Топ-100 Сектор почвоведения. - Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина

Сектор почвоведения.

Зав. сектора: Кашулина Галина Михайловна

Тел.: +7 951 297 20 21

E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Состав:

Гл.н.с., д.б.н. Кашулина Галина Михайловна

м.н.с. Коробейникова Наталья Михайловна

м.н.с. Литвинова Татьяна Ивановна

Лаб.-иссл. Кощеева Елена Владимировна

Инж. Чуева Наталья Владимировна 

Направления исследований: генетическое почвоведение, химия почв, биогеохимия окружающей среды, экология

Основные научные результаты:

I. По теме НИР «Особенности современного почвообразования в условиях длительного экстремального загрязнения выбросами комбината «Североникель» (№ 0229-2016-0003):

1. Результаты показали, что к настоящему времени концентрации основных металлов-загрязнителей - Ni и Cu в верхних органогенных горизонтах почв в локальной зоне достигли экстремальных уровней: до 9000 мг/кг Ni и 6000 мг/кг Cu. Концентрации кислоторастворимых форм сопутсвующих загрязнителей - Mn и Zn в верхнем слое органогенного горизонта и оказавшегося на поверхности иллювиального горизонта не превышают фоновых значений. Вследствие длительности и экстремальности воздействия, а также сложного состава выбросов, на современные уровни загрязняющих элементов в почвах существенное влияние оказывают факторы косвенной природы: степень техногенной деградации почвы с потерей значительной части органического вещества; достижение предела насыщения основными металлами-загрязнителями поверхностных горизонтов почв и конкурентные отношения между элементами.

2. Изучение пространственно-временного распределения кислотрастворимых форм Ni, Cu, Co, Mn и Zn в верхнем слое почв около медно-никелевого комбината “Североникель” показали, что концентрациям всех изученных загрязняющих элементов в верхних слоях почв свойственно высокое (от 1.5 до 7 раз) варьирование в многолетней динамике. Наиболее важными факторами варьирования концентраций Ni, Cu и Co, являются содержание органического вещества в отобранном образце.

3. Вместе с тем, приуроченность высоких концентраций тяжелых металлов в верхних слоях почв к 2008 году с экстремально низкой нормой осадков и, наоборот, низких концентраций в почве к 2007 году, характеризующимся наибольшим количеством осадков, свидетельствуют о том, что процессы аккумуляции ТМ почвой являются динамичными и могут иметь обратимый характер. Т.е., тяжелые металлы не только поступают в почвы с атмосферными осадками, но и ранее аккумулированные могут быть частично вымыты из верхних слоев почв последующими, менее концентрированными порциями атмосферных осадков.

4. Распределение степени загрязнения верхнего слоя почв Ni, Cu и Co между площадками не всегда соответствуют их удаленности от источника выбросов и современной степени загрязнения снежного покрова. Это обусловлено снижением сорбционной емкости верхнего органогенного горизонта почв в наиболее значительно загрязненных и деградированных экосистемах вследствие значительного уменьшения содержания органического вещества, а также приближением их к пределу насыщения основными металлами-загрязнителями - Ni и Cu.

5. В пределах одной экосистемы концентрации кислоторастворимых форм Ni, Cu и Co в СО, представляющие участки с выходом на поверхность иллювиального горизонта, значительно ниже по сравнению со СО с участков, где сохранились остатки органогенного горизонта. Поэтому полное разрушение подстилки и выход на поверхность иллювиального горизонта с экологической точки зрения можно рассматривать, как “самоочищение” почв и создание более благоприятных условий для поселения пионерных растений. О чем свидетельствует приуроченность сеянцев деревьев и мхов к участкам с почти или полностью разрушенной подстилкой.

6. Присутствие даже угнетенных кустарничков обеспечивает значимо более высокую концентрацию кислоторастворимого Mn в верхнем слое почв под ними. Т.е. низкие концентрации этого важного для растений микроэлемента в почвах более разрушенных экосистем может быть обусловлено не только конкуренцией с основными катионами, как предполагалось ранее, но и косвенным воздействием выбросов через разрушение растительности и прекращение поступления свежего опада с высокой концентрацией этого элемента.

7. Несмотря на существенные различия почвенных условий, исследования не выявили каких-либо общих закономерностей в распределении концентраций тяжелых металлов в верхнем оргаогенном слое почв в зависимости от ландшафтного положения площадки.

8. Состояние экосистем в локальной зоне варьирует в широком диапазоне и не всегда согласуется с уровнем концентраций основных металлов-загрязнителей в почвах. Показано, что концентрации тяжелых металлов в почвах являются не единственным фактором, ответсвенным за состояние экосистем в локальной зоне воздействия медно-никелевого комбината «Североникель». На состояние экосистем большое влияние оказывают условия увлажнения места.

9. Отсутствие значимых различий по концентрации кислоторастворимых форм основных металлов загрязнителей – Ni и Cu в верхнем слое почв в катене подтвердило ранее полученные выводы о том, что распределение состояния экосистем в ландшафте, значительно улучшающееся от вершин холмов к подножиям склонов и низинным болотам, не связано с уровнями загрязнения почв ТМ.

10. Анализ многолетних комплексных исследований показал, что вследствие многокомпонентного состава выбросов, интенсивности и длительности воздействия медно-никелевых предприятий, а также высокой чувствительности северотаежных экосистем при проведении мониторинга почв необходимо следить за всеми почвенными параметрами, включая морфологическое сложение и содержание органического вещества. При этом мониторинговые наблюдения должны охватывать все основные типы почв в регионе: подзолы, подзолы глеевые и торфяные почвы.

11. Из-за высокого варьирования концентраций ТМ в многолетней динамике разовое опробование не может дать объективной оценки степени их загрязнения. Для этого необходим многолетний ряд наблюдений. При организации опробования на площадке необходимо учитывать пространственную неоднородность степени деградации и наличие растительности.

12. Рекогносцировочные исследования температурного режима показали, что, несмотря на угнетенное состояние напочвенного покрова в техногенно трансформированной экосистеме около комбината «Североникель» он продолжает выполнять свои функции и предохраняет почву от резких колебаний температуры. Полное разрушение напочвенного покрова и выход на поверхность темноокрашенного органогенного горизонта ведет к значительному усилению суточночых колебаний температуры верхних слоев почв и повышению дневных и среднесуточных температур в летний период. Иссушение почвы в летний период, а также одновременные резкие снижения температуры и почвы и воздуха осенью могут быть дополнительным к экстремальному загрязнению стресс-факторами для растений и ограничивать самовосстановление древесного яруса в техногенно нарушенных экосистемах.

II. Раздел: «Генезис, свойства, география, биогеохимия и функционирование почв в экстремальных условиях высокой Арктики»

в теме НИР: "Растительно-почвенные ресурсы, совершенствование методов управления охраняемыми природными территориями в условиях климатических изменений и антропогенного воздействия и оптимизация среды обитания человека на архипелаге Шпицберген»" (№0229-2017-0005).

1. Биогеохимические исследования почв в юго-западной части острова Западный Шпицберген показали, что почвообразующий материал здесь характеризуется очень высоким содержанием Si и As и экстремально низким содержанием Ca, Mg, Sr и Mn. В процессе почвообразования, однако, верхние горизонты почв значительно обогащаются важными для питания растений элементами (Ca, Mg, K, P, Mn), а также, Cd, Hg и Se. При этом, несмотря на высокое широтное положение, концентрации питательных элементов в почвах находятсяне на уровне свойственном почвам северо-востока Европы.  

2. Определение интенсивности выделения СО2 арктическими серогумусовыми грубогумысными почвами на 5 стационарных площадках, расположенных в различных ландшафтных условиях около пос. Баренцбург в летний период 2017 года было проведено по методу Штатнова. Эти иследования показали, что интенсивность суточной эмиссии СО2 в летний период 2017 года была очень низкой и варьировала от 28 до 77 мг/м2. Распределение интенсивности эмиссии CO2 между площадками не имело регулярного характера. Расчеты U-критерия Манна-Уитни подтвердили отсутствие значимых различий по суточной эмиссии СО2 между всеми обследованными площадками. Что свидетельствует о том, что высотное положение места не оказывало влияния на интенсивность дыхания почв.

3. Как показали наблюдения за годовым циклом температуры, высота в диапазоне от 92 до 252 м н.у.м. на обследованном геопрофиле в юго-западной части острова Западный Шпицбереген не оказывает ощутимого влияния на температурный режим почв. Вместе с тем, такие характеристики ландшафта, как экспозиция и крутизна склона, а также форма поверхности оказывают существенное влияние на температурный режим почв, не только определяя приход солнечной радиации в летний период, но и перераспределяя снег в зимний период. Каждая площадка, в зависимости от сочетания ее ландшафтных характеристик, имеет свои характерные особенности годового цикла температуры почв.

Проекты – нет, только темы НИР

Инновационные разработки – нет

Публикации (2017-2019 гг.)

1. Кашулина Г.М. Экстремальное загрязнение почв выбросами медно-никелевого предприятия на Кольском полуострове // Почвоведение, 2017. № 7. С. 860-873. DOI: 10.7868/S0032180X17070036

Kashulina G. M. Extreme Pollution of Soils by Emissions of the Copper–Nickel Industrial Complex in the Kola Peninsula // Eurasian Soil Science, 2017, Vol. 50, No. 7, pp. 837–849. DOI: 10.1134/S1064229317070031

2. Кашулина Г.М. Мониторинг загрязнения почв тяжелыми металлами в окрестностях медно-никелевого предприятия на Кольском полуострове // Почвоведение, 2018. №4. С. 493-505. DOI: 10.7868/S0032180X1804010X.

Kashulina G.M. Monitoring of Soil Contamination by Heavy Metals in the Impact Zone of Copper-Nickel Smelter on the Kola Peninsula // Eurasian Soil Science, 2018, Vol. 51, No. 4, pp. 467–478. DOI: 10.1134/S1064229318040063.   

3. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Дрогобужская С.В., Баскова Л.А. Комплексные биогеохимические исследования окружающей среды на острове Западный Шпицберген // Вестник Кольского научного центра РАН. 2017. Вып. 4. С. 75-80.

4. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Коробейникова Н.М. Особенности формирования химического состава ассимилирующих органов растений в условиях экстремального загрязнения выбросами медно-никелевого предприятия // Вестник Кольского научного центра РАН, 2018. № 4 (10). С. 25–30. (0.4 п.л.), DOI: 10.25702/KSC.2307-5228.2018.10.4.25-30.

5. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Сидорова О.Р. Влияние ландшафтного положения на эмиссию  CO2 почвами в окрестностях  пос. Баренцбург, Шпицберген // Вестник Кольского научного центра РАН, 2018. № 3 (10). С. 199-204.  (0.4 п.л.), DOI: 10.25702/KSC.2307-5228.2018.10.3.199-204

6. Литвинова Т. И., Кашулина Г. М., Коробейникова Н.М. Морфолого-генетическая характеристика торфяно-глеезема в пойме реки грен острова Западный Шпицберген // Вестник Кольского научного центра РАН, 2018. № 3 (10). С. 193-198. (0.4 п.л.), DOI: 10.25702/KSC.2307-5228.2018.10.3.193-198.

7. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Дрогобужская С.В., Баскова Л.А. Биогеохимические особенности почв юго-западного побережья острова Западный Шпицберген // Труды XIV Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской Научной Сессии. Апатиты: Изд. КНЦ РАН. 2017. С. 424-426.

8. Судник И. Е., Кашулина Г.М., Баскова Л.А. Изменения химического состава листьев березы под воздействием выбросов медно-никелевого предприятия // Труды XIV Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской Научной Сессии. Апатиты: Изд. КНЦ РАН. 2017. С. 435-438.

9. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Коробейникова Н.М. Сравнительный анализ пространственного распределения загрязнённости почв тяжелыми металлами и состояния экосистем в локальной зоне воздействия медно-никелевого предприятия // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2018. № 15. С. 464-467. DOI: 10.31241/FNS.2018.15.118.

10. Кашулина Г.М. Многолетняя динамика уровней концентраций тяжелых металлов в почвах локальной зоны воздействия медно-никелевого предприятия // Теоретические и прикладные аспекты лесного почвоведения: Сборник материалов VII Всероссийской научной конференции по лесному почвоведению с международным участием. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2017. С. 279-282. (0.2 п.л.)

11. Кашулина Г.М. Комплексный ландшафтный почвенно-геоботанический мониторинг в зоне воздействия медно-никелевого предприятия: дизайн и информативность // Теоретические и прикладные аспекты лесного почвоведения: Сборник материалов VII Всероссийской научной конференции по лесному почвоведению с международным участием. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2017. С. 346-350. (0.2 п.л)

12. Судник И. Е., Кашулина Г.М., Баскова Л.А. Изменения химического состава хвои сосны под воздействием выбросов медно-никелевого предприятия // Биоразнообразие и культуроценозы в экстремальных условиях: сборник материалов V Всероссийской научно-практической конференции, ПАБСИ КНЦ РАН, Апатиты, 4 - 5 декабря 2017 г. / Сост. Калашникова И.В. – Апатиты: КаэМ, 2017. С. 38-42. ISBN 978-5-902643-45-6

13. Кашулина Г.М., Чуева Н.В., Коробейникова Н.М. Использование сидератов для поддержания плодородия почв экспериментального участка ПАБСИ: результаты демонстрационного эксперимента //Биоразнообразие и культуроценозы в экстремальных условиях: сборник материалов V Всероссийской научно-практической конференции, ПАБСИ КНЦ РАН, Апатиты, 4 - 5 декабря 2017 г. / Сост. Калашникова И.В. Апатиты: КаэМ, 2017. С. 33-37. ISBN 978-5-902643-45-6

14. Кашулина Г.М., Коробейникова Н.М., Вирачева Л.Л., Чуева Н.В. Агрохимическая характеристика почв коллекционных питомников интродуцированных лекарственных травянистых растений ПАБСИ // Биоразнообразие и культуроценозы в экстремальных условиях: сборник материалов V Всероссийской научно-практической конференции, ПАБСИ КНЦ РАН, Апатиты, 4 - 5 декабря 2017 г. / Сост. Калашникова И.В. Апатиты: КаэМ, 2017. 83-87 с. ISBN 978-5-902643-45-6

15. Кашулина Г.М. Концентрации тяжелых металлов в почвах катен локальной зоны воздействия медно-никелевого предприятия: многолетняя динамика // Материалы Всероссийской научной конференции «Химическое и биологическое загрязнение почв». Пущино: Товарищество научных изданий КМК, 2018. С. 98-101. (0.4 п.л.) ISBN 978-5-907099-10-4

16. Кашулина Г.М. Особенности мониторинга почв в условиях поликомпонентного, экстремально высокого и длительного загрязнения выбросами медно-никелевого предприятия // Материалы Всероссийской научной конференции «Химическое и биологическое загрязнение почв». Пущино: Товарищество научных изданий КМК, 2018. С. 61-64. (0.4 п.л.) ISBN 978-5-907099-10-4

17. Kashulina G.M. Heavy metals in the soils near nickel-copper industrial complex: spatial distribution and temporal variation / Biogenic – abiotic interaction in natural and anthropogenic systems. VI International Symposium. Saint Petersburg: VVM publishing Ltd. 2018. P.143-144. (0.2 п.л.) ISBN 978-5-9651-1176-3

18. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Коробейникова Н.М. Комплексные биогеохимические исследования окружающей среды в районе Ис-фьорда, Шпицберген / Комплексные исследования природы Шпицбергена и прилегающего шельфа. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. (Мурманск 30 октября - 2 ноября 2018 г.) Вып. 14. Апатиты: Издательство КНЦ, 2018. С. 54-55. (0.2 п.л.) DOI: 10.25702/KSC.978.5.91137.374.0 (сборника) ISBN 978-91137-374-0

19. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Сидорова О.Р.  Влияние ландшафтного положения на эмиссию  СО2 почвами в окрестностях  пос. Баренцбург, Шпицберген / Комплексные исследования природы Шпицбергена и прилегающего шельфа. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. Вып. 14. Апатиты: Издательство КНЦ, 2018. С. 52-54.  (0.2 п.л.) DOI: 10.25702/KSC.978.5.91137.374.0 (сборника) ISBN 978-91137-374-0

20. Литвинова Т. И., Кашулина Г. М., Коробейникова Н.М. Морфолого-генетическая характеристика торфяно-глеезема в пойме реки Грен острова Западный Шпицберген / Комплексные исследования природы Шпицбергена и прилегающего шельфа. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. Вып. 14. Апатиты: Издательство КНЦ, 2018. С. 70-71.  (0.2 п.л.) DOI: 10.25702/KSC.978.5.91137.374.0 (сборника) ISBN 978-91137-374-0

21. Кашулина Г.М. Трансформация почв в условиях длительного экстремального загрязнения выбросами медно-никелевого предприятия: итоги комплексного мониторинга // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения: Тезисы докладов VII Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию Института проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН и 75-летию со дня рождения доктора биологических наук, профессора В.В. Никонова / Е.А. Боровичев,О.И. Вандыш (ред). Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2019. С. 45-46. DOI: 10.25702/KSC.978-5-91137-393-1 (сборника)

22. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Коробейникова Н.М. Техногенное воздействие, как фактор локальных изменений температурного режима почв // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения: Тезисы докладов VII Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию Института проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН и 75-летию со дня рождения доктора биологических наук, профессора В.В. Никонова / Е.А. Боровичев,О.И. Вандыш (ред). Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2019. С. 47-48. DOI: 10.25702/KSC.978-5-91137-393-1 (сборника) 

23. Литвинова Т.И., Кашулина Г.М., Коробейникова Н.М. Содержание и состав органического вещества почв катены в окрестностях пос. Баренцбург, Шпицберген // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения: Tезисы докладов VII Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию Института проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН и 75-летию со дня рождения доктора биологических наук, профессора В.В. Никонова / Е.А. Боровичев,О.И. Вандыш (ред). Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2019. С. 61-62. DOI: 10.25702/KSC.978-5-91137-393-1 (сборника)

24. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Коробейникова Н.М. Влияние ландшафтного положения на температурный режим верхнего органогенного горизонта грубогумусных серогумусовых почв Шпицбергена // Сборник научных трудов Международной научной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения Анатолия Даниловича Воронина: «Фундаментальные концепции физики почв: развитие, современные приложения и перспективы», Москва, 27–30 мая, 2019 : сборник статей, [электронное издание сетевого распространения]. – М.: «КДУ», «Добросвет», 2019. – С. 735-738. –

doi: 10.31453/kdu.ru.91304.0065. – URL: ttps://bookonlime.ru/node/4660

25. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Коробейникова Н.М. Температурный режим почв двух в различной степени деградированных участков техногенно трансформированной экосистемы, Кольский полуостров // Сборник научных трудов Международной научной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения Анатолия Даниловича Воронина: «Фундаментальные концепции физики почв: развитие, современные приложения и перспективы», Москва, 27–30 мая, 2019 : сборник статей, [электронное издание сетевого распространения]. – М.: «КДУ», «Добросвет», 2019. – С. 739-742. –

doi: 10.31453/kdu.ru.91304.0065. – URL: ttps://bookonlime.ru/node/4660

Международное сотрудничество – нет

Научные мероприятия – нет

Награды и премии – нет

 Кашулина Галина Михайловна
 Руководитель лаборатории  (2012-2017 гг.) и сектора (с 2018 года)  Почвоведения, д.б.н. Галина Михайловна Кашулина
 
 м.н.с. Татьяна Ивановна Литвинова на площадках по определению дыхания почв, Шпицберген.

м.н.с. Татьяна Ивановна Литвинова на площадках по определению дыхания почв, Шпицберген.

 
 м.н.с. Наталья Михайловна Коробейникова выполняет химический анализ почв

м.н.с. Наталья Михайловна Коробейникова выполняет химический анализ почв.

 
Лаборант-исследователь Елена Владимировна Кощеева готовит пробы почв для химического анализа.

Лаборант-исследователь Елена Владимировна Кощеева готовит пробы почв для химического анализа.

 
Инженер Наталья Владимировна Чуева – работа с почвенным разрезом на экспериментальном участке ПАБСИ в Апатитах.
Инженер Наталья Владимировна Чуева – работа с почвенным разрезом на экспериментальном участке ПАБСИ в Апатитах.
 
Рис. Арктические серогумусовые грубогумусные почвы с профилем О(АО)-(Oh)- АYао-АyаоС – основной объект исследований лаборатории почвоведения на Шпицбергене.  Формируются под сплошным растительным покровом на побережьях фьордов острова Западный Шпицберген. Характеризуются высоким содержанием гумуса и плодородием. Являются продукционной основой наземных экосистем. 

Рис. Арктические серогумусовые грубогумусные почвы с профилем О(АО)-(Oh)- АYао-АyаоС – основной объект исследований лаборатории почвоведения на Шпицбергене.  Формируются под сплошным растительным покровом на побережьях фьордов острова Западный Шпицберген. Характеризуются высоким содержанием гумуса и плодородием. Являются продукционной основой наземных экосистем.

 

Рис. Техногенно трансформированный ряд подзолов в локальной зоне воздействия медно-никелевого комбината «Североникель» является объектом исследований лаборатории Почвоведения с 2001 года.

 

 


Вернуться назад

© Полярно-альпийский ботанический сад-институт (ПАБСИ) им. Н.А. Аврорина КНЦ РАН
© N.A. Avrorin Polar-Alpine Botanical Garden-Institute
Copyright 2006-2019
Использование информации разрешается при условии размещения активной ссылки на сайт pabgi.ru.

Создание сайта Kirill L.Mazourenko