CC BY
10ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ АРКТИКИ И СУБАРКТИКИ, 2020, Т. 25, № 1
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
Экология
УДК 631.416.2
DOI 10.31242/2618-9712-2020-25-1-5
К оценке фосфатного состояния мерзлотных почв Южной Якутии
А.П. Чевычелов, О.Г. Захарова*
Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, Якутск, Россия
*о1уа.скота@таИ.ги
Аннотация. Впервые изучено фосфатное состояние пяти типов мерзлотных почв Южной Якутии, а именно содержание и внутрипрофильное распределение валового фосфора, а также формы минеральных фосфатов и подвижные фосфаты, определяемые соответственно по методике Чанга-Джек-сона и Гинзбург-Артамоновой. Средневзвешенное содержание валового фосфора в исследуемых почвах невысокое и изменяется от 290 до 474 мг/кг. По содержанию общего фосфора данные типы почв объединяются в следующий убывающий ряд: палево-бурые (474 мг/кг) > подзолистые альфегумусовые (429 мг/кг) > перегнойно-карбонатные (320 мг/кг) ~ подзолистые типичные (318 мг/кг) > дерново-карбонатные (290 мг/кг). При этом внутрипрофильное распределение валового фосфора в подзолистых альфегумусовых почвах носит элювиально-иллювиальный, в подзолистых типичных - аккумулятивно-элювиальный, а в палево-бурых, дерново- и перегнойно-карбонатных - аккумулятивный характер.
Показано, что в ландшафтно-климатических условиях Южной Якутии формируются в основном кислые не насыщенные обменными основаниями мерзлотные и длительно-сезонномерзлотные почвы элювиального ряда, которые характеризуются низкой биологической активностью. В данных почвах отмечается очень низкое и низкое количество подвижных фосфатов, которое в среднем составляет 2,5-6,7 мг Р2О5/100 г почвы и не превышает 1-2 % от их валового содержания.
Также отмечено, что общее количестворыхлосвязанных фосфатов и фосфатов кальция, наиболее доступных для растений, в исследованных почвах, как правило, незначительно и составляет в основном менее 5 % от их валового содержания. При этом в составе минеральных фосфатов почв Южной Якутии преобладают труднодоступные для растений фосфаты алюминия (А1-Р) и фосфаты железа ^е-Р), при абсолютном господстве последней фракции. Содержание А1-Р и Fe-P в данных почвах изменяется в широких пределах и составляет соответственно максимально около 40 % и 60% от их валового содержания.
Ключевые слова: мерзлотные почвы, состав и свойства, фосфаты, содержание, распределение.
Благодарности. Статья выполнена по проекту «Фундаментальные и прикладные аспекты изучения разнообразия растительного мира Северной и Центральной Якутии» (0376-2016-0001; рег. номер АААА-А17-117020110056- 0)
Введение
Фосфор (Р) является облигатным биофилом, играющим огромную роль в жизни растений. В растениях Р встречается как в виде простых неорганических солей, таких как фосфаты Са, Mg, К и так и в составе сложных органических соединений, к которым относятся нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, а также аденозинтри-фосфорная кислота (АТФ). При недостатке Р нарушается обмен энергии и веществ в растениях [1], при этом подвижность и доступность
фосфора в почвах определяется почвенными микроорганизмами [2, 3].
В отличие от азота и углерода, фосфор целиком поставляется в растения из почв. При этом содержание доступных для растений форм Р зависит как от их фосфатного состояния, так и от ландшафтно-климатических факторов миграции данного элемента. Исследованию фосфатного состояния почв Сибири посвящено значительное количество публикаций, но в них, как правило, изучались почвы немерзлотных регионов
[4-9; и др.]. Фосфатное состояние криогенных почв, в том числе и мерзлотных почв Якутии, изучено крайне недостаточно. В связи с этим целью данной статьи являлась оценка фосфатного состояния основных типов мерзлотных почв Южной Якутии в зависимости от литолого-геохими-ческих и ландшафтно-климатических условий данной территории.
Материалы и методы исследования
Наши исследования проводились на территории Южной Якутии, при этом изучаемая часть данного региона ограничивается географическими координатами: 56-60° с. ш. и 120-128° в. д. В геоморфологическом отношении наши работы проводились на Лено-Алданском плато, в почвенном покрове (ПП) которого абсолютно преобладают мерзлотные дерново- и перегнойно-карбонатные почвы, а также на Алданском нагорье и в Чульманской впадине, где в ПП господствуют подзолистые и палево-бурые почвы. Исследуемый регион также в целом характеризуется преимущественно горным рельефом, холодным резко-континентальным гумидным кли-
матом и преобладанием в растительном покрове среднетаежной лесной растительности.
При выполнении работ использовались общепринятые почвенные методы, такие как сравнительно-географический, профильно-генетический и сравнительно-аналитический [10, 11]. Диагностика исследуемых типов почв осуществлялась согласно принципам классификации мерзлотных почв Якутии [12]. Содержание общего Р в почвах определялось в процессе изучения их валового состава [13, 14], минеральные формы фосфора по Чангу-Джексону, а также подвижные фосфаты по Гинзбург-Артамоновой выделялись согласно методикам [15] и определялись фотометрическим методом. Полученные данные обрабатывались методами вариационно-статистического анализа [16].
Результаты и их обсуждение
Подзолистые альфегумусовые почвы исследуемой территории формируются, как правило, на элювиоделювии архейских магматических пород (гранитогнейсы) и характеризуются кислой реакцией среды, малым содержанием гумуса в мине-
Физико-химические свойства почв Южной Якутии
Physico-chemical properties of soils of Southern Yakutia
Таблица 1
Table 1
Обменные катионы, Фракции, %
Глубина, см Горизонт рНН2О Гумус, % смоль (экв)/кг почвы
Са+2 Mg+2 H+ <0,001 мм <0,01 мм
Подзолистая альфегумусовая, разр. 4БГ-03
4-10 А0А1 3,9 61,5* 12,5 7,8 10,8 - -
10-18 А2 4,1 1,5 2,6 2,0 11,8 8,2 29,9
20-30 Bfe 4,9 2,0 1,8 0,6 1,4 11,1 32,3
Палево-бурая типичная, разр. 5БГ-03
15-25 А1 3,9 22,5 6,5 1,9 17,0 - -
30-37 В 3,9 2,9 9,6 3,2 7,5 22,5 31,9
40-50 ВС 4,3 1,0 9,3 11,6 1,2 27,4 38,8
Дерново-карбонатная типичная, разр. 3Т-08
2-6 А1 6,0 26,5 41,9 16,9 0,9 - -
10-20 В 6,9 3,1 25,9 7,9 0,5 36,8 61,7
40-50 ВС 7,6 1,7 20,5 8,9 0,3 33,3 43,0
Перегнойно-карбонатная глееватая, разр. 8А
0-7 Ah 7,8 46,4* 73,1 35,2 0,6 19,4 37,9
7-10 AB 7,9 3,2 45,5 31,9 0,5 27,0 48,0
40-50 B 7,9 0,7 40,8 30,0 0,4 27,6 48,2
* Приведено значение потери при прокаливании. Прочерк - значение не определено.
* The value of the loss during cakcination is given. Dash - the value is undefined.
ральных горизонтах, не насыщенным обменными основаниями почвенно-поглощающим комплексом (ППК) и в основном легким, супесчано-су-глинистым гранулометрическим составом [17]. При этом внутрипрофильное распределение частиц глины (<0,01 мм) и ила (<0,001 мм) в данных почвах носит элювиально-иллювиальный характер (табл. 1, разр. 4БГ-03).
Палево-бурые почвы [12], а по прежней терминологии мерзлотно-таежные [18] формируются в основном на коре выветривания юрских песчаников и алевролитов, так же как и подзолистые являются кислыми, их ППК, особенно в верхних горизонтах, не насыщен обменными катионами Са+2 и Mg+2, а их гранулометрический состав, как правило, суглинистый. В гумусовых горизонтах данных почв содержится довольно много грубоперегнойного гумуса, количество которого резко падает в нижележащих минеральных горизонтах (см. табл. 1, разр. 5БГ-03).
Остаточно-карбонатные почвы, т. е. дерново- и перегнойно-карбонатные, в отличие от кислых
бескарбонатных почв, формируются на элювиально-делювиальных отложениях осадочных карбонатных пород - доломитов и известняков. Данные почвы характеризуются обычно нейтральной и слабощелочной реакцией, особенно нижних минеральных горизонтов, насыщенностью ППК обменными основаниями, как правило, тяжелым тяжелосуглинисто-легкоглинистым гранулометрическим составом. Поверхностные гумусовые и перегнойные горизонты данных почв содержат также много грубоперегнойного органического вещества, количество которого резко падает в нижней минеральной толще почвенного профиля (см. табл. 1, разр. 3Т-08 и разр. 8А).
Содержание валового Р в исследованных почвах приведено в таблице 2. При этом нужно подчеркнуть, что внутрипрофильное распределение данного элемента в подзолистых альфегумусо-вых почвах носит элювиально-иллювиальный, в подзолистых типичных - аккумулятивно-элювиальный, а в палево-бурых, дерново- и пере-гнойно-карбонатных - в большей степени ак-
Таблица 2
Содержание валового фосфора в почвах Южной Якутии, мг/кг
Table 2
The content of total phosphorus in soils of Southern Yakutia, mg/kg
Тип почвы Горизонт n lim X ± Sx V, %
Подзолистые А0(А0А1) 6 83 - 374 227 ± 39 43
альфегумусовые А2 7 66 - 814 292 ± 93 84
Bfe 7 264 - 1408 559±150 71
C(CD) 7 176 - 880 402 ± 89 59
Подзолистые А0(А0А1) 7 176 - 528 412 ± 43 28
типичные А2 7 66 - 530 280 ± 67 64
В 7 88 - 638 371 ± 82 59
С 6 90 - 506 286 ± 64 54
Палево-бурые А0(А0А1) 5 176 - 1012 537±167 70
А1(А1А2) 8 198 - 1144 558±130 66
В 8 242 - 1146 523 ±117 63
С(ВС) 8 264 - 990 435 ± 103 67
Дерново- А0(А0А1) 3 264 - 286 271 ± 7 5
карбонатные А1(А1А2) 9 88 - 550 315 ± 57 54
В 9 90 - 880 337± 78 70
С№ 9 176 - 550 259 ± 38 44
Перегнойно- Ah 7 154 - 704 305 ± 71 62
карбонатные A1(AB) 8 176 - 814 358 ± 73 57
B 8 220 - 968 402 ± 85 60
C 8 132 - 330 259 ± 22 24
Примечание. Здесь и далее: n - объем выборки, lim - пределы изменения содержаний, X ± Sx -среднее и его ошибка, V - коэффициент вариации.
Note. Here and further: n - sample size, lim-limits of content change, x ± Sx - average and its error, V- coefficient of variation.
кумулятивный характер. С учетом содержания общего фосфора в отдельных почвенных горизонтах и их мощности нами было рассчитано средневзвешенное количество данного элемента для пяти изучаемых типов почв Южной Якутии. По содержанию валового Р данные типы почв объединяются в следующий убывающий ряд: палево-бурые (474 мг/кг) > подзолистые альфегумусовые (429 мг/кг) > перегнойно-кар-бонатные (320 мг/кг) ~ подзолистые типичные (318 мг/кг) > дерново-карбонатные (290 мг/кг). Таким образом, средневзвешенное содержание общего Р в почвах Южной Якутии в целом изменяется незначительно и составляет 290-474 мг/кг. При этом увеличение общего количества Р в палево-бурых почвах обусловлено повышенным содержанием данного элемента в почвообразую-щих породах, на которых формируются данные почвы, о чем ранее сообщалось [19].
Также необходимо отметить, что среднее содержание валового Р в подзолистых альфегуму-совых почвах Южной Якутии (429 мг/кг) сопоставимо с таковым в подзолах (380 мг/кг), а в дерново- и перегнойно-карбонатных почвах данного региона (290 мг/кг и 320 мг/кг соответственно) -более чем в 3 раза меньше, чем в перегнойно-кар-бонатных почвах (1000 мг/кг) европейской части бывшего СССР [20].
Как уже указывалось, исследуемый регион в ланшафтно-климатическом отношении является преимущественно горно-таежным холодным и гумидным. Все это в итоге приводит к преобладанию в почвах данной территории элювиальных почвенных процессов, таких как подзоло-
образование, оподзоливание и выщелачивание, протекающих преимущественно в кислой среде. В результате формируются кислые не насыщенные обменными основаниями почвы, элювиальные горизонты которых обеднены подвижными фосфатами, доступными для растений. Кроме того, в холодном гумидном климате под таежной растительностью в Южной Якутии формируются мерзлотные или длительно-сезонномерзлот-ные почвы с низкой биологической активностью, грубогумусовые горизонты которых также, как правило, не способствуют биогенному закреплению здесь фосфора и накоплению подвижных фосфатов.
Вследствие этого поверхностные горизонты всех исследуемых типов почв характеризуются предельно низким средним содержанием подвижных фосфатов, которое изменяется в узком интервале значений от 2,5 до 6,7 мг Р205/100 г почвы (табл. 3) при значительной вариабельности отдельных величин (V = 23-87 %). Согласно известной шкале содержания подвижных фосфатов в почвах, определенных по методике Гинзбург-Артамоновой [15], можно констатировать, что исследуемые подзолистые типичные, подзолистые альфегумусовые и дерново-карбонатные почвы характеризуются в основном как очень низко обеспеченные, а перегнойно-карбо-натные и палево-бурые почвы - как низко обеспеченные подвижными фосфатами.
Это положение также подтверждается в наших предыдущих исследованиях, где оценивалось содержание подвижных фосфатов в слое 0-20 см 12 типов (подтипов) и разновидностей
Таблица 3
Содержание подвижных фосфатов в почвах Южной Якутии, мг Р2О5/100 г почвы
Table 3
Content of mobile phosphates in soils of Southern Yakutia, mg P205/100g of soil
Тип почвы Горизонт n lim x ± Sx V, %
Подзолистые А2 6 1,5 - 4,0 2,6 ± 0,4 38
альфегумусовые Bfe 6 3,0 - 6,0 4,7 ± 0,4 23
Подзолистые А2 8 1,2 - 4,5 2,5 ± 0,6 68
типичные В 8 1,5 - 7,7 3,2 ± 0,8 69
Палево-бурые А1(А1А2) 16 1,3 - 11,0 5,2 ± 0,9 69
В 16 1,4 - 19,0 6,7 ± 1,2 70
Дерново- А1(А1А2) 10 1,7 - 7,8 3,6 ± 0,6 55
карбонатные В 10 1,7 - 5,1 2,6 ± 0,4 50
Перегнойно- A1 10 0,8 - 15,3 6,4 ± 1,6 80
карбонатные B 10 0,9 - 11,5 4,6 ± 1,2 87
различных почв Южной Якутии. По результатам этих работ было отмечено, что 75 % всей анализируемой выборки исследованных почв оказались низко обеспеченными подвижными фосфатами [21]. При этом данные почвы также являются в среднем более чем в 2,5 раза низко обеспеченными подвижными фосфатами (29,4 %), чем почвы Восточной Сибири [22].
Согласно нашим расчетам, среднее содержание подвижных форм Р в подзолистых почвах составляет 0,8-0,9 %, дерново-карбонатных -0,8-1,1 %, палево-бурых - 0,9-1,3 %, перегнойно-карбонатных - 1,1-1,8 % и в целом не превышает 1-2 % от общего количества данного элемента в почвах Южной Якутии. Поэтому не случайно отмечается, что особенностями фосфатного состояния мерзлотных почв Забайкалья являются низкая степень подвижности их природных соединений и низкое содержание легкодоступных растениям фосфатов [23]. Последнее положение также полностью подтверждается при анализе содержания и распределения форм минеральных фосфатов в почвах Южной Якутии. Так, содержание рыхлосвязанных фосфатов, которые растворимы в воде и представляют легкодоступный резерв для растений, изменяется в изучаемых почвах от 0,5 до 9,2 мг Р2О5/100 г почвы. При этом относительное содержание фосфатов данной фракции составляет всего 0,1-5,2 %, или менее 5 % от их валового содержания. Основная часть минеральных фосфатов в исследованных почвах представлена фосфатами алюминия (А1-Р) и фосфатами железа ^е-Р), т. е. фосфатами фракции 2 и 3 (табл. 4). Содержание А1-Р в данных почвах изменяется в широких пределах от 1,6 до 34,3 мг Р2О5/100 г почвы, их абсолютное количество увеличивается в гор. А2 подзолистой аль-фегумусовой и в гор. В палево-бурой почвы, составляя 19,7-20,2 %, или около 20 % от их валового содержания.
При этом максимальное количество фосфатов алюминия от их общего содержания (37,8 %) обнаружено в оглеенном гор. ВСg перегнойно-карбонатной глееватой почвы. Фосфаты железа, которые в меньшей степени доступны для растений, чем фосфаты алюминия, составляют бОльшую часть всех минеральных фосфатов исследованных типов почв Южной Якутии. Содержание Fe-P в данных почвах варьирует также в очень широких пределах от 0,4 до 147,0 мг Р2О5/100 г и составляет минимально 0,5-5,9 %, а
максимально - 56,7-69,2 % от их валового содержания. Количество фосфатов железа, так же как и фосфатов алюминия, относительно увеличивается в гор. А2 подзолистой альфегумусовой и в гор. В палево-бурой почвы, составляя 21,334,2 % от их валового содержания, но максимальное количество данной фракции обнаружено в гор. АВ и В дерново- и перегнойно-карбо-натной почв, где оно соответственно достигало 60-70 % от их валового содержания (см. табл. 4). При этом в относительном исчислении фосфаты железа максимально составляют 77,9-79,4 %, или около 80 % от суммы всех форм минеральных фосфатов в данных почвах.
В связи с этим отметим, что дерново-подзолистая суглинистая почва Московской области содержала 46 %, а наиболее обогащенные железом субтропический подзол и краснозем Грузии - соответственно 52 и 67 % Fe-P [24], т. е. значительно меньше по сравнению с мерзлотными остаточно-карбонатными почвами Южной Якутии.
Уменьшение содержания рыхлосвязанных фосфатов, наряду с увеличением количества А1-Р и Fe-P в почвах Южной Якутии, является вполне закономерным явлением, так как, согласно известным положениям химии почв, в слабокислых и кислых почвах фосфаты связываются или осаждаются гидроксидами или ионами Fe и А1 и при этом доля усвояемых фосфатов понижается [25].
Общее количество фосфатов кальция, так же как и рыхлосвязанных, в исследованных почвах в целом незначительно и изменяется от 0,6 до 10,4 мг Р2О5/100 г почвы, составляя 0,1-8,7 %, а в большей степени меньше 5 % от их валового содержания. Максимальное количество Са-Р отмечается в гор. ВССа дерново-карбонатной почвы, и при этом оно составляет почти 80 % от суммы всех фракций минеральных фосфатов, тогда как в других почвах максимальное относительное содержание Са-Р составляет 18,1-20,6 %, или около 20 %.
Окклюдированные А1-Р и А1^е)-Р фракции 5 и 6 минеральных почвенных фосфатов обычно представляют прочнозакрепленные полуторными оксидами Fe и А1 соединения, не доступные для растений. Суммарное содержание данных фосфатов в изучаемых почвах изменяется, как правило, незначительно от 2,1 до 23,3 мг Р2О5/100 г почвы, что составляет 3,5-7,7 % и в
Таблица 4
Формы минеральных фосфатов в различных типах почв Южной Якутии, мг Р2О5/100г почвы
Table 4
Forms of mineral phosphates in various soils types of Southern Yakutia, mg P205/100g of soil
Глубина, см Горизонт Формы минеральных фосфатов Валовой Р
Рыхло связанные Al-P Fe-P Ca-P Оккл. Al-P Оккл. Al(Fe)-P
Подзолистая альфегумусовая, разр. 4БГ-03
4-10 А0А1 9,2* 21,6 62,5 0,6 0,9 1,3 550
1,7 3,9 11,4 0,1 0,2 0,2 100
10-18 А2 1,7 12,1 12,8 0,9 0,3 1,8 60
2,8 20,2 21,3 1,5 0,5 3,0 100
20-30 Bfe 0,6 7,0 13,6 6,6 1,0 3,3 230
0,3 3,0 5,9 2,9 0,4 1,4 100
Палево-бурая типичная, разр. 5БГ-03
15-25 А1 1,5 34,3 44,8 0,6 19,0 4,3 300
0,5 11,4 14,9 0,2 6,3 1,4 100
30-37 В 1,6 25,6 44,4 4,3 4,0 0,6 130
1,2 19,7 34,2 3,3 3,1 0,5 100
40-50 ВС 1,6 16,8 25,8 10,4 2,7 0,2 120
1,3 14,0 21,5 8,7 2,3 0,2 100
Дерново-карбонатная типичная, разр. 3Т-08
2-6 А1 5,7 12,5 59,5 1,6 1,0 1,8 110
5,2 11,4 54,1 1,4 0,9 1,6 100
10-20 В 1,4 4,8 51,0 1,4 1,3 4,3 90
1,5 5,3 56,7 1,5 1,4 4,8 100
40-50 ВССа 0,8 1,6 0,4 13,6 Сл 1,1 80
1,0 2,0 0,5 17,0 - 1,4 100
Перегнойно-карбонатная глееватая, разр. 8А
0-7 Ah 5,3 10,5 147,0 4,6 0,2 123,5 300
1,8 3,5 49,0 1,5 0,1 41,2 100
7-10 AB 2,0 26,6 138,5 5,8 3,6 1,2 200
1,0 13,3 69,2 2,9 1,8 0,6 100
40-50 BCg 0,5 13,6 72,5 6,5 3,0 1,8 360
0,1 37,8 20,1 1,8 0,8 0,5 100
Примечание. Над чертой - мг Р205/100 г почвы, под чертой - в % от валового содержания. Сл - следовое количество. Note. Above the line - mg P205/100 g of soil, below the line - in % of the gross content. Сл - the trace amount.
основном менее 5 % от их валового содержания. Лишь только в гор. Аh перегнойно-карбонатной почвы отмечалось значительное количество окклюдированных А1^е)-Р, которое составляло 123,5 мг Р205/100 г почвы, или около 40 % от их валового содержания.
Выводы
1. Средневзвешенное содержание валового Р в исследованных типах почв Южной Якутии невысокое и изменяется от 290 до 474 мг/кг. По содержанию общего Р данные почвы объединяются в следующий убывающий ряд: пале-
во-бурые (474 мг/кг) > подзолистые альфегу-мусовые (429 мг/кг) > перегнойно-карбонат-ные (320 мг/кг) ~ подзолистые типичные (318 мг/кг) > дерново-карбонатные (290 мг/кг). Внутрипрофильно валовой Р распределяется в подзолистых альфегумусовых почвах по элювиально-иллювиальному, в подзолистых типичных - по аккумулятивно-элювиальному, а в палево-бурых, дерново- и перегнойно-карбонатных -преимущественно по аккумулятивному типу.
2. В условиях главным образом горного рельефа территории, холодного гумидного климата и преобладания в растительном покрове таежной растительности в Южной Якутии в основном формируются кислые почвы элювиального ряда с низкой биологической активностью, в которых преобладающими процессами являются подзолообразование, оподзоливание и выщелачивание. Вследствие этого данные почвы характеризуются очень низким и низким средним содержанием подвижных фосфатов, доступных для растений, которое изменяется от 2,5 до 6,7 мг Р2О5/100 г почвы и не превышает 1-2 % от их валового содержания.
3. В составе минеральных фосфатов исследованных типов почв преобладают труднодоступные для растений фосфаты алюминия и фосфаты железа при абсолютном господстве последней фракции. Содержание Al-P и Fe-P в данных почвах изменяется в широких пределах и составляет соответственно максимально около 40 % и 60 % от их валового содержания. Общее количество рыхлосвязанных фосфатов и фосфатов кальция в исследованных почвах, как правило, незначительно и имеет подчиненное значение, составляя в основном менее 5 % от их валового содержания.
Литература
1. Ринькис Г.Я., Рамане Х.К., Паэгле Г.В., Куниц-кая Т.А. Система оптимизации и методы диагностики минерального питания растений. Рига: Зинатне, 1989. 197 с.
2. Gyaneshwar P., Naresh Kumar G., Parekh L.J., Poole P.S. Role of soil microorganisms in improving P nutrition of plants // Plant and Soil. 2002. Vol. 245, No. 1. P. 83-93. DOI: 10.1023/A:1020663916259
3. Rodriguez H., Fraga R. Phosphate solublizing bacteria and their role in plant growth promotion // Biotechnology Advance. 1999. Vol. 17, No. 4. P. 319-339. DOI: 10.1016/s0734-9750(99)00014-2
4. Богданов Н.И. Валовой и органический фосфор в сибирских черноземах // Почвоведение. 1954. № 5. С. 25-37.
5. Антипина Л.П. Фосфор в почвах Сибири: авто-реф. дис. ... д.с.-х.н. Омск, 1991. 36 с.
6. Рузавин Ю.Н., Убугунова В.И., Пьянкова Н.А. Содержание фосфатов в целинных и пахотных почвах Западного Забайкалья // Почвы степных и лесостепных экосистем Внутренней Азии и проблемы их рационального использования. Улан-Удэ, 2015. С. 108-111.
7. Антоненко Е.В. Фосфатный режим почв пашни северной и центральной сельскохозяйственных зон Амурской области // Адаптивные технологии в растениеводстве Амурской области. Благовещенск, 2016. С. 41-46.
8. Мангатаев Ц.Д. Фосфатный фонд автоморф-ных почв Западного Забайкалья // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2006. № 4. С. 79-83.
9. Наумченко Е.Т., Ковшик И.Г. Изменение фосфатного фонда луговых черноземовидных почв при длительном внесении удобрений // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 1(99). С. 42-44.
10. Роде А.А. Система методов исследования в почвоведении. Новосибирск: Наука, 1971. 92 с.
11. Розанов Б.Г. Морфология почв. М.: Изд-во МГУ, 1983. 320 с.
12. Еловская Л.Г. Классификация и диагностика мерзлотных почв Якутии. Якутск: Якутский филиал СО АН СССР, 1987. 172 с.
13. АринушкинаЕ.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 487 с.
14. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во МГУ 1998. 272 с.
15. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с.
16. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: ЛИБРОКОМ, 2009. 328 с.
17. Белоусова Н.И. Роль миграции воднораствори-мых веществ в формировании Al-Fe-гумусовых почв (по данным лизиметрических исследований) // Почвоведение. 1974. № 12. С. 54-69.
18. Коноровский А.К. Почвы севера зоны Малого БАМа. Новосибирск: Наука, 1984. 120 с.
19. Чевычелов А.П., Кузнецова Л.И. Географические особенности формирования химического состава поверхностных вод Южной Якутии // География и природные ресурсы. 2017. № 1. С. 171-178. DOI: 10.21782/GIPR0206-1619-2017-1(171-178)
20. Кудрин С.А. Средний химический состав основных типов почв Европейской части СССР по валовым анализам // Почвоведение. 1963. № 5. С. 21-25.
21. Чевычелов А.П., Захарова О.Г. Оценка плодородия различных типов почв Южной Якутии // Плодородие. 2017. № 5. С. 42-44.
22. Гамзиков Г.П. Агрохимические проблемы сибирского земледелия // Вестник НГАУ 2011. № 5(21). С. 5-20.
23. Пигарева Н.Н. Особенности фосфатного фонда почв криолитозоны Забайкалья // Агрохимия. 2010. № 6. С. 3-12.
24. Гинзбург К.Е. Фосфор основных типов почв 25. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. СССР. М.: Наука, 1981. 241 с. Химия почв. М.: Высшая школа, 2005. 558 с.
Поступила в редакцию 20.01.2020 Принята к публикации 02.03.2020
Об авторах
ЧЕВЫЧЕЛОВ Александр Павлович, доктор биологических наук, главный научный сотрудник, Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, 677980, Россия, Якутск, пр. Ленина, 41, https://orcid.org/0000-0002-2668-9745, chev.soil@list.ru;
ЗАХАРОВА Ольга Гаврильевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник, Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, 677980, Россия, Якутск, пр. Ленина, 41, https://orcid.org/0000-0002-4053-4977, olya.choma@mail.ru.
Информация для цитирования Чевычелов А.П., Захарова О.Г. К оценке фосфатного состояния мерзлотных почв Южной Якутии // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2020, Т. 25, № 1. С. 51-59. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2020-25-1-5
DOI 10.31242/2618-9712-2020-25-1-5
To the assessment of the phosphate status of permafrost soils
of Southern Yakutia
A.P. Chevychelov, O.G. Zakharova*
Institute for Biological Problems of Cryolithozone, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakutsk, Russia *olya.choma@mail.ru
Abstract. The phosphate status of five types ofpermafrost soils in Southern Yakutia is studiedfor the first time: the content and intra-profile distribution of total phosphorus, as well as mineral and mobile phosphates determined according to Chang-Jackson and Ginsburg-Artamonova methods, respectively. The study revealed that the weighted mean content of total phosphorus in examined soils was not very high, and variedfrom 290 to 474 mg/kg. According to the total phosphorus content, these types of soils were arranged into the following descending sequence: pale-brown (474 mg/kg) > podzolic alpha-humus (429 mg/kg) > muck-calcareous (320 mg/kg) ~ podzolic typical (318 mg/kg) > sod-calcerous (290 mg/kg). At the same time, the intra-profile distribution of total phosphorus in podzolic alpha-humus soils had an eluvial-illuvial pattern, podzolic typical and sod-calcerous soils had an accumulative eluvial distribution pattern, pale-brown soils were characterized by an eluvial distribution, and muck-calcerous soils had an accumulative distribution pattern.
It was demonstrated that landscape and climatic conditions of southern Yakutia favor the development ofprimarily acidic permafrost soils unsaturated with exchangeable bases, as well as long-seasonal permafrost soils of eluvia row, which are characterized by low biological activity. These soils are also characterized by the low content of mobile phosphates, with the average value of 2,5-6,7 mg P205/100 g of soil and not higher than 1-2 % of its total content.
It was also shown that the total content of loosely linked phosphates and calcium phosphates, which are more readily utilized by plants, is generally low in the examined soils and is mainly less than 5 % of their total content. At the same time, aluminum phosphates (Al-P) and iron phosphates (Fe-P) that are hardly available for plants prevail in the mineral phosphatecomposition of the soils of Southern Yakutia, with the dominance of the latter fraction. The content of Al-P and Fe-P in these soils varied significantly, with the maximum variations of 40 and 60 % of their total content, respectively.
Key words: permafrost soils, composition and properties, phosphates, content, distribution. Acknowledgements. The article is based on the project "Fundamental and applied aspects of studying the diversity of the flora of Northern and Central Yakutia" (0376-2016-0001; reg. number AAAA17-117020110056-0)
References
1. Rin'kis G.Ya., Ramane H.K., Paegle G.V., Kuni-ckaya T.A. Sistema optimizacii i metody diagnostiki mineral'nogo pitaniya rastenij. Riga: Zinatne, 1989. 197 p.
2. Gyaneshwar P., Naresh Kumar G., Parekh L.J., Poole P.S. Role of soil microorganisms in improving P nutrition of plants // Plant and Soil. 2002. Vol. 245, No. 1. P. 83-93. DOI: 10.1023/A:1020663916259
3. Rodriguez H., Fraga R. Phosphate solublizing bacteria and their role in plant growth promotion // Biotechnology Advance. 1999. Vol. 17, No. 4. P. 319-339. DOI: 10.1016/s0734-9750(99)00014-2
4. Bogdanov N.I. Valovoj i organicheskij fosfor v sibirskih chernozemah // Pochvovedenie. 1954. No. 5. P. 25-37.
5. Antipina L.P. Fosfor v pochvah Sibiri: avtoref. dis.... d. s.-h. n. Omsk, 1991. 36 p.
6. Ruzavin Yu.N., Ubugunova VI., P'yankova N.A. Soderzhanie fosfatov v celinnyh i pahotnyh pochvah Za-padnogo Zabajkal'ya // Pochvy stepnyh i lesostepnyh ekosistem Vnutrennej Azii i problemy ih racional'nogo ispol'zovaniya. Ulan-Ude, 2015. P. 108-111.
7. Antonenko E.V. Fosfatnyj rezhim pochv pashni severnoj i central'noj sel'skohozyajstvennyh zon Amur-skoj oblasti // Adaptivnye tekhnologii v rastenievodstve Amurskoj oblasti. Blagoveshchensk, 2016. P. 41-46.
8. Mangataev C.D. Fosfatnyj fond avtomorfnyh pochv Zapadnogo Zabajkal'ya // Vestnik SVNC DVO RAN. 2006. No. 4. P. 79-83.
9. Naumchenko E.T., Kovshik I.G. Izmenenie fos-fatnogo fonda lugovyh chernozemovidnyh pochv pri dlitel'nom vnesenii udobrenij // Vestnik Altajskogo gosu-darstvennogo agrarnogo universiteta. 2013. No. 1(99). P. 42-44.
10. Rode A.A. Sistema metodov issledovaniya v poch-vovedenii. Novosibirsk: Nauka, 1971. 92 p.
11. Rozanov B.G. Morfologiya pochv. M.: Izd-vo MGU, 1983. 320 p.
12. Elovskaya L.G. Klassifikaciya i diagnostika mer-zlotnyh pochv Yakutii. Yakutsk: Yakutskij filial SO AN SSSR, 1987. 172 p.
13. Arinushkina E.V Rukovodstvo po himicheskomu analizu pochv. M.: Izd-vo MGU, 1970. 487 p.
14. Vorob'eva L.A. Himicheskij analiz pochv. M.: Izd-vo MGU, 1998. 272 p.
15. Agrohimicheskie metody issledovaniya pochv. M.: Nauka, 1975. 656 p.
16. Dmitriev E.A. Matematicheskaya statistika v poch-vovedenii. M.: LIBROKOM, 2009. 328 p.
17. Belousova N.I. Rol' migracii vodnorastvorimyh veshchestv v formirovanii Al-Fe-gumusovyh pochv (po dannym lizimetricheskih issledovanij) // Pochvovedenie. 1974. No. 12. P. 54-69.
18. Konorovskij A.K. Pochvy severa zony Malogo BAMa. Novosibirsk: Nauka, 1984. 120 p.
19. Chevychelov A.P., Kuznecova L.I. Geografichesk-ie osobennosti formirovaniya himicheskogo sostava pov-erhnostnyh vod Yuzhnoj Yakutii // Geografiya i prirodnye resursy. 2017. No. 1. P. 171-178.
20. Kudrin S.A. Srednij himicheskij sostav osnovnyh tipov pochv Evropejskoj chasti SSSR po valovym anali-zam // Pochvovedenie. 1963. No. 5. P. 21-25.
21. Chevychelov A.P., Zaharova O.G. Ocenka plodor-odiya razlichnyh tipov pochv Yuzhnoj Yakutii // Plodoro-die. 2017. No. 5. P. 42-44.
22. Gamzikov G.P. Agrohimicheskie problemy si-birskogo zemledeliya // Vestnik NGAU. 2011. No. 5(21). P. 5-20.
23. Pigareva N.N. Osobennosti fosfatnogo fonda pochv kriolitozony Zabajkal'ya // Agrohimiya. 2010. No. 6. P. 3-12.
24. GinzburgK.E. Fosfor osnovnyh tipov pochv SSSR. M.: Nauka, 1981. 241 p.
25. Orlov D.S., Sadovnikova L.K., Suhanova N.I. Himiya pochv. M.: Vysshaya shkola, 2005. 558 p.
About the authors
CHEVYCHELOV Aleksandr Pavlovich, doctor of biological sciences, chief researcher, Institute for Biological Problems of Cryolithozone SB RAS, 677980, Russia, Yakutsk, 41 Lenina St., https://orcid.org/0000-0002-2668-9745, chev.soil@list.ru;
ZAKHAROVA Olga Gavril'evna, candidate of biological sciences, researcher, Institute for Biological Problems of Cryolithozone SB RAS, 677980, Russia, Yakutsk, 41 Lenina St., https://orcid.org/0000-0002-4053-4977, olya.choma@mail.ru.
Citation
Chevychelov A.P., Zakharova O.G. To the assessment of the phosphate status of permafrost soils of Southern Yakutia // Arctic and Subarctic Natural Resources. 2020, Vol. 25, N 1. P. 51-59. https://doi.org/ 10.31242/2618-9712-2020-25-1-5
