Distribution of Cu, Ni, Zn, Mn, Cr, Cd, Pb, Co, Mo, As in alluvial soils of floodplain landscapes of the Sozh river basin

The studies were carried out in the western part of the Bryansk Region in the landscapes of the Sozh River basin (Iput’ River, tributary of the 1st order, south of the village of Perevoz; River Besed', tributary of the 1st order, northwest of the village of Baturovka; River Unecha, tributary 2nd order, west of the village of Lopatny). The aim of this work is to study the features of the vertical and horizontal distribution of the gross content of Cu, Ni, Zn, Mn, Cr, Cd, Pb, Co, Mo, As in the alluvial soils of floodplain landscapes. The selection of soil samples for the determination of the gross content of trace elements was carried out in subsystems of the floodplain landscape, different in geomorphology and hydrology, by the method of soil springs. Each key soil plot was a full-profile soil pit and four reconnaissance pits. Samples were taken from the walls of the cuts every 5 cm, mixed and averaged by the quartering method. The gross content of trace elements was determined by the atomic absorption method, after preliminary decomposition of the samples with a mixture of concentrated nitric and hydrofluoric acids using a microwave system. Variations in the content of trace elements in the layers of alluvial soils were assessed using the coefficient of variation. To characterize the degree of concentration or dispersion of trace elements in soils, the concentration clarke was calculated. As a result of the research, it was found that the vertical distribution of trace elements in the 0–20 cm layer is determined by their chemical properties and the genesis of the soils of the floodplain subsystems, and can be uniform, decreasing/increasing with depth or with concentration in separate layers. Clarke concentrations of microelements and their content increase in the direction from the riverbed to the near-terrace subsystem of the floodplain. Concentrations of elements in the soils of floodplain landscapes do not exceed the clarke value. The exceptions are Cr, Zn and Cu in the soil of the near-terrace subsystem of the river Unecha, Cd – in the soil of the central subsystem of the river Besed’, as well as Cu and Cd – in the soil of the near-terrace subsystem of the river Besed’. An excess of the clarke value for some elements may indicate their anthropogenic origin

Влияние технологии возделывания многолетних мятликовых трав на их транспирацию в условиях заливных лугов

This article discusses the process of transpiration in perennial herb crops in the southwest of Bryansk region (Russia) under different technologies of cultivation, using superficial and radical improvement of natural fodder conditions. Experimental field surveys were conducted on the flood plain of the river Iput in 2009–2014. These years were characterized by different phytoclimatic conditions. The amounts of daily values of radiation balance for the period of vegetation in 2010, 2012, 2013, 2014 constituted respectively 1127, 1126, 1181, 1157 MDzh/m2 whereas during 2009 and 2011 respectively they came to 963 and 915 MDzh/m2. The maximum daily values for photosynthetically active radiation (PAR) were observed in 2012 and 2013 and constituted respectively 764 and 710 MDzh/m2, the minimum – in 2009 and 2011 – constituted respectively 635 and 592 MDzh/m2. During the vegetation period from the first hay crop to the second higher values of radiation balance and PAR were observed than during the period up to the first hay crop. Despite differences in the productivity between different variants of the cultures, a directly proportional linear dependence between productivity and transpiration with a high coefficient of correlation was obtained for every year of the research and stage of the hay crop. The transpiration coefficient for bluegrass herbs which are grown in river flood plains is established for the first time. The transpiraton coefficient doesn’t depend on the type of dose and ratio between different fertilizers, nor on the method of preparing the soil. The transpiration coefficient of crops of bluegrass herbs doesn’t depend on doses and a type of the introduced fertilizers, the method of handling of the soil, and for the first and second hay crops respectively constituted 469 and 486 per dry weight. The increase in transpirational consumption of moisture in dry weight formation during the period from the first hay crop to the second was caused by decrease in bioavailability of moisture during this period. We established that the crops of bluegrass herbs cultivated on alluvial sandy soil without use of mineral fertilizers don’t use the moisture which is accumulated during the autumn and winter and spring period, and the crops of bluegrass herbs cultivated using mineral fertilizers lack moisture during the vegetation period from first to the second hay crop only in drought years. We have experimentally proved that mineral fertilizers raise the relative transpiration and bioavailability of soil moisture to plants. It is suggested that the soluble salts which are a component of fertilizers increase osmotic pressure in the vascular system of plants. It was proved that preseeding working of the soil with a turnover of the layer at a depth of 20 cm increases bioavailability of soil moisture and absorption of solar radiation during the vegetation period in drought years. В условиях юго-запада Брянской области России проанализирован процесс транспирации посевов многолетних трав при разных технологиях возделывания при поверхностном и коренном улучшении естественных кормовых угодий. Экспериментально-полевые исследования проведены в пойме реки Ипуть в 2009–2014 годах. Эти годы характеризовались разными фитоклиматическими условиями. Суммы суточных значений радиационного баланса за период вегетации в 2010, 2012, 2013, 2014 гг. составили соответственно 1127, 1126, 1181, 1157 МДж/м2, тогда как в 2009 и 2011 равнялись соответственно 963 и 915 МДж/м2. Максимальная величина суммы суточных значений фотосинтетически активной радиации (ФАР) наблюдалась в 2012 и 2013 годах и составляла соответственно 764 и 710 МДж/м2, минимальная – в 2009 и 2011 – составляла соответственно 635 и 592 МДж/м2. В период вегетации от первого укоса до второго наблюдались более высокие значения радиационного баланса и ФАР, чем в период до первого укоса. Несмотря на различия в урожайности культур на вариантах, получена линейная прямая зависимость между урожайностью и транспирацией с высоким коэффициентом корреляции для каждого года исследований и срока укоса. Впервые установлен транспирационный коэффициент для мятликовых трав, выращиваемых в пойме реки. Транспирационный коэффициент не зависит от вида доз и соотношения между разными удобрениями, а также от способа обработки почвы. Транспирационный коэффициент посевов мятликовых трав не зависит от доз и вида вносимых удобрений, способа обработки почвы и составляет к первому и второму укосам соответственно 469 и 486 в расчете на сухую массу. Увеличение транспирационного расхода влаги на формирование сухой массы в период от первого укоса до второго обусловлено снижением биодоступности влаги в этот период. Посевы мятликовых трав, возделываемые на аллювиальной песчаной почве без применения минеральных удобрений, не используют накопленную за осенне-зимне-весенний период влагу, а посевы мятликовых трав, возделываемые с применением минеральных удобрений, испытывают недостаток влаги в период вегетации от первого до второго укоса лишь в засушливые годы. Экспериментально доказано, что минеральные удобрения повышают относительную транспирацию и биодоступность почвенной влаги растениям. Высказано предположение, что растворимые соли, входящие в состав удобрений, повышают осмотическое давление в проводящей системе растения. Предпосевная обработка почвы с оборотом пласта на глубину 20 см повышает биодоступность почвенной влаги и поглощение солнечной радиации в период вегетации в засушливые годы. В условиях юго-запада Брянской области России проанализирован процесс транспирации посевов многолетних трав при разных технологиях возделывания при поверхностном и коренном улучшении естественных кормовых угодий. Экспериментально-полевые исследования проведены в пойме реки Ипуть в 2009–2014 годах. Эти годы характеризовались разными фитоклиматическими условиями. Суммы суточных значений радиационного баланса за период вегетации в 2010, 2012, 2013, 2014 гг. составили соответственно 1127, 1126, 1181, 1157 МДж/м2, тогда как в 2009 и 2011 равнялись соответственно 963 и 915 МДж/м2. Максимальная величина суммы суточных значений фотосинтетически активной радиации (ФАР) наблюдалась в 2012 и 2013 годах и составляла соответственно 764 и 710 МДж/м2, минимальная – в 2009 и 2011 – составляла соответственно 635 и 592 МДж/м2. В период вегетации от первого укоса до второго наблюдались более высокие значения радиационного баланса и ФАР, чем в период до первого укоса. Несмотря на различия в урожайности культур на вариантах, получена линейная прямая зависимость между урожайностью и транспирацией с высоким коэффициентом корреляции для каждого года исследований и срока укоса. Впервые установлен транспирационный коэффициент для мятликовых трав, выращиваемых в пойме реки. Транспирационный коэффициент не зависит от вида доз и соотношения между разными удобрениями, а также от способа обработки почвы. Транспирационный коэффициент посевов мятликовых трав не зависит от доз и вида вносимых удобрений, способа обработки почвы и составляет к первому и второму укосам соответственно 469 и 486 в расчете на сухую массу. Увеличение транспирационного расхода влаги на формирование сухой массы в период от первого укоса до второго обусловлено снижением биодоступности влаги в этот период. Посевы мятликовых трав, возделываемые на аллювиальной песчаной почве без применения минеральных удобрений, не используют накопленную за осенне-зимне-весенний период влагу, а посевы мятликовых трав, возделываемые с применением минеральных удобрений, испытывают недостаток влаги в период вегетации от первого до второго укоса лишь в засушливые годы. Экспериментально доказано, что минеральные удобрения повышают относительную транспирацию и биодоступность почвенной влаги растениям. Высказано предположение, что растворимые соли, входящие в состав удобрений, повышают осмотическое давление в проводящей системе растения. Предпосевная обработка почвы с оборотом пласта на глубину 20 см повышает биодоступность почвенной влаги и поглощение солнечной радиации в период вегетации в засушливые годы.

Реализация потенциала продуктивности кормовых культур в условиях запада Брянской области

In the non-black soil zone of Russia on sod-podzolic and floodplain soils, the adaptive properties of forage crops of the bluegrass family were assessed in terms of ecological stability and plasticity and the effect of mineral fertilizers on them according to the yield criterion. The analysis of changes in the yield of forage crops was carried out from 2009 to 2015. It was characterized by different weather conditions. As a result of the research, it was found that the environmental index varied over the years from –6.36 to 6.08. The highest adaptation coefficient was observed in Sudanese grass (1.37) and millet (1.33). The smallest yield variability was found in the cultivation of awnless brome (10.8%), millet (13.2%) and annual ryegrass (14.6%). The highest stress resistance was found in one-year ryegrass (–6.00) awnless brome (–6.20) and oats (–6.50) – the main forage crops in the study area. The minimum value of the yield range in contrasting conditions was set in millet (20.4) and awnless brome (22.0). The most stable crops in obtaining the harvest were two-source reed, annual ryegrass, Scleranthus, meadow fescue and Sudanese grass. Sudanese grass, millet and oats were the most responsive to changes in cultivation conditions. The most intense (bi = 2.40, and Sd 2 = 0.39) fodder crop in the western Briansk region is Sudan grass, while millet and oats are highly responsive in combination with low yield stability. The awnless brome reacts poorly to the improvement of external conditions, but has a fairly high yield stability. The use of mineral fertilizers increases the environmental index, adaptation, variability of the yield of forage crops, increases the gap between the maximum and minimum yield, and also enhances the stability and reduces the responsiveness of crops to environmental changes.В условиях Нечерноземной зоны России на дерново-подзолистых и пойменных почвах провели оценку адаптивных свойств кормовых культур семейства мятликовых по параметрам экологической стабильности и пластичности и влияния на них минеральных удобрений по критерию урожайности. Анализ изменения урожайности кормовых культур проводили с 2009 по 2015 г., которые характеризовались различными погодными условиями. В результате исследований установили, что индекс среды изменялся по годам от –6,36 до 6,08. Наибольший коэффициент адаптации наблюдали у суданской травы (1,37) и проса (1,33). Наименьшую изменчивость урожайности обнаружили при возделывании костреца безостого (10,8%), проса (13,2%) и райграса однолетнего (14,6%). Наибольшая стрессоустойчивость выявлена у райграса однолетнего (–6,00) костреца безостого (–6,20) и овса (–6,50) – основных кормовых культур зоны исследования. Минимальное значение размаха урожайности в контрастных условиях установили у проса (20,4) и костреца безостого (22,0). Наиболее стабильными культурами в получении урожая были двукисточник тростниковый, райграс однолетний, ежа сборная, суданская трава, овсяница луговая и суданская трава. Наиболее отзывчивыми на изменения условий возделывания оказались суданская трава, просо и овес. Наиболее высокоинтенсивной (bi = 2,40, а Sd 2 = 0,39) кормовой культурой в условиях запада Брянской области является суданская трава, а просо и овес обладают высокой отзывчивостью в сочетании с низкой стабильностью урожая. Кострец безостый слабо реагирует на улучшение внешних условий, но имеет достаточно высокую стабильность урожайности. Применение минеральных удобрений повышает индекс среды, адаптацию, изменчивость урожайности кормовых культур, увеличивает разрыв между максимальной и минимальной урожайностью, а также усиливает стабильность и снижает отзывчивость культур на изменения среды

Non-thermal Radiation of Cosmological gamma-ray Bursters

We use 1+1/2 dimensional particle-in-cell plasma simulations to study the interaction of a relativistic, strongly magnetized wind with an ambient medium. Such an interaction is a plausible mechanism which leads to generation of cosmological gamma-ray bursts. We confirm the idea of Meszaros and Rees (1992) that an essential part (about 20%) of the energy that is lost by the wind in the process of its deceleration may be transferred to high-energy electrons and then to high-frequency (X-ray and gamma-ray) emission. We show that in the wind frame the spectrum of electrons which are accelerated at the wind front and move ahead of the front is nearly a two-dimensional relativistic Maxwellian with a relativistic temperature $T=6*10^9\Gamma_T$ K, where $\Gamma_T=200\Gamma_0$ with the accuracy of ~20%, and $\Gamma_0$ is the Lorentz factor of the wind, $\Gamma_0>100$ for winds outflowing from cosmological gamma-ray bursters. Our simulations point to an existence of a high-energy tail of accelerated electrons with a Lorentz factor of more than $700\Gamma_0$. Large-amplitude electromagnetic waves are generated by the oscillating currents at the wind front. The mean field of these waves ahead of the wind front is an order of magnitude less than the magnetic field of the wind. High-energy electrons which are accelerated at the wind front and injected into the region ahead of the front generate synchro-Compton radiation in the fields of large-amplitude electromagnetic waves. This radiation closely resembles synchrotron radiation and can reproduce the non-thermal radiation of gamma-ray bursts observed in the Ginga and BATSE ranges (from a few keV to a few MeV).Comment: 37 pages, 11 figures, submitted to Ap

REGULARITIES OF MIGRATION ¹³⁷CS IN THE ALLUVIAL SOIL

This paper examines the patterns of 137Cs migration in the alluvial soil of the central floodplain of the Iput River (Novozybkovsky district, Bryansk region). The effect of water filtration during flooding, bioremoval by plants and 137Cs radioactive decay on the migration process of Cs ions in the soil was studied. The contribution of radioactive decay, filtration of water and bioremoval to the total removal of 137Cs from the soil during the period from 1994 to 2007 was 50–79, 20–50, 0.3–2.2 % coorespondingly, depending on the treatment method, the dose of mineral fertilizers and the ratio of nutrients. It was found that the increased removal of 137Cs from the soil layer of the floodplain during double-depth plowing, compared with disking and natural grass stands, is determined by a lower Peclet number, which indicates the prevalence of convective 137Cs transfer in contrast to diffusion in the total solution flow