On some physical and chemical properties of soils of sandy outcrops of the West Siberian northern regions

Cover Page

Abstract


The ancient aeolian forms of relief, which are mainly covered with pineries and coniferous forests, are widely spread in the territory of Western Siberia. Anthropogenic transformation of these landscapes leads to the formation of technogenic deserts and sandy outcrops on soils of light mechanical structure generally because of the development of oil and gas extraction industry. Such transformed ecosystems are often met in the north of the West Siberian Plain within a subzone of northern taiga of the taiga natural zone and the zone of the forest-tundra. In 2016–2017, we explored three sites of sandy outcrops in the territory of Purovsky District of Yamalo-Nenets Autonomous Okrug (Tyumen region): in 27 km to the south from Muravlenko, in 32 km to the southwest from Gubkinsky and in 23 km to the East-southeast of New Urengoy. The first two sites are located within the northern taiga; the third site is at the southern border of the forest-tundra, in the area of its gradual transition to the northern taiga.

Results of the conducted researches show the considerable changes in a number of physical and chemical properties of podsolic sandy soils of technogenic deserts in comparison with soils of undisturbed ecosystems. We have revealed statistically significant decrease in the acidity of the surface soil layer to 5–6 units рН due to the destruction of the top soil horizons and exposure of the illuvial and eluvial horizons having smaller acidity. Our researches show the reduction of maintenance of fine fractions – clay and dusty particles – in the transformed soils and, respectively, increase in content of sand up to 95–100%. Also we have revealed statistically significant reduction of soil moisture content in soils of sandy outcrops. 

Thus, the soils of technogenic deserts are characterized by ease, flowability, they are usually not fixed by vegetation and easily are affected by wind. The ecotopes, which are formed on sandy outcrops, differ in extreme conditions. They can be mastered only by a small number of specialized species-erosiophiles, shifting to disturbed felted habitats with similar natural ecotopes with the friable sandy and sabulous sandy soils, often mobile soil typical of marine and lake shallows, river alluvium, taluses, slopes of ravines. On the periphery of sandy outcrops the shafts of falling up to 4,5–5,5 m high are formed. They constitute the real danger to natural undisturbed north taiga and forest-tundra ecosystems, burying them under sandy masses.


About the authors

Olga A. Kapitonova

Tobolsk complex scientific station, Ural branch of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kapoa.tkns@gmail.com

Russian Federation, Tobolsk, Akademik Osipov Street, 15

Kristina Yu. Aksarina

Tobolsk complex scientific station, Ural branch of Russian Academy of Sciences

Email: kapoa.tkns@gmail.com
Tobolsk, Akademik Osipov Street, 15

References

  1. Васильевская ВД, Иванов ВВ, Богатырев ЛГ, 1986. Почвы севера Западной Сибири. Изд-во Моск. Ун-та, Москва: 227 с. [Vasil’evskaya V, Ivanov V, Bogatyrev L, 1986. Pochvy severa Zapadnoi Sibiri. Izd-vo Mosk. Un-ta, Moscow: 227 pp. (In Russian)].
  2. Гаврилова ИП, Долгова ЛС, Караваева НА, Павленко ИА, Уфимцева КА, 1971. Почвы тайги. В: Атлас Тюменской области. Вып. 1. Москва-Тюмень: Главное управление геодезии и картографии при Совете министров СССР, 1971. [Gavrilova I, Dolgova L, Karavaeva N, Pavlenko I, Ufimtseva K, 1971. Pochvy taygi. In: Atlas Tyumenskoy Oblasti. Vol. 1, Moscow-Tyumen’: Glavnoe upravlenie geodezii i kartografii pri Sovete ministrov SSSR (In Russian)].
  3. Гиляров МС, 1965. Почвенные животные как компоненты биоценоза. Журнал общей биологии. 26:276–288. [Gilyarov M, 1965. Pochvennye zhivotnye kak komponenty biotsenoza. Zhurnal obshchey biologii. 26:276–288 (In Russian)].
  4. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава, 2014. ГОСТ 12536-2014. [Grunty. Metody laboratornogo opredeleniya granulometricheskogo (zernovogo) i mikroagregatnogo sostava, 2014. GOST 12536-2014 (In Russian)].
  5. Добровольский ГВ, Шеремет БВ, Афанасьева ТВ, Палечек ЛА, 1998. Почвы. Энциклопедия природы России. ABF, Москва: 365 с. [Dobrovol’skiy G, Sheremet B, Afanas’eva T, Palechek L, 1998. Pochvy. Entsiklopediya Prirody Rossii. ABF, Moscow: 365 pp. (In Russian)].
  6. Дорогостайская ЕВ, 1972. Сорные растения Крайнего Севера СССР. Изд-во «Наука», Ленингр. отд., Ленинград: 172 с. [Dorogostayskaya E, 1972. Sornye Rasteniya Kraynego Severa SSSR. Izd-vo «Nauka», Leningr. otd., Leningrad: 172 pp. (In Russian)].
  7. Дружинина ОА, Мяло ЕГ, 1990. Охрана растительного покрова Крайнего Севера: проблемы и перспективы. Агропромиздат, Москва: 176 с. [Druzhinina O, Myalo E, 1990. Okhrana Rastitel’nogo Pokrova Kraynego Severa: Problemy i Perspektivy. Agropromizdat, Moscow: 176 pp. (In Russian)].
  8. Земцов АА, 1976. Геоморфология Западно-Сибирской равнины: Северная и центральная части. Изд-во Томского ун-та, Томск: 344 с. [Zemtsov A, 1976. Geomorfologiya Zapadno-Sibirskoy Ravniny: Severnaya i Tsentral’naya Chasti. Izd-vo Tomskogo un-ta, Tomsk: 344 pp. (In Russian)].
  9. Ивантер ЭВ, Коросов АВ, 1992. Основы биометрии: Введение в статистический анализ биологических явлений и процессов: Учебное пособие. Изд-во Петрозаводск. гос. ун-та, Петрозаводск: 168 с. [Ivanter E, Korosov A, 1992. Osnovy Biometrii: Vvedenie v Statisticheskiy Analiz Biologicheskikh Yavleniy i Protsessov: Uchebnoe Posobie. Izd-vo Petrozavodsk. gos. un-ta, Petrozavodsk: 168 pp. (In Russian)].
  10. Казанцева ЛА, 2007. Пространственная изменчивость ландшафтных и геокриологических условий естественных и нарушенных экосистем северной тайги Западной Сибири. Криосфера Земли. 11:14–18. [Kazantceva L, 2007. Spatial variation in landscape and geocryological conditions of natural and disturbed ecosystems in the West Siberian northern taiga. Kriosfera Zemli. 11:14–18 (In Russian)].
  11. Капитонова ОА, Селиванов АЕ, Капитонов ВИ, 2017. Пространственная динамика растительности на антропогенных песчаных обнажениях в северотаежной подзоне Западной Сибири. В: Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования, Астрахань. [Kapitonova O, Selivanov A, Kapitonov V, 2017. Prostranstvennaya dinamika rastitel’nosti na antropogennykh peschanykh obnazheniyakh v severotaezhnoy podzone Zapadnoy Sibiri. In: Ekologiya biosistem: problemy izucheniya, indikatsii i prognozirovaniya, Astrakhan’ (In Russian)].
  12. Капитонова ОА, Селиванов АЕ, Капитонов ВИ, 2017. Структура растительных сообществ начальных стадий сукцессий на антропогенных песчаных обнажениях лесотундры и северной тайги Западной Сибири. Сибирский экологический журнал. 24:731–745. [Kapitonova OA, Selivanov AE, Kapitonov VI, 2017. Structure of Plant Communities in the Early Succession Stages on Anthropogenic Sandy Outcrops of the Forest Tundra and Northern Taiga of Western Siberia. Contemporary Problems of Ecology 24:731–745 (In Russian)]. doi: 10.15372/SEJ20170606
  13. Ковриго ВП, Кауричев ИС, Бурлакова ЛМ, 2008. Почвоведение с основами геологии. КолосС, Москва: 439 с. [Kovrigo V, Kaurichev I, Burlakova L, 2008. Pochvovedenie s Osnovami Geologii. KolosS, Moscow: 439 pp. (In Russian)].
  14. Лазуков ГИ, 1971. Геоморфологические особенности. В: Атлас Тюменской области. Вып. 1. Москва-Тюмень: Главное управление геодезии и картографии при Совете министров СССР, 1971. [Lazukov G, 1971. Geomorfologicheskie osobennosti. In: Atlas Tyumenskoy Oblasti. Vol. 1, Moscow-Tyumen’: Glavnoe upravlenie geodezii i kartografii pri Sovete ministrov SSSR (In Russian)].
  15. Ливеровская ИТ, 1971. Почвы тундры и лесотундры. В: Атлас Тюменской области. Вып. 1. Москва-Тюмень: Главное управление геодезии и картографии при Совете министров СССР, 1971. [Liverovskaya IT, 1971. Pochvy tundry i lesotundry. In: Atlas Tyumenskoy Oblasti. Vol. 1, Moscow-Tyumen’: Glavnoe upravlenie geodezii i kartografii pri Sovete ministrov SSSR (In Russian)].
  16. Матышак ГВ, 2009. Особенности формирования почв севера Западной Сибири в условиях криогенеза [автореф. дис.] Москва: 25 с. [Matyshak GV, 2009. Osobennosti formirovaniya pochv severa Zapadnoy Sibiri v usloviyakh kriogeneza [synopsis of a dissertation] Moscow: 25 pp. (In Russian)].
  17. Москаленко НГ, 1991. Антропогенная динамика растительного покрова севера Западной Сибири [автореф. дис] Москва: 44 с. [Moskalenko NG, 1991. Antropogennaya dinamika rastitel’nogo pokrova severa Zapadnoy Sibiri [synopsis of a dissertation] Moscow: 44 pp. (In Russian)].
  18. Москаленко НГ, 2009. Изменение температуры пород и растительности под влиянием меняющегося климата и техногенеза в Надымском районе Западной Сибири. Криосфера Земли. 13:18–23. [Moskalenko NG, 2009. Izmenenie temperatury porod i rastitel’nosti pod vliyaniem menyayushchegosya klimata i tekhnogeneza v Nadymskom rayone Zapadnoy Sibiri. Kriosfera Zemli. 13:18–23 (In Russian)].
  19. Москаленко НГ, 2012. Изменения криогенных ландшафтов северной тайги Западной Сибири в условиях меняющегося климата и техногенеза. Криосфера Земли. 16:38-42. [Moskalenko NG, 2012. Cryogenic landscape changes in the west Siberian northern taiga in the conditions of climate change and human-induced disturbances. Kriosfera Zemli. 16:38-42 (In Russian)].
  20. Охотин ВВ, 1933. Классификация грунтов на основе их физических и механических свойств. ОГИЗ Ленгострансиздат, Ленинград: 72 с. [Okhotin V, 1933. Klassifikatsiya gruntov na osnove ikh fizicheskikh i mekhanicheskikh svoystv. OGIZ Lengostransizdat, Leningrad: 72 pp. (In Russian)].
  21. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб, 1983. ГОСТ 17.4.3.01–83. [Okhrana prirody. Pochvy. Obshchie trebovaniya k otboru prob, 1983. GOST 17.4.3.01–83 (In Russian)].
  22. Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений, 1989. ГОСТ 28268–89. [Pochvy. Metody opredeleniya vlazhnosti, maksimal’noy gigroskopicheskoy vlazhnosti i vlazhnosti ustoychivogo zavyadaniya rasteniy, 1989. GOST 28268–89 (In Russian)].
  23. Рихтер ГД, 1963. Западная Сибирь. Изд-во АН СССР, Москва: 488 с. [Rikhter GD, 1963. Zapadnaya Sibir’. Izd-vo AN SSSR, Moscow: 488 pp. (In Russian)].
  24. Селиванов АЕ, Капитонов ВИ, Еремеева НВ, Капитонова ОА, 2016. Особенности зарастания песчаных обнажений на севере Западно-Сибирской равнины. Международный научно-исследовательский журнал. 10:41–45. [Selivanov AE, Kapitonov VI, Eremeeva NV, Kapitonova OA, 2016. Features overgrowing on sandy outcrops in the north of West Siberia. International research journal. 10:41-45 (In Russian)]. doi: 10.18454/IRJ.2016.52.143
  25. Сизов ОС, 2015. Геоэкологические аспекты современных эоловых процессов северотаежной подзоны Западной Сибири. http://www.ikz.ru/cryosophy/library. Дата обращения 23 февраля 2018. [Sizov OS, 2015. Geoekologicheskie aspekty sovremennykh eolovykh protsessov severotaezhnoy podzony Zapadnoy Sibiri. http://www.ikz.ru/cryosophy/library. Accessed February 23, 2018. (In Russian)].
  26. Сизов ОС, Лоботросова СА, 2016. Особенности восстановления растительности в пределах участков развеваемых песков северотаежной подзоны Западной Сибири. Криосфера Земли. 20:3–13. [Sizov OS, Lobotrosova SA, 2016. Features of Revegetation within the Areas of Drift Sand on the North Taiga Regions of West Siberia. Kriosfera Zemli. 20:3–13 (In Russian)]. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2016-3(3-13)
  27. Соромотин АВ, 2007. Воздействие добычи нефти на таежные экосистемы Западной Сибири. Изд-во Тюменского государственного университета, Тюмень: 320 с. [Soromotin A, 2010. Vozdeystvie dobychi nefti na taezhnye ekosistemy Zapadnoy Sibiri. Izd-vo Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta, Tyumen’: 320 pp. (In Russian)].
  28. Соромотин АВ, 2007. Техногенная трансформация природных экосистем таежной зоны в процессе нефтегазодобычи (на примере Тюменской области) [автореф. дис.] Тюмень: 48 с. [Soromotin AV, 2007. Tekhnogennaya transformatsiya prirodnykh ekosistem taezhnoi zony v protsesse neftegazodobychi (na primere Tyumenskoi oblasti) [synopsis of a dissertation] Tyumen’: 48 pp. (In Russian)].
  29. Фурсов ВВ, Балюра МВ, 2007. Определение гранулометрического состава грунтов: методические указания. Изд-во Томского государственного архитектурно-строительного университета, Томск: 21 с. [Fursov V, Balyura M, 2007. Opredelenie Granulometricheskogo Sostava Gruntov: Metodicheskie Ukazaniya. Izd-vo Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel’nogo universiteta, Tomsk: 21 pp. (In Russian)].
  30. Хренов ВЯ, 2011. Почвы криолитозоны Западной Сибири: морфология, физико-химические свойства, геохимия. Наука, Новосибирск: 2011 с. [Khrenov VY, 2011. Pochvy Kriolitozony Zapadnoy Sibiri: Morfologiya, Fiziko-Khimicheskie Svoystva, Geokhimiya. Nauka, Novosibirsk: 211 pp. (In Russian)].
  31. Шилова ИМ, 1977. Первичные сукцессии растительности на техногенных песчаных обнажениях в нефтегазодобывающих районах Среднего Приобья. Экология. 6:5–14. [Shilova IM, 1977. Pervichnye suktsessii rastitel’nosti na tekhnogennykh peschanykh obnazheniyakh v neftegazodobyvayushchikh rayonakh Srednego Priob’ya. Ekologiya. 6:5–14 (In Russian)].
  32. Koronatova N, Milyaeva E, 2011. Plant community succession in post-mined quarries in the northern-taiga zone of West Siberia. Contemporary Problems of Ecology. 4:513–518.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Statistics

Views

Abstract - 598

PDF (Russian) - 27

PDF (English) - 54

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2018 Kapitonova O.A., Aksarina K.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies