Estimation of lythogene potential of humus accumulating in soils of coal-mine dumps of Siberia
This paper is devoted to the solution of a problem arising at estimating the ecologic condition of man-caused landscapes: determination of paedogene organic substance (humus) carbon content in soils enriched with coal partitions. Basing on a thesis that almost all paedogene organic substance in soils is connected with the mineral part, the authors offer an approach that allows determining the lythogene potential of humus accumulating as the maximum possible humus content. The goal of research is identify the zonal regularity of paedogene organic substance accumulating in soils of coal-mine dumps of Siberia by estimating lythogene potential of humus accumulating. Young soils of man-caused landscapes formed on the surface of coal-mine dumps and widely presented in different regions of the Siberian Federal District were the objects of research. Soils of autonomic positions of man-caused landscapes located in humid, sub-humid (mountain-taiga and forest-steppe zones of Kemerovo Oblast), semi-arid (steppe of Khakassia), arid and arid extra-continental (steppe of Tuva) climate were analyzed. The research shows that values of lythogene potential of humus accumulating in soils of coal-mine dumps of Siberia are proportional to the content of fine-dispersed fractions, and related to certain intervals for each soil type. An increase of value of the lythogene potential of humus accumulating is registered in the evolution line. Initial embryozems have minimum potential (from 0.6 to 2 %). Organic-accumulating and turf embryozems have the following values of potential: from 1.8 to 3.5 % and from 3.5 to 4.0 % respectively. Humus-accumulating embryozems are characterized by the maximum potential value of about 5.5 %. It is shown that best conditions for lythogene humus accumulating base formation are in regions with the aridity index of about 0 (sub-humid and semi-arid climate). Values of lythogene potential of humus-accumulating decrease when aridity or humidity increases. It is observed that lythogene potential of humus accumulating is determined by soil evolution stage and climate conditions. Humid regions are an exception, because the potential of all soil types stays at the level of initial embryozems. Thus, results of the research allow forecasting maximum values of humus content in soils under certain conditions. The use of such index as lythogene potential of humus accumulating creates new opportunities for research of ecologic conditions and resource potential of soils in man-caused landscapes.
Keywords
техногенные ландшафты,
почвообразовательные процессы,
органическое вещество почв,
эволюция почв,
эмбриоземы,
man-caused landscapes,
soil-forming processes,
soil organic matter,
evolution of soils,
embryozemsAuthors
| Sokolov Denis A. | Institute of Soil Science and Agrochemistry SB RAS (Novosibirsk) | sokolovdenis@mail.ru |
| Merzlyakov Oleg E. | Tomsk State University | molege@mail.ru |
| Domozhakova Evgenia A. | Tuvan Institute for the Exploration of Natural Resources SB RAS (Kyzyl) | sollygeohennet@mail.ru |
Всего: 3
References
Schmidt M. W.I., Skjemstad J.O., Czimczik C.I., Glaser B., Prentice K.M., Gelinas Y., Kuhlbusch T.A.J. Comparative analysis of black carbon in soils // Global Biogeochemical Cycles. 2001. № 15. Р. 163-167.
Rumpel C., Balesdent J., Grootes P., Weber E., Kogel-Knabner I. Quantification of lignite- and vegetation-derived soil carbon using 14Cactivity measurements in a forested chronosequence // Geoderma. 2003. № 112. P. 155-166.
Ussiri D.A.N., Lal R. Method for determining coal carbon in the reclaimed minesoils contaminated with coal // Soil science society of America journal. 2008. № 72. P. 231-237.
Brodowski S., Amelung W., Haumaier L., Abetz C., Zech W. Morphological and chemical properties of black carbon in physical soil fractions as revealed by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy // Geoderma. 2005. № 128. Р. 116-129.
Фаткулин Ф.А. Органическое вещество молодых почв техногенных экосистем Кузбасса : автореф. дис.. канд. биол. наук. Новосибирск, 1988. 17 с.
Соколов Д.А. Окислительно-восстановительные процессы в почвах техногенных ландшафтов : автореф. дис.. канд. биол. наук. Новоси бирск, 2009. 17 с.
Семина И.С. Оценка и рациональное использование природных ресурсов для рекультивации почв в горно-таежной зоне Кузбасса : авто реф. дис.. канд. биол. наук. Новосибирск, 2011. 19 с.
Соколов ДА. Специфика определения органических веществ педогенной природы в почвах техногенных ландшафтов Кузбасса // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2012. № 2. С. 17-25.
Morgenroth G., Kretschmer W., Scharf A., Uhl T., Fettweis U., Bens, O., Huttl R.F. 14C мeasurement of soil in post-mining landscapes // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2004. № 223. Р. 568-572.
UssiriD.A.N., LalR. Methods for determination of coal carbon in reclaimed minesoils // Geoderma. 2014. № 214. Р. 155-167.
Кононова М.М. Органическое вещество почвы. М. : Изд-во АН СССР, 1963. 314 с.
Lutzow M., Kogel-Knabner I., Ludwig B., Matzner E., Flessa H., Ekschmitt K., Guggenberger G., Marschner B., Kalbitz K. Stabilization mechanisms of organic matter in four temperate soils: development and application of a conceptual model // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2008. № 171. P. 111-124.
Артемьева З.С. Органическое вещество и гранулометрическая система почвы. М. : ГЕОС, 2010. 240 с.
Кононова М. М. ОВ потенциал как метод характеристики почвенных условий при различных способах орошения // Почвоведение. 1932. № 3. С. 365-376.
Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. М. : МГУ, 1984. 204 с.
Переверзев В.Н. Агроэкологический потенциал окультуренных подзолистых почв как основа устойчивого земледелия на Севере // Ре сурсный потенциал почв - основа продовольственной и экологической безопасности России. СПб. : Изд. Дом СПбГУ, 2011. С. 86-87.
Шоба С.А., Герасимова М.И., Таргульян В.О., Урусевская И.С., Алябина И.О., Макеев А.О. Почвообразующий потенциал природных факторов // Генезис, география и экология почв. Львов, 1999. С. 90-92.
Почвообразующий потенциал климата для процесса гумусонакопления. Масштаб 1:35 000 000 / М.И. Герасимова, И.О. Алябина, И.С. Урусевская и др. // Федеральный атлас Природные ресурсы и экология России. М. : НИА Природные ресурсы, 2002. С. 82-83.
Гуркова Е.А. Специфика внутренней структуры элементов кольцевой зональности почвенного покрова Центрально-Тувинской котловины // Вестник Томского государственного университета. 2009. № 321. С. 184-188.
Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. Новосибирск : Наука, Сиб. отд-е, 1975. 300 с.
Хмелев В.А., Танасиенко А.А. Почвенные ресурсы Кемеровской области и основы их рационального использования. Новосибирск : Издво СО РАН, 2013. 477 с.
Курачев В.М., Андроханов В.А. Классификация почв техногенных ландшафтов // Сибирский экологический журнал. 2002. № 3. С. 255261.
Андроханов В.А., Соколов ДА. Фракционный состав окислительно-восстановительных систем почв отвалов каменноугольных разрезов // Почвоведение. 2012. № 4. С. 453-457.
Dai X.F., Jia X., Zhang W.P., Bai Y.Y., Zhang J.Y., Wang Y., Wang G.X. Plant height-crown radius and canopy coverage-density relationships determine above-ground biomass-density relationship in stressful environments // Biology Letters. 2009. № 5. P. 571-573.
Соколов Д.А., Андроханов В.А., Кулижский С.П., Доможакова Е.А., Лойко С.В. Морфогенетическая диагностика процессов почвообразования на отвалах каменноугольных разрезов Сибири // Почвоведение. 2015. № 1. С. 106-117.
Качинский Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. М. : Изд-во АН СССР, 1958. 192 с.
Кулижский С.П., Коронатова Н.Г., Артымук С.Ю., Соколов Д.А., Новокрещенных Т.А. Сравнение методов седиментометрии и лазерной дифрактометрии при определении гранулометрического состава почв естественных и техногенных ландшафтов // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2010. № 4. С. 21-31.
ГОСТ 17.4.4.01 - 1984 «Охрана природы. Почвы. Методы определения ёмкости катионного обмена».
Рагим-заде Ф.К. Техногенные элювии вскрышных пород угольных месторождений Сибири, оценка их пригодности для восстановления почвенного покрова : автореф. дис.. канд. биол. наук. Новосибирск, 1977. 22 с.
Соколов Д.А., Кулижский С.П., Доможакова Е.А., Госсен И.Н. Особенности формирования почв техногенных ландшафтов в различных природно-климатических зонах юга Сибири // Вестник Томского государственного университета. 2012. № 364. С. 225-229.
Кусов А.В. Гранулометрическая диагностика внутрипочвенного выветривания обломочного материала в техногенных ландшафтах // Сибирский экологический журнал. 2007. № 5. С. 837-842.
Соколов Д.А., Кулижский С.П., Лойко С.В., Доможакова Е.А. Использование сканирующей электронной микроскопии для диагностики процессов почвообразования на поверхности отвалов каменноугольных разрезов Сибири // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2014. № 3. С. 36-52.
Травникова Л.С. Закономерности гумусонакопления: новые данные и их интерпретация // Почвоведение. 2002. № 7. С. 832-843.
Рагим-заде Ф.К. Почвообразующие породы техногенных ландшафтов // Экология и рекультивация техногенных ландшафтов. Новоси бирск: Наука, Сиб. отд-е, 1992. 305 с.
Угольная база России. Том III. Угольные бассейны и месторождения Восточной Сибири (южная часть). М. : ООО «Геоинформцентр», 2002. 488 с.
Угольная база России. Том II. Угольные бассейны и месторождения Западной Сибири (Кузнецкий, Горловский, Западно-Сибирский бассейны; месторождения Алтайского края и Республики Алтай). М. : ООО «Геоинформцентр», 2003. 604 с.
