Stable isotopic (δ13C) and micromorphological features of organic matter in soils of the Mondy basin (Eastern Sayan Mountains)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

New data are presented on the soils of the Mondy basin, most arid and cold basin of the Tunka branch, distinguished by contrasting environmental conditions and characterized by poorly studied soil cover. In order to assess the influence of the bioclimatic conditions of the basin on the dynamics of soil organic matter the structure of the organic profile was characterized, the organization of organic matter at the micromorphological level was assessed, and intra-profile variations in TOC and δ13C were determined for five soil sections formed under the most typical plant communities on similar parent material. The main components of the soil cover of the Mondy basin are pale and cryoarid soils as well as transitional soils that combine in their structure the features of taiga and steppe pedogenesis and reflect the dynamics of the landscape boundaries. Differences in the microstructure of the organoprofile horizons indicate greater productivity of phytocenoses and activity of biota participating in the processing of organic matter coming with litter in pale and cryoarid soils formed under the taiga, in comparison with steppe cryoarid soils. Differences in the organization and some features of the transformation of organic matter, discovered at the micro level, correlate well with the features of the intra-profile distribution of TOC and δ13C. The steppe soils of the Mondy basin, in comparison with the taiga soils, are characterized by increased slope of the linear regression between log-transformed Corg and δ13C by depth, indicating a low intensity of carbon turnover due to the low productivity of phytocenoses, low biological activity of cryoarid soils, slow transformation of plant residues in conditions of a dry vegetation season and a short period of optimal combination of temperatures and humidity. The middle horizons of the studied soils often contain a significant amount of organic matter in the micromass and pedofeatures (humus-clay and, to a lesser extent, carbonate cutans), which allows them to be considered as part of the organic profile.

About the authors

V. A. Golubtsov

Sochava Institute of Geography, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: tea_88@inbox.ru
Irkutsk, 664033 Russia

A. A. Cherkashina

Sochava Institute of Geography, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: tea_88@inbox.ru
Irkutsk, 664033 Russia

M. A. Bronnikova

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: tea_88@inbox.ru
Moscow, 119017 Russia

References

  1. Андреева Д.Б., Балсанова Л.Д., Лаврентьева И.Н., Гончиков Б.М.Н., Цыбикдоржиев Ц.Ц., Глазер Б., Цех В. Изменение изотопного состава углерода и азота в почвах Баргузинского хребта Восточного Прибайкалья // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2022. № 4. С. 76-83.
  2. Аржанников С.Г., Броше Р., Жоливе М., Аржанникова А.В. К вопросу о позднеплейстоценовом оледенении юга Восточного Саяна и выделении конечных морен MIS 2 на основе бериллиевого датирования (10Be) ледниковых комплексов // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 11. С. 1917–1933. https://doi.org/10.15372/GiG20151101
  3. Балсанова Л.Д., Гынинова А.Б., Цыбикдоржиев Ц.Ц., Гончиков Б.-М.Н., Шахматова Е.Ю. Генетические особенности почв бассейна озера Котокельское (Восточное Прибайкалье) // Почвоведение. 2014. № 7. C. 781–789.
  4. Балсанова Л.Д., Найданов Б.Б., Балсанов А.В. Морфогенетические особенности почв побережья полуострова Святой Нос (Восточное Прибайкалье) // Почвоведение. 2024. № 5. С. 693-706.
  5. Бронникова М.А., Герасимова М.И., Конопляникова Ю.В., Гуркова Е.А., Черноусенко Г.И., Голубцов В.А., Ефимов О.Е. Криоаридные почвы как генетический тип в классификации почв России // Почвоведение. 2022. № 3. С. 263–280. https://doi.org/10.31857/S0032180X22030030
  6. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
  7. Василенко О.В., Воропай Н.Н. Автоматический мониторинг температуры и влажности воздуха в горно-котловинных ландшафтах Прибайкалья // География и природные ресурсы. 2022. № 4. С. 59–69. https://doi.org/10.15372/GIPR20220407
  8. Волковинцер В.И. Степные криоаридные почвы. Новосибирск: Наука, 1978. 208 с.
  9. Воробьева Л.А. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  10. Выркин В.Б. Современное экзогенное рельефообразование котловин байкальского типа. Иркутск: Изд-во Ин-та географии СО РАН, 1998. 175 с.
  11. Выркин В.Б., Кузьмин В.А., Снытко В.А. Общность и различия некоторых черт природы Тункинской ветви котловин // География и природные ресурсы. 1991. № 4. С. 61–68.
  12. Гвоздецкий Н.А., Михайлов Н.И. Физическая география СССР. Азиатская часть. М.: Мысль, 1978. 512 с.
  13. Голубцов В.А., Вантеева Ю.В. Воропай Н.Н., Василенко О.В. Черкашина А.А, Зазовская Э.П. Состав стабильных изотопов (δ13С) как показатель динамики органического углерода в почвах западного побережья озера Байкал // Почвоведение. 2022. № 12. С. 1489–1504. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600597
  14. Голубцов В.А., Черкашина А.А., Вантеева Ю.В., Воропай Н.Н., Турчинская С.М. Вариации состава стабильных изотопов углерода органического вещества почв в горно-котловинных условиях Прибайкалья // Сибирский экологический журнал. 2023. № 6. С. 854–871. https://doi.org/10.15372/SEJ20230611
  15. Голубцов В.А., Черкашина А.А., Вантеева Ю.В., Турчинская С.М. Оценка динамики органического углерода в почвах юга Восточной Сибири по данным анализа состава стабильных изотопов углерода // Почвоведение. 2024. № 8. С. 1087-1101.
  16. Гынинова А.Б., Балсанова Л.Д. О сходстве дерновых серых лесных почв Усть-Селенгинской впадины Восточного Прибайкалья с палево-бурыми почвами Якутии // Наука и образование. 2009. № 3. С. 77-82.
  17. Гынинова А.Б., Корсунов В.М. Почвенный покров селенгинского дельтового района Прибайкалья // Почвоведение. 2006. № 3. С. 273-281.
  18. Гынинова А.Б., Убугунов Л.Л., Куликов А.И., Гынинова Б.Д., Гончиков Б.М.Н., Бадмаев Н.Б., Сымпилова Д.П. Послепожарная эволюция лесных экосистем на песчаных террасах юго-восточного Прибайкалья // Сибирский экологический журнал. 2020. Т. 27. № 1. С. 13–25. https://doi.org/10.15372/SEJ20200102
  19. Десяткин Р.В., Лесовая С.Н., Оконешникова М.В., Зайцева Т.С. Палевые почвы центральной Якутии: генетические особенности, свойства, классификация // Почвоведение. 2011. № 12. С. 1425–1435.
  20. Знаменская Т.И., Солодянкина С.В., Вантеева Ю.В. Почвенный покров Приольхонья // Почвоведение. 2020. № 6. С. 653–662. https://doi.org/10.31857/S0032180X20060167
  21. Истомина Е.А., Овчинникова Е.В. Геоинформационное картографирование ландшафтов Мондинской котловины // Геодезия и картография. 2018. Т. 79. № 4. С. 23–30. https://doi.org/10.22389/0016-7126-2018-934-4-23-30
  22. Караваева Н.А., Таргульян В.О., Черкинский А.Е., Целищева Л.К., Грачева Р.Г., Марголина Н.Я., Ильичев Б.А. и др. Элементарные почвообразовательные процессы. Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М: Наука, 1992. 184 с.
  23. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  24. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.
  25. Копосов Г.Ф. Генезис почв гор Прибайкалья. Новосибирск: Наука, 1983. 255 с.
  26. Кузьмин В.А. Почвы котловин байкальского типа. Иркутск: Восточно-Сибирское кн. изд-во, 1976. 143 с.
  27. Макеев О.В. О почвах Тункинского аймака БМ АССР и их производственном использовании // Зап. Бурят-Монгольского НИИ культуры и экономики. Улан-Удэ: Бурят-Монг. кн. изд-во, 1949. С. 160–185.
  28. Макеев О.В., Корзун М.А. Почвенная карта Тункинского аймака Бурятской АССР и района долины р. Иркут в Иркутской области. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та; Бурят. компл. НИИ, 1962. 1 л.
  29. Мартынов В.П. Почвы горного Прибайкалья. Улан-Удэ: Бурятское кн. изд-во, 1965. 164 с.
  30. Нагорья Прибайкалья и Забайкалья. М.: Наука, 1974. 359 с.
  31. Олюнин В.Н. Неотектоника и оледенение Восточного Саяна. М.: Наука, 1965. 127 с.
  32. Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России. М.: Наука, 2007. 324 с.
  33. Семенов В.М., Лебедева Т.Н., Соколов Д.А., Зинякова Н.Б., Лопес де Гереню В.О., Семенов М.В. Измерение почвенных пулов органического углерода, выделенных био-физико-химическими способами фракционирования // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1155–1172. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600427
  34. Соколов И.А., Турсина Т.В. Палево-серые почвы центральной Якутии – аналог серых лесных почв // Почвоведение. 1979. № 3. С. 15–7.
  35. Солодянкина С.В., Вантеева Ю.В., Черкашина А.А., Чепинога В.В. Классификация и картографирование топогеосистем методом построения факторально-динамических рядов фаций // География и природные ресурсы. 2018. № 3. С. 164–174. https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2018-3(164-174)
  36. Тулина А.С., Семенов В.М. Оценка чувствительности минерализуемого пула почвенного органического вещества к изменению температуры и влажности // Почвоведение. 2015. № 8. С. 952–962. https://doi.org/10.7868/S0032180X15080109
  37. Убугунов Л.Л., Белозерцева И.А., Убугунова В.И., Сороковой А.А. Экологическое районирование почв бассейна озера Байкал // Сибирский экологический журнал. 2019. № 6. С. 640–653.
  38. Убугунов В.Л., Убугунова В.И., Цыремпилов Э.Г. Почвы и формы рельефа Баргузинской котловины. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2016. 212 с.
  39. Убугунова В.И., Цыбжитов Ц.Х., Большаков В.А. Бурые горно-лесные почвы Прибайкалья // Почвоведение. 1985. № 7. С. 15–21.
  40. Уфимцева К.А. Почвы межгорных котловин южной тайги Забайкалья. Иркутск-Чита: Восточно-Сибирское книжное издательство, 1967. 100 с.
  41. Холбоева С.А., Намзалов Б.Б. Степи Тункинской котловины (Юго-Западное Прибайкалье). Удан-Удэ: Изд-во Бурят. ун-та, 2000. 114 с.
  42. Черкашина А.А., Голубцов В.А. Структура почвенного покрова Тункинской котловины // География и природные ресурсы. 2016. № 3. С. 130–140.
  43. Черкашина А.А., Голубцов В.А., Бережная Е.В. Применение методики оценки качества почв для горно-котловинных территорий Прибайкалья // Почвоведение. 2021. № 11. С. 1376–1391.
  44. Черноусенко Г.И. Засоленные почвы котловин юга Восточной Сибири. Москва: МАКС Пресс, 2022. 480 с.
  45. Чимитдоржиева Г.Д., Цыбикова Э.В. Своеобразие каштановых почв южных котловин Сибири // Аридные экосистемы. 2018. Т. 24. № 4. С. 29–35. https://doi.org/10.24411/1993-3916-2018-10032
  46. Чимитдоржиева Э.О., Чимитдоржиева Г.Д. Накопление и динамика С-биомассы в криоаридных почвах Забайкалья // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20. № 2. С. 30-36.
  47. D’Amico M., Catoni M., Terribile F., Zanini E., Bonifacio E. Contrasting environmental memories in relict soils on different parent rocks in the south-western Italian Alps // Quater. Int. 2016. V. 418. P. 61–74. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.10.061
  48. Egli M., Sartori G., Mirabella A., Favilli F., Giaccai D., Delbos E. Effect of north and south exposure on organic matter in high Alpine soils // Geoderma. 2009. V. 149. P. 124-136. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2008.11.027
  49. Golubtsov V.A., Vanteeva Y.V., Cherkashina A.A. A regional-scale estimate of the soil organic carbon isotopic composition (δ13С) and its environmental drivers: case study of the Baikal region // Geography, Environment, Sustainability. 2024. № 2. P. 78–93. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2024-3091
  50. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources, 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports. № 106. Rome.
  51. Kramarczuk P., Musielok Ł., Stolarczyk M., Jelonkiewicz Ł., Nikorych V., Szymański W. Impact of vegetation type on the content and spectroscopic properties of soil organic matter in the subalpine zone of the Bieszczady Mountains (Eastern Carpathians) // Plant and Soil. 2024. https://doi.org/10.1007/s11104-024-07085-9
  52. Lorenz M., Thiele-Bruhn S. Tree species affect soil organic matter stocks and stoichiometry in interaction with soil microbiota // Geoderma. 2019. V. 353. P. 35–46. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.06.021
  53. Munsell Soil Color Charts. Revised Edition. Munsell Color, 2009.
  54. Soldatova E., Krasilnikov S., Kuzyakov Y. Soil organic matter turnover: global implications from δ13C and δ15N signatures // Sci. Total Environ. 2024. P. 169243. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169423.55
  55. Vasilenko O.V., Istomina E.A. Landscape-interpretation mapping of the air temperature field of the Mondy depression // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2018. V. 190. P. 012038.
  56. Wang C., Houlton B., Liu D., Hou J., Cheng W., Bai E. Stable isotopic constraints on global soil organic carbon turnover // Biogeosciences. 2018. V. 15. P. 987–995. https://doi.org/10.5194/bg-15-987-2018
  57. Wang D., He N., Wang Q., Leu Y., Wang Q., Xu Z., Zhu J. Effects of temperature and moisture on soil organic matter decomposition along elevation gradients on the Changbai mountains, Northeast China // Pedosphere. 2016. V. 26. P. 399–407. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(15)60052-2

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».