Статья: Химическое строение органического вещества черноземов типичных при различных технологиях земледелия (2025)

Рассмотрена полнотекстовая проблемно-ориентированная база данных (БД) “Выдающиеся почвоведы России”, созданная Федеральным государственным бюджетным научным учреждением “Центральная научная сельскохозяйственная библиотека” (ЦНСХБ) с целью информационного обеспечения научных исследований в области почвоведения и совершенствования информационно-библиотечного обслуживания ученых и специалистов АПК. Полнотекстовые БД значительно расширяют возможности доступа пользователей к информационным ресурсам, экономят их время, позволяя получить нужную информацию на рабочий стол без физического посещения библиотеки. Включение в научный оборот полных электронных текстов наиболее значимых трудов выдающихся российских ученых почвоведов, являющихся частью научного наследия, организованных в единый структурированный массив, позволяющий проводить быстрый и эффективный поиск по отдельным атрибутам документа и полному тексту, повышает качество информационного сопровождения научных исследований по проблеме земледелия, почвоведения. Описана методика формирования БД. БД является частью комплекса информационных ресурсов ЦНСХБ, лингвистические и программные средства которого обеспечивают формирование полной библиографической записи, релевантный и быстрый поиск. Содержание БД формировалось из фонда ЦНСХБ. В результате изучения фонда, литературных и библиографических источников, консультаций со специалистами ФИЦ “Почвенный институт имени В. В. Докучаева” был сформирован список из 147 персон. В список включены наиболее известные почвоведы, внесшие большой вклад в развитие почвоведения и оставившие заметный след в науке: ученые царской России, ученые, работавшие в СССР, и ученые, работающие в настоящее время. Наука о почве родилась в России, ее называют российской наукой, поскольку именно русские ученые заложили фундамент классического почвоведения. В БД включены труды основоположников почвоведения. Созданная проблемно-ориентированная БД “Выдающиеся почвоведы России” содержит более 450 документов. Создание проблемно-ориентированных БД повышает качество информационно-библиотечного обслуживания пользователей, обеспечивая быстроту, комфортность поиска и возможность получения информации на рабочий стол исследователя. Включение ретроспективных или малоизвестных работ почвоведов в общенаучный оборот расширяет границы познания пользователей, что будет полезно ученым и практикам, изучающим исторические корни развития почвоведения.

Эрозия почвы – неизбежный естественный процесс, представляющий серьезную угрозу плодородию почв и управлению земельными ресурсами во всем мире. Основной целью данного исследования был тщательный библиометрический анализ исследований, посвященных широко используемой модели RUSLE для моделирования эрозии почвы, с целью выявления основных тенденций в исследованиях, значимых вкладов и существующих пробелов в знаниях. Для исследования были отобраны статьи на английском языке, опубликованные в базе данных Scopus в период с 1987 по 2024 гг. Анализ был сосредоточен на таких показателях, как наиболее продуктивный год, журналы, авторы, ключевые слова, темы, страны, аффилиации и цитирования. В процессе анализа использовались такие инструменты, как R Biblioshiny, VOSviewer и mapchart. net. Результаты показали, что 2023 г. стал годом с максимальным количеством публикаций по этой теме, а ведущими журналами были Environmental Earth Sciences и Modeling Earth Systems and Environment. Ренард К. Г. и Ли И. стали авторами, опубликовавшими наибольшее число статей, а в поиске чаще всего употреблялось словосочетание “эрозия почвы”. Китай и Индия вышли на первое место, что свидетельствует о более выраженных эрозионных процессах в них по сравнению с другими странами. Кроме того, установлено, что развитие исследований с помощью модели RUSLE можно разделить на три этапа: начальная фаза ограниченного использования (1987–1996 гг.); фаза устойчивого роста (1997–2014 гг.), обусловленная интеграцией ГИС и дистанционного зондирования; и высокопродуктивная фаза (2015 г. – по настоящее время), характеризующаяся технологическим прогрессом и ростом популярности модели во всем мире, особенно в 2023 г. Эти результаты демонстрируют, как возрастает важность современных технологий в повышении точности и масштабируемости моделей эрозии почв. Данный библиометрический анализ предоставляет интерес и дополнительную информацию для будущих исследований с целью развития устойчивого земледелия и эффективного управления земельными ресурсами, методов ведения сельского хозяйства, направленных на предотвращение деградации земель.

Цель работы - изучить элементный состав гуминовых кислот (ГК), гиматомелановых кислот (ГМК) и фульвокислот (ФК) чернозема типичного целинного Курской области. Препараты гумусовых кислот получали экстракцией 0.1 н. раствором NaOH из декальцированной навески почвы по традиционной для нашей страны методике, очистку центрифугированием и электродиализом. ГМК экстрагировали из сырого геля этанолом до обесцвечивания раствора. В полученных препаратах гумусовых кислот определяли: зольность - весовым методом, содержание C, H, N - на автоматическом анализаторе CHNS-varioMicrocube, содержание O находили по разности, степень окисленности и теплоту сгорания - по эмпирическим формулам. Данные элементного состава выражали в массовых и атомных процентах. Самый высокий энергетический потенциал характерен для ГМК, теплота сгорания 18.71 кДж/г. Самый низкий для ФК - 10.99 кДж/г. Согласно полученным данным, ГК чернозема сформированы в основном соединениями циклического типа и обеднены азотом, о чем свидетельствуют отношения Н: С, равное 0.87 и C: N, имеющее значение 16.5. Величина отношения О: С равна 0.50, а степень окисленности +0.13. ГМК и ФК имеют алифатическую природу - величины атомных отношений Н: С, равны 1.26 и 1.57 соответственно, что согласуется с литературными данными. ФК обогащены кислород- и азотсодержащими группировками, величины атомных отношений О: С и C: N, равны 0.90 и 10.8, степени окисленности +0.24. Среди гумусовых кислот ГМК в наибольшей мере обеднены азотсодержащими группировками, величина отношения C: N равна 22.8. В отличие от ГК и ФК, ГМК являются недоокисленными соединениями, что подтверждает величина отношения О: С - 0.44 и отрицательная степень окисленности -0.37. Таким образом, ГМК еще не прошли полностью этап гумификации. Согласно графико-статистическому анализу, их переход в ГК сопряжен с реакциями деметилирования и окисления, дополняемыми дегидрогенизацией. Переход от ГМК к ФК обусловлен четко выраженным процессом окисления, дополняемым слабо проявляющейся гидратацией. Положение гумусовых кислот на диаграмме в координатах степень окисленности (ω) - величина отношения Н: С свидетельствует, что они не только отличаются качеством структурных компонентов, но и находятся на разных стадиях гумификации.

Впервые с помощью метода грануло-денсиметрического фракционирования с ультразвуковой диспергацией исследован компонентный состав органического вещества пелоземов сильноскелетных остаточно-карбонатных (Skeletic Leptosols (Loamic)), карбопетроземов (Calcaric Leptosols (Protic)), петроземов (Skeletic Leptosols (Protic)) и криоземов (Oxyaquic Cryosols (Loamic)) северной части архипелага Новая Земля. Показано, что вне зависимости от глубины залегания горизонтов во всех исследованных почвах углерод (С) в дискретном органическом веществе (свободное - ЛФСВ и агрегированное - ЛФАГР) на 94-96% (в среднем) представлен органическим С (Сорг), в илистой фракции и остатке вклад Сорг снижается до 87 и 54% от Собщ фракции. Уровень накопления Сорг в различных фракциях во многом определяет микробиологическую активность почв. Коэффициент корреляции (R2, р < 0.05) между Сорг конкретных фракций (% в почве) и содержанием микробной биомассы снижается в следующем ряду: ЛФАГР (0.59) > мА (0.53) > ЛФСВ (0.50) > ил (0.36) > остаток (0.26), отражая важную роль структурных единиц почвы, в частности, неустойчивых в ультразвуковом поле микроагрегатов (мА), в обеспечении благоприятных экологических условий для функционирования микробиоты.

Для ведения мониторинга содержания и запасов органического углерода (Сорг) в почвах агроэкосистем предложен дифференцированный отбор образцов почв по глубине тонкими слоями. Его целью является получение приемлемых значений минимальной значимой разности содержания и запасов Сорг при сравнении двух сроков наблюдений и статистически обоснованного представления о вертикальном распределении Сорг в поверхностных слоях почвы в отдельный срок наблюдений. Вертикальное распределение Сорг в слое 0–30 см может служить косвенным критерием способности секвестрации Сорг почвой в начальный базовый период мониторинга до получения прямых измерений содержания Сорг в следующие сроки опробования на той же динамической площадке. Представлены графики распределения по почвенному профилю содержания Сорг, плотности почв, запасов Сорг в природных почвах. Обсуждаются три принципиальных варианта профильного распределения содержания Сорг, разные варианты распределения плотности в почвах агроэкосистем. Отмечены тенденции увеличения вариабельности содержания Сорг в дерново-подзолистых, светло-каштановых почвах и черноземах при увеличении глубины отбора образца в пределах слоя 0–40 см. Обсуждается пространственная вариабельность запасов Сорг в отдельных тонких слоях и в обобщенных слоях разной мощности.

Целью работы являлась оценка влияния минеральной и органо-минеральной систем удобрения озимой пшеницы (2021-2024 гг.) в условиях степной зоны Кабардино-Балкарской республики (Терский район, с. Опытное) на участке многолетних опытов, входящих в Геосеть (№ 037), на баланс парниковых газов (СО2 и N2O) в агроэкосистеме. Почва участка представлена черноземом обыкновенным мицеллярно-карбонатным. Расчет баланса диоксида углерода производился в соответствии с методическими рекомендациями Минприроды России (Приказ № 371 от 22.05.2022 г.). Объемы выбросов закиси азота определялись в соответствии с рекомендациями Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Сопоставлением данных баланса СО2-экв. в агроэкоксистеме и СО2-экв., соответствующего объему эмитированного N2O, сформированного за счет содержащегося в растительных остатках и удобрениях азота, а также минерализуемого азота почвы, установлена наиболее благополучная с климатической точки зрения (углерод-секвестрирующая способность) система питания растений - органо-минеральная. Объем СО2-экв., накопленного в системе “почва-растение”, в среднем за 4 года при органо-минеральной системе удобрения составил 98.5 т/га и 28.7 т/га при минеральной системе. Данные показатели отражают разницу углеродного баланса по отношению к контрольному варианту, в котором не использовались какие-либо удобрения. Основной сток СО2 обеспечивался накоплением органического вещества в почве как в пахотном, так и подпахотном горизонтах (0-40 см). При органо-минеральной системе накопление углерода в почве составило 25.2 т/га (92.2 т/га СО2-экв.), при минеральной - 7.3 т/га, или 26.7 т/га СО2-экв.

Биомасса гумусообразования является важным звеном в национальной модели управления бюджетом углерода. Целью исследования было определить допустимость замещения метода определения биомассы гумусообразования, представленной массой вещества в методе ЦИНАО, на подход фракционирования вещества (урожай, корневые и пожнивные остатки, побочная продукция), применяемый в методе РосНИИземпроекта. Сопоставлялись массы вещества гумусообразования, полученные разными методами, а также рассчитанные на их основе балансы гумуса (БГ). Использовались стандартные методы регрессионного и корреляционного анализа, а также метод разности пар между сопряженными последовательностями. Качество регрессионных моделей оценивалось по критерию Фишера. Исследование подтвердило допустимость замещения определения биомассы гумусообразования в методе ЦИНАО на подход, принятый в методе РосНИИземпроект. На основе расчетов биомассы гумусообразования выявлено, что все полученные БГ последовательно повышались, следуя увеличению урожайности озимой пшеницы. Показано, что максимальные значения БГ (13.6 ц/га) получены для высокого среза соломы по методике ЦИНАО. Снижение урожайности (25 ц/га или средневзвешенное по региону 23.9 ц/га) формирует отрицательный БГ в технологиях производства зерна, где солома убирается в качестве побочного продукта. В технологиях, где солома входит в состав гумусообразующей биомассы, значение урожайности, ниже которого БГ становится отрицательным, снижается до урожайности 20 ц/га или 18.3 ц/га соответственно. Отмеченные значения урожайности служат критериями целесообразности организации почвенно-климатических проектов на пахотных почвах. Очевидно, что цель накопления гумуса (углерода) в пахотных почвах не будет достигнута под культурами, демонстрирующими отрицательный БГ. Урожайность, ниже которой инициировать почвенно-климатический проект нецелесообразно, предложено называть: “порог инициации почвенно-климатического проекта (ПИПКП)”.

Исследования проводили в биоценозах Q. pubescens Южного берега Крыма. В западной, центральной и восточной частях исследуемого района было заложено 6 пробных площадей. Основная часть почв представлена коричневыми слабомощными на элюво- делювии известняков и глинистых сланцев, на “Мыс Мартьян” – коричневыми красноцветными (terra rossa), сформировавшимися на мощном слое выщелоченных продуктов выветривания верхнеюрских известняков. В почвах изучали структуру и состав фитоценоза, таксационные характеристики насаждений, особенности почвенных условий. Выявлено, что наиболее жесткие условия по характеристике качества почвенной среды в настоящее время складываются в западной части произрастания Q. pubescens на Южном берегу Крыма. В насаждениях Ласпи и Кастрополя самый низкий уровень концентрации гумуса и содержания влаги в почве. В центральной части массива лесов Q. pubescens, при некотором улучшении почвенных условий, общая специфика изменения качества почвенной среды весьма близка к насаждениям западных территорий. Установлено, что рост и развитие древостоев Q. pubescens мыса Ай-Тодор в значительной степени определяются сезонной динамикой увлажненности почвы. Сравнительно высокое содержание влаги в почве в первые месяцы вегетации положительно влияет на рост Q. pubescens; резкое ее снижение во второй половине лета до значений, близких к показателям биоценозов западной части, оказывает стрессовое действие на состояние древостоев на мысе Ай-Тодор. В восточной части Южного берега Крыма на почвенные условия в биоценозах Q. pubescens значительное действие оказывает подстилающий грунт. Габрро-диабаз лакколитов Аю-Даг и Кастель влияет на кислотность почвы, особенности формирования и накопления гумуса. Показано, что плотные слои габрро-диабаза повышают влагообеспечение древостоев Q. pubescens в экотопах г. Аю-Даг и Кастель. Сделан вывод, что тотальная вырубка в прошлом коренных древостоев Q. pubescens Южного берега Крыма определила глубокую деградацию структуры и состава растительных сообществ, формирование на данных территориях низкопродуктивных порослевых насаждений. Одной из причин деструктивных явлений в развитии биоценозов Q. pubescens является изменение водного баланса почвенной среды. Возможности роста порослевых насаждений Q. pubescens Южного берега Крыма в настоящее время обеспечиваются мощной корневой системой материнского древостоя, которая продолжает еще функционировать.

Современные климатические изменения обостряют проблему торфяных пожаров и требуют выработки единого методического подхода для оценки потерь углерода. Исследование проведено в 2024-2025 гг. на территории выработанного торфяного месторождения верхового типа, подвергшегося пожарам в 2011 г. и расположенного в пределах Калининградской области (Юго-Восточная Прибалтика). Методология сочетает традиционные подходы почвоведения (профильный метод) с геоботаническими приемами выявления индикаторной роли древесной растительности при определении глубины прогорания и осадки постпирогенной поверхности. В качестве основы прикладной оценки пирогенно-измененных почв использована классификация интенсивности почвенных пожаров по глубине выгорания торфяного слоя, принятая в области лесной пирологии. На примере двух тестовых участков, отличающихся строением остаточной торфяной залежи, мощностью органогенного профиля и локальными особенностями осушения, изучены потери углерода в полосе кавальеров и на торфяных картах. Показано, что при слабых пожарах происходит пирогенная деградация преимущественно верхних слоев торфяных почв, что сопровождается потерями от 5.31 до 20.2 кг С/м2. При пожарах средней интенсивности пирогенная деградация захватывает как верхние, так и глубокие слои торфяного профиля с образованием подземных полостей выгорания, а также горизонтов термически измененного торфа. Потери углерода возрастают до 24.5-36.7 кг С/м2. В очагах сильных пожаров весь торфяной профиль, исходно представлявший залежь смешанного типа, подвергается пирогенной деградации с необратимой потерей большей части горизонтов и общей убылью углерода 50.36-65.40 кг С/м2. Участки сильных пожаров приурочены к почвам кавальеров. В пространственном аспекте потери углерода складываются из долевого участия очагов пожаров разной силы в общей мозаичной картине постпирогенной поверхности. Густая сеть открытых мелких каналов способствует быстрому распространению пожара внутрь торфяника по кавальерам, что в итоге приводит к высоким площадным потерям углерода за счет более глубокой пирогенной деградации почв на торфяных картах.

Представлены результаты изучения проблемы генезиса серых почв со вторым гумусовым горизонтом (ВГГ) широколиственно-хвойных лесов востока Русской равнины на территории нижнего правобережья реки Вятка, в пределах Уржумского и Мари-Турекского плато. ВГГ или AEl[hh] залегают на глубинах около 25-50 см от поверхности и сильно отличаются от вышележащих гумусовых горизонтов по ряду внешних и внутренних свойств, свидетельствующих о сложной истории развития почв с бинарным гумусовым профилем. Работа базируется на комплексе методов морфолого-генетических и аналитических палеопочвенных исследований. Впервые для региона получены данные о морфологии, консервативных и актуальных субстантивных свойствах, генезисе и основных этапах эволюции почв с проблематичным строением профиля. Обоснованы полигенетичная природа почв и реликтовый (остаточный по происхождению) возраст гумуса ВГГ с ранне-среднеголоценовым временем формирования - около 8.5-6.5 тыс. лет назад или 5.5-4.5 тыс. лет до н. э. - под растительностью, более соответствующей лесостепным палеоландшафтам. Выделены две стадии развития почв: развивающая эволюция с элементами наследующей в бореально-атлантический оптимум; наследующая эволюция с элементами стирающей во вторую половину голоцена. Сделаны выводы о несоответствии данных почв современным биоклиматическим условиям смешанных лесов Вятского Прикамья, деградационном тренде их развития во второй половине голоцена и перспективах дальнейшей трансформации в дерново-подзолистые почвы с ВГГ. Настоящие объекты рассматриваются в качестве раритетного почвенного наследия, соответствующего статусу редких и исчезающих почв, рекомендуемых для включения в состав сети охраняемых природных территорий вятской земли.

Детальные почвенные карты заболоченных равнин севера Западно-Сибирской низменности до сих пор отсутствуют, несмотря на растущее внимание к этому региону со стороны экологов в связи с потеплением климата и его экстенсивным освоением нефтегазодобывающим комплексом. Территория природного парка “Нумто” была выбрана в качестве полигона для исследования возможности почвенного картографирования заболоченных равнин как весьма характерная по набору представленных ландшафтов, свойственных северо-таежной и лесотундровой зонам Западной Сибири, включающему как бореальные, так и мерзлые болотные системы. При составлении почвенной среднемасштабной карты были использованы традиционные методы почвенной съемки и геоботанической индикации почв, а также методы цифрового картографирования почв, основанные на применении машинного обучения. В качестве основы картографирования были выбраны два спутниковых многозональных снимка Landsat-8 с размером пикселя 30 м на местности от 8 сентября 2023 г. Информативность почвенной карты была повышена за счет включения в состав легенды торфяных мезотрофных почв, а также почв влажных регрессивных болот и хасырейных ландшафтов. Для верификации составленной карты было осуществлено: 1) ее сопоставление с 30 детальными почвенными картами микроключей бассейна Казыма; 2) оценка точности с использованием случайных стратифицированных точек (stratified random points); 3) точечное повторное наземное обследование. Точность карты по разным оценкам составила от 75.0% до 78.4%. Наибольшую сложность вызывает картографирование почв мелкоконтурных плоскобугристых торфяников, чередующихся с талыми комплексными болотами с доминированием лишайников на повышенных элементах болотного рельефа. Доминирующим компонентом почвенного покрова на территории парка выступают талые олиготрофные торфяные почвы (доля в составе почвенного покрова 43.5%). Сочетания олиготрофных торфяных почв плоскобугристых и крупнобугристых комплексов занимают 11.3%; подзолы – 13.3%; комплексы олиготрофных торфяных (в том числе влажных регрессивных) и мезотрофных торфяных почв – 8.3%; мезотрофные почвы – 7.1%.