How have the chestnut soils of the dzhanybek plain been transformed as a result of climate change?
- Authors: Plotnikova O.O.1, Lebedeva M.P.1, Kolesnikov A.V.1,2, Kaganova A.E.1, Tsymbarovich P.R.1, Komkova D.S.1
-
Affiliations:
- Dokuchaev Soil Science Institute
- Institute of Forest Science of the Russian Academy of Sciences
- Issue: No 12 (2024)
- Pages: 1862-1876
- Section: SOIL MINERALOGY AND MICROMORPHOLOGY
- URL: https://rjsvd.com/0032-180X/article/view/683355
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X24120132
- EDN: https://elibrary.ru/JCNCCS
- ID: 683355
Cite item
Abstract
The period from the mid–1970s is distinguished as the period of modern global warming, and 1976 is conventionally taken as its beginning. The territories of southern and arid regions are especially sensitive to climatic changes, so the aim of the work was to identify the peculiarities of climate warming in the territory of the Dzhanybek plain and changes in soil properties associated with the established climatic trends. The object of the study is a microcatena of chestnut solonetzic soils (Someric Calcic Luvic Kastanozem (Loamic, Sodic) and Mollic Salic Calcic Solonetz (Loamic)) on the territory of Dzhanybek station of the Institute of Forestry Science of the Russian Academy of Sciences. Data on the climate of the study area for the period 1914–2021 are summarized. It is revealed that in the period 1976–2021 compared to the period 1914–1975 increased: the average annual T (temperature) of the air by 1° C and Σp (sum of precipitation) by 18.3 mm; the average annual T of the cold period by 1.5° C; the average annual Σp of the warm period by 39.5 mm. Using field, micromorphological, chemical methods it was established that for the last 54 years the groundwater table has risen by 1 m, groundwater mineralization and salinity has increased at least 2 times, salinization and carbonatization of the studied soils have increased, the depth of processing by soil mesofauna and the depth of root penetration have increased, which has not yet been reflected in the content of organic carbon. If the identified climate trends continue, the studied soils are expected to become saline and carbonate from the surface and increase in carbon content and stock, but continued and expanded stationary observations are required to confirm such changes.
About the authors
O. O. Plotnikova
Dokuchaev Soil Science Institute
Author for correspondence.
Email: mrs.plotnikova@mail.ru
Russian Federation, Moscow
M. P. Lebedeva
Dokuchaev Soil Science Institute
Email: mrs.plotnikova@mail.ru
Russian Federation, Moscow
A. V. Kolesnikov
Dokuchaev Soil Science Institute; Institute of Forest Science of the Russian Academy of Sciences
Email: mrs.plotnikova@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Uspenskoe
A. E. Kaganova
Dokuchaev Soil Science Institute
Email: mrs.plotnikova@mail.ru
Russian Federation, Moscow
P. R. Tsymbarovich
Dokuchaev Soil Science Institute
Email: mrs.plotnikova@mail.ru
Russian Federation, Moscow
D. S. Komkova
Dokuchaev Soil Science Institute
Email: mrs.plotnikova@mail.ru
Russian Federation, Moscow
References
- Ванюшина А.Я., Травникова Л.С., Шаймухаметов М.Ш. Термодинамическая характеристика обмена Са–Na в слитых и сопряженных с ними зональных почвах // Почвоведение. 1998. № 2 С. 176–185.
- Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во МГУ, 1998. 272 с.
- Всеволодова-Перель Т.С., Колесников А.В. Количественная характеристика мезофауны почв солонцового комплекса полупустыни Северного Прикаспия // Почвоведение. 2010. № 11. С. 1381–1386.
- Гедройц К.К. Избр. соч. Т. 2. Химический анализ почвы. М.: Сельхозгиз, 1955. 616 с.
- Герасимова М.И., Ковда И.В., Лебедева М.П., Турсина Т.В. Микроморфологические термины как отражение современного состояния исследований микростроения почв // Почвоведение. 2011. № 7. С. 804–817.
- Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв. М.: Наука, 1965. 275 с.
- Иванов Н.Н. Об определении величин испаряемости // Изв. Всесоюзного географического общества. 1954. Т. 86. № 2. С. 189–196.
- Качинский Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. М.: Изд-во Акад. наук СССР,,1958. 192 с.
- Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
- Колесников А.В. Закономерности катионного обмена в целинных и мелиорированных лугово-каштановых почв Северного Прикаспия (на примере почв Джаныбекского стационара). Дис. … канд. биол. наук. М., 2004. 266 с.
- Колесников А.В., Соколова Т.А., Сиземская М.Л. Характеристика поглощающего комплекса лугово-каштановых почв Северного Прикаспия (Джаныбекский стационар) // Почвоведение. 2006. № 2. С. 179–189.
- Лебедева М.П., Конюшкова М.В. Временны́е изменения микропризнаков в целинных и мелиорированных солонцах Джаныбекского стационара // Почвоведение. 2011. № 7. С. 818–831.
- Лебедева М.П., Конюшкова М.В., Колесников А.В., Хохлов С.Ф. Мониторинг изменений свойств целинного солонца Джаныбекского стационара по данным микроморфологических исследований // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2016. № 83. С. 118–139.
- Минкин М.Б., Бабушкин В.М., Садименко П.А. Солонцы юго-востока Ростовской области. Ростов-на- Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1980. 272 с.
- Молодцов В.А., Игнатова В.П. Об определении состава поглощенных оснований в засоленных почвах // Почвоведение. 1975. № 6. С. 123–127.
- Плотникова О.О., Лебедева М.П., Цымбарович П.Р., Девятых В.А. Микроморфологическая характеристика почв солонцового комплекса (Джаныбекская равнина) // Почвоведение. 2023. № 3. С. 380–392. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601128.
- Понизовский А.А., Иванова С.А. Влияние рН раствора на равновесие обмена Са-Na в почвах // Почвоведение. 1990. № 8. С. 53–60.
- Роде А.А., Польский М.Н. Почвы Джаныбекского стационара, их морфологическое строение, механический и химический состав и физические свойства // Тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 1961. Т. 56. С. 3–214.
- Романенков В.А. Изменение почвенно-поглощающего комплекса солончаковых солонцов при мелиорации // Повышение продуктивности полупустынных земель Северного Прикаспия. М.: Наука, 1989. С. 48–59.
- Руководство по описанию почв. Рим: Продовольств. и с.-х. орг. Объед. Наций, 2012. 101 с.
- Сапанов М.К. Особенности и экологические последствия потепления климата в полупустыне Северного Прикаспия // Поволжский экологический журнал. 2021. № 1. С. 64–78. https://doi.org/10.35885/1684-7318–2021-1-64-78
- Сиземская М.Л. Изменение морфологии и солевого состояния почв солонцового комплекса Северного Прикаспия под влиянием агролесомелиорации. Автореф. дис. … канд. биол. наук. М, 1990. 24 с.
- Сиземская М.Л., Сапанов М.К. Современное состояние экосистем и стратегия адаптивного природопользования в полупустыне Северного Прикаспия // Аридные экосистемы. 2010. Т. 16. № 5. С. 15–24.
- Соколова Т.А., Дронова Т.А., Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах. Тула: Гриф и К, 2005. 336 с.
- Соколова Т.А., Сиземская М.Л., Сапанов М.К., Толпешта И.И. Изменение содержания и состава солей в почвах солонцового комплекса Джаныбекского стационара за последние 40–50 лет // Почвоведение. 2000. № 11. С. 1328–1339.
- Таргульян В.О., Горячкин С.В. Память почв: Почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 672 с.
- Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / Под ред. Катцова В.М. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 676 с.
- Хитров Н.Б., Герасимова М.И. Диагностические горизонты в классификации почв России: версия 2021 г. // Почвоведение. 2021. № 8. С. 899–910. https://doi.org/10.31857/S0032180X21080098
- Хитров Н.Б., Герасимова М.И. Предлагаемые изменения в классификации почв России: диагностические признаки и почвообразующие породы // Почвоведение. 2022. № 1. С. 3–14. https://doi.org/10.31857/S0032180X22010087
- Шаймухаметов М.Ш., Куракулов С.Н. Реакция обмена Са-Na в черноземах и прогнозирование влияния оросительных вод на некоторые их свойства // Почвоведение. 1990. № 3 С. 88–104.
- Corwin D.L. Climate change impacts on soil salinity in agricultural areas // Eur. J. Soil Sci. 2021. V. 72. № 2. P. 842–862.
- Filippi P., Minasny B., Cattle S.R. and Bishop T.F.A. Chapter four – monitoring and modeling soil change: the influence of human activity and climatic shifts on aspects of soil spatiotemporally // Advances in Agronomy. 2016. V. 139. P. 153–214 https://doi.org/10.1016/bs.agron.2016.06.001
- Hatfield J.L., Antle J., Garrett K.A., Izaurralde R.C., Mader T., Marshall E., Nearing M., Philip Robertson G. and Ziska L. Indicators of climate change in agricultural systems // Climatic Change. 2020. V. 163. P. 1719–1732.
- IUSS Working Group WRB 2015. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015 International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps (World Soil Resources Reports no 106) (Rome: FAO)
- Kirschbaum M.U.F. The temperature dependence of soil organic matter decomposition, and the effect of global warming on soil organic C storage // Soil Biol. Biochem. 1995. V. 27. P. 753–760.
- Lebedeva (Verba) M., Gerasimova M. and Konyushkova M. Micromorphology of solonetzic horizons as related to environmental events in the Caspian Lowland // J. Mt. Sci. 2009. V. 6. P. 132–138. https://doi.org/10.1007/s11629-009-1029-z
- Munsell A. Munsell soil color charts. (Macbeth Division of Kollmorgen Instruments Corporation, New Windsor, NY, Munsell Color, 1994).
- Plotnikova O.O., Lebedeva M. P., Kolesnikov A. V., Kaganova A. E., Komkova D. S. A dataset of microstructure features and physicochemical properties of soils of the solonetzic complex in 2022 (Caspian lowland) // Data in Brief. 2023. V. 50. P. 109493. https://doi.org/10.1016/j.dib.2023.109493
- Plotnikova O.O., Lebedeva M.P., Tsymbarovich P.R., Devyatykh V.A. A dataset of soil microstructure features and physicochemical properties for 1968 and climate sequence for 1951–1992 in the Caspian lowland // Data in Brief. 2023. V. 46. P. 108909. https://doi.org/10.1016/j.dib.2023.108909
- Raison J., Khanna P.K. Possible impacts of climate change on forest soil health // Soil Health and Climate Change. 2011. P. 257–285.
- Rengel Z. Soil pH, Soil Health and Climate Change // Soil Health and Climate Change. 2011. P. 69–85. doi: 10.1007/978-3-642–20256-8_4
- Reth S, Reichstein M, Falge E. The effect of soil water content, soil temperature, soil pH-value and the root mass on soil CO2 efflux – a modified model // Plant Soil. 2005. V. 268. P. 21–33.
- Romanis T., Lebedeva M., Kolesnikov A., Sapanov M., Sizemskaya M. A dataset of soil microstructure features and the weather conditions affecting them from 2005 to 2021 in the Caspian Depression // Data in Brief. 2022. V. 41. P. 107957. https://doi.org/10.1016/j.dib.2022.107957
- Schils R., Kuikman P., Liski J., Van Oijen M., Smith P., Webb J., Alm J., Somogyi Z., Van den Akker J., Billett M. and Emmett B. Review of existing information on the interrelations between soil and climate change. ClimSoil. 2008. Final report.
- Smith P., Soussana J.F., Angers D., Schipper L., Chenu C., Rasse D.P., Batjes N.H., Van Egmond F., McNeill S., Kuhnert M. and Arias‐Navarro C. How to measure, report and verify soil carbon change to realize the potential of soil carbon sequestration for atmospheric greenhouse gas removal // Global Change Biology. 2020. V. 26. P. 219–241.
- Stoops G. Guidelines for analysis and description of soil and regolith thin sections. John Wiley & Sons (Publ.), 2021. 240 p.
- Vepraskas M.J., Lindbo D.L., Stolt M.H. Redoximorphic Features // Int. Micromorphol. Features Soils Regoliths. 2018. P. 425–445. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-63522-8.00015-2
Supplementary files
