Altitudinal differentiation of the acid-base properties of the river valley peat soils of Kuznetsk Alatau
In the complex structure of the vertical altitudinal zonality of the Altai-Sayan mountain country, peat soils were almost not represented. The aim of this research was to develop a topographic series of peat soils of the Kuznetsk Alatau. The studied peatlands were confined to the basins of the Belyi Iyus and the Chernyi Iyus rivers and located at different hypsometric levels of the relief on the Eastern slope of the Kuznetsk Alatau, at 1543, 1087, 832, 622, 579 and 547m above sea level (See Fig. 1). As a criterion of vertical structural organization of soil, we used acid-base properties: water pH (water extract), salt pH (extract of 1M KCl) and general potential - nonexchangeable acidity (extract of 1M CH3COONa). The determined value of acidity was multiplied by an empirical coefficient 1.75. The sum of exchangeable cations (by Kappen-Hilkovits) was found in the extract of 0.1M HCl, in which the Ca4++Mg2+ was determined by complexometric titration. According to the difference between the sum of exchangeable cations and Ca2++Mg2+, we identified the content of other (unidentified) cations. The degree of soil saturation with bases, expressed in %, was calculated as the proportion of exchangeable bases in 0.1M HCl solution to the sum (exchangeable bases + nonexchangeable acidity). The F-diagrams, constructed on the basis of water pH, salt pH and saturation of soil absorbing complex (SAC) with exchangeable calcium and magnesium, describe the acidic trace of soil formation and simulate the acidification of top soil horizons in the course of peat genesis (See Fig. 2). High-precision regression model was proposed for the prediction of exchangeble acidity value (рН^) by the value of active acidity (рНШ0).№г^ the methods of multivariate statistical analysis (discriminant, multidimensional scaling), we grouped peat soils into three clusters with acid-base characteristics. The parameter of SAC saturation by alkaline-earth cations and pH salt value makes the dominant contribution to the organization of peat soil clusters with a final prediction 89% (See Table 3, Fig. 4). In the structure of vertical soil zones of the Altai-Sayan mountain country, particularly of the Eastern slopes of the Kuznetsk Alatau, the geochemical associations (clusters) of peat soils were identified: a) acidic and unsaturated by calcium and magnesium (<30-50%) on the whole profile within the boundaries of alpine tundra and subalpine complexes at the altitude of 1500-1100 m; b) slightly acidic and slightly saturated with bases (50-70%) within the mountain-taiga zone of dark coniferous forests 1100-800 m a.s.; c) neutral and moderately saturated with alkaline-earth base (70-90%) associations of peat soils within the zone of subtaiga-forest-steppe 800-500 m a.s. (See Table 4). Chorological organization of peat soils is in accordance with the hydrochemical zoning of underground waters and high-zone structure of the vegetation cover at automorphic sites. However, in the forest zone of wetlands of the Kuznetsk Alatau eastern slope, regardless of acid-base properties of peat soils, spruce forests mainly form, reflecting the main characteristics of soil hydromorphism. In this regard, the status of indigenous groups of swamp spruce forests can be considered as sufficient objective criteria of a regional climate change towards dryness. The paper contains 5 Figures, 5 Tables and 33 References.
Keywords
гидролитическая кислотность,
рНш,
рННю,
горные торфяные почвы,
насыщенность основаниями,
геохимические ассоциации,
многомерный статистический анализ,
mountain peatlands,
water pH,
salt pH,
nonexchangeable acidity,
saturation with bases,
buffering,
geochemical association,
multivariate statistical analysisAuthors
Efremova Tamara T. | V.N. Sukachev Institute of Forest, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | efr2@ksc.krasn.ru |
Efremov Stanislav P. | V.N. Sukachev Institute of Forest, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | efr2@ksc.krasn.ru |
Melent'eva Nadejda V. | V.N. Sukachev Institute of Forest, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | avrova@ksc.krasn.ru |
Avrova Ada F. | V.N. Sukachev Institute of Forest, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | avrova@ksc.krasn.ru |
Всего: 4
References
Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М. : Астрея, 1999. 768 с.
Елисеева И.И., Курышева С.В., Костеева Т.В., Бабаева И.В., Михайлов Б.А. Эконометрика. М. : Финансы и статистика, 2003. 344 с.
Шамрикова Е.В., Денева С.В., Кубик О.С., Пунегов В.В., Кызъюрова Е.В., Боброва Ю.И., Зуева О.М. Кислотность органогенных горизонтов арктических почв побережья Баренцева моря // Почвоведение. 2017. № 11. С. 1325-1336. doi: 10.1134/ S1064229317110102
Ефремова Т. Т., Ефремов С.П. Природа кислотных свойств подстилки болотных березняков // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2013. № 2. С. 205-219.
Соколова Т.А, Толпешта И.И, Трофимов С.Я. Почвенная кислотность. Кислотно-основная буферность почв. Соединения алюминия в твердой фазе почвы и почвенном растворе. Изд. 2-е, испр. и доп. Тула : Гриф и К, 2012. 124 с.
Investment-analysis.ru. URL: http://investment-analysis.ru/metodFC2/daily-variance-arithmetic-mean-deviation.html
Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. М. : Высшая школа, 2005. 558 с.
Peatlands of the Western Guayana Highlands, Venezuela / ed. by Zinck J.A., Huber O. Berlin Heidelberg : Springer-Verlag, 2011. 295 р.
Pfadenhauer J. Tropische und subtropische Moore // Moorund Torfkunde. Auflage 3. E. Stuttgart: Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nagele und Obermiller), 1990. РР. 102-113.
Dammon A.W.H., French T.W. The ecology of peat bogs of the glaciated northeastern United States // Biological Report 85 (7.16). Supt. of Documents. U.S. Fish and Wildlife Service. Washington DC, 1987. 100 р.
Ефремова Т. Т., Аврова А.Ф., Ефремов С.П. Морфолого-генетические типы подстилок болотных ельников // Сибирский лесной журнал. 2015. № 1. С. 58-73.
Степанов В.М. Гидрогеологическая зональность в горных районах Восточной Сибири // Труды II совещания по подземным водам и инженерной геологии Восточной Сибири. Вып. I / под ред. В.Г. Ткачук. Иркутск, 1959. С. 71-84.
Бочарников М.В., Исмаилова Д.М. Высотная поясность растительного покрова восточного макросклона Кузнецкого Алатау // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2011. № 6. С. 76-84.
Кокотов Ю.А., Сухачева Е.Ю., Апарин Б.Ф. Анализ показателей кислотности почвенного профиля и их связи с процессом почвообразования // Почвоведение. 2016. № 1. С. 3-10. doi: 10.1134/S1064229316010087
Халафян А.А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных : учебник. 3-е изд. М. : Бином-Пресс, 2007. 515 с.
Кокотов Ю.А., Сухачева Е.Ю, Апарин Б.Ф. Поле кислотности почв как ионообменных систем и диагностика генетических горизонтов // Почвоведение. 2014. № 12. С. 14481459. doi: 10.1134/S1064229314120072
Пьявченко Н.И. Степень разложения торфа и методы ее определения. Красноярск : ИЛиД СО АН СССР, 1963. 56 с.
Классификация почв России / под ред. Л.Л. Шишова, Г.В. Добровольского. М. : Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2000. 235 с.
Научно-прикладной справочник по климату СССР. Вып. 21. Кн. 2. Красноярский край, Тувинская АССР / под ред. Н.С. Смирновой. Л. : Гидрометеоиздат, 1990. 408 с.
Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М. : МГУ, 1970. 487 с.
Глазовская М.А. Почвы мира. М. : Изд-во МГУ, 1972. 231 с.
Морозова Р.М. К вопросу о классификации болотных осушенных почв // Изменение лесоболотных биогеоценозов под влиянием осушения / под ред. Л.С. Козловской, В.М. Медведевой. Петрозаводск : КФ АН СССР, 1986. С. 108-124.
Пьявченко Н.И., Корнилова Л.И. О диагностических показателях типов торфа // Почвоведение. 1978. № 10. С. 146-153.
Кулижский С.П. Эффективный способ использования природоохранных территорий // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2008. № 1. С. 42-56.
Ефремова Т.Т. Некоторые вопросы хозяйственного освоения осушенных болот // Почвы зоны КАТЭКа / под ред. В.М. Корсунова, Л.С. Шугалей. Красноярск : ИЛиД СО АН СССР, 1981. С. 56-65.
Ефремов С.П. Болота зоны КАТЭКа в связи с перспективами их хозяйственного использования и охраны // Почвы зоны КАТЭКа / под ред. В.М. Корсунова, Л.С. Шугалей. Красноярск : ИЛиД СО АН СССР, 1981. С. 41-56.
Платонов Г.М. Болота лесостепи Средней Сибири. М. : Наука, 1964. 116 с.
Волкова И.И., Байков К.С., Сысо А.И. Болота Кузнецкого Алатау как естественные фильтры природных вод // Сибирский экологический журнал. 2010. № 3. С. 379-388. doi: 10.1134/S1995425510030021
Смирнов М.П. Почвы Западного Саяна. М. : Наука, 1970. 236 с.
Мульдияров Е.Я., Лапшина Е.Д. К изучению болот Кузнецкого Алатау // Сибирский экологический журнал. 2000. № 5. С. 645-652.
Ильиных Н.И. Почвы Кузнецкого Алатау. Красноярск: Краснояр. кн. изд-во, 1970. 166 с.
Семенов В.А. Водные ресурсы // Изменение климата и его воздействие на экосистемы, население и хозяйство российской части Алтае-Саянского экорегиона: оценочный доклад; Всемирный фонд дикой природы (WWF России) / под ред. А.О. Кокорина. М., 2011. С. 52-72.
Пьявченко Н.И. К изучению болот Красноярского края // Заболоченные леса и болота Сибири. М. : Изд-во АН СССР, 1963. С. 5-32.