Pakhorukov I. V., Eremchenko O. Z. Properties of Secondary Saline Alluvial Soils in the Taiga-Forest Zone of Kama Region
Perm State National Research University
Bukirev str., 15, Perm, Perm Krai, 614990 Russian Federation
E-mail: Ivan-psu@yandex.ru, eremch@psu.ru
Abstract
UDC 631.4
How to cite: Pakhorukov I. V., Eremchenko O. Z. Properties of secondary saline alluvial soils in the taiga-forest zone of Kama region // Sibirskij Lesnoj Zurnal (Sib. J. For. Sci.). 2021. N. 3. P. 76–86 (in Russian with English abstract and references).
DOI: 10.15372/SJFS20210307
© Pakhorukov I. V., Eremchenko O. Z., 2021
In Perm Krai, production of potash salts is accompanied by storage of salt waste on the surface. From salt dumps and slime storages, an underground flow of mineralized water was formed, due to which a saline soil formation process develops in the valleys of small rivers in the Kama river basin. Secondary saline alluvial soils were examined in the Chernaya river valley on the territory of the Berezniki potash production mine management. The morphostructural profile of soils shows signs of frequent changes in redox conditions. The Fe (III) ↔ Fe (II) transitions characteristic of hydromorphic soils were accompanied by the formation of a black color in the gelled horizons, which is probably caused by the synthesis of dark-colored minerals, including magnetite and hydrotroilite. Alluvial saline soils are characterized by strong salinity, chloride and sulfate-chloride, sodium and calcium-sodium chemistry. They show the neutralization of acidity, the appearance of carbonates, gypsum formation, and the entry of sodium and potassium ions into the soil absorbing complex. An assessment of the scale of secondary halogenesis development showed that distinct signs of saline soil formation were observed on an area of 17.3 ha, which is about 16 % of the river valley area. The rest of the alluvial soils may also contain easily soluble salts in varying amounts due to the mineralization of soil and ground water. The studied secondary saline soils were diagnosed to the genus and species relative to the modern classification of soils in Russia (2004), as well as in accordance with the world correlation database of soil resources (WRB). In general, the salinity levels, the reaction of the soil environment, and the composition of exchange bases in the alluvial soils of the Chernaya river correspond to the characteristics of previously studied secondary saline soils in the valleys of other small rivers of the Kama region. This correspondence allows us to state that the technogenic transformation of soils under the influence of mineralized water from the dump-sludge economy in the production of potash salts develops according to the same laws.
Article
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
Артамонова В. С., Дитц Л. Ю., Елизарова Т. Н., Лютых И. В. Техногенное засоление почв и их микробиологическая характеристика // Сиб. экол. журн. 2010. № 3. С. 461–470 [Artamonova V. S., Dits L. Yu., Elizarova T. N., Lyutykh I. V. Tekhnogennoe zasolenie pochv i ikh mikrobiologicheskaya kharakteristika (Technogenic salinization of soils and their microbiological characterization) // Sib. ekol. zhurn. (Sib. Ecol. J.). 2010. N. 3. P. 461–470 (in Russian with English abstract)].
Водяницкий Ю. Н. Диагностика переувлажненных минеральных почв. М.: Почвенный ин-т им. В. В. Докучаева РАСХН, 2008. 81 с. [Vodyanitskiy Yu. N. Diagnostika pereuvlazhnennykh mineral’nykh pochv (Diagnostics of waterlogged mineral soils). Moscow: Pochvenny in-t im. V. V. Dokuchaeva RASKhN (Dokuchaev Soil Inst. Rus. Acad. Agr. Sci.), 2008. 81 p. (in Russian)].
Габбасова И. М., Сулейманов Р. Р. Трансформация серых лесных почв при техногенном засолении и осолонцевании и в процессе их рекультивации в нефтедобывающих районах южного Приуралья // Почвоведение. 2007. № 9. С. 1120–1128 [Gabbasova I. M., Suleimanov R. R. Transformatsiya serykh lesnykh pochv pri tekhnogennom zasolenii i osolontsevanii i v protsesse ikh rekul’tivatsii v neftedobyvayushchikh rayonakh yuzhnogo Priural’ya (Transformation of gray forest soils upon technogenic salinization and alkalization and subsequent rehabilitation in oil-producing regions of the southern Urals) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 2007. N. 9. P. 1120–1128 (in Russian with English abstract)].
Глазовская М. А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов: учеб. пособ. М.: Геогр. ф-т МГУ, 2007. 350 с. [Glazovskaya M. A.. Geokhimiya prirodnykh i tekhnogennykh landshaftov: ucheb. posob. (Geochemistry of natural and man-made landscapes: Tutorial). Moscow: Geogr. Faculty Moscow St. Univ., 2007. 350 p. (in Russian)].
ГОСТ 26212-91. Почвы. Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО. Утв. и введен в действие Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 29.12.91 N 2389. Офиц. изд-ние.
М.: Изд-во стандартов, 1992. 7 с.
ГОСТ 34467-2018 Грунты. Метод лабораторного определения содержания карбонатов. Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 28 сентября 2018 г. N 112-П). Дата введения: 2019.09.01. Офиц. изд-ние. М.: Стандартинформ, 2019. 17 с.
Добровольский Г. В., Балабко П. Н., Стасюк Н. В., Быкова Е. П. Аллювиальные почвы речных пойм и дельт и их зональные отличия // Аридные экосистемы. 2011. Т. 17. № 3 (48). С. 5–12 [Dobrovol’skiy G. V., Balabko P. N., Stasyuk N. V., Bykova E. P. Allyuvial’nye pochvy rechnykh poym i delt i ikh zonal’nye otlichiya (Alluvial soils of river floodplains and deltas and their zonal differences) // Aridnye ekosistemy (Arid ecosystems). 2011. V. 17. N. 3 (48). P. 5–12 (in Russian with English abstract)].
Еремченко О. З., Четина О. А., Кусакина М. Г., Шестаков И. Е. Техногенные поверхностные образования зоны солеотвалов и адаптация к ним растений. Пермь: Перм. гос. нац. иссл. ун-т., 2013. 148 с. [Eremchenko O. Z., Chetina O. A., Kusakina M. G., Shestakov I. E. Tekhnogennye poverkhnostnye obrazovaniya zony soleotvalov i adaptatsiya k nim rasteniy (Technogenic surface formations zones of salt dumps and adaptation of plants to them). Perm: Perm St. Nat. Res. Univ., 2013. 148 p. (in Russian)].
Еремченко О. З., Митракова Н. В., Шестаков И. Е. Природно-техногенная организация почвенного покрова территории воздействия солеотвалов и шламохранилищ в Соликамско-Березниковском экономическом районе // Вестн. Перм. ун-та. Сер. Биол. 2017. Вып. 3. С. 311–320 [Eremchenko O. Z., Mitrakova N. V., Shestakov I. E. Prirodno-tekhnogennaya organizatsiya pochvennogo pokrova territorii vozdeystviya soleotvalov i shlamokhranilishch v Solikamsko-Bereznikovskom ekonomicheskom rayone (Natural and technogenic organization of the soil cover of the territory affected by salt dumps and sludge storage facilities in the Solikamsk-Berezniki economic district) // Vestn. Perm un-ta. Ser. Biol. (Bull. Perm Univ. Ser. Biol.). 2017. Iss.3. P. 311–320 (in Russian with English abstract)].
Еремченко О. З., Пахоруков И. В., Шестаков И. Е. Развитие солончакового процесса в почвах долин малых рек таежно-лесной зоны в связи с производством калийных солей // Почвоведение. 2020. № 4. С. 483–494 [Eremchenko O. Z., Pakhorukov I. V., Shestakov I. E. Razvitie solonchakovogo protsessa v pochvakh dolin malykh rek taezhno-lesnoy zony v svyazi s proizvodstvom kaliynykh soley (Development of the solonchak process in soils of small river valleys in the taiga-forest zone in relation to the production of potassium salts) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 2020. N. 4. P. 483–494 (in Russian with English abstract)].
Зайдельман Ф. Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 300 с. [Zaydelman F. R. Protsess gleeobrazovaniya i ego rol’ v formirovanii pochv (The process of gley formation and its role in soil formation). Moscow: Moscow Univ. Publ., 1998. 300 p. (in Russian)].
Засоленные почвы России / Отв. редакторы Л. Л. Шишов, Е. И. Панкова. М.: Академкнига, 2006. 854 с. [Zasolennye pochvy Rossii (Saline soils of Russia) / L. L. Shishov, and E. I. Pankova (Eds.). Moscow: Akademkniga, 2006. 854 p. (in Russian)].
Казанцева М. Н., Сванидзе И. Г., Якимов А. С., Соромотин А. В. Трансформация луговых фитоценозов долины Иртыша в связи с воздействием минерализованных артезианских вод // Раст. ресурсы. 2014. Вып. 2. С. 216–226 [Kazantseva M. N., Svanidze I. G., Yakimov A. S., Soromotin A. V. Transformatsiya lugovykh fitotsenozov doliny Irtysha v svyazi s vozdeystviem mineralizovannykh artezianskikh vod (Transformation of meadow phytocenoses of the Irtysh valley due to the influence of mineralized artesian waters) // Rast. resursy (Plant res.). 2014. Iss. 2. P. 216–226 (in Russian with English abstract)].
Классификация и диагностика почв России / Л. Л. Шишов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева, М. И. Герасимова / под ред. Г. В. Добровольского. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с. [Klassifikatsiya i diagnostika pochv Rossii (Classification and diagnostics of Russian soils) / L. L. Shishov, V. D. Tonkonogov, I. I. Lebedeva, M. I. Gerasimova / G. V. Dobrovol’ski (Ed.). Smolensk: Oykumena, 2004. 342 p. (in Russian)].
Лискова М. Ю. Негативное воздействие, оказываемое на окружающую среду предприятиями по добыче и обогащению калийно-магниевых солей // Вестн. Перм. нац. иссл. политех. ун-та. Геол. Нефтегаз. и горн. дело. 2017. Т. 16. № 1. С. 82–88 [Liskova M. Yu. Negativnoe vozdeystvie, okazyvaemoe na okruzhayushchuyu sredu predpriyatiyami po dobyche i obogashcheniyu kalyno-magnievykh soley (Negative impact on the environment caused by companies that mine and process potassium and magnesium salts) // Vestn. Perm nats. issl. politekh. un-ta. Geol. Neftegaz. i gorn. delo. (Bull. Perm Nat. Res. Polytech. Univ. Geol. Oil & Gas Engineer. & Mining). 2017. V. 16. N. 1. P. 82–88 (in Russian with English abstract)].
Методика определения обменных оснований в засоленных почвах методом Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой // Химия почвы и земли. 2017. 19 февраля. 3 с.
Мякина Н. Б., Аринушкина Е. В. Методическое пособие для чтения результатов химических анализов почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 62 с. [Myakina N. B., Arinushkina E. V. Metodicheskoe posobie dlya chteniya rezul’tatov khimicheskikh analizov pochv (Methodological guide for reading the results of chemical analyses of soils). Moscow: Moscow Univ. Publ., 1979. 62 p. (in Russian)].
Перельман А. И., Касимов Н. С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 610 с. [Perel’man A. I., Kasimov N. S. Geokhimiya landshafta (Geochemistry of landscape). Moscow: Astreya-2000, 1999. 610 p. (in Russian)].
Ронжина Т. В. Техногенная трансформация дерново-подзолистых почв в районах добычи углеводородного сырья при разливе сточных вод // Естеств. и техн. науки. 2009. № 6. С. 452–454 [Ronzhina T. V. Tekhnogennaya transformatsiya dernovo-podzolistykh pochv v rayonakh dobychi uglevodorodnogo syr’ya pri razlive stochnykh vod (Technogenic transformation of sod-podzolic soils in areas of hydrocarbon production during wastewater spillage) // Estestv. i tekhn. nauki (Nat. & Tech. Sci.). 2009. № 6. P. 452–454 (in Russian with English abstract)].
Трухина Л. Ф. Почвы пойм малых рек и пути повышения их плодородия и производительности (на примере Ивановской области): Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. М.: Почв. ин-т им. В. В. Докучаева ВАСХНИЛ, 1988. 23 с. [Trukhina L. F. Pochvy poym malykh rek i puti povysheniya ikh plodorodiya i proizvoditel’nosti (na primere Ivanovskoy oblasti): Avtoref. dis. ... kand. s.-kh. nauk (Soils of floodplains of small rivers and ways to increase their fertility and productivity (on the example of the Ivanovo Oblast): Cand. Agr. Sci. (PhD) thesis. Moscow: Dokuchaev Soil Inst., Lenin All-Union Acad. Agr. Sci, 1988. 23 p. (in Russian)].
Унифицированные методы анализа вод / Отв. ред. Лурье Ю. Ю. Изд. 2-е, испр. М.: Химия, 1973. 376 с.
Хайруллина Е. А., Новоселова Л. В., Шестаков И. Е., Богуш А. А. Формирование природно-техногенных ландшафтов при разработке месторождения калийных солей // Новые методы и результаты исследований ландшафтов в Европе, центральной Азии и Сибири. М.: ВНИИ агрохим. им. Д. Н. Прянишникова, 2018. Т. II. С. 220–223 [Khayrullina E. A., Novoselova L. V., Shestakov I. E., Bogush A. A. Formirovanie prirodno-tekhnogennykh landshaftov pri razrabotke mestorozhdeniya kaliynykh soley (Formation of natural and man-made landscapes during the development of potash deposits) // Novye metody i rezul’taty issledovaniy landshaftov v Evrope, tsentral’noy Azii i Sibiri (New methods and results of the landscape research in Europe, Central Asia and Siberia). Moscow: VNII agrokhim. Im. D. N. Pryanishnikova RAN (Pryanishnikov All-Rus. Res. Inst. Agrochem.), 2018. V. II. P. 220–223 (in Russian with English abstract)].
Хомич В. С. Сульфидные новообразования в почвогрунтах как результат взаимодействия природных и техногенных факторов // Докл. Акад. наук БССР. 1985. Т. XXIX. № 3. С. 267–270 [Khomich V. S. Sul’fidnye novoobrazovaniya v pochvogruntakh kak rezul’tat vzaimodeystviya prirodnykh i tekhnogennykh faktorov (Sulfide neoplasms in soils as a result of interaction of natural and technogenic factors) // Dokl. Akad. nauk BSSR (Proc. Belarus Acad. Sci.). 1985. V. XXIX. N. 3. P. 267–270 (in Russian)].
Щербак Г. Г., Фоминых Д. Е. Техногенное засоление и возможности рекультивации почв на территориях нефтяных месторождений Западной Сибири // Инженерные изыскания. 2012. № 9. С. 66–71 [Fominykh D. E., Shcherbak G. G. Tekhnogennoe zasolenie i vozmozhnosti rekul’tivatsii pochv na territoriyakh neftyanykh mestorozhdeniy Zapadnoy Sibiri (Technogenic salinization of soils in the Western Siberia oil fields and their reclaiming) // Inzhenernye izyskaniya (Engineering surveys). 2012. N. 9. P. 66–71 (in Russian with English abstract)].
Якимов А. С., Сванидзе И. Г., Казанцева М. Н., Соромотин А. В. Изменение свойств почв речных долин южной тайги Западной Сибири под действием минерализованных артезианских вод // Почвоведение. 2014. № 3. С. 364–374 [Yakimov A. S., Svanidze I. G., Kazantseva M. N., Soromotin A. V. Izmenenie svoystv pochv rechnykh dolin yuzhnoy taygi Zapadnoy Sibiri pod deystviem mineralizovannykh artezianskikh vod (Changes in soil properties of river valleys in the southern taiga of Western Siberia under the influence of mineralized artesian waters) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 2014. N. 3. P. 364–374 (in Russian with English abstract)].
Artamonova V. S., Dits L. Yu., Elizarova T. N., Lyutykh I. V. Technogenic salinization of soils and their microbiological characterization // Contem. Probl. Ecol. 2010. N. 3. P. 323–330 (Original Russian Text © V. S. Artamonova, L. Yu. Dits, T. N. Elizarova, I. V. Lyutykh, 2010, publ. in Sibirskii Ekologicheskii Zhurnal. 2010. V. 17. N. 3. P. 461–470).
Benner S. G., Hansel C. M., Wielinga B. W., Barber T. M., Fendorf S. Reductive dissolution and biomineralization of iron hydroxide under dynamic flow conditions // Environ. Sci. Technol. 2002. V. 36. Iss. 8. P. 1705–1711.
Coates J. D., Ellis D. J., Gaw C. V., Lovley D. R. Geothrix fermentans gen. nov., sp. nov., a novel Fe(III)-reducing bacterium from a hydrocarbon-contaminated aquifer // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 1999. V. 49. Iss. 4. P. 1615–1622.
Dobrovol’ski G. V., Balabko P. N., Stasjuk N. V., Bykova E. P. Alluvial soils of river floodplains and deltas and their zonal differences // Arid Ecosystems. 2011. V. 1. N. 3. P. 119–124 (Original Russian Text © G. V. Dobrovol’ski, P. N. Balabko, N. V. Stasjuk, E. P. Bykova, 2011, publ. in Aridnye Ekosistemy. 2011. V. 17. N. 3 (48). P. 5–13).
Eremchenko O. Z., Pakhorukov I. V., Shestakov I. E. Development of the solonchak process in soils of small river valleys in the taiga-forest zone in relation to the production of potassium salts // Euras. Soil Sci. 2020. V. 53. N. 4. P. 512–522 (Original Russian Text © O. Z. Eremchenko, I. V. Pakhorukov, I. E. Shestakov, 2020, publ. in Pochvovedenie. 2020. N. 4. P. 483–494).
Gabbasova I. M., Suleimanov R. R. Transformation of gray forest soils upon technogenic salinization and alkalization and subsequent rehabilitation in oil-producing regions of the southern Urals // Euras. Soil Sci. 2007. V. 40. Iss. 9. P 1000–1007 (Original Russian Text © I. M. Gabbasova, R. R. Suleimanov, 2007, publ. in Pochvovedenie. 2007. N. 9. P. 1120–1128).
Hulisz P., Charzyñski P., Giani L. Application of the WRB classification to salt-affected soils in Poland and Germany // Pol. J. Soil Sci. 2010. V. 43. Iss. 1. Р. 81–92.
Lin W. C., Coppi M. V., Lovley D. R. Geobacter sulfurreducens can grow with oxygen as a terminal electron acceptor // Appl. Environ. Microbiol. 2004. V. 70. N. 4. P. 2525–2528.
Lovley D. R., Blunt-Harris E. L. Role of humic-bound iron as an electron transfer agent in dissimilatory Fe(III) reduction // Appl. Environ. Microbiol. 1999. V. 65. Iss. 9. P. 4252–4254.
Metternicht G. I., Zinck J. A. Remote sensing of soil salinity: potentials and constraints // Rem. Sens. Environ. 2003. V. 85. Iss. 1. P. 1–20.
Roden E. E., Zachara J. M. Microbial reduction of crystalline iron(III) oxides: influence of oxide surface area and potential for cell growth // Environ. Sci. Technol. 1996. V. 30. Iss. 5. P. 1618–1628.
Szabolcs I. An overview on soil salinity and alkalinity in Europe In: Soil salinization and alkalization in Europe / N. Misopolilnos, and I. Szabolcs (Eds.). ESSC spec. publ. Thessaloniki, Greece, 1996. P. 1–12.
World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps – Update 2015. World Soil Resources Reports No. 106. Rome, Italy: FAO, 2015. 203 p.
