CC BY
0УДК 631.437
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-1452-1455
МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ МЕРЗЛОТНЫХ ЛУГОВО-СТЕПНЫХ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ГИДРОМОРФИЗМА
MAGNETIC SUSCEPTIBILITY OF FROZEN MEADOW-STEPPE SOILS OF CENTRAL YAKUTIA, DEPENDING ON THE DEGREE OF HYDROMORPHISM
Чевычелов А.П., Алексеев А.А., Кузнецова Л.И.
Chevychelov A.P., Alekseev A.A., Kuznetsova L.I.
Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, Якутск, Россия Institute of Biological Problems of Cryolithozone SB RAS, Yakutsk, Russia
E-mail: chev.soil@list.ru
Аннотация. Приводятся данные об объёмной (ОМВ) и удельной (УМВ) магнитной восприимчивостях трёх типов мерзлотных лугово-степных (чернозёмно-луговая, лугово-болотная, лугово-чернозёмная) почв Центральной Якутии. Показано, что средневзвешенные значения ОМВ и УМВ данных типов мерзлотных почв возрастают в следующем ряду: лугово-болотная - чернозёмно-луговая - лугово-чернозёмная в связи с уменьшением здесь степени гидроморфизма исследуемых почв.
Ключевые слова: криогенные почвы, магнитная восприимчивость, гидроморфизм.
Abstract. Data are presented on the volumetric (VMS) and specific (SMS) magnetic susceptibility of three types of frozen meadow-steppe (chernozem-meadow, meadow-swamp, meadow-chernozem) soils of Central Yakutia. It has been shown that the weighted average values of the VMS and SMS of these types of permafrost soils increase in the following series: meadow-swamp - chernozem-meadow - meadow-chernozem due to a decrease in the degree of hydromorphism of the studied soils.
Key words: cryogenic soils, magnetic susceptibility, hydromorphism.
Введение. В последнее время у нас в стране и зарубежом активно используется показатель магнитной восприимчивости (МВ) почв при решении почвенно-генетических и почвенно-экологических задач [1-4]. При этом было показано, что магнитная восприимчивость почв является универсальным показателем, который необходимо использовать при решении сложных почвенно-генетических задач в мерзлотной области [5]. Поэтому целью наших исследований, результаты которых представлены в данной статье, являлось сравнительное изучение объемной (ОМВ) и удельной (УМВ) магнитной восприимчивостей трёх типов криогенных лугово-степных почв Центральной Якутии в зависимости от степени их гидроморфизма, обусловленного различным высотным положением данных почв в системе мезо- и микрорельефа мерзлотной области данного региона криолитозоны.
Объекты и методы исследования. Объектами исследований являлись три типа мерзлотных лугово-степных почв (чернозёмно-луговая, лугово-болотная и лугово-чернозёмная), сформированных на Средней Лене, в окрестностях г. Якутска. Климат данной территории резко континентальный и криоаридный с крайне холодной зимой и засушливым летом [6]. В геоморфологическом отношении данные почвы были приурочены ко II надпойменной террасе р. Лена, а в почвенно-географическом - к степной зоне мерзлотных чернозёмов, которая расположена на нижнем высотном ярусе Центрально-Якутской равнины в пределах абсолютных высот местности 100-140 м над ур. м [7]. Здесь на II надпойменной террасе р. Лена мерзлотные чернозёмы, как правило, занимают вершины плоских гривных повышений (100-103 м), а соподчиненные в рельефе местности - лугово-чернозёмные и чернозёмно-луговые почвы развиты по склонам грив, а в межгривных понижениях формируются лугово-болотные и засоленные почвы, приуроченные к абсолютным высотам менее 100 м. При этом чернозёмы являются автоморфными почвами, характеризующимися только атмосферным увлажнением, черноземовидные почвы - полугидроморфными, а лугово-болотные - гидроморфными, получающими дополнительную влагу в виде надмерзлотной верховодки [6, 8, 9]. На поверхности данной террасы также местами выделяются мерзлотные бугры пучения или булгунняхи с относительным высотным превышением, составляющим 3-4 м. Приведем краткую географическую и морфологическую характеристику изучаемых мерзлотных почв.
Разрез 8БС-20 заложен в нижней части склона гривного повышения, на нормальном злаково-разнотравном лугу. Географические координаты местозаложения данного разреза: широта - 61°54'27,6" К, долгота - 129°33'20,6" Е, абсолютная высота (Н) - 97,0 м. Морфологическое строение профиля: Av(0-3)-A(3-22)-B(22-40)-BCg(40-55/62)-C1ca(55/62-90)-С2(90-114 см). Почва: мерзлотная чернозёмно-луговая глееватая.
Разрез 9БС-20 заложен в межгривном понижении, на влажном закочкаренном разнотравно-осоковом лугу. Географические координаты: 61°54'26,0" К, 129°33'18,0" Е, Н - 96,0 м. Строение профиля: Av(0-6)-A(6-26)-B(26-38)-BC(38-73)-C1g(73-110)-C2g(110-141 см). Почва: мерзлотная лугово-болотная.
Разрез 10БС-20 заложен на вершине булгунняха, на разреженном остепненном ранотравно-злаковом лугу. Географические координаты: 61°54'23,8" К, 129°33'11,9" Е, Н - 101,0 м. Строение профиля: Av(0-0,5)-A(0,5-9/13)-B(9/13-34)-BCса(34-61)-C(61-115 см). Почва: мерзлотная лугово-чернозёмная.
Изучение физико-химических свойств исследуемых мерзлотных почв проводилось по общепринятым в почвоведении методикам [10]. Обозначение генетических почвенных горизонтов выполнено в соответствии с принципами и подходами, обозначенными в Едином государственном реестре почвенных ресурсов России [11]. Диагностика и классификация изучаемых мерзлотных почв произведена согласно положениям классификации мерзлотных почв Якутии [9]. Определение ОМВ - % и УМВ - % осуществлялось специальным запатентованным способом [12]. При этом % определялось по формуле: %= %/р, где р - плотность почвы (кг/м3). Размерность ОМВ - пх 10-5 ед. Си, а УМВ - пх 108 кг/м3 [1].
Результаты и их обсуждение. Анализ морфологического строения и физико-химических свойств исследуемых мерзлотных почв позволяет утверждать, что в более ксероморфных условиях почвообразования формируется лугово-чернозёмная почва разр. 10БС-20, а в более гидроморфных - лугово-болотная почва разр. 9БС-20. При этом полугидроморфная чернозёмно-луговая почва разр. 8БС-20 занимает промежуточное положение между таковыми выше названными.
Изучаемые мерзлотные лугово-болотная и лугово-чернозёмная почвы характеризуются преимущественно слабокислыми и слабощелочными, тогда как чернозёмно-луговая - главным образом, слабощелочными условиями почвообразования (таблица 1).
Таблица 1
Физико-химические свойства мерзлотных лугово-степных почв Центральной Якутии
Й 2 с Общий КГ, % Обменные катионы, ммоль(экв)/100 г почвы Сумма частиц, % и о
о эт К Л о и св Ю и ¡8 л Гумус (ППП), Са+2 Mg+2 <0,001 мм <0,01 мм сч Й О к ^ & к
Чернозёмно-луговая почва, разрез 8БС-20
Аv 0-3 7,1 42,0* 1,12 43,2 17,6 - - Н.о.
А 5-15 6,5 14,6 0,79 30,3 5,8 7,9 24,0 -//-
В 26-36 5,9 1,5 0,06 13,4 4,1 14,0 31,7
ВСg 44-54 6,9 1,2 0,06 13,3 3,5 13,9 33,1 -//-
С1са 70-80 7,9 0,8 0,04 8,8 4,1 6,7 12,0 1,2
С2 95-105 7,9 0,3 - - - 3,3 5,1 -
Лугово-болотная почва, разрез 9БС-20
Аv 0-6 5,2 38,1* 1,33 32,3 14,9 - - Н.о.
А 10-20 5,4 9,4 0,06 16,3 7,8 7,1 34,3 -//-
В 27-37 6,4 1,6 0,05 6,0 3,6 5,4 10,4
ВС 50-60 6,4 1,3 0,06 7,6 5,1 9,3 16,5
Сg 85-95 7,4 1,6 0,07 7,6 11,0 8,0 17,8 -//-
Сg 120-130 7,3 2,6 - - - 5,7 15,7 -//-
Лугово-чернозёмная почва, разрез 10БС-20
Аv 0-0,5 5,7 24,0* - - - - - Н.о.
А 0,5-9 4,8 10,4 0,62 8,5 13,6 7,9 26,6 -//-
В 15-25 7,6 1,8 0,08 15,1 18,7 15,9 38,8 -//-
ВСса 40-50 7,5 1,0 0,06 8,2 9,2 12,5 28,0 2,1
Сса 70-80 7,6 1,9 0,06 11,1 9,2 7,0 17,9 0,6
С 85-95 7,5 2,4 0,08 - - 5,6 13,6 Н.о.
Примечание. * - приведено значение потери при прокаливании; н.о. - не обнаружено; прочерк - значение не определено.
Максимальное количество почвенного органического вещества в органогенном гор. Ау отмечается в чернозёмно-луговой, а минимальное - в лугово-чернозёмной почве. В первой почве также фиксируется максимальное содержание гумуса в гор. А, а таковое минимальное - в гор. А лугово-болотной почвы. Почвенно-поглощающий комплекс (ППК) данных почв насыщен обменными основаниями, при этом в почвах разр. 8БС-20 и разр. 9БС-20 в ППК абсолютно преобладает обменный Са+2, тогда как в почве разр. 10БС-20 превалирует в основном обменный Mg+2' что определенным образом указывает на засоленность данной почвы. В мерзлотной лугово-болотной почве подвижные карбонаты отсутствуют во всех горизонтах почвенного профиля, в мерзлотной черноземно-луговой присутствуют только в гор. С1са, а в мерзлотной лугово-черноземной почве их присутствие отмечается уже в гор. ВСса и гор. Сса, что однозначно указывает на различную степень гидроморфности исследуемых почв. По гранулометрическому составу лугово-болотная почва является в основном супесчаной, а чернозёмно-луговая и лугово-черноземная уже характеризуются как супесчано-легко- и среднесуглинистые. Необходимо также подчеркнуть, что в нижних горизонтах С изучаемых почв или в составе их почвообразующих пород проявляется более-менее выраженная слоистость их гранулометрического состава.
Анализ МВ изучаемых почв указывает на то, что внутрипрофильные значения ОМВ и УМВ распределены крайне неравномерно на фоне преобладающей общей тенденции возрастания данных значений сверху вниз. Так низкие значения ОМВ и УМВ отмечаются в гор. В почвы разр. 9БС-20 и гор. А почвы разр. 8БС-20, а максимальные величины ОМВ и УМВ зафиксированы в гор. С2 почвы разр. 8БС-20. Таким образом, в мерзлотной чернозёмно-луговой почве разр. 8БС-20 внутрипрофильные значения ОМВ и УМВ изменяются предельно контрастно, соответственно в 60 и 30 раз (таблица 2). Столь контрастное внутрипрофильное соотношение значений ОМВ и УМВ исследуемых почв, по нашему мнению, связано с исходной неоднородностью или слоистостью литологического и гранулометрического состава, сформированного ещё в пойменную фазу развития данных почв.
Таблица 2
Магнитная восприимчивость мерзлотных лугово-степных почв
Почва, N разреза Горизонт Глубина, см X, п10-5 ед. Си Р, кг/м3 X, п10-8 кг/м3
Лугово-болотная, Ау 0-6 3,5 0,54 6,5
разрез 9БС-20 А 10-20 29,1 0,81 35,9
В 27-37 4,6 1,18 3,9
ВС 50-60 29,4 1,26 23,3
С1 85-95 57,9 1,18 49,1
С2 120-130 59,5 1,11 53,6
Среднее* 43,8 36,1
Чернозёмно-луговая, Ау 0-3 4,4 0,46 9,6
разрез 8БС-20 А 5-15 2,8 0,72 3,9
Вg 26-36 30,7 1,26 24,4
ВСg 44-54 42,0 1,29 32,5
С1са 70-80 80,1 1,23 65,1
С2 95-105 167,9 1,40 119,1
Среднее* 68,6 52,2
Лугово-чернозёмная, Ау 0-0,5 32,3 0,62 52,1
разрез 10БС-20 А 0,5-9 29,0 0,82 35,4
В 15 -25 43,3 1,09 39,7
ВСса 40-50 93,3 1,17 79,7
Сса 70-80 80,5 1,08 74,5
С 85-95 75,3 0,99 78,1
Среднее* 69,7 65,9
Примечание. * - приведено средневзвешенное значение для почвенного профиля.
Анализ средневзвешенных значений ОМВ и УМВ исследуемых почв, указывает на то, что наиболее гидроморфная мерзлотная лугово-болотная почва разр. 9БС-20 характеризуется
минимальным, а более ксероморфная мерзлотная лугово-черноземная почва разр. 10БС-20 -максимальными значениями данных величин. В общем средневзвешенные значения ОМВ и УМВ изучаемых мерзлотных почв закономерно возрастают в ряду: лугово-болотная -чернозёмно-луговая - лугово-чернозёмная, вследствие уменьшения степени гидроморфности данных почв.
Выводы
1. Анализ морфологического строения и физико-химических свойств трёх типов изучаемых мерзлотных почв Центральной Якутии, приуроченных к различным высотным уровням II надпойменной террасы р. Лена, однозначно убеждает в том, что данные почвы характеризуются различной степенью гидроморфности, обусловленной влиянием мезо- и микрорельефа в условиях криогенеза. При этом, данные почвы объединяются в ряд: лугово-болотная (гидроморфная) - чернозёмно-луговая (полугидроморфная) - лугово-чернозёмная (ксероморфная).
2. Внутрипрофильные значения ОМВ и УМВ во всех исследованных мерзлотных почвах распределены очень неравномерно при общей тенденции увеличения таковых сверху вниз по почвенному профилю. Контрастность распределения значений ОМВ и УМВ в этих почвах, по нашему мнению, обусловлена слоистостью их литологического и гранулометрического состава в связи с влиянием аллювиального процесса в пойменную фазу формирования данных почв.
3. Средневзвешенные значения ОМВ и УМВ изучаемых мерзлотных почв, рассчитанные для их профилей с учётом мощности отдельных генетических горизонтов, закономерно возрастают в ряду: лугово-болотная - чернозёмно-луговая - лугово-чернозёмная, вследствие уменьшения в этом направлении степени гидроморфности данных почв, обусловленной влиянием рельефа в условиях криоаридного климата.
Статья подготовлена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ по проекту № 0297-2021-0027, ЕГИСУ НИОКТР № АААА-А21-121012190033-5.
Список литературы
1. Водяницкий Ю.Н., Шоба С.А. Магнитная восприимчивость как индикатор загрязнений тяжелыми металлами городских почв (обзор литературы) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2015. № 1. С. 13-20.
2. Малышев В.В., Алексеев А.О. Сравнение площадных и профильных показателей магнитной восприимчивости степных почв Восточно-Европейской равнины // Почвоведение. 2023. № 7. С. 843-852.
3. Чевычелов А.П., Алексеев А.А., Кузнецова Л.И. Магнитная восприимчивость мерзлотных почв лесной катены Центральной Якутии // Сибирский лесной журнал. 2021. № 2. С. 32-42.
4. Hanesch M., Petersen N. Magnetic properties of a recent panabrown-earth from Southern Germany // Earth and Planetary Science Letters. 1999. Vol. 169. P. 85-97.
5. Чевычелов А.П., Алексеев А.А., Кузнецова Л.И. Магнитная восприимчивость мерзлотных лугово-степных почв Центральной Якутии // Степи Северной Евразии: материалы IX междунар. Симпозиума [Электронный ресурс] / под научной редакцией академика РАН А.А. Чибилева. Оренбург: ОГУ, 2021. С. 842-848.
6. Чевычелов А.П., Скрыбыкина В.П., Васильева Т.И. Географо-генетические особенности формирования свойств и состава мерзлотных почв Центральной Якутии // Почвоведение. 2009. № 6. С. 648-657.
7. Коноровский А.К. О почвенных зонах Центральной Якутии // Почвы зоны БАМ. Новосибирск: Изд-во «Наука», 1979. С. 176-183.
8. Еловская Л.Г., Коноровский А.К. Районирование и мелиорация мерзлотных почв Якутии. Новосибирск: Изд-во «Наука», 1978. 176 с.
9. Еловская Л.Г. Классификация и диагностика мерзлотных почв Якутии. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1987. 172с.
10. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд -во Моск. ун-та, 1989. 272 с.
11. Единый государственный реестр почвенных ресурсов России. Версия 1.0. Коллективная монография. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2014. 768 с.
12. Способ определения магнитной восприимчивости почв малогабаритным каппаметром в лабораторных условиях: пат. 2750028 Рос. Федерация. № 2020111867 / Чевычелов А.П., Алексеев А.А.; заявл. 23.03.20; опубл. 21.06.21, бюл. № 18. 9 с.
