Variability of acidity, electrical conductivity and redox potential in two Podzols at the Smolenskoye Poozerye national park
Variability of acidity, electrical conductivity, and redox potential depends on processes affecting the soil quality. The study of these properties is important in planning and analyzing the results of ecological and geochemical monitoring. The purpose of the work is to assess the intrahorizontal variability of acidity, electrical conductivity and redox potential within different depths of automorphic sandy soils of the Smolenskoye Poozerye National Park. Variability of pH values, electrical conductivity of water extract, and redox potential were studied in each horizon of the postagrogenic Entic Rustic Podzol under a birch-oak-spruce forest and the Katogleyic Albic Carbic Podzol under pine-spruce forest located at the Smolenskoye Poozerye National Park (55°32' N, 31°24' E). Entic Rustic Podzol was sampled at seven depths in five repetitions. Samples were taken from the Katogleyic Albic Carbic Podzol from nine depths in triplicate. The pH values, electrical conductivity, and redox potential of the samples from Entic Rustic Podzol were measured five times in aqueous suspension within one day after sampling and once in Katogleyic Albic Carbic Podzol. The variability of the physicochemical properties of soils in each data set was estimated using the three groups of coefficients of variation. In the Entic Rustic Podzol, Cv1 was a measurement variability calculated for five repeated measurements of the same suspension, Cvlav was averaged Cv1; Cv2 was calculated for averaged values of five samples which suspension was measured five times. Cv for Katogleyic Albic Carbic Podzol was calculated from three samples from nine depths and for Entic Rustic Podzol from the first measurement of five in each of five suspensions from seven depths. Variability of properties of all studied soils was at a low level: Cv < 50%. In comparing with the coefficients of variation calculated for pH and electrical conductivity in different soil horizons, the averaged coefficients of variation of the same properties, which were calculated for the whole data set characterizing Entic Rustic Podzol variability, were generally lower. The variability of the electrical conductivity was the highest among all the parameters studied, and the variability of the redox potential was the lowest. In the Katogleyic Albic Carbic Podzol, acidity variability increased in the Bs horizon. The variability of the redox potential was increased in the uppermost part of the humus horizon. The variability of electrical conductivity was maximum in the middle part of the profile and it was present in an extremely small amount in lacustrine sands with an uneven distribution of electrolytes. In the Entic Rustic Podzol, the variability of acidity increased in the middle part of the profile due to accumulation of Fe and Al fulvates. The variability of electrical conductivity varied slightly along the Entic Rustic Podzol profile. The variability of the redox potential was maximum in the forest litter, since the values of this parameter depend on the variability of moisture and microbiological activity. The article contains 3 Figures, 3 Tables, 48 References The Authors declare no conflict of interest.
Keywords
vertical differentiation,
Spodosols,
soil physicochemical properties,
ecological indicators,
soil fertility,
heterogeneity of soil propertiesAuthors
| Enchilik Polina R. | Lomonosov Moscow State University; Center for Problems of Ecology and Productivity of Forests, Russian Academy of Sciences | polimail@inbox.ru |
| Klink Galina V. | Institute for Information Transmission Problems named after A.A. Kharkevich RAS | galkaklink@gmail.com |
| Peunova Alisa A. | Lomonosov Moscow State University | peunovaalisa@yandex.ru |
| Prilipova Elena S. | Lomonosov Moscow State University | starchikova.e.s@gmail.com |
| Sergeeva Elizaveta A. | Lomonosov Moscow State University | lisa.sergeeva2204@mail.ru |
| Sobolev Nikolay S. | Lomonosov Moscow State University | kolyhome200O@yandex.ru |
| Semenkov Ivan N. | Lomonosov Moscow State University; Center for Problems of Ecology and Productivity of Forests, Russian Academy of Sciences | semenkov@geogr.msu.ru |
Всего: 7
References
Yang J., Hu Y., Bu R. Microscale spatial variability of redox potential in surface soil // Soil Sci. 2006. № 171 (10). PP. 747-753.
Chadwick O.A., Chorover J. The chemistry of pedogenic thresholds // Geoderma. 2001. V. 100. PP. 321-353.
Sudduth K.A., Drummond S.T., Kitchen N.R. Accuracy issues in electromagnetic induction sensing of soil electrical conductivity for precision agriculture // Computers and Electronics in Agriculture. 2001. № 31. PP. 239-264.
Besson A., Cousin I., Bourennane H., Nicollaud C., Pasquier C., Richard G. The spatial and temporal organization of soil water at the field scale as described by electrical resistivity measurements // Eur. J. Soil Sci. 2010. № 61. PP. 120-132.
Лукина Н.В., Орлова М.А., Бахмет О.Н., Тихонова Е.В., Тебенькова Д.Н., Казакова А.И., Крышень А.М., Горнов А.В., Смирнов В.Э., Шашков М.П., Ершов В.В., Князева С.В. Влияние растительности на характеристики лесных почв Республики Карелия // Почвоведение. 2019. № 7. С. 827-842.
Енчилик П.Р., Клинк Г.В., Пеунова А.А., Прилипова Е.С., Сергеева Е.А., Соболев Н.С., Семенков И.Н. Постагрогенная динамика рН, электропроводности и окислительно-восстановительного потенциала в почвах различного гранулометрического состава национального парка "Смоленское Поозерье" (Россия) // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2023. № 64. C. 6-29.
Телеснина В.М., Ваганов И.Е., Карлсен А.А., Иванова А.Е., Жуков М.А., Лебедев С.М. Особенности морфологии и химических свойств постагрогенных почв южной тайги на легких отложениях (Костромская область) // Почвоведение. 2016. № 1. С. 115-129.
Reza S.K., Nayak D.C., Mukhopadhyay S., Chattopadhyay T., Singh S.K. Characterizing spatial variability of soil properties in alluvial soils of India using geostatistics and geographical information system // Arch Agron Soil Sci. 2017. № 63 (11). С. 1489-1498.
Bogunovic I., Mesic M., Zgorelec Z., Aurisic J., Bilandzija D. Spatial variation of soil nutrients on sandy-loam soil // Soil Till. Res. 2014. № 144. PP. 174-183.
Fu W., Zhao K., Jiang P., Ye Z., Tunney H., Zhang C. Fieldscale variability of soil test phosphorus and other nutrients in grasslands under long-term agricultural managements // Soil Res. 2013. № 51. PP. 503-512.
Самсонова В.П., Мешалкина Ю.Л., Дмитриев Е.А. Структуры пространственной вариабельности агрохимических свойств пахотной дерново-подзолистой почвы // Почвоведение. 1999. № 11. С. 1359-1366.
Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Артюхов Д.Б., Коробова Н.Л. Пространственное и временное варьирование величин рН в подзолистых почвах Центрально-Лесного биосферного заповедника // Почвоведение. 1997. № 11. С. 1339-1348.
Коробова Н.Л. Характеристика кислотно-основного состояния подзолистых почв Центрального лесного государственного биосферного заповедника: автореф. дис.. канд. биол. наук. М., 1996. 24 с.
Хлуденцов Ж.Г. Особенности изменчивости свойств подзолистых почв средней тайги // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2008. № 10. С. 42-46.
Kurasova A.O., Konstantinov A.O., Kulizhskiy S.P., Konstantinova E.Yu., Khoroshavin V.Yu., Loyko S.V. Patterns of soil cover organization within the northern part of the Kondinskaya lowland (Western Siberia) // Tomsk State University Journal of Biology. 2020. №49. РР. 6-24.
Водяницкий Ю.Н. Гидроксиды железа в почвах (обзор литературы) // Почвоведение. 2010. № 11. С. 1341-1352.
Kabata-Pendias A., Szteke B. Trace Elements in Abiotic and Biotic Environments. 1st Edition. Boca Raton: CRC Press, 2015. 468 p.
Westfall J.A., Henning J.G., Edgar C.B. Urban tree measurement variability and the contribution to uncertainty in estimates of ecosystem services // Urban Forestry & Urban Greening. 2021. № 64. Article number 127302.
Semenkov I.N., Klink G. V., Lebedeva M.P., Krupskaya V.V., Chernov M.S., Dorzhieva O.V., Kazinskiy M.T. et al. The variability of soils and vegetation of hydrothermal fields in the Valley of Geysers at Kamchatka Peninsula // Scientific Reports. 2021. Vol. 11. Article number 11077.
FAO. Standard operating procedure for soil pH determination. Rome: Global Soil Partnership, 2021.
Wilcox J.C. Determination of electrical conductivity of soil solution // Soil Science. 1947. Vol. 63. PP. 107-117.
Кречетов П.П., Дианова Т.М. Химия почв. Аналитические методы исследования. М.: Географический факультет МГУ, 2009. 148 с.
IUSS Working Group WRB, 2022. World Reference Base for Soil Resources.International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Vienna: International Union of Soil Sciences (IUSS), 2022. 234 p.
Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Универсум. 2004. 341 с.
Шопина О.В., Гераськина А.П., Кузнецова А.И., Тихонова Е.В., Титовец А.И., Бавшин И.М., Хохряков В.Р., Семенков И.Н. Стадии постагрогенного восстановления компонентов экосистем сосновых лесов национального парка "Смоленское Поозерье" // Почвоведение. 2023. №1. С. 16-28.
Терехова Д.А., Смирнова М.А., Гераськина А.П., Шопина О.В., Кузнецова А.И., Бавшин И.М., Клинк Г.В., Енчилик П.Р., Хохряков В.Р., Герасимова М.И., Семенков И.Н. Макрофауна и органическое вещество в постагрогенных песчаных и супесчаных почвах северо-запада Смоленской области (Россия) // Почвоведение. 2023. № 8. С. 981-996.
Урусевская И.С., Алябина И.О., Винюкова В.П., Востокова Л.Б., Дорофеева Е.И., Шоба С.А., Щипихина Л.С. Карта почвенно-экологического районирования Российской Федерации. Масштаб 1: 2 500 000. М.: Талка+, 2013. 16 с.
Шопина О.В., Герасимова М.И., Бавшин И.М., Хохряков В.Р., Семенков И.Н. Инвентаризация и картографирование почв национального парка "Смоленское Поозерье" // Лесоведение. 2022. № 5. С. 478-493.
Копцик Г.Н., Березина Н.А. Растительность и почвы национального парка "Смоленское Поозерье". М.: НИА-Природа, 2003. 316 с.
Енчилик П.Р., Семенков И.Н. Пространственная изменчивость элементного состава почв в катене Центрально-Лесного заповедника // Лесоведение. 2022. № 4. С. 411418.
Бахмет О.Н., Медведева М.В., Мошкина Е.В., Ткаченко Ю.Н., Мамай А.В., Новикова С.Г., Мошниковa С.А., Тимофеева В.В., Карпечко А.Ю. Пространственная вариабельность свойств подзолов в зависимости от растительных микрогруппировок в сосняке брусничном // Лесоведение. 2022. № 1. С. 47-60.
Шапорина Н.А., Чичулин А.В., Чумбаев А.С. Пространственная вариабельность водно-физических свойств темно-серой лесной почвы в условиях Предсалаирья // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 10. С. 144-149.
Клебанович Н.В., Киндеев А.Л., Сазонов А.А., Червань А.Н., Домась А.С., Ересько М.А., Ефимова И.А., Пространственная неоднородность почвенного покрова и агрохимических показателей почв Солигорского района // Земля Беларуси. 2019. № 1. С. 39-48.
Борисичев О.А., Неведров Н.П., Протасова М.В. Особенности пространственного распределения гумуса и его качественные характеристики в подзолах песчаных иллювиально-железистых урочища Г орелый лес // Здоровые почвы - гарант устойчивого развития. 2018. С. 111-114.
Холопова Л.Б. Динамика свойств почв в лесах Подмосковья. М.: Наука, 1982. 120 с.
Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Артюхов Д.Б., Коробова Н.Л. Пространственное и временное варьирование величин рН в подзолистых почвах Центрально-Лесного биосферного заповедника // Почвоведение. 1997. № 11. С. 1339-1348.
Самсонова В.П., Мешалкина Ю.Л. Оценка роли рельефа в пространственной изменчивости агрохимически важных почвенных свойств для интенсивно обрабатываемого сельскохозяйственного угодья // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2014. № 3. С. 36-44.
Самсонова В.П. Пространственная изменчивость почвенных свойств: на примере дерново-подзолистых почв. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 156 с.
Fraterrigo J.M., Rusak J.A. Disturbance-driven changes in the variability of ecological patterns and processes // Ecol. Lett. 2008. № 11. PP. 756-770.
Козлова А.А. Сезонные изменения некоторых свойств почв Южного Предбайкалья, развитых в условиях реликтового микрорельефа // Вестник КрасГАУ. 2009. № 11 (38). С. 30-34.
Авдеева Т.Н., Фрид А.С. Неоднородность плодородия почвенного покрова и ее учет при проведении полевых опытов // Современные проблемы почвоведения. Научные труды почвенного института им. В.В. Докучаева. М., 2000. С. 337-346.
Klink G.V., Prilipova E.A., Sobolev N.S., Semenkov I.N. Perceptual variance of natural soil aggregates with the munsell soil colour charts by unexperienced observers: case study for diverse soils // Geoderma. 2023. Vol. 438. PP. 116645.
Husson O. Redox potential (Eh) and pH as drivers of soil/plant/microorganism systems: A transdisciplinary overview pointing to integrative opportunities for agronomy // Plant and Soil. 2013. № 362 (3). PP. 389-417.
Szafranek-Nakonieczna A., Stepniewska Z. The influence of the aeration status (ODR, Eh) of peat soils on their ability to produce methane // Wetl. Ecol. Manag. 2015. № 23. PP. 665676.
Дымов А.А. Сукцессии почв в бореальных лесах Республики Коми. М.: ГЕОС, 2020. 318 с.
Pigozzo A.T.J., Lenzi E., de Luca J., Scapim C.A., da Costa A.C.S. Transition metal rates in latosol twice treated with sewage sludge // Braz. Arch. Biol. Technol. 2006. № 49. PP. 515-526.
Tano B.F., Brou C.Y., Dossou-Yovo E.R., Saito K., Futakuchi K., Wopereis M.C.S., Husson O. Spatial and temporal variability of soil redox potential, pH and electrical conductivity across a toposequence in the savanna of west Africa // Agronomy. 2020. № 10 (11).
Husson O., Audebert A., Benada J., Soglonou B., Tano F., Dieng I., Bousset L. et al. Leaf EH and pH: A novel indicator of plant stress. Spatial, Temporal and Genotypic Variability in Rice (Oryza sativa L.) // Agronomy. 2018. № 8 (10). Р. 209.
