Soils of Steppe areas in the Cis-Tundra Open Woodland Subzone on the Right Bank of the Kolyma River in Its Lower Reaches

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The small steppe plots (steppoids) occur at southern slopes among open larch forests of the Lower Kolyma area (northeast Siberia). Depending on a soil parent material they are divided into petrophytic (on a bedrock eluvo-diluvium) and thermophytic (on a silty loam of the Yedoma formation (Ice Complex)) steppoids. A xeromorphic deep thawing soils with diverse humus accumulative horizons, high roots content and considerable water stable powder-like structure develop under steppoids. Soils of steppoids are zooturbated, especially thermophytic ones. They differ from those of the surrounding taiga landscape in the following features: decreased actual and potential acidity; higher content of exchange bases, water-soluble salts, carbonates and organic nitrogen; smaller ratio between concentrations of oxalate- and dithionite-extractable iron. Dark mulle-like forms of humus on the surface of mineral grains are widely represented among the microaccumulations of organic matter in taiga-steppe soils. The cryoxerozem soil formation trait shows better in the event of petrophytic steppoids. Despite the similarity of the soils of thermophytic steppoids with steppe cryoarid ones, they differ in the absence of carbonate accumulative and criohumic horizons as well as the relatively high acidity. Flow-carbonaceous grey-humus lithozem and flow-carbonaceous grey-humus or duff dark-humus soils are distinguished within the petrophytic steppoids just as surface-turbated (zooturbated) grey-humus or duff dark-humus soils are distinguished within the thermophytic steppoids.

About the authors

D. G. Fedorov-Davydov

Institute of Physico-Chemical and Biological Problems of Soil Science of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: muss-96@yandex.ru
Russian Federation, Pushchino, 142290

S. P. Davydov

Pacific Institute of Geography FEB RAS, North-Eastern Research and Experimental Station

Email: muss-96@yandex.ru
Russian Federation, Chersky, 678830

S. V. Gubin

Institute of Physico-Chemical and Biological Problems of Soil Science of the Russian Academy of Sciences

Email: muss-96@yandex.ru
Russian Federation, Pushchino, 142290

A. I. Davydova

Pacific Institute of Geography FEB RAS, North-Eastern Research and Experimental Station

Email: muss-96@yandex.ru
Russian Federation, Chersky, 678830

O. G. Zanina

Institute of Physico-Chemical and Biological Problems of Soil Science of the Russian Academy of Sciences

Email: muss-96@yandex.ru
Russian Federation, Pushchino, 142290

M. V. Shchelchkova

North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov

Email: muss-96@yandex.ru
Russian Federation, Yakutsk, 677000

G. G. Boeskorov

Institute of Geology of Diamond and Precious Metals SB RAS

Email: muss-96@yandex.ru
Russian Federation, Yakutsk, 677980

References

  1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1962. 491 с.
  2. Берман Д.И. Тундростепи плейстоценовой Берингии и современные насекомые // Природа. 2001. № 11. С. 22–33.
  3. Берман Д.И., Алфимов А.В. Микроклиматическая обусловленность существования степных экосистем в Субарктике северо-востока Азии // Бюл. МОИП. Отдел биологический, 1993. Т. 98. Вып. 3. С. 118–128.
  4. Берман Д.И., Алфимов А.В. Реконструкция климатов позднего плейстоцена азиатской и центральной Берингии по энтомологическим данным // Вестник ДВО РАН. 1998. № 1. С. 27-34.
  5. Берман Д.И., Алфимов А.В., Мажитова Г.Г., Гришкан И.Б., Юрцев Б.А. Холодные степи северо-востока Азии. Магадан: ИБПС ДВО РАН, 2001. 183 с.
  6. Бронникова М.А., Герасимова М.И., Конопляникова Ю.В., Гуркова Е.А., Черноусенко Г.И., Голубцов В.А., Ефремов О.Е. Криоаридные почвы как генетический тип в классификации почв России: география, морфология, диагностика // Почвоведение. 2022. № 3. С. 263–280.
  7. Быстряков Г.М. Почвы и почвенный покров холодных полузасушливых областей Северо-Востока СССР (на примере верховьев разрез Колымы). Автореф. дис. ... канд. геогразрез наук. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 28 с.
  8. Быстряков Г.М. Высокогумусные иллювиально-метаморфические почвы Западной Чукотки // Почвоведение. 1988. № 1. С. 5–17.
  9. Быстряков Г.М., Кулинская Е.В. Почвы степных криоаридных ландшафтов верховьев Колымы и Индигирки // География и генезис почв Магаданской области. Владивосток, 1980. С. 143–160.
  10. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М.: Высшая школа, 1973. 399 с.
  11. Васьковский А.П. Спорово-пыльцевые спектры современных растительных сообществ Крайнего Северо-Востока СССР и их значение для восстановления четвертичной растительности // Материалы по геологии и полезным ископаемым Северо-Востока СССР. Магадан: Книжное изд-во, 1957. № 11. С. 130–178.
  12. Васьковский А.П. Географические особенности почв лесной области Крайнего Северо-Востока СССР // Краеведческие записки. 1960. Вып. 3. С. 72–108.
  13. Волковинцер В.И. Степные криоаридные почвы. Новосибирск: Наука (Сибирское отделение), 1978. 208 с.
  14. Геологическая карта Северо-Востока СССРАЗРЕЗ Масштаб 1 : 1 500 000. МинГео РСФСР, Камчатское ПГО, Северо-Восточное ПГО, Якутское производственное геологическое объединение (Якутскгеология). 1980.
  15. Герасимов И.П. Самобытность генетических типов почв Сибири // Сибирский географический сборник. № 2. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 7–27.
  16. Гриненко О.В., Гладенков Ю.Б., Буданцев Л.Ю. Палеоген и неоген Северо-Востока СССР. Якутск, 1989. 181 с.
  17. Губин С.В. Позднеплейстоценовое почвообразование на лессово-ледовых отложениях Северо-Востока Евразии. Автореф. дис. … докт. биол. наук. Пущино, 1999. 36 с.
  18. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М.: Колос, 1972. 360 с.
  19. Заславская Т.М., Петровский В.В. Флора сосудистых растений окрестностей пос. Черский (Северная Якутия) // Ботанический журнал. 1994. Т. 79. № 2. С. 65–79.
  20. Зольников В.Г. Почвы восточной половины Центральной Якутии и их использование // Материалы о природных условиях и сельском хозяйстве Центральной Якутии. Вып. 1. Якутск: Изд-во АН СССР, 1954. С. 55–221.
  21. Зонн С.В. Железо в почвах. (Генетические и географические аспекты). М.: Наука, 1982. 207 с.
  22. Иванова Е.Н., Розов Н.Н., Ерохина А.А., Ногина Н.А., Носин В.А., Уфимцева К.А. Новые материалы по общей географии и классификации почв полярного и бореального пояса Сибири // Почвоведение. 1961. № 11. С. 7–23.
  23. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена., 2004. 342 с.
  24. Кожевников Ю.П. Критический обзор данных, касающихся проблемы флорогенеза Чукотки // Ботанический журнал, 1977. Т. 62. № 3. С. 445–460.
  25. Кожевников Ю.П. Ботанико-экологические наблюдения на Колыме в районах среднего течения разрез Березовки и пос. Черский // Биология и экология растений бассейна Колымы. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. С. 99-117.
  26. Козицкая Л.Т., Разживин В.Ю. Реликтовые ксерофитные сообщества на западе Чукотского полуострова и их почвы // Экология. 1985. № 3. С. 32–38.
  27. Лавренко Е.М. История флоры и растительности СССР по данным современного распространения растений // Растительность СССР. Т. 1. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1938. С. 235–296.
  28. Лавренко, Е.М., Карамышева З.В., Никулина Р.И. Степи Евразии. Л.: Наука, 1991. 146 с.
  29. Мажитова Г.Г. Почвенный покров бассейна разрез Сибит-Тыэллах // Пояс редколесий верховий Колымы. Владивосток, 1985. С. 30–43.
  30. Макеев О.В., Остроумов В.Е. Температурное поле и годовые теплообороты в почвах // Успехи почвоведения: Советские почвоведы к XIII Международному конгрессу почвоведов, Гамбург / Под. ред. Ковды В.А., Глазовской М.А. М.: Наука, 1986. С. 27–32.
  31. Максимович С.В. Экология степных почв и растительности на Крайнем Северо-Востоке Якутии (зона тундры и лесотундры) // Криосфера Земли, 1998. Т. 2. № 2. С. 26–32.
  32. Наумов Е.М. Криоаридные почвы Северного полюса холода // Мерзлота и почвы. Докл. Всесоюз. Конф. по мерзлотным почвам. Якутск, 1974. Т. 3. С. 104–110.
  33. Наумов Е.М. Почвы и почвенный покров Северо-Востока Евразии. Диссертация … д. с.-х. н. в форме научного доклада. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1993. 63 с.
  34. Наумов Е.М., Андреева Н.А. Почвы остепненных склонов Яно-Индигирского нагорья (таежно-степные почвы экстраконтинентальных областей Северо-Востока СССР) // Почвоведение. 1963. № 3. С. 62–70.
  35. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992. 400 с.
  36. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981. 271 с.
  37. Пустовойтов К.Е. Кутаны иллювиирования автоморфных щебнистых почв мерзлотных ландшафтов Дальнего Востока. Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 26 с.
  38. Работнов Т.А. В степях Центральной Якутии // Природа. 1945. № 2. С. 65–66.
  39. Скрябин С.З., Коноровский А.К. Растительность и почвы степей среднего течения Индигирки // Ботанические материалы по Якутии. Якутск, 1975. С. 38–47.
  40. Соколов И.А., Быстряков Г.М., Кулинская Е.В. К характеристике ультраконтинентального холодного аридного почвообразования // Специфика почвообразования в Сибири. Новосибирск: Наука (Сибирское отделение), 1979. С. 9–13.
  41. Сочава В.Б., Липатова В.В. Группировки степных растений в Амурской подтайге // Тразрез Московского общества испытателей природы. Сб. работ по геоботанике, ботанической географии, систематике растений и палеогеографии. М.: МОИП, 1960. С. 263–276.
  42. Федоров-Давыдов Д.Г., Давыдов С.П., Давыдова А.И., Остроумов В.Е., Холодов А.Л., Сороковиков В.А., Шмелев Д.Г. Температурный режим почв Северной Якутии // Криосфера Земли. 2018. № 4. С. 15–24.
  43. Черняховский Д.А. Эколого-генетический анализ тундро-степных почв Северо-Востока Сибири // Почвоведение. 1995. № 5. С. 541–550.
  44. Шелудякова В.А. Растительность бассейна реки Индигирки // Советская ботаника. 1938. № 4–5. С. 43-79.
  45. Шелудякова В.А. Растительность Верхоянского района Якутской АССР (ботанико-географический очерк). Якутск: Якутское гос. изд-во, 1948. 66 с.
  46. Шелудякова В.А. Степная растительность Якутского Заполярья // Тр. Ин-та биологии ЯФ АН СССР. Вып. 3. Якутск, 1957. С. 68–82.
  47. Шер А.В., Каплина Т.Н., Гитерман Р.Е., Ложкин А.В., Архангелов А.А., Вирина Е.И., Зажигин В.С., Киселев С.В., Кузнецов Ю.В. Позднекайнозойские отложения Колымской низменности. Путеводитель научной экскурсии XIV Тихоокеанского научного конгресса. Тур 11. М.: Тихоокеанская научная ассоциация, 1979. 117 с.
  48. Шмелев Д.Г, Рогов В.В., Губин С.В., Давыдов С.П. Криолитогенные отложения на правобережье низовий разрез Колыма // Вестник Моск. ун-та. Серазрез 5, география, 2013. № 3. С. 66–72.
  49. Юрцев Б.А. Проблемы ботанической географии Северо-Восточной Азии. Л.: Наука, 1974. 159 с.
  50. Юрцев Б.А. Некоторые вопросы типологии степных сообществ Северо-Восточной Азии // Ботанический журнал. 1978. Т. 63. № 11. С. 1566–1578.
  51. Юрцев Б.А. Реликтовые степные комплексы Северо-Восточной Азии. (Проблемы реконструкции криоксеротических ландшафтов Берингии). Новосибирск: Наука, 1981. 168 с.
  52. Яровой М.И. Растительность бассейна разрез Яны и Верхоянского хребта // Советская ботаника. 1939. № 1. С. 21–40.
  53. Binney H.A., Edwards M.E., Macias-Fauria M., Lozhkin A.V., Anderson P.M., Kaplan J.O., Bezrukova E. et al. Vegetation of Eurasia from the last glacial maximum to present: key biogeographic patterns // Quat. Sci. Rev. 2017. V. 157. P. 80–97.
  54. Blinnikov M.S., Gaglioti B.V., Walker D.A., Wooller M.J., Zazula G.D. Pleistocene graminoid-dominated ecosystems in the arctic // Quat. Sci. Rev. 2011. V. 30. P. 2906–2929.
  55. Davydov S., Davydova A., Schelchkova M., Makarevich R., Fyodorov-Davydov D., Loranty M., Boeskorov G. Essential mineral nutrients of the high-latitude steppe vegetation and the herbivores of mammoth fauna // Quater. Sci. Rev. 2020. V. 228. P. N106073.
  56. Heslop J.K., Chandra S., Sobzcak W.V., Davydov S.P., Davydova A.I., Spektor V.V., Katey M. Walter Anthony, Variable respiration rates of incubated permafrost soil extracts from the Kolyma River lowlands, north-east Siberia // Polar Research. 2017. V. 36. P. 1751–8369.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The research area with the location of petrophytic (I – Raspberry Yar (two stepoids), II – Cheglok) and thermophytic (III – the foot of the city of Molinka, IV – Bubyakinsky dachas) stepoids: 1 – petrophytic stepoids, 2 – thermophytic stepoids, 3 – points of study of zonal soils of woodlands.

Download (792KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Soil moisture by weight in the summer (a) and autumn (b) seasons. The dotted line shows the distribution of values in frozen horizons.

Download (159KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Microstructure of soils of thermophytic stepoid (a–e, Bubyakinsky dachas area, section 103-87, AYtu horizon) and larch woodlands (f, Molinka slope, section 46-85, CRMpl horizon): a – general microstructure of the AYtu horizon of thermophytic stepoid soil, b – mineral films and clumps of dark mullet-like humus on surfaces of mineral grains, c – cryogenic microaggregation of the material, d – cryogenic microstructuring under the influence of ice slots, e – coagulation microaggregate with a compacted structure, f – general microstructure of the CRMpl horizon of the larch woodlands soil.

Download (2MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The content of non-silicate forms of iron (a) and aluminum (b) in the studied soils (calculated for calcined soil): 1 – the content of dithionite-soluble Fe2O3, 2 – the content of oxalate-soluble Fe2O3, 3 – the content of oxalate-soluble Al2O3.

Download (111KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The content of organic carbon in the soils of the petrophytic stepoid (a – Raspberry Yar, section 1-08), thermophytic stepoid (Bubyakinsky dachas area: b – section B-07, upper part of the slope; c – section B-07, middle part of the slope; d – section C-07, lower part of the slope e – section E-07, the lower part of the slope) and sparse woodlands (f – Raspberry Yar, section 501-08; g – the foot of the city of Moles, section 46-85): 1 – peat horizons, 2 – humus horizons, 3 – humus-dark humus horizons, 4 – gray humus horizons, 5 – humus-underdeveloped horizons, 6 – pale yellow horizons, 7 – signs of peeling; 8 – zoo and cryoturbation inclusions of organic matter, 9 – fragments of rocks, 10 – permafrost roof.

Download (225KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The content of water–soluble salts in the soils of the petrophytic stepoid (a – Raspberry yar, section 4-08), thermophytic stepoid (b – Bubyakinsky dachas area, section 601-08) and woodlands (c - Raspberry Yar, section 501-08). Ion content: 1 – HCO–3 , 2 – Cl–, 3 – SO42–, 4 – K+, 5 – Na+, 6 – Mg2+, 7 – Ca2+.

Download (156KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Microbiomorphs isolated from the soil of a thermophytic stepoid (Bubyakinsky dachas area, section 601-08): a – phytoliths of cereals, b – remnants of larch.

Download (560KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. The content of water-soluble organic matter in the soil of a thermophytic stepoid (Bubyakinsky dachas area, an analogue of section 601-08).

Download (77KB)
Indexing metadata
10. Supplement 1
Download (31KB)
Indexing metadata
11. Supplement 2
Download (4MB)
Indexing metadata
12. Supplement 3
Download (44KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences