Specificity of genetic nature and classification characteristics of Zmiiny Island chernozem soils

Abstract

Even the first researchers of the nature of the small (20.5 hectares) rocky Zmiiny Island in the northwestern Black Sea region visually diagnosed the soil there with black earth. Since 2003, the staff of the Department of Soil Science and Soil Geography of the Odessa National University named by I.U.Mechnikov ONU began the study of factors and processes of soil formation, soils and soil cover of Zmiiny Island territory. It was found out that on the inter-rocky areas of the island un- der the steppe grassy vegetation on the gravelly-stony eluvium or eluvium-deluvium of dense rocks formed unusually high humus (up to 14-18%) undeveloped and short-profile chernozem soils. However, the diagnostic and classification of these soils remains unclear. The purpose is to characterize the specificity of the genetic nature of the island soils and to determine their diagnostic and classification affiliation, including the World Reference Base for Soil Resources WRB.The materials presented in this article are obtained as a result of our extensive fieldwork and laboratory analysis, research and mapping of soils and soil cover of Zmiiny Island with the application of methodological principles of the process-genetic paradigm.Chernozem soils on the island are formed on a low-strength (25-40, up to 50 cm) rocky-gravelly crust of weathering of dense acidic rocks under the cover of almost virgin steppe herbaceous vegetation and year-round salting from the sea, mainly chlorides and Na sulfates. The soils are short-profile, typical chernozem humus-accumulative type with typical for the chernozem profile genetic horizons, gravel-stony, non-carbonate, almost non-structural, acidic, varyingly sa- line and solonetinous, but without solonets-ileuvial profile differentiation. The humus content in the upper horizons is very high (10-12, up to 15-18%), it is typical of the chernozem composition of the Chumic acid : Сfulvic acid (2,5-3,3), but with a sharp dominance of the HA-1 fraction (70% and more) and very low content (1-2, up to 3-4%) or lack of typical chernozem HA-2fraction. It is established that there is a tendency to an irreversible constant increase of the chernozem properties and characteristics in soils as the bioproductiv- ity of herbal vegetation increases.For the first time their diagnostic and classification dependence on the system of both domestic and World WRB soil classifications has been determined. The WRB system proposes to refer these soils to the Phaeozem abstract group, with clarification of the classifiers Leptic and Skeletic. The work is practically significant in terms of the integration the Ukrainian soil science in the system of the current international standard of soil classification WRB.

За результатами багаторічних 2003-2018 рр. ґрунтово-генетичних досліджень на о. Зміїний схарактеризовано специфічність умов і процесів утворення, морфології, речовинно-хімічного складу і властивостей тамтешніх чорноземних ґрунтів та тенденцій їхньої сучасної еволюції. Ґрунти пересічно неповнорозвинені і короткопрофільні з потужністю гумусового горизонту до 25 і 25-45 см відповідно. Сформувались на елювії чи елюво-делювії щільних кислих порід під покривом практично незайманою степової трав’яної рослинністю і цілорічного поступання солей з моря, головно хлоридів і сульфатів Na. Ґрунти короткопрофільні, типово чорноземного гумусово-акумулятивного типу з типовими для чорноземного профілю генетичними горизонтами, щебенювато-кам›янисті, некарбонатні, практично безструктурні, кислі, різною мірою засолені і солонцюваті, однак без солонцево-ілювіальної диференціації профілю. Ступінь насиченості основами у нижніх горизонтах профілю лише 30-40%, у верхніх горизонтах більше 50%, що пояснюється максимальним вмістом у верхніх (кореневмісних) горизонтах поглинутих основ, в т.ч. і Кальцію біогенної природи. Дуже високий у верхніх горизонтах вміст гумусу (10-12, до 15-18 %) типово чорноземного складу СГК: СФГ (2,5-3,3), однак із різким домінуванням фракції ГК-1 (70 % і більше) і дуже низьким вмістом (1-2, до 3-4 %) чи й відсутністю типово чорноземної фракції ГК-2. Результати дослідження оптичних властивостей гумусових речовин засвідчують доволі високу оптичну щільність гумінових кислот, властиву зазвичай ґрунтам чорноземно- го типу. Встановлено тенденцію до наростання потужності профілю чорноземних ґрунтів острова догори по мірі зростан- ня біопродуктивності трав’яної рослинності. Вперше визначена діагностико-класифікаційна належність ґрунтів о. Зміїний в системі як вітчизняної, так і Світової WRB ґрунтових класифікацій. За системою WRB неповнорозвинені та короткопрофільні чорноземні ґрунти пропонується відносити до реферативної групи Phaeozem з уточненням визначення кваліфікаторами Leptic і Skeletic. Робота практично значима в плані інтеграції української ґрунтознавчої науки в систему нинішнього міжнародного стандарту класифікацій ґрунтів WRB.