Вплив гідротермічного режиму на міграцію карбонатів кальцію у темно-сірих опідзолених ґрунтах на схилах різних експозицій у Харківській області
DOI:
https://doi.org/10.31073/acss98-03Ключові слова:
карбонат кальцію; міграція; схил; експозиція; термічний режим; темно-сірий опідзолений ґрунтАнотація
Представлено результати дослідження особливостей гідротермічного режиму темно-сірих опідзолених ґрунтів (Luvic Greyzemic Phaeozem (Loamic)) на схилах різної експозиції та сезонної динаміки міграції карбонатів кальцію у їхніх профілях. Дослідження проведено в Харківській області України на чотирьох близько розміщених локаціях: на схилах північно-західної та південно-східної експозицій, а також на рівнинній території та на дні балки. Встановлено, що сезонна глибина залягання карбонатів, як важлива морфологічна характеристика ґрунту, значною мірою залежить від динаміки температури і вмісту вологи у профілі ґрунту, зумовленої експозицією схилів. Вміст вологи у ґрунті визначали термостатно-ваговим методом, проби відбирали у шарі 0–120 см з кроком 10 см. Температуру ґрунту вимірювали цілодобово (з інтервалом 30 хвилин) протягом усього періоду досліджень за допомогою термосенсорів, оснащених цифровими датчиками DS18B20, встановленими з кроком 10 см (до 120 см) і одним датчиком на поверхні ґрунту (0 см). Кількість опадів вимірювали за допомогою опадоміра. Висоту снігового покриву і ступінь покриття фіксували щоденно за наявності снігу. Особливу увагу приділено ролі сезонних змін вологості ґрунту в процесах міграції та осадження карбонатів. Описано механізми вертикальної диференціації вмісту неорганічного вуглецю у ґрунтовому профілі у формі карбонатів. Проаналізовано моделі їх міграції та її залежність від кліматичних, гідрологічних і біологічних чинників. Встановлено, що на північно-західному схилі, де тривалий час ґрунт залишається у стані підвищеної вологості, переважає низхідна вертикальна міграція розчинених карбонатів. На південно-східному схилі, в умовах високої інсоляції та інтенсивного випаровування, карбонати концентруються у верхніх горизонтах. На рівнинній ділянці спостерігаються проміжні (відносно схилових) гідротермічні характеристики ґрунту (сезонні коливання температури та вологості), які зумовлюють двоспрямовану міграцію карбонатів — їх вимивання в нижні горизонти восени та взимку і підйом угору навесні. У роботі розглянуто можливу індикаційну роль карбонатних конкрецій у ґрунтовому профілі — як свідчення міграційно-акумулятивних процесів, напрямку та інтенсивності міграції карбонатів, а також зміни гідротермічних умов у процесі ґрунтоутворення. Зазначено, що конкреції можуть мати як реліктове походження від материнської породи, так і бути результатом процесу ґрунтоутворення. За результатами спостережень доведено, що рельєф, гідротермічні умови та біологічна активність є ключовими факторами, які визначають розподіл і динаміку карбонатів у профілях досліджуваних темно-сірих опідзолених ґрунтів.
Посилання
Khalidy, R., Arnaud, E., & Santos, R., M. (2022). Natural and Human-Induced Factors on the Accumulation and Migration of Pedogenic Carbonate in Soil: A Review. Land, 11 (9), 1448. https://doi.org/10.3390/land11091448
Monger, H. C., Kraimer, R. A., Khresat, S., Cole, D. R., Wang, X., & Wang, J. (2015). Sequestration of inorganic carbon in soil and groundwater. Geology, 43(5), Р. 375-378. https://doi.org/10.1130/G36449.1
Leogrande, R., Vitti, C., Castellini, M., Mastrangelo, M., Pedrero, F., Vivaldi, G. A., & Stellacci, A. M. (2021). Comparison of Two Methods for Total Inorganic Carbon Estimation in Three Soil Types in Mediterranean Area. Land, 10 (4), 409. https://doi.org/10.3390/land10040409
Sanderman, J. (2012). Can management induced changes in the carbonate system drive soil carbon sequestration? A review with particular focus on Australia. Agriculture, Ecosystems & Environment, 155, 70-77. https://doi.org/10.1016/j.agee.2012.04.015
Monger, H. C. (2014). Soils as generators and sinks of inorganic carbon in geologic time. In A. E. Hartemink, K. McSweeney (Eds.), Soil Carbon (pp. 27-36). Springer: Cham, Switzerland.
Dietrich, F., Diaz, N., Deschamps, P., Ngatcha, B., N., Sebag, D., & Verrecchia, E. P. (2017). Origin of calcium in pedogenic carbonate nodules from silicate watersheds in the Far North Region of Cameroon: Respective contribution of in situ weathering source and dust input. Chemical Geology, 460(5), 54-69. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2017.04.015
Dang, C., Kong, F., Li, Y., Jiang, Z., & Xi, M. (2022). Soil inorganic carbon dynamic change mediated by anthropogenic activities: An integrated study using meta-analysis and random forest model. Science of The Total Environment, 835, 155463. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155463
Emmerich, W. E. (2003). Carbon dioxide fluxes in a semiarid environment with high carbonate soils. Agricultural and Forest Meteorology, 116(1-2), 91-102. https://doi.org/10.1016/S0168-1923(02)00231-9
Batool, M., Cihacek, L. J., & Alghamdi, R. S. (2024). Soil inorganic carbon formation and the sequestration of secondary carbonates in global carbon pools: A Review. Soil Sys, 8(1), 15. https://doi.org/10.3390/soilsystems8010015
Wang, Y., Li, Y., Ye, X., Chu, Y., & Wang, X. (2010). Profile storage of organic/inorganic carbon in soil: From forest to desert. Science of The Total Environment, 408(8), 1925-1931. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2010.01.015
Amit, R., Simhai, O., Ayalon, A., Enzel, Y., Matmon, A., Crouvi, O., …McDonald, E. (2011). Transition from arid to hyper-arid environment in the southern Levant deserts as recorded by early Pleistocene cummulic Aridisols. Quaternary Science Reviews, 30(3-4), 312-323. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2010.11.007
Kim, J. H., Jobbágy, E. G., Richter, D. D., Trumbore, S. E., & Jackson, R. B. (2020). Agricultural acceleration of soil carbonate weathering. Global Change Biology, 26(10), 5988-6002. https://doi.org/10.1111/gcb.15207
Monger, H. C. (2002). Pedogenic Carbonates: Links between biotic and abiotic CaCO3. Proceedings of the 17th WCSS, Bangkok, Thailand, 14–21 August 2002. Symposium 20, paper 897.
Li, Y., Zhang, W., Aydin, A., & Deng, X. (2018). Formation of calcareous nodules in loess–paleosol sequences: Reviews of existing models with a proposed new “per evapotranspiration model”. Journal of Asian Earth Sciences, 154, 8-16. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2017.12.002
Polupan, M. I., Baliuk, S. A., Solovei, V. B., Velychko, V. A., & Volkov, P. O. (2011). Natural mechanism of protection of slope soils from water erosion. M. I. Polupan (Ed.). Kyiv: Fenix https://doi.org/10.31073/978-000-000-0 [In Ukrainian]
Naorem, A., Jayaraman, S., Dalal, R. C., Patra, A., Rao, C., & Lal, R. (2022). Soil Inorganic Carbon as a Potential Sink in Carbon Storage in Dryland Soils – A Review. Agriculture, 2(8), 1256. https://doi.org/10.3390/agriculture12081256
Sánchez-Bermúdez, M., del Pozo, J. C., & Pernas, M. (2022). Effects of Combined Abiotic Stresses Related to Climate Change on Root Growth in Crops. Front. Plant Sci., 13, 918537. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.918537
Solovei, V. B., & Trotsenko, O. O. (2024). Comparative morphological-genetic characteristics of podzolized soils on plateau and slope locations. AgroChemistry and Soil Science, 97, 4-17. https://doi.org/10.31073/acss97-01 [In Ukrainian]
Guidelines for soil description. Fourth edition, corrected and supplemented. (2012). Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome Retrieved from https://www.fao.org/4/a0541e/a0541e.pdf
Polupan, M. I., Solovei, V. B., & Velychko, V. A. (2005). Classification of Soils of Ukraine. Ed. M. I. Polupan. Kyiv: Ahrarna Nauka. https://doi.org/10.31073/966-540-013-4 [In Ukrainian].
Solovei, V. B., & Trotsenko, E. A. (2024). Thermal regimes of podzolic soils on sloping and plain locations. Bulletin of Sumy National Agrarian University. The series: Agronomy and Biology, 56(2), 57-66. https://doi.org/10.32782/agrobio.2024.2.8 [In Ukrainian]
Grin, G. S. (1974). Field diagnostics of soils: a tutorial. (General editorship of prof. A. M. Grinchenko). Kharkiv. [in Russian]
Solovei, V. B., & Trotsenko, Е. А. (2023). Multilevel investigation of soil temperature regime using digital sensor. Taurida Scientific Herald. Series: Agricultural Sciences, 131, 211–219. https://doi.org/10.32782/2226-0099.2023.131.27 [In Ukrainian].
State Hydrometeorological Service. (2011). Guidelines for Hydrometeorological Stations and Posts : Meteorological Observations at Stations (Issue 3, Part 1). Kyiv. Retrieved from http://www.cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/images/PraciSpivrobitnikiv/mastanovy-3.pdf [In Ukrainian].
Breus, N. M. (1981). Chernozems of the Forest-Steppe Zone of the Moderately Continental East European Facies, [38–79]. In Chernozems of the USSR (Ukraine). Moscow: Kolos [In Russian].
Medvedev, V. V. (2008). Soil structure (methods, genesis, classification, evolution, geography, monitoring, protection). Kharkіv. [in Russian].
Polupan, N. I. (Ed.). (1988). Soils of Ukraine and increasing their fertility : Ecology, regimes and processes, classification and genetic-production aspects (Vol. 1.). Kyiv: Urozhay. [In Russian].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Поширення статті здійснюється на умовах ліцензії відкритого доступу Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
