Soils of Karst Sinkholes of the Polar Urals: Morphology, Genesis, Classification

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A study of a series of slope conjugations of karst sinkhole soils in the Subarctic zone of the eastern macroslope of the Polar Urals (67°13' N) and their comparison with the background soil was conducted. Based on macro- and micromorphological diagnostics, analysis of chemical properties and the nature of the vegetation cover, the genesis and classification position of poorly studied soils of the altitudinal belt of mountain tundra (230 m above sea level) were clarified for the first time. The parent rocks are represented by loose boulder-free coarse-silty heavy loams overlying karst rocks (marbled limestones). In the inter-funnel surface and on the slopes of the funnels, illuvial-iron svetlozems (Skeletic Albie Podzol (Neocambic) are formed, which are replaced by soddy-cryometamorphic soils (Calcaric Skeletic Cambisol (Loamic) in the bottom of the funnels. The main differences in the surface horizons are associated with the composition of organic matter – different ratios of weakly decomposed, carbonized tissues and small, highly decomposed plant residues with traces of their biogenic processing and cryometamorphic fragmentation. For the middle and lower parts of the profile of all the soils under consideration, a common macro- and micromorphological feature is the presence of a specific structural organization in the form of fine-plated, lenticular-layered and angular-granular, angular-rounded and rounded microaggregates. It is shown that under conditions of long-term seasonal freezing, along with the aggregation of finely dispersed mass and fragmentation of plant residues, the destruction of iron-containing minerals occurs with the release of amorphous iron compounds with the formation of nodules and ferruginous plant residues.

About the authors

E. V Zhangurov

Institute of Biology of the Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: zhan.e@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4297-7536
Syktyvkar, Russia

M. P Lebedeva

Dokuchaev Soil Institute

ORCID iD: 0000-0001-8660-9922
Moscow, Russia

E. V Shamrikova

Institute of Biology of the Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0001-7260-6990
Syktyvkar, Russia

M. A Korolev

Institute of Biology of the Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0001-7340-969X
Syktyvkar, Russia

A. N Panjukov

Institute of Biology of the Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0000-0002-4693-5835
Syktyvkar, Russia

References

  1. Астахов В.Н. Лессоиды и другие индикаторы северного перигляциала // Геоморфология и палеогеография. 2024. Т. 55. № 2. С. 5–33. https://doi.org/10.31857/S2949178924020018
  2. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 270 с.
  3. Геннадиев А.Н., Смирнова М.А. Почвенные катены на склонах карстовых воронок // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5, география. 2012. № 3. С. 69–73.
  4. Горячкин С.В. Почвенный покров Севера (структура, генезис, экология, эволюция). М.: ГЕОС, 2010. 414 с.
  5. Горячкин С.В., Шаерина Е.В. Генезис, эволюция и динамика почвенно-геоморфологических систем карстовых ландшафтов Европейского Севера // Почвоведение. 1997. № 10. С. 1173–1185.
  6. Губин С.В. Роль криогенеза в организации почв на макро-, мезои микроуровнях // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2016. Вып. 86. С. 70–84.
  7. Губин С.В. Участие криогенеза в формировании мерзлотных суглинистых почв тундр на разных стадиях их развития // Почвоведение. 2025. № 3. С. 331–346. https://doi.org/10.31857/S0032180X25030017
  8. Гвишиани А.Б., Герасимова М.Н., Лебедева М.П. Криогенные признаки в микростроении луговых подбелов в среднеамурской низменности // Почвоведение. 2024. № 5. С. 655–664. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050016
  9. Жангуров Е.В., Лебедева М.П., Забоева И.В. Микростроение генетических горизонтов автоморфных таежных почв Тимана // Почвоведение. 2011. № 3. С. 288–299.
  10. Жангуров Е.В., Лебедева М.П., Шамрикова Е.В., Королёв М.А., Панюков А.Н. Почвы на карбонатных породах Полярного Урала: генезис, свойства и классификация // Почвоведение. 2024. № 12. 1736–1755. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120055
  11. Жангуров Е.В., Шамрикова Е.В., Королёв М.А. Морфолого-генетические особенности постпирогенных почв Полярного Урала // Почвы Урала и Поволжья: экология и плодородие: материалы международной научно-практической конференции почвоведов, агрохимиков и землеустроителей, 3–6 июня 2021 г. Уфа, 2021. С. 18–24. https://doi.org/10.31563/3-6-6-2021-18-24
  12. Жангуров Е.В., Шамрикова Е.В., Панюков А.Н., Королёв М.А., Лесова С.Н., Лебедева М.П., Голева А.А. Возраст и особенности генезиса постпирогенных почв горных тундр Полярного Урала // Мерзлотные почвы в антропоцене. Матер. Всерос. науч. конф. Сыктывкар, 2023. С. 23–24.
  13. Ипатов В.С., Мирин Д.М. Описание фитоценоза: методические рекомендации. СПб., 2008. 71 с.
  14. Кадебская О.Н., Чибилёв А.А. Карстовые ландшафты в системе особо охраняемых природных территорий (ООПТ) Урала // Известия РАН. Сер. Географическая. 2016. № 6. С. 17–25. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2016-6-17-25
  15. Ким Л.Н., Палейчик В.М., Чибилёв А.А., Громыко Н.В. Почвы и ландшафты Кзыладырского карстового поля на Южном Урале // Почвоведение. 2007. № 1. С. 12–22.
  16. Пастухов А.В. Микроморфологическое строение мерзлотных и длительно сезонно-промерзающих суглинистых почв европейского Северо-Востока // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2012. Вып. 4. С. 30–39.
  17. Петров Д.Г., Голева А.А. Пирогенно-экстремальные почвы северной и средней тайги России // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2023. № 1. 16–24. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-1-16-24
  18. Полевой определитель почв России. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. 88 с.
  19. Семиколенных А.А., Сизикова И.А., Туркина Т.Ю., Пушкина Л.В., Шаерина А.В., Горячкин С.В. Экстремальные экосистемы и почвы открытых гипсово-карстовых ландшафтов тайги европейского севера. М., 2015. 208 с.
  20. Смирнова М.А., Геннадиев А.Н. Почвы карстовых воронок юго-востока Беломорско-Кулойского плато // Почвоведение. 2011. № 2. С. 131–141.
  21. Смирнова М.А., Геннадиев А.Н. Почвы карстовых воронок западного макросклона Южного Урала: свойства, катенные связи, региональные особенности // Почвоведение. 2012. № 6. С. 619–629.
  22. Справочник по климату СССР. Вып. 17. Ч. 2. Тюменская и Омская область. Л., 1965. 276 с.
  23. Сурова Т.Г., Троицкая Л.С., Пушкина Я.М. Палеогеография и абсолютная хронология голоцена Полярного Урала // Известия АН ЭССР. Химия–геология. 1975. № 2. С. 152–159.
  24. Тонконогов В.Д. Автоморфное почвообразование в тундровой и таежной зонах Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2010. 304 с.
  25. Федоров-Давыдов Д.Г., Давыдов С.П., Губин С.В., Давыдов А.Н., Заппа О.Г., Щелчкова М.В., Боескоров Г.Г. Почвы степных участков подзоны предтундровых редколесий правобережья реки Колымы в ее нижнем течении // Почвоведение. 2024. № 5. С. 707–727. https://doi.org/10.31857/S0032180X24050058
  26. Холодов Ю.В., Хайдапова Д.Д., Новаковский А.Б., Лаптева Е.М. Реологические свойства таежных полугидроморфных почв: взаимосвязь с физико-химическими свойствами и температурными условиями // Почвоведение. 2024. № 6. С. 813–830. https://doi.org/10.31857/S0032180X24060036
  27. Черепных В.А., Юшкин Н.П. Карстовые процессы и формы рельефа в Большеземельской тундре // Известия Всес. геогр. общ. 1967. Т. 99. Вып. 1. С. 29–38.
  28. Шамрикова Е.В., Жангуров Е.В., Кулагина Е.В., Королёв М.А., Кубик О.С., Туманова Е.А. Почвы и почвенный покров горно-тундровых ландшафтов Полярного Урала на карбонатных породах: разнообразие, классификация, распределение углерода и азота // Почвоведение. 2020. № 9. С. 1053–1070. https://doi.org/10.31857/S0032180X20090154
  29. Шмакова А.Г., Лобков В.А. Разнообразие почв острова Колгуев с криометаморфическими горизонтами // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2024. Спец. вып. по матери. VII конф. молодых ученых “Почвоведение: Горизонты будущего”. 2023. С. 5–36. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2024-EPYC-5-36
  30. Cabadas-Báez H., Solleiro-Rebolledo E., Sedov S., Pi-Puig T., Gama-Castro J. Pedosediments of karstic sinkholes in the eolianites of NE Yucatán: a record of late quaternary soil development, geomorphic processes and landscape stability // Geomorphology. 2010. V. 122. P. 323–337. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2010.03.002
  31. IUSS Working Group WRB. 2022. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition. Vienna, Austria: International Union of Soil Sciences (IUSS), 2022. 236 p.
  32. Konishchev V.N., Rogov V.V. Cryogenic processes in loess // Geography, Environment, Sustainability. 2017. V. 10. P. 4–14. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2017-10-2-4-14
  33. Korkina E.A., Lebedeva M.P., Rusakov A.V., Golovleva Iu.A. Micromorphological features of cryogenesis in the structure of taiga soils on the West Siberian Plain // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2021. V. 862. P. 012069. https://doi.org/10.1088/1755-1315/862/1/012069
  34. Munsell Soil Color Chart. Colmorgan Instruments. Baltimore, 1988.
  35. Melekhina E.N., Kanev V.A., Deneva S.V. Karst Eco-systems of Middle Timan, Russia: Soils, Plant Communities, and Soil Oribatid Mites // Diversity. 2022. V. 14. P. 718. https://doi.org/10.3390/d14090718
  36. Mergelov N., Petrov D., Zazovskaya E., Dolgikh A., Golyeva A., Matskovsky V., Bichurin R., et al. Soils in karst sinkholes record the holocene history of local forest fires at the North of European Russia // Forests. 2020. V. 11. P. 1268. https://doi.org/10.3390/f11121268
  37. Mergelov N., Zazovskaya E., Fazuldinova N., Petrov D. et al. Chronology and properties of macrocharcoal sequestered in boreal forest soils since deglaciation (southeast of the Kola Peninsula) // Catena. 2024. V. 236. P. 107753. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107753
  38. McGraw A., Ramsey R.C., Obura P., Matocha C., Shepard C. Topographic gradients of soil physical, chemical, and mineralogical properties in central Kentucky sinkholes // Soil Sci. Soc. Am. J. 2023. V. 87. P. 82–103. https://doi.org/10.1002/saj2.20478
  39. Van Vliet-Lanoë B., Fox C.A., Gubin S.V. Micromorphology of Cryosols // Cryosols: Permafrost-Affected Soils. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2004. P. 365–390. https://doi.org/10.1007/978-3-662-06429-0_18
  40. Stoops G. Guidelines for analysis and description of soil and regolith thin sections. John Wiley & Sons, 2021. 240 p.
  41. Shamrikova, E.V., Yakovleva, E.V., Gabov, D.N., Zhangurov, E.V., Korolev, M.A., Zazovskaya, E.P., Polyarenes distribution in the soil–plant system of reindeer pastures in the polar urals // Agronomy. 2022. V. 12. P. 1–17. https://doi.org/10.3390/agronomy12020372
  42. Zhang B., Hu G., Xu C., Hu C., Zhong C., Chen S., Zhang Z. Effects of Natural Vegetation Restoration on Soil Physiochemical Properties in Tropical Karst Areas, Southwestern China // Forests. 2024. V. 15. P. 1270. https://doi.org/10.3390/f15071270
  43. Zhong F., Xu X., Li Z., Zeng X., Yi R., Luo W., Zhang Y., Xu C. Relationship between lithology, topography, soil, and vegetation, and their implications for karst vegetation restoration // Catena. 2022. V. 209. P. 105831. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105831
  44. Yan T., Xue J. A vulnerable soil environment study in karst areas: a bibliometric analysis // Frontiers Environ. Sci. V. 12. P. 1418913. https://doi.org/10.3389/fenvs.2024.1418913
  45. Yakovleva E., Gabov D., Shamrikova E., Korolev M., Panyukov A., Zhangurov E. Patterns of pah distribution in karst sinkhole soils (Polar Urals) // Environ. Res. 2025. V. 277. P. 121555. https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.121555

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».