SPECIFIC FEATURES OF ASH DUMP SOILS HUMUS IN THE MIDDLE URALS

О.А. Некрасова, А.П. Учаев, М.И. Дергачева, А.А. Бетехтина, Т.А. Радченко

Abstract


Humus composition in young soils formed on ash, a specific technogenic substrate, which occupies large areas of Urals and other regions in Russia, has been studied. Soil samples differing in their chemical composition were taken from 50- to 60-year old brown coal ash dumps spontaneously overgrown by mixed forests at two power plants located in the southern taiga of the Middle Urals. Newly formed soils at different ash dumps differ from each other in their physicochemical characteristics and differ from the background soils by a more alkaline reaction of their milieu and a higher content of the mobile forms of phosphorus and potassium. The results of the study suggest that the system of humus substances develops in similar ways in young soils and in zonal sod-podzol soils on ash substrate. Fulvic acids synthesis dominates over humic acids synthesis. Among the latter, the most mobile (brown) humic acids and associated fulvic acids prevail, although the quantitative indicators of humus composition specific for sod-podzol soils were not achieved during the time under consideration. Differences in the properties of the ash substrate are manifested in the fractional composition of humus, mainly in the C-horizon. These observations suggest that the group composition of humus in young soils formed on ash depends on the bioclimatic conditions, whereas the fractional composition of each group depends on the characteristics of the ash substrate.

Keywords


Кeywords: fly ash, Technosols, humic acids, fulvic acids, southern taiga.


Как процитировать материал

References


Аринушкина ЕВ. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ; 1970.

Воробьева ЛА. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС; 2006.

Воропаева ЕВ, Воропаев ВВ. Изменение содержания и качественного состава гумуса окультуренной дерново-подзолистой почвы в различных системах удобрения овощного севооборота. Агрохимия. 2019;(12):32-8.

Гаджиев ИМ, Курачев ВМ. Генетические и экологические аспекты исследования и классификация почв техногенных ландшафтов. В кн.: Экология и рекультивация техногенных ландшафтов. Новосибирск: Наука; 1992. С. 6-15.

Гафуров ФГ. Почвы Свердловской области. Екатеринбург: Изд-во Уральского университета; 2008.

Дергачева МИ. Органическое вещество почв: статика и динамика. Новосибирск: Наука; 1984.

Дергачева МИ. Система гумусовых веществ почв. Новосибирск: Наука; 1989.

Дергачева МИ. Система гумусовых веществ как основа диагностики палеопочв и реконструкции палеоприродной среды. Новосибирск: Издательство Сибирского отделения РАН; 2018.

Ерёмин ДИ, Груздева НА, Ерёмина ДВ. Изменение гумусового состояния серых лесных почв восточной окраины Зауральского плато под действием длительной распашки. Почвоведение. 2018;(7):826-35.

Иванова МВ, Солдатов ПА, Плотников АА. Влияние длительного использования различных систем удобрений на динамику гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой почвы Костромской области. Агрохимический вестник. 2020;(3):11-5.

Константинов АО, Новоселов АА, Лойко СВ. Особенности процессов почвообразования на участках самозаростающих золоотвалов твердотопливной теплоэлектростанции. Вестн ТГУ Биол. 2018;43:6-24.

Матвеева НИ, Петров НЮ, Зволинский ВП. Групповой и фракционный состав гумуса почв солонцовых комплексов овощных севооборотов Нижнего Поволжья (на примере светло-каштановых почв севера Астраханской области и каштановых почв юга Волгоградской области). Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020;6(86):76-81.

Махонина ГИ. Экологические аспекты формирования почв в техногенных экосистемах Урала. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та; 2003.

Новоселов АА. Индикаторы почвообразования на техногенных субстратах золоотвалов. Российский журнал прикладной экологии. 2019;(3):46-50.

Петрографический кодекс. Санкт-Петербург: Изд-во ВСЕГЕИ; 2008.

Пономарева ВВ, Плотникова ТА. Методические указания по определению содержания и состава гумуса в почвах. Л.: Наука; 1975.

Раупова НБ, Абдуллаев СА. Состав и свойства гумуса почв вертикальной зональности Западного Тянь-Шаня и их смытых разностей. Научное обозрение. Биологические науки. 2019;(2):63-8.

Ташкузиев ММ, Шадиева НИ. Состав гумуса, гумусное состояние почв вертикальной зональности бассейна реки Санзар и изменение его под влиянием противоэрозионных процессов. Почвоведение и агрохимия. 2020;(3):25-33.

Турусов ВИ, Сальников РВ. Изменение микрофлоры и состава гумуса почвы в зависимости от звена севооборота. Центральный научный вестник. 2019;4(3):20-1.

Фирсова ВП, Дергачева МИ, Павлова ТС, Новгородова ГГ, Степанов СБ. Особенности горно-лесных почв Южного Урала. В кн.: Особенности горного почвообразования под пологом лесов. Свердловск. 1978. С. 62-99.

Хижняк ИН. Особенности гумусного состояния аллювиально-луговых почв левобережной лесостепи Украины. Почвоведение и агрохимия. 2019;(1):39-49.

Чеботарев НТ, Микушева ЕН, Мушинский АА. Влияние минеральных удобрений и извести на фракционно-групповой состав и баланс гумуса дерново-подзолистой почвы среднетаежной зоны Республики Коми. Агрохимический вестник. 2019;(6):9-12.

Шишов ЛЛ, Тонконогов ВД, Лебедева ИИ, Герасимова МИ. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена; 2004.

Arinushkina EV. Rukovodstvo po himicheskomu analizu pochv. [Guidelines for chemical analysis of soils]. Moscow: Izd-vo Mosk. un-ta; 1970. (In Russ.)

Vorob'eva LA. Teoriya i praktika himicheskogo analiza pochv. [Theory and practice of chemical analysis of soils]. Moscow: GEOS; 2006. (In Russ.)

Voropaeva EV, Voropaev VV [Changes of humus content and humus composition of Sod-Podzolic soil in vegetable crop rotation at different fertilizer application]. Agrohimiya.2019;(12):32-8. (In Russ.)

Gadzhiev IM, Kurachev VM [Genetic and ecological aspects of research and classification of soils of technogenic landscapes]. In: Ekologiya i rekul'tivaciya tekhnogennyh landshaftov. Nauka, Sib. otdenie; 1992. p. 6-15. (In Russ.)

Gafurov FG. Pochvy Sverdlovskoj oblasti. [Soils of the Sverdlovsk region]. Ekaterinburg: Izd-vo Ural'skogo universiteta; 2008. (In Russ.)

Dergacheva MI. Organicheskoe veshchestvo pochv: statika i dinamika. [Soil organic matter: statics and dynamics] Novosibirsk: Nauka. Sib. otd-nie, 1984. (In Russ.)

Dergacheva MI. Sistema gumusovyh veshchestv pochv. [The system of humic substances of soils]. Novosibirsk: Nauka, 1989. (In Russ.)

Dergacheva MI. Sistema gumusovyh veshchestv kak osnova diagnostiki paleopochv i rekonstrukcii paleoprirodnoj sredy. [The system of humus substances as the basis for the diagnosis of paleosols and reconstruction of the paleoenvironment]. Novosibirsk: Izdatel'stvo Sibirskogo otdeleniya RAN, 2018. (In Russ.)

Eremin DI, Gruzdeva NA, Eremina DV [The change in the humus state of gray forest soils of the Eastern outskirts of the Trans-Ural plateau under the influence of prolonged plowing]. Pochvovedenie. 2018;(7):826-35. (In Russ.)

Ivanova MV, Soldatov PA, Plotnikov AA [Influence of long-term use of fertilizers on the dynamics of humus in the arable layer of soddy-podzolic soil of the Kostroma region]. Agrohimicheskij vestnik. 2020;(3):11-5. (In Russ.)

Konstantinov AO, Novoselov AA, Loiko SV. [Special features of soil development within overgrowing ash deposit sites at a solid fuel power plant]. Vestnik TGU. Biologiya. 2018;43:6-24. (In Russ.)

Matveyeva NI, Petrov NY, Zvolinsky VP [Group and fractional composition of humus in soils of solonetz complexes of vegetable crop rotations in the Lower Volga region (exemplified with light brown soils in the north of the Astrakhan region and brown soils in the north of the Astrakhan region and broun soils in the south of the Volgograd region)]. Izvestiya Orenburgskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta. 2020;6(86):76-81. (In Russ.)

Makhonina GI. Ekologicheskiye Aspekty Formirovaniya Pochv v Tekhnogennykh Ekosistemakh Urala. [Ecological Aspects of Soil Formation in Anthropogenic Ecosystems of the Urals]. Yekaterinburg: Izdatelstvo Uralskogo Universiteta; 2003. (In Russ.)

Novoselov AA [Indicators of soil formation on the technogenic substrates of ash dumps]. Rossiyskij Zhurnal Prikladnoy Ekologii. 2019;(3):46-50. (In Russ.)

Petrograficheskiy Kodeks [Petrographic Code]. Saint-Petersburg: Izdatelstvo VSEGEI; 2008. (In Russ.)

Ponomareva VV, Plotnikova TA. Metodicheskiye Ukazaniya po Opredeleniyu Soderzhaniya i Sostava Gumusa v Pochvakh. [Guidelines for Determining the Content and Composition of Humus in Soils]. Leningrad: Nauka; 1975. (In Russ.)

Raupova NB, Abdullayev SA [Composition and properties of humus soils across vertical zones of the Western Tien Shan and their washed differences]. Nauchnoye Obozreniye Biologicheskiye Nauki. 2019;(2):63-8. (In Russ.)

Tashkuziyev MM, Shadiyeva NI [Humus composition, humus state of soils across vertical zones of River Sanzar basin and its change under the influence of anti-erosion processes]. Pochvovedeniye i Agrokhimiya. 2020;(3):25-3. (In Russ.)

Turusov VI, Salnikov RV [Changes in microflora and group composition of soil humus depending on the level of crop rotation]. Centralnyi Nauchnyi Vestnik. 2019;4(3):20-1. (In Russ.)

Firsova VP, Dergacheva MI, Pavlova TS, Novgorodova GG, Stepanov SB. [Specific feature of the mountain forest soils of South Urals]. In:: Osobennosti Gornogo Pochvoobrazovaniya pod Pologom Lesov. Sverdlovsk; 1978. P. 62-99. (In Russ.)

Khyzhniak IN [The humus state and its features in the alluvial-floodplain soils of the left-bank forest-steppe in Ukraine]. Pochvovedeniye i Agrokhimiya. 2019;(1):39-49. (In Russ.)

Chebotarev NT, Mikusheva EN, Mushinsky AA [Influence of mineral fertilizers and lime on fractional-group composition and balance of humus in the soddy-podzolic soil of the Middle taiga in the Komi Republic]. Agrokhimicheskiy Vestnik. 2019;(6):9-12. (In Russ.)

Shishov LL, Tonkonogov VD, Lebedeva II, Gerasimova MI. Klassifikatsiya i Diagnostika Pochv Rossii. [Classification and Diagnostics of Soils in Russia]. Smolensk: Oykumena; 2004. (In Russ.)

Batjes NH Total carbon and nitrogen in the soils of the world. Eur J Soil Sci. 2014;65:4-21.

Climate-Data.org. Climate Data for Cities Worldwide. https://en.climate-data.org/asia/russian-federation/sverdlovsk-oblast/sredneuralsk-44950/ (accessed on 27 August 2024).

Climate-Data.org. Climate Data for Cities Worldwide. Available online: https://en.climate-data.org/asia/russian-federation/sverdlovsk-oblast/verkhny-tagil-45250/ (accessed on 27 August 2024).

Dergacheva M, Trunova V, Nekrasova O, Siromlya T, Uchaev A, Bazhina N, Radchenko T, Betekhtina A. Assessment of the macro- and microelement composition of fly ash from 50-year-old ash dumps in the Middle Urals (Russia). Metals. 2021;11:1-15.

IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources. International Soil Classification System for Naming Soils and Creating Legends for Soil Maps. Vienna: International Union of Soil Sciences (IUSS); 2022.

Ivanov P, Banov M. Comparative characteristics of soil organic matter in technosols built with different geological materials and agricultural land use. Bulg J Agric Sci. 2020;26(2):293-8.

Lukina NV, Filimonova EI, Glazyrina MA, Maleva MG, Prasad MNV, Chibrik TS. Biological recultivation of fly ash dumps strengthening bioeconomy and circular economy in the Ural region of Russia. In: Bioremediation and Bioeconomy: a Circular Economy Approach. Chapter 19. Elsevier BV; 2024. P. 499-527.

Nekrasova O, Radchenko T, Filimonova E, Lukina N, Glazyrina M, Dergacheva M, Uchaev A, Betekhtina A. Natural forest colonization and soil formation on ash dump in southern taiga. Folia Forestalia Polonica Ser A Forestry. 2020;62(4):306-16.

Nekrasova O, Radchenko T, Filimonova E, Uchaev A, Dergacheva M, Petrova T, Betekhtina A. Features of forest communities and soils formed on an ash dump of the Middle Urals. Forest Ideas. 2022;28(1):88-99.

Pandey VC, Singh N. Fast green capping on coal fly ash basins through ecological engineering. Ecol Eng. 2014;73:671-5.

Uzarowicz L, Zagorski Z. Mineralogy and chemical composition of technogenic soils (Technosols) developed from fly ash and bottom ash from selected thermal power stations in Poland. Soil Sci Annu. 2015;66(2):82-91.

Uzarowicz L, Zagorski Z, Mendak E, Bartminski P, Szara E, Kondras M, Oktaba L, Turek A, Rogozinski R. Technogenic soils (Technosols) developed from fly ash and bottom ash from thermal power stations combusting bituminous coal and lignite. Part I. Properties, classification, and indicators of early pedogenesis. Catena. 2017;157:75-89.

Uzarowicz L, Kwasowski W, Spiewak O, Switoniak M. Indicators of pedogenesis of Technosols developed in an ash settling pond at the Belchatow thermal power station (central Poland). Soil Sci Annu. 2018;69:49-59.

Uzarowicz L, Skibab M, Leuec M, Zagórskia Z, Gąsińskid A, Trzcińskie J. Technogenic soils (Technosols) developed from fly ash and bottom ash from thermal power stations combusting bituminous coal and lignite. Part II. Mineral transformations and soil evolution. Catena. 2018;162:255-69.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v16i4.957

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"