Microstructure and Mineral Composition of Long-Cultivated Permafrost Affected Soils from the Yamal Experimental Agrostation (Salekhard, Yamal-Nenets Autonomous Okrug)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The results of investigations into the microstructure and mineralogical composition of long-term arable permafrost-affected soils from the Yamal Experimental Agrostation are presented to elucidate the peculiarities of their formation under synthetic agropedogenesis. The methodology encompassed micromorphological analysis of thin sections, X-ray diffraction analysis, and semi-quantitative assessment of mineral phases. The arable horizon (0–30 cm) exhibits a high degree of aggregation and porphyric microstructure within the gefuric-chitonic structure of soil matrix. Aggregation processes are attributed to prolonged accumulation of allochthonous organic matter coupled with clay formation in the arable horizon. The latter is explained by intense physical weathering of the parent material, accompanied by additional degradational transformations under low pH conditions. The dominant mineral phases in the clay fraction of the arable horizon consist of smectite (44–45%) and chlorite-kaolinite (41–42%). This mineralogical ratio arises from concurrent smectitization and chloritization processes affecting micas inherited from the parent material.

Sobre autores

T. Nizamutdinov

Saint Petersburg State University

Email: t.nizamutdinov@spbu.ru
ORCID ID: 0000-0003-2600-5494
Saint Petersburg, Russia

E. Abakumov

Saint Petersburg State University; All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology of the Russian Academy of Sciences

Saint Petersburg, Russia; Saint Petersburg, Russia

R. Khalitov

Akmulla Bashkir State Pedagogical University

Ufa, Russia

V. Gurzhiy

Saint Petersburg State University

Saint Petersburg, Russia

Bibliografia

  1. Бамбалов Н.Н., Милевич М.С. Влияние торфяных структурообразователей на агрегатный состав почв // Природопользование. 2015. № 27. С. 180–185.
  2. Белюченко И.С., Антоненко Д.А. Влияние сложного компоста на агрегатный состав и водно-воздушные свойства чернозема обыкновенного // Почвоведение. 2015. № 7. С. 858–864. https://doi.org//10.7868/S0032180X15070035
  3. Гагарина Э.И. Литологический фактор почвообразования (на примере Северо-Запада Русской равнины). СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2004. 260 с.
  4. Герасимова М.И., Губин С.В., Шоба С.А. Микроморфология почв природных зон СССР. Пущино, 1992. 215 с.
  5. Герасимова М.И., Квада И.В., Лебедева М.П., Турсина Т.В. Микроморфологические термины как отражение современного состояния исследований микростроения почв // Почвоведение. 2011. № 7. С. 804–817.
  6. Градусов БП. Минералогия почв и агрономия земель // Минералогия техногенеза. 2003. Т. 4. С. 234–240.
  7. Губин С.В., Лупачев А.В. Надмерзлотные горизонты аккумуляции грубого органического вещества в криоземах тундр Северной Якутии // Почвоведение. 2018. № 7. С. 815–825.
  8. Жангуров Е.В., Дымов А.А. Минеральный состав песчаных фракций в профиле подзолов хребта Малдыньрд (Приполярный Урал) // Вестник ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН. 2014. № 11. С. 20–23.
  9. Жангуров Е.В., Каверин Д.А., Дымов А.А., Старцев В.В. Мерзлотные глееземы Приполярного Урала: морфолого-криогенное строение, температурный режим и физико-химические свойства // Почвоведение. 2025. № 8. С. 1008–1024. https://doi.org/10.31857/S0032180X25080039
  10. Жангуров Е.В., Дымов А.А., Каверин Д.А., Дубровский Ю.А. Минералогический состав крупных фракций мерзлотных почв Приполярного Урала в системе “сезонно-талый слой–многолетнемерзлые породы” // Вестник ин-та биологии Коми НЦ УрО РАН. 2014. № 3. С. 34–37.
  11. Коншиев В.Н., Рогов В.В. Микроморфология криогенных почв и грунтов // Почвоведение. 1977. № 2. С. 119–125.
  12. Крицков И.В., Герасько Л.И. Мезои микроморфология подзолов северной тайги Западной Сибири // Отражение био-, гео-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове. Сб. матер. V Междунар. науч. Конф., посвященной 85-летию кафедры почвоведения и экологии почв ТГУ, Томск, 07–11 сентября 2015 г. Томск, 2015. С. 44–48.
  13. Крицков И.В., Лойко С.В., Герасько Л.И., Истигечев Г.И., Кузьмина, Д.М. Микроморфологические свойства альфегумусовых почв северотаежной подзоны Западной Сибири // Ukrainian J. Ecology. 2018. V. 8. P. 72–78.
  14. Лесовая С.Н., Горячкин С.В., Полеховский Ю.С. Почвообразование и выветривание на ультраосновных породах горных тундр массива Рай-Из, Полярный Урал // Почвоведение. 2012. № 1. С. 44–56.
  15. Лесовая С.Н., Чижикова Н.П. Пособие по изучению глинистых минералов в почвах. СПб: Изд-во СПб. Ун-та, 2007. 52 с.
  16. Ливеровская И.Т., Зверева Т.С. Особенности выветривания и почвообразования в лесотундре Северного Приобья // Жизнь Земли. 1986. Т. 21. С. 58–63.
  17. Мотугова Г.В. Уровни и природа варьирования содержаний микроэлементов в почвах лесных биогеоценозов // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 1992. Т. 14. С. 57–68.
  18. Надпорожская М.А., Быховец С.С., Низамутдинов Т.И., Моргун Е.Н., Абакумов Е.В. Анализ динамики запасов органического вещества в пахотных почвах Ямала: вычислительные эксперименты с моделью ROMUL // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2024. № 120. С. 48–83. https://doi.org//10.19047/0136-1694-2024-120-48-83
  19. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв: Методическое руководство / Под ред. Шеина Е. В. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 200 с.
  20. Русанова Г.В., Денева С.В., Шахмарова О.В. Особенности генезиса автоморфных почв северной лесотундры (юго-восток Большеземельской тундры) // Почвоведение. 2015. № 2. С. 145–155.
  21. Соколова Т.А. Низкомолекулярные органические кислоты в почвах: источники, состав, функции в почвах (обзор) // Почвоведение. 2020. № 5. С. 559–575. https://doi.org/10.31857/S0032180X20050159
  22. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешна И.И. Глинистые минералы в почвах. М., 2005. 336 с.
  23. Толпешна И.И., Соколова Т.А. Трансформационные изменения спонстых силикатов в почвах бореального и суббореального поясов (анализ литературы) // Почвоведение. 2013. № 9. С. 1110–1127. https://doi.org/10.7868/S0032180X13090116
  24. Шеин Е.В., Архангельская Т.А., Гончаров В.М., Губер А.К., Почапкова Т.А., Сидорова М.А., Смолин А.В., Умарова А.Б. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 200 с.
  25. Allen C.E., Darmody R.G., Thorn C.E., Dixon J.C., Schlyter P. Clay mineralogy, chemical weathering and landscape evo-lution in Arctic-Alpine Sweden // Geoderma. 2001. V. 99. P. 277–294.
  26. Alloway B.J. Sources of Heavy Metals and Metalloids in Soils. In Heavy Metals in Soils. Trace Metals and Metalloids in Soils and their Bioavailability. Springer: Dordrecht, 2013. P. 11–50.
  27. Biscaye P.E. Mineralogy and sedimentation of the deep-sea sediment fine fraction in the Atlantic Ocean // Geol. Soc. Am. Bull. 1965. V. 76. P. 803–832.
  28. Blume H.P., Leinweber P. Plaggen soils: landscape history, properties, and classification // J. Plant Nutrition Soil Sci. 2004. V. 167. P. 319–327.
  29. Bolan N., Srivastava P., Rao C.S., Satyanaraya P.V., Anderson G.C., Bolan S., Norijé G.P., Kronenberg R., Bardhan S., Abbott L.K. Distribution, Characteristics and Management of Calcareous Soils // Adv. Agron. 2023. V. 182. P. 81–130.
  30. Coury M.J. Plaggen soils. A review of man-made soils // Soils Fert. 1974. V. 37. P. 319–326.
  31. Conyers M.K., Uren N.C., Helverb K.R. Causes of changes in pH in acidic mineral soils // Soil Biol. Biochem. 1995. V. 27. P. 1383–1392.
  32. Davidson D.A., Carter S.P. Micromorphological evidence of past agricultural practices in cultivated soils: the impact of a traditional agricultural system on soils in Papa Stour, Shetland // J. Archaeolog. Sci. 1998. V. 25. P. 827–838.
  33. Li K.W., Lu H.L., Nkoh J.N., Hong Z.N., Xu R.K. Aluminum mobilization as influenced by soil organic matter during soil and mineral acidification: A constant pH study // Geoderma. 2022. V. 418. P. 115853.
  34. Macphail R.I., Courty M.A., Gebhardt A. Soil micromorphological evidence of early agriculture in north-west Europe // World Archaeology. 1990. V. 22. P. 53–69.
  35. Nizamutdinov T., Yang S., Wu X., Gurzhiy V., Abakumov E. Multivariate insight into soil organic matter dynamics in subarctic abandoned farmland by the chromosequence approach // Agronomy. 2025. V. 15. P. 893.
  36. Nizamutdinov T.I., Suleymanov A.R., Morgan E.N., Dinkelaker N.V., Abakumov E.V. Ecotoxicological Analysis of Fallow Soils at the Yamal Experimental Agricultural Station // Food Processing: Techniques and Technology. 2022. V. 52. P. 350–360. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-2-2369
  37. Pape J.C. Plaggen soils in the Netherlands // Geoderma. 1970. V. 4. P. 229–255.
  38. Raulund-rasmussen K., Borggaard O.K., Hansen H.C.B., Olsson M. Effect of natural organic soil solutes on weathering rates of soil minerals // Eur. J. Soil Sci. 1998. V. 49. P. 397–406. https://doi.org/10.1046/j.1365-2389.1998.4930397.x
  39. Šimanský V., Jonczak J., Horváthová J., Igaz D., Aydin E., Kováčik P. Does long-term application of mineral fertilizers improve physical properties and nutrient regime of sandy soils? // Soil Till. Res. 2022. V. 215. P. 105224.
  40. Suleymanov A., Nizamutdinov T., Morgan E., Abakumov E. Evaluation and Spatial Variability of Cryogenic Soil Properties (Yamal-Nenets Autonomous District, Russia) // Soil Systems. 2022. V. 6. P. 65. https://doi.org/10.3390/solisystems6030065
  41. Sverdrup H. Chemical weathering of soil minerals and the role of biological processes. Fung. Biol. Rev. 2009. V. 23. P. 94–100.
  42. Ugolini F.C., Corti G., Agnelli A., Piccardi F. Mineralogical, physical, and chemical properties of rock fragments in soil // Soil Sci. 1996. V. 161. P. 521–542.
  43. Van den Broek J.M.M., van den Marel H.W. Fertility and classification of Limburg soils (Netherlands) based on morphological, chemical and clay-mineral characteristics // Netherlands J. Agricul. Sci. 1963. V. 11. P. 198–208.
  44. Vasilchenko A.V., Vasilchenko A.S. Plaggie anthrosoil in modern research: genesis, properties and carbon sequestration potential // Catena. 2024. V. 234. P. 107626.
  45. Woronko B., Pisarska-Jamrozy M. Micro-scale frost weathering of sand-sized quartz grains // Permafrost and Periglacial Processes. 2015. V. 27. P. 109–122.
  46. Yost J.L., Hartemink A.E. Some characteristics of sandy plaggen soils // Sandy Soils. Progress in Soil Science. Cham: Springer, 2023. https://doi.org/10.1007/978-3-031-50285-9_10

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

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».