№ 8 (2023)

Проанализированы результаты полевых измерений камерным методом потоков метана в атмосферу с рисовых полей Ростовской области (юг Европейской России). Помимо измерения потоков метана в фазы всходов и полной спелости риса, в воде и различных горизонтах обводненных почв рисового чека определены концентрация метана и сероводорода, Eh, рН, плотность и влажность. Поток метана в атмосферу с рисового чека варьировал в диапазоне от 0.195 до 0.531 мг СН₄/(м² ч) и в фазе полной спелости риса в среднем был в 2.1 раза выше, чем в фазе всходов. Скорость потока метана в атмосферу с поверхности необводненных почв, расположенных между рисовыми чеками, в среднем была в 4.9–12.1 раз ниже, чем скорость его потока с рисовых чеков, изменяясь в пределах 0.034–0.045 мг СН₄/(м² ч). Показано, что после обводнения рисовых чеков в изолированных слоем воды почвах снижаются значения Eh и, как следствие, происходит увеличение концентраций метана в почвах и его потоков в атмосферу. Согласно проведенной оценке, суммарная эмиссия метана рисовыми полями Ростовской области ориентировочно достигает 1.253 т/сут или 150 т/год, что составляет 0.4–1.5% от годового выделения метана почвами Ростовской области.

Проведено комплексное исследование годового баланса биогенных углеродсодержащих парниковых газов в границах Льговского административного района в Черноземной зоне Европейской части России (Курская область). Источниками данных послужили полевые оценки обмена диоксида углерода (СО₂) и метана (СН₄) между почвой и атмосферой, надземных и подземных запасов фитомассы, параметризованные по этим данным имитационные модели, официальная статистическая и метеорологическая информация, а также литературные данные. Обводненные поля фильтрации сахарного комбината отвечают за 26% эмиссии СН₄ с территории Льговского района, хотя они занимают лишь около 0.04% его площади. Максимум эмиссии СО₂ из почвы отмечен при ее объемной влажности около 30%. Эмиссия СН₄, наоборот, минимальна в диапазоне влажности 0–30%, а с повышением этого показателя начинает линейно расти, достигая максимума на открытой поверхности непроточных водоемов, а среди них – на обводненных полях фильтрации. Другим существенным источником СН₄ являются открытые компостные хранилища (22%). Однако наибольшим по территориальному вкладу источником СН₄ служат водохранилища и пруды (43%). Среди главных антропогенных нетто-источников СО₂ на территории района – сжигание всех видов ископаемого топлива транспортом (22.3%). В отличие от СН₄, поток которого в основном определяется мощными точечными источниками, величина вклада отдельных экосистем в нетто-бюджет СО₂ положительно коррелирует с их площадной представленностью. Расчет суммарного бюджета обоих парниковых газов при переводе в СО₂-эквивалент показывает, что наблюдаемый в настоящее время небольшой нетто-сток СО₂ на территории района (–6.4 г С м^–2 год^–1) решительно перекрывается местными источниками метана (+95 г С–СО₂-экв. м^–2 год^–1). Обсуждается влияние видов землепользования и методов расчета на С-баланс рассматриваемой территории, а также оцениваются способы ее трансформации в углеродно-нейтральное состояние.

Проведен анализ биологического разнообразия почвенных антарктических цианобактерий в гиполитных органо-аккумулятивных горизонтах оазиса Ларсеманн (Восточная Антарктида). С помощью исследования стекол обрастания методами световой и конфокальной микроскопии, а также флуоресцентной in situ гибридизации показано, что в верхних слоях антарктических подкаменных сообществ среди цианобактерий преобладают нитчатые формы. Для уточнения их таксономического статуса из образцов почв были выделены штаммы родов: Nostoc, Halotia, Leptolyngbya, Plectolyngbya, Phormidesmis, а также некоторые новые и ранее не описанные представители антарктических цианобактерий. Штаммы впервые сформированной уникальной рабочей коллекции почвенных цианобактерий были идентифицированы в соответствии с современными методами полифазной таксономии на основании анализа комплекса морфологических и молекулярно-генетических признаков. Результаты филогенетического анализа нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК и особенности организации вторичных структур внутренних транскрибируемых спейсеров рибосомального оперона позволили выявить cреди штаммов коллекции новые таксоны потенциально эндемичных цианобактерий. Высокий уровень сходства последовательностей гена 16S рРНК почвенных цианобактерий с ранее обнаруженными в водоемах оазиса Ларсеманн подтверждает их способность распространяться за пределы отдельных экологических ниш и пластично адаптироваться к контрастным природным условиям.

Изучено влияние длительного применения азотных, фосфорных и калийных удобрений и их сочетаний (N, P, K, NP, NK, PK и NPK) на изменение в дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве (Albiс Retisol (Abruptic, Aric, Loamic)) валового, легкообменного, обменного и необменного содержания калия. Исследования проведены в метровом слое почвы в условиях многолетнего стационарного опыта, заложенного в Пермском крае в 1978 г. В опыте применяли аммиачную селитру или мочевину, двойной или простой суперфосфат и калий хлористый. Доза удобрений – 90 кг д.в./га. Длительное внесение калия хлористого в чистом виде и в сочетании с суперфосфатом и азотными удобрениями (K₉₀, (РK)₉₀, (NK)₉₀, (NPK)₉₀) обеспечило увеличение в пахотном слое почвы валового содержания калия в 1.1–1.2 раза и его различных соединений в 1.1–2.8 раза (относительно контрольного варианта). Здесь отмечено сужение соотношения необменного калия к обменному. Изменения в метровом слое почвы зависели от сочетания удобрений, изучаемой формы калия в почве. Внесение только азотных и фосфорных удобрений (N₉₀, P₉₀, (NP)₉₀) без компенсации выноса калия в течение пяти ротаций восьмипольного полевого севооборота привело к уменьшению запасов обменного и необменного калия в слое 0–40 см на 15–20%. Минимальный уровень содержания обменного калия в дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве в слое 0–20 см составил 108–112 мг/кг.

Изучено загрязнение верхних горизонтов почв г. Гусиноозерска (Республика Бурятия) под воздействием выбросов работающей на Окино-Ключевских бурых углях ГРЭС. Проанализировано содержание 14-ти элементов (Sr, As, Co, Mo, Sb, V, Cu, Ni, Cr, W, Zn, Bi, Cd, Pb) в валовых пробах, а также во фракции физической глины (частиц диаметром <10 мкм, PM₁₀) и в пробах бурых углей и золы ГРЭС. Приоритетными поллютантами почв (Urbic Technosols) Гусиноозерска являются Sr, As, Co, Mo, Sb, V с более высокими концентрациями большинства элементов во фракции PM₁₀. Наиболее загрязнены почвы и фракция PM₁₀ промышленной действующей подзоны, где аккумулируются Sr, As, Co, V, Cu, Mo, Ni, Cr, содержащиеся в золе-уносе Гусиноозерской ГРЭС. Бóльшая часть территории (57% для почв в целом и 47% для фракции PM₁₀) характеризуется низким уровнем загрязнения (Zc = 8–16). Наибольшую экологическую опасность представляет As, во фракции PM₁₀ его концентрации превысили ОДК в 90% исследуемых проб. Факторами накопления элементов в почвах и их фракции PM₁₀ являются содержание Fe₂O₃ и MnO, органического вещества, гранулометрический состав, кислотно-щелочные условия, значение EC_{1 : 5}, а также принадлежность к функциональной зоне, обусловливающие формирование различных классов геохимических барьеров. Сравнение химического состава Окино-Ключевских бурых углей и золы Гусиноозерской ГРЭС и Канско-Ачинских углей и золы Центральной ТЭЦ г. Северобайкальска показало, что используемые в Северобайкальске Канско-Ачинские бурые угли и зола ТЭЦ незначительно обогащены металлами и металлоидами, что объясняет их слабую аккумуляцию в почвах.

Естественное лесовосстановление на месте былой пашни запускает изменение макрофауны и органического вещества почв. Оценка возможности восстановления свойств почв и почвенной макрофауны до состояния, характерного для условно коренных лесов, продолжительности этого периода, динамики запасов органического вещества почв и роль макрофауны в этом процессе востребована при прогнозировании изменений компонентов экосистем и их роли в депонировании углерода. Исследованы запас органического углерода, морфологические свойства почв, численность, биомасса и таксономическая структура почвенной макрофауны пашни, коренных лесов и 5 стадий восстановления соснового леса национального парка “Смоленское Поозерье”. В почвах 85–100-летнего сосняка сохраняется ровная нижняя граница гумусового горизонта. Первые признаки реградации почв появляются на луговой стадии – формируется маломощный гумусированный горизонт, пронизанный корнями, трансформирующийся в грубогумусовый горизонт в молодых лесах. К 80 годам запас органического углерода минеральной части почв восстанавливается практически до фоновых значений. Состав почвенной макрофауны кардинально меняется при переходе от луговых сообществ к лесным. На начальных этапах преобладает фауна органо-минеральных и минеральных горизонтов: собственно-почвенные дождевые черви и личинки пластинчатоусых жуков. Далее восстанавливается фауна органогенных горизонтов, среди которой высока доля сапрофагов – подстилочных и почвенно-подстилочных дождевых червей, способствующих дифференциации горизонтов подстилки. Биомасса сапрофагов отрицательно коррелирует с запасами углерода в минеральной части лесных почв, его запасами в подстилке и мощностью подстилки, положительно – с долей легкоразлагаемой фракции опада.