INFLUENCE OF FROST PENETRATION AND CRYOGENESIS ON SOIL PROPERTIES
Authors: САВИЧ В.И. , БЕЛОПУХОВ С.Л. , БАЛАБКО П.Н. , СОРОКИН А.Е. , ДМИТРЕВСКАЯ И.И. 
Published: June 2020

Изучено влияние низких температур на изменение процессов ионного обмена в исследуемых почвах, изменение растворимости малорастворимых и труднорастворимых соединений. В качестве объекта были выбраны мерзлотно-таежные почвы, характерные для Якутии. Замораживание почвенных растворов сопровождается увеличением концентрации ионов в незамерзшей части, разрушением алюмосиликатов, изменением прочности связи воды с почвенно-поглощающим комплексом. Это проявляется в инфракрасных спектрах, дериватограммах, а эффект был зависим от продолжительности и кратности промораживания. Замерзание верхней части почвенного профиля при наличии многолетней мерзлоты приводит к развитию тиксотропии. Установлено, что интенсивность развития этих процессов отличается для почв разного гранулометрического и минералогического состава, гумусированности, для органических и минеральных горизонтов. Содержание катионов водорастворимых солей в замерзших и незамерзших почвенных растворах мерзлотно-таежных почв составляло соответственно К – 4,7±2,5 и 42,8±28,5 мг/л; Са – 0,2±0,1 и 3,2±1,4; Fе – 0,04±0,01 и 0,38±0,03 мг/л. Эти отличия были характерны для отдельных горизонтов почв. Замерзшая часть раствора менее минерализована, незамерзшая часть содержит большие концентрации элементов. Обсуждается роль многолетней мерзлоты в процессах почвообразования. Низкие температуры профиля и сниженная биологическая активность обуславливают специфику протекания реакций ионного обмена, изменение растворимости осадков, создание водоупора. Эти процессы способствуют аккумуляции веществ в надмерзлотном слое, возникновению новых градиентов и геохимических барьеров в почвенном профиле. Наблюдается локальное развитие почвообразования в слое, образующемся над вечной мерзлотой, при отсутствии промывного водного режима.

Low temperatures lead to alterations of ion exchange processes in the soil, fallout solubility. As an object, permafrost-taiga soils characteristic of Yakutia were chosen. The soil solution freezing is provided with ion densification in unfrozen parts, alumosilicate damage, change of bond strengths between water and the soil adsorption complex, infrared spectra, thermograms. Freeze-up of the upper soil profile in the presence of permafrost causes tixotropy development. However, the rate of these processes development differs for the soils of different granulometric and mineralogical content, high humus content, for organic and mineral horizons. At this rate, the water-soluble cation content in frozen and unfrozen soil solutions of cryomorphic-taiga soils was К – 4,7±2,5 and 42,8±28,5 mg/l; Са – 0,2±0,1 and 3,2±1,4; Fе – 0,04±0,01 and 0,38±0,03 mg/l accordingly. These distinctions were typical for certain soil horizons. Frost penetration of the soils modified their thermograms and infrared spectra. The effect depended on the persistency and frequency of the frost penetration. The frozen part of the solution is less mineralized, the unfrozen part contains large concentrations of elements. The role of permafrost in soil formation is discussed. Low profile temperatures and reduced biological activity determine the specifics of the ion exchange reactions, changes in the solubility of precipitation, the creation of a water seal. These processes contribute to the accumulation of substances in the permafrost layer, the emergence of new gradients and geochemical barriers in the soil profile. There is a local development of soil formation in the layer formed over permafrost, in the absence of washing type of water regime.