Почвоведение

Проведены пять полевых обследований одной и той же территории (Базарно-Карабулакский район Саратовской области) для установления функциональных связей между содержанием почвенного органического вещества (ПОВ) и мультивременными спектральными характеристиками открытой поверхности почвы (ОПП). Обследования отличаются пятью различными способами планирования мест отбора почвенных образцов. В трех способах применяли традиционные подходы по регулярным и нерегулярным сетям, а в двух способах использовали карту коэффициента С мультивременной (эмпирической) линии почвы. Показано, что на основе традиционных методов получить устойчивую зависимость между значениями спектральных характеристик данных дистанционного зондирования и содержанием ПОВ сложно. Коэффициенты детерминации подобных зависимостей <0.60, что не позволяет рекомендовать полученные зависимости для целей картографирования ПОВ. Организация полевых работ на основе предварительно построенной карты коэффициента С мультивременной линии почвы показала возможность установления функциональных связей между содержанием ПОВ и мультивременными спектральными характеристиками ОПП с коэффициентом детерминации 0.81. Причинами разного качества регрессионных моделей являются пропуск ряда почвенных объектов при традиционной организации полевых работ и проблемы позиционирования отбора проб. Коррекция традиционных полевых обследований по мультивременным спектральным характеристикам ОПП позволяет повысить качество исследований и разработать новые методы картографирования ПОВ.

Исследованы особенности строения и свойств мерзлотных глееземов и торфяно-глееземов тундровых ландшафтов Приполярного Урала – наиболее южных минеральных почв с островной многолетней мерзлотой, особенно чувствительной к современным климатическим изменениям. В рамках исследования подробно рассмотрены морфологическое и криогенное строение, температурный режим, минералогический состав и физико-химические свойства сезонноталых и подстилающих многолетнемерзлых горизонтов. Маломощный сезонноталый слой почв характеризуется преобладанием торфяных горизонтов и значительным оглеением минеральных, в верхней части многолетнемерзлой толщи локализован высокольдистый переходный слой. В сезонномерзлых горизонтах выявлены массивные криогенные текстуры, в подстилающих многолетнемерзлых – шлировые и атакситовые. Торфяно-глезеем, в отличие от более холодного глеезема, характеризуется относительно мягким температурным режимом, что объясняется повышенной мощностью теплоизолирующего торфяного горизонта и большей высотой снежного покрова. Мерзлотные почвы Приполярного Урала приурочены к климатически-обусловленным экосистемно-модифицированным многолетнемерзлым породам. Выявлено, что преобладание крупнопылеватой фракции почв при близком подстилании многолетнемерзлых пород способствует значительной тиксотропности глеевых сезонно-талых горизонтов. Криогенно-литологическая неоднородность профилей в условиях субарктического гумидного климата горной страны обусловливает специфику строения и свойств глеевых мерзлотных почв Приполярного Урала.

Исследование направлено на решение фундаментальных проблем почвоведения и экологии, связанных с оценкой углеродного баланса в прибрежных почвах и экосистемах Российской Арктики, а также их функционирования в условиях меняющегося климата. В ходе исследования впервые оценена эмиссия CO₂ из почв маршевых экосистем юго-восточного побережья Баренцева моря. Почвы маршевых экосистем характеризуются высокими значениями эмиссии CO₂ (4.03 ± 0.17 г С/(м² сут), июнь–июль 2024 г.), что указывает на их повышенную биологическую активность. Проведенный анализ данных по эмиссии СО₂ из почв маршевых экосистем свидетельствует преимущественно об их высокой пространственной вариабельности. Почвы на разных уровнях маршевых экосистем статистически значимо отличаются по величине эмиссии СО₂ и выстраиваются в ряд по увеличению ее значений: ватты, пляжи < литоральные ванны, размываемые уступы марша < экотонные зоны, нижние марши, зоны заплеска каналов обратного стока (криков) < средние и верхние марши. Установлено, что на подверженных интенсивному ветровому волнению маршах наблюдаются меньшие значения эмиссии СО₂, что обусловлено бронирующей ролью береговых форм рельефа в миграции талассогенного вещества. Несмотря на незначительную площадь береговой зоны юго-востока Баренцева моря, пренебрегать вкладом почв маршевых экосистем в глобальный поток парниковых газов нельзя. Результаты исследования способствуют лучшему пониманию роли маршевых экосистем западного сектора Российской Арктики в балансе углерода.

Исследованы физиология и таксономический состав прокариотных сообществ различных вулканогенных отложений. Образцы фумарольных и пирокластических отложений, а также слаборазвитых почв (Leptic Cryosols) были отобраны в таких малоизученных областях, как фумарольные поля на вершинах вулканов Камчатки, Кавказа, Японии и шлаковые поля на склонах вулканической постройки в Антарктиде. Впервые проведена микробиологическая характеристика культивируемых аэробных гетеротрофных бактерий фумарольного поля кратера Герца на вершине вулкана Ушковский (Россия, Камчатка). Создана коллекция изолятов, включающая 106 штаммов аэробных гетеротрофных бактерий представителей родов Bacillus, Cupriavidus, Labedella, Microbacterium, Paenibacillus, Peribacillus, Plantibacter, Pseudomonas, Staphylococcus. Впервые проведен анализ факторов, пригодных для роста выделенных штаммов, таких как температурные условия культивирования, рН среды и концентрация NaCl. В ходе исследования установлено, что толерантность к двум и более стресс-факторам характерна для 57.1% выделенных штаммов, ко всем трем факторам – для 24.8% выделенных штаммов.

Для малого водосбора в Тульской области в зоне распространения черноземов выщелоченных (Luvic Chernic Phaeozems) и оподзоленных (Luvic Greyzemic Chernic Phaeozems) проведена количественная оценка слоя и объемов смыва почвы за весь период его земледельческого использования. Общие потери почвы определены путем сравнения остаточной мощности гумусированных горизонтов почв распаханных склонов с несмытыми аналогами в пределах ближайших распаханных плоских водораздельных поверхностей. Слой смыва рассчитан при помощи модели SERSAL, разработанной в научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова на базе адаптированного для условий Центральной России и модернизированного USLE. На основании архивных и литературных данных реконструированы изменения пространственного положения границ пашни, систем земледелия, состава посевных культур и других факторов эрозии за 350 лет земледельческого освоения водосбора. Полученные величины использованы в качестве входных параметров модели. Сравнение результатов моделирования и фактических потерь почвы на распаханных склонах показало хорошую сходимость. При расчетах по варианту Cell модели SERSAL и использовании эталона несмытых почв 85 см для определения общих потерь почвы в точках скважин смоделированный объем смыва оказался на 1.2% меньше фактических потерь. Обоснована важность количественной оценки вклада механической эрозии в общие потери почвы на пахотных склонах. Выявлена необходимость учета изменений микрорельефа дневной поверхности пашни, произошедших в течение исследуемого периода в результате воздействия эрозионно-аккумулятивных процессов, а также механической эрозии.