The most sensitive and informative indicators of soils and living ground cover, reflecting hydromorphism degree of bog-podzolic soils

Abstract

A detailed morphological study of bog-podzolic superficial-gleyed soils (sod-humus and peaty subtypes) and living ground cover within the soil-geochemical catena in Moscow region Solnechnogorsk district was conducted. For the first time, more than 20 morphological indicators of soils within the organogenic, eluvial and eluvial-illuvial parts of the profile were determined and analyzed over a thirty-year period. At the same time, the characteristics of the associated living ground cover (biomass, proportion of hygrophytes, moisture and trophicity scores according to L.G. Ramensky) were studied. Based on monitored indicators analysis, it was shown that convincing and reliable identification of the degree of bogging of a biogeocenosis is possible without additional analytical studies of soils and plants. Mathematical analysis of field research results indicates statistically significant relationships between the degree of swamping and such indicators as the proportion of hygrophytes, moisture score, litter thickness, the ratio of subhorizon reserves F/L, the thickness of the eluvial horizon, the depth of gleying from the lower boundary of the organogenic layer, and the abundance and size of nodules. It is likely that in the landscape, the soil serves as an “archive” of hydromorphism conditions of varying degrees, while the living ground cover can serve as a sign of swamping only at significantly pronounced process stages. The greatest contribution to the hydromorphism of the studied bog-podzolic surface-gleyed soils is made by: the groundwater level, the upper boundary of the appearance of signs of gleying from the lower boundary of the organogenic horizon, the general abundance of spots in the eluvial horizon, the average size of nodules in the eluvial-illuvial horizon.

References

1. Аветов Н.А., Сопова Е.О., Головлева Ю.А. и др. Диагностика гидроморфизма в почвах автономных позиций Северо-Сосьвинской возвышенности (Западная Сибирь) // Почвоведение. 2014. № 11. С. 1283–1292. 2. Бойцова Л.В., Зинчук Е.Г., Непримерова С.В. Исследование секвестрации органического вещества в почвах разной степени гидроморфизма // Проблемы агрохимии и экологии. 2017. № 4. С. 48–53. 3. Васильев А.А., Романова А.В., Гилев В.Ю. Цвет и гидроморфизм почв Пермского края // Пермский аграрный вестн. 2014. № 1(5). С. 28–38. 4. Водяницкий Ю.Н., Шоба С.А. Биогеохимия железа в переувлажненных почвах (аналитический обзор) // Почвоведение. 2013. № 9. https://doi.org/10.7868/S0032180X13090128 5. Горбунова Н.С., Куликова Е.В., Шешницан С.С. Влияние гидроморфизма на содержание углерода органических соединений, гумуса и его запасов в почвах легкого гранулометрического состава // Вестн. Воронежского гос-го аграрного ун-та. 2024. Т. 17, № 3. С. 89–98. 6. Гукалов В.В. Влияние степени гидроморфизма на кислотно-основное состояние почв // АгроЭкоИнфо. 2022. № 2. С. 1–6. 7. Дабах Е.В. О проблеме вовлечения заброшенных земель сельскохозяйственного назначения в оборот // Биодиагностика состояния природных и природно-техногенных систем: Материалы ХХ Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Киров, 2022. С. 164–168. 8. Егоров В.В., Фридланд В.М., Иванова Е.Н. и др. Классификация и диагностика почв СССР. М., 1977. 223 с. 9. Ефремова Т.Т., Аврова А.Ф., Ефремов С.П. и др. Стадийность трансформации органического вещества подстилок болотных березняков // Почвоведение. 2009а. № 10. С. 1203–1212. 10. Ефремова Т.Т., Ефремов С.П., Аврова А.Ф. Зольный состав морфометрических фракций как показатель стадий преобразования подстилок (на примере болотных березняков) // Почвоведение. 2022. № 11. С. 1351–1365. 11. Ефремова Т.Т., Ефремов С.П., Аврова А.Ф. Строение и пространственно-временная изменчивость накопления подстилки в болотных березняках Западной Сибири // Вестн. Томского гос-го ун-та. Биология. 2009б. № 2(6). С. 84–94. 12. Ефремова Т.Т., Секретенко О.П., Аврова А.Ф. и др. Пространственная структура кислотных свойств подстилки в сукцессионном ряду болотных березняков // Известия РАН. Сер. биологическая. 2013. № 5. С. 624–636. 13. Зайдельман Ф.Р. Морфоглеегенез, его визуальная и аналитическая диагностика // Почвоведение. 2004. № 4. С. 389–398. 14. Зайдельман Ф.Р. Эколого-мелиоративное почвоведение гумидных ландшафтов. М., 1991. 320 с. 15. Зайдельман Ф.Р., Никифорова А.С. Генезис и диагностическое значение новообразований почв лесной и лесостепной зон. М., 2001. 216 с. 16. Зайдельман Ф.Р., Никифорова А.С. Ортштейны – марганцево-железистые конкреционные новообразования (итоги исследований) // Почвоведение. 2010. № 3. С. 270–281. 17. Зайдельман Ф.Р., Оглезнев А.К. Определение степени заболоченности по свойствам конкреций // Почвоведение. 1971. № 10. С. 94–101. 18. Ковалев И.В. Fe-Mn конкреции как индикатор степени деградации почв / Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Т. 1. М., 1998. 19. Ковалев И.В., Ковалева Н.О., Столпникова Е.М. и др. Возраст и генезис Fe-Mn конкреций серых лесных почв южной тайги по результатам изотопных и метагеномных исследований // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2022. № 4. С. 97–105. 20. Краснопёров А.Г., Буянкин Н.И., Чекстер Н.Ю. Гидроморфизм дерново-подзолистой почвы смешанных культур разных сроков высева // АгроЭкоИнфо. 2018. № 3. С. 1–15. 21. Лапшина Е.Д. Использование экологических шкал для оценки и прогноза хозяйственной ценности природных угодий // Пути рационального использования почвенных, растительных и животных ресурсов Сибири. Томск, 1986. С. 86–91. 22. Медведева Е.В. Диагностика гидроморфизма почв в агроландшафтах Мещерской низменности // Известия Оренбургского гос-го аграрного ун-та. 2019. № 6(60). С. 5–18. 23. Новикова Н. М., Назаренко О. Г. Современный гидроморфизм: процессы, формы, проявления, признаки // Аридные экосистемы. 2007. Т. 13, № 33–34. С. 68–80. 24. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н. и др. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М., 1956. 472 с. 25. Ревина О.А., Ревин А.Г. Биогеохимические особенности элементарных ландшафтов памятника природы регионального значения «Красный бор» // Природа и общество: в поисках гармонии. 2019. № 5. С. 217–227. 26. Розанов Б.Г. Морфология почв. М., 1983. 320 с. 27. Смирнова М.А., Козлов Д.Н. Почвенные свойства как индикаторы параметров водного режима почв (обзор) // Почвоведение. 2023. № 3. С. 353–369. 28. Стома Г.В., Богатырев Л.Г., Макаров М.И. и др. Летняя практика по почвоведению: Учебно-методическое пособие для студентов 1 курса факультета почвоведения МГУ. М., 2017. 155 с. 29. Телеснина В.М., Семенюк О.В., Богатырев Л.Г. Подстилки и живой напочвенный покров мелколиственных лесов Московской области // Почвоведение. 2023. № 7. С. 801–814. 30. Трускавецкий Р.С., Зубковская В.В. Роль гидроморфизма кислых почв в формировании их фосфатного состояния // Проблемы агрохимии и экологии. 2015. № 3. С 20–25. 31. Чернова Н.А. Гидроморфная трансформация растительного покрова колков Обь-Томского междуречья // XI Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу. Томск, 2015. С. 172–173. 32. Шишконакова Е.А., Абрамова Л.И., Аветов Н.А. Опыт использования экологических шкал Л.Г. Раменского для индикации нарушенных ландшафтов в нефтедобывающих районах Западной Сибири // Проблемы региональной экологии. 2006. № 1. С. 50–55. 33. Ellenberg H., Weber H.E., Düll R. et al. Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa // Scripta Geobotanica. 1992. Bd. 18. 248 p. 34. Krasilnikov P.V. Mosaics of the soil cover and species diversity of aboveground vegetation in forest ecosystems of Eastern Fennoscandia // Eurasian Soil Science. 2001. Vol. 34. Suppl. 1. P. 90–99. 35. Kreck J., Novakova J., Horicka Z. Ellenberg’s indicator in water resources control: The Jizera Moutains, Czech Republic // Ecological Engineering. 2010. Vol. 36. P. 1112–1117. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2010.01.011 36. Moritsuka N., Kawamura K., Tsujimoto Y. et al. Comparison of visual and instrumental measurements of soil color with different low-cost colorimeters // Soil Sci. Plant Nutrition. 2019. Vol. 65. P. 605–615. https://doi.org/10.1080/00380768.2019.1676624 37. Shaffers A.P., Sykora K.V. Reliability of Ellenberg indicator values for moisture, nitrogen and soil reaction: a comparison with field measurements // J. Vegetation Sci. 2000. Vol. 11. P. 225–244. https://doi.org/10.2307/3236802 38. Schwertmann U., Fanning D.S. Iron manganese concretions in hydrosequence of soils in loess in Bavaria // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1976. № 5. P. 731–738. 39. Sipos P., Kovacs I., Balázs R. et al. Micro-analytical study of the distribution of iron phases in ferromanganese nodules // Geoderma. 2022. Vol. 405. P. 1–12. 40. Sipos P., Kovacs I., Barna G. et al. Iron isotope fractionation during the formation of ferromanganese nodules under different conditions of hydromorphism // Geoderma. 2023. Vol. 430. P. 1–12. 41. Wang G.G. Use of understory vegetation in classifying soil moisture and nutrient regimes // Forest Ecology and Management. 2000. Vol. 129. P. 93–100. 42. Yurova A.Yu., Smirnova M.A., Lozbenev N.I. et al. Using soil hydromorphy degree for adjusting steady-state water table simulations along catenas in semiarid Russia // Catena. 2021. Vol. 199. P. 105–109. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.105109