Evaluation of the nature of antierosion resistance of forest-steppe chernozems | Оценка природы противоэрозионной устойчивости черноземов лесостепи

Английский. During chernozem agricultural development, wind and water erosion processes occurs often. The studies aimed to clarify the nature of the anti-erosion resistance of chernozems and to find new methods for its diagnostics using innovative soil physics methods. The work was carried out during an expedition to the Voronezh region in 2024 and subsequent laboratory experiments. The objects of the comparative study were ordinary arable agrochernozems and ordinary chernozems under the oak grove of the Kamennaya Steppe State Nature Reserve. Modern innovative methods of studying the structural state of the soil such as laser diffractometry, vibrating screen, analytical complex for determining the texture characteristics of dispersed systems, contact angle, micromorphology, IR spectrometry, analysis of the carbon isotopic composition were applied. This made it possible to clarify the nature of the erosion resistance of chernozems. The latter is determined not only by the content of the silt fraction and humus, but also by the microstructural state of the soil, the values of electrical conductivity of the soil solution, and the content of carbonates. Ploughing and destruction of carbonates from the parent rock against the background of homogenization of mineral mass and organic matter leads to alkalization of the soil solution per unit of pH and disintegration of structural units by 20-30%. An increase in the external specific surface area for nitrogen by 3-4 m²/g and the total specific surface area for water by 10 times, as well as a decrease in the contact angles of wetting by 10 degrees diagnosed a decrease in the microaggregation of ordinary chernozem during ploughing. Ploughing led to a 2-fold decrease in the electrical conductivity of the soil solution and the humus content in the arable layer, as well as a 10% loss of agronomically valuable aggregates in fine earth. The ratio of stable carbon isotopes to the total amount of the element increased by 4-9‰, which indicates anthropogenic "steppe formation" of landscapes.

Русский. При освоении черноземов часто развиваются процессы ветровой и водной эрозии. Цель исследований - уточнение природы противоэрозионной устойчивости черноземов и поиск новых способов ее диагностики на основе использования инструментария инновационных методов физики почв. Работу выполняли в ходе экспедиции в Воронежскую область (Острогожский и Таловский районы) в 2024 г. и последующих лабораторных экспериментов. Объекты исследования: агрочерноземы обыкновенные пашни и (для сравнения) черноземы обыкновенные под дубравой Государственного природного заказника Каменная степь. Современные инновационные методы изучения структурного состояния почвы (использование лазерной дифрактометрии, виброгрохота, аналитического комплекса определения текстурных характеристик дисперсных систем, краевого угла смачивания, микро-морфологии, методов ИКС-спектрометрии, анализа изотопного состава углерода) позволили уточнить природу противоэрозионной устойчивости черноземов. Последняя определяется не только содержанием илистой фракции и гумуса, но и микроструктурным состоянием почвы, величинами электропроводности почвенного раствора, содержанием карбонатов. Припахивание и разрушение карбонатов из почвообразующей породы на фоне гомогенезации минеральной массы и органического вещества приводит к подщелачиванию почвенного раствора на единицу величины рН и дезинтеграции структурных отдельностей на 20…30%. Увеличение внешней удельной поверхности по азоту на 3…4 м²/г и общей удельной поверхности по воде в 10 раз, а также уменьшение краевых углов смачивания на 10° диагностировали снижение микроагрегированности чернозема обыкновенного при распашке. Вспашка привела к уменьшению в 2 раза электропроводности почвенного раствора и содержания гумуса в пахотном слое, а также к потере агрономически ценных агрегатов в мелкоземе на 10%. Величина отношения стабильных изотопов углерода к общему количеству элемента увеличилась на 4…9‰, что указывает на антропогенное "остепнение" ландшафтов.