1.5.15. Экология

Плотность почвы – фундаментальная физическая величина, широко используемая в почвоведении для оценки соотношения между твердой, жидкой и газообразной фазами почвы, расчета общей и дифференциальной пористости, запасов вещества, оценки степени сложения и других почвенно-экологических, агрофизических характеристик. Целью исследования является разработка методических принципов определения плотности сложения черноземных почв. Особенность чернозема обыкновенного карбонатного изменять объем при изменении влажности явилась решающей при выборе объекта исследования. Для определения плотности почвы использовали буровой и расчетный методы. Проведенные исследования показали, что динамика влажности почвы является причиной объемных изменений в почве, что и фиксируется нами в виде таких параметров, как объемная усадка и объем набухания. При этом объемные изменения неизбежно должны находить отражение и в изменении величин плотности почвы. Именно с явлениями набухания и усадки связана динамика плотности сложения почвы. При этом, результат определения плотности сложения почвы будет зависеть от исходного состояния почвы: ее влажности и, соответственно, занимаемого объема. Одна и та же почва, может иметь различную величину плотности – 1,2 г/см3 и 1,8 г/см3 соответственно. Данные значения соответствуют двум возможным предельным состояниям почвы как физического тела с изменяющимся объемом. Мы считаем, что имеющиеся методы требуют концептуального решения – при расчете плотности сложения предлагается учитывать динамику объема почвы, определяя, тем самым, интервал «плотность на пределе усадки – плотность на пределе набухания».

Исследование проведено на черноземах обыкновенных карбонатных среднемощных Нижнего Дона, по классификации почв России (2004) – черноземах миграционно-сегрегационных. Формирование карбонатных горизонтов в черноземах связано с многолетней динамикой атмосферных осадков. При этом верхняя граница и мощность горизонта накопления белоглазки определяется пульсирующим характером распределения суммы годовых осадков в многолетнем цикле. Нижняя граница проникновения большей части осадков (глубина промачивания) за 33-х летний период наблюдений приходится на ту часть почвенного профиля, в которой локализованы карбонатные новообразования в виде белоглазки. В рассматриваемых нами районах Ростовской области до 71 % осадков, поступающих на дневную поверхность, просачивается на глубины от 80 до 159 см. Это свидетельствует о реликтовом характере горизонта накопления легкорастворимых солей и гипса, находящегося на глубине 210—250 см, и об отсутствии связи с современным профилем черноземных почв.

В статье дано описание дерновых заболоченных почв грунтового и поверхностного увлажнения в Беларуси, основанное на катенарных  генетических исследованиях и результатах изучения их свойств, в том числе и после длительного осушения. Приведены сравнительные данные их морфологических признаков, физико-химических свойств, содержанию и абсолютным запасам общей влаги, органического вещества,   илистой фракции и физической глины в слоях почв 0-20 см, 0-50 и 0-100 см, валовом составе илистой фракции. Показано, что в дерновых заболоченных почвах грунтового увлажнения степень химической дифференциации  с нарастанием степени увлажнения уменьшается, т.е. профили дерновой временно избыточно увлажняемой и глееватой  почв  химически дифференцированы  значительно сильнее, чем  дерново-глеевых. И наоборот: в дерновых заболоченных почвах поверхностного увлажнения степень химической дифференциации  с нарастанием степени увлажнения увеличивается, т.е.  профиль дерново-глеевой почвы дифференцирован  значительно сильнее, чем временно избыточно увлажняемой и глееватой.  Осушение всех дерновых заболоченных почв сопровождается уменьшением содержания гумуса, изменением его качественного состава, причем последнее особенно заметно в почвах грунтового увлажнения. Обусловлено это тем, что осушение дерновых заболоченных почв грунтового увлажнения вызывает необратимое изменение общего направления почвообразовательного процесса – развитие подзолообразования. При осушении дерновых заболоченных почв поверхностного увлажнения – усиливается лессиваж, при этом почвы поддаются окультуриванию и их рекомендуется использовать в интенсивных севооборотах.

Обсуждаются региональные оценки изменений запасов углерода в фитомассе и почвах за исторический период в регионах южной тайги и лесостепи европейской территории России на примере двух административных областей Костромской (южная тайга) и Курской (лесостепь). Актуальные и потенциальные запасы углерода в фитомассе и 100-см слое почв рассчитаны на единой картографической основе с учетом типо-возрастной структуры восстановленной и современной растительности, таксономической принадлежности почв, их гранулометрического состава и структуры земельных угодий. Показано, что за период антропогенного использования общие запасы органического углерода модельных территорий снизились почти на 25 % в Костромской области, и более, чем на 30 %, – в Курской. При этом в Костромской области углеродный пул фитомассы уменьшился на 40 %, что обусловлено активным использованием лесного фонда, а пул углерода почвы практически не изменился. В Курской области высокая степень распашки территории и почти полное сведение древесной растительности привели к значительному уменьшению углеродных пулов как фитомассы (на 75 %), так и почвы (на 23-27 %).

В работе приводится обзор накопившихся сведений и краткая история использования иван-чая узколистного (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.) в связи с его предполагаемой заготовкой. В Ростовской области это редкий вид,  занесенный в региональную Красную книгу, однако на сопредельных территориях правового статуса охраны иван-чай узколистный не имеет. Сказанное послужило основой изучения гербарных сборов, хранящихся в крупнейших гербариях страны. Полученные данные позволяют определить его местонахождение в бассейне Нижнего Дона (бассейн реки Глубокой) и осуществить мероприятия по охране C. angustifolium в Ростовской области.

Изучено содержание и распределение меди, кобальта и цинка в системе почва-растение многолетнего полевого опыта, заложенного на серой лесной почве лесостепной зоны Западной Сибири. Постоянным  источником ТМ послужили  минеральные удобрения (азотные, фосфорные и калийные), которые вносили ежегодно на протяжении более четверти века  в агроценоз. Проведенные исследования показали, что оптимизация минерального питания растений не только обеспечивает полноценный продукционный процесс, но и снижает   содержание ТМ  в почве и растениях. Кроме того, проведенные опыты подтвердили общую закономерность лимитирования сельскохозяйственными  культурами поступление ТМ в репродуктивные и запасающие органы  ( семена, плоды, клубни) и повышенное их накопление в генеративных органах (листья, стебли).  Многолетнее использование научно обоснованных доз удобрений не вызвало накопление ТМ в почве и растениях  в количествах, значимых относительно действующих санитарно-гигиенических нормативов. Вместе с тем современный уровень химизации земледелия требует мониторинг изучаемых ТМ с целью   выявления, как их избытка, так и недостатка.

Энергия полезных ископаемых является результатом серии сложных химических реакций внутри Земли при высоких температурах и давлении, которые происходят в течение длительного периода геологического времени. Продуцирование ископаемой энергии требует огромного количества тепла. Хотя большая часть угля, нефти и газа приурочены к осадочным породам с богатыми геотермальными ресурсами, в земной коре не существует такого явления как «море нефти» или «море газа». Нефть, природный газ, сланцевый газ  существуют под землей в виде огромной «капиллярной сети», представленной порами пород, трещинами, пещерами, разломами. Трещины и другие пустоты могут быть полностью внутри коры. Месторождения ископаемой энергии сосредоточены лишь в небольшой части земной поверхности, максимальная глубина, на которую проникает добывающая отрасль, составляет всего 5 километров. Нефть, природный газ и сланцевый газ заполняют эти поры, трещины, разломы и песчаные пласты, эффективно предотвращая чрезмерную утечку земного теплового потока. Огромное давление, создаваемое нефтью, природным газом и сланцевым газом внутри коры, противодействует внутреннему тепловому давлению земли, обеспечивая динамический баланс. Как только нефть, природный газ и сланцевый газ выкачаны, поток внутренней теплоты земного шара следует за капиллярной сетью из-за потери теплоизоляции и теплоизоляционных материалов, и в конечном итоге достигает поверхности, заставляя кору под поверхностью «лихорадить» и вызывая экологические и геологические катастрофы. Огромные количества экстремально рассеянного тепла вызывают попадание водяного пара, CO2, CH4 и других газов из коры в атмосферу и океаны, что нарушает баланс атмосферной энергии и вызывает изменение климата и метеорологические катастрофы. С повышением температуры моря повышается также влажность воздуха, и это приводит к возникновению тайфунов, ураганов и тропических циклонов, а также таких погодных аномалий, как сильные местные дожди, снег, засухи, суровые зимы. Ожидается, что эти явления станут более частыми, погода станет более экстремальной. Глобальный климат будет характеризоваться долгосрочным потеплением, если добычу энергетических ресурсов продолжать прежними темпами.

Целью исследования было изучение вклада полиморфизма гена рецептора фолликулостимулирующего гормона FSHR в процесс формирования количества доминантных фолликулов, а также изучение ассоциации содержания гормонов ФСГ и ЛГ в сыворотке до и после проведения гормональной стимуляции с количеством образующихся ооцитов. В исследовании приняли участие 100 женщин с диагнозом бесплодие, в возрасте от 24 до 42 лет, проходившие процедуру экстракорпорального оплодотворения. С учетом овариального ответа было сформировано 3 группы пациентов: с нормальным овариальным ответом, с гиперстимуляцией, со скудным овариальным ответом. Анализ ДНК на наличие мутации Asn680Ser  гена FSHR проводили методом анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов. Определение уровней гормонов в сыворотке крови проводили методом иммуноферментного анализа. В группе с нормальным овариальным ответом гомозиготами было показано следующее распределение частот генотипов: 45,3%  - AA, 39,6% - AG, 15,1% - GG. В двух других группах характер распределения частот генотипов соответствовал распределению в группе с нормальным ответом. Статистический анализ уровня гормонов среди пациенток с различным типом овариального ответа показал достоверное повышение базального уровня ФСГ и уровня ФСГ после стимуляции суперовуляции у пациенток со скудным овариальным ответом. Содержание ЛГ в сыворотке после стимуляции достоверно ниже в группе с нормальным овариальным. Базальный уровень АМГ в группе с гиперстимуляцией достоверно выше по сравнению с двумя другими группами.

Эндемичный кавказский подснежник плосколистный  (Galanthus platyphyllus Traub et Moldenke, 1947) – редкий вид, занесенный в Красную книгу Российской федерации и ряд региональных Красных книг.  Имеет ограниченный ареал, часть которого находится на территории России. В Красную книгу Краснодарского края вид занесен с категорией и статусом как «Уязвимый» – 2,  локально встречающийся закавказский эндемичный вид с сокращающейся численностью, где ему грозит окончательное истребление; также включен в Красную книгу Республики Северная Осетия-Алания, где состояние его популяции в связи с труднодоступностью мест произрастания не вызывает особого беспокойства. G. platyphyllus  включен в Конвенцию о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения (СИТЕС, Приложение II) – Conventionon International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES, Appendix II) (2006). На территории Карачаево-Черкесской республики (КЧР) до настоящего времени было достоверно известно о произрастании только подснежника альпийского – G. alpinus Sosn., собранного в окрестностях п. Азиатский,  во влажном буковом лесу, на склоне северо-западной экспозиции в долине р. Б. Лабы. Местонахождение G. platyphyllus  было ранее неизвестно и нами приводится впервые. Обнаружено новое местонахождение G. platyphyllus  в качестве дополнения к флоре КЧР: во влажном лесу, в долине реки Б. Лаба, на правобережье, в 6 км на юг от п. Азиатский, 902 м над ур. моря,  5 апреля 2017 г. Цветение зафиксировано в начале апреля.

Одной из составляющих биологического земледелия является применение гуминовых удобрений и препаратов, которые в отличие от минеральных удобрений, являются катализаторами биохимических процессов в почве, что обусловлено их стимулирующим воздействием на почвенные микроорганизмы. Приведены результаты производственных экспериментов с гуминовым препаратом BIO-Дон на черноземе обыкновенном карбонатном. Культуры – озимая пшеница, подсолнечник, сахарная свекла. Показано, что BIO-Дон  оказывает положительное влияние на динамику элементов питания, как при внесении его в почву, так и при обработке вегетирующих растений. При дефиците элементов питания, наблюдается повышенный вынос их из почвенных запасов, что обусловлено активизацией микрофлоры прикорневой зоны.  Одной из причин положительного влияния гуминового препарата на сельскохозяйственные растения является корректировка содержания доступных форм элементов питания, и как следствие – повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Статья подготовлена по материалам пленарного доклада на второй международной конференции «Проблемы и перспективы биологического земледелия», проходившей в on-line режиме 11 ноября 2016 года.

Использование гуминовых препаратов для обработки плодовых деревьев остается одним из наиболее слабо исследованных аспектов применения данной группы фитостимуляторов. Особенно мало известно о процессах, происходящих при этом в почве, и практически отсутствуют данные о реакции  почвенных микробных сообществ в прикорневой зоне на проводимую обработку. В работе приведены данные микробиологического анализа почвы под взрослыми плодовыми деревьями (яблоня, черешня) и молодыми деревьями в питомнике (черешня, слива) на фоне обработки гуминовым препаратом BIO-Don. Показано, что обработка плодовых деревьев гуминовым препаратом привела к активации многих эколого-трофических групп бактерий в почве под растениями. Наиболее выраженная реакция отмечалась для олиготрофных бактерий и аминогетеротрофов, слабее реагировали аминоавтотрофы, практически никакой реакции не отмечалось для олигонитрофилов, актиномицетов и почвенных грибов. Тем не менее, наблюдающиеся сдвиги в динамике элементов минерального питания позволяют предположить, что активация микробиоты вносит значительный вклад в полученную в опыте прибавку к урожайности. Статья подготовлена по материалам пленарного доклада на второй международной конференции «Проблемы и перспективы биологического земледелия», проходившей в on-line режиме 11 ноября 2016 года.

Обработка гуминовым препаратом «BIO-Дон»растений чеснока и столовой свеклы в производственных условияхобеспечила прибавкумассы луковиц и корнеплодов в среднем на 13—20 %, и их увеличение в диаметре – на 8 %. При этом отмечен повышенный вынос элементов питания из почвы растениями, обработанными гуминовым препаратом.Применение гуминового препарата  для обработки плодовых культур сочетанием приемов(внесение в почву в ходе капельного орошения и опрыскивание «по листу») также  привело к увеличению выноса элементов питания из почвы: весной – азота и фосфора, во второй половине лета – калия. Это сопровождалосьулучшением качества продукции: значительным увеличением массовой доли растворимых сухих веществ (до 15 % по отношению к контролю) и титруемой кислотности (до 21 % относительно контроля) в плодах черешни и яблони. Урожайность яблони выросла более чем на 17 %. Статья подготовлена по материалам пленарного доклада на второй международной конференции «Проблемы и перспективы биологического земледелия», проходившей в on-line режиме 11 ноября 2016 года.

Приведен аналитический обзор результатов полевых опытов с применением гуминовых продуктов в Российской Федерации на зерновых культурах (пшеница, ячмень, рис), картофеле, сахарной свекле и сое.

В серии экспериментов дана оценка ремедиационной способности промышленных гуминовых препаратов в отношении городских почв, испытывающих многокомпонентное загрязнение. Приведены результаты апробации четырех марок гуматов: два препарата на основе угля, и два – на основе торфа. Гуматы апробированы в условиях натурного эксперимента на газонах вдоль автотрасс г.Москвы и в микрополевом опыте. Показано, что гуминовые препараты в значительной степени снимают токсическое воздействие загрязняющих веществ и увеличивают стрессоустойчивость растений. По результатам многолетних  лабораторных и микрополевых опытов установлены эффективные дозы гуматов для применения в качестве детоксикантов городских почв.

Некорневые обработки гуминовыми препаратами Росток и НОР положительно влияли на структуру урожая зерновых культур, увеличивая число продуктивных стеблей, озернённость и массу зерна колоса.  Существенно повышалась урожайность пшеницы и овса на 3-11 ц/га, а увеличение кратности обработок существенного влияния не оказало. В зерне яровой пшеницы сорт Новосибирская 31 содержание клейковины при применении гуминовых препаратов повысилось на 2,1-4,8%.  В фазу цветения некорневая обработка снижала озерненность колоса и массовую долю клейковины по сравнению с обработкой в фазу молочной спелости. Существенных различий между гуминовыми препаратами Росток и НОР не установлено.

Гуминовый препарат Росток – природный регулятор роста и развития растений. Применять Росток на картофеле можно как для обработки клубней перед посадкой, так и растений по вегетации. Обработка клубней и растений картофеля раствором препарата Росток не оказала существенного влияния на количество клубней в гнезде изучаемых сортов. Препарат Росток существенно повлиял на массу товарных клубней всех сортов. Увеличение в среднем за три года по сравнению с контролем составило 16—81 %. В большей степени сорта отреагировали на некорневое применение препарата Росток. Полученные данные дают основание рекомендовать гуминовый препарат Росток в качестве регулятора роста и развития растений картофеля и адаптогена в стрессовых ситуациях при обработке пестицидами в баковых смесях

В работе изложены многолетние исследования по выявлению действия сидеральных культур на плодородие почвы. Выявлено последействие разложившихся сидератов на продуктивность и качество семенных клубней картофеля в условиях Юго-Осетинской республики.

1 марта 2016 год исполнилось 170 лет со дня рождения В.В. Докучаева – выдающегося ученого-естествоиспытателя, основателя науки о почве.  Его взгляды, исследования, теоретические изыскания не только послужили рождению новой науки, но и оказали влияние на развитие ряда смежных дисциплин, а также появление позже таких наук, как учение о биосфере», биогеохимия. Идеи  В.В. Докучаева по восстановлению плодородия черноземных степей, воплощенные в жизнь, замедлили стремительную деградацию почвенного покрова, но ситуация остается тяжелой. В связи с этим  одной из актуальных задач современного почвоведения является  повышение осведомленности общественности о значимости почв для  продовольственной безопасности и стабильного функционирования природных экосистем.

В статье рассмотрены тенденции изменения глобального и регионального климата, представлен вероятный прогноз их дальнейшего изменения. Рассмотрены возможные последствия данных изменений для хозяйственной деятельности в регионе.

Изучены новые компоненты питательной среды для получения большей биомассы чистой культуры высших базидиомицетов рода Pleurotus – перспективных продуцентов физиологически активных веществ.