Content of Various Forms of Humus in the Soils of Secondary Forests and Sub-Mediterranean Steppes of the North-Western Caucasus (on the Example of the Gruzinka Ridge)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The natural structure of the ecosystems in the lower-middle mountain belt of the North-Western Caucasus is predominantly represented by secondary woody communities, with a minor presence of steppe ecosystems. The soil cover of this area consists of a combination of natural types: Cambisols and Rendzic Leptosols. Cambisols dominate under downy oak forests, while Rendzic Leptosols, which were once formed under hemitherme (Mediterranean) steppes, have undergone significant changes and are now found under downy oak shrublands, ash communities, and lime groves, as well as under preserved steppe vegetation. Consequently, there is a decrease in soil organic carbon (SOC) content in the soil-successional series: Rendzic Leptosols leached soils under herbaceous communities, Rendzic Leptosols leached soils under woody communities, and Cambisols. The functioning of Rendzic Leptosols soils under woody phytocenoses and their further succession according to the cambisol type reliably reduces SOC content to a depth of up to 60 cm. In contrast, SOC content in Rendzic Leptosols soils under herbaceous phytocenoses is higher not only in the humus-accumulative horizon but throughout the entire profile. The most significant changes in the humus composition affect its water-soluble fraction, extracted by cold and hot extraction. Cambisols and Rendzic Leptosols soils under woody phytocenoses are characterized by a similar accumulation pattern in the surface horizons of the easily soluble fraction of water-soluble organic matter (cold extraction) and its profile distribution. Meanwhile, the absolute values of water-soluble organic matter (hot extraction) in the profile of Rendzic Leptosols soils under woody formations are almost halved compared to soils under herbaceous phytocenosis. The decrease in humification of Rendzic Leptosols soils during the formation of forest communities occurs due to the destruction of the organic part, which was once strongly associated with calcium and undergoes maximum transformations due to the change in plant litter and microclimate under the trees. Soil acidity affects the degree of water-soluble organic matter extraction – the proportion of the hot fraction of water-soluble organic matter in SOC significantly increases with a decrease in solution pH.

About the authors

S. N. Gorbov

Southern Federal University

Email: 2s-t@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344090

S. S. Tagiverdiev

Southern Federal University

Author for correspondence.
Email: 2s-t@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4422-1094
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344090

S. A. Litvinskaya

Southern Federal University; Kuban State University

Email: 2s-t@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344090; Krasnodar, 350040

P. N. Skripnikov

Southern Federal University

Email: 2s-t@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344090

N. V. Salnik

Southern Federal University

Email: 2s-t@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344090

N. V. Salnik

Southern Federal University

Email: 2s-t@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344090

D. A. Kozyrev

Southern Federal University

Email: 2s-t@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344090

O. S. Bezuglova

Southern Federal University

Email: 2s-t@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344090

References

  1. Альбов Н.М. Ботанико-географические исследования в западном Закавказье в 1893 году. Тифлис: Тип. К.П. Козловского, 1893. 48 с.
  2. Боул С., Хоул Ф., Мак-Крекен Р. Генезис и география почв. М., 1977. 416 с.
  3. Вальков В.Ф., Штомпель Ю.А., Тюльпанов В.И. Почвоведение (почвы Северного Кавказа). Краснодар: Совет. Кубань, 2002. 723 с.
  4. Васенев И.И. Почвенные сукцессии. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 400 с.
  5. Васенев И.И., Таргульян В.О. Ветровал и таежное почвообразование. М.: Наука, 1995. 247 с.
  6. Васюков С. Край гордой красоты: кавказское побережье Черного моря: природа, характер и будущность русской культуры. СПб.: Изд-во А.Ф. Девриен, 1903. 236 с.
  7. Верещагин А.В., Глотов Н.В., Семериков Л.Ф. К истории дубовых лесов Северо-Западного Кавказ // Биосфера и ее ресурсы. М., 1971. С. 218–237.
  8. Горбов С.Н., Безуглова О.С., Скрипников П.Н., Тищенко С.А. Растворимое органическое вещество в почвах Ростовской агломерации // Почвоведение. 2022. №. 7. С. 894–908.
  9. ГОСТ 17.4.4.02-84. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. М.: Изд-во стандартов, 2008. 8 с.
  10. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. М.: Изд-во стандартов, 2011. 6 с.
  11. Гроссгейм А.А. Определитель растений Кавказа. М.: Совет. наука, 1949. 747 с.
  12. Динник Н.Я. Оштен и окружающие его части Кубанской области. Тифлис: Зап. Кавказ. отдела Императорского Русского географического о-ва, 1894.
  13. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2006. 460 с.
  14. Иоанн де Галонифонтибус. Сведения о народах Кавказа. Книга познания мира. Баку: Элм, 1980. 25 с.
  15. Караванова Е.И. Водорастворимые органические вещества: фракционный состав и возможности их сорбции твердой фазой лесных почв (обзор литературы) // Почвоведение. 2013. №. 8. С. 924-924.
  16. Карта физико-географического районирования СССР. М-б: 1 : 24 000 000. Атлас СССР. Карты природы. Физико-географическое районирование // Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР. М., 1983. С. 120 http://neotec.ginras.ru/neomaps/M240_Union_1983_Geography.jpg
  17. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  18. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.
  19. Ковда В.А., Розанов Б.Г. Почвоведение Ч. 2. Типы почв, их география и использование. М.: Высшая школа, 1988. 368 с.
  20. Колесников Ю.С., Зинченко В.А., Сафронов И.Н. Природные условия и естественные ресурсы. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1986. 221 с.
  21. Косенко И.С. Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья. М.: Колос, 1970. 614 с.
  22. Кутровский М.А., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Экологические Особенности рендзин черноморского побережья Кавказа // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Сер. Естественные науки. 2008. № 6. С. 97–101.
  23. Литвинская С.А. Заповедная природа Кубани. Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федерального ун-та, 2023. 448 с.
  24. Литвинская С.А. Историческая экология. Краснодар, 1997. 215 с.
  25. Литвинская С.А. Растительный покров Северо-Западного Кавказа и проблемы его охраны. Автореф. дис. … д-ра биол. наук. Новосибирск, 1994. 32 с.
  26. Литвинская С.А. Таксономическая и биогеографическая характеристика флоры Западного Предкавказья и Западного Кавказа: Phylum Magnoliophyta: Classis Liliopsida монография. М.: Наука, 2019. 540 с.
  27. Литвинская С.А. Таксономическая и биогеографическая характеристика флоры Западного Предкавказья и Западного Кавказа. Phylum Magnoliophyta: Classis Liliopsidа. Family Poaceae. Краснодар: Традиция, 2021. 540 с.
  28. Литвинская С.А. Хребет Маркотх – как перспективная охраняемая природная территория федерального уровня российской части Кавказа для сохранения субсредиземноморского флорокомплекса // Биологическое разнообразие Кавказа и Юга России: мат. Междунар. науч. конф. Грозный, 4–5 ноября 2016 г. Грозный, 2016. Ч. 1. С. 350–354.
  29. Литвинская С.А. Черкесская культура – эколого-экономический феномен в истории народов России // Юг России: экология, развитие. 2015. Т. 10. № 3. С. 70–84.
  30. Литвинская С.А., Литвинский К.О. История природопользования: эколого-экономический аспект. Краснодар: Кубанский госуниверситет. 2013. 237 с.
  31. Малеев В.П. О следах ксеротермического периода на Северо-Западном Кавказе // Сов. ботаника. 1939. № 4. С. 68–75.
  32. Меницкий Ю.Л. Проект “Конспект флоры Кавказа”. Карта районов флоры // Ботан. журн. 1991. Т. 76. № 11. С. 1513–1521.
  33. Никитин Б.А. Уточнение к методике определения гумуса в почве // Агрохимия. 1983. № 8. С. 18–26.
  34. Полевая геоботаника. М.: Наука, 1959–1976. Т. 1–5.
  35. Половинкина Т.В. Аборигены Кавказского Причерноморья. Нальчик, 2004. 85 с.
  36. Серебряков И. Сельскохозяйственные условия северо-западного Кавказа // Записки Кавказского общества сельского хозяйства. Тифлис, 1867. № 1–2. С. 1–26.
  37. Скрипников П.Н., Горбов С.Н., Матецкая А.Ю., Тагивердиев С.С., Сальник Н.В. Особенности накопления и профильного распределения различных форм углерода в почвах парково-рекреационной зоны Ростовской агломерации // Наука Юга России. 2023. Т. 19. № 4. С. 52–66.
  38. Строганова М.Н., Карпачевский Л.О., Таргульян В.О., Васенев И.И., Гончарук Н.Ю. Почвенные микросукцессии в климаксных ельниках южной тайги // История развития почв СССР в голоцене. Пущино, 1984. С. 68–69.
  39. Суханов П.А., Кашанский А.Д., Наумов В.Д. Агрогенетическая характеристика рендзин Триполитании (Ливия) // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2012. № 1. С. 63–71.
  40. Хатисов И.С., Ротиньянц А.Д. Обзор местности северо-восточного берега Черного моря, между г. Новороссийском и постом Вельяминовским на реке Туапсе (1867) // Старые черкесские сады. М., 2005. Т. 2. 16 с.
  41. Чендев Ю.Г., Геннадиев А.Н., Смирнова М.А., Лебедева М.П., Плотникова О.О., Заздравных Е.А., Шаповалов А.С. Ранние стадии эволюции черноземов под лесной растительностью (Белгородская область) // Почвоведение. 2022. № 4. С. 387–404.
  42. Arnald O., Bartoli F., Buurman P., Garcia-Rodeja E., Oskarsson H., Stoops G. Soils of volcanic regions in Slovakia // Soils of Volcanic Regions in Europe. Berlin. Springer, 2007. P. 82–100.
  43. Arnold R.W., Szabolcs I., Targulian V.O., Solomon A.M. Global Soil Change. Laxenburg: International lnstitute for Applied Systems Analysis, 1990. 110 р.
  44. Blaschke P.M., Trustrum N.A., DeRose R.C Ecosystem processes and sustainable land use in New Zealand steeplands // Agriculture, Ecosystems Environment. 1992. V. 41. P. 153–178. https://doi.org/10.1016/0167-8809(92)90107-M
  45. D’Amico M.E., Casati E., El Khair D.A., Cavallo A., Barcella M., Previtali F. Aeolian inputs and dolostone dissolution involved in soil formation in Alpine karst landscapes (Corna Bianca, Italian Alps) // Catena. 2023. V. 230 P. 107254. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107254
  46. Dinca L.C., Spârchez Gh., Dinca M., Blujdea V.N. Organic carbon concentrations and stocks in Romanian mineral forest soils // Annals Forest Res. 2012. V. 55. P. 229–241. https://doi.org/10.15287/afr.2012.63
  47. Gregorich E.G., Beareb M.H., Stoklasa U., St-Georgesa P. Biodegradability of soluble organic matter in maize-cropped soils // Geoderma. 2003. V. 113. P. 237–252. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(02)00363-4
  48. Homolák M., Kriaková E., Pichler V., Gömöryová E., Bebej J. Isolating the soil type effect on the organic carbon content in a RendzicLeptosol and an Andosol on a limestone plateau with andesite protrusions // Geoderma. 2017. V. 302. P. 1–5. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.04.009
  49. IUSS Working Group WRB. 2022. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria.
  50. Kurucu Y., Esetlili M.T. Rendzic leptosols // In: Kapur, S., Akça, E., Günal, H. (eds) The Soils of Turkey. World Soils Book Series. Springer, Cham. 2018. P. 251–258. https://doi.org/10.1007/978-3-319-64392-2_17
  51. Markoski M., Mitkova T., Tanaskovik V., Spalević V. Content of Humus and Soil Ph of the Soils Formed upon Limestones and Dolomites // Section of Natural, Mathematical and Biotechnical Sciences, MASA. 2019. V. 40. P. 151–160. https://doi.org/10.20903/csnmbs.masa.2019.40.2.139
  52. Schweizer S.A., Hurtarte L.C.C., Höschen C., Klysubun W., Harrington G., Prietzel J. Phosphorus hotspots in pedogenic carbonate coatings determined by zoned microscale arrangement and organo-mineral interactions. // Geochim. Cosmochim. Acta. 2023. V. 344. P. 90–102. https://doi.org/10.1016/j.gca.2023.01.018
  53. Skripnikov P.N., Gorbov S.N., Matetskaya A.Y., Ivolgina V.A. Specifics of Accumulation and Profile Distribution of Organic Carbon in Soils of Park and Recreational Areas of Rostov Agglomeration // In: Korneykova, M., et al. Smart and Sustainable Urban Ecosystems: Challenges and Solutions. SSC 2022. Springer Geography. Springer, 2023. P. 181–193. https://doi.org/10.1007/978-3-031-37216-2_15
  54. Sleutel S., De Neve S., Singier B., Hofman G. Quantification of organic carbon in soils: A comparison of methodologies and assessment of the carbon content of organic matter // Comm. Soil Sci. Plant Analysis. 2007. V. 38. P. 2647–2657 https://doi.org/10.1080/00103620701662877
  55. Tagiverdiev S.S., Gorbov S.N., Bezuglova O.S., Skripnikov P.N. The content and distribution of various forms of carbon in urban soils of southern Russia on the example of Rostov agglomeration // Geoderma Regional. 2020. V. 21. P. 00266. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2020.e00266
  56. Trustrum N.A., De Rose R.C. Soil depth-age relationship of landslides on deforested hillslopes, Taranaki, New Zealand // Geomorphology. 1988. V. 1. P. 143–160. https://doi.org/10.1007/978-3-031-37216-2_15
  57. Žigova A., Šťastny M., Hladil J. Mineral composition of rendzic leptosols in protected areas of the Czech Republic // Acta Geodyn. Geomater. 2014. V. 11. P. 77–88. https://doi.org/10.13168/AGG.2013.0056
  58. Zupančič N., Miler M., Grčman H. Geochemical fingerprint of insoluble material in soil on different limestone formations // Catena. 2018. V. 170. P. 10–24. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.05.040

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Appendix
Download (5MB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. Soil map of the territory of the protected area ‘Mount Shize - Gruzinka Ridge’. Gruzinka’ (1 - border of Shize Mountain; 2 - height isolines; 3 - surface samples; 4 - soil sections; 5 - weakly unsaturated brown forest soils; 6 - incompletely developed brown forest soils; 7 - thick sod carbonate leached soils; 8 - low thickness sod carbonate leached soils; 9 - surface gleyey sod carbonate leached soils).

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Content of organic carbon (Sorg) and water-soluble forms of organic matter (WSM) layer by layer in sod carbonate soils under herbaceous (DKt) and woody (DKd) phytocenoses and in brown forest soils.

Download (488KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Proportion of DOM from Sorg layer by layer in sod carbonate soils under herbaceous (DKt) and woody (DKd) phytocenoses and in brown forest soils.

Download (479KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences