Agro-ecological characterization of chernozems of the Kamennaya steppe: the impact of vegetation and tillage | Агроэкологическая характеристика черноземов Каменной степи: влияние растительных сообществ и распашки

English. The agroforestry effectiveness in erosion control and prevention of soil fertility loss is proven, but the afforestation impact on chernozem soils should be further investigated. The Kamennaya Steppe forest line sites located in the immediate vicinity take an active part not only in carbon dioxide capture, but also in the soil cover evolution. The main agro-ecological characteristics of chernozems of Kamennaya Steppe were explored in 2022 and 2023 during the field seasons, and the tillage impact on transformation of them is assessed. The effect of plant community type on soil cover has been evaluated as well. The main chemical properties of chernozems were determined with classical chemical methods; the analysis of heavy metals was carried out using the voltampermetric method. The studied common chernozems had a high humus content, which reached 7-8% in the upper horizons; it is enriched with mineral nutrition elements, and had favorable physical and chemical properties. Forest and grassland vegetation contribute to enrichment of the soil with organic residues, while tillage and mineralization of organic matter on arable land led to a decrease in humus percentage. Data analysis on the gross content and mobile compounds of lead and cadmium suggested that the study area did not contaminated with these heavy metals. Furthermore, it was found that the organic matter of the studied chernozems was able to bind the studied metals and retain them in an unavailable state. This phenomenon was supported by rather high correlations between humus and total heavy metal content (r = 0.946 for Pb and r = 0.975 for Cd at p less than 0.00001). The shelterbelt forests could act as a biogeochemical barrier to the lateral migration of heavy metals. Cadmium is a rather mobile element potentially capable to migrate to adjacent environments. Therefore, regular monitoring of the agro-ecological condition of the chernozems of the Kamennaya Steppe is required.

Russian. Эффективность агролесомелиорации в борьбе с эрозией и потерей плодородия почв доказана, однако изучать влияние облесения на чернозёмные почвы следует и дальше. Расположенные в непосредственной близости лесные полосы Каменной степи принимают активное участие не только в улавливании углекислого газа, но и в эволюции почвенного покрова. В полевые сезоны 2022 и 2023 гг. проведен анализ основных агроэкологических показателей черноземов Каменной степи, оценено влияние распашки на их трансформацию. Учитывали влияние различных типов растительных сообществ на почвенный покров. Основные химические показатели черноземов определяли классическими химическими методами, анализ тяжелых металлов проводился вольтамперометрическим методом. Изученные черноземы обыкновенные имеют высокое содержание органического вещества, достигающее в верхних горизонтах 7-8%, обогащены элементами минерального питания и имеют благоприятные физико-химические показатели. Лесная и лугово-степная растительность способствует обогащению почвы органическими остатками, а вспашка и минерализация органических веществ на пахотных землях приводят к снижению процентного содержания гумуса. Судя по данным о валовом содержании и подвижных соединениях свинца и кадмия, исследуемая территория этими тяжелыми металлами не загрязнена. Органическое вещество исследуемых черноземов способно сорбировать изучаемые металлы и удерживать их в недоступном состоянии. Это явление доказывается довольно высокими коэффициентами корреляции между гумусом и валовым содержанием тяжелых металлов (r = 0,946 для Pb и r = 0.975 для Cd при p меньше 0.00001). Лесополосы способны выступать своеобразным биогеохимическим барьером на пути латеральной миграции исследуемых тяжелых металлов. Кадмий является довольно мобильным элементом, способным мигрировать в сопредельные среды. Поэтому необходим регулярный контроль за агроэкологическим состоянием черноземов Каменной степи.