Изучена перспектива адаптации разработанных в Российской Федерации (РФ) двух методов мониторинга плодородия сельскохозяйственных почв (баланса гумуса, БГ) под посевами яровой и озимой пшеницы (далее зерновые культуры) для целей климатических проектов. Выявлено, что метод РосНИИземпроекта (1998) занижает среднюю величину БГ до -7.7 ц/га по РФ в целом. Показано, что метод РосНИИземпроекта (1998) имеет логические ошибки в модели расчета. В результате метод не рекомендуется к использованию. Метод ЦИНАО (2000) имеет более логичную модель расчета. Согласно этому методу, средняя величина БГ в почвах под зерновыми культурами для РФ в целом положительна и составляет 3.3 ц/га (0.71 тСО₂-экв/га углеродных единиц). Эта величина составляет ≈0.3% от средних запасов гумуса в пахотных почвах РФ (108 тС/га). Годовая величина изменения запасов гумуса при возделывании яровой и озимой пшеницы несоизмеримо меньше общих запасов гумуса в почве. Статистически достоверная оценка изменений содержания гумуса требует огромного количества почвенных проб. Это делает процедуру верификации экономически нецелесообразной. Другой вариант – увеличение времени накопления гумуса в почвах. Считается (IPCC, 2003), что достаточным является 20-летний период накопления, что соответствует продолжительности почвенных климатических проектов. Предложен коэффициент (0.216) пересчета средних запасов гумуса (ц/га) на величину углеродной единицы (тСО₂-экв/га). Суммарная секвестрация углерода почвами под зерновыми культурами составила около 11 млн 914 тыс. тСО₂-экв. Учет БГ существенно корректирует рассчитанные значения выбросов сельскохозяйственного производства и снижает последние практически на 10% (со 116 до 105 млн тСО₂-экв в 2022 г.). Для обеих моделей мониторинга плодородия почв рассчитана оценка качества регрессионной зависимости БГ от общей биомассы фотосинтеза (ОБФ). Показано, что согласно t-критерию Фишера на 5%-ном уровне значимости исследованная связь является достоверной и характеризуется квадратами коэффициента корреляции (R²), равными 0.554 и 0.998. В соответствии со шкалой Чеддока, теснота коррелятивной связи БГ с ОБФ для озимой пшеницы оценивается как высокая, для яровой – как очень высокая.

Динамику органического вещества (ПОВ) пахотных почв Ямала анализировали с помощью вычислительных экспериментов с моделью ROMUL, а температуры и влажности почвы – с помощью модели SCLISS. Почва – агрозем иллювиально-железистый агрогенно-аккумулятивный. Мощность гумусового горизонта PY 30 см. Запасы для 0–20 и 0–30 см: ПОВ – 9.32 и 13.75; N – 0.46 и 0.66 кг/м² соответственно. Фон: ерниково-зеленомошная тундра около г. Салехард. Почва дерново-подбур: подстилка (О, 2 см) и гумусово-аккумулятивный (AY, 4 см) и иллювиально-железистый (BF, 6 см) горизонты. Запасы для 0–2 и 2–6 см, кг/м²: ПОВ – 1.38 и 2.69; N – 0.03 и 0.18 соответственно. Количество и качество опада фона оценивали по литературным данным. Уточнение количества опада проводили методом решения обратной задачи (spin-up). Имитировали торфование: стартовое 12 кг/м² и поддерживающие (каждые 6 лет) – 4, 8 и 12 кг/м², N 1%. Внесение минеральных удобрений в дозе: N 4 г/м² (40 кг/га) в годы торфования и внесение той же дозы азота ежегодно. Ретроспектива вычислительных экспериментов 30 и 90 лет. Вычислительные эксперименты показали, что после стартового торфования, 12 кг/м², дерново-подбура через 30 лет остается детрита 15% от внесенного. Поддерживающее торфование, 8–12 кг/м² (80–120 т/га), приводит к увеличению запасов ПОВ до 20–30 кг/м² и избыточному накоплению детрита. Внесение 4 кг/м² (40 т/га) торфа раз в 6 лет в течение 90 лет показывает динамику запасов ПОВ от дерново-подбура до агрозема, что подтверждается данными полевых исследований. Внесение минерального азота раз в 6 лет не влияет на запасы ПОВ. Ежегодное внесение минерального азота вызывает рост запасов ПОВ за счет усиления гумификации. Этот факт требует экспериментальной проверки.

На примере изучения раннеголоценовой палеоаллювиальной почвы (стоянка древнего человека в гроте Ахцу, надпойменная терраса среднего течения реки Мзымта Сочинского Причерноморья) показана эффективность применения комплекса микробиологических методов, раскрывающих условия формирования древнего палеообьекта и генезис геоморфологии речной долины. Исследование морфологии и мезоморфологии палеопочвы позволило сделать предположение о возможном ее формировании в условиях существенно более гидроморфных в сравнении с современными. Вероятно, ранее, в начале голоцена, данный участок являлся не террасой, а притеррасной переувлажненной частью поймы реки. Микробиологические характеристики подтвердили данное предположение. Из выделенной почвенной ДНК прокариотных микроорганизмов (бактерий и архей) методом ДНК-метабаркодинга идентифицирован состав микробного сообщества. Это представители доминантного в составе микробиома (более 1% от общей ДНК) филума Planctomycetes классов Phycisphaerae и Planctomycetia и цианобактерии класса Chloroplast порядков Streptophyta, Stramenopiles и Pseudanabaenale. Микробиологическими индикаторами переувлажненных условий формирования палеопочв в раннеголоценовом периоде являлся вид архей (0.5% от общей ДНК) филума Euryarchaeota; класса Thermoplasmata; семейства Methanomassiliicoccaceae, способный к метаногенезу. В микробном комплексе современной фоновой почвы данный вид не обнаружен. Выявленные в составе прокариотного сообщества палеопочв индикаторные микроорганизмы могут потенциально обладать полезными прикладными свойствами. Отмечено отсутствие культивируемых форм аэробных и анаэробных целлюлозолитиков, что обусловлено, возможно, отсутствием субстрата (клетчатки).

Исследован характерный для Владимирского Ополья комплекс почв: агросерая типичная глубокопахотная, агрозем языковатый и агросерая глееватая почва. Высокая контрастность свойств почв, которая обусловлена генезисом опольных ландшафтов, прослеживается в различиях пахотных и подпахотных горизонтах агросерых почв на агрегатном и микроагрегатом уровне. Почвы обладают отличным структурным состоянием, высокими водоустойчивостью и механической прочностью агрегатов. В агрегатной структуре пахотных горизонтов обнаружены зависимости от положения в рельефе: вниз по склону уменьшается содержание агрономически ценных агрегатов, увеличивается средневзвешенный диаметр агрегатов, уменьшается водоустойчивость агрегатов и механическая прочность агрегатов при капиллярном насыщении. Однако распределение и размер микроагрегатов, а также прочность агрегатов в воздушно-сухом состоянии отражают сложный генезис ландшафта и сохраняют влияние палеорельефа с западинами и повышениями. Средневзвешенный диаметр микроагрегатов пахотных горизонтов почв Владимирского Ополья близок к таковому в черноземах Курской области. Гранулометрический состав исследованных почв типичен для почв Владимирского Ополья и близок между собой. В соответствии с классификацией Н.А. Качинского, пахотные горизонты – среднесуглинистые крупнопылеватые, горизонты ВТ – тяжелосуглинистые крупнопылеватые. Самым структурным является пахотный горизонт агросерой типичной глубокопахотной почвы, он имеет крупные микроагрегаты и самое большое содержание агрономически-ценных агрегатов, а также обладает высокой водоустойчивостью. Наиболее однородной по агрегатному составу является агрозем языковатый, средний диаметр агрегатов и микроагрегатов у пахотного и подпахотного горизонтов равны и близки по содержанию микроагрегатов и агрономически ценных агрегатов. Также эта почва отличается высокой водоустойчивостью. Агросерая глееватая почва содержит меньше агрономически ценных агрегатов, а ее водопрочность неудовлетворительная.

Производители сельскохозяйственной техники при проектировании уделяют мало внимания ее воздействию на почву, поэтому выпускают модели с высокой компрессионной нагрузкой на почву или с малой площадью контакта шин/гусениц с поверхностью почвы. Поэтому целью данного исследования является оценка негативного воздействия колесных и гусеничных тракторов на почву с точки зрения ее переуплотнения и его причин (т. е. конструктивных особенностей тракторных шин/гусениц) за последние 60 лет (с 1961 по 2021 гг.). Уплотнение почвы происходит из-за давления, оказываемого сельскохозяйственными машинами на почву через пятно контакта шин/гусениц с поверхностью почвы. Для этого был проанализирован основной показатель негативного воздействия на почву тракторов, произведенных за последние 60 лет, а именно – среднее давление, оказываемое на почву шинами или гусеницами тракторов, произведенных в странах ЕС и на постсоветском пространстве с 1961 по 2021 гг. Общее снижение среднего давления шин/гусениц на почву наблюдается в 1980-х и 1990-х годах, а с 2000 г. отмечается его общее увеличение, прежде всего для тракторов мощностью более 140 кВт. Таким образом, существует острая необходимость в оценке пространственно-временных изменений уязвимости почвы к переуплотнению, которая зависит от погодных условий и свойств почвы, а также от агротехнических приемов, и может быть в полной мере оценена только с помощью комбинации традиционных методов (т. е. использования конусного пенетрометра с последующим 2D-картографированием в ГИС или 3D-картографированием с помощью геостатистики) и механических подходов (т. е. расчета параметров сельскохозяйственных машин – площади контакта с почвой). Результаты показывают, что производители тракторов не позаботились о снижении уплотнения почвы в рассматриваемый период.

Статья посвящена исследованию содержания цинка, меди и свинца в почвах Ростова-на-Дону. Пробы почв были отобраны из полнопрофильных разрезов, расположенных в разных районах города и пригородов Ростова-на-Дону. Группа антропогенно-измененных почв включала урбостратоземы и реплантоземы (Urbic Technosol), а также урбистратифицированные черноземы (Calcic Chernozems (Technic)). Естественные почвы рекреационных территорий представлены черноземами миграционно-сегрегационными (Calcic Chernozems). Содержание металлов определяли с использованием атомно-абсорбционной спектрометрии (1 н вытяжка азотной кислоты) и рентгенофлуоресцентного анализа. Для выделения размерных фракций (<0.25; 1–2; 3–5; 5–7; >10 мм) структуры почв применяли метод Саввинова (сухое просеивание). Изучение взаимосвязей проводили с помощью критерия Вилкоксона для связанных выборок. Цель работы – оценить содержание тяжелых металлов в разных размерных фракциях агрегатов и способность структурных фракций к аккумуляции цинка, меди и свинца. Структурные агрегаты различной размерности различаются по способности к накоплению цинка, меди и свинца. Цинк, включая его подвижные соединения, преимущественно накапливается в микроагрегатах. Содержание валовой меди и особенно свинца приурочено к более крупным агрегатам. В то же время подвижные соединения меди сосредотачиваются в микроагрегатах и во фракции размерностью более 10 мм. Подвижные соединения свинца распределяются по фракциям разной размерности довольно равномерно во всех изученных почвах.

Впервые изучено загрязнение полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) почвенного покрова г. Улан-Удэ, столицы Республики Бурятия. Содержание 16 индивидуальных полиаренов проанализировано в образцах верхнего горизонта фоновых каштановых и городских почв, отобранных в ходе почвенно-геохимической съемки в июле–августе 2022 г. Средняя концентрация суммы ПАУ в почвенном покрове Улан-Удэ составила 735 нг/г, что превышает концентрацию в фоновых почвах (87 нг/г) более чем в 8 раз. По убыванию суммы ПАУ функциональные зоны образуют ряд: железнодорожная транспортная > автотранспортная > промышленная > одноэтажная селитебная > многоэтажная селитебная > рекреационная. При этом сумма ПАУ в железнодорожной транспортной зоне выше, чем в других функциональных зонах в 2.6–5.2 раза, что указывает на то, что железнодорожный транспорт является самым мощным источником ПАУ в городе. Загрязнение полиаренами почв во всех функциональных зонах определяется преимущественно средне- (46%) и высокомолекулярными (41%) соединениями. Среди низкомолекулярных ПАУ лидирует фенантрен (9% от суммы ПАУ), но более интенсивно аккумулируются среднемолекулярные флуорантен (18%) и пирен (13%), среди высокомолекулярных соединений доминируют бензо(ghi)перилен (12%), бензо(b)флуорантен (10%), индено(1,2,3-cd)пирен (8%) и бенз(а)пирен (6%). Концентрация суммы 16 ПАУ в почвенном покрове города варьирует в пределах 17–9 540 нг/г. Самые высокие уровни загрязнения (3 226–9 540 нг/г) зафиксированы в 9 точках опробования (4% территории города), которые формируют наиболее контрастные локальные аномалии ПАУ. На более чем половине территории Улан-Удэ сумма ПАУ не превышает 500 нг/г. Расчет индикаторных соотношений индивидуальных ПАУ позволил определить доминирующие типы источников, к которым относятся железнодорожный транспорт и сжигание угля. Экологическая опасность загрязнения почв ПАУ в Улан-Удэ на 64% обусловлена бенз(а)пиреном и в меньшей степени – бензо(b)флуорантеном (9.6%), индено(1,2,3-cd)пиреном (7.2%), дибензо(ah)антраценом (6.5%) и бенз(а)антраценом (6.1%).

Поиск новых технологий эффективного регулирования урожайности с сохранением (повышением) почвенного плодородия является актуальной задачей. Применение удобрений в формах с пролонгированным действием может одновременно решать обе задачи – экономить удобрения и повышать мобилизацию элементов питания из почвы. В настоящей работе с использованием данных полевого опыта с озимой пшеницей посредством математического моделирования исследовали механизм влияния пролонгированного удобрения на скорость мобилизации элементов в почве. Показано, что в варианте с самым медленно растворяющимся удобрением (оригинальное полимер-модифицированное удобрение азофоска с содержанием поливинилового спирта – 20%) достигалась самая высокая эффективность азофоски (прибавка урожая 1.3 т/га и прирост в почве подвижных форм фосфора 2.5 мг/100 г почвы, калия – 8.8 мг/100 г почвы и нитратного азота – 4.7 мг/100 г почвы). Результаты модели на примере фосфора количественно подтвердили предположение о том, что низкая скорость растворения удобрения усиливает мобилизацию питательных элементов из почвы за счет отсутствия избытка доступных растению форм питательных элементов. Даны оценки добавочной эффективности модифицированной азофоски за счет содержания полимера. Показано, что новая форма удобрения может быть применена для эффективного снижения количества удобрения на планируемый урожай, одновременно с возможностью выведения почвы на более высокий уровень эффективного плодородия по основным элементам питания.

Для решения экологических проблем и снижения экономических затрат необходимо усовершенствовать системы применения минеральных удобрений путем разработки и внедрения новых технологий, включая использование биоуглей. Из-за отсутствия эффективного мониторинга изменений в почве сложно корректировать нормы внесения удобрений. Это обуславливает важность информации об элементном составе биоугольных мелиорантов, используемых при снижении подвижности тяжелых металлов в почве. Применение биоугля для восстановления загрязненных почв основано на его способности иммобилизировать тяжелые металлы и органические поллютанты. В работе использовались биоугли, полученные медленным пиролизом разных видов органических материалов: сосновых опилок, навоза крупного рогатого скота (КРС), пшеничной соломы, скорлупы кедрового ореха и пивной дробины. Проанализировано влияние биоуглей (доза внесения 10 т/га) на концентрацию 13 элементов (C, N, K, P, Mg, Ca, Fe, Mn, Pb, Ni, Cr, Cd, Co) в почве. Анализ данных проводился после выращивания мягкой яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) на дерново-подзолистых почвах. Установлено, что концентрации тяжелых металлов в мелиорированных биоуглями почвах значительно ниже предельно допустимых концентраций для почв (ПДК). Содержание свинца (Pb) в почвах с биоуглями в 9 и более раз ниже уровня ПДК, а биоуголь из отходов жизнедеятельности КРС достоверно снижает концентрацию этого металла в почве.

Приведены результаты исследования свойств огарков, полученных после высокотемпературного обжига глинисто-солевых отходов (шламов) производства калийных удобрений из K-Mg руд. Огарки используются как комплексные удобрения, мелиорирующие компоненты и микроудобрения. Вторичные отходы, после извлечения из обожженных шламов (огарков) Pd, Pt, Ag, состоят из шламов после дешламации измельченного огарка и хвостов после обогащения песков. Смешивание этих продуктов, увлажнение, грануляция и спекание формируют спек, готовый к использованию в качестве комплексного удобрения, мелиорирующей добавки, а также микроудобрения. Проведены исследования химического состава и состава примесей огарков и спеков. Установлена идентичность состава огарков и спеков. Проведены испытания огарков и спеков как комплекса удобрений, мелиорантов и микроудобрений. Исследования осуществлены на опытном поле Пермского НИИСХ, на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве, сформированной на делювии пермских глин, представляющей до 70% пахотных земель Пермского края, исследуемая культура – картофель. Урожайность картофеля при внесении огарка в качестве мелиорирующей добавки была выше на 6.05 т/га по сравнению с контролем (применение традиционных удобрений обеспечивало прибавку 3.56 т/га). Впервые выполнены исследования состава микроэлементов в клубнях картофеля с неудобренных участков, а также участков с внесением традиционных удобрений, и участков, удобренных огарками. Анализировались два компонента клубней – кожура и мякоть – масс-спектральным способом с разложением в закрытой системе (автоклав). Для большей части элементов характерно более высокое содержание в кожуре (практически на порядок) в сравнении с мякотью. Обратная зависимость отслеживается для P и S, содержание которых больше в мякоти, чем в кожуре. В варианте с применением огарка наблюдалось большее содержание микроэлементов, особенно редкоземельных, по сравнению с контролем. Способ переработки шламов с целью извлечения Pd, Pt, Ag формирует вторичные отходы, которые возможно использовать как комплексные удобрения пролонгированного действия, мелиорирующие добавки и микроудобрения.