научная статья по теме АГРЕГАТООБРАЗОВАНИЕ В ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ ЛАНДШАФТОВ БУГРОВ БЭРА Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «АГРЕГАТООБРАЗОВАНИЕ В ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ ЛАНДШАФТОВ БУГРОВ БЭРА»

ФИЗИКА ^^^^^^^^^^^^^^^^ ПОЧВ

УДК 631.412:631.74

АГРЕГАТООБРАЗОВАНИЕ В ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ ЛАНДШАФТОВ

БУГРОВ БЭРА*

© 2013 г. Е. В. Шеин1, Г. В. Харитонова2, Е. Ю. Милановский1, А. В. Дембовецкий1, А. В. Федотова3, Н. С. Коновалова4, С. Е. Сиротский2, Н. Е. Первова1

1Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы,

e-mail: evgeny.shein@gmail.com 2Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, 680000, Хабаровск, ул. Ким-Ю-Чена, 65 3Астраханский государственный университет, 414000, Астрахань, ул. Шаумяна, 1 4Институт тектоники и геофизики ДВО РАН, 680000, Хабаровск, ул. Ким-Ю-Чена, 65

Поступила в редакцию 09.04.2012 г.

Исследованы гранулометрический и микроагрегатный составы, строение и морфология агрегатов меньше 1 мм почв ландшафтов бугров Бэра. Показана высокая доля участия в составе агрегатов глинисто-солевых образований: микроагрегатов и кутан. Установлено, что тип глинисто-солевых образований (кутаны и/или микроагрегаты) зависит от содержания в почве ила, а упаковка частиц, размеры и форма микроагрегатов — от содержания и свойств солей, участвующих в их образовании. Глинистая часть микроагрегатов представлена, главным образом, смектитом. Карбонатные (каль-цитовые, доломитовые и железистые) глинисто-солевые микроагрегаты обнаружены во всех горизонтах исследуемых почв за исключением гор. А пах почв подбугровой равнины на бывшем рисовом чеке. Гипсовые глинисто-солевые микроагрегаты диагностируются в солевых горизонтах почв. Образование микроагрегатов при совместном участии солей (хлоридов и сульфатов Na, Mg и Ca) зафиксировано для солончака. Впервые в почвах в нативных условиях обнаружены квазикристаллические образования — пентагональные кристаллы NaCl размером до 3 мкм с участием глинистых минералов и сульфатов натрия и магния (солончак, гор. В2). С образованием глинисто-солевых агрегатов связана повышенная микрооструктуренность почв и устойчивость бэровских бугров в условиях аридного климата.

Ключевые слова: гранулометрический состав, микроагрегатный состав, глинисто-солевые микроагрегаты, кутаны.

Б01: 10.7868/80032180X13040126

ВВЕДЕНИЕ

Процесс образования микро- и макроагрегатов в почвах до сих пор является одной самых важных и интересных проблем в почвоведении. До сих пор не существует общепринятой теории агрегатообразования, почвоведы оперируют в основном гипотезами о влиянии того или иного фактора на формирование микро- и макроагрегатов и их устойчивость [1, 4, 9, 16]. В частности, широко известной является гипотеза о влиянии извести на формирование устойчивых микроагрегатов за счет флокуляционного и цементационного действия СаСО3, а также осаждения оксидов и гидроксидов железа и алюминия. Высокие концентрации Са2+ в почвенном растворе приводят к сжатию диффузной части двойного электриче-

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проекты № 10-04-00993, 10-04-00238, 11-04-01241.

ского слоя, уменьшая силу отталкивания между частицами почвы. Так, после смешивания иллита и насыщенного раствора Са(ОН)2 наблюдается образование хлопьев и быстрое осаждение суспензии [26]. Методами сканирующей электронной микроскопии показано, что в хлопьях индивидуальные кристаллиты Са-иллита случайным образом ориентированы относительно друг друга. В натриевых почвах, где высокая концентрация обменного и растворенного способствует

диспергации, большая доля Са2+ в растворе за счет присутствия гипса и/или кальцита, а в ряде случаев доломита является основным фактором флокуляции диспергированных частиц. Однако эффект флокуляции наблюдается не всегда. Так, в экспериментах с илистой фракцией почв [24] и с исходной почвой [25] флокуляции суспензий при высоких концентрациях Са2+ не отмечалось. Можно констатировать, что роль солей (их взаи-

модействие с глинистыми минералами) в процессах агрегатоообразования до сих пор окончательно не выяснена.

Интерес к микроагрегированности именно почв бугров Бэра связан с давно отмеченными особенностями их микроагрегатного состава. Еще Бэр [2] обратил внимание на высокую связность и механическую прочность их поверхностного слоя. Позднее было установлено, что в состав поверхностного слоя и бугровой толщи входят своеобразные "глиняные" пески — агрегаты глинистых частиц песчаной размерности. Согласно Федоровичу [15], их образование является результатом коагуляции иловатых наносов при засолении в аридных климатических условиях. Однако до сих пор неясно, какие механизмы в этом процессе проявляются, какие типы микро-агрегатообразования (микроагрегаты, кутаны и др.) в этом случае преобладают.

Цель работы — исследование особенностей строения и состава агрегатов почв ландшафтов бугров Бэра. Задачи: 1 — определение гранулометрического и микроагрегатного составов почв; 2 — исследование содержания в них макро- и микроэлементов; 3 — электронно-микроскопические исследования морфологии агрегатов размерности <1 мм почв бугра Бэра.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

В качестве объекта исследований выбран бугор Бэра с прилегающей территорией (восточное межбугровое понижение) в районе западных подстепных ильменей Астраханской обл. (Икрянин-ский район, МО "Маячненский сельсовет"). Почвы изученного бугра — зональные бурые полупустынные солонцеватые суглинистые засоленные. Было заложено три разреза: на вершине бугра (разр. Б), в подножии бугра (разр. С) и в межбугровом понижении на бывшем рисовом чеке (разр. Ч).

Разр. Б, бурая полупустынная.

Гор. Ад (0—3 см) — поверхностный слой с полуразложившимися корневыми остатками растений, сухой, ложнопесчаной структуры, рассыпается как песок, ясно выражены прочные микро- и мезоагрегаты.

Гор. В1 (3—30 см) — гомогенный красноватый темно-желтый, выглядит как песчаный, сухой, отдельные корни и трещины, рассыпается, граница четкая по наличию выцветов солей и по увеличению плотности.

Гор. В8 (30—82 см) — светлее и плотнее предыдущего, суховатый, выделяются выцветы солей.

Гор. ВС (82—120 см) — ясно выражены отдельные точки солевых скоплений, светлые на

желтом фоне, по цвету и плотности практически не отличим от вышележащего. Разр. С, солончак луговый гидроморфный (подножие бугра Бэра, в 55 м от начала бугра).

Гор. А (0—18 см) — серовато-коричневый, глинистый, крупные глыбы, сухой. Гор.

Bs (18—47 см) — коричневый, почти шоколадного оттенка, с выцветами солей, суховатый (остается отпечаток пальца на срезе педа), глинистый.

Гор. B2 (47—75 см) — цвет приобретает шоколадный оттенок, количество выцветов солей уменьшается, отмечаются лишь отдельные вкрапления солей, суховатый.

Гор. BC (75—110 см) — более светлый и гомогенный, солей еще меньше, чем в предыдущем — отдельные пятнышки. Разр. Ч, антропогенно-преобразованная бурая полупустынная осолонцованная (бывший рисовый чек, в 315 м от бугра Бэра).

Гор. А пах (0—26 см) — старопахотный, отмечается по нижней границе, где наблюдаются горизонтальные трещины, темно-серый с буроватым оттенком, сухой.

Гор. В1 (26—53 см) — блочный структурный горизонт с крупными педами-блоками, которые распадаются на отдельные "орешки". По граням поблескивают илистые частицы.

Гор. В2 (53—78 см) — темно-коричневый, почти шоколадный, никаких выцветов солей, трещины.

Гор. BC (78—111 см) — глина почти шоколадного цвета, суховатая. Весь разрез пересушен и трещиноват. Крупные трещины от поверхности идут по всему разрезу. Гранулометрический состав был определен ла-зерно-дифракционным методом на приборе FRITSCH Analysette 22 с предварительным диализом почвенных образцов и последующей их обработкой ультразвуком в дистиллированной воде с помощью ультразвукового диспергатора BRANSON 250 W 20кГц [11].

Исследование морфологии агрегатов и качественная оценка микроагрегатного состава исследуемых почв были проведены электронно-микроскопическим методом на растровом электронном микроскопе (РЭМ) "EVO 40 HV" (Карл Цейс, Германия). Для съемки образцы почв (предварительно растерты и просеяны через сито 1 мм) подготовлены методом суспензии в этиловом спирте при стандартном соотношении твердая фаза/дисперсионная среда ~1 : 100 с последующим высушиванием и напылением Au, увеличение до 50000. Выбор спирта в качестве дисперсионной среды вместо дистиллированной воды при стандартном методе подготовки образцов к анализу определялся задачей исследования

Таблица 1. Гранулометрический состав почв ландшафтов бугров Бэра, %

Почва Горизонт (глубина, см) Фракция, мм Сумма частиц размером <0.01 мм

0.25-1 0.05-0.25 0.01-0.05 0.005-0.01 0.001-0.005 <0.001

Бурая полупустын- Ад (0-3) 0.24 73.58 2.30 3.58 7.10 13.02 23.70

ная, разр.Б В1 (3-30) 0.20 58.18 5.10 2.72 11.90 21.90 36.52

Вs (30-82) 0.60 51.12 5.95 2.46 13.58 26.29 42.33

BC (82-120) 0.35 83.15 2.39 2.35 1.70 10.06 14.11

Солончак луговой A (0-18) 0.21 10.18 11.15 12.10 21.19 45.17 78.46

гидроморфный, Bs (18-47) 0.04 7.39 9.22 10.83 20.13 52.39 83.35

разр. С,

B2 (47-75) 0.03 8.33 10.21 10.18 21.09 50.16 81.43

Антропогенно- А пах (0-26) 0.26 26.80 11.41 10.29 15.67 35.57 61.53

преобразованная В1 (26-53) 0.06 11.97 12.23 10.03 22.31 43.40 75.74

бурая полупустын- 11.06 40.36 74.62

ная осолонцован- В2 (53-78) 0.05 14.27 11.84 22.42

ная, разр. Ч,

состава и морфологии агрегатов почв в нативном (неизмененном) состоянии и обусловлен низкой растворимостью в нем солей водной вытяжки — хлоридов и сульфатов натрия, магния и кальция. Для анализа элементного состава наиболее репрезентативных участков образцов использовали энергодисперсионный спектрометр "INCA Energy 350" (Oxford, Великобритания).

Состав и содержание солей в почвах определяли в водных вытяжках, SiO2 (аморф) — по Гедрой-цу в 5% KOH вытяжке [6]. Валовой химический состав воздушно-сухих образцов почв исследовали рентген-флуоресцентным методом (Pioneer S4, Bruker AXS, Германия).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В табл. 1 приведены данные по гранулометрическому составу почв ландшафта бугра Бэра. Все почвенные образцы разр. Б характеризуются высоким содержанием физического песка 73—84% и по классификации ФАО [10] относятся к опесча-ненным суглинкам и к суглинистым пескам, а по классификации Качинского [3] —

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.

Показать целиком