Почвоведение

Пустынный или скальный загар (СЗ) представляет собой тонкое образование на открытой поверхности плотных пород в виде налета, пленок или корочек с характерным блеском и красновато-черным оттенком. В данной работе использовали оба термина взаимозаменяемо. СЗ состоит в основном из глинистых минералов, оксидов железа и марганца. История его изучения насчитывает более двух столетий. Скальные загары весьма характерны для аридных, в несколько меньшей степени – семиаридных областей. В качестве основных факторов формирования СЗ выступают солнечное излучение, ветер (точнее связанные с ним аэральный привнос материала и ветровая корразия), вода и микробная активность, а также особенности взаимодействия между этими факторами. Скорость образования СЗ составляет всего несколько микрон за тысячелетие. Длительное существование скального загара в меняющихся условиях позволяет рассматривать его в качестве носителя информации об окружающей среде прошлого. Настоящая работа представляет собой критический обзор современных представлений о СЗ. Обсуждаются основные гипотезы образования СЗ, его география, разнообразие в различных климатических и литологических условиях, возраст и особенности датирования, магнитные свойства, наличие педогенных признаков, диагностическое значение СЗ в почвенной классификации, а также некоторые исторические аспекты. Особое внимание уделяется аналитическим методам, которые применяются для изучения химического и минералогического состава загара.

Приведены данные о распределении и формах нахождения радия-226, урана-238 и тория-232 в профиле дерново-подзолисто-глеевой почвы (Albic Stagnic Retisol), а также в разных размерных фракциях марганцево-железистых конкреций, занимающих 17% массы элювиального горизонта. Исследование форм соединений радионуклидов проводили методом последовательных экстракций Ф.И. Павлоцкой с дополнительным выделением фракции органического вещества. Показано, что удельные активности радионуклидов распределены в почвенном профиле по элювиальному типу. Относительное содержание суммы биологически доступных (водорастворимая и обменная формы) и геохимически подвижных соединений (водорастворимая, обменная и собственно подвижная формы) уменьшается в ряду радий-226 (11.9–28.5 и 15.3–32.5% от суммарных активностей соответственно) > уран-238 (2.9–5.3 и 6.0–8.9%) > торий-232 (0.2–4.4 и 1.1–7.4%). По сравнению с вмещающей массой элювиального горизонта ортштейны всех размеров накапливают радионуклиды: средневзвешенные коэффициенты накопления для радия-226, тория-232 и урана-238 составляют 2.1, 1.8 и 1.7 соответственно. Вне зависимости от размерной фракции ортштейнов, радий-226 в основном накапливается в составе обменных соединений, уран-238 – в составе собственно подвижной фракции, а поглощение тория-232 в зависимости от размеров новообразований происходит за счет как собственно подвижной фракции, так и соединений, связанных с органическим веществом и полуторными оксидами железа и алюминия. В почвенном профиле удельные активности радионуклидов значимо положительно коррелируют между собой и с содержанием элювиально-иллювиально дифференцированных типоморфных элементов, физической глины и илистой фракции, а также отрицательно – с содержанием марганца и органического вещества. Для тория-232 в элювиальном горизонте выявлена прямая корреляционная связь с железом и обратная с кальцием.

Почвенную эмиссию СО₂ измеряли полевым камерным методом в опыте по применению технологии no-till (без обработки почвы) на черноземовидных почвах приамурского региона России. Температура почвы является хорошим предиктором эмиссии (R² = 0.8, p < 0.001), что позволило использовать непрерывные ряды температур почвы с логгеров для расчета сезонных потоков с частотой 6 раз в сутки. Суммарный годовой поток на экспериментальном участке (no-till) был на 0.69 т С/га или на 23.6% ниже, чем на контрольном (традиционная обработка почвы). Вклад летнего периода в годовой поток составил 59%. Двухфакторная T&P-модель (температура и осадки) показала завышение годового потока на 40%. Применение для моделирования температуры воздуха с ближайшей метеостанции дало занижение суммарного потока на 13–20%. Запасы углерода в слое почвы 0–30 см по вариантам опыта значимо не различались. Обработка почвы уменьшает плотность верхних горизонтов на 8–12%, однако плотность остается в пределах оптимума для сои. На участке no-till стабильно выше и объемная влажность почвы (в среднем на 38% в слое 0–5 см), что является стратегически важным преимуществом ввиду частых периодов с недостатком влаги.

Оценивали влияние солевого состава на ферментативную активность почв Астраханской области: солончаков (Haplic Solonchaks (Aridic)), бурых аридных (Endosalic Calcisols) и аллювиальных дерновых (Calcic Fluvisols) почв. Исследовано 10 почвенных образцов, отобранных в верхнем слое почвы (0–20 см) с территории Наримановского и Приволжского районов Астраханской области. В исследуемых почвенных образцах преобладают сульфатный и сульфатно-хлоридный типы засоления. В незасоленной аллювиальной дерновой почве Приволжского района Астраханской области выявлен максимальный интегральный показатель ферментативной активности по всем классам ферментов (87%), тогда как в аналогичной почве со средней степенью засоления его значение было в 1.5 раза ниже. При засолении почв наибольшую чувствительность проявляли ферменты цикла С (инвертаза, дегидрогеназы), N (уреаза), S (арилсульфатаза) и P (фосфатаза), а наименьшую – ферменты цикла O (аскорбатоксидаза и пероксидаза). Использование активности ферментов в засоленных почвах в качестве диагностического показателя возможно с учетом типа почв, химизма засоления.

Урупский горно-обогатительный комбинат – крупнейшее на Юге России предприятие добычи и обогащения медного колчедана, отходы которого содержат в себе высокие концентрации тяжелых металлов. Проведенное исследование позволило впервые определить зону негативного воздействия хвостохранилища Урупского комбината на прилегающую территорию: степень загрязнения, приоритетные поллютанты, расстояние от хвостохранилища, подверженное загрязнению, и расстояние от хвостохранилища, на котором изменяются биологические свойства почв. Дана оценка степени загрязнения верхнего слоя 0–10 см горно-луговой черноземовидной почвы (Mollic Leptosol) 48 потенциально токсичными элементами (ПТЭ) в зависимости от расстояния от хвостохранилища и влияния загрязнения на биологические свойства почвы. Установлены приоритетные поллютанты, которыми почва загрязнена в наибольшей степени: на расстоянии 5 м от хвостохранилища содержание в почве Ag выше, чем в фоновой почве в 63 раза; Sb – в 25; Hg – в 23; Cu – в 19; Te – в 19; Zn – в 14; Cd – в 14; As – в 13; Mo – в 12; Pb – в 6. В то же время на расстоянии 300–400 м от хвостохранилища загрязнение почвы уже не наблюдается. Негативное влияние хвостохранилища на активность каталазы, дегидрогеназ, общее количество бактерий и длину корней проростков редиса не наблюдается с 100 м от хвостохранилища, на активность уреазы, всхожесть, энергию, скорость прорастания, длину побегов проростков редиса – с 200 м, активность инвертазы – с 300 м, обилие бактерий рода Azotobacter – с 400 м. Степень снижения биологических показателей состояния почвы коррелирует с содержанием в ней ПТЭ. Наиболее чувствительными к полиметаллическому загрязнению горно-луговой почвы от хвостохранилища Урупского ГОК являются обилие бактерий рода Azotobacter, активность дегидрогеназ и инвертазы, наиболее коррелятивными – активность дегидрогеназ, каталазы, инвертазы.