Формирование почв на суглинистых отложениях в техногенных ландшафтах таежной зоны северо-востока европейской части России

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрено формирование почв на суглинистых отложениях в ходе первичной сукцессии растительности после биологической рекультивации техногенно нарушенной территории (карьер). Исследования проводили в подзоне средней тайги на северо-востоке европейской части России (Республика Коми). Показано, что посадка культур ели сибирской на территории карьера активизирует формирование древесного яруса и способствует ускорению процессов формирования почв. В дренированных условиях к началу третьего десятилетия сукцессии в почвах карьера отмечены: обособление органогенных горизонтов (подстилок), снижение плотности почв в верхней минеральной части профиля, тенденция к перераспределению и дифференциации в профиле илистой фракции и соединений железа и алюминия. Последнее может свидетельствовать о начале элювиирования. Неоднородность поверхности карьера (наличие повышений и понижений с перепадом высот до 2–6 м) способствует перераспределению влаги в пределах карьера и появлению участков с поверхностным переувлажнением почв. В этих условиях усиливается роль консервации органических остатков (оторфовывание) и активизируются процессы глееобразования. В ряду увеличения поверхностного переувлажнения почв четко прослеживается возрастание кислотности, запасов углерода и азота, что характерно для аналогичного ряда фоновых почв. Рассчитана скорость аккумуляции органического углерода в формирующихся на карьерах почвах. В дренированных условиях она для слоя 0–20 см составляет 0.4 т/га в год. Возрастание поверхностного переувлажнения почв способствует ее повышению до 1.0–1.2 т/га в год. В верхней 20-сантиметровой толще профиля запасы Сорг в молодых почвах в 2–4 раза меньше по сравнению с фоновыми.

Об авторах

И. А. Лиханова

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: likhanova@ib.komisc.ru
Россия, Сыктывкар

Е. Г. Кузнецова

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: likhanova@ib.komisc.ru
Россия, Сыктывкар

Ю. В. Холопов

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: likhanova@ib.komisc.ru
Россия, Сыктывкар

С. В. Денева

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: likhanova@ib.komisc.ru
Россия, Сыктывкар

Е. М. Лаптева

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: likhanova@ib.komisc.ru
Россия, Сыктывкар

Список литературы

  1. Абакумов Е.В., Гагарина Э.И. Почвообразование в посттехногенных экосистемах карьеров на северо-западе Русской равнины. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2006. 208 с.
  2. Александровский А.Л., Александровская Е.И. Эволюция почв и географическая среда. М.: Наука, 2005. 223 с.
  3. Андреева Е.Н., Баккал И.Ю., Горшков В.В., Лянгузова И.В., Мазная Е.А., Нешатаев В.Ю., Нешатаева В.Ю., Ставрова Н.И., Ярмишко В.Т., Ярмишко М.А. Методы изучения лесных сообществ. СПб.: НИИХимии СПбГУ, 2002. 240 с.
  4. Андроханов В.А., Овсянникова С.В., Курачев В.М. Техноземы: свойства, режимы, функционирование. Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 2000. 200 с.
  5. Андроханов В.А., Курачев В.М. Почвенно-экологическое состояние техногенных ландшафтов: динамика и оценка. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010. 224 с.
  6. Атлас почв Республики Коми. Сыктывкар: Изд-во ООО “Коми республиканская типография”, 2010. 356 c.
  7. Боул С., Хоул Ф., Мак-Крекен Р. Генезис и классификация почв. М.: Прогресс, 1977. 416 с.
  8. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
  9. Веретенникова Е.Э., Курьина И.В., Дюкарева Е.А., Головацкая Е.А., Смирнова С.В. Геохимические особенности торфяных залежей олиготрофных болот южно-таежной зоны Западной Сибири // Геохимия. 2021. Т. 66. № 6. С. 562–576.
  10. Водяницкий Ю.Н. Железо в гидроморфных почвах. М.: АПР, 2017. 160 с.
  11. Ворончихина Е.А. Рекультивация нарушенных ландшафтов: теория, технологии, региональные аспекты. Пермь, 2010. 165 с.
  12. Голеусов П.В., Лисецкий Ф.Н. Воспроизводство почв в антропогенно нарушенных ландшафтах лесостепи. М.: ГЕОС, 2009. 210 с.
  13. Ермаков Е.И., Зверева Т.С., Рыбальченко О.В. Изменение гранитного щебня под многолетней культурой пшеницы и томата // Почвоведение. 2000. № 12. С. 1463–1471.
  14. Забоева И.В. Почвы и земельные ресурсы Коми АССР. Сыктывкар: Коми книжное издательство, 1975. 344 с.
  15. Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. M.: Изд-во МГУ, 1998. 316 с.
  16. Зайдельман Ф.Р., Соколова Т.А., Нарокова Р.П. Изменение содержания химического и минералогического состава илистых фракций трех почвообразующих пород под влиянием оглеения в условиях модельного опыта // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 1978. № 1. С. 46–53.
  17. Козачок Ж.Н. Особенности гумусовых веществ подзолистых и болотно-подзолистых почв // Экология таежных почв Севера. Сыктывкар, 1997. С. 53–64.
  18. Козловский Ф.И., Рюльман Й., Травникова Л.С., Кузяков Я.В. Дифференциация исходно гомогенных субстратов по илу в многолетнем полевом опыте // Почвоведение. 2001. № 2. С. 149–158.
  19. Кононенко А.В. Гидротермический режим таежных и тундровых почв Европейского Северо-Востока. Л.: Наука, 1986. 144 с.
  20. Лиханова И.А., Кузнецова Е.Г., Холопов Ю.В., Денева С.В., Лаптева Е.М. Почвенное органическое вещество и запасы углерода в почвах техногенных ландшафтов средней тайги европейского северо-востока России // Лесохозяйственная информация. 2022. № 3. С. 125–134. https://doi.org/10.24419/LHI.2304-3083.2022.3.11
  21. Махонина Г.И. Экологические аспекты почвообразования в техногенных экосистемах Урала. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2003. 356 с.
  22. Машика А.В. Запасы органического углерода в почвах коренных ельников // Коренные еловые леса Севера: биоразнообразие, структура, функции. СПб.: Наука, 2006. 337 с.
  23. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Вып. 1. Архангельская, Вологодская области и Коми АССР книга 1. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 483 с.
  24. Нейштадт М.И. Стратиграфия торфяных месторождений в свете данных абсолютного возраста// Природа болот и методы их исследований. Л., 1967. С. 90−95.
  25. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской Федерации. М.: Наука, 1996. 256 с.
  26. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов. Новосибирск: Наука, 1979. 278 с.
  27. Полевой определитель почв России. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. 182 с.
  28. Пономаренко С.В. Развитие профиля на начальных стадиях почвообразования. Дис. … канд. биол. наук. М., 1986. 215 с.
  29. Путеводитель научной почвенной экскурсии: Лесная зона (сезонно-промерзающие почвы) / Отв. ред. Забоева И.В. Сыктывкар, 1997. 72 с.
  30. Растительность Европейской части СССР. Л.: Наука, 1980. 236 с.
  31. Рейнтам Л.Ю. Гумусное состояние первичных почв под лесом на карьерных отвалах сланцевой промышленности // Почвоведение. 2001. № 10. С. 1207–1216.
  32. Руднева Е.Н., Забоева И.В., Урусевская И.С. Почвенно-географическое районирование центральной и восточной частей европейской территории СССР // Подзолистые почвы центральной и восточной частей европейской территории СССР. Л.: Наука, 1981. С. 118–152.
  33. Середина В.П., Двуреченский В.Г., Пронина И.А., Акинина А.Н. Вещественный состав эмбриоземов, формирующихся на отвалах железорудных месторождений юга Западной Сибири // Вестник Томского гос. ун-та. Биология. 2017. № 40. С. 25–43. https://doi.org/10.17223/19988591/40/2
  34. Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Смагина М.В., Глаголев М.В., Шевченко Е.М., Хайдапова Д.Д., Губер А.К. Моделирование динамики органического вещества почв. М.: Изд-во МГУ, 2001. 120 с.
  35. Соколов Д.А., Андроханов В.А., Кулижский С.П., Доможакова Е.А., Лойко С.В. Морфогенетическая диагностика процессов почвообразования на отвалах каменноугольных разрезов Сибири // Почвоведение. 2015. № 1. С. 106–117.
  36. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Воробьевой Л.А. M.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  37. Тонконогов В.Д. Глинисто-дифференцированные почвы Европейской России. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1999. 156 с.
  38. Трофимов С.С., Таранов С.А. Особенности почвообразования в техногенных экосистемах // Почвоведение. 1987. № 11. С. 95–99.
  39. Федорец Н.Г., Шильцова Г.В., Германова Н.И., Антипина Г.С., Крышень А.М., Соколова А.И. Начальные этапы почвообразования на отвалах железорудного месторождения в северо-таежной подзоне Карелии // Почвоведение. 1998. № 2. С. 133–139.
  40. Чижикова Н.П., Верховец И.А., Первова Н.Е., Лебедева М.П., Скворцова Е.Б., Золотарёв Г.В., Савельев Д.В. Начальные стадии почвообразования на покровном суглинке (модельный эксперимент). Ижевск, 2016. 252 с.
  41. Abakumov E., Trubetskoj O., Demin D., Celi L., Cerli C., Trubetskaya O. Humic acid characteristics in podzol soil chronosequence // Chemistry and Ecology. 2010. V. 26. P. 59–66. https://www.researchgate.net/publication/233079163
  42. Brimhall G.H., Chadwick O.A., Lewis C.J., Compston W., Williams I.S., Danti K.J., Dietrich W.E., Power M.E., Hendricks D. and Bratt J. Deformational mass transport and invasive processes in soil evolution // Science. 1991. V. 255. P. 695–702. https://doi.org/10.1126/science.255.5045.695
  43. Fujisaki K., Chapuis-Lardy L., Albrecht A., Razafimbelo T., Chotte J.-L., Chevallier T. Data synthesis of carbon distribution in particle size fractions of tropical soils: Implications for soil carbon storage potential in croplands // Geoderma. 2018. V. 313. P. 41–51. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.10.010
  44. Hupy J.P., Schaetzl R.J. Soil development on the WWI battlefield of Verdun, France. // Geoderma. 2008. V. 145(1). P. 37–49. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2008.01.024
  45. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports. Rome: FAO, 2015. No 106.
  46. Lal R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change // Geoderma. 2004. V. 123. P. 1–22. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.01.032
  47. Lichter J. Primary succession and forest development on coastal Lake Michigan sand dunes // Ecological Monographs. 1998. V. 68(4). P. 487–510.
  48. Lichter J. Rates of weathering and chemical depletion in surface soils across a chronosequence of Lake Michigan sand dunes // Geoderma. 1998. V. 85. P. 255–282. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(98)00026-3
  49. Likhanova I.A., Deneva S.V., Kholopov Y.V., Kuznetsova E.G., Shakhtarova O.V., Lapteva E.M. The Effect of Hydromorphism on Soils and Soil Organic Matter during the Primary Succession Processes of Forest Vegetation on Ancient Alluvial Sands of the European North-East of Russia // Forests. 2022. V. 13(2). 230. https://doi.org/10.3390/f13020230
  50. Likhanova I.A., Kuznetsova E.G., Lapteva E.M., Deneva S.V., Makeev B.A. Soil Formation in the Quarries after Forest Reclamation in the Middle Taiga Subzone of the Northeast of European Russia // Eurasian Soil Science. 2021. V. 54(4). P. 631−647. https://doi.org/10.1134/S1064229321040104
  51. Matos E.S., Freese D., Böhm C., Quinkenstein A., Hüttl R.F. Organic matter dynamics in reclaimed lignite mine soils under Robinia pseudoacacia L. plantations of different ages in Germany // Commun. Soil Sci. Plant Anal. 2012. V. 43. P. 745–755. https://doi.org/10.1080/00103624.2012.648354
  52. Misebo A.M., Pietrzykowski M., Woś B. Soil Carbon Sequestration in Novel Ecosystems at Post-Mine Sites − A New Insight into the Determination of Key Factors in the Restoration of Terrestrial Ecosystems // Forests. 2022. V. 13. 63. https://doi.org/10.3390/f13010063
  53. Pietrzykowski M., Daniels W.L. Estimation of carbon sequestration by pine (Pinussylvestris L.) ecosystems developed on reforested post-mining sites in Poland on differing mine soil substrates // Ecol. Eng. 2014. V. 73. P. 209–218. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.09.058
  54. Vanden Bygaart A.J. and Protz R. Soil genesis on a chronosequence, Pinery Provincial Park, Ontario // Can. J. Soil Sci. 1995. V. 75. P. 63–72. https://doi.org/10.4141/cjss95-009
  55. Zaidel’man F.R., Dzizenko N.N. & Cherkas, S.M. The influence of gleyzation on the chemical composition of the lysimetric water and the physicochemical properties of the parent rocks: A model experiment // Eurasian Soil Sc. 2014. V. 47. P. 1187–1197. https://doi.org/10.1134/S1064229314120126

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карты-схемы территории расположения карьера “Новый аэропорт” (a) и окрестностей (b) с обозначением ключевых участков. Сплошные горизонтали проведены через 2 м. (Карты-схемы составлены с использованием программ QGIS, Google Earth Pro, SAS. Планета; источник – картографическая база данных ArcticDEM https://www.pgc.umn.edu/data/arcticdem/). – местоположение ключевых участков с опорными разрезами.

Скачать (399KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Сумма осадков и динамика влажности почв карьера и фоновых почв. I, II, III – декады месяца, 1 – ВЗ–НВ, 2 – НВ, 3 – НВ–ПВ, 4 – >ПВ.

Скачать (314KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Профильное распределение валового содержания CaO (%) в минеральной части почв фоновых участков (a) и почв карьера (b).

Скачать (78KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Профильное распределение pHH2O (a) и pHKCl (b) в почвах фоновых участков и карьера.

Скачать (149KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Профильное распределение валового содержания SiO2, Al2O3 и Fe2O3 (%) в минеральной части почв фоновых участков и карьера.

Скачать (216KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Профильное распределение содержания оксалаторастворимых форм алюминия (Alox, %) и железа (Feox, %), дитиониторастворимых форм железа (Fedith, %) в минеральной части почв карьера.

Скачать (86KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024