География, свойства и эталонные функции нативных черноземов лесостепи юга Среднерусской возвышенности

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 24-17-00154

НазваниеГеография, свойства и эталонные функции нативных черноземов лесостепи юга Среднерусской возвышенности

Руководитель Чендев Юрий Георгиевич, Доктор географических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" , Белгородская обл

Конкурс №92 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-705 - География почв, геохимия ландшафтов

Ключевые слова Лесостепь, лугово-степные ландшафты, автоморфные почвы, нативные черноземы, почвенные свойства, география почв, мониторинг почв.

Код ГРНТИ39.19.27

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящее время российское земледелие является одной из успешно функционирующих отраслей отечественной экономики. Непременным условием его дальнейшего развития является мониторинг и своевременная корректировка качества почв, для чего необходим комплекс базовых данных, в том числе информация о параметрах естественного состояния почвенного покрова. Учет и анализ значимости нативных характеристик почв позволит с большей степенью достоверности дать оценку уровню деградации или проградации почв, используемых в хозяйственной деятельности. Этот подход особенно актуален для черноземной зоны Европейской России, где сосредоточенны наиболее ценные почвенные ресурсы и земледельческие мощности. Между тем в условиях почти тотальной антропогенной трансформации почвенного покрова существует острый дефицит эталонно-значимых черноземов, которые могли бы служить основой для сравнения с антропогенно трансформированными почвами, выявления трендов и масштабов отклонения последних от исходного базового состояния. В этой связи поиск, изучение и использование эталонных нативных почв и сохранившихся естественных фрагментов почвенного покрова в этом регионе представляются весьма актуальными. Кроме заповедных территорий, таких как Центрально-черноземный заповедник им. В.В. Алехина и Ямской участок заповедника "Белогорье", занимающих относительно небольшие пространства, во многих местах лесостепи юга Среднерусской возвышенности могли сохраниться автоморфные нативные черноземы. До настоящего времени они находятся в режиме «мягких» антропогенных воздействий в виде сенокошения или эпизодического выпаса домашних животных. Данные почвы могут служить эталонами для выявления количественных характеристик измененности почв и почвенного покрова при антропогенных нагрузках, точкой отсчета при мониторинге и рецентной основой при реконструкциях палеоприродной среды. Цель проекта заключается в поиске, инвентаризации, субстантивной идентификации, определении генетической сущности, классификационного статуса и географических особенностей распространения нативных лугово-степных черноземов, формирующихся в близких к естественным условиях почвообразования, а также в установлении возможностей их эталонного потенциала при разработке адекватных подходов к оценке и управлению качеством черноземных почв. Для выполнения проекта необходимо решить следующие задачи. 1. Сформировать базу данных о профильной организации и свойствах автоморфных нативных лугово-степных черноземов на ключевых участках юга Среднерусской возвышенности. 2. На основе почвенно-картографических исследований детализировать зональные и провинциальные особенности географического распространения данных почв, дать оценку параметров почвенного разнообразия в пределах сохранившихся естественных фрагментов почвенного покрова луговых степей. 3. Изучить и обосновать возможность использования выявленных нативных черноземов в качестве архивов, содержащих информацию о стадиях развития почв и природной среды за период их формирования. 4. Разработать рекомендации по использованию эталонного потенциала нативных черноземов лесостепи в практике почвенного мониторинга, а также в мероприятиях по управлению качеством черноземных почв. Основным методическим приемом поиска ключевых участков является использование разновременных достоверных крупномасштабных (М 1:8400, 1:10000) карт конца XVIII, середины и конца XIX, середины XX вв. и современных спутниковых снимков для идентификации участков луговых степей, все время являвшихся сенокосами и / или выгонами, т.е. никогда не пахавшимися территориями в староосвоенной лесостепи. Полученные результаты будут востребованы при совершенствовании университетских учебных курсов, в почвенном и экологическом мониторинге, в качестве информационной основы для включения новых объектов в Красную книгу почв, для создания новых особо охраняемых природных территорий, а также при уточнении имеющихся и разработке новых моделей устойчивого плодородия черноземов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Все виды работ, выполненные в 2024 году, были подчинены главной цели исследования и являлись последовательными этапами поиска и идентификации эталонно-значимых черноземов (ЭЗЧ) на территории старых сенокосов и выгонов в староосвоенной части лесостепи юга Среднерусской возвышенности. 1. Картографический поиск ЭЗЧ велся на основе определенных критериев, а именно, подбора и анализа разновременных крупномасштабных картографических материалов и современных данных дистанционного зондирования Земли. 2. Морфологические обнаружения ЭЗЧ в выявленных по картам местоположениях проводились на основе рекогносцировочных выездов, выявления характера и степени антропогенной нарушенности поверхности почв, выбора сохранившихся нативных черноземов модельных полигонов внутри участков путем идентификации естественной (зернистой) структуры верхних слоев черноземов в прикопках и в наблюдаемых выбросах почвенного материала на поверхность почв слепышами. 3. Полевое изучение почв и почвенного покрова проводилось с применением разного комплекса работ в зависимости от размера выявленных модельных полигонов – от простого заложения и описания опорных почвенных разрезов и вспомогательных скважин на участках малой площади до составления геодезических планов, подробного геоботанического описания участков, заложения серии скважин и почвенных разрезов, выполнения детальных почвенных карт на участках большой площади. 4. Работы по изучению голоценовой истории формирования почв и природной среды были основаны на исследовании материала гумусированного заполнения слепышин. 5. Аналитическое уточнение статуса и идентификация найденных ЭЗЧ выполнялись с помощью трех почвенных классификационных схем и комплекса методов лабораторного анализа физических, физико-химических и химических свойств почв. 6. Параметризация строения почвенного покрова на ключевых участках с ЭЗЧ выполнялась на основе исследования таких характеристик, как оценка вариабельности свойств почв и подсчет таксономических расстояний как количественных показателей контрастности между почвами. Выявлен ряд перспективных участков для поиска старых выгонов на территории сел Белгородской области: Коровино, Рождественка, Толстое, Скородное и некоторых других (всего более 40). Для ряда участков составлены картосхемы сохранившихся ареалов эталонно значимых черноземов на территориях постоянного использования угодий в качестве сенокосов и выгонов на протяжении последних 170-240 лет. В 2024 году в разной степени детальности были изучены 8 ключевых участков старых сенокосов – выгонов в автоморфных позициях рельефа (ровные водоразделы или очень пологие водораздельные склоны). На наиболее детально изученном ключевом участке «Коровино» (Ракитянский район Белгородской области) установлено, что характеристики гумусовых профилей, исследованных до глубины 2 метра, характерны для целинных черноземов, что свидетельствует о возможности их использования в качестве эталонно значимых. Все параметры гуминовых кислот, отражающие типовую принадлежность к черноземам, имеют тесные связи между собой: коэффициенты корреляции между величиной соотношения основных структурообразующих элементов гуминовых кислот (H:C) с другими параметрами состава и свойств гумуса лежат в диапазоне 0,70–0,86. Самым гомогенным является поверхностный (0-20 см) слой черноземов, что подтверждено площадными исследованиями на модельном участке размером 50 на 50 метров (36 скважин). По С орг., долевому участию и соотношению гумусовых веществ, основным показателям состава и свойств гуминовых кислот (ГК) в верхнем слое черноземов типичного и выщелоченного достоверных различий не выявлено; коэффициенты варьирования всех показателей лежат в диапазоне от 2 до 10%. Детальное почвенное картографирование на участке «Коровино» показало, что структура почвенного покрова представлена спорадически-пятнистой микрокомбинацией черноземов миграционно-мицелярных мощных глубоко и средне карбонатных, выступающих в качестве фона (приблизительно половина от площади всего участка), и вытянутых, преимущественно овальных ареалов черноземов глинисто-иллювиальных миграционно-мицелярных и мицелярных квазиглееватых мощных глубоко карбонатных, черноземов миграционно-мицелярных сверхмощных глубоко- и средне карбонатных, черноземов миграционно-мицелярных квазиглееватых глубоко- и средне карбонатных, черноземов мицелярных сверхмощных и мощных средне и глубоко карбонатных. Коэффициенты внутрипрофильной вариации, вариации внутри ареалов и в пределах всего участка для мощностей гумусового горизонта, гумусированной части профиля и глубины вскипания близки между собой и не превышают 20 %. Разнообразие почв участка невелико; значения индексов разнообразия Шеннона, Симпсона и число ареалов на карте двукратно увеличиваются при уменьшении классификационного уровня картографируемых единиц от типов к подтипам и от подтипов к видам. Выявлены черты сходства и различия в признаках изученных почв. Гумусовые горизонты эталонно значимых черноземов всех изученных участков по структуре подразделяются на 2 подгоризонта: A1I (0-20(30) см) с зернистой или комковато-зернистой структурой и A1II (глубже 20(30) см) с зернисто-комковатой структурой. Верхняя часть профилей всех изученных черноземов характеризуется высокой степенью переработки почвенной мезофауной. Особенно характерны пустотелые норки червей, часто с вертикальной ориентировкой ходов. Все изученные черноземы характеризуются остаточным уплотнением верхних почвенных слоев; различия в плотности почв, по-видимому, связаны с разной степенью нагрузки при выпасе животных, существовавшей в прошлом, а также с различным соотношением между сенокошением и выпасом животных на каждом участке. Отличия между черноземами изученных участков определяются рядом причин. Ареалы выщелоченных черноземов разных участков могли быть сформированы благодаря влиянию разных факторов. На части изучаемой территории эти почвы могут быть приурочены к межблочьям древнеледникового микрорельефа, где особенно интенсивно в позднем плейстоцене происходило вытаивание вечной мерзлоты и обусловленное им выщелачивание пород. В других местах выщелоченные черноземы выявлены на участках выходов малокарбонатных красно-бурых глин, являющихся почвообразующими породами. Дополнительными территориями могут быть участки с маломощным (до 1 метра) чехлом лессовидных суглинков, подстилаемых малокарбонатными древнеаллювиальными красноцветными легкими суглинками. Черноземы типичные, как правило, формируются на участках с более однородными породами - лессовидными карбонатными тяжелыми суглинками и глинами. По сравнению с черноземами выщелоченными, профили черноземов типичных имеют более высокую степень перерытости слепышами. Получены первые результаты исследования палинологических спектров растительности и фитолитов в гумусированном заполнении слепышин.

Публикации

1. Чендев Ю.Г., Нарожняя А.Г., Смирнова М.А., Тишков А.А., Белеванцев В.Г. Историко-картографическое и полевое исследование старых выгонов и сенокосов на юге Среднерусской возвышенности География, экология, туризм: новые горизонты исследований: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 90-летию создания факультета географии, геоэкологии и туризма ВГУ, Воронеж, 10-12 октября 2024 года. - Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2024., География, экология, туризм: новые горизонты исследований: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 90-летию создания факультета географии, геоэкологии и туризма ВГУ, Воронеж, 10-12 октября 2024 года. - Том 1. - Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2024. - С. 92-97. (год публикации - 2024)

2. Смирнова М.А., Чендев Ю.Г., Нарожняя А.Г. Локальное разнообразие непаханых черноземов лесостепи Среднерусской возвышенности (Европейская Россия). Вестник Томского государственного университета. Биология (год публикации - 2025)

3. Скоков М.А., Нарожняя А.Г. Использование исторических карт для поиска автоморфных нативных черноземов в аграрно освоенной лесостепи Геоэкология и рациональное недропользование: от науки к практике: сборник материалов IV Всероссийской научной конференции молодых ученых, Белгород, 10 октября 2024 г. - Белгород: ЦПП ИД "БелГУ" НИУ "БелГУ", 2024., Геоэкология и рациональное недропользование: от науки к практике: сборник материалов IV Всероссийской научной конференции молодых ученых, Белгород, 10 октября 2024 г. / под ред. А.Г. Нарожней. - Белгород: ЦПП ИД "БелГУ" НИУ "БелГУ", 2024. - С. 39-41. (год публикации - 2024)

4. Чендев Ю.Г. , Смирнова М.А., Геннадиев А.Н., Белеванцев В.Г. Нативные эталонно значимые черноземы в староосвоенной лесостепи: поиск сохранившихся ареалов и анализ свойств Известия Русского географического общества (год публикации - 2024)

5. Новых Л.Л., Чендев Ю.Г., Нарожняя А.Г. Эталонное качество почвенной структуры нативных черноземов на юге Среднерусской возвышенности Региональные геосистемы, Т. 49. № 4. С. 696–710. (год публикации - 2025)
10.52575/2712-7443-2025-49-4-0-4 EDN: JGSJYP

6. Пименов В.Е., Пономаренко Е.В., Чендев Ю.Г., Ершова Е.Г., Дергачева М.И., Смирнова М.А. Rodent burrows in chernozems as a paleoarchive of vegetation dynamics: A case study from the central chernozem region of Russia Geoderma Regional, Volume 41, June 2025, e00969 (год публикации - 2025)
10.1016/j.geodrs.2025.e00969

7. Чендев Ю.Г., Смирнова М.А., Нарожняя А.Г., Белеванцев В.Г. Новые участки с автоморфными нераспаханными черноземами в староосвоенной лесостепи Белгородской области Динамика экосистем в голоцене = Dynamics of ecosystems in the Holocene: [электронный ресурс]: материалы VII Всероссийской научной конференции с международным участием (г. Пермь, ПГНИУ, 20-25 октября 2025 г.) / отв. ред.С. В. Копытов ; Пермский государственный национальный исследовательский университет. - Пермь, Тов-во научн. изданий КМК., Динамика экосистем в голоцене = Dynamics of ecosystems in the Holocene: [электронный ресурс]: материалы VII Всероссийской научной конференции с международным участием (г. Пермь, ПГНИУ, 20-25 октября 2025 г.) / отв. ред.С. В. Копытов ; Пермский государственный национальный исследовательский университет. - Пермь, Тов-во научн. изданий КМК., 2025. – С. 461-464. (год публикации - 2025)

8. Чендев Ю.Г., Геннадиев А.Н., Тишков А.А., Талджеббини А.А., Смирнова М.А., Нарожняя А.Г., Скоков М.А., Скокова Н.А. Геоботанические и почвенные исследования старого выгона – сенокоса на юге Среднерусской возвышенности Проблемы природопользования и экологическая ситуация в России и на сопредельных территориях // Сборник материалов XI Международной научной конференции (г. Белгород, 15-17 октября 2025 года) / Под ред. А.Г. Нарожней. – Белгород: ЦПП ИД «БелГУ» НИУ «БелГУ»., Проблемы природопользования и экологическая ситуация в России и на сопредельных территориях // Сборник материалов XI Международной научной конференции (г. Белгород, 15-17 октября 2025 года) / Под ред. А.Г. Нарожней. – Белгород: ЦПП ИД «БелГУ» НИУ «БелГУ», 2025. – С. 247-252. (год публикации - 2025)

9. Новых Л.Л., Чендев Ю.Г., Нарожняя А.Г., Смирнова М.А., Белеванцев В.Г. Плотность почв эталонно значимых черноземов на юге Среднерусской возвышенности Актуальные проблемы почвоведения, экологии, земледелия: Сборник докладов XX Международной научно-практической конференции Курского отделения МОО «Общество почвоведов им. В.В. Докучаева. – г. Курск, 24-25 апреля 2025 г. – Курск: ФГБНУ «Курский ФАНЦ»., Актуальные проблемы почвоведения, экологии, земледелия: Сборник докладов XX Международной научно-практической конференции Курского отделения МОО «Общество почвоведов им. В.В. Докучаева. – г. Курск, 24-25 апреля 2025 г. – Курск: ФГБНУ «Курский ФАНЦ», 2025. - С. 266-271. (год публикации - 2025)

10. Чендев Ю.Г., Смирнова М.А., Геннадиев А.Н., Соляной А.В., Салова Т.Л. Сравнительный анализ сохранности нативных свойств лугово-степных черноземов Среднерусской возвышенности: старые выгоны–сенокосы и заповедные территории Вестник Московского университета. Серия 5: География., № 6. (год публикации - 2025)

11. Чендев Ю.Г., Смирнова М.А., Геннадиев А.Н. Human-induced transformation of chernozems in the Central Russian Upland: a role of benchmark and nearly-benchmark soils in assessing Geoderma Regional, Volume 41, June 2025, e00971 (год публикации - 2025)
10.1016/j.geodrs.2025.e00971

12. Смирнова М.А., Чендев Ю.Г. Параметры структуры почвенного покрова нативных участков черноземов на сенокосах и выгонах юга Среднерусской возвышенности Биологическое разнообразие природных и антропогенных ландшафтов: изучение и охрана [Электронный ресурс]: сборник материалов III Международной научно-практической конференции (25 апреля 2025 года). — Астрахань: Астраханский государственный университет им. В. Н. Татищева, 2025. , Биологическое разнообразие природных и антропогенных ландшафтов: изучение и охрана [Электронный ресурс]: сборник материалов III Международной научно-практической конференции (25 апреля 2025 года). — Астрахань: Астраханский государственный университет им. В. Н. Татищева, 2025. — С. 173–176. (год публикации - 2025)

13. Новых Л.Л., Чендев Ю.Г., Соляной А.В., Салова Т.Л. Структурно-агрегатный состав эталонно значимых черноземов на юге Среднерусской возвышенности Экология и природопользование: устойчивое развитие сельских территорий: сб. ст. по материалам V Всерос. науч.-практ. конф. / Отв. за вып. А.Г. Максименко. – Краснодар: КубГАУ., Экология и природопользование: устойчивое развитие сельских территорий: сб. ст. по материалам V Всерос. науч.-практ. конф. / Отв. за вып. А.Г. Максименко. – Краснодар: КубГАУ, 2025. – С. 111-115. (год публикации - 2025)