Эколого-функциональная география почв естественных и антропогенно-преобразованных экосистемНИР

Ecological and functional geography of soils in natural and anthropogenically transformed ecosystems

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Этап 2016 года Влияние современных приемов создания и поддержания городских почв на состояние комплексов почвенной биоты (мезофауны)
Результаты этапа: На основе изучения разновозрастных почв и почвоподобных рекультивационных тел г. Москва (возраст от n до n x103) функционирующих в условиях различного функционального использования будет сформулировано представление о разнообразии путей и факторов эволюции городских почв." Во второй половине XX века в связи с обострением экологических проблем в городах началось активное изучение вопросов городского почвообразования. К настоящему моменту установлена специфичность почв и почвенного покрова городов, почвы урбанизарованных ландшафтов включены в международную классификацию почв (World Reference Base for soil resource, 2007). В настоящее время сотрудниками ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова продолжается изучение генетического разнообразия почв г. Москва, а также углубленное изучение свойств городских почв, обеспечивающих выполнение ими важнейших функций в биосфере и экосистемах. Исследования ведутся в почвах, сформированных под влиянием разнотипного и разновременного антропогенного воздействия на территориях лесопарков, садов, рекреационных и селитебных зон. Анализ эволюционного развития почв производится с опорой на диагностику почвенных горизонтов, постоянно совершенствуемую в процессе исследований. Условия почвообразования претерпевают существенную трансформацию на территориях городских агломераций. Городские почвы формируются синлитогенно. Следовательно, их свойства в большой степени зависят от субстрата, на котором они сформированы. Ведущим фактором почвообразования в городе является фактор функционального использования территории, определяющий характер и скорость накопления урбоседимента. Таким образом, свойства специфических городских почв соответствуют геохимическим особенностям городской среды в целом и направлению антропогенного воздействия применительно к локальным условиям. Получены комплексные представления о формировании природно-антропогенного разнообразия почв на территории г. Москвы на основе природного разнообразия и особенностей антропогенного воздействия. Для сельских поселений и их окрестностей характерно постепенное увеличение разнообразия почв при разнокачественном и разновременном воздействии (агрогенном, селитебном и техногенном). На городских территориях происходит уменьшение разнообразия и конвергенция свойств при интенсификации воздействия в условиях современного градостроительства. На современном этапе существования городских территорий разнообразие почв и почвоподобных тел увеличилось за счет деятельности по рекультивации и улучшению свойств городских почв. Впервые выделены ряды антропогенной трансформации почв городских территорий, которые рассматривают профиль почв как постепенно трансформирующуюся с изменением землепользования систему горизонтов. Что помогает отразить разнообразие городских почв в эволюционном аспекте от слабо измененных природных почв до сконструированных почвоподобных тел. Основные ряды формирования и трансформации (эволюции) почв городских территорий ранее занятых природными лесными почвами: 1. ряд урбопедогенной трансформации природных почв и грунтов в урбостратоземы (часто включает в себя стадию агротрансформации); 2. ряд техногенно-рекультивационного формирования техноземов или слаборазвитых почв на техногенных отложениях и их урбопедогенной трансформации в урбостратоземы; 3. ряд трансформации аллювиальных почв и полугидроморфных почв низких террас в городские почвы при замене аллювиального седимента городским; 4. ряд рекреационной (окультуривающей) трансформации от реплантоземов к образованию высоко окультуренных почв или многогумусных урбостратоземов; 5. ряд техно-трансформации почв под дорожной сетью. Четыре первых эволюционных ряда имеют своим результатом образование урбостратоземов. Пятый ряд описывает трансформацию почв под уплотняющим и запечатывающим (с изменением физических режимов) воздействием дорожной сети от тропинок в парке к почвам под асфальтовыми покрытиями. На охраняемых природных территориях в городе также описан ряд постагрогенной трансформации почв в условно естественные разности. Для почв, составляющих выделенные ряды, установлены не только морфологические и некоторые химические и физико-химические свойства, но и биологические и биохимические характеристики. Обнаружена разнообразная фауна крупных почвенных беспозвоночных, животных—21 систематическая группа из 6 классов беспозвоночных: Oligochaeta, Gastropoda, Arachnida, Crustacea, Myriapoda, Insecta. В парковых насаждениях она сравнима по набору групп с фауной природных зональных ландшафтов. Только четыре группы мезофауны встречаются в почвах всех пробных участков на парковых территориях. Это дождевые черви (Lumbriсidae), многоножки геофилиды (Geophilidae), пауки (Aranei) и хищные коротконадкрылые жуки стафилиниды (Staphylinidae). В почвах парков часто встречаются многоножки диплоподы (Diplopoda). Встречаемость остальных групп меняется в зависимости от типа почв внутри парковых территорий и удаленности парков от периферии города. В почвах зоны жилой застройки разнообразие почвенных беспозвоночных существенно сокращается, притом, что численность и биомасса могут быть сравнимы с таковыми для лесопарковой зоны. Для оценки трансформации естественных экосистем на пробных площадях в парке и в заповеднике проводилось единовременное сравнительное изучение комплексов почвенной мезофауны. Параметры почвенной мезофауны в городских лесных экосистемах сохраняют свои естественные черты. Антропогенная трансформация растительного и почвенного покровов отражается на почвенном населении беспозвоночных. Выявлены следующие сходства: - показатели общей численности мезофауны сопоставимы между собой и соответствуют фоновым значениям; - показатели общей численности и биомассы выше в осенний период, чем в весенний; - показатели биомассы без учета дождевых червей схожи между собой; - происходит увеличение группового состава в осенний период. Выявлены следующие различия: - как правило, показатели биомассы почвенной мезофауны за счет высокой численности дождевых червей выше в ПИП «Кузьминки-Люблино»; - существенное сезонное изменение состава доминантных комплексов в ПИП «Кузьминки-Люблино», в заповеднике доминантный комплекс стабилен; - максимальные значения индекса Бергера-Паркера в парке говорят о доминировании в групповом составе почвенной мезофауны только одной обильной группы в общем составе: дождевых червей; - индекс Симпсона показывает выровненное распределение почвенных индивидов между таксономическими группами на территории заповедника; - в ПИП «Кузьминки-Люблино» в трофической структуре отмечена повышенная роль сапрофагов, что связано с увеличенной численностью дождевых червей.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Этап 2017 года Эколого-генетическое исследование почв как основа рационального использования земельных ресурсов
Результаты этапа: В настоящее время по-прежнему актуальность имеют фундаментальные научные исследования, направленные на познания разнообразия процессов, связанных с генезисом почв, выявление причин возникновения и развития деградационных процессов в них, а также поиск оптимальных методов защиты почв от загрязнения и разрушения. В настоящем исследовании дан анализ современного состояния почв и земельных ресурсов некоторых районов Российской Федерации, систематизированы сведения о разнообразии факторов и видов деградации почв, обстоятельно рассмотрены особенности физических, химических и микробиологических факторов и процессов деградации почв, методов их оценки и возможных путей защиты почв от деградации, показаны возможности биологических и палеоэкологических методов для оценки степени загрязнения почв и эволюции почв в условиях Субарктики, проведена оценка биогеографических и экологических особенностей малоизученного рода почвенных простейших. В отдельные главы выделены вопросы, связанные с городскими экосистемами. Впервые выявлен состав и строение почвенного покрова Салым-Иртышского междуречья на основе почвенного картографирования (площадь участка 3636,457 км2 , масштаб 1: 200 000). Впервые методом биоиндикации с использованием Enchytraeus albidus проведена экологическая оценка загрязненных свежей нефтью почв о-ва Сахалин (допустимое остаточное содержание нефти и продуктов ее трансформации составляет для болотных олиготрофных торфяных почв 70 г/кг; перегнойно-подзолистых супесчаных – 37 г/кг; бурых лесных тяжелосуглинистых – 21 г/кг; аллювиальных луговых кислых среднесуглинистых – 18 г/кг; лугово-дерновых тяжелосуглинистых – 20 г/кг). Впервые показано, что темногумусовые остаточно глеевые почвы рассматриваемые как темногумусовые глеевые в отделе глеевых почв, с точки зрения происхождения органического вещества следует рассматривать как остаточно-палеогидроморфные. В пользу последнего положения говорит характер специфики органического вещества. Впервые в целях изучения структуры и состава приповерхностных слоев почвы полигональной тундры были пробурены керны глубиной 130 см. Многопараметрический анализ голоценовых отложений полигона были использованы для реконструкции тысячелетнего масштаба динамики полигона, важных для понимания реакции полигональных экосистем на колебания климата в позднем Голоцене. Применяя ризоподный анализ (раковинные амебы), пыльцу и анализ растительных макроостатков в сочетании с анализом криогеологии и радиоуглеродного датирования была установлена стабильность полигонов во время их развития, особенно с точки зрения гидрологических условий. Понимание факторов пространственной организации сообществ почв одна из самых серьезных проблем экологии почв и биогеографии. Как эдафические животные контрастных размеров используют различные почвенные условия, и как наличие и обилие видов из разных таксонов, в одном и том же местообитании может реагировать на совершенно разные экологические факторы. Проведен анализ биогеографических и экологических закономерностей распределения и состава населения орибатид (панцирные клещи) и раковинных амеб в разных природных зонах Центральной и Западной Европы вдоль трансекты от Швеции до Италии. Проведен фитолитный анализ проб из могильника Царский (республика Адыгея) и курганов бронзового века (Ростовская область). Царский могильник – найдены очень мелкие трихомы, характерные для аридных сухих фитоценозов. Во время захоронения была предположительно разреженная разнотравно-злаковая растительность. Впервые на разноплановом экспериментальном материале показано, что в условиях города Москвы в особо охраняемых природных зонах и лесопарках происходят трансформации на фоне сохраняющихся основных характеристик малонарушенных экосистем. На примере сосновых и березовых лесов выявлены направления трансформации лесных экосистем, происходящие в условиях мегаполиса даже при минимальной рекреационной и иной видимой антропогенной нагрузке. Впервые в городской структуре выбросов парниковых газов проведены инвентаризация и районирование эмиссии и стока метана, углекислого газа из почв и техногенных поверхностных образований (ТПО) (Technosol) на техногенных, рекрементогенных и природных отложениях с учетом глобального коэффициента потепления (GWP) в условиях различной интенсивности образования названных газов, подтопляемости и запечатанности. По газогеохимическим критериям и особенностям антропогенного почвообразования выявлены основные источники эмиссии парниковых газов, их интенсивности и массовый выброс. Установлены массовые доли выбросов по секторам «отходы» и «землепользование», выделяемым в кадастрах парниковых газов. Выявлены новые источники эмиссии газов по первому сектору, выбросы из которых на десятки процентов дополняют литературные и государственные сводки. По второму сектору выбросы в 70 раз превышают известные данные. Предложены оценочные критерии по степени проявления и химическому составу почвенно-геохимических аномалий и по емкостям барьеров. Определен сток парниковых газов из атмосферы и внутренний (скрытый сток) метана в почвах и ТПО. Показаны экологические функции почв и ТПО, вычислена доля скрытого стока метана. Бактериальное окисление метана в почвах и ТПО почти в сто раз превышает его эмиссию в атмосферу.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Этап 2018 года Регуляторная роль почвы в функционировании естественных и антропогенно-нарушенных экосистем
Результаты этапа: Целью настоящего исследования являлся анализ современного состояния почв различных регионов России как в естественных условиях, так и в условиях антропогенного стресса. Установлено, что основными особенностями, влияющими на специфику формирования дерново-подзолистых почв ландшафтных районов Волжско-Окского междуречья являются почвообразующие породы, сформировавшиеся в результате различного характера постледниковой трансформации, а также различная степень антропогенной нагрузки на почвенный поров. Влияние почвообразующих пород на морфологические свойства дерново-подзолистых почв проявляется в разнообразии окраски почвенного профиля и гранулометрического состава, а различный характер и интенсивность сельскохозяйственного использования - в ослаблении выраженности или полном исчезновении подзолистого горизонта, нарушении естественного гидрологического режима почв. Для темногумусовых почв Косторомской области показано, что наибольшая гидроморфность органического вещества темногумусовой почвы под лесом при отсутствии признаков современного гидроморфизма и характере растительного покрова свидетельствует о смене режима увлажнения после формирования органо-профиля, что подтверждает концепцию поднятия территории Северных Увалов в голоцене. Протозоологических исследования населения раковинных амеб осадков и почв, сформировавшихся в криолитозоне Арктики и Субарктики показали, что результаты ризоподного анализа во многом сходны с данными климатической реконструкции по данным споро-пыльцевого анализа. Не исключено, что имеющиеся различия не в малой степени обусловлены различной сохранностью палеоценоза и рядом других причин тафономического характера. Показано, что ризоподный анализ, как микропалеонтологический метод, является важной частью комплексных исследований динамики климата на территории Русского севера за последние десятки тысяч лет. Поздний плейстоцен, предшествующий периоду голоцена, характеризовался сухим и холодным климатом. Для засоленных почв сухостепного ряда в условиях нефтезагрязнения установлено, что ферментативная активность не является универсальным показателем для экологической оценки и нормирования нефтезагрязненных почв. Возможность применения ферментативной активности как оценочного показателя для нефтезагрязненных почв определяется их свойствами. Показатель активности каталазы является чувствительным к содержанию нефтепродуктов в почвах степного ряда в условиях отсутствия их засоления. Сильное и очень сильное засоление по хлоридно-сульфатному типу ингибирует активность каталазы и уреазы. Присутствие нефтепродуктов в почвах с содовым типом засоления приводит к активизации уреазной активности. Не выявлена чувствительность активности фермента фоcфотазы к содержанию нефтепродуктов в изученных рядах почв. Изучение эмиссии и стока парниковых газов в городских почвах и техногенных поверхностных образованиях рекультивированных полей фильтрации сточных вод и засыпанной поймы реки Москвы установили, что на засыпанных поймах наблюдались локальные всплески повышенной эмиссии метана в атмосферу из литостратов и органолитостратов на этапе строительства. Как правило, на большей части территории эмиссия метана отсутствовала. Этому способствовало бактериальное окисление метана, максимальное в нижней части профиля ТПО. Система биогеохимических барьеров, сформированная в реплантоземах при благоустройстве территории, полностью ассимилировала поступающий аллохтонный метан. Однако, осуществляя сток метана, реплантоземы выступали значительным источником углекислого газа в атмосферу.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Этап 2019 года Оценки и критерии почвообразования в естественных и городских условиях
Результаты этапа:
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Этап 2020 года Факторы и интенсивность процессов образования, поглощения и эмиссии парниковых газов городскими почвами и грунтами при воздействии различных факторов и источников в процессе исторической застройки Москвы
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".

Прикрепленные файлы


Имя Описание Имя файла Размер Добавлен
1. Otchet_Bobrov.pdf Otchet_Bobrov.pdf 2,1 МБ 5 декабря 2018 [bykova1058]