Soils of Tundra and Sub-Tundra Larch Open Woodland of Tit-Ary Island (Delta of the Lena): Genesis, Properties, and Distribution Trends

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Physico-chemical properties and vertical distribution patterns of clay minerals were studied in the permafrost affected soils from the tundra and sub-tundra larch open woodland of Tit-Ary island. That unique complex is located in the delta of the Lena river, Republic of Sakha (Yakutia). Despite the small size of the island and the fact that permafrost is close to the surface, several variants of pedogenesis determine the soil diversity in this area. The soils are characterized by various degrees of gleyic and stagnic properties due to sandy or loamy texture and location in the landscapes (top of the hills as well as steep or gentle slope). Mineral association is the same in the studied profiles characterized by the predominance of two components – chlorite and illite. Iron hydroxide–lepidocrocite occurred on the boundary of permanently frozen ground in the profile within pronounced spodic features as well as smectitic clay indentified in the both horizon of this permafrost affected soil can be attributed as a result of modern pedogenesis.

About the authors

M. V. Okoneshnikova

Institute of Biological Problems of the Cryolithozone, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: mvok@yandex.ru
Russian Federation, Yakutsk, 667891

S. N. Lessovaia

St. Petersburg State University

Email: mvok@yandex.ru

Institute of Earth Sciences

Russian Federation, St. Petersburg, 199178

A. Z. Ivanova

Institute of Biological Problems of the Cryolithozone, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: mvok@yandex.ru
Russian Federation, Yakutsk, 667891

R. V. Desyatkin

Institute of Biological Problems of the Cryolithozone, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: mvok@yandex.ru
Russian Federation, Yakutsk, 667891

References

  1. Васильевская В.Д. Почвообразование в тундрах Средней Сибири. М.: Наука, 1980. 235 с.
  2. Градусов Б.П. Карта почвообразующих и подстилающих пород мира. Ее генетико-географический анализ и закономерности почвообразования // Почвоведение. 2000. № 2. С. 180–195.
  3. Губин С.В. Динамика формирования тундровых неглеевых почв // Почвоведение. 1993. № 10. С. 62–70.
  4. Губин С.В. Позднеплейстоценовое почвообразование на Приморских низменностях Севера Якутии // Почвоведение. 1994. № 8. С. 5–14.
  5. Губин С.В. Позднеплейстоценовое почвообразование на лессово-ледовых отложениях северо-востока Евразии. Автореф. дис. … докт. биол. наук. Пущино, 1999. 36 с.
  6. Губин С.В. Голоценовая история формирования почв на приморских низменностях севера Якутии // Почвоведение. 2001. № 12. С. 1413–1420.
  7. Десяткин Р.В., Тетерина Л.В. Почвы дельты реки Лены // Генезис и мелиорация почв Якутии. Якутск: Якутский научный центр СО АН СССР, 1991. С. 55–66.
  8. Десяткин Р.В., Лесовая С.Н., Оконешникова М.В., Иванова А.З. Криоземы и палевые слабодифференцированные почвы тундр и тайги Якутии: свойства, минералогический состав и классификация // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1423–1436. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120042
  9. Десяткин Р.В., Лесовая С.Н., Оконешникова М.В., Иванова А.З., Платонова Н.В. Мерзлотные почвы бассейна р. Алазея: свойства, минералогический состав и классификация // Почвоведение. 2023. № 2. С. 131–142. https://doi.org/1010.31857/S0032180X2260086X
  10. Еловская Л.Г., Петрова Е.И., Тетерина Л.В. Тундровые почвы Приморской низменности // Почвенные исследования Якутии. Якутск: Якутский филиал СО АН СССР, 1974. С. 27–37.
  11. Еловская Л.Г., Петрова Е.И., Тетерина Л.В. Почвы Северной Якутии. Новосибирск: Наука, 1979. 303 с.
  12. Игнатенко И.В. Почвы основных тундровых биогеоценозов Западного Таймыра // Биогеоценозы Таймырской тундры и их продуктивность. Л.: Наука, 1971. С. 57–107.
  13. Игнатенко И.В. Почвенный покров // Ары-Мас. Природные условия, флора и растительность самого северного лесного массива. Л.: Наука, 1978. С. 30–57.
  14. Исаев А.П., Габышева Л.П., Михалева Л.Г. Особенности роста лиственницы Каяндера у северной границы ареала на острове Тит-Ары (низовья р. Лены) // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2009. Т. 114. № 3. С. 59–62.
  15. Исаев А.П., Габышева Л.П., Михалева Л.Г. Эколого-географические особенности лесного массива на острове Ти-Ары (дельта реки Лены) // География и природные ресурсы. 2016. № 2. С. 53–61.
  16. Караваева Н.А. К характеристике арктотундровых почв о-ва Большого Ляховского // О почвах Восточной Сибири. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 109–129.
  17. Караваева Н.А. Тундровые почвы Северной Якутии. М.: Наука, 1969. 205 с.
  18. Караваева Н.А., Таргульян В.О. Об особенностях распределения гумуса в тундровых почвах Северной Якутии // Почвоведение. 1960. № 12. С. 36–45.
  19. Караваева Н.А., Таргульян В.О. К изучению почв тундр Северной Якутии // О почвах Восточной Сибири. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 53–73.
  20. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  21. Куницкий В.В. Криолитология низовья Лены. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1989. 162 с.
  22. Лупачев А.В. Взаимосвязь криоземов тундр Колымской низменности с верхним слоем многолетнемерзлых отложений. Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2010. 30 с.
  23. Мергелов Н.С. Почвообразование, почвенный покров и запасы углерода в Колымских тундрах и редколесьях. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. М., 2007. 28 с.
  24. Наумов Е.М. Почвы и почвенный покров Северо-Востока Евразии. Автореф. … дис. докт. с.-х. наук. М., 1993. 63 с.
  25. Наумов Е.М., Градусов Б.П. Особенности таежного почвообразования на крайнем Северо-Востоке Евразии. М.: Колос, 1974. 147 с.
  26. Оконешникова М.В. Почвы острова Тит-Ары // Бюл. МОИП. Отд. Биол. 2009. Т. 114. № 3. Приложение 1. С. 150–158.
  27. Полевой определитель почв. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева. 2008. 182 с.
  28. Растительный и животный мир дельты реки Лены. Якутск, 1985. 139 с.
  29. Северная Якутия. Физико-географическая характеристика. Л.: Тр. ААНИИ. т. 236. 1962. 279 с.
  30. Седов С.Н., Васенева Э.Г., Шоба С.А. Современные и древние процессы выветривания в почвах на основных породах острова Валаам // Почвоведение. 1992. № 7. С. 83–97.
  31. Справочник по климату СССР. Вып. 24. ч. 2. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 398 с.
  32. Справочник по климату СССР. Вып. 24. ч. 4. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 350 с.
  33. Тетерина Л.В. Почвы Колымской низменности // Почвенные и ботанические исследования в Якутии. Якутск: Институт биологии, 1972. С. 50–61.
  34. Тетерина Л.В. Закономерности распространения тундровых почв Оленекско-Анабарской низменности // Биологические проблемы Севера. VII симпозиум. Петрозаводск, 1976. С. 136–139.
  35. Alekseev A., Alekseeva T., Ostroumov V., Siegert C., Gradusov B. Mineral transformation in permafrost-affected soils. North Kolyma Lowland. Russia // Soil Sci. Soc. Am. J. 2003. V. 67. P. 596–605. https://doi.org/10.2136/sssaj2003.0596
  36. Bockheim J.G., Tarnocai C. Recognition of cryoturbation for classifying permafrost-affected soils // Geoderma. 1998. V. 81. P. 281–293. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(97)00115-8
  37. Boyer S.J. Chemical weathering of rocks on the Lassiter Coast, Antarctic Peninsula, Antarctica // New Zealand J. Geology Geophysics. 1975. V. 18(4). P. 623–628.
  38. Cajander A.K. Beiträge zur Kenntniss der Vegetation der Alluvionen des nordlichen Eurasiens. I. Die Alluvionen des unteren Lena-Thales // Acta Soc. Sci. Fennical. 1903. V. 32(1). P. 1–182.
  39. Churchman G.J. Clay minerals formed from micas and chlorites in some New Zealand soils // Clay Miner. 1980. V. 15(3). P. 59–76. https://doi.org/10.1180/claymin.1980.015.1.05
  40. Desyatkin R.V., Karpov N.S., Zakharova V.I., Desyatkin A.R., Hinzmann L.D. Soil and vegetative covers on tundra polygon of the GAME project in the vicinity of Tiksi // Research Report of IHAS. 1998. V. 4. P. 1–10.
  41. Gentsch N., Mikutta R., Shibistova O., Wild B., Schnecker J., Richter A., Urich T. et al. Properties and bioavailability of particulate and mineral-associated organic matter in Arctic permafrost soils. Lower Kolyma Region. Russia // Eur. J. Soil Sci. 2015. V. 66. P. 722–734. https://doi.org/10.1111/ejss.12269
  42. Gjems O. Some notes on clay minerals in Podzol profiles in Fennoscandia // Clay Minerals Bulletin. 1960. V. 4(24). P. 208–211.
  43. Gjems O. A swelling dioctahedral clay mineral of a vermiculite-smectite type in the weathering horizons of Podzols // Clay Minerals Bull. 1963. V. 5. P. 183–193.
  44. Harris W., White N.G. X-ray diffraction techniques for soil mineral identification // Methods of Soil Analysis. Editors: Ulery A.L., Drees L.R. Part 5. Mineralogical Methods, SSSA Book Series, No. 5. Madison, Wisconsin, 2008. 81–115 p.
  45. IUSS Working Group WRB. 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. 2015. FAO, Rome.
  46. Lessovaia S.N., Desyatkin R.V., Okoneshnikova M.V., Ivanova A.Z. Clay mineralogy of Cryosols formed in an ultra-continental climate of Siberia // The VIII Congress of the Dokuchaev Soil Science Society. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. 2021. V. 862. P. 012070. https://doi.org/10.1088/1755-1315/862/1/012070
  47. PDF-2 2020 (Powder Diffraction File). ICDD (International Centre for Diffraction Data). № 01-074-6247.
  48. Righi D., Huber K., Keller C. Clay formation and podzol development from postglacial moraines in Switzerland // Clay Minerals. 1999. V. 34. P. 319–332.
  49. Wilson M.J. Weathering of the primary rock-forming minerals: processes, products and rates // Clay Minerals. 2004. V. 39. P. 233–266.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The location of Tit-Ary Island on the physical and geographical map (a) and the sections of the objects of research on the satellite image (b).

Download (629KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-ray diffractograms of silty fractions from the soils of the pre-tundra woodlands located on gentle (p.4-09) and steep (p.7-09) slopes and a wide peak (p.13-09) uvalov. Symbols: I – G┴ in p.4-09; I – Outside, II – VNFg┴ in p.7-09; I – SRg, II – SR┴ in p.13-09. Kln – kaolinite, Ill – illite, Chl – chlorite, Chl/V – mixed–layer chlorite–vermiculite formations, Sm - smectite phase, represented by disordered mixed-layer formations with a high content (≥50%) of smectite layers, L – lepidocrocite, Qtz – quartz, Fs – feldspar. Sample: 1 – saturated with magnesium, 2 – saturated with ethylene glycol, 3 – calcined at 550 ° C.

Download (780KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences