CC BY
21
УДК 631.4
МНОГОЛЕТНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ В БОЛЬШИХ ЛИЗИМЕТРАХ МГУ: ОСНОВНЫЕ ИТОГИ ПЕРВЫХ 60 ЛЕТ (1961-2021)
А. Б. Умарова1*, Т. А. Архангельская1, А. А. Кокорева1,2, З. С. Ежелев1, Н. А. Шнырев1, В. Н. Колупаева2, Т. В. Иванова1, К. В. Шишкин1
1 МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, 119991, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
2 ВНИИ фитопатологии, 143050, Россия, Московская область, Одинцовский район, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, вл. 5
* E-mail: a.umarova@gmail.com
Обсуждаются итоги 60-летних исследований физических свойств почв в Больших лизиметрах МГУ, включающих изучение элементов водного баланса, эволюции почв, температурного режима и транспорта различных веществ в почвенном профиле. Выявлены долгосрочные изменения гранулометрического и минералогического состава, содержания органического углерода. Установлено влияние последовательности расположения горизонтов в почвенном профиле на интенсивность лизиметрического стока и его стабилизацию в многолетнем аспекте. Обнаружено, что объемы транзитного переноса веществ через разные почвенные профили зависят от строения последних и условий на их верхней границе.
Ключевые слова: лизиметрический сток, слоистые почвы, виды мелиоративной обработки почв, водный баланс, преимущественные потоки, температурный режим, эволюция почв, строение почвенного профиля, пестициды.
Введение
Изучение почвенных режимов, прогноз функционирования, динамики свойств и эволюции почв, решение прикладных задач почвоведения во многом связаны с исследованиями количества, состава и концентрации растворенных и тонкодисперсных веществ почвенных растворов. Эти растворы представляют собой весьма подвижную и наиболее активную фазу почвы, отражающую взаимодействия, происходящие между всеми составными частями почвы: жидкой, твердой, газообразной и живой. Состав и количество почвенных растворов имеют выраженную цикличность и сезонность, зависят от целого комплекса гидротермических, биологических условий, структурной организации и аэрации почвы и определяются всем множеством почвенных процессов. Если говорить о глобальном водном цикле, следует отметить, что часть атмосферных осадков, которая в итоге поступает в грунтовые и подземные воды, предварительно проходит стадию почвенных вод, обогащаясь различными соединениями. Этот факт обусловливает актуальность исследований состава почвенных растворов и скорости их миграции в почвенном профиле не только при решении сугубо почвенных задач, но и в рамках более широких исследований экологической и природоохранной направленности.
Для изучения вертикального переноса свободной гравитационной влаги и растворенных в ней
веществ как в отдельных почвенных горизонтах и слоях, так и в почвенном профиле в целом широко используется лизиметрический метод [35], который насчитывает более чем 300-летнюю историю развития [53]. Лизиметрические установки представляют собой определенный объем почвы с четко определенными верхними и нижними границами [5, 9], позволяющий осуществлять сбор гравитационной влаги, прошедший через данный объем почвы. По сути, любая почвенная колонка, используемая в том числе в лабораторных условиях, представляет собой лизиметр, так как проводимые исследования, как правило, направлены на количественный сбор фильтрационной влаги и на анализ ее состава. Почву в лизиметре можно считать одномерной физической моделью почвенного покрова с минимизированной латеральной неоднородностью почвенных свойств. К настоящему времени имеется огромное разнообразие технических решений лизиметрических установок от простейших лабораторных колонок с насыпной почвой до сложных инженерных конструкций большого масштаба с целым набором оборудования для мониторинга условий на верхней и нижней границах почв и внутри почвенной толщи. Это позволяет решать множество гидрологических, агрохимических, экологических и других задач, связанных с получением экспериментальных данных о проницаемости отдельных горизонтов или всего профиля почв в целом [40, 61, 65, 69]. Лизиметрический метод дает возможность получить инфор-
мацию о количестве поступающих веществ, в том числе питательных либо загрязняющих, на нижнюю границу исследуемой толщи [7, 49-51, 60]. Поэтому данные о лизиметрическом стоке являются ценным материалом для анализа проводящей функции почв и могут служить основой для оценки возможности пополнения запасов подземных вод и попадания в них различных веществ. Отметим, что одним из современных направлений применения лизиметрического метода является изучение миграции и накопления в почвенном профиле химических средств защиты растений [61, 62]. Поэтому, например, с 1990 г. лизиметрические исследования стали обязательной частью регистрационного досье на подвижные пестициды в Германии [47], в которых используют почву естественного сложения легкого гранулометрического состава. В настоящее время лизиметрические исследования сопровождают все экологические заключения по оценке воздействия пестицидов на окружающую среду в странах Европейского союза и в Российской Федерации.
Несомненным преимуществом лизиметрического метода являются полностью контролируемые условия на нижней и верхней границах, а зачастую и на боковых границах исследуемого объема почвы [12, 58]. Метод дает возможность как поставить одну узкую задачу, так и широко экспериментировать с введением или исключением различных факторов, проводить длительные мониторинговые наблюдения и решать прогнозные задачи с использованием имитационных моделей с различными сценариями почвенно-климатических условий [1, 18, 37, 44, 4]. У метода есть и определенные недостатки. Свободный лизиметрический сток, формирующийся на нижней границе исследуемой почвенной толщи, не вполне соответствует природной ситуации, где не происходит разрыв сплошности потока влаги. Кроме того, данным методом исследуется лишь гравитационная составляющая потока влаги. Зачастую может формироваться так называемый пристенный эффект, который способен увеличивать измеряемый вертикальный перенос воды по сравнению с условиями в природной экосистеме. Однако, в данный момент не существует альтернативы лизиметрическому методу для получения количественных параметров массопереноса влаги и конвективного транспорта различных веществ в почвах [35].
Именно лизиметрический метод исследования был выбран для исследования эволюции дерново-подзолистых почв и морены во взаимосвязи с миграцией влаги и растворенных веществ в многолетнем эксперименте на Почвенном стационаре МГУ [17]. Начальными целями лизиметрических экспериментов были 1) изучение первичного почвообразовательного процесса на морене в дерново-подзолистой зоне и 2) сравнительное изучение методов окультуривания дерново-подзолистых почв.
Материалы и методы
Объекты исследования. Строительство лизиметров по проекту заведующего кафедрой физики и мелиорации почв Н.А. Качинского [17] было начато в 1960 г. на территории МГУ имени М.В. Ломоносова в черте г. Москвы на расстоянии около 10 км от центра мегаполиса (55,7088 с.ш., 37,5238 в.д.). Лизиметрическая станция представляет собой 48 бункеров из цемента площадью 8 м2 и глубиной 1,75 м, расположенных в две параллельные ориентированные с северо-запада на юго-восток линии на территории Почвенного стационара МГУ между Мичуринском проспектом и Мичуринской аллеей. В каждой линии два ряда лизиметров, разделенных между собой стенками толщиной 0,5 м. Внутренняя поверхность лизиметров покрыта гидроизоляционным материалом брезолом и выложена кислотоупорными плитками на битуме (рис. 1). Дно каждого лизиметра имеет уклон в сторону общей стенки и воронку диаметром 25 см с трубкой, отходящей в подземную галерею, где производятся сбор и регистрация объемов фильтрационных вод. В целях обеспечения дренажа дно лизиметров засыпано 10-сантиметровым слоем гравия, сначала крупным, затем средним и мелким, а на нем расположен 15-сантиметровый слой кварцевого песка [15, 35, 40]. Лизиметры углублены в грунт таким образом, что уровень поверхности почвы в них совпадает с уровнем поверхности городских почв и асфальта в непосредственной близости от лизиметров. В 1961 г. была введена в эксплуатацию первая серия установок, состоящая из 24 лизиметров, 23 из которых были заполнены горизонтами дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы, 1 — горизонтами краснозема, для изучения мелиоративных методов обработки почв. Вторая серия установок (24 лизиметра) была введена в эксплуатацию в 1965 г. после заполнения их суглинком для исследования процессов первичного почвообразования в условиях разного растительного покрова [10, 13, 22-24].
В данной работе будут представлены результаты исследований почв в лизиметрах первой серии (№ 5-24). Почва для них была привезена из Подольского р-на Московской обл., где на месте карьера близ станции Щербинка были последовательно сняты горизонты дерново-подзолистой среднесуглинистой пахотной почвы. Описание профиля почвы (табл. 1), которая была использована в лизиметрических установках, было проведено З.А. Корчагиной на месте отбора почвенного материала в 1960 г. [37, 38].
Исходная почва имела отчетливый текстурно-дифференцированный профиль: гумусовый и элювиальный горизонты были обеднены илом, а иллювиальная толща обогащена (табл. 2). По валовому химическому составу верхние горизонты почвы имели наименьшие значения содержания полу-
А Б
Рис. 1. Схема устройства и заполнения закрытых лизиметров на почвенном стационаре МГУ: А — Виды обработки почвы по номерам лизиметров: 1, 2, 3, 23, 24 — обычная вспашка; 5, 6 — сверхглубокая вспашка по Мальцеву; 7-10 — сверхглубокий плантаж; 11-14 — мелиоративная вспашка по Мосолову; 15-18 — мелиоративная вспашка по Балтяну; 19-22 — глубокая вспашка по Качинскому, лизиметр 4 — краснозем. Варианты лизиметров 25-48 — заполнены мореной. Серым отмечены лизиметры, располагающиеся под стеклянным куполом. Б — Вертикальный срез лизиметра и подземной галереи. 1 — дерново-подзолистая почва или морена; 2 — кварцевый песок; 3 — гравий; а — гидроизоляционный материал; б — кислотоупорная плитка; в — бетонная облицовка; г — кирпичная кладка
Таблица 1
Морфологическое описание дерново-среднеподзолистой почвы на покровном суглинке в естественном залегании (из личных записей З.А. Корчагиной)
Горизонт Глубины залегания мощность, см Описание
Апах 0-22 22 Сыроват, серый, средний суглинок, пылевато-комковатый, плотный (многолетний травяной пласт), пронизан корнями люцерны, граница с горизонтом Е ясная
Е 22-34 12 Сыроват, светло-серый, средний суглинок, структура пластинчатая — выражена ясно, плотный, рассыпчатый, переход к горизонту В1 ясный по окраске и структуре
В1 34-55 21 Сыроват, неоднороден по окраске, желто-бурый с белесыми потеками и пятнами, тяжелосуглинистый, структура мелкоореховатая, хорошо выражена. Переход к горизонту В2 постепенный по структуре
В2 55-95 40 Неоднороден по окраске, более бурый, чем горизонт В1, тяжелосуглинистый, хорошо выраженная ореховатая структура, по граням структурных отдельностей темная корочка, при выбрасывании из разреза легко распадается на структурные отдельности с ясно выраженными гранями
В3 От 95 см Буро-желтый, структура призмовидная, суглинистый
Таблица 2
Физические и химические свойства исходной дерново-подзолистой почвы [37]
Горизонт, глубина, см Содержание физ. глины d < 0,01 мм, % рН Содержание гумуса, % Валовой химический состав, % от прокаленной навески
водный солевой SiO2 Fe2Oз Al2Oз CaO MgO ^ MnO
Апах (0-20) 31 7,10 6,95 2,46 75,62 3,24 13,92 1,33 1,14 2,80 0,11
Е (20-35) 37 5,57 н.о. 0,45 75,91 3,24 14,28 0,79 1,15 2,74 0,08
В1 (35-60) 52 4,91 3,95 0,33 69,31 5,32 18,30 0,79 1,79 2,61 0,09
В2(60-120) 51 4,79 3,67 0,31 68,68 5,65 18,55 0,85 1,68 2,70 0,08
В3(120-150) 37 4,98 3,79 0,18 68,86 5,50 18,32 1,02 1,67 2,76 0,10
торных окислов на фоне обогащенности кремнеземом. С глубиной содержание железа и алюминия возрастало. Остальные компоненты химического состава строго единого характера распределения по профилю не обнаруживали. Исходная почва характеризовалась нейтральной реакцией гумусового горизонта и кислой реакцией остальных минеральных горизонтов. Распределение органического вещества по профилю было типичным для дерново-подзолистых пахотных почв: повышенное содержание в гумусовом горизонте (2,46%), резко убывающее вниз по профилю.
Согласно воспоминаниям А.Д. Воронина, Е.А. Дмитриева, Л.О. Карпачевского, А.В. Кириченко, принимавших участие в подготовке лизиметрического эксперимента [37], почва была привезена на Почвенный стационар в 1961 г., где она была забуртована и укрыта во избежание попадания осадков и иссушения. Укладка почвы в лизиметры производилась последовательно по горизонтам, для чего почвенные слои перед засыпкой были перемешаны для их гомогенизации. Затем после создания и уплотнения, механически и смачиванием, песчано-гравийной подложки почва аккуратно просеивалась через большие сита с диаметром отверстий 10 см. Укладку почвы проводили начиная с нижних горизонтов, последовательно насыпая слои высотой 5-10 см, которые выравнивали и уплотняли механически и смачиванием. В начале октября 1961 г. работа по формированию почвенных профилей в лизиметрах была закончена.
Порядок расположения почвенных слоев в лизиметрах соответствовал различным способам мелиоративной обработки почв. Это связано с тем, что в первой половине ХХ в. подзолистые почвы Нечерноземной зоны России были активно вовлечены в систему земледелия. Возникла проблема повышения продуктивности этих почв с целью получения высоких урожаев, появилось много научных работ, посвященных созданию оптимальных свойств пахотных горизонтов. В основе некоторых из них лежала разработка системы мелиоративной обработки почвы, проводимая путем одноразового
углубления пахотной толщи либо вертикального перемещения генетических горизонтов в почвенном профиле с изменением их расположения относительно друг друга [37, 40]. В дальнейшем планировалось проведение комплекса агротехнических мероприятий: применение органических и минеральных удобрений, известкование, посев многолетних трав. Предполагалось, что изменение порядка почвенных горизонтов в профиле приведет к тому, что на месте истинно дерново-подзолистых почв возникнет окультуренный вариант, который отличается по своим свойствам и строению профиля от первоначального и зачастую имеет иную направленность эволюционного процесса [17].
В опытах, заложенных Н.А. Качинским на лизиметрической станции МГУ, были имитированы следующие варианты мелиоративной обработки почв, каждый из которых был реализован в четырех лизиметрах и характеризовался соответствующим строением почвенного профиля:
1) сверхглубокая вспашка по Мальцеву без оборачивания пласта с классическим строением почвенного профиля (лизиметры 1-3, 5, 6). Апах (0-20), Е (20-35), В1 (35-60), В2 (60-120), В3 (120150). Почвы лизиметров 5 и 6, наряду с почвами лизиметров 23 и 24, во многих исследованиях служили контролем как варианты пахотной дерново-подзолистой почвы;
2) глубокий плантаж по Бушинскому (лизиметры 7-10), при котором пахотный слой представлен горизонтом В2, со следующим строениям профиля: В2 (0-43), В1 (43-65), Е (65-80), Апах (80-100), В2 (100-120), В3 (120-150). В связи с усадкой почвы в варианте глубокого плантажа в 1965 г. была произведена досыпка горизонта В2 на поверхность (по личным записям З.А. Корчагиной), в результате чего произошло смещение горизонтов на некоторую глубину. В 1995 г. профиль почвы был следующим: В2пах (0-52), В1 (52-77), Е (77-92), Апахпогр. (92-112), В2 (112-130), В3 (130-150) [32];
3) мелиоративная вспашка по Мосолову (лизиметры 11-14), двухъярусная обработка, поверхностный горизонт оборачивается, а горизонты
Е и В1 меняются местами: Апах (0-20), В1(20-45), Е (45-60), В2 (60-120), В3 (120-150);
4) мелиоративная вспашка по Балтяну (лизиметры 15-18), двухъярусная обработка — горизонты Е и В1 перемешиваются, и их смесь припахивается к пахотному слою;
5) глубокая вспашка на глубину 32 см по Качинскому с вовлечением в пахоту горизонта Е (ли зи метры 19-22);
6) обычная пахота на 20 см с оборачиванием пахотного слоя (лизиметры 23-24): Апах (0-20), Е (20-35), В1 (35-60), В2 (60-120), В3 (120-150).
С момента заложения эксперимента на лизиметрах проводились агротехнические мероприятия: осенью 1963 г. в почвы был внесен торф из расчета 100 т/га, нитроаммофоска из расчета 60 кг действующего вещества/га и известь из расчета 4,5 т/га, в последующие годы до 1973 г. минеральные удобрения вносились по полной норме, затем до 1985 г. чередовались с половинной дозой. Кроме того, в 1969 г. был внесен торф и компост (80 т/га). В течение первых 30 лет поддерживался семипольный севооборот с преобладанием многолетних трав. С 1998 г. почвы периодически находятся в парующем состоянии или под посевом многолетних трав. В 1998-1999 гг. на поверхность почв лизиметров 7 и 9 были внесены пестициды, с 2005 г. пестициды регулярно вносятся на поверхность почв лизиметров 5 и 6 [37].
Поставленные Н.А. Качинским цели предполагали решение следующих задач: 1) систематические исследования количества и состава лизиметрических вод; 2) регулярные измерения физических и химических свойств почв, прежде всего поверхностного горизонта; 3) контроль метеоусловий и поступающих на поверхность почвы осадков. В связи с расположением лизиметров на Ленинских горах, где присутствуют традиционные городские загрязнители, и постепенным ухудшением экологической обстановки в г. Москве почвенно-лизиметрические исследования приобрели с конца 1990-х гг. экологическую и природоохранную направленность [37].
Данный лизиметрический эксперимент интересен в контексте эволюционного изменения свойств и строения почвенного профиля: при формировании разных вариантов профиля закладывали одни и те же генетические горизонты, представлявшие собой в начале опыта средние насыпные образцы горизонтов Апах, Е, В1, В2, В3. В искусственно сформированных почвенных профилях были четко соблюдены границы горизонтов и минимизирована латеральная неоднородность почвенных свойств. Разница между вариантами заключалась только в последовательности размещения горизонтов в профиле, причем некоторые горизонты оказались в условиях, несвойственных их природному залеганию. Столь разные по строению профиля почвы расположены на одной лизиметрической станции,
и в течение всего периода функционирования они находились в одинаковых погодных условиях и подвергались одинаковым агрохимическим и агрофизическим мероприятиям. При этом условия функционирования созданных в лизиметрах почвенных конструкций отличались от условий функционирования исходной дерново-подзолистой почвы, а именно: 1) был обеспечен хороший дренаж благодаря свободному оттоку влаги с нижней границы почвенного профиля; 2) порядок расположения горизонтов почвы в профиле был изменен в соответствии с различными системами обработки, что привело к изменению профильного распределения гидрологических и химических свойств почв; 3) увеличилась техногенная нагрузка в результате размещения лизиметров в черте крупного мегаполиса. Точно известное время начала многолетнего эксперимента и возможность работать с образцами исходных горизонтов, помещенных в лизиметры более полувека назад, которые сохранились в коллекции кафедры физики и мелиорации почв, позволяют исследовать скорость трансформации свойств почв новыми методами. Кроме того, расположение Метеорологической обсерватории МГУ в 100 м от лизиметрической станции дает возможность с высокой точностью анализировать условия на верхней границе почв в лизиметрах [37, 40].
Методы исследования. Регистрацию объемов лизиметрической воды производили с разной периодичностью. Кроме того, в отдельные периоды начиная с 1990-х гг. проводили измерения объемной влажности почвы методом нейтронной влагоме-трии и потенциала почвенной влаги ртутными тензиометрами в диапазоне глубин 10-110 см с шагом 20 см [21, 40], температуры почвы почвенными электротермометрами АМ-29 типа А и с помощью программируемых термодатчиков ТЬегтосЬгоп 1Вииоп™ на глубинах от 1 до 130 см [4, 39]. В 1997 г. было показано, что установленное оборудование на величину лизиметрического стока не влияет.
Периодически проводили измерения параметров твердой фазы: определение гранулометрического состава методом пипетки с кислотно-щелочной пробоподготовкой по Качинскому, агрегатный состав верхнего горизонта по Савинову, а в 20022007 гг. был проведен валовой анализ и определен минералогический состав тонких и крупных фракций исходных образцов и образцов, отобранных на лизиметрах в 2004 г. [38].
Пестициды вносили в лизиметр с помощью ранцевого опрыскивателя весной или в начале лета. После внесения пестицидов образцы лизиметрических вод отбирали не реже одного раза в месяц и дополнительно после обильных осадков. Определение пестицидов в почве и водах проводилось методами газовой и жидкостной хроматографии на базе ВНИИ фитопатологии [21, 42].
Результаты
За 60-летнюю историю исследований почв Больших лизиметров МГУ сотрудниками кафедры физики и мелиорации почв накопилось множество экспериментальных данных, опубликованы научные статьи и защищены докторские и кандидатские диссертации, имеется архив почвенных образцов: исходных и отобранных в конце 1970-х и 1990-х. Условно можно выделить несколько больших направлений: 1) изучение вертикальной миграции влаги и растворенных веществ; 2) режимные наблюдения; 3) исследования трансформации твердой фазы почв; 4) математическое моделирование режимов и транспорта веществ. Рассмотрим некоторые итоги проведенных исследований.
Изучение вертикальной миграции влаги и растворенных веществ. В большинстве случаев в годовом ходе стока наблюдалось запаздывание по сравнению с осадками, что связано со значимостью осенне-зимних осадков в формировании весеннего стока, который является максимальным в годовом цикле. Поэтому для расчета многолетней динамики стока и анализа годового стока началом гидрологического года считался период весеннего снеготаяния. Выяснено, что величины лизиметрического стока для вариантов исследуемых почв имели близкие значения в условиях высокой влажности почвенной толщи. В периоды весеннего снеготаяния и при выпадении осадков ливневого характера появлялась разница между вариантами в величинах стока. Особенно выделялся вариант 2 глубокого плантажа, который на протяжении практически всех лет имел более высокие значения, а весенний сток начинался раньше, чем в других вариантах [40]. Было показано, что это связано с формированием преимущественных потоков влаги. Остальные варианты формируют фильтрационный сток с последовательным увлажнением почвенной толщи, который лишь в периоды затяжных дождей имеет большую интенсивность. Здесь и далее в качестве первого контрольного варианта служили почвы лизиметров 5, 6, 23 и 24.
0,71
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
1962-1971 1972-1983 1984 - н. в.
□ глубокий плантаж Ппо Мосолову □ контроль
Рис. 2. Коэффициент стока в период ноябрь—апрель для трех вариантов почв в разные годы наблюдений
Рассмотрим многолетнюю динамику лизиметрического стока за период ноябрь—апрель, когда отсутствует растительный покров и разница между вариантами обусловлена только влагопроводящими свойствами почвенных профилей. На рис. 2 представлены значения коэффициента стока как отношение лизиметрического стока к количеству осадков за тот же период для вариантов 1, 2 и 3. На основе анализа многолетней динамики коэффициента стока можно выделить три периода. Первый период — 1961-1971 гг. — период формирования лизиметрического стока. В это время почвы активно подвергались обработке, проводилось внесение органических и минеральных удобрений, четко соблюдался семипольный севооборот. Однако, несмотря на весь арсенал агротехнических мероприятий, нивелирующих условия на верхней границе почв, значимый сток наблюдался только в варианте глубокого плантажа с глыбистым горизонтом В2 на поверхности. В двух остальных вариантах даже при значительных выпадениях осадков (более 350 мм за ноябрь—апрель) значения лизиметрического стока не превышали 50 мм. Фильтрация была незначительной и в первое время связана с осенним периодам затяжных дождей. Второй период — с 1971 до середины 1980-х — это период стабилизации стока, когда уже, предположительно, сформировались преимущественные пути влаги. Опять выделялся вариант 2, для которого были характерны повышенные значения переноса влаги. В этот период для формирования вертикального стока гравитационной влаги требовалось меньше осадков, чем в 1961-1970 гг. В варианте вспашки по Мосолову происходило постепенное смещение максимума фильтрации в годовом цикле с осеннего на весенний период.
И третий период, продолжающийся по настоящее время, когда агротехнические мероприятия в виде поверхностной обработки проводятся нерегулярно, отличается нестабильностью стока. Произошло сближение величин стока на разных лизиметрах, которое было спрогнозировано в одной из предыдущих работ [40]. Относительно низкий сток в контрольном варианте начиная с 1984 г. связан с тем, что измерения стока преимущественно велись лишь для двух площадок лизиметров 5 и 6, примыкающих к стеклянному куполу закрытых лизиметров, несколько ограничивающему количество осадков, особенно в зимние периоды.
Таким образом, строение профиля оказывает значительное влияние на величины и стабилизацию вертикального стока в многолетнем цикле. Вариантам 1 и 3 с горизонтом Апах на поверхности требуется больше времени для формирования преимущественных путей миграции влаги. Это свидетельствует о значительных различиях в фильтрационных свойствах почвенных горизонтов на начальных этапах функционирования лизиметрических установок.
0,80
Одновременно с влагой переносятся и растворенные вещества. Было обнаружено, что формирование преимущественных потоков влаги ведет к быстрому транспорту хорошо сорбирующихся микроэлементов на значительные глубины, вплоть до выноса за пределы полутораметровой почвенной толщи [37, 40]. Так, исследования, проведенные в 1990-е гг., показали, что лизиметрические воды в варианте 2 с горизонтом В2 на поверхности имели более низкие концентрации кремния, алюминия, железа, калия, кальция и магния в периоды основного массопереноса по сравнению с вариантом 3 (вспашка по Мосолову). Одновременно в варианте 2 наблюдалось транзитное перемещение талых и ливневых вод, обогащенных загрязняющими элементами, в первую очередь цинком. Похожие данные по транзитному выносу микроэлементов были получены В.С. Аржановой с соавторами [2, 3]. Ими было установлено, что при выпадении ливневых осадков в количестве 60-80 мм, содержащих микроэлементы, цинк практически не задерживался почвой и наблюдался транзитный вынос данного элемента за пределы почвенного профиля. Причем миграция цинка, согласно исследованиям того же автора на легко- и среднесуглинистых бурых лесных почвах Сихотэ-Алиня, происходила в составе истинных растворов. В нашем эксперименте в варианте 3 с преимущественно фильтрационным типом передвижения влаги и более длительными периодами водонасыщения почвенной толщи через 30 лет после начала эксперимента зафиксированы более интенсивные по сравнению с другими вариантами процессы трансформации твердой фазы — снижение содержания кремния, кальция, магния и натрия в валовом составе, меньшее накопление 7п2+ в верхнем горизонте.
Таким образом, изучение фильтрационных свойств почв в лизиметрах в течение 60 лет показало, что равновесный с метеорологическими условиями сток сложился к 1971-1973 гг. В начале опыта почвенные горизонты во всех вариантах представляли собой насыпной материал, было нарушено строение межагрегатного порового пространства, которое выполняет в почве основную транспортную функцию. Для формирования новых непрерывных путей миграции влаги в полутораметровой почвенной толще потребовалось около 10 лет, в течение которых почвенные горизонты приобрели основные черты сложения для сквозного переноса влаги по характерным макропорам [40]. Начиная с 70-х гг. прошлого века скорость вертикального стока определялась в том числе строением почвенного профиля, особенно его верхнего слоя.
Обнаружено, что миграционная способность различных элементов в почве определяется не только сорбционными свойствами почв и количеством осадков, но и преимущественной формой пере-
движения влаги в профиле. Было показано, что при выпадении ливневых осадков с предшествованием им засушливых периодов и в периоды интенсивного переноса талых вод формируются условия для быстрого сброса гравитационной влаги и транзитного перемещения веществ в виде преимущественных потоков. В периоды высокой влажности почвы преобладает фронтальное промачивание почвенного профиля, для которого характерно относительно медленное движение влаги вниз по сравнению с ее проскоками по преимущественным путям в случае изначально сухой почвы. В эти периоды происходит более интенсивное выщелачивание почв за счет увеличения подвижности ряда элементов в условиях большей влажности почвенных профилей и, соответственно, большей интенсивности внутри-почвенного выветривания.
Режимные наблюдения. Начиная с 1993 г., когда были установлены обсадные трубы для измерения влажности почвы методом нейтронной влагометрии и ртутные тензиометры для определения динамики давления почвенной влаги, и с 1997 г., после установки датчиков для измерения температуры почвы, в лизиметрах начались детальные исследования гидротермического режима почв. Результаты были опубликованы в ряде статей [4, 63, 39, 40], главные выводы из которых следующие.
1) Наблюдения, основанные на понимании разного характера преобладающего передвижения влаги в почвах с разным строением профиля — посредством преимущественных потоков или сплошным последовательным промачиванием почвенной толщи за счет фильтрационного стока — подтвердились. Были выделены периоды высокой влажности средней части профилей с менее выраженным увлажнением верхней части почвенной толщи при снеготаянии и после выпадения осадков ливневого характера [40].
2) Были проведены комплексные исследования элементов водного баланса почв вариантов 1, 2, 3 и 6 в годовом цикле [4, 40]. В период снеготаяния 1997 г. проводились измерения мощности снежного покрова и мерзлого слоя, скорости стока, влажности и температуры почвы. Обнаружено, что вариант глубокого плантажа начинает фильтровать влагу раньше на несколько дней, несмотря на мерзлый слой на глубине 15-35 см, что связано с быстрым оттаиванием влаги в крупных магистральных порах, осуществляющих основной массоперенос. Это согласуется с работами И.С. Кауричева с соавторами [16], который отмечал, что в суглинистых почвах морфологически наблюдается нисходящий размытый поток мигрирующих веществ с локализацией материала по трещинам иллювиальных горизонтов, и Ф.Р. Зайдельмана с соавторами [14], установившего, что в весенний период глубокое мелиоративное рыхление способствует более быстрому отводу верховодки из почвенных горизонтов. Наши ис-
А
101
1
эя <
Л
50 100 150 200 250 см 50 100 150 200 250
ГТТХЗГ
О
-зо-
¿А
\
зо—1
12
> о
ш
50 100 150 200 250
14
)
Ш
II
13
%
Рис. 3. Латеральное распределение объемной влажности почв в лизиметрах 7-14 17.06.2004 на глубине 20 см, %: А — вариант 2; Б —вариант 3. В верхнем левом углу каждой площадки указан номер лизиметра
следования, основанные на экспериментальном изучении послойной динамики температуры почв, показали, что «проскок» влаги в мерзлой почве ведет к быстрому снижению влажности до величин, близких к значениям наименьшей влагоемкости. Это, в свою очередь, увеличивает температуропроводность почв и скорость оттаивания и дальнейшего прогревания профиля. Интересно отметить, что суточная динамика стока и температуры почвы проявилась сразу после исчезновения снежного покрова. Так, наблюдалось нарастание скорости фильтрации в вечерние часы и снижение в утренние и дневные. Запаздывание вертикального стока в условиях весны 1997 г., рассчитанное путем совмещения максимальных значений температуры воздуха и скорости фильтрации в варианте глубокого плантажа, составило 3 ч, а в варианте вспашки по Мосолову — 4 ч.
Летом 1997 г. режимные наблюдения включали два варианта почв: под черным паром и под растительным покровом, состоящим из посевов вико-овсяной смеси. Во всех вариантах почв имелся период, когда лизиметрический сток полностью отсутствовал, однако его начало и продолжительность варьировали в зависимости от способа обработки и наличия или отсутствия растительного покрова. Наиболее коротким период без стока оказался в варианте глубокого плантажа под паром — всего 10 дней. Почва оставалась увлажненной, жаркие погодные условия сильно иссушили лишь верхний слой, сформировав в нем глубокие трещины, и даже незначительное количество осадков образовывало лизиметрический сток. Иссушение затронуло всю толщу вариантов почв с растительностью вне зависимости от вида мелиоративной обработки. Это сказалось на продолжительности бессточного периода: в варианте 2 разница между парующими почвами и с растительным покровом составила 51 день, а в варианте 3 — 7 дней. По срокам отсутствия филь-
трации очень близки вариант 2 с растительностью и вариант 3 под черным паром. В варианте 3 годовая разница в стоке между парующей почвой и почвой под растительным покровом составила в 1997 г. 84 мм, а в 1997 г. — 45 мм [40].
В осенний период влияние строения профиля на его фильтрационную способность снизилась, что обусловлено иным характером выпадающих осадков, которые, несмотря на их большой объем, отличаются низкой интенсивностью выпадения. Сильное иссушающее действие растительного покрова прослеживалось и после уборки урожая, значения стока в парующих почвах и с посевами вико-овсяной смеси стали близкими только к концу ноября. В осенний период лизиметрический сток наблюдается в течение длительного времени после установления устойчивого снежного покрова и отрицательных температур воздуха. Влажность почв осенью ниже весенних значений даже при выпадении значительных осадков. Аналогичная динамика элементов водного баланса наблюдалась и в остальные годы исследований.
3) Исследования годовой динамики температуры почв выполнялись на протяжении функционирования лизиметрических установок неоднократно начиная с 1993 г., когда измерения проводились сначала почвенными электротермометрами АМ-29 типа А, а затем программируемыми термодатчиками. Весьма важным результатом для оценки термических условий лизиметров являются площадные эксперименты, проведенные для оценки степени возможного влияния стенок лизиметров на влажность и температуру почв. Определения велись на глубине 20 см летом и осенью 2004 г. на лизиметрах 7-14. Первая серия измерений была осуществлена 17 июня с 15:30 до 16:00 в период наи-меньшеей скорости изменения температуры почвы на данной глубине [27] во избежание погрешностей, связанных с суточной динамикой температуры.
Б
А
50 100 150 200 250 см 50 100 150 200 250
11
О
22
21
20
Рис. 4. Латеральное распределение температуры почв 17.06.2004 на глубине 20 см в лизиметрах 7-14, оС: А — вариант 2; Б — вариант 3. В верхнем левом углу каждой площадки указан номер лизиметра
В каждом варианте почв было заложено 16 точек по сетке, в том числе на расстоянии 10 см от стенок по периметру лизиметров. Погодные условия, предшествовавшие проведению эксперимента, были влажные с регулярным выпадением осадков средней интенсивности. Верхние 15 см почв в лизиметрах за три недели до проведения измерений были вскопаны и разрыхлены.
Площадные распределения влажности (рис. 3) свидетельствуют об отсутствии влияния стенок лизиметрических установок на латеральное распределение влажности почв. Было обнаружено низкое варьирование значений влажности на исследованной глубине в пределах каждого лизиметра, причем более равномерная ситуация сложилась в почвах, имитирующих вспашку по Мосолову (вариант 3), с более однородной зернисто-комковатой структурой.
Для обоих вариантов была обнаружена разница в значениях объемной влажности между лизиметрами с четными и нечетными номерами, которые находятся в более открытых (четные) и более затененных (нечетные) условиях. Меньшие значения влажности были получены для почв,
расположенных в нечетном ряду лизиметров, что связано с влиянием деревьев, которые задерживают часть осадков.
Пространственное распределение температуры почв также свидетельствует о том, что на проводимом уровне точности определений (0,125°С), температура почв не зависит от удаленности от стенок лизиметрических установок (рис. 4). Почвы в нечетных, более затененных лизиметрах показали более низкие температуры. В целом варьирование температуры почв на глубине 20 см составило 3°С.
На рисунке 5 представлены статистики влажности и температуры почв для вариантов 2 и 3, измеренные по площади лизиметров в указанный летний и в один из сентябрьских дней 2004 г. Для сравнения были выбраны лизиметр 7 варианта 2 и лизиметр 11 варианта 3, так как повторные определения осенью были проведены только для этих площадок.
Обнаружены меньшие значения и большее варьирование влажности в поверхностном слое В2пах варианта 2, что контрастирует с весьма равномерным увлажнением горизонта Апах варианта 3. Разница была особенно заметна в летний период,
А
40 36 32 28 24 20
Вариант 2
Вариант 3
т
Б
24
20
16
Вариант 2
Вариант 3
июл окт
июл окт
июл окт
июл окт
Б
12
8
Рис. 5. Статистики влажности (А) и температуры (Б) почв лизиметров на глубине 20 см в июле и октябре 2004 г. (медиана, квартили и разброс значений)
когда на поверхности почв отмечались многочисленные трещины. Этот факт может быть связан с особенностями структуры данных почвенных слоев — более крупной глыбистой структурой иллювиального пахотного горизонта В2 варианта 2 и однородной зернисто-комковатой структурой пахотного горизонта Апах варианта 3, — что и привело к разнице в разбросе значений влажности почв. Такие статистики влажности почв согласуются с утверждением о значимости верхнего слоя в транспорте влаги веществ по профилю почв и о большей выраженности преимущественных потоков влаги в горизонте В2.
Повторение эксперимента в сентябре 2004 показало, что данная ситуация является обычной. Сброс влаги в варианте 2 выражен сильнее, и, несмотря на более тяжелый гранулометрический состав поверхностного горизонта В2, он удерживает меньше влаги, чем горизонт Апах в варианте 3. Температура почв на глубине 20 см имеет более равномерные значения по площади лизиметров, чем влажность, и отчетливо определяется временем года: летом она составила более 20°С, а в октябре — около 10°С. Варьирование температуры почвы варианта 1 в июле было около 3°С, а варианта 2 — 1,5°С. Осенью разброс значений температуры в пределах площади лизиметра в обоих вариантах не превысил 0,5°С.
Второй важный результат, полученный при изучении послойной динамики температуры почв в лизиметрах, — это обнаружение быстрых потоков влаги, фиксируемых в том числе почвенными термометрами, так как влага осадков, как правило, имеет иную температуру, нежели температура на разных глубинах почвенной толщи. В наших предыдущих работах [39] было показано, что большое влияние на формирование преимущественных потоков влаги и тепла оказывает интенсивность поступления воды на поверхность почвы. Так, при выпадении 50,6 мм дождей слабой интенсивности в период с 17 по 24 апреля 2005 г. происходило весьма медленное охлаждение почвы, обусловленное увеличением влажности верхних горизонтов и снижением температуры воздуха. 21 июня наблюдалось выпадение 40,3 мм осадков ливневого характера на фоне среднесуточной температуры воздуха, равной 10°С. Произошло быстрое снижение температуры почв, а на их нижней границе наблюдалось резкое возрастание лизиметрического стока, особенно в варианте 2, в котором интенсивность стока через несколько часов после выпадения осадков составила 14,8 мм/сут. Уже на следующий день температура почвы на глубине 70-90 см в обоих вариантах резко снизилась до 12-13°С. Это произошло за счет охлаждающего воздействия дождевой воды, продвигавшейся вглубь почвенного профиля в виде быстрых гравитационных потоков влаги. Таким образом, в годовом цикле наблюдаются периоды быстрого изменения температуры почвы, обуслов-
ленные поступлением снеговых и дождевых вод. Степень выраженности преимущественных потоков влаги в почве оказывает влияние на конвективный перенос тепла в почве и ее температурный режим в целом.
Исследования трансформации твердой фазы почв. В первые годы функционирования лизиметров (до 1992 г.) основное внимание уделялось верхним горизонтам почв, в которых до 1973 г. проводились регулярные определения структурного состава и водоустойчивости агрегатов, измерения плотности почв. Определение гранулометрического состава верхних слоев было проведено в 1961, 1967, 1975, 1993 и 2002 гг. Профильные измерения плотности почв и ряда физических и химических свойств были осуществлены в 1993 и 2002 гг. при установке оборудования на двух из четырех повторностях вариантов почв 1, 2 и 3 [38, 43].
Были обнаружены изменения дисперсности почвенных горизонтов, расположенных в условиях, не свойственных их генетической принадлежности. В поверхностном горизонте В2 варианта 2 к началу 2000-х гг. наблюдалось уменьшение содержания ила на 7 % и увеличение тонких фракций в погребенном горизонте Апах [37, 38]. В варианте 3 к 2002 г. произошло нивелирование начальной высокой диф-ференцированности ряда свойств верхней части профиля за счет перераспределения глинистых компонентов. Исследования минералогического состава глинистых фракций подтвердило их перемещение в составе почвенных суспензий с преимущественным выносом разбухающих минералов как самых тонкодисперсных и гидрофильных. Одновременно выявлено исчезновение тонких пленок с поверхности исходных минералов песчаной и пы-леватых фракций и разрушение неустойчивых или исходно корродированных зерен минералов, унаследованных от исходного материала горизонтов.
Изменения структурного состава верхнего слоя выразилось в росте диаметра агрегатов всех вариантов на фоне трансформации морфологии почвенных агрегатов. Верхний комковатый горизонт Апах приобрел зернисто-комковатую структуру, а структура горизонта В2пах трансформировалась из ореховатой в пылевато-глыбистую. Изменения агрегатного состава почв согласуются со снижением разницы лизиметрического стока между вариантами: возрастание глыбистости почв привело к увеличению возможности движения влаги по устойчивым быстрым путям переноса влаги, которыми являются различные трещины и макропоры.
Было проведено определение содержания органического углерода и валового элементного состава в образцах исходных почв, хранившихся на кафедре физики и мелиорации почв со времени закладки почвенного материала в лизиметры. Итогом проведенной работы явилось обнаружение взаимообусловленной динамики физических и химических
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 дни внесения пестицида (период май — сентябрь)
70 80 90 100 110 120 130 дни внесения пестицида (период май — сентябрь)
I 45 40
35
I 20
о is 10
5
о
о
|,|| ,1_о
30
25
I
I 15 т
о 10
о
(У о о
1 » с ^ О I Л 1 о ° |
h ,1,1 LiAi i^i..,..»..iiJili.iLll.ffu
0,5
60 70 80 90 100 110 120 130 140 дни внесения пестицида (период май — сентябрь)
дни внесения пестицида (период май — сентябрь)
Рис. 6. Динамика осадков и концентрации пестицидов в лизиметрических водах: имидаклоприда в 2005 г. (А) 2006 г. (Б), 2007 г. (В) [19] и циантролинипрола в 2015-2017 гг. (Г) [48]
свойств дерново-подзолистых почв на различных уровнях исследования почв. После помещения почв в лизиметрические установки потребовался некоторый период времени для стабилизации физических процессов, что отмечалось на профильном и агрегатном уровне исследований. Дальнейшая эволюция почв с различным строением почвенного профиля выразилась в общей направленности процессов как вариантов пахотных дренируемых почв.
Подробный анализ трансформации твердой фазы почв лизиметров изложен в ряде публикаций [37, 38, 41].
Эксперименты по исследованию переноса пестицидов. Первая серия экспериментов велась в течение двух лет (1998-1999 гг.). А.А. Леонова и соавторы [21] изучали миграцию подвижного гербицида метрибузина на лизиметрических установках вариантов 2 и 3. Анализ динамики распределения метрибузина в профиле почв показал, что его основное количество содержалось в верхнем 10-сантиметровом слое почв обоих вариантов в течение двух сезонов его применения. Причем после засушливых периодов при выпадении интенсивных ливневых осадков (август — сентябрь 1999) заметное перемещение гербицида по профилю наблюдалось в варианте глубокого плантажа: на 64-е сутки после его внесения его количество на глубине 40 см составило 2,7% от внесенной дозы против 0,1% в варианте вспашки по Мосолову [21].
В 2005-2007 гг. на лизиметрах 5 и 6 исследовалась миграция фотолитически неустойчивого, среднеподвижного инсектицида имидаклоприда [42]. Была выявлена зависимость периода полуразложения имидаклоприда, который варьировал от
24 до 60 суток, от метеорологических параметров и объемов вносимого препарата. При внесении пестицида в рекомендуемой норме 0,1 кг/га его основное количество концентрировалось в верхнем 10-сантиметровом слое. При увеличении дозы в два раза имидаклоприд достиг глубины 25 см уже к концу вегетационного периода. При 10-кратной норме внесения глубина его миграции составила 50 см, включая год с наибольшей интенсивностью фотодеградации пестицида.
Заметное перемещение имидаклоприда вниз по профилю совпадает с периодами интенсивных осадков (рис. 6А), особенно если этому предшествовал сухой период и влажность почвы была ниже уровня 0.9НВ-НВ. При этом наибольшая миграция имидаклоприда (рис. 6Б) зафиксирована при сочетании следующих факторов: малоснежная теплая зима, низкие осенне-зимние запасы влаги в почве, чередование периодов интенсивного выпадения осадков и сухих периодов на фоне высоких температур (рис. 6В). Суммарный вынос имидаклоприда с лизиметрической водой в 2005 г. составил 1,2% от внесенного количества, в 2006 и 2007 гг. объем стока был меньше, вынос имидаклоприда составил 0,5% и 1,0% соответственно [18]. Таким образом, несмотря на среднюю подвижность исследованного пестицида существует потенциальная возможность загрязнения грунтовых вод при его применении на структурных среднесуглинистых почвах.
В 2015 г. был начат эксперимент по изучению миграции среднеподвижного и среднестойкого пестицида циантранилипрола в почве варианта 1 [48, 60]. Внесение пестицида проводилось два года подряд в рекомендуемой норме внесения. Глубина
обнаружения пестицида достигла 40 см в первый год внесения. Общее содержание пестицида в почве к началу следующего вегетационного сезона составило 47% от первоначального количества. К концу второго года исследования пестицид мигрировал до глубины 50 см, хотя его максимальное количество продолжало оставаться в верхнем 10-сантиметровом слое почв. Циантранилипрол был зафиксирован в лизиметрическом стоке уже через две недели после первого внесения в почву в период интенсивных ливней количеством более 20 мм. В 80% отобранных образцов лизиметрических вод содержался пестицид (рис. 6Г). После внесения вещества во второй год исследования он был зафиксирован практически во всех пробах воды, что свидетельствует о достижении пестицидом нижней границы почвенных профилей.
В настоящее время на лизиметрах варианта 1 совместно с сотрудниками ВНИИ фитопатологии [54] продолжаются исследования подвижности ряда пестицидов: циантранилипрола, паклобутразола и метрибузина. Ведется сравнение различных норм их внесения. Все три вещества обнаруживаются в лизиметрических водах, а наибольший перенос отмечается для циантронилипрола; его максимальные концентрации в фильтрате составили 2,6 при рекомендуемой норме внесения и 12,5 мкг/л (10-кратная норма внесения). Наименьшая миграция отмечена для метрибузина, особенно при использовании рекомендуемых норм внесения. Его максимальная концентрация составила 180 мкг/л. Тем не менее риск миграции в грунтовые воды всех трех пестицидов высокий.
Обсуждение
Многолетние исследования физических процессов в почвах на станции Больших лизиметров МГУ позволили получить обширные данные, значимость которых для физики почв сложно переоценить. На станции проводились и проводятся экспериментальные работы, часть которых соответствует общепринятым направлениям в мировой практике использования лизиметрического метода, а другая часть является уникальной и развивается в соответствии с научными интересами коллектива кафедры физики и мелиорации почв.
Одним из традиционных направлений лизиметрических исследований является разработка способов оптимизации водного режима почв и эффективности использования воды при орошении с целью воздействия на развитие растений и повышения их урожайности [57]. Ключевую роль при этом играет получение точных данных по эвапотранспи-рации культур. Лизиметры считаются стандартным методом прямых измерений эвапотранспирации [53]. Невзвешиваемые лизиметры используют для оценки эвапотранспирации как остаточного члена уравнения водного баланса на основании данных
измерений остальных компонентов этого уравнения, включая поступление воды (осадки и полив), расход (дренаж и сток) и изменения влагозапасов [56]. На лизиметрах МГУ работы по поиску критериев увлажненности почв, определяющих урожай растений, а также исследования роли растений в формировании локального водного баланса, в том числе и при орошении, проводились под руководством И.И. Судницына [28-32, 34].
Второе общепринятое направление лизиметрических исследований — детальное количественное изучение потоков воды и веществ в вадозной зоне [62]. На Больших лизиметрах МГУ получены обширнейшие данные по интенсивности лизиметрического стока в зависимости от текущих погодных условий для почв с разными условиями на верхней границе. Обнаружено, что перенос влаги и растворенных веществ в почвах зависит от строения почвенного профиля. Важнейшее влияние на транспорт веществ оказывают влагопроводящие характеристики верхнего горизонта, его способность формировать преимущественные потоки влаги, которые в периоды снеготаяния и выпадения осадков ливневого характера осуществляют основной массоперенос в годовом цикле.
Исследования стока сопровождались исследованиями влажности почвы и температуры на разных глубинах. Получены оценки для скорости изменения температуры глубоких слоев почвы при гравитационном сбросе холодной воды осадков по путям преимущественного переноса влаги [36, 40]. Установлена связь элементов водного баланса с погодными условиями конкретного года. Обнаружена вариабельность температурного режима между лизиметрами, обусловленная локальными условиями инсоляции каждого конкретного лизиметра, и результирующие расхождения во времени наступления снеготаяния и весеннего сброса талых вод [4, 40].
Преимуществом больших лизиметров с искусственно созданными из насыпного материала почвенными горизонтами является латеральная однородность сформированных почв в каждом из лизиметров, которая, как подтвердили исследования, сохраняется на протяжении всего функционирования станции. При помещении почвенного материала в лизиметры почву максимально гомогенизировали посредством просеивания и укладывали послойно, соблюдая постоянство плотности в пределах горизонтов, обеспечивая таким образом латеральную однородность по физическим свойствам. Спустя 44 года с момента закладки почв в лизиметры исследования показали, что по площади лизиметров наблюдается равномерная влажность и температура почвы, что позволяет говорить о латеральной однородности гидротермического режима в лизиметрах и минимальном проявлении пристеночного эффекта. Это
позволяет считать почву в лизиметрах одномерной физической моделью реальной почвы. Из однородности площадных распределений физических свойств вытекает статистическая достоверность проводимых измерений этих свойств, даже когда эти измерения единичны.
Многие авторы отмечают, что лизиметрические исследования занимают промежуточное положение между лабораторными и полевыми, обладая преимуществами и тех, и других [53, 62]. Почва в лизиметрах функционирует в реальных полевых условиях, но при этом имеются свойственные лабораторным исследованиям возможности варьирования параметров эксперимента и сбора данных в контролируемых, но близких к реальным условиях. Размещение разных почвенных профилей по соседству друг с другом на одной станции позволяет при одинаковых внешних условиях исследовать и сравнивать изменения водного баланса во времени в разных почвах.
В силу латеральной однородности и репрезентативности получаемых данных лизиметры являются прекрасным инструментом для калибровки и проверки моделей водного баланса, транспорта воды и веществ в ненасыщенной зоне, а также для оценки параметров протекающих процессов, и это направление является третьим из активно развивающихся в настоящее время [46, 62, 64, 70]. Данные лизиметрических наблюдений используются для расчетного определения гидрологических параметров почвы [45], а также позволяют идентифицировать параметры моделей с учетом преимущественных потоков [66]. Одна из первых моделей гидрологического режима почв в Больших лизиметрах МГУ была создана в середине 1990х гг. [8].
Особый интерес в последнее время привлекают судьба попадающих в почву пестицидов и исследования их миграции в лизиметрах [55]. Моделирование миграции пестицидов с использованием лизиметрических данных является одним из наиболее востребованных современных направлений на стыке физики почв и наук об окружающей среде [68]. В частности, особое внимание уделяется роли преимущественных потоков влаги, с которыми пестициды могут перемещаться особенно быстро [67]. За последние 20 лет по результатам экспериментального исследования и моделирования миграции пестицидов в почвах лизиметров МГУ было защищено несколько диссертационных работ [6, 19, 20, 33]. Несмотря на некоторые недостатки лизиметрического метода, связанные с прерыванием сплошности водного потока на нижней границе профиля, повышенной скоростью фильтрации воды в пристеночном пространстве и отсутствием боковой миграции, лизиметрический метод является предпочтительным при изучении подвижности пестицидов. Он позволяет контролировать условия на верхней и нижней границах
исследуемой почвенной толщи и рассчитывать баланс веществ в почве.
Уникальность исследований физических свойств почв в Больших лизиметрах МГУ, отличающая их и от исторических предшественников, и от современных высокотехнологичных конструкций, — это изучение долговременной эволюции насыпных слоистых почв. Механизмы эволюции твердой фазы почв объясняются миграцией воды и веществ в почвенном профиле и анализируются на количественном уровне [38]. Это позволяет говорить об интегрированном подходе, дополнении эволюционного почвоведения современными представлениями физики почв. Помимо объединения различных ветвей науки о почвах, сильной стороной данного подхода является и интеграция масштабов, а именно комплексный анализ данных, которые получают для различных структурных уровней организации почвы, от молекулярно-ион-ного до уровня почвенного индивидуума [11].
Многолетние исследования показали, что на начальных стадиях функционирования почв с антропогенно-измененными профилями трансформация твердой фазы почв весьма заметна и значима. Эволюция свойств почв в лизиметрах обнаружена на разных уровнях исследования и выразилась в изменении элементного, минералогического, гранулометрического и агрегатного составов, обусловленном в первую очередь перемещением тонких фракций вертикальными потоками влаги. Общая направленность изменения физических свойств выражена в укрупнении микро- и макроагрегатов, уплотнении почвенных горизонтов, увеличении трещиноватости и глыбистости верхних слоев. В исследуемых почвах за время их нахождения в одинаковых условиях на верхней и нижней границах происходит их сближение как по фундаментальным свойствам (гранулометрический состав, плотность, содержание органического вещества), так и по динамичным структурно-агрегатным характеристикам (увеличение диаметра агрегатов).
Для формирования непрерывных путей миграции в исходно насыпных почвах требуется время, составляющее около 10 лет, после которого лизиметрический сток влаги начинает соответствовать количеству выпадающих осадков, а максимум стока приурочен к весеннему периоду. Через 50-60 лет после начала эксперимента произошло снижение разницы в стоке между вариантами почв с разным строением профиля.
Способность почв проводить тепло тоже меняется вместе с изменением основных физических свойств. За 36 лет плотность верхней части вынесенного на поверхность горизонта В2пах и содержание в нем углерода приблизились к соответствующим показателям горизонта Апах, а гранулометрический состав, напротив, сохранял сходство с составом исходного горизонта В2. При этом кривые зави-
симости температуропроводности от влажности представляли собой нечто среднее между кривыми для горизонта Апах и В2 [4]. В данном случае относительно быстрое изменение плотности и содержания углерода привели к существенным изменениям температуропроводности, но более стабильный гранулометрический состав способствовал сохранению изначальной формы кривой.
Еще одной особенностью Больших лизиметров МГУ является их расположение в черте мегаполиса, в то время как большинство лизиметрических исследований проводится на пахотных почвах либо под лесом [62]. Считается, что для адекватной оценки элементов водного баланса с помощью лизиметров их следует размещать в окружении со сходным растительным покровом, чтобы избежать эффекта оазиса [54]. Но как раз для города достаточно типична ситуация, когда пятна зеленых оазисов окружены асфальтом, и это делает почвы в Больших лизиметрах МГУ адекватной физической моделью городских почв. Слоистый характер почвенных профилей в лизиметрах тоже типичен и для городского озеленения, и для почвенных конструкций, создаваемых при рекультивации нарушенных земель.
Данные по динамике компонентов водного баланса слоистых почв в лизиметрах позволяют рассчитывать эффективные гидрологические коэффициенты, определяющие миграцию почвенных растворов в почвенном профиле [52]. Известны и теоретические формулы для расчета эффективных коэффициентов транспорта в слоистых почвах [59]. По этим формулам определяют оптимальное сочетание слоев в конструкциях. Но затем в процессе эволюции транспортные свойства слоистых почвенных конструкций меняются вместе с изменениями твердой фазы составляющих конструкции горизонтов. Изучение этих процессов, в том числе на примере слоистых почв в лизиметрах МГУ, и последующее применение полученных данных при проектировании оптимального строения искусственных почв делает лизиметрические исследования в черте мегаполиса весьма перспективной задачей для повышения эффективности городского озеленения и рекультивации нарушенных земель.
Заключение
Большие лизиметры МГУ сыграли важную роль в формировании современных представлений о формировании водного баланса слоистых почв под различными типами растительности, миграции веществ в почвенном профиле и эволюционных изменениях физических свойств почвенных горизонтов в искусственно созданных почвенных конструкциях.
Представляется, что помимо продолжения исследований в этих, уже ставших традиционными
направлениях, большие лизиметры могут стать экспериментальным полигоном для выявления новых трендов в функционировании почв на фоне изменений городского микроклимата, в том числе секвестрации углерода и эмиссии парниковых газов.
Информация о финансировании работы
Исследование трансформации почв лизиметров на основе многолетних данных выполнено при финансовой поддержке проекта РФФИ № 1929-05252 мк, анализ водного и температурного режимов почв лизиметров проведено в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды», исследования транспорта веществ выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации «Физические основы экологических функций почв: технологии мониторинга, прогноза и управления». Анализ содержания пестицидов в почвах и лизиметрических водах осуществлено в рамках госзадания № 0598-2019-0005.
Благодарность
Авторы выражают благодарность коллективу Метеорологической обсерватории МГУ за многолетнее сотрудничество.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют, что исследования проводились при отсутствии любых коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антипов-Каратаев И.Н., Цурюпа И.Г. О формах и условиях миграции веществ в почвенном профиле (Обзор иностранной литературы) // Почвоведение. 1961. № 8.
2. Аржанова В.С. Миграция микроэлементов в почвах // Почвоведение. 1977. № 4.
3. Аржанова В.С., Вертель Е.Ф., Елпатьевский П.В. Микроэлементы и растворимое и органическое вещество лизиметрических вод // Почвоведение. 1981. № 11.
4. Архангельская Т.А., Умарова А.Б. Температуропроводность и температурный режим почв в больших лизиметрах Почвенного стационара МГУ // Почвоведение. 2008. № 3.
5. Бараков П.Ф. Лизиметры и их роль в изучении свойств почв, обусловливающих ее плодородие // Почвоведение. 1908. № 3.
6. Белик А.А. Миграция пестицида циантранили-прола в суглинистых почвах: экспериментальные исследования и математическое моделирование: автореф. ... дис. канд. биол. наук. М., 2019.
7. Богатырев Л.Г., Телеснина В.М., Семенюк О.В. и др. Динамика морфологии и химических свойств лесной
подстилки в ходе естественного постагрогенного лесо-восстановления и ее отражение напочвенным покровом // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2020. № 3.
8. Ван Ицюань. Модели движения влаги в почве, их экспериментальное обеспечение и использование: автореф. ... дис. канд. биол. наук. М., 1996.
9. Винник М.А., Болышев Н.Н. Первые итоги наблюдений в открытом лизиметре // Почвоведение. 1972. № 4.
10. Владыченский А.С., Ульянова Т.Ю., Золотарев Г.В. Некоторые показатели биологического круговорота в модельных растительных сообществах почвенных лизиметров // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2000. № 3.
11. Воронин А.Д. Основы физики почв. М., 1986.
12. Голубев Б.И. Лизиметрические методы исследования в почвоведении и агрохимии. М., 1967.
13. Евдокимова М.В., Гендугов В.М., Глазунов Г.П. и др. Исследование и прогноз микроэлементного состава почв модельных фитоценозов почвенных лизиметров МГУ // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2018. № 1.
14. Зайдельман Ф.Р., Плавинский В.А., Белый А.В. Влияние глубокого мелиоративного рыхления на физические свойства почв на тяжелых покровных породах и урожай // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1986. № 2.
15. КарпачевскийЛ.О., Умарова А.Б. Большие лизиметры Почвенного стационара МГУ // Агрохимический вестник. 2003. № 2.
16. Кауричев И.С., Яшин И.М., Кашанский А.Д. и др. Опыт применения метода сорбционных лизиметров при изучении водной миграции веществ в подзолистых почвах Европейского Севера // Почвоведение. 1986. № 8.
17. Качинский Н.А. Физика почвы. Ч. 2. М., 1970.
18. Кокорева А.А., Умарова А.Б., Горбатов В.С. Оценка чувствительности моделей миграции веществ в почве разного уровня по лизиметрическому стоку // Вестник ОГУ 2007. № 3.
19. Кокорева А.А. Экспериментальное исследование и математическое моделирование миграции имидакло-прида в дерново-подзолистых почвах: автореф. . дис. канд. биол. наук. М., 2009.
20. Леонова А.А. Миграция метрибузина в почвах: Лизиметрические исследования и моделирование: авто-реф. дис. канд. биол. наук. М., 2001.
21. Леонова А.А., Шеин Е.В., Горбатов В.С. Миграция гербицида метрибузина в почве: лизиметрические исследования и моделирование // Почвоведение. 2003. № 6.
22. Лобутев А.П., Герасимова Л.В. Особенности весеннего лизиметрического стока под различной растительностью // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1979. № 3.
23. Лобутев А.П., Герасимова Л.В. Сток из лизиметров с различной растительностью (1970-1976) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1980. № 1.
24. Первова Н.Е. Содержание углерода воднораство-римых органических веществ в лизиметрических водах и почвенных растворах под разными типами леса // Почвоведение. 1978. № 11.
25. Постановление Правительства Российской Федерации от 07.11.2020 № 1796 «Об утверждении Положения о порядке проведения государственной
экологической экспертизы» // Официальный интернет-портал правовой информации [Электронный ресурс]. URL: http://publication.pravo.gov.ru (дата обращения: 20.02.2021).
26. Приказ Минсельхоза РФ от 31.07.2020 № 442 «Об утверждении Порядка государственной регистрации пестицидов и агрохимикатов»// Официальный интернет-портал правовой информации [Электронный ресурс]. URL: http://publication.pravo.gov.ru (дата обращения: 20.02.2021).
27. Рычева Т.А. Моделирование температурного режима дерново-подзолистой почвы: определяющая роль условий на поверхности // Почвоведение. 1999. № 6.
28. Сидорова М.А. Влияние норм и интенсивности полива на распределение влаги в дерново-подзолистой суглинистой почве (модельный опыт) // Почвоведение. 1980. № 12.
29. Сидорова М.А. Оптимизация водного режима дерново-подзолистой суглинистой почвы в условиях синхронно-импульсного дождевания: автореф. ... дис. канд. биол. наук. М., 1981.
30. Сидорова М.А., Васильева М.И., Судницын И.И. и др. Влияние различных уровней увлажнения и азотного питания на вынос нитратов за пределы корнеобитаемого слоя // Почвоведение. 1988. № 1.
31. Сидорова М.А., Судницын И.И., Васильева М.И. Эффективность дождевания и внутрипочвенного орошения картофеля на дерново-подзолистой почве (модельный опыт) // Почвоведение. 1992. № 8.
32. Славина Н.В. Движение почвенной влаги, водный баланс и продуктивность овощных культур при орошении дерново-подзолистой почвы: автореф. . дис. канд. биол. наук. М., 1994.
33. Сметник А.А. Прогнозирование миграции пестицидов в почвах: автореф. . дис. докт. биол. наук. М., 1999.
34. Судницын И.И., Сидорова М.А., Васильева М.И. и др. Глубинный отток воды из дерново-подзолистой почвы в условиях орошения // Почвоведение. 1994. № 11.
35. Умарова А.Б. Лизиметрический метод исследования почв. Глава Х // Теории и методы физики почв. Коллективная монография / Под ред. Е.В. Шеина, Л.О. Карпачевского. М.; Тула, 2007.
36. Умарова А.Б. Почвенно-экологический мониторинг процессов переноса воды и веществ в модельных дерново-подзолистых почвах в условиях многолетнего лизиметрического опыта: автореф. . дис. канд. биол. наук. М., 1995.
37. Умарова А.Б. Преимущественные потоки влаги в почвах: закономерности формирования и значение в функционировании почв. М., 2011.
38. Умарова А.Б., Иванова Т.В. Динамика дисперсности модельных дерново-подзолистых почв в многолетнем эксперименте // Почвоведение. 2008. № 5.
39. Умарова А.Б., Самойлов О.А. Изучение преимущественных потоков влаги и конвективного переноса тепла методом температурной метки // Почвоведение. 2011. № 6.
40. Умарова А.Б., Шеин Е.В., Архангельская Т.А. Особенности формирования элементов водного режима дерново-подзолистых почв в годовой, сезонной и суточной динамике // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2002. № 3.
41. Шеин Е.В., Воронин А.Д., Початкова Т.Н., Умаро-ва А.Б. Изменение физических свойств почв в условиях
многолетнего лизиметрического опыта // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1996. № 3.
42. Шеин Е.В., Кокорева А.А., Горбатов В.С. и др. Оценка чувствительности, настройка и сравнение математических моделей миграции пестицидов в почве по данным лизиметрического эксперимента // Почвоведение. 2009. № 7.
43. Шеин Е.В., Початкова Т.Н., Умарова А.Б. Поч-венно-экологические исследования на станции изолированных лизиметров Московского университета // Почвоведение. 1994. № 11.
44. Шеин Е.В., Умарова А.Б., Ван Ицюань и др. Водный режим и изменение элементного состава дерново-подзолистых почв в условиях больших лизиметров // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1997. № 3.
45. AbbaspourK.C., SonnleitnerM.A., Schulin R. Uncertainty in estimation of soil hydraulic parameters by inverse modeling: example lysimeter experiments // Soil Sci. Soc. Am. J. 1999. Vol. 63. N 3.
46. Bakhtiari B., Ghahreman N., Liaghat A.M. et al. Evaluation of reference evapotranspiration models for a semiarid environment using lysimeter measurements // J. Agric. Sci. Technol. 2011. Vol. 13. N 2.
47. BBA. Lysimeter studies for the displacement of pesticides into the subsoil // Guidelines for the testing of agricultural pesticides with registration procedure. Part IV 4-3. Braunschweig, Germany: Biological Bunden-stalt, 1990.
48. Belik A.A., Kokoreva A.A., Kolupaeva V.N. Migration of cyantraniliprole in fractured soils: calibration of pesticide leaching model by using experimental data // E3S Web of Conferences, EDP Sciences. 2020. Vol. 169. DOI: 10.1051/ e3sconf/202016901008
49. Bergstrom L. Use of lysimeters to estimate leaching of pesticides in agricultural soils // Environ. Pollution. 1990. N 67. DOI: 10.1016/0269-7491(90)90070-s
50. Brookman S.K.E., Chadwick D.R., Retter A.R. Lysimeter experiments to determine the ability of soil to reduce concentrations of BOD, available P and inorganic N in dirty water // Environ. Technol. 2005. Vol. 26 (11). pp. 1189-204. DOI: 10.1080/09593332608618593
51. Dqbrowska D., Soitysiak M., Biniecka P. et al. Application of hydrogeological and biological research for the lysimeter experiment performance under simulated municipal landfill condition // J. Mater. Cycles Waste Manag. 2019. Vol. 1. DOI: 10.1007/s10163-019-00900-x
52. Durner W., Jansen U., Iden S.C. Effective hydraulic properties of layered soils at the lysimeter scale determined by inverse modelling // Eur. J. Soil Sci. 2007. Vol. 59, N 1.
53. Fank J. Lysimeters: A Tool for Measurements of Soil Fluxes // Glinski J., Horabik J., Lipiec J. (eds) Encyclopedia of Agrophysics. Encyclopedia of Earth Sciences Series. Springer, Dordrecht. 2011. DOI: 10.1007/978-90-481-3585-1_85
54. Fank J., Klammer G. Measurement of precipitation using lysimeters // Geophysical Research Abstracts. Vol. 15. EGU General Assembly, 2013.
55. Führ F., Hance R.J., Plimmer J.R., Nelson J.O. ^ds) The lysimeter concept. Environmental Behavior of Pesticides. ACS Symposium Series. 1998. Vol. 699.
56. Garcia M., Raes D., Allen R.G. et al. Dynamics of reference evapotranspiration in the Bolivian highlands (altiplano) // Agric. For. Meteorol. 2004. Vol. 125.
57. Goss M.J., Ehlers W. The role of lysimeters in the development of our understanding of soil water and nutrient dynamics in ecosystems // Soil Use Manag. 2009. Vol. 25. DOI: 10.1111/j.1475-2743.2009.00230.x
58. Graham R.C., Wood H.B. Morphological development and clay distribution in lysimeter soil under chaparral and pine // Soil Sci. Soc. Am. J. 1991. Vol. 55. DOI:10.2136/ SSSAJ1991.03615995005500060023X
59. Jury W.A., Horton R. Soil physics. New York, 2004.
60. Kolupaeva V.N., Belik A.A., Kokoreva A.A. et al. Risk assessment of pesticide leaching into groundwater based on the results of a lysimetric experiment // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. N 368. DOI: 10.1088/1755-1315/368/1/012023
61. Ralph M., Rupp H., Haselow L. Use of lysimeters for monitoring soil water balance parameters and nutrient leaching // Climate Change and Soil Interactions. 2020. Ch. 7. DOI: 10.1016/B978-0-12-818032-7.00007-2
62. Pütz T., Fank J., Flury M. Lysimeters for vadose zone research // Vadose Zone J. 2018. Vol. 17. DOI:10.2136/ vzj2018.02.0035
63. Shein E.V., Umarova A.B. Changes in physical properties of soils and soil processes as derived from data of a long-term lyzimetric experiment (1961-2002) // Euras. Soil Sci. 2002. Vol. 35.
64. Soldevilla-MartinezM., Quemada M., Lopes- Urrea R. et al. Soil water balance: Comparing two simulation models of different levels of complexity with lysimeter observations // Agric. Water Manag. 2014. Vol. 139.
65. Marek S., Rakoczy M. An overview of the experimental research use of lysimeters // Environ. Socio-econ. Stud. 2019. Vol. 7. N 2. DOI: 10.2478/environ-2019-0012
66. Stumpp C., Nützmann G., Maciejewski S. et al. A comparative modelling study of a dual tracer experiment in a large lysimeter under atmospheric conditions // J. Hydrol. 2009. Vol. 375, N 3-4.
67. Torrento C., Prasuhn V., Spiess E. et al. Adsorbing vs. nonadsorbing tracers for assessing pesticide transport in arable soils // Vadose Zone J. 2018. Vol. 17. DOI: 10.2136/ vzj2017.01.0033
68. Vereecken H., Dust M. Modeling water flow and pesticide transport at lysimeter and field scale // The lysimeter concept. Environmental Behavior of Pesticides. ACS Symposium Series. 1998. Vol. 699. Ch. 14.
69. Worral F., Parker A., Rae J.E. et al. A study of suspended and colloidal matter in the leachate from lisimeters: implications for pollution and lisimeter studies // J. Environ. Qual. 1999. Vol. 28. DOI: 10.2134/ jeq1999.00472425002800020025x
70. Xu C.-Y., Chen D. Comparison of seven models for estimation of evapotranspiration and groundwater recharge using lysimeter measurement data in Germany // Hydrolo-gical Processes. 2005. Vol. 19.
Поступила в редакцию 01.03.2021 После доработки 20.05.2021 Принята к публикации 15.06.2021
LONG-TERM RESEARCH ON PHYSICAL PROPERTIES OF SOILS IN THE MSU LARGE LYSIMETERS: MAIN RESULTS OF THE FIRST 60 YEARS (1961-2021)
A. B. Umarova, T. A. Arkhangelskaia, A. A. Kokoreva, Z. S. Ezhelev, N. A. Shnyrev, V. N. Kolupaeva, T. V. Ivanova, K. V. Shishkin
The results of 60-year research on physical properties of soils in the MSU large lysimeters are discussed. The questions under study were the elements of soil water balance, soil evolution, soil temperature regime, and transport of various substances in soil profile. The long-term changes in soil texture, soil mineralogy, and organic carbon content were observed. It was shown that the horizon sequence in soil profile affects the intensity of drainage flux and its stabilization in the long-term aspect. It was also found that the amount of the transit transfer of substances in different soil profiles depended both on profile structure and upper boundary conditions.
Key words: drainage flux, layered soils, types of meliorative soil cultivation, water balance, preferential flow, temperature regime, soil evolution, soil profile structure, pesticides
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Умарова Аминат Батальбиевна, докт. биол. наук, зав. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: a.umarova@gmail.com
Архангельская Татьяна Александровна, докт. биол. наук, проф. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: arhangelskaia@gmail.com
Кокорева Анна Александровна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: kokoreva.a@gmail.com
Ежелев Захар Сергеевич, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: ejelevsoil@gmail.com
Шнырев Николай Андреевич, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: shnyrevn@list.ru
Колупаева Виктория Николаевна, канд. биол. наук, зав. лабораторией химии окружающей среды, ст. науч. сотр. ВНИИ Фитопатологии, e-mail: amulanya@gmail.com
Иванова Татьяна Викторовна, канд. биол. наук, e-mail: a.umarova@gmail.com
Шишкин Константин Владимирович, студент каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова, e-mail: konstantin.shishkin.99@mail.ru
