ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 4, с. 433-442
ХИМИЯ ПОЧВ
УДК 631.4
ПРИРОДА ЩЕЛОЧНОСТИ ЦЕЛИННЫХ И АНТРОПОГЕННО-ПРЕОБРАЗОВАННЫХ СОЛОНЦОВ СЕВЕРНОЙ КАЛМЫКИИ* © 2014 г. А. В. Климанов1, Л. А. Воробьева1, |А. Ф. Новикова2, М. В. Конюшкова2
1Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, 1 2Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7
e-mail: klimanov.anatoly@yandex.ru Поступила в редакцию 22.11.2012 г.
Исследовалась щелочность целинных солонцов и ее изменение под влиянием 50-летнего воздействия лесоразведения и сельскохозяйственного использования почв. Установлено, что и в целинных, и в антропогенно-преобразованных солонцах максимальное проявление щелочности наблюдается в содержащих обменный натрий карбонатных безгипсовых горизонтах. В этих горизонтах, как целинных (В2, ВСса), так и антропогенно-преобразованных солонцов (BMKs, BCca) присутствуют карбонаты натрия (Na2CO3, NaHCO3), образование которых происходит in situ по реакции ионного обмена натрия ППК на кальций карбоната кальция (по реакции Гедройца). Границы распространения соды в профиле исследуемых почв контролируют соединения кальция: верхнюю границу, границу образования соды — карбонат кальция, нижнюю границу возможного существования соды — гипс. В остальных горизонтах, в том числе и солонцовых (В1), в которых СаСО3 отсутствует, сода не образуется, а рН и карбонатная щелочность контролируются карбонатно-кальциевыми равновесиями.
Ключевые слова: обменный натрий, карбонатные горизонты, безгипсовые горизонты, сода.
Б01: 10.7868/80032180X14040030
Щелочность почв — их способность проявлять свойства оснований или акцепторов протонов традиционно оценивают при исследовании засоленных почв, в том числе солонцов, для которых ее можно рассматривать в качестве одного из факторов образования.
При оценке щелочности, как правило, определяют рН различных почвенных систем (водных почвенных суспензий (1 : 2.5; 1 : 5), насыщенных водой почвенных паст, почвенных растворов) и содержание компонентов, обусловливающих щелочность. Щелочность связывают с гидролизом анионов слабых минеральных и органических
кислот (например, НСО- + Н2О о Н2СО3 + ОН-; ЯСОО- + Н2О о ЯСООН + ОН) и почвенного поглощающего комплекса, содержащего обменный натрий (ППК-№ + Н2О о ППК-Н + + ОН).
Исследовалась природа щелочности целинных и антропогенно-преобразованных солонцов северной Калмыкии: особенности проявления щелочности в почвенном профиле, состав компонентов, обусловливающих щелочность, пути их образования в почвенных горизонтах.
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант № 13-04-00107.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектами исследования служили целинные и антропогенно-преобразованные солонцы Ергенинской возвышенности, Приерге-нинской равнины и Сарпинской ложбины. Разрезы закладывали на целине и опытных участках Аршань-Зельменского стационара [16] по профилю 47.57° С. Аршань-Зельменский стационар был заложен в 1950 г. комплексной экспедицией по вопросам полезащитного лесоразведения АН СССР и в настоящее время функционирует в рамках Института лесоведения РАН.
Водораздельная часть Ергенинской возвышенности представляет собой плоскую равнину с уклоном на восток (абсолютные отметки 160-132 м) с ярко выраженным микрорельефом. Почвообразу-ющие породы представлены засоленными, карбонатными, местами содержащими гипс, четвертичными делювиальными пылеватыми суглинками. Грунтовые воды расположены глубже 10-20 м и лишь в понижениях поднимаются до 5 м [5].
Почвенный и растительный покровы комплексные. Комплексность тесно связана с мезо- и микрорельефом. Почвы представлены светло-каштановыми солонцеватыми и мелкими, средними и глубокими автоморфными солонцами.
Комплексы с высоким содержанием солонцов занимают повышенные участки с разреженным растительным покровом из прутняка, черной и белой полыни [5].
В восточном направлении склоны Ергенин-ской возвышенности переходят в Приергенин-скую равнину, понижающуюся от абсолютных отметок 45—40 до 7—0 м. Почвообразующие породы, представленные делювиальными суглинками мощностью 1—3.5 м, перекрывают толщу (до 2 м) морских прибрежных отложений хва-лынской трансгрессии, состоящую из чередующихся песчаных, супесчаных, суглинистых слоев различной мощности. Грунтовые воды на равнинной части залегают на глубине 3—6 м, в мезопонижениях — на глубине до 1.5 м, с минерализацией 5—10 г/л и выше. Почвенный покров Приергенинской равнины представлен комплексом светло-каштановых почв и полугидро-морфных солонцов, доля которых может составлять более 75% почв территории. В растительном покрове на солонцах Приергенинской равнины преобладают белая и черная полынь, острец и прутняк. Солонцы приурочены к равнинным элементам рельефа и малозаметным выпуклостям. Слабовыраженные понижения рельефа заняты светло-каштановыми почвами, в том числе и солонцеватыми. К плоским широким лощинам приурочены лугово-каштановые почвы [7].
На востоке Приергенинская равнина переходит в Сарпинскую низменность и Сарпинскую ложбину. Сарпинская ложбина врезана в засоленные хвалынские песчано-глинистые отложения, перекрытые суглинками аллювиально-морского генезиса. Грунтовые воды залегают на глубине от 0—1.5 до 2.5—3.5 м, минерализация вод пестрая — 3—10 г/л. Пониженные участки заняты луговыми солончаковыми почвами, повышенные — почвенными комплексами из светло-каштановых и луго-во-каштановых почв и гидроморфных солонцов, составляющих более 50% почв территории [5].
В 2005—2006 гг. были заложены два разреза на целинных солонцах Ергенинской возвышенности и четыре разреза на Приергенинской равнине. Сравнение описаний разрезов целинных солонцов, сделанных в 50-е годы прошлого века [1, 18], с проведенными нами описаниями показало, что морфология целинных солонцов Аршань-Зельменского стационара за прошедший 50-летний период практически не изменилась. Можно отметить, что как в средине прошлого века, так и в начале XXI в. солонцовый горизонт (В1) в почвах Ергенинской возвышенности имеет столбчатую структуру, тогда как в солонцах Приергенин-ской равнины структура этого горизонта мелкостолбчатая.
Антропогенно-преобразованные солонцы исследовали на опытных участках Аршань-Зель-менского стационара, расположенных на тех же
элементах рельефа. В 1950 г. на Ергенинской возвышенности было отведено четыре участка под лесополосы длиной 1 км и шириной 60 м, где проводили вспашку на глубину 45 или 55 см с последующим дискованием. Осенью того же года была проведена вспашка на глубину 23—25 см. Межполосные пространства шириной 300 м отводили под пашню с глубиной вспашки 20—25 см [12]. Разрезы 2005—2006 гг. закладывали попарно на каждой лесополосе и на близлежащей пашне. Всего было исследовано 16 разрезов.
На Приергенинской равнине был заложен участок длиной 900 м и шириной 350 м под орошение. Половина участка отведена под лесонасаждения, половина — под сельскохозяйственные культуры. Осенью 1951 г. проводили вспашку на глубину 22—25 см, затем — на глубину 45—55 см. Для тщательного перемешивания почвы летом 1952 г. дважды проводили безотвальную вспашку и два дискования. Орошение по бороздам 3.8— 6 тыс. м3/га [3] осуществлялось регулярно до 1961 г., с 1974 г. оно было прекращено. Всего на Приергенинской равнине было заложено четыре разреза на территории глубокой вспашки и два разреза на территории, распаханной на глубину до 25 см.
В 2005—2006 гг. разрезы на освоенных участках Аршань-Зельменского стационара закладывали в пределах контуров, которые в соответствии с картой масштаба 1 : 500, составленной в пятидесятые годы прошлого века [8], были заняты солонцами. Сопряженное исследование целинных и антропогенно-преобразованных солонцов стационара позволяет рассматривать различия в их свойствах как результат более чем полувекового (1950— 2005 гг.) воздействия на солонцы лесоразведения и сельскохозяйственного использования.
Антропогенное воздействие изменило морфологию почв. Распахивание почв на глубину 25—27 см привело к образованию агросолонцов, для которых в соответствии с "Классификацией почв России" [9] характерно сохранение диагностического солонцового горизонта. Морфологическая со-лонцеватость сохранилась в профиле пахотных почв сельскохозяйственных угодий Ергенинской возвышенности: в пахотном слое (0—23 см) наблюдаются очень плотные и крупные глыбы солонцовых горизонтов, ниже залегают частично сохранившиеся солонцовые горизонты с плотной призмовидной структурой (20—33 см). Плантажная вспашка почв под лесополосы привела к образованию агроземов солонцовых светлых, в которых морфологические свойства изменились более резко. Слой, подвергавшийся в 50-х годах плантажной вспашке, уплотнился, и его мощность теперь составляет 38—40(50) см. Он негомогенный, в верхней части белесоватый от карбонатов. В нижней части четко выделяются темно-бурые фрагменты солонцового и подсолонцового
горизонтов, которые в отличие от фрагментов солонцового горизонта на пашне и, тем более, солонцового горизонта на целине легко разламываются на более мелкие отдельности. В пределах Приергенинской равнины в зависимости от глубины распахивания в 1951 г. образовались как аг-росолонцы, так и агроземы солонцовые светлые.
Описание разрезов и индексация горизонтов целинных солонцов проводили в соответствии с "Классификацией и диагностикой почв СССР" [10], антропогенно-преобразованных солонцов — в соответствии с "Классификацией почв России" [9]. Среди антропогенно-преобразованных солонцов были выделены два типа: агросолонцы с сохранившимися солонцовыми горизонтами и агроземы солонцовые, в которых солонцовые горизонты отсутствуют.
Методы исследования. Легкорастворимые соли извлекали из почв методом водной вытяжки (1 : 5); ионный состав легкорастворимых солей в водных вытяжках определяли стандартными методами [2]. Состав и содержание обменных оснований определяли по методу Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой [17], содержание карбонатов — по Козловскому [17]. Гипс извлекали из почв 1 М раствором №С1 с рН 2 [17]. Значения рН определяли потенциомет-рически, виды щелочности — методом прямого и о
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.