resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2023-28-1-104-116resar-12Research ArticleОбщая биология. ЭкологияGeneral biology. EcologyФосфатное состояние мерзлотных почв Центральной ЯкутииThe phosphate status of permafrost soils in Central Yakutiahttps://orcid.org/0000-0002-2668-9745ЧевычеловА. П.ChevychelovA. P.

ЧEВЫЧЕЛОВ Александр Павлович, доктор биологических наук, главный научный сотрудник

г. Якутск

CHEVYCHELOV, Aleksandr Pavlovich, Dr. Sci. (Biology), Сhief Researcher

Yakutsk

chev.soil@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4053-4977ЗахароваО. Г.ZakharovaO. G.

ЗАХАРОВА Ольга Гаврильевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник

г. Якутск

ZAKHAROVA, Olga Gavril’evna, Сand. Sci. (Biology), Researcher

Yakutsk

lya.choma@mail.ruБурнашеваМ. П.BurnashevaM. P.

БУРНАШЕВА Марианна Павловна, лаборант

г. Якутск

BURNASHEVA, Marianna Pavlovna, assistant

Yakutsk

Институт биологических проблем криолитозоны СО РАНРоссияInstitute for Biological Problems of Cryolithozone, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202305042023281104116Copyright © Чевычелов А.П., Захарова О.Г., Бурнашева М.П., 20232023Чевычелов А.П., Захарова О.Г., Бурнашева М.П.Chevychelov A.P., Zakharova O.G., Burnasheva M.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/12

Впервые изучено фосфатное состояние шести типов мерзлотных почв Центральной Якутии – лесных подзолистых, палево-бурых и палевых, а также лугово-степных черноземов, лугово-черноземных и черноземно-луговых. Определено общее содержание и внутрипрофильное распределение валового фосфора, а также формы минеральных фосфатов, определяемые по методике Чанга–Джексона и подвижные фосфаты по Гинзбург–Артамоновой. Средневзвешенное содержание валового фосфора в данных типах почв характеризуется как невысокое и изменяется от 174 до 376 мг/кг. При этом наиболее высокое количество валового фосфора отмечается в мерзлотных лугово-черноземных (376 мг/кг), черноземах (358) и палевых (344), несколько меньшее – в черноземно-луговых (302), а минимальное – в палево-бурых (214) и подзолистых (174 мг/кг) почвах. Показано, что в условиях криолитозоны Центральной Якутии, характеризующейся криоаридным климатом и сплошным распространением многолетней мерзлоты, формируются криогенные почвы, которые отличаются низкой биологической активностью и вследствие этого невысоким количеством доступных для растений фосфатов. Содержание подвижных фосфатов в изучаемых мерзлотных почвах в основном составляет 1,3–7,4 мг Р2О5/100 г почвы, характеризуется по Гинзбург–Артамоновой как очень низкое и низкое и не превышает 1–2 % от их валового содержания. Только в верхних горизонтах мерзлотных черноземов – наиболее теплых и плодородных почвах Центральной Якутии количество данных фосфатов составляет 18,3–42,1 мг Р2О5/100 г почвы (8–12 % от валового содержания) и оценивается как среднее и высокое. Отмечено, что в различных генетических горизонтах мерзлотных почв Центральной Якутии общее количество всех форм минеральных фосфатов, определяемых по Чангу–Джексону, варьирует в широких пределах и составляет от 11,4 до 188,0 мг Р2О5/100 г почвы. При этом исследуемые мерзлотные почвы данной территории также отличаются минимальным содержанием наиболее доступных для растений рыхлосвязанных фосфатов (2,7–6,0 мг Р2О5/100 г почвы), что обычно не превышает 10 % от их общего количества. Во фракционном составе минеральных фосфатов мерзлотных лесных почв Центральной Якутии абсолютно преобладают труднодоступные для растений фосфаты полуторных окислов, а среди последних – фосфаты железа, максимальное содержание которых достигает 63,1–92,6 % от общего количества всех фракций. В мерзлотных лугово-степных почвах данного региона также отмечается относительное повышение фосфатов кальция до 56,5–58,0 % от их суммарного содержания.

The phosphate state of six types of frozen soil in Central Yakutia (forest podzolic, pale brown and pale, meadowsteppe chernozems, meadow-chernozem, and chernozem-meadow) was studied for the first time. We estimated the total phosphorus content and intra-profile distribution, and calculated the forms of mineral phosphates using the Chang-Jackson method and mobile phosphates according to Ginzburg-Artamonova. The weighted average total phosphorus content in these types of soils was low (174–376 mg/kg). The highest amount of total phosphorus was observed in permafrost meadow-chernozem (376 mg/kg), chernozems (358 mg/kg), and pale (344 mg/kg), slightly lower in chernozem-meadow (302 mg/kg), and the lowest was in pale-brown (214 mg/kg) and podzolic soils (174 mg/kg). Under cryolithozone conditions in Central Yakutia, which is characterized by a cryoarid climate and continuous permafrost, cryogenic soils are characterized by low biological activity and, consequently, a low amount of phosphates available to plants. The mobile phosphate content in the studied frozen soils (1,3–7,4 mg Р2О5/100 g soil) was low and very low according to Ginzburg-Artamonova (not exceeding 1–2% of the gross content). The upper horizons of frozen chernozems, which are the warmest and most fertile soils in Central Yakutia, have the amount of phosphates (18,3–42,1 mg Р2О5/100 g soil), which makes 8–1 % of the gross content and is estimated as medium and high. In various genetic horizons of frozen soils in Central Yakutia, the total amount of all forms of mineral phosphates estimated accrording to Chang-Jackson varies widely and ranges from 11,4 to 188,0 mg Р2О5/100 g soil. The studied frozen soils also differ in the minimum content of the most loosely bound phosphates available to plants, amounting to 2,7–6,0 mg Р2О5/100g soil, which usually does not exceed 10 % of the total amount. We conclude that the fractional composition of mineral phosphates in the frozen forest soils of Central Yakutia is dominated by phosphates that are difficult for plants to reach. The maximum content of iron phosphates reaches 63,1–92,6 % of the total amount of all fractions. A relative increase in calcium phosphates to 56,5–58,0 % of the total content is observed in the frozen meadow-steppe soils of this region.

Центральная Якутиямерзлотные почвыфизико-химические свойстваваловой фосфорфосфатыCentral Yakutiafrozen soilsphysical and chemical propertiestotal phosphorusphosphatesСтатья подготовлена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ по проекту №0297-2021-0027, ЕГИСУ НИОКТР №АААА-А21-121012190033-5 с использованием оборудования ЦКП ФИЦ «ЯНЦ СО РАН»This study was carried out within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (project number 0297-2021-0027), (reg. number AAAA21-121012190033-5). We used the equipment provided by the Core Shared Research Facility (CSRF) of the Federal Research Centre “The Yakut Scientific Centre SB RAS”.ReferencesЧевычелов А.П., Захарова О.Г. К оценке фосфатного состояния мерзлотных почв Южной Якутии. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2020; 25(1):51–59. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2020-25-1-5Chevychelov A.P., Zaharova O.G. To the assessment of the phosphate status of permafrost soils of Southern Yakutia. Arctic and Subarctic Natural Resources. 2020; 25(1):51–59. (In Russ.) https://doi.org/10.31242/26189712-2020-25-1-5Попович Л.П. Фосфатное состояние почв. Почвоведение. 1992;11:24–35.Popovich L.P. The phosphate status of soils. Eurasian Soil Science. 1992; 11:24–35. (In Russ.)Гиль А.Ф. Групповой состав доступных фосфатов некоторых почв Коми АССР. Агрохимия. 1972; 2:34–38.Gil A.F. Group composition of available phosphates of some soils Komi ASSR. Agrochimija. 1972; 2:34–38. (In Russ.)Гинзбург К.Е. Фосфор основных типов почв СССР. М.: Наука; 1981. 241 с.Ginzburg K.E. Fosfor osnovnyh tipov pochv SSSR. Moscow: Nauka; 1981. 241 p. (In Russ.).Переверзев В.Н., Кошлева Е.А. Фосфор в подзолистых почвах Кольского полуострова. Почвоведение. 1997; 11:1349–1357.Pereverzev V.N., Koshleva E.A. Phosphorus in podzolic soils Kola Peninsula. Eurasian Soil Science. 1997; 11:1349–1357. (In Russ.).Богданов Н.И. Валовой и органический фосфор в сибирских черноземах. Почвоведение. 1954; 5:25–37.Bogdanov N.I. Gross and organic phosphorus in Siberian chernozem. Eurasian Soil Science. 1954; 5:25–37. (In Russ.).Поставская С.М., Гамзиков Г.П. О минеральных фосфатах черноземов Западной Сибири. Почвоведение. 1975; 1:93–101.Postavskaja S.M., Gamzikov G.P. About Mineral Phosphates chernozems of Western Siberia. Eurasian Soil Science. 1975; 1:93–101. (In Russ.).Антипина Л.П. Фосфор в почвах Сибири: Автореф. дис. … докт. сель.-хоз. наук. Омск. 1991. 36 с.Antipina L.P. The phosphorus in the soils of Siberia: Abstr. … Diss. Doct. Sci., Omsk. 1991. 36 р. (In Russ.).Танзыбаев М.Г., Спирина В.З. Фосфор в обыкновенных черноземах Хакасии. Вопросы географии Сибири. 1999; 181–187.Tanzybaev M.G., Spirina V.Z. The phosphorus in ordinary chernozems Khakassia. Voprosy geografii Sibiri. 1999; 181–187. (In Russ.).Мангатаев Ц.Д. Фосфатный фонд автоморфных почв Западного Забайкалья. Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2006; 4:79–83.Mangataev C.D. The phosphate fund of automorphic soils of the West Transbaikalia. Vestnik SVNC DVO RAN. 2006; 4:79–83. (In Russ.).Аверкина С.С. Структура фосфатного фонда Сибири по качественному составу. Инновации и продовольственная безопасность. 2018; 2(20):81–86. https://doi.org/10.31677/2311-0651-2018-0-2-80-86Averkina S.S. The structure of the phosphate of the foundation soils of Siberia in the qualitative composition. Innovations and Food Safety. 2018; 2(20):80–86. (In Russ.) https://doi.org/10.31677/2311-0651-2018-0-2-80-86Абашеева Н.Е. и др. Фосфатный режим луговочерноземных мерзлотных почв Еравнинской котловины (Бурятская АССР). Агрохимия. 1981; 4:31–36.Abasheeva N.E. et al. Phosphate regime of meadowchernozem permafrost soils of the Yeravninskaya basin (Buryat ASSR). Agrochimija. 1981; 4:31–36. (In Russ.)Пигарева Н.И. Особенности фосфатного фонда почв криолитозоны Забайкалья. Агрохимия. 2010; 6:3–12.Pigareva N.I. Features of Soil Phosphate Pool in the Cryolithozone of Transbaikalia. Agrochimija. 2010; 6:3–12. (In Russ.)Чевычелов А.П., Захарова О.Г. Фосфатное состояние и плодородие мерзлотных почв Южной Якутии. Плодородие. 2018; 4:43–45.Chevychelov A.P., Zaharova O.G. Phosphate status and fertility of cryogenic soils of South Yakutia. Plodorodie. 2018; 4:43–45. (In Russ.)Алябина И.О. и др. Единый государственный реестр почвенных ресурсов. Версия 1.0. Коллективная монография. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии; 2014. 768 с.Alyabina I.O. et al. Unified State Register of Soil Resources. Version 1.0. Monograph. Moscow: V.V. Dokuchaev Soil Institute of the Russian Agricultural Academy; 2014. 768 p. (In Russ.)Еловская Л.Г. Классификация и диагностика мерзлотных почв Якутии. Якутск: ЯФ СО АН СССР; 1987. 172 с.Yelovskaja L.G. Classification and diagnostics of permafrost soils in Yakutia. Yakutsk: YaF SO AN SSSR; 1987. 172 р. (In Russ.)Зольников В.Г. Рельеф и почвообразующие породы восточной половины Центральной Якутии. Материалы о природных условиях и сельском хозяйстве Центральной Якутии. 1954; 7–54.Zolnikov V.G. Relief and soil-forming rocks of the eastern half of Central Yakutia. Materialy o prirodnyh uslovijah i sel’skom hozjajstve Central’noj Yakutii. 1954; 7–54. (In Russ.)Роде А.А. Система методов исследования в почвоведении. Новосибирск: Наука; 1971. 92 с.Rode A.A. Sistema metodov issledovanija v pochvovedenii. Novosibirsk: Nauka; 1971. 92 р. (In Russ.)Розанов Б.Г. Морфология почв. M.: Изд-во МГУ; 1983. 320 с.Rozanov B.G. Morfologija pochv. Moscow: Izd-vo MGU; 1983. 320 р. (In Russ.)Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во МГУ; 1998. 272 с.Vorob’eva L.A. Chimicheskij analiz pochv. Moscow: Izd-vo MGU; 1998. 272 p. (In Russ.)Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука; 1975. 656 с.Agrochimicheskie metody issledovanija pochv. Moscow: Nauka; 1975. 656 р. (In Russ.).Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: ЛИБРОКОМ; 2009. 328 с.Dmitriev E.A. Matematicheskaja statistika v pochvovedenii. Moscow: LIBROKOM; 2009. 328 р. (In Russ.).Чевычелов А.П. и др. Географо-генетические особенности формирования свойств и состава мерзлотных почв Центральной Якутии. Почвоведение. 2009; 6:648–657.Chevychelov A.P. et al. Geographic and genetic specificity of permafrost-affected soils in Central Yakutia. Eurasian Soil Science. 2009; 6:648–657. (In Russ.)Зольников В.Г. Почвы восточной половины Центральной Якутии и их использование. Материалы о природных условиях и сельском хозяйстве Центральной Якутии. 1954; 55–221.Zolnikov V.G. Soils of the eastern half of Central Yakutia and their use. Materialy o prirodnyh uslovijah i sel’skom hozjajstve Central’noj Yakutii. 1954; 55–221. (In Russ.)Еловская Л.Г. и др. Мерзлотные засоленные почвы Центральной Якутии. М.: Наука; 1966. 274 с.Yelovskaja L.G. et al. Merzlotnye zasolennye pochvy Central’noj Yakutii. Moscow: Nauka; 1966. 274 р. (In Russ.)Еловская Л.Г. и др. К вопросу о классификации и систематике почв Якутии. Мерзлота и почва. Вып. III. Генезис, география и классификация мерзлотных почв. 1974; 29–78.Yelovskaja L.G. et al. On the classification and systematics of the soils of Yakutia. Permafrost and soil. Vol. III. Genesis, geography and classification of frosen soils. 1974; 29–78. (In Russ.)Петрова Е.И. Мерзлотные палевые и палевые осолоделые почвы на элювии алевролитов. Генезис и мелиорация почв Якутии. 1991; 42–54.Petrova E.I. Permafrost fawn and fawn salted soils on eluvia of siltstones. Genezis i melioracija pochv Yakutii. 1991; 42–54. (In Russ.)Десяткин Р.В. Почвообразование в термокарстовых котловинах – алаасах криолитозоны. Новосибирск: Наука; 2008. 301 с.Desyatkin R.V. Pochvoobrazovanie v termokarstovyh kotlovinah – alaasah kriolitozony. Novosibirsk: Nauka; 2008. 301 р. (In Russ.)Саввинов Д.Д. Физика мерзлотных почв. Новосибирск: Наука; 2013. 504 с.Savvinov D.D. Fizika merzlotnyh pochv. Novosibirsk: Nauka; 2013. 504 р. (In Russ.)Рузавин Ю.Н. и др. Содержание фосфатов в целинных и пахотных почвах Западного Забайкалья. Почвы степных и лесостепных экосистем Внутренней Азии и проблемы их рационального использования. 2015; 108–111.Ruzavin Ju.N. et al. Phosphates virgin and arable soil the western Transbaikalia. Pochvy stepnyh i lesostepnyh jekosistem Vnutrennej Azii i problemy ih racional’nogo ispol’zovanija. 2015; 108–111. (In Russ.)Кудрин С.А. Средний химический состав основных типов почв Европейской части СССР по валовым анализам. Почвоведение. 1963; 5:21–25.Kudrin S.A. Average chemical composition of the main types of soils of the European part of the USSR according to gross analyzes. Eurasian Soil Science. 1963; 5:21–25. (In Russ.)Коровин А.И. Роль температуры в минеральном питании растений. Л.: Гидрометеоиздат; 1972. 282 с.Korovin A.I. Rol’ temperatury v mineral’nom pitanii rastenij. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1972. 282 р. (In Russ.)Григорьева Л.Г. Фосфатное состояние почв Приморья. Агрохимический вестник. 2007; 3:10–12.Grigor’eva L.G. Phosphate state of primorye soils. Agrochimicheskij vestnik. 2007; 3:10–12. (In Russ.)Жоаким Т. и др. Особенности фосфатного состояния почв разной степени ферраллитизации и гумусированности. Плодородие. 2014; 1:33-34.Zhoakim T. Phosphate state of soils of with different degrees of ferrallitization and humification. Plodorodie. 2014; 1:33–34. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.