AGRIS - 

2023

Sidorova, V.A. | Yurkevich, M.G. | Bakhmet, O.N.

The characteristic of the distribution of organic carbon content across the soil profile is one of the most important tasks in assessing carbon stocks and sequestering capacity of soils. This study based on data from 78 soil profiles was conducted in 2019-2021 at 3 index plots in South Karelia to investigate the effect of land use type on the vertical distribution at the depth of 100 cm in soils differing in hydromorphysism (peat and mineral). It has been established that the content of organic carbon gradually decreases with depth. Mineral soils under forest are characterized by high carbon content at the surface, but a sharp decrease in the content with depth. An arable horizon is formed on anthropogenically transformed soils due to which the increased values of carbon content are preserved at great depths. Regardless of the type of land use, on mineral soils, the distribution of organic carbon content over the soil profile is well described by an exponential model. On peat soils, the vertical distribution of carbon content is more complicated and, in addition to the type of land use, is also determined by the thickness of the peat layer. | Характеристика распределения содержания органического углерода по почвенному профилю является одной из важнейших задач при оценке запасов углерода и секвестрирующей способности почв. На основании данных (2019-2021 гг.) по 78 почвенным профилям, заложенным на трех ключевых участках в южной Карелии, исследовали влияние типа землепользования на вертикальное распределение углерода на глубине 0-100 см в почвах, различающихся по степени гидроморфизма (минеральные и торфяные). Установлено, что содержание органического углерода постепенно уменьшается с глубиной. Минеральные почвы под лесом характеризуются высоким содержанием углерода у поверхности, но резким снижением содержания с глубиной. На антропогенно-трансформированных минеральных почвах формируется пахотный горизонт, за счет которого повышенные значения содержания углерода сохраняются и на больших глубинах. Независимо от типа землепользования, на минеральных почвах распределение содержания углерода по почвенному профилю достаточно хорошо описывается экспоненциальной моделью. На торфяных почвах вертикальное распределение содержания углерода имеет более сложный характер и кроме типа землепользования определяется также мощностью торфяного слоя.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2020

Treschevskaya, Eh.I. | Golyadkina, I.V. | Treschevskaya, S.V. | Knyazev, V.I.

CSAL | In all regions of Russia and abroad, where the extraction of minerals is carried out in an open way, technogenic landscapes arise. They cause great harm to the environment. One of the cheapest areas of restoration of disturbed landscapes is forest reclamation. To improve the forest-growing conditions of overburden rocks on the dumps form technosols. A two-component technosol was formed on the Beryozovy log sand of the Kursk Magnetic Anomaly on the sand-chalky dump after land surveying. At the initial stage of reclamation, balsam poplar (Populus balsamifera L.) was recommended among several dozen of tree and shrub species to restore disturbed lands as a fast-growing tree species. In the first 8 years, poplar showed fairly good preservation – 89.4-80.0%. It is known that it is necessary to create highly productive phytocenoses for the successful restoration of disturbed lands. The amount of organic matter synthesized by balsamic poplar is 2 times less compared to such soil-improving species as Robinia Pseudoacacia L. and Hippophae rhamnoides L. In addition, balsam poplar is characterized by a small phytomass of leaves – 3.5 c/ha at the age of 9, which is more than 5 times less than in the previously studied soil-improving species. In this regard, the reclamation role of leaves in poplar stands can be considered insignificant. The content of chemical elements in leaves and small roots of poplar, which have a direct effect on the accumulation of substances in substrates, is 1.5-1.3 times less than that of robinia and sea buckthorn. Balsam poplar (in the conditions of disturbed lands) does not form long-term stable stands. By the age of 35, its safety is 15.4%, and by the age of 42 years – 11%. Based on the study of balsam poplar plantings under the age of 42 years, this species cannot be recommended for forest reclamation of dumps in technogenic landscapes./Во всех регионах России и за рубежом, где добыча полезных ископаемых производится открытым способом, возникают техногенные ландшафты, наносящие большой вред окружающей среде. Одним из наиболее дешевых направлений восстановления нарушенных ландшафтов является лесная рекультивация. Для улучшения лесорастительных условий вскрышных пород на отвалах формируют техноземы. Двухкомпонентный технозем был сформирован на песчано-меловом гидроотвале Березовый лог Курской магнитной аномалии после проведения землевания. На начальном этапе рекультивации тополь бальзамический (Populus balsamifera L.) был рекомендован среди нескольких десятков древесных и кустарниковых пород для восстановления нарушенных земель как быстрорастущая древесная порода. В первые 8 лет тополь показал достаточно хорошую сохранность – 89,4-80,0%. Известно, что для успешного восстановления нарушенных земель необходимо создание высокопродуктивных фитоценозов. Количество же органического вещества, синтезированного тополем бальзамическим, в 2 раза меньше по сравнению с такими почвоулучшающими породами, как робиния лжеакация (Robinia Pseudoacacia L.) и облепиха крушиновидная (Hippophae rhamnoides L.). Кроме того, тополь бальзамический характеризуется небольшой фитомассой листьев – 3,5 ц/га в 9-летнем возрасте, что более чем в 5 раз меньше, чем у исследованных ранее почвоулучшающих пород. В связи с этим мелиорирующую роль листьев в насаждениях тополя можно считать незначительной. Содержание химических элементов в листьях и мелких корнях тополя, оказывающих прямое влияние на аккумуляцию веществ в субстратах, в 1,5-1,3 раза меньше, чем у робинии и облепихи. Тополь бальзамический в условиях нарушенных земель не формирует долговечных устойчивых насаждений. К 35 годам его сохранность составляет 15,4%, а к возрасту 42 лет – 11,0%. На основании изучения насаждений тополя бальзамического в возрасте до 42 лет эта порода не может быть рекомендована для лесной рекультивации отвалов в техногенных ландшафтах.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Plotnikova, O.O., The V.V. Dokuchaev Soil Science Inst., Moscow

The rill erosion affects significantly on the processes of arable soils degradation. Therefore the aim of the work was to continue the development of hydraulic and statistical methods for assessing the transportation of soil material by shallow streams. For this purposes, we conducted the verification of shallow water flows transporting capacity equation. As an object we used typical chernozems with medium depth light clay loamy on loess like clay loams deeply tilled non-eroded, weakly eroded and medium eroded. Samples for the purposes of the study were collected in the Kursk region. The comparison of the experimental and calculated by the equation turbidity values showed a satisfactory correspondence. The average relative error of calculations contained in modulo 18.0%, and the correlation coefficient was 0.89. The model experiment on a large erosion flume revealed that the weighted average diameter of the aggregates moved by the flow is increased as the flow velocity is also increased. However, the diameter of aggregates deposited in the bed is decreased. This regularity was revealed as with air-dry initial state of the samples and with capillary-moistened initial state. It was found that the water flow of the low speed (0.3915 m/s) washes out first the multi-ordered and the most consistent humified aggregates (including coprolites), whereas the pieces of less humified aggregates and separate mineral grains are accumulated on the bed. We revealed that this is quite specific for both types of the initial states of the samples. It was noted that the fractions sizes of the aggregates washed out by the flow at both initial states of the samples are congruent; the same is true for aggregates deposited in the channel. | Ручейковая эрозия вносит существенный вклад в процессы деградации пахотных почв, поэтому целью работы было продолжение разработки гидравлических и статистических методов для оценки транспорта мелководными потоками почвенного материала. Для этого на примере черноземов типичных среднемощных легкосуглинистых на лёссовидных суглинках глубокопахотных несмытого, слабосмытого и среднесмытого проведена верификация уравнения транспортирующей способности водных потоков малой глубины. Образцы для исследования были отобраны в Курской области. Сопоставление полученных экспериментально и рассчитанных по уравнению значений мутности показало удовлетворительное соответствие. Средняя относительная ошибка расчетов составила по модулю 18.0%, а коэффициент корреляции – 0.89. В модельном эксперименте на большом эрозионном лотке было установлено, что средневзвешенный диаметр влекомых потоком агрегатов увеличивается с возрастанием скорости потока, а диаметр отложившихся в русле агрегатов уменьшается. Данная закономерность выявлена как при воздушно-сухом, так и при капиллярно-увлажненном исходном состоянии образцов. Установлено, что водный поток при низкой скорости (0.3915 м/с) прежде всего выносит многопорядковые и наиболее плотные прогумусированные агрегаты (в том числе копролиты), а в русле откладываются обломки менее гумусированных агрегатов и отдельные минеральные зерна. Выяснено, что такие особенности характерны для обоих вариантов исходного состояния образцов. Отмечено, что размеры фракций вынесенных потоком агрегатов при обоих исходных состояниях образцов совпадают, то же характерно и для отложившихся в русле агрегатов.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Gurina, I.V. | Shchirenko, A.I. | Rogozina, Yu.S., Don State Agrarian Univ. Novocherkassk Inst. of Engineering and Land Reclamation, Rostov Region

The component analysis of geosystem "abandoned industrial waste storage point" was performed to assess the degree of transformation of the territory as the result of anthropogenic impact. Methodological basis of the research was landscape (geosystem) approach. It was found that the given geosystem according to degree and nature of changes of landscape forming components can be considered as highly modified (disturbed). In this regard, recultivation should culminate in a biological stage, aimed at the development of geosystem as a whole. As a result, a cultural landscape that will provide the maximum biological efficiency with minimum energy costs and will have the necessary stability, self regeneration potential and great biodiversity must be created in the restored area. This achievement is possible at complex use of different types of land reclamation. The classification of land reclamation used at the biological stage of recultivation is offered. It was found that the use of various types of land reclamation implemented by carrying out reclamation activities, which in turn, are fulfilled by the appropriate methods and techniques, provides the formation of the cultural landscape on the recultivated territory. The stages of artificial phytocenosis creation on disturbed lands in urbanized areas are developed and theoretically proved. The practical significance lies in the elimination of negative consequences of anthropogenic impact on landscapes, the improvement of the human environment and the involvement of disturbed lands into beneficial use. The results of the research were adopted into production, and are recommended for broad practical use. | С целью оценки степени трансформации территории в результате антропогенного воздействия был выполнен компонентный анализ геосистемы "отработанный накопитель промышленных отходов". Методологической основой исследований являлся ландшафтный (геосистемный) подход. Было установлено, что по степени и характеру изменения ландшафтообразующих компонентов рассматриваемую геосистему можно отнести к сильно измененным (нарушенным), поэтому ее рекультивация должна завершаться биологическим этапом, направленным на формирование геосистемы в целом. В результате на восстанавливаемой территории должен быть создан культурный ландшафт, который будет обеспечивать максимум биологической продуктивности при минимуме энергетических затрат, обладать необходимой устойчивостью, самовосстановительным потенциалом и большим биоразнообразием. Достижение этого возможно при комплексном применении различных видов мелиораций. Предложена классификация мелиораций, используемых на биологическом этапе рекультивации. Установлено, что применение различных видов мелиораций, реализуемых проведением мелиоративных мероприятий, которые выполняются соответствующими способами и приемами, обеспечивает формирование культурного ландшафта на рекультивируемой территории. Разработаны и теоретически обоснованы этапы создания искусственного фитоценоза на нарушенных землях урбанизированных территорий. Практическая значимость работы заключается в ликвидации отрицательных последствий антропогенного воздействия на ландшафты, оздоровлении среды обитания человека и вовлечении нарушенных земель в полезное использование. Результаты исследования прошли производственную апробацию и рекомендуются для широкого использования на практике.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Vershinina, I.V. | Titova, V.I., Nizhnij Novgorod State Agricultural Academy

The aspects of changes in the number and structural components of microfaunistic complex of technogenically disturbed soils in the conditions of the agricultural landscape were studied. The main aim of the work was to estimate the influence of mineral fertilizers (P60K60) and organic-mineral system of fertilizers (P60K60 + 60 t/ha of peat-manure compost) on the regeneration processes in the community of small soil invertebrates from mechanically disturbed soils. Research on the restoration of the number and structure of microarthropods was carried out on gray light forest loamy soils in Nizhniy Novgorod region. Two farming plots were monitored. In the spring period of 2010 there was reconstruction on the main pipeline on them resulting in disturbance of soils. To estimate the total number of small soil invertebrates (oribatid mites and springtails) in 2010-2012 2160 soil monoliths were selected and analyzed, a volume of each was 125 cm3. The accounting of the small soil invertebrates was conducted in the laboratory according to the method of Tullgren-Berlese using electric lamps. It was found that the mineral system of fertilizers applied on the mechanically disturbed soils, had a beneficial effect on the complex of microscopic invertebrates, increasing their population. The maximum number (354 units/m2) of microarthropods in the variant with application of P60K60 was noted in 2012. The fact of positive influence of joint application of peat-manure compost (60 t/ha) and mineral fertilizers (P60K60) on the number of small soil arthropods is emphasized. It was found that organic-mineral system of fertilizers in comparison with mineral one provides the most rapid and effective regeneration of the number and structure of the complex of microarthropods. | Изучены особенности изменения численности и структурных компонентов микрофаунистического комплекса техногенно нарушенных почв в условиях агроландшафта. Основной целью работы была оценка влияния минеральных удобрений (P60K60) и органоминеральной системы удобрений (P60K60 + торфонавозный компост 60 т/га) на регенерационные процессы в сообществе мелких почвообитающих беспозвоночных механически нарушенных почв. Исследования по восстановлению численности и структуры микроартропод осуществлены на серых лесных легкосуглинистых почвах Нижегородской области. Мониторингу были подвергнуты 2 участка агроценоза, на которых в весенний период 2010 г. проводили ремонтные работы на магистральном нефтепроводе, вследствие чего почвы были нарушены. Для оценки общей численности мелких почвенных беспозвоночных (орибатид и коллембол) за 2010-2012 гг. было отобрано и проанализировано 2160 почвенных монолитов, каждый объемом 125 см3. Непосредственный учет мелких почвенных беспозвоночных проведен в лабораторных условиях по методу Тульгрена-Берлезе с использованием электрических ламп. Выявлено, что минеральная система удобрений, применяемая на механически нарушенных почвах, оказывает благоприятное воздействие на комплекс микроскопических беспозвоночных, способствуя увеличению их численности. Максимальное число (354 экз/м2) микроартропод в варианте с применением P60K60 отмечено в 2012 г. Особо подчеркивается факт положительного влияния совместного применения торфо-навозного компоста (60 т/га) и минеральных удобрений (P60K60) на обилие мелких почвенных членистоногих. Установлено, что органоминеральная система удобрений по сравнению с минеральной обеспечивает наиболее быструю и эффективную регенерацию численности и структуры комплекса микроатропод.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2015

Titova, V.I. | Shakhov, S.S., Nizhnij Novgorod State Agricultural Academy

For studying influence of mechanical soil disturbance on its cellulolytic activity (CA) a model vegetation-field experience on three soil samples - sod-podzolic sandy loam soil (SPSL), light-gray forest loam soil (LGFL) and podzolized loamy chernozem soil - (PLC) was laid in the conditions of Nizhny Novgorod region. The variants consist of simulated disturbed soils with the ratio of arable layer to the subsurface of 1:1 and 1:2, respectively, which were compared with the undisturbed analogues (control ones). Observations were realized three times during the season with an interval of 30 days. It was revealed that technogenic change of soil leads to its acidification and reducing of organic matter content, which, in turn, inhibits the activity of cellulolytic organisms in variants of 1:1 and 1:2 (in SPSL soil within respective variants CA was 7 and 16% compared with 24% in control; for LGFL soil - 30 and 22% compared with 43% in control; for PLC - 38 and 26% compared with 63% for control one). The functional and strong law of pH, the carbon content and the CA in mechanically disturbed soils of all the analyzed soil types (PLC soil correlation coefficients of CA to the carbon content was 0.9463 and to pH - 0.9077; for LGFL - 0.9856 and 0.9377, for PLC - 0.9344 and 0.9436 respectively) was proved on the basis of the values of Pearson correlation coefficient. The findings indicate a decline in activity of the microbiota in the mechanically disturbed soils and inhibition in processes of organic matter transformation in these systems. | В условиях Нижегородской области в 2014 г. для изучения влияния процесса механического нарушения почв на их целлюлозолитическую активность (ЦА) был заложен модельный вегетационно-полевой опыт на 3 почвенных образцах: дерново-подзолистой супесчаной (ДПС) и светло-серой лесной легкосуглинистой (ССЛЛ) почвах, а также чернозёме оподзоленном среднесуглинистом (ЧОС). Варианты опыта - смоделированные нарушенные почвы с соотношением пахотного слоя к подпахотному 1:1 и 1:2, соответственно, которые сравнивались с ненарушенным аналогом (контроль). Наблюдениями, проводимыми трижды в течение сезона с интервалом в 30 дней, выявлено, что техногенноe изменениe почв приводит к подкислению среды и снижению содержания органического вещества, следствием чего является ингибирование ЦА в вариантах 1:1 и 1:2 в сравнении с контролем: степень разложения клетчатки для ДПС почвы в соответствующих вариантах составила 16 и 7% в сравнении с 24% на контроле; для ССЛЛ почвы - 30 и 22% в сравнении с 43% на контроле; для ЧОС - 38 и 26% в сравнении с 63% на контроле. На основании расчета коэффициентов корреляции Пирсона доказана функциональная и сильная зависимость ЦА от реакции среды и содержания углерода в механически нарушенных почвах всех исследуемых типов: для ДПС почвы коэффициент корреляция ЦА с содержанием углерода составил 0,9463, а с реакцией среды - 0,9077; для ССЛЛ - 0,9856 и 0,9377, а для ЧОС - 0,9344 и 0,9436, соответственно. Результаты свидетельствуют о снижении активности микробиоты в нарушенных почвах и торможении процессов трансформации органического вещества в этих системах.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2014

Titova, V.I. | Vershinina, I.V., Nizhnij Novgorod State Agricultural Academy

Presented are the features of changes in floral structure of phytocenosis of mechanically disturbed soil under conditions of the natural ecosystem with natural self-healing and against the background of partial biological recultivation. The self-restoration ability of the phytocenosis after technogenic impact has been evaluated, and importance of recultivation for restoration ability of the natural ecosystem was identified. The investigation of successions in phytocenoses was carried out on light-gray forest soils in Nizhny Novgorod region. Two monitored plots in the spring of 2010 were subjected to the repair work on the main oil pipeline, in consequence of that the soil cover was disrupted and plant community was completely destroyed. The third plot was used as reference one. Biological recultivation of one plot consisted in application of dolomite powder (4 t/ha). Supervision of phytocenosis development conducted during 2010-2012 according to standard conventional geobotanical methods using sample plots. On disturbed soils regenerative plant community formed, which in its floral structure is very different from the control variant. So, the main component of the newly formed phytocenosis after the disturbance is weed-ruderal vegetation, portion of which in the composition of technologically transformed natural rbiogeocenosis exceeds half of all noted plant organisms already in the first year after the disturbance. The greatest development of weeds observed for members of the family Compositae, more than 44 %, and in the composition of herbs their amount is on the level of 63…69 %. Under conditions of soil disturbance emerging plant communities include species atypical for sustainable phytocenoses of dry meadows. Partial recultivation (liming) contributed to the increase of the total amount of plants, intensive development of the cereal component and the appearance of legumes. | Представлены особенности изменения флористической структуры фитоценозов механически нарушенных почв в условиях природной экосистемы при естественном самовосстановлении и на фоне частичной биологической рекультивации. Проведена оценка восстановительной способности натурфитоценоза после оказанного на него техногенного воздействия и выявление роли рекультивационных мероприятий в регенерационном потенциале природной экосистемы. Исследовали сукцессионные процессы в фитоценозах, произрастающих на светло-серых лесных почвах (Нижегородская обл.). На 2 реперных участках в весенний период 2010 г. проводились ремонтные работы на магистральном нефтепроводе, вследствие чего был нарушен почвенный покров, а растительное сообщество полностью уничтожено. Третий участок служил контрольным. Биологическая рекультивация на одном из участков заключалась во внесении доломитовой муки (доза 4 т/га). Наблюдения по оценке развития фитоценозов проводили в 2010-2012 гг. по стандартным общепринятым геоботаническим методикам с использованием пробных площадей. На нарушенных почвах формируется регенерационное растительное сообщество, которое по своей флористической структуре резко отличается от контрольного варианта. Так, основным компонентом вновь формирующегося после нарушения фитоценоза служит сорно-рудеральная растительность, доля которой в составе техногенно трансформированного природного натурбиогеоценоза превышает половину всех отмеченных растительных организмов уже в первый год после нарушения. Наибольшее развитие среди сорных трав отмечено для представителей семейства Сложноцветные – более 44%, а в составе разнотравья их количество находится на уровне 63…69%. В условиях нарушения почвенного покрова формирующиеся растительные сообщества включают виды, нетипичные для устойчивых фитоценозов суходольных лугов. Частичная рекультивация (известкование) способствовала увеличению общего количества растений, интенсивному развитию злакового компонента и появлению бобовых трав.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2011

Mikhajlova, T.A., mikh@sifibr.irk.ru | Shergina, O.V., Russian Academy of Sciences. Siberian Branch, Irkutsk (Russian Federation). Siberian Inst. of Plant Physiology and Biochemistry

Within an urban territory a high content of lead (in many cases 10 times higher than background level) in needles of pine and larch, and in leaves of birch and poolar was found. Disbalance of element content in assimilating organs of trees became apparent as increasing the lead content and decreasing of nitrogen, phosphorus, calcium, magnesium, potassium, manganese content. A significant amount of mobile (available for plants) lead-containing compounds in the all genetic soil horizons and their active migration within soil profile were discovered in the urban territory. When comparing the data on lead content in soil horizons with its concentration in the needles and leaves of trees a positive correlation of high level (r=0.52-0.75) was revealed. According to these results, lead can come to the assimilative organs of trees from all genetic horizons of the urban soils. Possibility of increasing the toxic effect of lead on plants in the presence of a number of other pollutants was shown | На урбанизированной территории обнаружено высокое содержание свинца в хвое сосны и лиственницы, листьях березы и тополя (во многих случаях выше фонового уровня на порядок). Выявлен дисбаланс элементов в ассимиляционных органах городских древесных растений, выражающийся в увеличении доли свинца на фона снижения долей азота, фосфора, кальция, магния, калия, марганца. На городской территории обнаружено значительное содержание подвижного (доступного для растений) свинца во всех генетических горизонтах почв и его активная миграция в пределах почвенного профиля. При сопоставлении данных о содержании свинца в почвенных горизонтах с его концентрацией в хвое и листьях деревьев выявлелены прямые корреляции (r = 0.52—0.75). Согласно этим результатам, свинец может легко поступать в ассимиляционные органы древесных растений из всех горизонтов почв города. Показана возможность усиления токсического воздействия свинца на растительный организм в присутствии ряда других техногенных поллютантов

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation