Использование группового состава соединений железа для диагностики горных почв Среднего Урала | Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Использование группового состава соединений железа для диагностики горных почв Среднего Урала

И. А. Самофалова1, О. Б. Рогова2, О. А. Лузянина1

1Пермская государственная сельскохозяйственная академия, 614000, Пермь, Петропавловская, 23 
2Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7 стр.2

Цель исследования – уточнить диагностику горных почв Среднего Урала (на примере горы Северный Басег) с неясным классификационным положением. Для решения этой задачи были изучены содержание и формы соединений железа, их соотношения и типы распределения в почвенном профиле. Установлено, что среднее содержание валового железа составило 6%, что выше кларка почв и литосферы. Валовое содержание железа позволяет определить степень дифференциации профиля, что указывает на различное соотношение процессов почвообразования и выветривания. Установлено, что в горно-лесном поясе и парковом редколесье в большинстве почв содержание силикатных форм железа в мелкоземе в два раза больше несиликатных. Это указывает на преобладание процессов физической дезинтеграции над высвобождением железа из кристаллической решетки породообразующих минералов. На высоте более 700 м над ур. м. отмечается обратная тенденция, преобладает физико-химическая деструкция. Анализ изменения содержания несиликатного железа по профилю помогает определить моно- или полигенетичность почв, например, буроземов (разр. 30, 32, 27) на разной высоте (900, 655, 590 м соответственно). Отношения Feн: Feвал изменяются в почвах в пределах 0.17-0.45, что указывает на слабую степень оксидогенеза в почвах, формирующихся на высоте ниже 700 м, а в почвах на высоте более 700 м отношение более 0.5, что указывает на оксидогенез, переувлажнение почв. Несиликатные формы соединений железа по профилю помогают определить наличие процессов метаморфизации, оглинивания, буроземообразования. Аккумуляция Feам проявляется в органо-минеральных горизонтах буроземов, органо-аккумулятивных почвах и глееземах, что указывает на усиленный биологический круговорот. Наиболее благоприятные условия для аккумуляции Feам складываются в почве субальпийского пояса на высоте 900 м. В условиях горных стран соотношение рассмотренных групп соединений железа отражает зависимость изменений их содержания от вертикально-высотных поясов, экспозиции склонов, высоты местности. Отношения Fec : Feнс подтверждает большую степень проявления процессов почвообразования, чем выветривания, в почвах криволесья на южном склоне. В буроземах на западном склоне г. Северный Басег почвообразование выражено сильнее, чем в почвах на восточном склоне. В почвах, формирующихся на высоте более 650 м н.у.м., активней проявляются процессы выветривания. Групповой состав соединений железа в горных почвах на Среднем Урале диагностирует преобладание и нарастание с глубиной окристаллизованных форм железа и уменьшением аморфных его форм (буроземообразование); биологическое закрепление железа, оксидогенез; оглеение, альфегумусовое иллювиирование; редокс-альфегумусовую дифференциацию, что нашло отражение в названии типов и подтипов исследуемых почв. Классификационные названия  подтипов почв даны в соответствии с диагностикой почв по групповому составу соединений железа: иллювиально-гумусовые, ожелезненные, метаморфизированные, элювиированные. В условиях горной тундры на западном макросклоне Среднего Урала, впервые для гольцового пояса, диагностированы сухоторфяно-подбуры, подтип охристый (TJ–BH–BFan–CLM) и лито-глеезем грубогумусный ожелезненный (O–ay–G–CLMf,g–R).

Ключевые слова: горные почвы, диагностика, формы соединений железа, классификация почв.


The use of group composition of iron compounds for diagnostics of mountain soils in the Middle Urals

I. A. Samophalova1, O. B. Rogova2, O. A. Luzyanina1

1Perm State Agricultural Academy, 614990, Perm, Petropavlovskaia St., 23

2V. V. Dokuchaev Soil Science Institute, 119017, Moscow, Pyzhevskii, 7

The content and the ratio between the iron forms have been thoroughly studied in mountain soils of the Middle Urals (Northern Baseg). Under consideration are the ratio of iron forms and distribution types of iron compounds along the soil profile. It has been established that in the major soil profiles studied within the mountain-forest belt under the thin forest the content of iron silicate forms in the fine earth is higher by 2 times as compared to non-silicate ones. In soils developed within the mountain-tundra belt under the small mountain forest the above ratio of iron forms seems to be narrow to a considerable extent. The group composition of iron compounds in soils of the studied territory reflects the dependence of changes in their content on the vertical zonality, slope exposition and elevation. The profile distribution pattern and the ratio between the iron forms serve as evidence of physical weathering and such a soil-forming process as the burozem formation; the features of podzolization haven’t been identified. The diagnostics of mountain soils and the definition of their subtypes are given according to the group composition of iron compounds including illuvial-humus, ferruginous, metamorphizeed and eluviated ones. The dry peat podpurs with the ochric subtype (TJ–BH–BFan–CLM) and the ferruginous litho-soddy eluvizem (O–ay–EL–CLMf) have been diagnosed for the first time under conditions of mountain tundra on western macroslop of the Middle Urals.

Keywords: mountain soils, diagnostics, form of iron compounds, soil classification.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

  1. Айсина Н.Р., Абакумов Е.В., Гагарина Э.И. Буроземы горной части Жигулевского заповедника.// Самарская Лука. Бюллетень. 2008. Т. 17. № 1 (23). С. 55–70.
  2. Барри Абдулай. Сравнительная географо-генетическая характеристика буроземов Кавказа и Тянь-Шаня: Автореф. … к. б.н. М., 1979. 22 с.
  3. Белоусова Н.И. Оксалаторастворимые соединения Al, Fe и Si в почвах холодных гумидных областей как функция выветривания // Почвоведение. 2006. № 1. С. 7–18.
  4. Богатырев К.П. Дерновые горно-лесные почвы, как особая географическая форма высокогорного почвообразования // Почвоведение. 1947. № 12. С. 704–714.
  5. Богатырев К.П., Ногина Н.А. Почвы горного Урала // Тр. Почв. ин-та АН СССРАЗР. 1962. С. 5–48.
  6. Борисова И.Г. Природные особенности горнотаежных ландшафтов Верхнего Приамурья // География и природные ресурсы. 2012. № 4. С. 126–136.
  7. Васильев А.А., Романова А.В., Гилев В.Ю. Цвет и гидроморфизм почв Пермского края // Пермский аграрный вестник. 2014. № 1 (5). С. 28–38.
  8. Васильев С.В. Трансформация соединений железа в процессах почвообразования: Автореф. дис. ... к. б. н. М., 1989. 16 с.
  9. Владыченский А.С., Ковалева Н.О., Косарева Ю.М., Иванов В.В. Минералогия и валовой состав почв троговых долин Хибинского горного массива // Роль почв в биосфере. Тр. Ин-та экологического почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. 2006. Вып. 7. С. 134–151.

10.Водяницкий Ю.Н. Действие дитионитсодержащих реактивов на минералы в почвах // Почвоведение. 2002а. № 5. С. 552–563.

11.Водяницкий Ю.Н. Образование оксидов железа в почве. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1992. 273 с.

12.Водяницкий Ю.Н. Соединения железа и их роль в охране почв // Тр. Почв. ин-та им. В.В.Докучаева. М., 2010. 282 с.

13.Водяницкий Ю.Н. Химия и минералогия почвенного железа. М.: Почв. ин-та им. В.В. Докучаева, 2002б. 236 с.

14.Водяницкий Ю.Н., Шишов Л.Л. Изучение некоторых почвенных процессы по цвету почв. М.: Почв. ин-та им. В.В. Докучаева, 2004. 84 с.

15.Водяницкий Ю.Н., Шоба С.А. Биогеохимия железа в переувлажненных почвах (аналитический обзор) // Почвоведение. 2013. № 9. С. 1047–1059.

16.Водяницкий Ю.Н., Шоба С.А. Дискуссионные вопросы интерпретации результатов химической экстракции соединений железа из почв // Почвоведение. 2014. № 6. С. 697–704.

17.Градусов Б.П. Структурно-минералогические аспекты процессов почвообразования и литогенеза в гумидных областях бореального и субтропическо-тропического поясов // Почвоведение. 2005. № 10. С. 1174–1182.

18.Двуреченский В.Г. Географо-генетическая характеристика форм железа в эмбриоземах Кузбасса: Автореф. дис. … к. б. н. Новосибирск, 2011. 19 с.

19.Двуреченский В.Г. Использование показателей группового состава железа для генетической диагностики процессов почвообразования в эмбриоземах техногенных ландшафтов Кузбасса // Почвоведение и агрохимия. 2010а. № 2. С. 12–22.

20.Двуреченский В.Г. Использование показателей группового состава железа для генетической диагностики процессов почвообразования в техногенных ландшафтов // Сб. мат-лов Всерос. науч. конф. “Современные почвенные классификации и проблемы их региональной адаптации”. Владивосток, 2010б. С. 177–181.

21.Дедков В.С., Павлова Т.С. структура почвенного покрова как основа почвенного районирования западных предгорий Среднего Урала // Серые лесные почвы Предуралья и их рациональное использование. Свердловск, 1982. С. 40–57.

22.Дымов А.А., Жангуров Е.В. Морфолого-генетические особенности почв Кряжа Енганэпэ (Полярный Урал) // Почвоведение. 2011. № 5. С. 515–524.

23.Зонн С.В. Железо в почвах. М.: Наука, 1982. 208 с.

24.Зонн С.В., Ерошкина А.Н., Карманова Л.А. О группах и формах железа как показателя генетических различий почв // Почвоведение. 1976. № 10. С. 145–158.

25. Зонн С.В., Рукака С.В. Методы определения несиликатных форм железа в почвах // Почвоведение. 1978. № 2. С. 89–101.

26. Иванова Е.Н. Горно-лесные почвы Среднего Урала // Тр. Почв. ин-та АН СССР, 1949. Т. 30. С. 168–193. 

27.Иванова Е.Н. Почвы Урала // Почвоведение. 1947. № 4. С. 213–227.

28. Ильина Л.С., Кринари Г.А., Карпачевский Л.О., Морозов В.П. Аэральный привнос минеральных веществ в лесные почвы Сихотэ-Алиня // Почвоведение. 1993. № 3. С. 5–14.

29.Карманова Л.А. Общие закономерности соотношения и распределения форм железа в основных генетических типах почв // Почвоведение. 1978. № 7. С. 49–62.

30.Карпачевский Л.О. Почвообразование в горах Сихотэ-Алиня. М.: ГЕОС, 2012. 138 с.

31. Карпачевский М.Л., Шевченко Е.М. Соотношение литогенных и ценогенетических факторов при формировании бурых лесных почв Среднего Урала // Почвоведение. 1997. № 1. С. 22–30.

32.Кириченко А.В. Минералогический и химический состав гранулометрических фракций красноземов Западной Грузии: Автореф. дис. … к. б. н. М., 1985. 24 с.

33.Кисилева Ю.А. Особенности формирования почв полесий на примере заповедника “Брянский лес” (вновь к вопросу о буроземно- и подзолообразовании) // Роль почв в биосфере: Тр. Ин-та экологического почвоведения МГУ. 2002. Вып. 1. С. 78–94.

34.Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена. 2004. 342 с.

35.Классификация и диагностика почв СССРАЗР. М.: Колос, 1977. 223 с.

36.Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Железо в агросерых почвах Брянского ополья // Роль почв в биосфере: Тр. Ин-та экологического почвоведения МГУ. 2012. Вып. 12. С. 78–94.

37.Ковалев И.В., Сарычева И.В. Соединения железа в серых гидроморфных почвах // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 2007. №2 С. 30–36.

38.Козлова А.А., Халбаев В.Л. и дразр. Содержание различных форм железа в почвах южного Предбайкалья // Междунаразр. журн. прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 5. С. 56–61. www.rae.ru/upfs/?section=content&op=show_article&article_id =5336 (дата обращения 29.09.2014).

39.Коротаев Н.Я. Почвы Пермской области. Пермь, 1962. С. 247–268.

40.Кузьмин В.А., Чернегова Л.Г. Содержание и соотношение форм железа в автоморфных почвах Станового нагорья // Почвоведение. 1978. № 11. С. 5–12.

41.Кузьмин С.Б., Шаманова С.И., Казановский С.Г. Определение высотной поясности Западного Прибайкалья на основе анализа рельефа и дендрофлоры // География и природные ресурсы. 2012. № 4. С. 137–149.

42.Матинян Н.Н., Точельников Ю.С., Хитров Н.Б. Формы железа и алюминия во временно переувлажненных почвах таежной зоны // Почвоведение. 1980. №7 С. 58–65.

43.Маунг Вин Хтин. Формы железа и их значение для диагностики почв Бирмы: Автореф. дис. … к. с.-х. н. М., 1970. 23 с.

44.Михайлова Р.П. Бурые грубогумусные ненасыщенные почвы Урала // Тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 1977. С. 87–142.

45.Михайлова Р.П. Бурые грубогумусные почвы средней тайги Урала (свойства, генезис, классификационное положение): Автореф. дис. … к. с.-х. н. М., 1975. 41 с.

46.Михайлова Р.П. Микроморфологические и химические особенности бурых грубогумусных почв центрально-горной полосы Среднего Урала // Почвоведение. 1976. № 6. С. 10–15.

47.Молчанов Э.Н. Горно-луговые почвы высокогорий Западного Кавказа // Почвоведение. 2010. № 12. С. 1433–1448.

48.Мурашкина М.А., Копщик Г.Н., Саузард Р.Дж., Чижикова Н.П. Соединения железа, алюминия, кремния и марганца в почвах лесных экосистем таежной зоны // Почвоведение. 2004. № 1. С. 40–49.

49.Недбаев Н.П. Влияние подкисления на состояние алюминия, железа и марганца в почвах лесных биогеоценозов: Автореф. дис. … к. б. н. М., 1995. 25 с.

50.Ногина Н.А. Влияние пород на подзолообразование в горной части Среднего Урала // Тр. Почв. ин-та АН СССР. 1948. Т. 28. С. 124–190.

51.Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Химия почв. М.: Высш. шк., 2005. 558 с.

52.Осипов С.В., Шляхов С.А. Почвы горных таежных и гольцовых ландшафтов в верховьях реки Буреи (Дальний Восток) // География и природные ресурсы. 2012. № 4. С. 180–183.

53.Розанов Б.Г. Морфология почв. М.: Академический проспект, 2004. 432 с.

54.Самофалова И.А., Лузянина О.А. Почвы заповедника “Басеги” и их классификация // Пермский аграрный вестник. 2014. № 1(5). С. 50–60.

55.Самофалова И.А., Лузянина О.А. Формы кислотности почв на западном макросклоне Среднего Урала (заповедник “Басеги”) // ” Междун. науч.-практ. конф. “Актуальные проблемы науки и агропромышленного комплекса в процессе европейской интеграции”. Пермь, 2013. С.  251–257.

56.Самофалова И.А., Лузянина О.А. Эколого-генетическая характеристика почв горно-лесного пояса на Среднем Урале // Изв. Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15. № 3(4). С. 1426–1431.

57.Самофалова И.А., Лузянина О.А., Кулькова Л.В., Маулина Е.РАЗР. Диагностика почв горно-лесного пояса на Среднем Урале (на примере хребта Басеги) // Сб. мат-лов Междунар. науч. конф. “Почвы Азербайджана: генезис, география, мелиорация, рациональное использование и экология”. Баку, 2012. Т. XII. Ч. 2. С. 970–979.

58.Семиколенных А.А., Бовкунов А.Д., Алейников А.А. Почвы и почвенный покров таежного пояса Северного Урала (верховья реки Печора) // Почвоведение. 2013. № 8. С. 911–923.

59.Сымпилова Д.П., Гынинова А.Б. Почвы подтаежных ландшафтов отрогов хребта Цаган-Дбан Селенгинского среднегорья // Почвоведение. 2013. № 3. С. 270–276.

60.Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука, 1971. 268 с.

61.Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Основные горизонто- и профилеобразующие процессы в почвах России // Почвообразовательные процессы. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2006. С. 13–38. 

62.Тоцкая В.С., Гончарова Л.Ю. Бурые лесные почвы республики Адыгея и их современное состояние // Мат-лы Всерос. молодежной науч. конф. Томск, 2012. С. 469–476.

63.Урушадзе Т.Ф. О некоторых аспектах почвообразования в горных регионах // Почвоведение. 1979. № 1. С. 131–143.

64.Фирсова В.П. Бурые горно-лесные почвы Урала // Почвоведение. 1991. № 4  С. 47–58.

65.Фирсова В.П., Горячева Т.А., Прокопович Е.В. Сравнительная характеристика свойств горных почв Среднего Урала // Почвоведение. 1963. № 5 С. 16–25.

66.Фокин А.Д. Роль растений в перераспределении веществ по почвенному профилю // Почвоведение. 1999. № 1. С. 125–133.

67.Черняховский А.Г. Некоторые вопросы физического и физико-химического выветривания горных пород // Кора выветривания. М.: Наука, 1968. Вып. 10.

68.Шоба С.А., Ковалева Н.О., Самофалова И.А., Лузянина О.А. Особенности пространственной дифференциации почв заповедника “Басеги” (Средний Урал) // Роль почв в биосфере: Тр. Ин-та экологического почвоведения МГУ. 2014. Вып. 14. С. 5–17.

69.Blume H.R., Shvertman U. Genetic evaluation of profile distribution of aluminium, iron and manganese oxides // Soil Sci. Soc. Am. Proceedings. 1969. V. 33. № 3. Р. 438–444.

70.Bodegom P.M., Reeven J., Gon H.A.C.D. Prediction reducible soil iron content from iron extraction data // Biogeochemeistry. 2003. V. 64. Р. 231–245.

71.Soil Survey Laboratory Methods Manual // Soil Survey Investigations Report No. 42, Version 4.0. Lincoln, USA, 2004. Natural Resources Conservation Service. 735p.

72.Mehra J.P., Jackson M.L. Iron oxide removal from soils and clays by dithionite-citrate systems buffered with sodium bicarbonate // Clays Clay Miner. 1960. V. 7. P. 317–327.

73.Samofalova I., Luzyanina O., Maulina E., Kulkova L. Features soil mountain-taiga zone the middle urals // Igdir University J. Institute Science Technology. 2012. P. 93–100.

74.Schwertmann U. Occurrence and formation of iron oxides in various pedoenviroment // Iron in soil and clay minerals. Dordrecht: Rediel, 1988. P. 267–308.

75.Shvertman U., Fizpatrick R.W. Iron Minerals in Surface Environments // Biomineralization processes of iron and manganese: modern and ancient environments. Fizpatrick Gremlingen–Destedt: Catena-Verlag, 1992. 432 p.

76.Sposito G. The surface chemistry of soils. Oxford University Press, 1984. 234 p.

77.Van Reeuwijk L.P. Procedures for soil analisis. Technical Report 9. Wageningen, Netherlands, 2006.