CC BY
151
АГРОХИМИЯ, ПОЧВОВЕДЕНИЕ, ЭКОЛОГИЯ
Известия ТСХА, выпуск 2, 2015 год
УДК 631.41
ВЛИЯНИЕ КРИОГЕНЕЗА НА ГЕНЕЗИС И ПЛОДОРОДИЕ МЕРЗЛОТНЫХ И МЕРЗЛОТНО-ТАЕЖНЫХ ПОЧВ
В.И. САВИЧ1, Д.С. СКРЯБИНА1, Ж. НОРОВСУРэН2
С1 РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева;
2 Институт биологии Академии наук Монголии)
Проведено изучение свойств мерзлотно-таежных и мерзлотных почв Якутии, Тувы, Колымы и Монголии. Показано, что влияние низких температур и многолетней мерзлоты приводит к усилению поглощения почвой ионов с меньшей энергией гидратации, к вымораживанию почвенных растворов, повышению их ионной силы и к развитию гальмиролиза; к усилению миграции ионов и воды к промерзающим слоям; к возникновению давления на слой почвы, находящейся между замерзающими слоями. Это сопровождается тиксотропи-ей, солифлюкцией, выпучиванием, криогенной педотурбацией, значительным увеличением содержания подвижного железа, уменьшением микробиологической активности и вовлечением в биологический круговорот микроорганизмов из древних мерзлых пород. Одновременное уменьшение усвояемости растениями ЫРК и ограничение мощности корнеобитаемого слоя являются причиной, определяющей необходимость разработки особых моделей плодородия мерзлотных почв.
Ключевые слова: мерзлотно-таежные почвы, вымораживание растворов, криогенез.
Наличие многолетней мерзлоты и длительное промерзание почв существенно изменяют процессы ионного обмена в почвах [13], миграцию почвенной влаги и растворенных в ней веществ [14], градиент физических полей в почвенном профиле [14] и в системе почва-растение [11], доступность для растений биофильных элементов и биопродуктивность угодий [3, 18]. это определяет специфику генезиса мерзлотно-таежных почв, модели их плодородия и пути оптимизации обстановки.
При этом при действии криогенеза на систему почва-растения важное значение имеет продолжительность воздействия низких температур, их градиент и закономерность смены гидротермических условий во времени и в пространстве, которая определяет гистерезис физико-химических свойств и из циклов которых состоит весь процесс почвообразования [11].
Объекты исследования
Объектом исследования выбраны мерзлотно-таежные и мерзлотные почвы Якутии, и для сравнения — мерзлотно-таежные почвы Колымы, Тувы, Монголии [1, 2, 6, 8, 10, 12].
5
Мерзлотно-таежные почвы Якутии характеризуются специфическими условиями почвообразования: наличием многолетней мерзлоты, резким перепадом температур в течение года от -50 до +40°С; высокой солнечной радиацией в связи с наличием над территорией озонового окна; очень древними почвообразующими породами и поступлением при их оттаивании в корнеобитаемый слой «древних» микроорганизмов; специфическим растительным опадом; низкими температурами (<10°С) в значительную часть вегетационного периода; небольшой величиной вегетационного периода. Магнитное поле на территории Якутии в 2-3 раза отличается от магнитного поля, например, в зоне распространения дерново-подзолистых почв.
Специфика факторов почвообразования на территории Якутии в районах развития мерзлотно-таежных почв приводит к специфике протекающих там почвообразовательных процессов. Среди них следует в первую очередь отметить криогенез, солифлюкцию, тиксотропию, образование курумов и выпучивание [4, 5, 16, 17]. В условиях температур ниже +8 и +10°С растениями очень плохо усваиваются фосфор и азот [3, 8], что существенно изменяет модели плодородия рассматриваемых почв. Неравномерное оттаивание в пространстве многолетней мерзлоты и высокие температуры поверхности летом (а также низкие зимой) приводят как к нисходящей, так и к восходящей миграции. Почвы характеризуются очень высоким содержанием оксалатно-растворимого железа до 1000 мг/100 г, гуматно-фульватным гумусом и часто при содержании гумуса 4-5% — светло-серым цветом (для мерзлотно-таежных глеевых почв).
Отличительной особенностью мерзлотно-таежных почв является наличие многолетней мерзлоты с глубины 20 см до 200 м. При сельскохозяйственном использовании почв происходит их протаивание до 0,5-3 м в зависимости от гранулометрического состава почв.
Горные мерзлотно-таежные почвы выделяются И.А. Ногиной [7] в Туве и Монголии на северных склонах на высоте более 2300 м. По данным В.И. Савича с соавт. (2013), они выделяются на высоте 1900 м при наклоне поверхности 8,7 ± 0,9°С.
Выделяются мерзлотно-таежные почвы разной степени гидроморфности и ожелезненности. В основном распространены кислые мерзлотно-таежные почвы, однако в зависимости от почвообразующих пород встречаются нейтральные, а в Якутии — и засоленные мерзлотно-таежные почвы. В то же время особенности ряда процессов, протекающих в мерзлотно-таежных почвах, до настоящего времени не исследованы [5, 7], что и явилось целью выполненной работы.
Методика исследования
В работе определены агрохимические и физико-химические свойства почв в соответствии с ГОСТ для почв таежно-лесной зоны, содержание железа в вытяжке СН3СООКИ4 с рН = 4,8; депонирующая способность по отношению к железу [13, 19], комплексообразующая способность почвенных растворов [13], состав почвенных растворов при их вымораживании, изменение поглощения катионов твердой фазой почв при разных температурах. Оценено влияние градиента температуры, электрического и гравитационного полей на миграцию веществ по профилю почв [13, 14]. Принятый уровень вероятности — Р = 0,95.
Результаты исследований и их обсуждение
1. При низких температурах существенно изменяются процессы ионного обмена в почвах. При повышении температуры увеличивается поглощение многовалентных катионов с большей энергией гидратации растворения [14]. При низких тем-
6
пературах труднее поглощается почвой катионы с большей энергией гидратации (Mg — 470 ккал/г ион; Са — 370; К — 80). Это определяет изменение состава ППК и особенности известкования и гипсования кислых мерзлотно-таежных почв и мерзлотно-таежных солонцов, развитых на продуктах отложения океана. Иллюстрирующие указанную закономерность данные приведены в таблице 1.
2. Замерзание почвенных растворов сопровождается увеличением ионной силы и концентрации ионов в незамерзшем остатке раствора. это приводит к более интенсивному разрушению алюмосиликатной части почв, освобождению из твердой фазы Бе, А1. Полученные данные приведены в таблице 2.
Т а б л и ц а 2
Влияние замораживания почвенных растворов на их химический состав
Почвы Замерзший раствор Незамерзший раствор
Fe, мг/л К, мг/л Fe, мг/л К, мг/л
Легкий суглинок, супесь 1,3 ± 0,5 2,6 ± 0,5 2,7 ± 0,7 7,9 ± 2,0
Средний суглинок 0,25 ± 0,09 2,7 ± 0,4 0,09 ± 0,04 8,7 ± 1,6
Как видим из представленных данных, в незамерзшем растворе по сравнению с замерзшим больше Бе и К, что соответствует принципам, заложенным в способе очистки вод за счет вымораживания.
Влияние замораживания на состав почвенных растворов отмечают и другие авторы. Согласно изложению И.А. Соколова [15], криогенные процессы в основном определяются частотой фазовых переходов «Вода-лед» и количеством влаги, участвующей в этих переходах. Однако данные процессы зависят от гранулометрического состава почв. В грубозернистых почвах компоненты почвенных растворов перемещаются из промерзающей зоны в талую, осаждение их происходит на завершающей стадии. В глинистых почвах водорастворимые вещества переносятся из талой почвы в мерзлую. При этом содержание солей увеличивается в первую очередь в горизонтах, промерзающих в первую очередь [15].
С нашей точки зрения, температура замерзания почвенной влаги зависит от содержания в ней солей и гидрофобных органических соединений. В статье И.А. Соколова указывается, что это происходит при температуре ниже 0°С (до -5°С). При этом начало кристаллизации постепенно передвигается в направлении замерзания, что определяет и миграцию веществ в пространстве [15].
В то же время криогенная миграция солей увеличивает степень хлоридного засоления, и на вершинах бугров образуются солевые выцветы. И.А. Горбунов отме-
Т а б л и ц а 1
Поглощение К и Са почвами при температуре 2°С, 20°С и 50°С
Катион Поглощение, % при температуре 20°С
2°С 50°С
К 140,0 ± 9,0 76,0 ± 2,3
Са — 204,0
7
чает, что в мерзлотных почвах фиксируется наличие полного разложения алюмосиликатов. Отмечается вынос из верхнего слоя Ка, К, Са, 81 и повышение доли свободных гидроксилов железа и алюминия. Интенсивность этих процессов увеличивается с увеличением концентрации почвенных растворов [9].
3. Для мерзлотно-таежных почв характерны и особенности взаимодействия с почвами водорастворимых органических веществ разлагающихся растительных остатков. это связано как с низкой микробиологической активностью почв, так и со специфическим составом растительного опада [8, 10, 12].
С нашей точки зрения, влияние продуктов разложения растительного опада на свойства обусловлено рН и содержанием ионов Н+ в мигрирующих растворах, константами устойчивости образующихся комплексов, и количеством лигандов, способных к комплексообразованию в мигрирующих растворах; восстанавливающей способностью мигрирующих растворов.
В проведенных нами исследованиях оценивалась комплексообразующая способность почвенных растворов мерзлотно-таежных. Полученные данные приведены в таблице 3.
Т а б л и ц а 3
Комплексообразующая способность почвенных растворов из мерзлотно-таежных почв Монголии
Почва Горизонт Си, мг/л % ошибки
Горно-лесная дерново-таежная оста-точно карбонатная. Район Холгабан 2-10 см 5,6 2,7
10-20 см 3,3 1,0
30-40 см 2,9 1,5
Горно-дерновая таежная карбонатная. Район Хураган 3-6 см 3,0 1,3
4-17 см 0,5 3,6
35-65 см 1,3 1,3
Как видим из представленных данных, водные вытяжки из мерзлотно-таежных почв обладают комплексообразующей способностью по отношению к меди. В верхних горизонтах почв эта комплексообразующая способность выше.
4. Миграция веществ в почвенном профиле обусловлена не только гравитационным полем, но и градиентом других физических полей. Для мерзлотных почв хорошо известна миграция веществ к иссушающему и промерзающему верхнему слою [7], испарение воды и ионов из почв при низких и высоких температурах, перепадах давления. Рядом авторов установлена миграция веществ под влиянием электрического и магнитного поля [11].
Движение в разные стороны почвенной массы в мерзлотно-таежных почвах давно установлено многими исследователями. Такими явлениями объясняется и образование курумов, передвижение камней по полю и т.д. Так, в проведенных нами исследованиях миграция калия вниз по профилю почв при внесении его на
8
поверхность проходила как под влиянием гравитационного поля вниз, так и под влиянием электрического поля в боковом направлении к катоду и аноду. В верхней части образца содержание водорастворимого калия составляло в центре образца 31,6 ± 0,4 мг/л; у катода — 129,5 ± 85,0; у анода — 19,8 ± 4,6; в нижней части искусственного профиля в центре — 5,0 ± 0,1; у катода — 149,2 ± 69,9; у анода — 30,3 ± 16,2.
Градиент напряженности физических полей почв и физико-химических свойств приводит и к возникновению градиента микробиологической активности в разных горизонтах [8, 12]. При этом градиент микробиологической активности возникает и в системе почва-растение. Так, по данным Ж. Норовсурэн [8], вертикальная стратификация актиномицетных комплексов (^ Кос) характеризовалась для хвойных лесов Монголии следующими показателями: листья — 4,2; кора — 4,7; травы — 4,4; опад — 5,0; отпад — 5,7; подстилка — 6,2; почва — 6,2; а для лиственных лесов — соответственно 4,3; 4,6; 4,5; 4,9; 5,6; 5,6; 5,2. При этом содержание Streptomyces на среде казеин-глицериновый агар в породе составляло 8-103 КОЕ/г; а в среде Гаузе — 7-102 КОЕ/г.
Учитывая, что разные горизонты имеют неодинаковый заряд по знаку и плотности заряда, следует признать, что для прогноза миграции веществ в почвенном профиле необходимо учитывать градиенты различных физических полей. Так, гумусовые и оглеенные горизонты имеют более низкие значения окислительно-восстановительного потенциала, что обуславливает миграцию к ним катионов. К возникновению электрических зарядов приводит и давление, возникающее в слое между многолетней мерзлотой и замерзающим верхним слоем зимой (так называемый пьезоэлектрический эффект).
5. Генезис и плодородие мерзлотно-таежных почв в значительной степени определяются содержанием в них подвижных соединений железа. В таблице 4 приведены данные о содержании в исследуемых почвах водорастворимых соединений железа. Отмечается их аккумуляция в гумусовом и надмерзлотном горизонтах. В карбонатных почвах содержание водорастворимых форм значительно меньше. Согласно полученным данным растворимость соединений Fe обусловлена Fe(OH)з. Содержание водорастворимых соединений железа уменьшается и в оподзоленных мерзлотно-таежных почвах.
Накопление железа в верхнем и надмерзлотном слоях хорошо прослеживается на примере мерзлотно-таежной ожелезненной почвы (табл. 5).
По полученным данным, содержание подвижных форм железа в изучаемых почвах возрастало в восстановительных условиях для автоморфных почв и слабо изменялось для мерзлотно-таежных глеевых почв.
Содержание подвижных форм железа по Меру и Джексону достигает очень больших величин порядка 1000 мг/100 г для среднесуглинистых почв. Повышенное
Т а б л и ц а 4
Содержание водорастворимых форм железа в мерзлотно-таежных почвах Якутии
Горизонт Ре, мг/л
Ап:А1 (мерзлотно-таежная почва) 8,5 ± 6,5
АВ:В (мерзлотно-таежная почва) 13,9 ± 5,6
Мерзлотно-таежная оподзоленная почва 0,04 ± 0,02
Мерзлотно-таежная карбонатная почва 0,01 ± 0,01
9
Т а б л и ц а 5
Накопление железа в верхнем и надмерзлотном слоях мерзлотно-таежной ожелезненной почвы Якутии
Горизонт в СН3СОО1\1Н4, мг/100 г В Н2О, мг/л
Апах 407,8 27,9
А2В 71,1 1,7
В 153,7 6,2
Т а б л и ц а 6
Влияние восстановительных условий на вытеснение железа из мерзлотно-таежных почв Магаданской области, мг/100 г
содержание Fe в этих почвах обуславливает микроструктуру почв и значительно уменьшает подвижность фосфатов. Для агроэкологической оценки состояния соединений железа в этих почвах, с нашей точки зрения, необходимо учитывать содержание не только их подвижных форм, но и водорастворимых, восстановленно-растворимых форм и депонирующую способность почв по отношению к Fe [7]. Это иллюстрируется данными таблицы 7.
Как видим из представленных данных, меньшее содержание подвижного железа в горизонтах А2В и В соответствовало и меньшей депонирующей способности почв по отношению к Fe. Влияние соединений железа на почво-образование и плодородие обусловлено всеми параметрами состояния железа (Бе1) в почве с учетом степени влияния к на изучаемые свойства почвы.
6. Генезис и плодородие почв в значительной степени определяются закономерным изменением во времени, влажности, температуры и связанной с ними микробиологической активности. Эффект влияния зависит от интенсивности воздействия, продолжительности воздействия и градиента изменения воздействия во времени и в пространстве. При этом проявляется гистерезис изменения физико-химических свойств почв [11, 13].
Вытеснение железа из мерзлот-но-таежных почв Магаданской области 0,05-0,1 н. НС1 резко возрастало при предварительном промораживании почв при -15°С. Десорбция железа возрастала после компостирования почв в условиях избыточного увлажнения, но уменьшалась при компостировании 1 мес. в условиях избыточной влажности, а затем 1 мес. в условиях оптимальной влажности. Чередование условий увлажнения и температуры приводило к изменению подвижности железа, однако при этом сохранялось влияние условий увлажнения и температуры предыдущей по времени стадии компостирования.
№4Р207 Ыэ4Р207 + SnCl2 Вытяжка Мера и Джексона
Мерзлотно-таежная ожелезненная почва
49,7 ± 8,9 150,2 ± 13,4 1136 ± 27,3
Мерзлотно-таежная глеевая почва
70,9 ± 23,8 146,3 ± 8,7 975,3 ± 71,3
Т а б л и ц а 7
Отношение содержания Ре в третьей и второй вытяжках из мерзлотно-таежных почв Якутии раствором СН3СОО1ЧН4 при последовательной экстракции
Горизонт Содержание Ре в 1-й вытяжке Отношение содержания в 3-й и 2-й вытяжках
АпахД 133,3 ± 107,7 0,65 ± 0,17
А2В:В 15,7 ± 7,9 0,37 ± 0,06
10
По полученным данным, весь процесс почвообразования можно графически представить в виде чередующихся петель гистерезиса изменения свойств почв в сезонной динамике. Выделяется динамический и статический гистерезисы почв, обусловленные скоростью протекающих процессов, конфигурацией и плотностью заряда сорбционных мест, индуктивным эффектом поглощенных катионов, образованием и растворением осадков и комплексов. При этом разомкнутость петли гистерезиса свидетельствует о степени нестационарности состояния почв и скорости эволюции почв [13].
Таким образом, на основании полученных экспериментальных данных по анализу мерзлотно-таежных почв доказывается, что для оценки генезиса и плодородия этих почв необходимо рассматривать влияние климата как фактора почвообразования и на более низких иерархических уровнях.
Большое влияние на формирование почв (Фп) оказывает градиент влажности и температуры во времени и в пространстве, наличие многолетней мерзлоты, резко отличающееся от других районов России магнитное поле, наличие озоновой дыры, степень континентальности климата, низкие температуры почвы (х1) Фп = £ к1^х1. Все это определяет миграции веществ в почвенном профиле, свойства, процессы и режимы почв, следовательно, модель их оптимального состояния.
Замерзание почвенных растворов приводит к вымораживанию их части и к увеличению ионной силы растворов незамерзшей части. Это сопровождается более интенсивным разложением алюмосиликатов (гальмиролизом почв).
Замерзание верхнего слоя почв при наличии близкой к поверхности многолетней мерзлоты приводит к высоким значениям динамических напряжений в прослойке почв между мерзлыми слоями и к изменению состояния Н2О, приводящему к развитию тиксотропных (тестообразных) почв. Оттаивание верхнего слоя почв при наличии многолетней мерзлоты приводит к появлению поверхностей скольжения. Даже при малых уклонах рельефа это сопровождается усиленной миграцией веществ по незамерзшему слою, а при значительных уклонах поверхности — развитием со-лифлюкции.
Наличие слоя многолетней мерзлоты как водоупора и геохимического барьера сопровождается надмерзлотной аккумуляцией элементов, состояние которых при этом изменяется.
Низкие температуры сопровождаются изменением закономерностей ионного обмена в почвах. При прочих равных в условиях ППК легко поглощаются ионы с меньшей энергией гидратации. Это влияет на специфику моделей плодородия почв и систем удобрений. Миграция элементов в почвенном профиле происходит под влиянием векторов и скалярных величин разных геофизических полей (гравитации, испарения, надмерзлотной аккумуляции, электрического поля, магнитного поля, полей динамических напряжений). Эффект действия определяется по правилу сложения векторов.
На одну и ту же почву нельзя подействовать дважды (любое воздействие изменяет плотность заряда и конфигурацию сорбционных мест). В почвах наблюдается явление гистерезиса — изменения физико-химических свойств почв от влажности и температуры в динамике. При воздействиях на почву проявляется эффект последовательного изменения свойств почв и взаимосвязей между ними с проявлением синергетического пути развития.
С нашей точки зрения, перспективна энергетическая оценка почвообразования в мерзлотно-таежных почвах. Для повышения плодородия почв и урожая с.-х.
11
культур целесообразно применение удобрений, регулирующих энергетику в системе почва-растение (мульчирование темным материалом, создание высоких гряд, аэрация, обогащение почв энергоемкими продуктами, подкормка растений компонентами, оптимизирующими энергетические потоки в системе почва-растение, в том числе подкормка гуматами, обогащенными за счет анодного растворения микроэлементами, входящими в состав ферментов, регулирующих энергетики процессов в растениях).
Выводы
1. Замораживание почвенных растворов приводит к увеличению ионной силы в незамерзшей части, что сопровождается усилением разрушения минеральной части почв.
2. Низкие температуры изменяют процессы ионного обмена в почвах. С понижением температуры уменьшается поглощение твердой фазой почв ионов с большей энергией гидратации.
3. Влияние продуктов разложения растительного опада на свойства почв определяется не только кислотно-основным и окислительно-восстановительным состоянием почв, но и образованием комплексных соединений органических ли-гандов водорастворимых продуктов разложения растительного опада и двух- и поливалентных катионов. Для мерзлотно-таежных почв характерна специфика химического и биохимического состава растительного опада и условий его разложения, обусловленная низкой микробиологической активностью и составом микрофибры.
4. Для мерзлотно-таежных почв характерна аккумуляция железа в верхнем и надмерзлотном слоях, большая доля подвижного железа (до 1000 мг/100 г). Предлагается учитывать депонирующую способность этих почв по отношению к железу.
5. Миграция веществ в почвенном профиле протекает под влиянием градиента гравитационного поля, электрического поля, полей динамических напряжений и концентрационных полей, векторы которых разнонаправлены, что необходимо учитывать при уточнении прогнозов интенсивности протекания элювиальных процессов.
Библиографический список
1. Еловская Л.Г., Коноровский А.К. и др. Систематический список почв таежной зоны Якутии и диагностические признаки почв // Почвы долины рек Лены и Алдана. ЯФ АН СССР, 1965. С. 54-74.
2. Зольников В.Г. Почвы восточной половины Центральной Якутии и их использование // Материалы о природных условиях и сельском хозяйстве Центральной Якутии. М.: АН СССР, 1954. С. 55-221.
3. Коровин А.И. Влияние температуры почвы на процессы развития и динамику формирования урожая. М.: АН СССР, 1957. С. 130-144.
4. Козловский Ф.И., Горячкин С.В. Информационная структура почвенного покрова: поверхности раздела и внутренняя масса // Память почв. М.: ЛКИ, 2008. С. 58-74.
5. Макеев О.В. Фации почвенного криогенеза и особенности организации в них почвенных профилей. М.: Наука, 1981. 88 с.
12
6. Наумов Е.М. Почвы и почвенный покрова Северо-Востока Евразии: Автореф. дисс. доктора с.-х. наук. М., 1993. 63 с.
7. Ногина Н.А. Почвы Забайкалья. М.: Наука, 1964. 314 с.
8. Норовсурэн Ж. Экология редких родов актиномицетов в почвах Монголии и их роль в почвообразовании: Автореф. дис. доктора биол. наук. М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2007. 44 с.
9. Савич В.И. Мерзлотно-таежные и дерновые старопойменные почвы Магаданской области и некоторые особенности их с.-х. использования: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. М.: ТСХА, 1966. 15 с.
10. Савич В.И., Кауричев И.С., Шишов Л.Л., Сидоренко О.Д. и др. Окислительно-восстановительные процессы в почвах, агрономическая оценка и регулирование. Костанай, 1999. 402 с.
11. Савич В.И., Жуланова В.Н., Кащенко В.С. Агроэкологическая оценка почв Тувы (1970-2010). М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2012. 439 с.
12. Савич В.И. Физико-химические основы плодородия почв. М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2013. 431 с.
13. Седых В.А., Савич В.И. Агроэкологическая оценка почвообразовательных процессов. М.: ВНИИА, 2014. 400 с.
14. Соколов И.А., Конюшков Д.Е., Наумов Е.Л. и др. Почвенный криогенез // Почвообразовательные процессы. М.: РАСХН, 2006. С. 144-166.
15. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука, 1971. 268 с.
16. Таргульян В.О., Горячкин С.В. Память почв. Почва как память биосферно-геосферно-антропогенных взаимодействий. М.: ЛКИ, 2008. 962 с.
17. Худяков О.И. Криогенные процессы и структура почвенного покрова. М.: Биол. почв. институт имени В.В. Докучаева, 1988. № 46. С. 32-43.
18. Штраусберг Д.В. Питание растений при пониженных температурах. М.: Наука, 1965. 256 с.
19. Singh Raghav J., Savich V.I. u.a. Analysis of the composition and properties of tropics and subtropics soils. Agrobios (India). AgroHouse, Behind Maszani. Cinema. 2014. 253 p.
THE INFLUENCE OF CRYOGENESIS ON GENESIS AND FERTILITY OF CRYOGENIC AND TAIGA CRYOGENIC SOILS
V.I. SAVICH1, D.S. SKRYABINA1, ZH. NOROVSUREN2
(1 Russian Timiryazev State Agrarian University;
2 Institute of Biology of Mongolian Academy of Sciences)
The properties of cryogenic and taiga cryogenic soils of Yakutia, Tuva, Mongolia and Kolyma were studied. It has been shown that the effect of low temperatures and permafrost leads to increased absorption of soil ions with lower energy of hydration, to freezing of soil solutions, increasing their ionic strength and the development of halmyrolysis; to increased migration of ions and water to a freezing layers; pressure rise on the soil layer located between the freezing layers. This is followed by tixotropy, solifluction, bulging, cryogenic soil turnover, significant increase of the content offree
iron, reduction of microbial activity and involvement in the biological cycle of microorganisms from ancient permafrost. Simultaneous decrease in the digestibility of nutrients (nitrogen, phosphorus, potassium) by plants and limited root layer power determine the necessity to develop specific models of cryogenic soils fertility.
Key words: taiga cryogenic soils, freezing of solutions, cryogenesis.
Савич Виталий Игоревич — д. с.-х. н., проф. кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49; тел.: (499) 976-08-97; e-mail: [email protected]).
Скрябина Дария Сергеевна — асп. кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49; тел.: (499) 976-08-97; e-mail: [email protected]).
Жадамбаа Норовсурэн — д. б. н., Институт биологии Академии наук Монголии (e-mail: [email protected]).
Savich Vitaliy Igorevich — Doctor of Agricultural Sciences, Professor of the Department of Soil Science, Geology and Landscape Science, Russian Timiryazev State Agrarian University (127550, Moscow, Timiiyazevskaya street, 49; tel.: +7 (499) 976-08-97; e-mail: savich.mail@ gmail.com).
Skryabina Dariya Sergeevna — PhD student of the Department of Soil Science, Geology and Landscape Science, Russian Timiryazev State Agrarian University (127550, Moscow, Timiry-azevskaya street, 49; tel.: +7 (499) 976-08-97; e-mail: [email protected]).
Zhadambaa Norovsuren — Doctor of Biological Sciences, Institute of Biology of Mongolian Academy of Sciences (e-mail: [email protected]).
14
