходит приближение химического состава лизиметрических вод к условно-фоновым значениям, и через два года концентрация как углерода, так и ПАУ близка к условно-фоновым показателям.