Пирогенная трансформация фосфатного состояния мерзлотных лесных почв Центральной и Южной Якутии

Автор: Захарова О.Г., Чевычелов А.П.

Журнал: Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева @byulleten-esoil

Статья в выпуске: 118, 2024 года.

Бесплатный доступ

Впервые изучено и оценено фосфатное состояние мерзлотных лесных постпирогенных полициклических почв Центральной и Южной Якутии, развитых соответственно в условиях аридного и гумидного климата. Данные почвы с полициклическим профилем, сформированные в трансаккумулятивных фациях этих регионов криолитозоны, содержат, помимо современного, два-три погребенных гумусовых горизонта с обильным включением черных древесных углей. Эти пирогенные гумусовые горизонты характеризуются повышенным содержанием гумуса, общего азота и фосфора, оксалаторастворимого Fe, обменных оснований, а также фракций физической глины и ила, по сравнению со смежными минеральными горизонтами почвенного профиля. При этом бурозем Южной Якутии, сформированный в менее суровых и влажных климатических условиях, по сравнению с палевой почвой, развитой в криоаридных условиях Центральной Якутии, отличался большей биогенностью. Общее содержание Р в нем составляло 98.0-427.2 мг Р2О5/100 г почвы, тогда как во второй почве - только 11.0-257.1 мг Р2О5/100 г почвы. В составе общего Р бурозема преобладали органофосфаты, составляя 51.8-81.3%, а в палевой почве - минеральные формы Р, на долю которых приходилось 52.2-78.8%. Во фракционном составе минеральных фосфатов обоих типов мерзлотных почв в основном преобладали фосфаты полуторных оксидов (Al-P и Fe-P), в совокупности составляя 43.3-94.3%, а среди последних - Fe-P, на долю которых приходилось 34.8-87.4% от общей суммы всех фракций минеральных фосфатов. Предполагается, что высокое содержание железофосфатов, а в отдельных случаях и окклюдированных алюмо-железофосфатов в мерзлотных почвах обусловлено проявлением в их генезисе как процессов криогенного, так и биогенно-пирогенного ожелезнения.

Еще

Центральная и южная якутия, постпирогенные почвы, физико-химические свойства, фосфор, фосфатное состояние

Короткий адрес: https://sciup.org/143182529

IDR: 143182529 | DOI: 10.19047/0136-1694-2024-118-309-332

Текст научной статьи Пирогенная трансформация фосфатного состояния мерзлотных лесных почв Центральной и Южной Якутии

География, генезис и свойства данных постпирогенных полициклических почв, в том числе бурозема и палевой почвы, довольно полно были изучены ранее (Чевычелов, 1997; Краснощеков, 2011; Чевычелов, Шахматова, 2018; Jonson, 1971). В частности, отмечалось, что в трансаккумулятивных фациях ландшафтов лесных регионов Якутии формируются почвы с полициклическим профилем, содержащие, помимо современного, 2–3 погребенных гумусовых горизонта с обильным включением черных древесных углей. Последнее указывает на то, что за период своего развития данные почвы прошли 2–3 цикла начального почвообразования, прерываемого сильными низовыми пожарами, активизирующими экзогенные геоморфологические процессы. При этом наступает перерыв в почвообразовании, которое впоследствии продолжается на новом чехле “свежих” делювиальных отложений, смытых с поверхности водоразделов и покрывающих частично срезанные поверхностные гумусовые горизонты исходных почв.

Фосфатное состояние основных типов мерзлотных почв Центральной и Южной Якутии было исследовано довольно полно, особенно в последнее время (Чевычелов, Захарова, 2020; Чевыче-лов и др., 2023). А вот фосфатное состояние этих оригинальных постпирогенных почв, которые отличаются сложным строением почвенных профилей, а также спецификой вещественного состава, до последнего времени оставалось не изученным. По этой причине целью представленной статьи являлось исследование фосфатного состояния данных почв в связи с особенностями их строения, свойств и состава, а также ландшафтно-климатических условий формирования.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Объектами исследования являлись две мерзлотные почвы, развитые в различных ландшафтно-климатических условиях Якутии. Приведем их географические и морфологические характеристики.

Разрез 16-89ТУ заложен в Южной Якутии, на Алдано-Учурском хребте, в 3 км ниже острова Курунг-Хохоё-Арыта по левому берегу р. Учур, на склоне водораздела крутизной 10°, растительность – березняк ольховнико-кедровостланиковый осоковобрусничный. Географические координаты: 58°06′30″ N; 131°03′42″ E, абсолютная высота (Н) – 700 м над ур. м. Строение профиля: О(0–2) – AYpir(2–9) – BM(9–29) – [AYpir](29–43) – BM(43–51) – [AYpir](51–57) – BCm(57–72 cм). Почва: бурозем типичный постпирогенный на серии погребенных буроземов постпирогенных.

Разрез 2Ч-14 заложен в окрестностях г. Якутска, в нижней части склона коренного берега р. Лена, на делювиальном шлейфе, на поляне в смешанном березово-сосновом лесу разнотравнозлаковом. Географические координаты заложения разреза: 62°01′59,6″ N; 129°37′09,3″ E, H – 104 м. Строение профиля: Av(0–2) – AJ(2–17) – BPL/BC(17–31) – [AYpir](31–35) – BC(35–40) – [AYpir](40–50) – BC(50–74) – [AYpir](74–82) – BC(82–120) – C(120–160 см). Почва: палевая типичная постпирогенная на серии погребенных постпирогенных серогумусовых почв.

Климат Южной Якутии в целом может быть охарактеризован как холодный очень континентальный и гумидный, Центральной Якутии – холодный резко континентальный и аридный. При этом здесь, по данным метеостанции “Алдан”, годовое количество осадков составляет 528 мм, среднегодовая температура воздуха –

(-6.2 °С), сумма среднесуточных температур воздуха более 10 °С – 1 281 °С, коэффициент увлажнения по Н.Н. Иванову – 1.4, коэффициент континентальности – 230. В то же время аналогичные показатели по метеостанции “Якутск” уже составляли соответственно – 234 мм, -10.2 °С, 1 565 °С, 0.3 и 302 (Научно прикладной справочник…, 1989). Следовательно, климат Южной Якутии, по сравнению с таковым Центральной Якутии, характеризуется как менее континентальный и менее холодный, но при этом более влажный.

При проведении почвенных исследований использовались сравнительно-географический, сравнительно-аналитический

(Роде, 1971) и профильно-генетический методы (Розанов, 1983), а изучение свойств данных почв осуществлялось по общепринятым в почвоведении методикам (Аринушкина, 1970; Воробьева, 1989). При этом рН Н2О определялся на иономере “Мультитест ИПЛ-101”, гумус – по Тюрину, обменные катионы в карбонатных почвах – по Шмуку, в бескарбонатных – по Гедройцу, гранулометрический состав – по Качинскому (Практикум…, 1980). Общий фосфор (Р) определялся методом прокаливания по Сандерсу и Вильямсу, органический Р – по разнице общего количества Р и суммарного содержания его минеральных форм, выделяемых по методике Чанга-Джексона (Агрохимические методы…, 1975). Корреляционный и вариационно-статистический анализы проводились в соответствии с принципами математической статистики в почвоведении (Дмитриев, 2009). Диагностика и классификация изучаемых почв осуществлялась в соответствии с принципами классификации и диагностики почв России (Классификация…, 2004).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Физико-химические свойства изучаемых лесных почв (табл. 1), с одной стороны, целиком отражают ландшафтноклиматическую специфику зонального почвообразования, а с другой стороны – влияние пирогенеза как природного регулярно действующего фактора почвообразования в исследуемом регионе (Чевычелов, 1997; Петров, 2020).

Палевая типичная почва Центральной Якутии формируется в основном в слабощелочных условиях внешней среды (Мякина,

Аринушкина, 1979). Содержание гумуса в погребенных гор. Аpir – cреднее или низкое, а в минеральных гор. ВС и С – очень низкое и не превышает 1%. Почвенно-поглощающий комплекс (ППК) данной почвы насыщен основаниями, гранулометрический состав по всему профилю, как правило, песчаный и лишь в погребенных гор. АYpir утяжеляется до супесчаного. Содержание несиликатного Fe по Тамму в общем незначительное и составляет в гор. С 0.12%, увеличиваясь в современном и погребенных гумусовых горизонтах в 1.5–3.0 раза, иногда немного больше.

Напротив, бурозем Южной Якутии развивается в слабокислых условиях почвообразования, общее количество гумуса и азота здесь значительно повышено, особенно в современном и погребенных гумусовых горизонтах, в составе ППК отмечается значительное присутствие обменного Н+, составляющее 25.9–59.2% от суммы обменных катионов. Гранулометрический состав этой почвы по профилю значительно изменяется от супесчаного до легко-и среднесуглинистого, однозначно указывая на внутрипрофиль-ную слоистость. Содержание Fe по Тамму в данном буроземе значительно выше, чем в палевой почве, и составляет 0.51–2.45%, т. е. увеличивается почти в 5 раз (табл. 1). Сопоставляя свойства данных почв, необходимо однозначно отметить, что бурозем Южной Якутии обладает большей биогенностью и повышенной степенью ожелезнения по сравнению с палевой почвой Центральной Якутии.

Так, в почвообразующей породе палевой почвы, представленной сильновыветрелым супесчаным аллювием р. Лены, содержалось более чем в 3.2 раза меньше общего Р, по сравнению с таковой бурозема, состоящей из дериватов кристаллических горных пород – гранито-гнейсов. При этом если количество здесь минерального Р относительно сопоставимо и составляет соответственно 19.9 и 21.4 мг Р2О5/100 г почвы, то содержание органофосфатов, отмечаемое в первой почве, уже в 6 раз выше аналогичного во второй. Последнее объясняется более чем 10-кратным увеличением содержания гумуса в гор. CD бурозема (1.8%) по сравнению с гор. С палевой почвы (0.1%) (см. табл. 1). Известно, что в составе гуминовых кислот может находиться от 2–3 до 50–80% всего органического Р почвы. При этом содержание Р в гуминовых кисло- тах колеблется от 0.03–0.05 до 0.3–0.5% (Орлов и др., 2005).

В составе общего Р бурозема Южной Якутии абсолютно преобладали органофосфаты, на долю которых приходилось 51.8– 81.3%, в то время как в палевой почве Центральной Якутии, наоборот, минеральные формы фосфатов относительно составляли от 52.2 до 88.2% от общего количества Р. В связи с высоким содержанием органофосфатов в изучаемом буроземе необходимо указать, что такое их максимальное количество (50–90%) характерно только для фосфатного состояния наиболее плодородных черноземных почв (Попович, 1992). В связи с оценкой пулов органофосфатов в черноземных почвах необходимо также отметить, что, по данным К.Е. Гинзбург (1981), на долю органических соединений в почвах приходится от 10–20 до 70–80% общих запасов Р. При этом максимум содержания органической фракции Р выпадает на зону черноземных почв, минимум содержания этой фракции – на зону дерново-подзолистых, каштановых и сероземных почв. Последнее положение также подтверждается и для черноземов Сибири. При этом сибирские черноземы отличаются от черноземов Европейской части России более высоким содержанием (37–81% от валового) органических фосфатов (Богданов, 1954).

Повышенная биогенность бурозема, по сравнению с палевой почвой, также подтверждается данными по содержанию в них гумуса и азота (см. табл. 1). Отмеченная существенная разница в содержании общего Р в гор. СD бурозема и гор. С палевой почвы также подтверждается и для других минеральных и гумусовых горизонтов почвенных профилей изучаемых почв, при этом в обоих типах данных почв общее количество фосфора, отмечаемое в погребенных пирогенных гумусовых горизонтах, значительно возрастает по сравнению со смежными минеральными горизонтами почвенного профиля (табл. 2).

Отмеченная выше тенденция относительной биогенности изучаемых почв целиком подтверждается в оценке содержания и распределения в них общего Р (табл. 2).

Таблица 1. Физико-химические свойства мерзлотных пирогенно-трансформированных почв Центральной и

Южной Якутии

Table 1. Physico-chemical properties of permafrost pyrogenic-transformed soils of Central and Southern Yakutia

Горизонт	Глубина, см	рНн 2 о	Гумус	Азот	Обменные катионы, ммоль(экв)/100 г почвы			Фракции, %		Fe 2 O 3 по Тамму, %
Горизонт	Глубина, см	рНн 2 о	%		Са²⁺	Mg⁺²	H⁺	<0.001 мм	<0.01 мм	Fe 2 O 3 по Тамму, %
Палевая типичная постпирогенная на серии погребенных постпирогенных серогумусовых почв,
			разрез 2Ч-14 (Центральная Якутия)
Аv	0–2	7.3	14.1	-	30.7	5.7	-	4.6	5.8	0.13
AJ	4–14	6.7	5.6	0.28	23.4	7.4	-	6.7	8.4	0.18
BPL/BC	18–28	6.7	0.6	0.04	8.4	1.4	-	4.2	6.3	0.12
[AYpir]	31–35	7.2	3.1	0.12	20.8	6.9	-	6.9	10.3	0.40
BC	35–40	7.5	0.8	0.03	8.2	2.7	-	4.5	6.4	0.13
[AYpir]	40–50	7.5	3.2	0.13	20.5	4.7	-	8.1	12.9	0.38
BC	55–65	7.9	0.5	0.02	7.9	1.4	-	6.0	7.5	0.16
[AYpir]	74–82	7.8	5.5	0.26	30.5	6.6	-	9.6	16.1	0.36
BC	90–100	8.3	0.8	0.03	10.9	2.2	-	6.7	9.5	0.14
C	140–150	8.3	0.1	0.02	9.2	1.3	-	6.0	7.6	0.12

Продолжение таблицы 1

Table 1 continued

Горизонт	Глубина, см	рНн 2 о	Гумус	Азот	Обменные катионы, ммоль(экв)/100 г почвы			Фракции, %		Fe 2 O 3 по Тамму, %
Горизонт	Глубина, см	рНн 2 о	%		_Са2+	_Mg+2	_H+	<0.001 мм	<0.01 мм	Fe 2 O 3 по Тамму, %
	Бурозем типичный постпирогенный на серии погребенных буроземов постпирогенных, разрез 16-89ТУ (Южная Якутия)
AYpir	2–9	5.1	17.3	0.54	13.6	3.4	15.1	9.3	27.4	0.72
ВМ	15–25	5.4	7.5	0.28	6.2	2.1	11.6	12.9	34.0	0.79
[AYpir]	30–40	5.2	14.7	0.40	4.9	1.0	14.4	9.3	28.6	1.48
ВМ	43–51	5.6	3.7	0.10	4.3	2.1	6.1	4.2	15.3	1.72
[AYpir]	51–57	5.2	32.2*	0.90	10.1	6.7	24.4	5.5	20.7	2.45
ВСm	60–70	5.7	8.7	0.29	9.6	0.9	11.0	11.7	33.9	1.58
CD	70–80	6.9	1.8	-	4.2	1.8	2.1	3.2	10.3	0.51

Примечание. * – приведено значение потери при прокаливании, прочерк – не определено. Note. * – the value of loss on ignition is given, dash – not defined.

Таблица 2. Содержание фосфора в мерзлотных лесных пирогенно-трансформированных почвах Центральной и Южной Якутии (где Р общ. – общий фосфор, Р орг. соед. – фосфор органических соединений, Р мин. – фосфор минеральных соединений)

Table 2. Phosphorus content in permafrost forest pyrogen-transformed soils of Central and Southern Yakutia (where P total – total phosphorus, P org. comp. – phosphorus in organic compounds, P min. comp. – phosphorus in mineral compounds)

Горизонт	Глубина, см	Р общ. , мг Р₂О₅/100 г почвы	орг. соед.		p мин.
Горизонт	Глубина, см	Р общ. , мг Р₂О₅/100 г почвы	мг Р₂О₅/100 г почвы	% от общего	мг Р₂О₅/100 г почвы	% от общего
Палевая типичная постпирогенная на серии погребенных постпирогенных серогумусовых почв, разрез 2Ч-14 (Центральная Якутия)
Аv	0–2	257.1	104.4	40.6	152.7	59.4
AJ	4–14	250.2	103.9	41.5	146.3	58.5
BPL/BC	18–28	143.0	60.2	42.1	82.8	57.9
[AYpir]	31–35	103.8	41.2	39.7	62.6	60.3
BC	35–40	60.0	28.7	47.8	31.3	52.2
[AYpir]	40–50	50.4	13.0	25.8	37.4	74.2
BC	55–65	34.9	7.4	21.2	27.5	78.8
[AYpir]	74–82	36.4	8.4	23.1	28.0	76.9
BC	90–100	11.0	1.3	11.8	9.7	88.2
C	140–150	35.2	15.3	43.5	19.9	56.5

Продолжение таблицы 2

Table 2 continued

Горизонт	Глубина, см	Р общ. , мг Р₂О₅/100 г почвы	орг. соед.		p мин.
Горизонт	Глубина, см	Р общ. , мг Р₂О₅/100 г почвы	мг Р₂О₅/100 г почвы	% от общего	мг Р₂О₅/100 г почвы	% от общего
	Бурозем типичный постпирогенный на серии погребенных буроземов постпирогенных, разрез 16-89ТУ (Южная Якутия)
О	0–2	310.9	164.2	52.8	146.7	47.2
AYpir	2–9	427.2	241.3	56.5	185.9	43.7
ВМ	15–25	282.2	150.2	53.2	132.0	46.8
[AYpir]	30–40	308.8	160.0	51.8	148.8	48.2
ВМ	43–51	98.0	65.4	66.7	32.6	33.3
[AYpir]	51–57	195.7	140.7	71.9	55.0	28.1
ВСm	60–70	131.9	97.2	73.7	34.7	26.3
CD	70–80	114.3	92.9	81.3	21.4	18.7

Содержание всех форм минеральных фосфатов в изучаемых почвах изменяется значительно и составляет в палевой почве Центральной Якутии 9.7–152.7, а в буроземе Южной Якутии – 21.4– 185.9 мг Р 2 О 5 /100 г почвы (табл. 3).

При этом в аналогичных горизонтах почвенного профиля общее количество данных фосфатов значительно выше в буроземе, чем в палевой почве. Во фракционном составе данных минеральных фосфатов в изучаемых почвах в основном преобладали фосфаты полуторных оксидов, а среди последних – железофосфаты. Так, относительное суммарное содержание Al-P и Fe-P в палевой почве составляло 43.3–93.6%, а Fe-P – 26.8–85.1%, а в буроземе соответственно 58.3–94.3% и 16.9–87.4%. Также отмечается относительно высокое количество окклюдированных алюможелезофосфатов, фиксируемое в средней части профиля палевой почвы на глубине 35–82 см, которое было равно 14.2–21.4% от общей суммы минеральных фосфатов. Лишь в гор. ВС и С палевой почвы относительно превалировали рыхлосвязанные и окклюдированные алюмо- и железофосфаты, составляя соответственно 32.0 и 54.0%, а в гор. CD бурозема – Са-Р, относительное содержание которых было равно 71.5%. При этом необходимо отметить, что относительная доля Fe-P в постпирогенных погребенных гумусовых горизонтах обеих почв, как правило, значительно возрастала по сравнению с таковыми, отмечаемыми для смежных минеральных горизонтов почвенного профиля (табл. 3), что связано с биогенно-пирогенным ожелезнением, которое является следствием влияния пирогенеза и подтверждается данными по количеству оксалаторастворимого Fe (см. табл. 1).

Для изучения статистических параметров распределения форм фосфора и фракций минеральных фосфатов в исследованных типах мерзлотных почв Центральной и Южной Якутии был применен статистический анализ, основанный на известных принципах (Дмитриев, 2009). Полученные средние величины Р общ., Р орг. соед,, Р мин. и фракций минеральных фосфатов в буроземе типичном Южной Якутии оказались выше таковых, полученных для палевой типичной почвы Центральной Якутии (табл. 4). Так, средние значения Р общ., Р орг. соед. и Р мин. в буроземе превышали таковые в палевой почве соответственно в 2.4, 3.6 и 1.6 раза. При этом внутрипрофильное распределение отдельных форм Р и фракций фосфатов в данных почвах было более вариабельным, когда коэффициент вариации составлял 69–92%, а иногда и более 100%.

Для определения статистической значимости различий полученных значений данных форм Р и фракций фосфатов был использован также известный подход, связанный с применением непараметрического критерия Вилкоксона (Дмитриев, 2009) при попарном сравнении малых выборок (объемом меньше 30). При этом нулевая гипотеза ( Н 0 ) предполагает равенство значений двух выборок размером m и n, где m – объем меньшей выборки, когда выполняется условие Wx или Wy < Wα. И, наоборот, при неравенстве величин двух выборок вступает в силу альтернативная гипотеза ( Н 1 ), при этом Wx или Wy > Wα, для данного уровня значимости α. В нашем случае почти все величины сравниваемых форм Р и фракций фосфатов данных почв статистически достоверно различались с доверительной вероятностью р = 0.95 и р = 0.99. Лишь для фракции рыхлосвязанных фосфатов данное положение статистически достоверно не подтвердилось, когда Wy = 28 оказалось меньше Wα = 49 и 43 соответственно при α = 0.05 и α = 0.01 (табл. 5).

Отмеченные выше тенденции изменения фосфатного состояния исследуемых мерзлотных постпирогенных полициклических почв Центральной и Южной Якутии также подтверждаются данными проведенного корреляционного анализа. Так, высокие положительные статистически значимые связи в палевой почве были обнаружены для количества Al-P и Fe-P и содержания общего, органического, а также минерального фосфора. В буроземе аналогичные корреляционные связи были выявлены только для Fe-P и Р общ. , Р орг. соед. и Р мин. (табл. 6). Последнее обстоятельство указывает на то, что увеличение общего количества фосфора, а также его органической и минеральных форм, в палевой почве сопровождается одновременным увеличением как Al-P, так и Fe-P, а в буроземе – в основном Fe-P (см. табл. 2, 3). При этом можно утверждать, что в составе минеральных фосфатов изучаемых мерзлотных почв, как правило, преобладающей фракцией являются Fe-P.

Таблица 3 . Формы минеральных фосфатов в мерзлотных лесных пирогенно-трансформированных почвах

Центральной и Южной Якутии

Table 3. Forms of mineral phosphates in permafrost forest pyrogenically transformed soils of Central and Southern

Yakutia

Горизонт	Глубина, см	Формы минеральных фосфатов
Горизонт	Глубина, см	Рыхлосвязанные	Al-P	Fe-P	Ca-P	Оккл. Al-P	Оккл. Al(Fe)-P	Сумма
Палевая типичная постпирогенная на серии погребенных постпирогенных серогумусовых почв, разрез 2Ч-14 (Центральная Якутия)
Аv	0–2	6.1 4.0	28.8 18.9	112.5 73.7	2.0 1.3	-	3.3 2.1	152.7
AJ	4–14	3.2 2.2	12.4 8.5	124.5 85.1	1.2 0.8	-	5.0 3.4	146.3
BPL/BC	18–28	3.0 3.6	15.0 18.1	59.5 71.9	2.6 3.1	-	2.7 3.3	82.8
[AYpir]	31–35	3.0 4.8	10.0 16.0	41.0 65.5	3.9 6.2	-	4.7 7.5	62.6
BC	35–40	4.7 15.0	13.0 41.5	6.5 20.8	2.5 8.0	-	4.6 14.7	31.3
[AYpir]	40–50	4.5 12.0	12.0 32.1	13.0 34.8	2.6 6.9	-	5.3 14.2	37.4
BC	55–65	4.1 14.9	8.0 29.2	6.5 23.6	3.0 10.9	-	5.9 21.4	27.5
[AYpir]	74–82	3.9 13.9	6.5 23.2	10.8 38.6	2.3 8.2	-	4.5 16.1	28.0

Продолжение таблицы 3

Table 3 continued

Горизонт

Глубина, см

Формы минеральных фосфатов

Рыхлосвязанные

Al-P

Fe-P

Ca-P

Оккл. Al-P

Оккл. Al(Fe)-P

Сумма

Палевая типичная постпирогенная на серии погребенных постпирогенных серогумусовых почв, разрез 2Ч-14 (Центральная Якутия)

90–100

3.1

32.0

1.6

16.5

2.6

26.8

2.0

20.6

0.4

4.1

9.7

140–150

3.4

17.1

1.2

6.0

4.5

22.6

0.7

3.5

10.1

50.8

19.9

Бурозем типичный постпирогенный на серии погребенных буроземов постпирогенных, разрез 16-89ТУ (Южная Якутия)

0-2

36.5

24.9

18.8

12.8

89.0

67.0

0.9

0.6

1.5

1.0

146.7

AYpir

2–9

1.4

0.7

16.8

9.0

158.5

85.3

1.4

0.7

3.3

1.8

4.5

2.4

185.9

ВМ

15–25

0.4

0.2

9.5

7.2

110.0

83.3

1.5

1.1

5.1

3.9

5.5

4.2

132.0

[AYpir]

30–40

0.3

0.2

6.3

4.2

130.0

87.4

1.2

0.8

5.0

3.4

6.0

4.0

148.8

ВМ

43–51

1.1

3.4

13.5

41.4

5.5

16.9

6.4

19.6

3.4

10.4

2.7

8.3

32.6

Продолжение таблицы 3

Table 3 continued

Горизонт	Глубина, см	Формы минеральных фосфатов
Горизонт	Глубина, см	Рыхлосвязанные	Al-P	Fe-P	Ca-P	Оккл. Al-P	Оккл. Al(Fe)-P	Сумма
Бурозем типичный постпирогенный на серии погребенных буроземов постпирогенных,
		разрез 16-89ТУ (Южная Якутия)
[AYpir]	51–57	1.5	35.5	11.5	3.2	0.7	2.6	55.0
		2.7	64.5	20.9	5.8	1.3	4.7
ВСm	60–70	1.2	20.3	7.0	1.7	0.6	3.9	34.7
		3.5	58.5	20.2	4.9	1.7	11.2
CD	70–80	0.9	0.3	4.3	15.3	-	0.6	21.4
		4.2	1.4	20.1	71.5		2.8

Примечание. Над чертой содержание в мг Р 2 О 5 /100 г почвы, под чертой – в % от суммы всех фракций.

Note. Above the line – content Р 2 О 5 /100 g of soil (mg), below the line – in % of the sum of all fractions.

Таблица 4. Статистические показатели распределения фосфатов в мерзлотных лесных пирогенно-трансформированных почвах Центральной и Южной Якутии

Table 4. Statistical indicators of phosphate distribution in permafrost forest pyrogenically transformed soils of Central and Southern Yakutia

Фосфаты	n	lim	^х	S	Sx	V, %
Палевая типичная постпирогенная, разрез 2Ч-14 (Центральная Якутия)
Р общ.	10	11.0–257.1	98.2	90.4	28.2	92
p _ орг. соед.	-//-	1.3–104.4	38.4	38.9	12.2	101
p мин.	-//-	9.7–152.7	59.8	51.8	16.2	87
p. _ рыхлосв.	-//-	3.0–6.1	3.9	1.0	0.3	26
Al-P	-//-	1.2–28.8	10.8	7.8	2.4	72
Fe-P	-//-	2.6–124.5	38.1	46.2	14.4	121
Са-Р	-//-	0.7–3.9	2.3	0.9	0.3	39
Оккл. Al(Fe)-P	10	0.4–10.1	4.6	2.5	0.8	54
	Бурозем	типичный постпирогенный, разрез 16-89ТУ (Южна			я Якутия)
Р общ.	8	98.0–427.2	233.6	117.0	41.8	18
p _ _ орг. соед.	-//-	65.4–241.3	139.0	54.7	19.5	39
p мин.	-//-	21.4–185.9	94.6	65.2	23.3	69
p „ рыхлосв.	-//-	0.3–36.5	5.4	12.6	4.5	233
Al-P	-//-	0.3–35.5	15.1	10.6	3.8	70
Fe-P	-//-	4.3–158.5	64.5	64.4	23.0	100
Са-Р	-//-	0.9–15.3	3.9	4.9	1.7	126
Оккл. Al(Fe)-P	8	0.6–6.0	3.4	1.9	0.7	56

Примечание. n – объем выборки. lim – пределы изменения содержания, х – среднее значение, S – стандартное отклонение, Sx – ошибка среднего, V – коэффициент вариации.

Note. n – sample volume, lim – limits of content variation, x – mean value, S – standard deviation, Sx – mean error, V – coefficient of variation.

Таблица 5. Оценка содержаний фосфатов в мерзлотных лесных пирогенно-трансформированных почвах

Центральной и Южной Якутии посредством статистики Вилкоксона

Table 5. Estimation of phosphate content in permafrost forest pyrogen-transformed soils of Central and Southern Yakutia using Wilcoxon statistics

Фосфаты	N	T	Wx	Wy	Wα, α=0.05	Wα, α=0.01
Р общ.	18	171	67	104	49	43
p орг. соед.	-//-	-//-	61	110	-//-	-//-
p мин.	-//-	-//-	81	90	-//-	-//-
p. рыхлосв.	-//-	-//-	143	28	-//-	-//-
Al-P	-//-	-//-	84	87	-//-	-//-
Fe-P	-//-	-//-	87	84	-//-	-//-
Са-Р	-//-	-//-	97	74	-//-	-//-
Оккл. Al(Fe)-P	18	171	108	63	49	43

Примечание. N – объем упорядоченной выборки, T – общая сумма рангов, Wx – сумма рангов выборки величины х (первой выборки), Wy – сумма рангов выборки величины y (второй выборки), Wα – критическое значение статистики Вилкоксона соответственно для α = 0.05 и α = 0.01 (Дмитриев, 2009, с. 319).

Note. N – volume of the ordered sample, T – total sum of ranks, Wx – sum of ranks of the sample of value x (the first sample), Wy – sum of ranks of the sample of value y (the second sample), Wα – critical value of the Wilcoxon statistic for α = 0.05 and α = 0.01, respectively (Dmitriev, 2009, p. 319).

Таблица 6. Значение коэффициентов корреляции между содержанием фракций минеральных фосфатов и физикохимическими свойствами пирогенно-трансформированных мерзлотных почв

Table 6. Correlation coefficients between the content of mineral phosphate fractions and physico-chemical properties of pyrogenically transformed permafrost soils

Фракции минеральных фосфатов	Физико-химические свойства
Фракции минеральных фосфатов	Р общ.	p, орг.	p мин.	рНн 2 о	Гумус	S*	<0.001 мм	<0.01 мм
Палевая типичная, разрез 2Ч-14 (Центральная Якутия)
Са-Р	-0.178	-0.273	-0.228	-0.206	-0.010	0.085	0.054	0.174
Al-P	0.763	0.737	0.763	-0.639	0.041	0.050	-0.532	-0.594
Fe-P	0.990	0.989	0.993	-0.787	0.520	0.366	-0.299	-0.353
Бурозем типичный, разрез 16-89ТУ (Южная Якутия)
Са-Р	-0.616	-0.548	-0.645	0.412	-0.207	-0.300	-0.774	-0.871
Al-P	0.042	0.156	-0.057	-0.097	0.751	0.787	-0.357	-0.319
Fe-P	0.953	0.874	0.978	-0.690	0.002	0.062	0.331	0.423

Примечание. S* – сумма обменных оснований, выделены статистически значимые связи для р = 0.95.

Note. S* – sum of exchangeable bases, statistically significant relationships are highlighted for p = 0.95.

Следовательно, необходимо полагать, что высокое содержание железофосфатов в обеих изучаемых мерзлотных почвах, а также окклюдированных алюмо-железофосфатов в палевой почве, является региональной особенностью фосфатного состояния данных почв и обусловлено проявлением в их генезисе процессов как криогенного, так и биогенно-пирогенного ожелезнения.

Впервые на проявление процесса криогенного ожелезнения в мерзлотных почвах криолитозоны в свое время обратила внимание Н.А. Ногина (Ногина, 1964; Ногина и др., 1968), относя его, главным образом, к генезису мерзлотно-таежных поверхностно-ожелезненных почв Восточного Забайкалья. В частности, она отмечала по поводу генезиса данных почв, что эти почвы образованы специфическими процессами криогенного ожелезнения, то есть денатурацией и частичной кристаллизацией несиликатных форм Fe при промерзании, при этом степень криогенного ожелез-нения здесь на одних и тех же породах нарастала с увеличением континентальности климата.

В наше время особенности генезиса и плодородия данных почв, связанные с педогеохимией Fe, также подтверждаются в последних исследованиях. В частности указано, что генезис и плодородие мерзлотно-таежных почв в значительной степени определяются содержанием в них подвижных соединений железа, при этом отмечается их аккумуляция в гумусовом и надмерзлотном горизонтах. Содержание подвижных форм железа по Мера и Джексону в суглинистых разновидностях этих почв может достигать больших величин порядка 1 000 мг/100 г почвы. Повышенное содержание Fe в данных почвах обуславливает микроструктуру почв и значительно уменьшает подвижность фосфатов (Савич и др., 2015).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенных исследований позволяют утверждать, что помимо криогенеза в формировании особенностей фосфатного состояния данных мерзлотных почв, развивающихся в ланшафтно-климатических условиях Центральной и Южной Якутии, оказывает влияние также и пирогенный фактор. Таким образом, образование и накопление Fe-P в мерзлотных лесных почвах указанных регионов криолитозоны Якутии происходит под влиянием процессов как криогенного, так и биогенно-пирогенного ожелезнения. Исходя из всего вышесказанного можно сделать следующие основные выводы.

1. Бурозем Южной Якутии, по сравнению с мерзлотной палевой почвой Центральной Якутии, формируется в условиях более мягкого и влажного континентального климата криолитозоны и отличается более высокой биогенностью, что проявляется в его повышенной гумусированности, а также более высоком содержании общего N и Р.
2. В составе фосфора бурозема абсолютно преобладали органофосфаты, составляя 51.8–81.3% от общего содержания данного элемента, в то время как в палевой почве, наоборот, превалировали минеральные формы Р, на долю которых приходилось 52.2– 88.2%.
3. Во фракционном составе минеральных фосфатов обеих изучаемых мерзлотных почв в основном преобладали фосфаты полуторных оксидов, относительное количество которых было равно 52.8–94.3%, а среди последних – фосфаты железа, содержание которых составляло 34.8–87.4%.
4. Исследуемые типы мерзлотных почв статистически достоверно различались по содержаниям почти всех форм фосфора и фракций минеральных фосфатов с высокой доверительной вероятностью р = 0.95 и р = 0.99. Лишь только для выборок количеств рыхлосвязанных фосфатов эти различия статистически не подтверждались.

Список литературы Пирогенная трансформация фосфатного состояния мерзлотных лесных почв Центральной и Южной Якутии

Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с.
Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 487 с.
Богданов Н.И. Валовой и органический фосфор в сибирских черноземах // Почвоведение. 1954. № 5. С. 27-32.
Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. 272 с.
Гинзбург К.Е. Фосфор основных типов почв СССР. М.: Изд-во “Наука”, 1981. 244 с.
Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: ЛИБРОКОМ, 2009. 328 с.
Краснощеков Ю.Н. Трансформация серогумусовых почв сосновых лесов под влиянием пожаров в юго-западном Прибайкалье // Лесоведение. 2011. № 2. С. 3-12.
Мякина Н.Б., Аринушкина Е.В. Методическое пособие для чтения результатов химических анализов почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 63 с.
Научно-прикладной справочник по климату СССР. Вып. 24. Якутская АССР. Книга 1. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 602 с.
Ногина Н.А. Почвы Забайкалья. М.: Наука, 1964. 314 с.
Ногина Н.А., Лебедева И.И., Шурыгина Е.А. К вопросу о влиянии низких отрицательных температур на растворимость и подвижность несиликатных форм железа // Почвоведение. 1968. № 2. С. 66-75.
Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. М.: Высшая школа, 2005. 558 с.
Петров Д.Г. Пути миграции углистых частиц в постпирогенных почвах тайги и тундры в зависимости от особенностей пожара и факторов среды // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2020. Вып. 105. С. 109-145. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-105-109-145.
Попович Л.П. Фосфатное состояние почв // Почвоведение. 1992. № 11. С. 24-35.
Практикум по почвоведению / Под ред. И.С. Кауричева. М.: Колос, 1980. 272 с.
Розанов Б.Г. Морфология почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 320 с.
Роде А.А. Система методов исследования в почвоведении. Новосибирск: Наука, 1971. 92 с.
Савич В.И., Скрябина Д.С., Норовосурэн Ж. Влияние криогенеза на генезис и плодородие мерзлотно-таежных почв // Известия ТСХА. 2015. Вып. 2. С. 5-14.
Чевычелов А.П. Пирогенез и горно-таежное континентальное гумидное почвообразование на Севере-Востоке Азии (на примере Южной Якутии). Новосибирск: СО РАН, 1997. 34 с.
Чевычелов А.П., Шахматова Е.Ю. Постпирогенные полициклические почвы в лесах Якутии и Забайкалья // Почвоведение. 2018. № 2. С. 243-252.
Чевычелов А.П., Захарова О.Г. К оценке фосфатного состояния мерзлотных почв Южной Якутии // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2020. Т. 25. С. 51-59.
Чевычелов А.П., Захарова О.Г., Бурнашева М.П. Фосфатное состояние мерзлотных почв Центральной Якутии // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2023. Т. 28. № 1. С. 104-116.
Johnson D.L. Biomante evolution ocnol the realistribution of organic matter by clay Podzol soil // Can. J. Soil. Sci. 1971. Vol. 51. No. 3. P. 509-513.

Еще

Статья научная