Soil Formation Features in Drained Lake Basins of the Bolshezemelskaya Tundra

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The features of the structure, properties, and temperature regimes of soils functioning in two different drained lake basins of the Bolshezemelskaya tundra are characterized. The basins differ significantly in the features of landscape development, the composition of bottom (soil-forming) sediments, and the patterns of the soil and vegetation cover. In a naturally drained basin composed of mineral (sandy and clayey) bottom sediments, soils belonging to the departments Gley, and Poorly developed are formed, which are typical for the watershed landscapes of the region. Soils function as ecosystem-modified permafrost-affected profiles, partially protected from thaw. The soil profile is acidic, not saturated with bases, with moderate carbon content in the mineral horizons. In the artificially drained basin, covered with a layer of silted peat, predominantly peaty permafrost-affected soils were formed, including peat soils of tundra meadows, which are unique for the landscapes of the Bolshezemelskaya tundra. Peaty soils of the basin appear to be as ecosystem-protected, i.e. protected from thawing, and they are characterized by high ash content and slightly acidic reaction. A significant differentiation of the studied soil parameters are determined by different basins, which are different according to the composition of parent sediments, the specifics of landscape development, and manifestations of present-day cryogenic processes.

About the authors

D. A. Kaverin

Institute of Biology Komi SC RAS

Author for correspondence.
Email: dkav@mail.ru
Russia, 167982, Syktyvkar

S. V. Deneva

Institute of Biology Komi SC RAS

Email: dkav@mail.ru
Russia, 167982, Syktyvkar

A. V. Pastukhov

Institute of Biology Komi SC RAS

Email: dkav@mail.ru
Russia, 167982, Syktyvkar

S. V. Yаkubenko

Syktyvkar State University named after Pitirim Sorokin

Email: dkav@mail.ru
Russia, 167001, Syktyvkar

References

  1. Алексютина Д.М., Мотенко Р.Г. Теплофизические свойства и фазовый состав влаги мерзлых грунтов Уральского берега Байдарацкой губы // Инженерная геология. 2013. № 3. С. 36–43.
  2. Архангельская Т.А., Телятникова Е.В. Температуропроводность торфо-песчаных и почвенно-торфяных смесей при различной влажности статья // Матер. III Междунар. науч. конф. “Тенденции развития агрофизики: от актуальных проблем земледелия и растениеводства к технологиям будущего”. СПб, 2021. С. 61–65.
  3. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы. Генезис, география, рекультивация. М.: Ойкумена, 2003. 270 с.
  4. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М.: Колос, 1972. 360 с.
  5. Елсаков В.В., Марущак И.О. Межгодовые изменения термокарстовых озер северо-востока европейской России // Исследования Земли из космоса. 2011. № 4. С. 45–57.
  6. Каверин Д.А., Пастухов А.В., Какунов Н.Б., Калмыков А.В. Особенности формирования почв в котловине осушенного озера “Опытное” (европейский Северо-Восток России) // Известия Самарского научн. центра РАН. 2014. Т. 16. № 5. С. 43–50.
  7. Каверин Д.А., Пастухов А.В., Лаптева Е.М., Биази К., Марущак М., Мартикайнен П. Строение и свойства почв многолетнемерзлых торфяников юго-востока Большеземельской тундры // Почвоведение. 2016. № 5. С. 542–556. https://doi.org/10.7868/S0032180X16050075
  8. Каверин Д.А., Пастухов А.В., Мажитова Г.Г. Температурный режим тундровых почв и подстилающих многолетнемерзлых пород (европейский северо-восток России) // Криосфера Земли. 2014. Т. XVIII. № 3. С. 23–32.
  9. Каверин Д.А. Температурные режимы почв Субарктики европейского Северо-Востока в условиях современных климатических и ландшафтных изменений. Автореф. дис. … докт. гегорг. наук М., 2022. 48 с.
  10. Какунов Н.Б. Климатические изменения и динамика водно-тепловых условий почвогрунтов и растительности в естественном и нарушенном состоянии // Геология разведки. 1980. № 7. С. 134–138.
  11. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  12. Кравцова В.И., Быстрова А.Г. Изучение изменений распространения термокарстовых озер России по разновременным космическим снимкам // Криосфера Земли. 2009. Т. 15. № 2. С. 16–26.
  13. Кривощеков В.С. Научные основы мелиорации и рационального использования земель в зоне многолетнемерзлых пород (на примере Чукотки). Автореф. дис. … докт. географ. наук. Владивосток, 2000. 45 с.
  14. Кулюгина Е.Ю. Растительность песчаных обнажений припечорских тундр // Растительность России. СПб., 2008. № 12. С. 39–61.
  15. Мажитова Г.Г. Температурные режимы почв в зоне несплошной многолетней мерзлоты европейского северо-востока России // Почвоведение. 2008. № 1. С. 54–67.
  16. Оберман Н.Г., Шеслер И.Г. Современные и прогнозируемые изменения мерзлотных условий Европейского северо-востока Российской Федерации // Проблемы Севера и Арктики Российской Федерации. Науч.-информ. бюл. 2009. Вып. 9. С. 96–106. http://council.gov.ru/files/journalsf/ number/20090922141450.pdf
  17. Пастухов А.В., Каверин Д.А., Щанов В.М. Построение региональных цифровых тематических карт (на примере карты запасов углерода в почвах бассейна р. Уса) // Почвоведение. 2016. № 9. С. 1042–1051. https://doi.org/10.7868/S0032180X16090100
  18. Синькевич Е.И. Эволюция и плодородие осушенных торфяных почв Европейского Севера России. Автореф. дис. … докт. с.-х. наук. СПб, 1997. 48 с.
  19. Субетто Д.А. Донные отложения озер: палеолимнологические реконструкции. Санкт-Петербург: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2009. 343 с.
  20. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Воробьевой Л.А. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  21. Томирдиаро C.B. Способ создания долговременных луговых угодий в тундре. Авт. свид. № 242751 // Бюл. изобр. М., 1969. № 15.
  22. Шило Н.А., Томирдиаро C.B., Киселев И.Е. Формирование долговременных луговых угодий на искусственно осушенных землях днищ термокарстовых озер тундровой зоны СССР. Магадан, 1984. 53 с.
  23. Якушко О.Ф. Белорусское поозерье. История развития и современное состояние озер Северной Белоруссии. Минск: Вышэйшая школа, 1971. 335 с.
  24. Billings W.D., Peterson K.M. Vegetational change and ice-wedge polygons through the thaw-lake cycle in arctic Alaska // Arctic, Antarctic and Alpine Research. 1980. V. 12. P. 413–432. https://doi.org/10.2307/1550492
  25. Bockheim J.G., Hinkel K.M., Eisner W.R., Dai X.Y. Carbon Pools and Accumulation Rates in an Age-Series of Soils in Drained Thaw-Lake Basins, Arctic Alaska // Soil Sci. Soc. Am. J. 2004. V. 68(2). P. 697–7004. https://doi.org/10.2136/sssaj2004.6970
  26. Burn C.R. Tundra lakes and permafrost, Richards Island, western Arctic coast, Canada // Can. J. Earth Sci. 2011. V. 39(8). P. 1281–1298. https://doi.org/10.1139/e02-035
  27. Grosse G., Jones B.M., Arp C.D. Thermokarst lakes, drainage, and drained basins // Treatise on Geomorphology. 2013. V. 8. P. 325–353. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374739-6.00216-5
  28. Hinkel K.M., Eisner W.R., Bockheim J.G., Nelson F.E., Peterson K.M., Dai X.Y. Spatial extent, age, and carbon stocks in drained thaw lake basins on the Barrow Peninsula, Alaska // Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 2003. V. 35. P. 291–300. https://doi.org/10.1657/1523-0430(2003)035[0291: Seaacs]2.0.Co;2
  29. IUSS Working Group WRB. 2015. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome.
  30. Jones Mariam C., Grosse Guido, Jones Benjamin M., Anthony Katey Walter. Peat accumulation in drained thermokarst lake basins in continuous, ice-rich permafrost, northern Seward Peninsula, Alaska // J. Geophys. Res.: Biogeosciences. 2012. V. 117. P. GOOMO7. https://doi.org/10.1029/2011jg001766
  31. Jorgenson M.T., Shur Y. Evolution of lakes and basins in northern Alaska and discussion of the thaw lake cycle // J. Geophy. Res.: Earth Surface. 2007. V. 112. P. F02S17. https://doi.org/10.1029/2006JF000531
  32. Kaverin, D.A., Melnichuk E.B., Shiklomanov N.I., Kakunov N.B., Pastukhov A.V., Shiklomanov A.N. Long-term changes in the ground thermal regime of an artificially drained thaw-lake basin in the Russian European north // Permafrost and Periglacial Processes. 2017. V. 29. P. 49–59. https://doi.org/10.1002/ppp.1963
  33. Kosykh N.P., Mironycheva-Tokareva N.P., Vishnyakova E.K., Koronatova N.G., Stepanova V.A., Kolesnychenko L.G., Khovalyg A.O., Peregon A.M. Plant Organic Matter in Palsa and Khasyrei Type Mires: Direct Observations in West Siberian Sub-Arctic // Atmosphere. 2021. V. 12(12). 1612. https://doi.org/10.3390/atmos12121612
  34. Loiko S., Klimova N., Kuzmina D., Pokrovsky O. Lake Drainage in Permafrost Regions Produces Variable Plant Communities of High Biomass and Productivity // Plants. 2020. V. 9. 867. https://doi.org/10.3390/plants9070867
  35. Lunardini V. Theory of n-factors and correlation of data // Proceedings, 3rd International Conference on Permafrost, Edmonton, Alberta, July 10–13. Ottawa, Ontario: National Research Council of Canada. 1978. V. 1. P. 40–46.
  36. Pedersen Joel A., Simpson Myrna A., Bockheim James G., Kumar Kartik Characterization of soil organic carbon in drained thaw-lake basins of Arctic Alaska using NMR and FTIR photoacoustic spectroscopy // Org. Geochem. 2011. V. 42(8). 947–954. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2011.04.003
  37. Regmi P., Grosse G., Jones M.C., Jones B.M., Anthony K.W. Characterizing Post-Drainage Succession in Thermokarst Lake Basins on the Seward Peninsula, Alaska with Terra SAR-X Backscatter and Landsat-based NDVI Data // Remote Sens. 2012. V. 4(12). P. 3741–3765. https://doi.org/10.3390/rs4123741
  38. Shur Y.L., Jorgenson M.T. Patterns of permafrost formation and degradation in relation to climate and ecosystems // Permafrost and Periglacial Processes. 2007. V. 18. P. 7–19. https://doi.org/10.1002/pP.582
  39. Yoshikawa K., Hinzman L.D. Shrinking Thermokarst Ponds and Groundwater Dynamics in Discontinuous Permafrost near Council, Alaska // Permafrost and Periglacial Processes. 2003. V. 14. P. 151–160. https://doi.org/10.1002/ppp.451
  40. Zona D., Oechel W.C., Peterson K.M., Clements R.J., PAW U.K.T.,Ustin S.L. Characterization of the carbon fluxes of a vegetated drained lake basin chronosequence on the Alaskan Arctic Coastal Plain // Global Change Biol. 2010. V. 16(6). P. 1870–1882. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2009.02107.x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (516KB)
Indexing metadata
3.

Download (1MB)
Indexing metadata
4.

Download (197KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Д.А. Каверин, С.В. Денева, А.В. Пастухов, С.В. Якубенко

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies