3. КРАТКИЕ АННОТАЦИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТ
3.1. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ ПО БЮДЖЕТНОЙ ТЕМАТИКЕ
Проблемы почвоведения
Тема: Генезис, функция почв в организации
и устойчивости экосистем европейского
Северо-Востока. № Гр 01.2.00.107250
Выделены препараты гуминовых (ГК) и фульвокислот (ФК) из аллювиальных дерновых почв, формирующихся под различными типами растительности (под пологом пойменного мелколиственного леса и злаково-разнотравного луга). Исследован элементный состав препаратов гумусовых кислот и аминокислотный состав их гидролизатов. Выявлено, что ФК аллювиальных почв по содержанию углерода близки к ГК, но в отличие от последних содержат в 1.4-1.6 раза меньше азота, в 1.2-1.7 - водорода и в 2 раза больше кислорода. В аминокислотном составе ФК относительно повышено содержание кислых аминокислот и резко снижена доля аминокислот основного характера, по сравнению с ГК, в которых содержание этих групп составляет соответственно 28-29 и 12-14% от суммы идентифицированных аминокислот. Установлено, что в аллювиальных дерновых почвах, формирующихся под травянистой растительностью, ФК, по сравнению с аналогичными почвами лесных сообществ, имеют более ярко выраженную "периферическую часть" в структуре молекул. Об этом свидетельствует относительная обогащенность ФК аминокислотами и меньшая величина степени бензоидности. Показано, что при формировании гумусового профиля тип растительности не оказывает существенного влияния на степень сконденсированности и оптические свойства гуминовых кислот в гумусоаккумулятивных горизонтах (горизонт А1) аллювиальных дерновых почв. Вне зависимости от типа растительности степень бензоидности, рассчитанная для всех выделенных препаратов ГК по данным элементного состава, колеблется в пределах 33-34%, а электронные спектры поглощения щелочных растворов ГК практически идентичны. Дана характеристика и предварительная сравнительная оценка мезоструктур почвенного покрова (ПП) основных типов макрорельефа в бассейнах рек Печора, Мезень, Вычегда. В ПП равнин северной тайги преобладают болотно-подзолистые и болотные почвы, в средней тайге второе место занимают подзолистые почвы. Установлено, что ПП всех бассейнов мелкоконтурный и мезоструктуры состоят преимущественно из микроструктур: пятнистостей и комплексов. Пестрота и контрастность ПП флювиогляциальных и древнеозерных равнин возрастает к северу. Однако, ПП водоразделов моренных равнин Валдайского оледенения (Мезень) менее сложен и контрастен чем ПП более южных моренных водоразделов Московского оледенения (Вычегда), что обусловлено отсутствием на первых мелкозападинного палеокриогенного микрорельефа. Установлена тождественность основных почвообразовательных процессов на элементах мезорельефа подзон южной и средней тайги при освоении и длительном использовании дерново-подзолистых почв под пашней. Наиболее активно почвообразующие аккумулятивные процессы развиваются на освоенных почвах склонов в условиях латерального подтока воды и элементов питания. На склонах более активно протекают процессы гумификации, на фоне ослабления оподзоливания, менее контрастно перераспределение ила по профилю. Поэтому почвы склонов, особенно южных и юго-западных (наиболее теплых), рекомендуются к освоению в первую очередь. Выборочные осушительные и противоэрозионные защитные мероприятия необходимы в нижней части ложбин стока. Переувлажнение и оглеение в освоенных почвах на моренных отложениях наиболее активно развиваются. Причина - большая их плотность сложения по сравнению с покровными образованиями. Морфогенетические изменения при освоении и последующем осушении в них наиболее разнообразны. Приведено изучение изменений свойств дерново-подзолистых и подзолистых почв на покровных и моренных породах в результате освоения и осушения. Вовлечение в агрогенез лесных почв в обеих подзонах сопровождается ухудшением их физических свойств: значительным уплотнением почвы и разрушением почвенных агрегатов. Горно-тундровые слабодифференцированные и горно-тундровые торфяно-глеевые почвы территории Приполярного Урала в пределах северной части национального природного парка "Югыд ва" формируются в широком диапазоне высот (250-1100 м над ур. м.). Для этих почв характерно отсутствие резко выраженных численных изменений аналитических показателей мелкозема (менее 1 мм) по профилю. Получены новые сведения по минералогическому составу илистой и тонкопылеватой фракций горно-тундровых почв. Они имеют в целом сходный качественный состав - каолинит, иллит, хлорит, монтмориллонит. Смешанослойные хлорит-вермикулит и иллит-монтморилонит идентифицируются не во всех исследуемых почвах. Преобладающими являются иллит и минералы с жесткими структурами (группа "каолинит+хлорит"). Распределение по профилю содержания основных групп слоистых силикатов в целом носит разнонаправленный характер и характеризуется отсутствием резких изменений концентраций с глубиной. В качестве тенденции следует отметить небольшое накопление в верхней части профиля тундровых почв слоистых силикатов с жесткими структурами и обеднение их иллитом. Такое сочетание свойств горно-тундровых слабодифференцированных и торфяно-глеевых почв позволяет наряду с природно-климатическими условиями привлечь явления криогенеза и солифлюкционных процессов в качестве доминирующих в их генезисе. Проведена классификация подзолистых почв, сформированных на двучленных породах, установлены географические закономерности распространения, дана профильная оценка, изучены особенности морфологии, физических, химических свойств, гранулометрического и минералогического состава, выявлены процессы текстурной дифференциации. Основные типодиагностические признаки почв на двучленных породах определяются по морфологическому описанию профиля. Из всего разнообразия свойств почв наиболее важным диагностическим признаком является наличие (или отсутствие) в профиле текстурного горизонта. Почвы, имеющие этот горизонт, в сочетании с элювиальным и переходным cубэлювиальным горизонтами, представляют собой зону деградации (деструкции) верхней части текстурной толщи, и следуя принципам "Классификации почв России", должны быть отнесены к типу подзолистых в отделе текстурно-дифференцированных почв. Почвы без текстурного горизонта относятся к типу подзолов отдела альфегумусовых почв, но вместе с тем, они имеют морфологическое сходство с подзолистыми почвами. Так, в верхней толще тяжелого наноса проявляются признаки педогенного преобразования, обусловленные процессами элювиирования и иллювиирования. Это проявляется в виде светлых скелетан по стенкам трещин и наличием тонких глинистых кутан по граням педов. Названные процессы сочетаются с элементами педогенного оструктуривания почвенной массы. Выявлены основные закономерности изменения водопроницаемости почв в зависимости от гранулометрического состава и плотности сложения двучленных почвообразующих пород. Установлено, что резкое снижение фильтрации влаги на контакте пород двучленных почв выровненных участков, часто приводит к формированию контактного осветленного горизонта. Исследованы автоморфные почвы на однородных пылеватосуглинистых породах от северной тайги (Троицко-Печорск) до южной тундры (г.Воркута), выявлены морфологические особенности трансформации почв в зависимости от микрорельефа и характера растительного покрова. В пределах от северной тайги до южной тундры для всех профилей характерно наличие системы метаморфических горизонтов. В условиях северной и крайне северной тайги формируются почвы, близкие к светлоземам, для которых характерен подзолистый, часто иллювиально-железистый горизонты и отсутствует текстурный горизонт. В дренированных условиях лесотундры и тундры формируются профилей почв, близкие к криоземам, без глеевого горизонта, при застое влаги - глееземы с глеевым горизонтом. Продолжена работа по написанию "Объяснительной записки к "Государственной почвенной карте России, лист Р-40 (Красновишерск), м-б 1:1000 000". Дана характеристика почв, встречаемых в пределах листа Р-40, на территории Республики Коми, Пермской и Свердловской областей, Коми-Пермяцкого и Ханты-Мансийского национальных округов. Сделан подсчет площадей с учетом разнообразия гранулометрического состава и почвообразующих пород. Составлены карты изученности территории и почвенно-географическое районирование листа Р-40. Выявлены общие процессы педогенеза в тундровых почвах северо-западной части Большеземельской тундры, к которым относятся биогенная аккумуляция, Аl-Fe-гумусовая миграция (на легких породах), выщелачивание и формирование кислого ненасыщенного почвенно-поглощающего комплекса. Для морфолого-генетического строения суглинистых почв характерны грубогумусность, оглеение, слабая дифференциация профиля по илу, криогенные процессы. Для всех типов болот характерны длительное пребывание деятельного слоя в мерзлом состоянии, малая глубина летнего протаивания (не более 50-60 см), большая льдистость, переувлажненность, криогенная структура профиля. Оценена степень трансформации почв на буровых площадках нефтегазоконденсатного месторождения в северо-западной части Большеземельской тундры. Выявлено изменение морфологических свойств: окраски, сложения, агрегации. Показано, что стирание черт естественного профиля сопровождается появлением интенсивно темного (черного) цвета, образованием корки на поверхности почв, уплотнением сложения и локализацией признаков оглеения. В зависимости от количества загрязнителей происходит изменение всего профиля или его верхней части. В торфяниках и торфяно-болотных почвах активизируются специфические криогенные термокарстовые процессы. Трансформация химических свойств заключается в смещении реакции среды в нейтральную сторону, увеличении содержания обменных оснований и углерода. В результате физических нарушений и химического загрязнения увеличивается глубина залегания мерзлоты. Максимальное накопление тяжелых металлов соотносится с высоким содержанием нефтепродуктов (НУ). Наиболее высокая корреляционная связь определена между количеством нефтепродуктов и содержанием никеля, цинка. В наименьшей степени содержание НУ влияло на концентрацию кобальта и марганца. Содержание НУ в техногенно-нарушенных почвах дельты р. Печора на территории буровых скважин нефтегазоконденсатного месторождения ниже, чем в нефтезагрязненных водораздельных почвах. Здесь происходит более интенсивное вымывание загрязнений в период половодий. Вследствие этого, в нарушенных почвах дельты наблюдается начало формирования дернины, в нарушенных водораздельных почвах самовосстановления не отмечено. В пойменных техногенно-нарушенных почвах наблюдается увеличение Cu, Zn, Ni в 2-2,5 раза и некоторое увеличение Cd по сравнению с фоновыми значениями. На фоновом уровне остается содержание марганца и кобальта. На основании 7 лет мониторинга мощности сезонно-талого (деятельного) слоя грунта над вечной мерзлотой показано, что в доминирующих ландшафтах Европейского Севера деятельный слой устойчиво реагирует на изменения температуры воздуха. Получены уравнения этой связи с высокой степенью статистической достоверности. Показана роль экстремальных по температуре лет в динамике мощности деятельного слоя. Средствами статистического анализа выявлены ландшафтные факторы, контролирующие мощность деятельного слоя на локальном уровне. Полученные материалы могут использоваться для валидации моделей динамики деятельного слоя и прогнозирования его поведения в условиях глобального изменения климата. Работа проводится совместно с Государственным гидрологическим институтом, Санкт-Петербург. На 80% завершено составление базы данных по почвам РК. База данных включает 770 разрезов, проводится количественный анализ корреляции российской и международной классификаций почв. Данные анализа планируется использовать для подготовки предложений по частичному изменению классификации подзолов в WRB (Мировая справочная база данных по почвенным ресурсам). Изучены особенности формирования кислотно-основной буферности глееподзолистой и торфянисто-подзолисто-глееватой суглинистых почв бассейна верхнего течения р. Печоры. Установлено, что важнейшими характеристиками, ответственными за величину буферности к кислоте являются реакция среды, емкость катионного обмена, состав обменных катионов, содержание аморфного Al и меньше Fe. Выявлено влияние воздействия кислых растворов на органогенные горизонты подзолистых и болотно-подзолистых почв. Установлено, что повышение кислотности почв снижает запасы элементов минерального питания (Ca, Mg, K. Na), приводит к мобилизации алюминия и марганца. Подобные изменения в свойствах почв могут привести к нарушению функционирования почвенных экосистем. В элювиальных горизонтах важнейшими механизмами устойчивости почв к воздействию кислот являются реакция вытеснения протоном обменных катионов и реакции, определяющие переход в жидкую фазу алюминия. При воздействии кислоты на иллювиальный горизонт лесной подзолистой почвы главной буферной реакцией является вытеснение протоном обменных Са и Mg. Установлено, что основные запасы компонентов, обуславливающих устойчивость к кратковременному кислотному воздействию в почвенных профилях, принадлежат минеральным горизонтам. С увеличением степени гидроморфизма для почвенных профилей наблюдается снижение запасов буферных компонентов, вследствие уменьшения массы почвенного профиля при возрастании мощности органогенных горизонтов. В результате изучения химических и агрохимических свойств почвы после многолетнего взаимодействия анальцимсодержащей породы (АП) с почвой получены материалы, показывающие на сродство АП к почвообразованию и установлено влияние АП на параметры почвенных функциональных комплексов (ПФК). В ПФК произошло расширение емкости поглощения на 4,5%, изменились соотношения ионного состава Mg? и Cа? за счет их увеличения на 20 - 25%, уменьшилось протонирование ПФК на 7,4%. В органогенном ПФК отмечена тенденция уменьшения общего содержания гумуса при изменении его качественного состава, увеличилась насыщенность гумуса азотом на 20%. В алюмосиликатном ПФК, в наиболее подвижной его части, содержание подвижного А1 уменьшилось на 38%, в жестко структурированных частях ПФК- на 41%. В средообразующем ПФК уменьшилась протонированность на 4,5%, возросла подвижность калия на 3,2%. Активность биогенного ПФК, судя по фитотестированию, повышалась по сравнению с контролем в 2,5 раза. В целом, названные свойства ПФК, являющиеся по существу параметрами ЭЯП (элементарной ячейки почвообразования), свидетельствуют об активизации процесса почвообразования под влиянием АП. Наибольшее сродство АП к почвообразованию проявилось в ионообменных структурах АП. В структурах, ответственных за сорбцию фосфора, АП не оказала действия на почвообразование. Изучение предельных нагрузок ТМ (медь, цинк, кобальт, свинец, кадмий) на однолетних травах (овес, горох в смешанном посеве) показало, что реакцию растений на последовательное повышение содержания ТМ определял элемент, его количество и вид возделываемого растения. При повышении концентрации физиологически значимых микроэлементов (цинк и медь) до определенных пределов наблюдали устойчивый рост продуктивности растений. Оптимальные концентрации цинка для гороха (влияние на биомассу и развитие репродуктивных органов) составили 37.8-67.6 мг/кг и 25.5-46.9 мг/кг. Овес лучше развивался при более низком содержании цинка. Наиболее благоприятным для развития гороха было содержание меди в количестве 98.2 мг/кг: масса растений возрастала в 7-8 раз, а количество репродуктивных органов удваивалось. Концентрация меди > 127.2 мг/кг вызывала падение биомассы в сравнении с максимальной, но в то же время масса гороха значительно превышала массу растений на контроле. Оптимальные для развития гороха концентрации меди не совпадали с требованиями овса. Между продуктивностью овса и содержанием подвижной меди установлена отрицательная корреляция (r = -0.61?0.91). Благоприятный интервал для злакового компонента составил 33.2-45.7 и 15.7-23.3 мг/кг. Действие кадмия на растения было высокотоксичным. Начиная с концентрации 0.56 мг/кг шли процессы ингибирования роста и развития, с 0. 08 мг/кг - статистически значимое снижение продуктивности. Коэффициент корреляции между наличием подвижных соединений кадмия в почве и биомассой гороха составил -0.61?0.91. При содержании кадмия в почве от 0.6 до 1.5 мг/кг происходили нарушения в развитии растений, при > 3.9 мг/кг - репродуктивные органы отсутствовали. Действие свинца, в концентрациях ниже ОДК, было специфичным: при содержании его выше 11.8 мг/кг наблюдалась стимуляция роста и развитие гороха; при наличии элемента > 24.5 мг/кг - падение продуктивности овса.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3639 посещений с 29.03.2004 |