1.5.19. Почвоведение

Первоначальная оценка базовых свойств биоугля, получаемого из растительных и бумажных отходов (макулатуры) необходима для оценки возможности его применения и эффектов от внесения в почвы. В исследовании оценены свойства биоугля, полученного методом пиролиза из макулатуры, смеси трав и Saccharina japonica по методам международного стандарта качества IBI. Пиролиз макулатуры проводился в течение 1 ч при температуре 800°С, пиролиз смеси трав и Saccharina japonica проводился в течение 1 ч при температуре 500°С. Биоуголь из макулатуры имел наименьший выход продукта (31.5 %), наименьшее количество элементов питания (NPK) и наибольшее значение рН (12.47) по сравнению с биоуглем из смеси трав и Saccharina japonica. Наибольшее значение элементов питания (NPK) и Сорг (52.42 %) получено для биоугля из смеси трав. Содержание тяжелых металлов в трех видах биоугля не превышает допустимых показателей. При условии использования полученных биоуглей в качестве улучшителей почвы следует иметь осторожность при их внесении в слабощелочные и щелочные почвы, поскольку все три вида биоугля имеют щелочную реакцию среды и способны привести к смещению реакции среды почвы в сторону щелочной реакции. Внесение полученных биоуглей в кислые почвы может снизить кислотность почвы, а также (для биоугля из смеси трав и Saccharina japonica) обогатить почвы основными элементами питания растений.

В работе представлен аналитический обзор современных технологий озеленения крыш как одного из ключевых элементов природно-ориентированных решений, направленных на повышение экологической устойчивости городской среды. Цель исследования заключалась в систематизации современных представлений о классификации, историческом развитии, конструктивных особенностях, свойствах субстратов, растительном ассортименте и региональной адаптации технологий зеленых крыш. Исследование выполнено на основе анализа отечественной и зарубежной научной литературы, нормативно-технических документов (ГОСТ Р 58875-2020, рекомендации FLL) и результатов исследований, опубликованных в период 1992–2025 гг. Рассмотрены основные типы озелененных крыш, их конструктивные элементы, принципы формирования специализированных субстратов и современные подходы к подбору растительного ассортимента. Проанализированы инженерные и экологические функции зеленых крыш, включая регулирование поверхностного стока, снижение тепловой нагрузки на здания, смягчение эффекта городского острова тепла и повышение биоразнообразия городской среды. Особое внимание уделено гибридным технологиям, объединяющим озеленение с системами накопления дождевой воды и солнечной энергетикой, а также вопросам адаптации конструктивных решений и растительных сообществ к климатическим условиям Российской Федерации. Показано, что эффективность зеленых крыш определяется комплексным взаимодействием инженерных решений, свойств субстрата и адаптированного растительного покрова, а дальнейшее развитие технологии связано с разработкой регионально ориентированных моделей проектирования, учитывающих природно-климатические особенности территорий.

В статье представлены данные за 1981–2025 гг. лизиметрических исследований по влиянию типа и гранулометрического состава наиболее распространенных почв Беларуси на урожайность отдельных сельскохозяйственных культур (картофель, ячмень, кукуруза, гречиха, просо), возделываемых в различные по степени увлажнения вегетационные периоды и на качество продукции. Показано изменение урожайности на дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава и торфяных низинных и качественных показателей сельскохозяйственных культур одного и того же сорта в различные по степени увлажнения вегетационные периоды (за 5–9 месяцы).

Перспективный аналитический обзор, цель которого – обосновать возможность применения для изучения сложной динамики почвенных процессов нового междисциплинарного подхода, основанного на концепции «жизнь как вычисление» (life-as-computation). В первой части обзора рассматривается потенциал применения метафоры и методологического аппарата концепции «жизнь как вычисление» к фундаментальным проблемам современного почвоведения, связанным с абиотической деградацией почв, динамикой органического вещества и влиянием климатических изменений. На основе анализа актуальных источников систематизированы современные вызовы, включая эрозию, засоление, переуплотнение, дегумификацию и трансформацию водно-теплового режима почв. На основе интегративного анализа, объединяющего методы теоретической биологии, биоинформатики и теории информации, показано, что к почве применим подход, интерпретирующий ее как вычислительную сеть, где биологические и химические процессы представляют собой алгоритмические взаимодействия. Таким образом открываются возможности для разработки более точных прогностических моделей. Эти модели могут быть использованы для оптимизации сельскохозяйственных практик и управления почвенными ресурсами.

Продолжение аналитического обзора, посвященного обоснованию возможности применения и ограничениям концепции «жизнь как вычисление» применительно к системному анализу ключевых почвенных процессов и решению актуальных проблем современного почвоведения. Вторая часть обзора посвящена анализу применимости концепции «жизнь как вычисление» к исследовательским задачам, лежащим на стыке почвенной биологии, антропогенной трансформации и методов обработки больших данных. Объектом анализа выступают проблемы сохранения биоразнообразия, функционирования урбанизированных почв, оптимизации землепользования и современного мониторинга (ГИС, дистанционное зондирование, ИИ). Показано, что почвенное микробное сообщество может рассматриваться как распределенная сетевая структура, реализующая принципы «биокомпьютации» через метаболические пути и горизонтальный перенос генов. Особое внимание уделено роли ризосферных взаимодействий как каналов информационного обмена в системе «почва-растение». Обсуждается, как методы искусственного интеллекта и машинного обучения, применяемые для классификации почв (включая городские) и прогнозирования их свойств, фактически являются «мета-уровнем» анализа вычислительных способностей педосферы. Показано, что концепция «жизнь как вычисление» открывает новые перспективы для системного анализа и моделирования почвенных процессов, однако её применение требует учёта эмерджентных свойств биологических систем; в целом, интеграция этой концепции в почвоведение способствует формированию новой методологической базы, отвечающей вызовам антропоцена.

По окончанию эксплуатации пруды-шламонакопители являются вторичным источником загрязнения сопредельных сред. С использованием высокоэффективной жидкостной хроматографиии изучено содержание 12 приоритетных ПАУ в почвах бывшего шламонакопителя, расположенного в пойме р. Северский Донец, в пределах осушенного озера Атаманское. Показано, что медианное суммарное содержание ПАУ составляет 5520 нг/г, превышая фоновые значения в 16 раз. Почвы характеризуются чрезвычайно опасным уровнем загрязнения, а наибольший вклад в загрязнения вносят бенз(b)флуорантен, бенз(k)флуорантен, и дибенз(g,h,i)перилен.

Для изучения изменений на клеточном уровне в растениях озимой пшеницы на начальных стадиях роста в условиях загрязнения ионами меди и применения гуминовых удобрений был проведен вегетационный эксперимент с использованием песчаной культуры и с питательной смесью Прянишникова. В статье представлены морфометрические и цитометрические наблюдения корней и листовых пластинок 14-дневных всходов озимой пшеницы (Triticum aestivum L., сорт ДонЭко). Результаты показывают, что исследованные гуминовые удобрения оказали положительное влияние на рост и развитие проростков в условиях медного стресса, эффективно смягчая воздействие токсиканта. Гуматы оказали существенное влияние на корневую систему растений: количество корней и их длина, причем и при сочетанном внесении гуматов с солью меди, и без нее. В то же время загрязнение медью приводит к существенным деформациям кортекса и стелы корня, а также изменению формы клеток эпиблемы. Данный токсический эффект снижается при внесении в субстрат гуминовых удобрений. Листовые пластины растений оказались менее подвержены воздействию избыточного содержания меди в субстрате, а их внешняя структура осталась на приемлемом уровне без существенных деформаций.

Проведены исследования, направленные на оценку содержания минерального азота и уреазной активности в черноземе обыкновенном карбонатном при внесении гуминовых удобрений в почву. Гуминовые удобрения – гумат калия торфяной и леонардит, активированный микробиологическим препаратом. Опыт был заложен 2023–2024 годах, на стационаре ФГБНУ «Федеральный Ростовский аграрный научный центр» в Приазовской зоне Ростовской области. Исследования охватили два контрастных по погодным условиям вегетационных периода: с избыточным увлажнением в начале сезона и последующим дефицитом осадков (2023) и экстремально засушливый, и жаркий (2024), что позволило оценить влияние изучаемых гуматов на азотный режим чернозёма в широком диапазоне гидротермического стресса. Установлено, что влияние гуминовых удобрений на азотный режим носит опосредованный характер и зависит от погодный условий года и прежде всего режима увлажнения. В благоприятных или умеренно стрессовых условиях они выступают как активаторы биологических процессов, повышающие эффективность использования почвенных ресурсов и минеральных удобрений. В условиях экстремальной засухи их роль смещается в сторону поддержания почвенного плодородия и устойчивости агроэкосистемы за счёт улучшения физико-химических свойств почвы. Это делает применение гуминовых удобрений, и в частности, на основе леонардита, стратегически важным.

Орошение почв под рис методом затопления является весьма масштабным и довольно агрессивным вмешательством в гидрологию, химию и экологию почв. Поэтому изучение последствий такого орошения представляется весьма актуальным. Исследование темно-каштановой почвы рисового севооборота проводили в 2002 году и спустя 20 лет после прекращения орошения – в 2023 году. Изменения фиксировались уже на этапе полевых исследований. Морфологически они проявлялись в виде значительного повышения линии вскипания от 10% соляной кислоты (с 40 до 0 см), подъема уровня залегания горизонта скопления белоглазки (со 117 до 32 см), появления мельчайших кристаллов гипса по всему профилю почвы и формирование горизонта скопления новообразований гипса в виде крупных кристаллов, друз, ласточкиных хвостов с глубины 110 см.

В статье представлены результаты исследования и расчета запасов органического углерода почв на запечатанных территориях городов Ростов-на-Дону, Аксай и Батайск. Особое внимание уделено обоснованию мощности слоя почвы, которую необходимо учитывать при расчетах запасов органического углерода. На основе анализа профильного распределения содержания органического вещества в погребенных почвенных горизонтах и сравнения с аналогичными горизонтами зональных черноземов, а также расчета средней глубины залегания почвообразующей породы (197 ± 19 см), установлена нижняя граница для запечатанных почв – 200 см. Данный слой позволяет учитывать весь гумусово-аккумулятивный профиль и получать более полные результаты. Средние значения содержания органического углерода составили 1,70 ± 1,86% и 0,75 ± 0,55% для верхних техногенных и погребенных горизонтов соответственно. Определены удельные запасы (на единицу площади) органического углерода в изученном слое для запечатанных почв Ростовской агломерации в целом. Они составили в среднем 178,18 ± 24,11 т/га. Доля верхних трансформированных горизонтов урбиков (UR) в общем пуле углерода составляет 30–40% (73,13 ± 63,57 т/га). Полученные данные позволяют оценить масштабы запасов органического углерода в урбанизированной среде и их вклад в общий углеродный пул. Результаты исследования могут быть полезны для понимания процессов накопления и трансформации органического углерода в городских условиях, а также для разработки мероприятий по сохранению и восстановлению почвенного органического углерода на урбанизированных территориях.

В статье приведены результаты исследований по изучению влияния химически модифицированного биочара на морфометрические показатели яровой пшеницы в условиях вегетационного опыта. Установлено, что насыщенный суперфосфатом биочар (Б+Рс) проявил синергетический эффект. Его внесение в дозах 60 и 90 кг/га обеспечило увеличение длины побегов на 24,0 и 30,0 % соответственно. В варианте Б+Рс/60 отмечена максимальная длина корней (16,8 см) и их масса (2,25 г), что свидетельствует об усилении доступности фосфора и улучшении условий роста корней. Применение высокой дозы (150 кг д.в./га) нецелесообразно. Внесение немодифицированного биочара показало меньший эффект. Использование биочара, насыщенного суперфосфатом, позволит снизить дозу минеральных удобрений без потери эффективности. Полученные результаты следует оценить в условиях полевого опыта.

В вегетационном опыте оценивали ростстимулирующий эффект различных доз инновационного наноудобрения «НаноКремний» при выращивании озимой пшеницы сорта Агрофак на черноземе обыкновенном карбонатном. Исследования показали, что обработка семян озимой пшеницы «НаноКремнием» в дозе 300 г/т увеличивала показатель силы роста на 8,0 %, биомассу проростков на 10,0 %. При этом наибольшее влияние на длину побегов озимой пшеницы оказала обработка семян наноудобрением в дозе 450 г/т. Ростстимулирующая активность «НаноКремния» в дозе 600 г/т не зафиксирована. Изучаемые биометрические показатели в этом варианте были на уровне контроля или ниже. Полученные результаты показали, что обработка семян озимой пшеницы «НаноКремнием» в дозе 300 г/т является наиболее эффективной не только для повышения всхожести, но и для стимуляции начального роста и накопления биомассы на ранних этапах онтогенеза озимой пшеницы, что в перспективе может создать основу для формирования более высокой продуктивности растений.

В статье представлены результаты исследований по изучению влияния удобрений ИЗАГРИ на урожайность и качество плодов яблони в условиях приазовской природно-сельскохозяйственных зоны Ростовской области в 2024 г. Почва опытного участка – чернозем обыкновенный карбонатный слабогумусированный глинистый на жёлто-бурых глинах. В опыте изучали два сорта яблони: Сантана и Гала Дарк. Удобрения ИЗАГРИ демонстрировали сортоспецифичное действие: у Сантаны повышали урожайность (на 1,3 т/га) при снижении средней массы плодов на фоне более высокой нагрузки; у Гала Дарк - улучшали размер плодов при уменьшении среднего количества плодов на дереве без значимого влияния на урожай. Существенных различий в биохимическом составе и товарных качествах плодов между опытными и контрольными вариантами по обоим сортам не выявлено. Полученные результаты позволяют рекомендовать некорневые подкормки удобрениями ИЗАГРИ в интенсивных садах яблони при выращивании на черноземах обыкновенных. Для сорта Гала Дарк эффективность удобрений требует уточнения с учетом экономической целесообразности.

Статья посвящена оценке влияния жидких минеральных удобрений на динамику минерального азота в черноземе обыкновенном при выращивании озимой пшеницы по ресурсосберегающей почвозащитной технологии no-till за 2023–2024 гг. В производственном опыте использовали ЖКУ 11:37 в дозах 100,150 и 200 л/га на фоне двух подкормок КАС-32 в фазы весеннего кущения и выхода в трубку по 200 и 150 л/га соответственно. Применение КАС-32 и ЖКУ 11:37 в посевах озимой пшеницы позволяет улучшить азотный режим чернозёма обыкновенного и полнее реализовать генетический потенциал высокоурожайного сорта Алексеич. Максимальная урожайность получена при внесении ЖКУ в дозе 200 л/га на фоне двух подкормок – 36,9 ц/га, что на 62,0 % выше контроля. Результаты исследования свидетельствуют о необходимости применения ЖКУ и КАС для повышения продуктивности агроценозов озимой пшеницы в системе no-till.

В работе представлены результаты исследования на модельных площадках почв 30 км зоны наблюдения Ростовской АЭС. В аллювиально-луговой насыщенной мощной очень низкогумусной легкосуглинистой на аллювиальных погребенных отложениях почве в 0–10 см слое при отборе по сетке 10 на 10 м коэффициенты вариации составляют (%): по содержанию гумуса 33, рН – 2, емкости катионного обмена – 12, содержанию физической глины – 6, удельной активности ¹³⁷Cs – 68. В лугово-каштановой мощной среднегумусной тяжелосуглинистой на лессовидных суглинках составляет (%): по содержанию гумуса – 19, рН – 5, емкости катионного обмена – 12, физической глины – 3, удельной активности ¹³⁷Cs – 28. Сильная положительная корреляция в аллювиально-луговой и лугово-каштановой почвах присуща удельной активности ¹³⁷Сs по отношению к содержанию гумуса, физической глине и ЕКО. Умеренная отрицательная корреляция наблюдается в лугово-каштановой почве между удельной активности ¹³⁷Сs и кислотностью почвы. Этот же фактор в аллювиально-луговой почве характеризуется сильной отрицательной корреляцией (r=-0,77).

В статье представлены результаты исследования характеристик вертикального профильного распределения углерода, азота и металлов в криогенных почвах и породах центральной части Цинхай Тибетского плато. В ходе исследования на трёх площадках отбора проб в зоне многолетнемёрзлых почв и пород был проведён анализ содержания органического углерода, общего азота и металлов в почвенном профиле на глубину 0–500 см, а также выполнено сопоставление их распределения в поверхностных (0–100 см) и глубоких (200–500 см) горизонтах. Полученные результаты свидетельствуют о выраженных различиях физико химических свойств между верхними (0–100 см) и нижними (200–500 см) слоями почвенного профиля. Концентрации металлов по почвенному профилю варьируют в широком диапазоне, при этом для большинства металлов отмечены значимые положительные взаимосвязи. Кроме того, такие почвенные параметры, как pH, C/N, содержание неорганического углерода и электропроводность, оказывают отрицательное влияние на содержание металлов. Полученные данные подтверждают, что верхний слой почв преобразован под воздействием почвообразовательных процессов и криотурбации, тогда как нижний слой почв сохраняет преимущественно свойства материнских пород, а перераспределение металлов регулируется длительным воздействием низких температур и окислительно восстановительных условий. Полученные результаты представляют ценные новые данные для мониторинга окружающей среды в криосфере центральной части Евразии.

На базе экспериментального стационара по изучению почвенных конструкций проведены полевые натурные эксперименты по апробации почвенной и листовой диагностики на разных этапах вегетации газонных трав. Показано, что валовое содержание N, P и K в наземной части растений, находящихся в искусственно поддерживаемой фазе кущения, соответствует медианным значениям данных элементов, присущих Festuca rubra. Данный факт доказывает, что внесение 5г N/м2, обеспечивает нормальное развитие газонных трав в течение сезона, не провоцируя взрывного роста надземной части растений в весенне-летний период. Несмотря на относительно высокое содержание органического углерода (3,1%) в корнеобитаемом слое отдельных конструкций, что считается достаточным для выращивания газонных трав, сохраняется дефицит доступных минеральных форм азота, что подчеркивает необходимость комплексного подхода к почвенной диагностике для обеспечения аттрактивности газонных покрытий.

В статье приведены результаты исследований по изучению влияния жидких минеральных удобрений на содержание аммонийного и нитратного азота в черноземе обыкновенном по фазам развития гороха за 2022–2023 гг. Установлено, что использование жидких минеральных удобрений (КАС-32 и ЖКУ 11:37) при выращивании гороха по технологии no-till способствует улучшению азотного режима чернозёма обыкновенного. Содержание аммонийного и нитратного азота в почве по фазам развития гороха зависит от вида жидких минеральных удобрений и их дозы. Наибольшее влияние на уровень минерального азота в почве оказывает совместное применение КАС и ЖКУ в дозе 100 л/га. Оптимальные условия азотного режима почвы на удобренных вариантах сохранялись на протяжении всего периода вегетации гороха, что подтверждает пролонгированный характер действия ЖКУ и КАС. Полученные результаты доказывают целесообразность применения жидких минеральных удобрений в целях повышения плодородия черноземов обыкновенных в системе no-till.

Исследование посвящено изучению группового состава соединений Zn в черноземе южном при возделывании черешни. Установлено, что распределение Zn в почвенном профиле чернозёма южного характеризуется аккумулятивным типом, обусловленным биогенными процессами. Выявлена положительная корреляционная зависимость между обменными, комплексными соединениями Zn и содержанием гумуса. Непрочносвязанные соединения Zn отрицательно коррелировали с содержанием CaCO3 и реакцией почвенного раствора. Определены особенности группового состава Zn в черноземе южном, которые необходимо учитывать при оптимизации минерального питания плодовых культур.

Исследования проводили в Аксайском районе Ростовской области в 2019–2022 гг. в длительном полевом эксперименте на эрозионно-опасном склоне юго-восточной экспозиции крутизной до 3,5–4о балки Большой Лог. Изучали агрофизические и агрохимические свойства чернозема обыкновенного в чистом пару и под озимой пшеницей, посеянной по различным предшественникам. Цель работы заключалась в выявлении наиболее значимых параметров почвенного плодородия для возделывания озимой пшеницы. На основании проведения анализа главных компонент распределение агрофизических и агрохимический показателей черноземов обыкновенных, были выделены четыре главные компоненты (ГК), которые описывали 83,1 % общей дисперсии. Первая главная компонента характеризует обратную зависимость показателей состояния структуры от влажности почвы. Вторая главная компонента отражает взаимосвязь агрофизических и агрохимических свойств почвы (сток воды, количество водопрочных агрегатов и содержание макроэлементов, гумуса). Третья главная компонента выявляет связь между гребнистостью, запасом воды в снеге, водопроницаемостью и смывом почвы. Четвертая главная компонента выявила связь плотности почвы и мезоагрегатов. Предложенный подход может быть применен для выявления наиболее значимых параметров почвенного плодородия, оптимальных при возделывании озимой пшеницы.