Картографирование содержания тяжелых металлов и металлоидов (ТММ) в почвах городских территорий необходимо при оценке рисков для здоровья населения. Из-за трудоемкости и дороговизны анализов шаг опробования обычно велик, по сравнению с характерными интервалами изменчивости свойств на городской территории. В настоящей работе предпринята попытка картографирования коэффициентов концентрации ТММ на базе карты элементарных геохимических ландшафтов (ЭЛ). Территория исследования – г. Дархан (Монголия) – крупный промышленный и транспортный узел. Для анализа на загрязнители: As, Cd, Cr, Cu, Pb, Sb, W, – было отобрано 126 проб почв, расстояние между точками опробования составляло 500–700 м. Для каждой точки были рассчитаны коэффициенты концентрации (EF) каждого из загрязнителей. Карта ЭЛ получена путем морфометрического анализа ЦМР SRTM (размер ячейки 30 м) с привлечением данных о положении объектов гидрографической сети. Итоговые карты коэффициентов концентрации построены методом площадной интерполяции, где в качестве исходных данных использовалась диаграмма Вороного из точек опробования, а в качестве целевых полигонов – контуры ЭЛ. Сравнение результата интерполяции с использованием контуров ЭЛ с результатами интерполяции по методам обратно-взвешенных расстояний (ОВР) и ординарного кригинга показывает, что интерполяция с использованием контуров ЭЛ позволяет получить более достоверный результат, что выражается более низким значением среднеквадратической ошибки. При этом некоторые особенности распределения показателя, полученного в результате интерполяции, скорее всего, возникают как артефакты интерполяции. Тем не менее, показана потенциальная пригодность карт ЭЛ в качестве основы для картографирования загрязнения городских территорий.

 

В статье продемонстрирован подход к цифровому картографированию топографических условий дренируемости почвенного покрова Владимирского Ополья. Топографические условия модельного участка охарактеризованы цифровой моделью рельефа и производными от нее локальными и региональными морфометрическими величинами с разрешением сетки 30 × 30 м. Разнообразие условий переувлажнения описано 193 точками почвенного обследования с морфологической характеристикой степени дренируемости, из которых 170 принадлежит почвенным разрезам Госкомзема РСФСР. На основе сопоставления почв, ранжированных по степени переувлажнения, и морфометрических характеристик рельефа средствами канонического дискриминантного анализа рассчитан топографический фактор дренируемости (ТФД), объясняющий 70% изменчивости гидроморфизма почв. При помощи ТФД численно обобщено влияние характеристик формы рельефа, высоты базиса эрозии, соотношения водосборной площади и крутизны (топографический индекс влажности) на дифференциацию избыточного увлажнения почвенного покрова. В диапазоне ТФД > -0.5 упорядочены серые лесные почвы, приуроченные к дренируемым моренно-эрозионным равнинам, полого-покатым и крутым склонам долин. Область ТФД < -0.5 соответствует серым лесным слабоглееватым и глееватым почвам, характерным для слабодренируемых пологих склонов равнин, элементов ложбинной сети и западин.

В статье рассмотрена роль георадиолокации в решении задач почвоведения, а также на примере полевых данных оценена точность прослеживания почвенных горизонтов. Исследование текущего состояния вопроса показало, что существует значительная вариативность электрофизических свойств разных типов почв. При этом диэлектрическая проницаемость почвенных горизонтов может как увеличиваться, так и уменьшаться с глубиной. Этим фактом обусловлена необходимость параметризации почвенного профиля при георадарных исследованиях для предотвращения ошибок. На основе обобщающего анализа практических примеров установлено, что погрешность определения отдельных почвенных горизонтов георадаром составляет в среднем 2–10 см в зависимости от частоты используемой антенны и особенностей строения почвенного профиля. Для обоснования сделанных выводов проведены опытно-методические работы по прослеживанию почвенных горизонтов методом георадиолокации на примере типовых подбуров, расположенных на Заонежском полуострове (Республика Карелия), строение и состав которых были детально описаны предшествующими исследователями. Съемка выполнена георадаром ОКО-2 (Логис-Геотех, Россия) с антенным блоком с центральной частотой 400 МГц. Работы на участке велись по отдельным трансектам, с привязкой к опорному почвенному разрезу. Детальный анализ радарограмм в первую очередь обеспечил прослеживание подошвы горизонта BC. Полученные результаты показали, что мощность почвы в пределах профиля варьирует от 23 до 32 см, а средняя ошибка наблюдений составила ± 3 см. Кроме того, выявлено влияние на запись обломков шунгитовых сланцев и дифференциация влажности в толще почвенных горизонтов. Присутствие шунгитовых сланцев приводит к формированию дифрагированных волн и увеличению амплитуд отраженного сигнала, тогда как увеличение влажности характеризуется уменьшением скоростей электромагнитной волны.

На территории Плавского плато (Тульская область), подверженного интенсивному воздействию промышленности (в 40 км находится г. Щекино с заводом по производству азотных удобрений и ТЭЦ, в 60 км – г. Тула с крупными металлургическими предприятиями, в 70 км – г. Новомосковск с несколькими химическими предприятиями и ГРЭС) и сельского хозяйства, исследованы запасы химических элементов в трех агроценозах (пшеницы, сои, козлятниково-кострецовой травосмеси) для оценки интенсивности перехода элементов (K, P, S, Mg, Ca, Si, Na, Fe, Al, Mn, Zn, Ba, Cu, Sr, Ti, Mo, As, Zr, Pb, Co, Ni, V, Cr) из агрочерноземов глинисто-иллювиальных в сельскохозяйственные растения. Валовое содержание элементов в почвах определено рентген-флуоресцентным методом. Элементный состав растений (после автоклавного разложения смесью концентрированных азотной кислоты и перекиси водорода) и содержание подвижных форм (извлекаемых ацетатно-аммонийным буфером с рН 4.8) элементов в почве оценено атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой. Общие запасы элементов в 10-сантиметровом слое почв максимальны для Si (40 ± 4 кг/м²), Al (7.0 ± 0.8 кг/м²) и Fe (3.4 ± 0.3 кг/м²), подвижных форм – для Ca (570 ± 48 г/м²), Mg (43 ± 4 г/м²), K (22 ± 6 г/м²). В растениях основные запасы (г/м²) элементов (K, P, S, Mg, Si, Mn, Zn, Ba, Cu, Mo) сконцентрированы в надземной части. Наиболее активно растения поглощают подвижные формы K, P, Ti, Mo, As, Zr, V. На основе ресурсного метода оценки качества почв изученные агрочерноземы характеризуются низким уровнем загрязнения Ni, умеренным запасом подвижных форм K при недостатке подвижного P.

Работа посвящена анализу закономерностей перемещения углистых частиц в испытывающих периодическое влияние пожаров экосистемах средней тайги, северной тайги и южной тундры. Так как хвойная растительность подвержена интенсивному горению, пожары часто приводят к циклическим изменениям в растительном покрове. В ходе горения происходит повреждение подстилки, что делает почвенный покров уязвимым для эрозии. Интенсивные пожары оказывают влияние на количество пирогенного материала, способного храниться тысячелетиями в благоприятных условиях. Целью исследования стало оценить воздействие факторов среды на особенности миграции углистых частиц в современных хронорядах пожаров (от 1 года до 119 лет). Были рассмотрены особенности почв (гранулометрический состав, влажность), особенности рельефа (наличие понижений), влияние интенсивности осадков после пожара, а также специфика горючего материала подстилки. На территории средней и северной тайги, в Печоро-Илычском и Пинежском заповедниках, рассмотрены текстурно-дифференцированные и альфегумусовые почвы. На территории южной тундры, в районе п. г. т. Заполярный, рассмотрены торфяно-глееземы. Выявлено, что миграция углей в глубину почвенного профиля в наибольшей степени зависит от гранулометрического состава – так, в более опесчаненных почвах угли рассеяны по всему профилю, а в тяжелых почвах они сконцентрированы выше первого тяжелого горизонта. Характер миграции углей определяет их форма и размер, которые зависят от типа сгоревшего растительного сообщества. Сообщества с разрозненным древостоем с преобладанием в мохово-лишайниковом покрове лишайников горят с образованием микрочастиц угля или дисперсных углистых частиц, легко перемещающихся по профилю почвы (до глубины 80 см). Растительные сообщества, имеющие в своем составе больше древесных видов, формируют при горении крупные углистые частицы, часто присутствующие в новообразованной подстилке. На миграцию угля оказывает влияние как климат природной зоны, так и постпирогенная эрозия. Таким образом, в зависимости от разнообразия условий среды скорость и объемы миграции углистых частиц значительно варьируют как при сравнении разных природных зон, так и в пределах одной зоны. Разработаны четыре схемы путей миграции углистых частиц по профилю с течением времени: равномерно-диффузная, неравномерно-диффузная, барьерная и турбационная.

Проведен анализ возможности использования результатов тепловой съемки для детектирования параметров плодородия серых лесных и аллювиальных пахотных почв на примере ключевого участка в Тульской области. Совместно с отбором 25 образцов почв из слоя 0–10 см проводилась съемка открытой поверхности почв с использованием тепловизора FLIR VUE 512 и измерение спектральной отражательной способности почв. По результатам корреляционного анализа было установлено, что наиболее тесные связи наблюдаются с такими параметрами плодородия почв: содержание гумуса, азота, обменных магния и калия. Коэффициент корреляции между содержанием гумуса и отражением в видимой и ближней ИК-областях, а также со средним значением показаний тепловизора превышает 0.81. В разных диапазонах видимого спектра корреляция отражения с содержанием обменного магния и калия ниже, чем в тепловой области, где коэффициент корреляции с содержанием обменного магния составляет 0.81, а с содержанием обменного калия – 0.65. Построены степенные регрессионные уравнения для детектирования по отражению в тепловой области спектра таких параметров плодородия почв как содержание гумуса (R² = 0.74), обменного калия (R² = 0.68) и обменного магния (R² = 0.72). Регрессии, полученные с данными тепловизора и с данными отражения в видимом и ближнем ИК-диапазонах, близки по качеству для детектирования содержания гумуса и обменного калия, а для детектирования обменного магния немного выше. Полученные результаты показывают, что тепловая съемка применима для детектирования наиболее значимых параметров плодородия почв тестового поля и может быть использована в качестве основы для их оперативного дистанционного мониторинга.

На основе детального, сопряженного, качественного и количественного анализа глинистых и кластогенных минералов коркового солонца Заволжья рассчитан профильный состав минералов по содержанию стабильного компонента. При этом принята изначальная минералогическая однородность почвенного профиля, определенная методом стабильного компонента – содержания в профиле калиевого полевого шпата. Показатели плотности почвы к расчетам не привлекали. Профильные расчеты минералов проведены на уровне потерь и прибавок их процентного содержания в генетических горизонтах по отношению к породе, выраженных в кг/100 кг породы. Расчетные значения для глинистых минералов отрицательные в надсолонцовом и положительные в солонцовых горизонтах. Для кластогенных минералов отрицательные расчетные значения установлены в надсолонцовом горизонте, с максимумом убыли в солонцовых горизонтах, и положительные – в аккумулятивно-карбонатных горизонтах. Расчетными значениями минералов и масс силикатной части для почвы установлена глубокая проработанность профиля, которая выявлена по отрицательным значениям массы кластогенных минералов и избыточной массе глинистых минералов в иллювиальной части профиля по отношению к калиевым полевым шпатам. Накопление иллита в поверхностных горизонтах объясняется как процессом иллитизации, так и значительным физическим дроблением слюдистых минералов крупных фракций до размера илистых частиц. Проведенные расчеты профильного распределения кластогенных и глинистых минералов позволили иным способом проанализировать элювиально-иллювиальную дифференциацию минеральной части почвы. Однако наличие литологической неоднородности профиля с определенным искажением влияет и на объемы изменений в минералогии почвы.

Рецензия на монографию А.Д. Фокина и С.П. Торшина “Растения в жизни почв и наземных экосистем. Нетрадиционные подходы и решения в поведении биологически значимых элементов”, опубликованную в 2020 г. издательством Lap Lambert Academic Publishing, ISBN 978-620-2-53005-7. В монографии А.Д. Фокина и С.П. Торшина читатель находит оригинальные и не всегда традиционные для почвоведов постановку и обсуждение ряда фундаментальных проблем образования почвенного профиля и современного функционирования почвы и роли растений и микроорганизмов в этих процессах. Авторы монографии заставляют задумываться над справедливостью некоторых общепринятых концепций и представлений, особенно касающихся транспортных потоков вещества в почвах и их моделирования. Обращено внимание на обычно недооцениваемую роль восходящих потоков вещества по проводящим системам растений и на локализацию в почвах живых корней и органических остатков. Последний фактор играет большую роль в появлении внутригоризонтной дифференциации вещества и в корневом питании растений. Большим достоинством книги является ее насыщенность экспериментальным материалом, полученным с использованием разработанных авторами уникальных методик, простых и эффективных, не имеющих аналогов в мировой литературе. С использованием этих методик удалось, в частности, определить время жизни агрегата в дерново-подзолистых почвах и установить закономерности корневого поглощения радионуклидов с поверхности и из внутренней части структурных отдельностей. В заключении сформулирован общий вывод о том, что в процессе современного функционирования почвы почвенно-профильное перераспределение вещества осуществляется преимущественно в рамках биологического круговорота. Многие из обсуждаемых в монографии проблем далеко выходят за рамки почвоведения, поэтому книга будет интересна для широкого круга специалистов, работающих в различных областях знаний – экологии, наук о Земле, физиологии растений, сельского и лесного хозяйства.