ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 5, с. 527-536
УДК 631.48
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
ГАЖЕВЫЕ СОЛОНЧАКИ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ГОЛОДНОЙ СТЕПИ, ИХ ПОЧВЕННЫЕ РАСТВОРЫ И ГЕНЕЗИС
© 2004 г. Н. Г. Минашина, Л. Л. Шишов, Г. Л. Гаврилова
Почвенный институт им. ВВ. Докучаева РАСХН, 109017, Москва, Пыжевский пер., 7
Поступила в редакцию 5.12.2002 г.
Описаны гажевые солончаки и их почвенные растворы, сформированные на юго-западе Голодной степи. Обсуждаются вопросы генезиса почв и роль физико-географических, геоморфологических, геологических и тектонических условий, способствующих гипсонакоплению в почвах в форме мучнистого гипса.
Гажевые почвы по новой классификации [7, 19] относятся к особой категории ( классу) гипсо-носных почв, включающих гажевый горизонт. Гажевым называется горизонт, состоящий из микрозернистого (мучнистого) гипса, с примесью глинистых и песчаных фракций, иногда обломков горных пород . Ранее они были детально изучены на подгорных равнинах в верхней части бассейна р. Куры [13]. В Средней Азии гажевые почвы встречаются в районах холмогорий Зиадин-Зара-булакских гор [1, 6, 16], в юго-западной и юго-восточной части Голодной степи (Н.Г. Минашина, А.А. Панов, неопубликованные материалы). в Яванской долине. Известны они также в Сирии [21], Ливийской пустыне [27], Центральной Америке [17]. Они очень разнообразны по формам [15, 17].
Район наших исследований - санзарский конус выноса на юго-западе Голодной степи в зоне действия низовий Южно-Голодностепского канала (ЮГК). Панков [22] характеризует эту территорию как Джизакскую возвышенность, веерообразно понижающуюся на север, рассеченную системой сухих и маловодных саев. За 40-летний период действия ЮГК эта территория обводнена, значительно поднялся уровень грунтовых вод, местами появились вторичные солончаки и мелкие озера на сбросных водах. Гипсоносные почвы детально изучены на территории совхоза Пахтакор [12, 13], где они занимают около 60% площади. Третья часть из них сильно гипсоносны и две трети среднегипсоносны. Более 70% территории занята сильнозасоленными почвами и солончаками.
Почвенные растворы гажевых почв в Средней Азии изучаются впервые. Они представляют интерес как для оценки генезиса и свойств почв, так и пригодности их для культурных растений, а также для выбора технологий мелиорации и земледелия [14, 18].
Состав и концентрация солей в почвенных растворах определяют доступность влаги для расте-
ний, физико-химические условия поступления в растения питательных элементов, а также физико-химические, мелиоративные и агротехнические свойства почв.
Методика выделения растворов. Изучению почвенных растворов, особенно засоленных почв, уделялось большое внимание на протяжении всего прошлого столетия. Наиболее обстоятельный обзор литературы и методов вытеснения почвенных растворов на середину прошлого столетия был дан Комаровой [10]. Для массовых исследований она рекомендовала метод вытеснения почвенных растворов спиртом в нашей модификации. Позже для изучения почвенного раствора использовались тензиометрические методы сбора растворов, отсасывание с помощью капиляриметров и вытеснение растворов азотом на прессе Ричардса (5), а также метод изучения почвенных растворов в почвах - in situ - с помощью ионселективных электродов [4].
Почвенные растворы гипсоносных почв в наших опытах вытеснялись из образцов, предварительно подготовленных и загруженных в трубки высотой 1 м и диаметром 2.5 см. Подготовка образцов почв отличалась от модификации Комаровой тем, что образец не смешивали с песком и не использовали поршень для уплотнения почвенной массы при загрузке в трубку. Образец перед загрузкой разделяли ножом на мелкие агрегаты, брали пробу на влажность и загружали трубку, периодически легко постукивая ее дном по столу. Выделение растворов шло равномерно.
Концентрация солей в почвенном растворе зависит от количества растворимых солей и содержания влаги в почве. Влажность почвы в полевых условиях - величина очень динамичная. Для сопоставления количеств солей в разных образцах Н.А. Комарова рекомендовала данные анализа растворов пересчитывать на сухую почву, как при водной вытяжке, то есть на нулевую влажность. При этом почвенные растворы как тако-
Таблица 1. Почвенные растворы и грунтовые воды слабо гипсоносных почв (над чертой - почвенные растворы в зоне полного капиллярного насыщения влагой, под чертой - грунтовые воды)
№ п/п НС 03 N 03 С1- 8 02- Са 2+ Mg2+ Соли, г/л
мг-экв/л
1 1. 60 0. 2 3 4. 8 45. 6 28.0 16. 0 4. 6 3. 4
2.20 2. 4 1 4. 0 44.0 28.4 17. 2 4. 0 3. 4
2 1. 60 4. 0 4. 0 56. 0 26.0 28. 0 6. 0 4. 1
1. 6 0 4. 2 4. 6 51. 0 27.0 25. 0 4. 6 3. 9
3 1. 6 0 Следы 5. 4 43. 2 32. 0 10. 0 6. 0 3. 3
1. 6 0 Следы 5. 2 38. 4 29.0 18. 0 4. 8 2. 9
4 1. 6 0 Следы 12. 4 46. 4 32. 0 12. 0 4. 4 3. 3
2.40 Следы 4 .4 47.2 29.0 17. 0 4. 8 3. 5
5 2. 0 0 1. 2 1 6. 8 53. 6 28.0 22. 8 7. 8 4. 0
1. 1 5 1. 0 9 4. 2 53. 6 26. 8 22. 8 5. 1 3. 8
6 2. 3 2 1. 2 2 7.3 46. 4 29.6 19. 2 9. 0 3. 7
2. 0 8 2. 6 8 4. 2 44.8 29.6 19. 2 4. 4 3. 5
7 2. 0 8 1.77 8. 6 60. 0 27.6 28. 4 12. 2 4. 6
2. 3 0 1. 0 9 4. 3 56. 0 28.0 25. 2 6 .0 4. 1
8 1. 9 2 1. 2 6 4. 4 46. 0 29. 5 15. 5 4. 0 3. 5
1. 8 4 1. 1 3 3. 8 48. 0 26. 5 20. 5 4. 0 3. 5
9 2. 3 2 1. 3 5 5. 0 47.2 30. 0 26. 0 4. 6 3. 7
2. 1 6 1. 4 0 4. 7 46. 4 30. 5 26. 5 4. 0 3. 6
10 2. 1 6 1. 9 4 4. 8 48. 8 30. 0 25. 0 4. 2 3. 8
1. 8 8 2. 7 0 5. 2 47.2 30. 0 25. 0 2. 6 3. 7
11 2. 5 2 2. 8 0 6. 0 43. 2 32. 5 20. 8 4. 6 3. 6
2. 2 8 2. 4 0 5. 2 43. 2 27. 5 25. 5 4. 2 3. 5
12 0. 9 2 1. 9 2 4. 0 50. 4 32. 5 25. 0 4. 0 3. 8
1. 1 0 1. 7 6 4. 0 55. 2 30. 0 25. 0 3. 6 3. 0
Примечание: Влажность почвы в зоне капиллярного насыщения колебалась в зависимости от гранулометрического состава от 26 до 32 весовых процентов.
вые исчезают, а результаты получаются маловыразительными. Для сопоставления растворов из разных образцов целесообразнее расчеты делать на одинаковую влажность почвы, например, на содержание влаги при наименьшей влагоемкости (НВ), поскольку эта величина является характерной и относительно постоянной для каждой разновидности почв. Для лёссовидных почв это 20% весовых. Величина содержания солей при НВ (точка на кривой распределения влаги относится одновременно к двум категориям - гравитационно подвижной и удерживаемой влаги почвой в состоянии НВ). Ее величина удобна для расчетов.
Полного соответствия составов почвенных растворов, полученных методом вытеснения в лабораторных условиях, и в их естественном состоянии в поле трудно ожидать, прежде всего пото-
му, что нарушается воздушный и температурный режим. В нашем опыте проверка применимости этого метода доказывается сравнением состава растворов, вытесненных из образцов, взятых из нижней части почвенного профиля непосредственно над зеркалом грунтовых вод, насыщенных капиллярной влагой, и грунтовых вод в верхней части зоны насыщения (табл. 1). Этот метод прост, доступен и может использоваться для исследования динамики солей в почвенных растворах.
Пробы образцов отбирались на опытном поле внутрипочвенного орошения (совхоз 10 а, зона ЮГК) в вегетационный период (апрель-октябрь в разные годы). Почвы - недавно орошаемые светлые незасоленные сероземы слабо гипсоносные. Уровень грунтовых вод в период наблюдений ко-
лебался в пределах 250-400 см от дневной поверхности (весной - поднимался, осенью - опускался). До орошения грунтовые воды залегали глубоко (глубже 10 м от дневной поверхности). Почва оставалась вне зоны капиллярного насыщения. Содержание гипса в почве около 5%. Но и при этом количестве почвенный раствор насыщен сульфатами кальция. Его среднее содержание равно 30.25 мг-экв/л (2.06 г/л) при узком колебании от 26 до32 мг-экв/л. Коэффициент варьирования содержания сульфата кальция в грунтовой воде около 3%.
Результаты статистической обработки содержания наиболее динамичных ионов не показывают практически значимых различий (табл. 2). Состав почвенного раствора непосредственно над грунтовыми водами и самих грунтовых вод практически не различается. Обращает внимание наличие нитратов как в почвенных растворах, так и грунтовых водах. Это результат применения высоких норм азотных удобрений под хлопчатник. Избыток нитратов выносится током фильтрационных вод из корневой зоны.
Эти анализы подтверждают допустимость использования данного метода при исследовании солевого режима почвенных растворов.
При рассмотрении результатов изучения почвенных растворов гипсоносных почв, необходимо считаться с тем, что многие из стандартных методов анализа не пригодны. Первое - это непригодность расчета данных анализа на абсолютно сухую почву, так как при высушивании при 105°С теряется не только свободная влага почвы, но часть кристаллизационной воды гипса. Величина этих потерь непостоянна, зависит от количества гипса и режима сушки образца. Расчеты следует делать на почву, высушенную при 70°С, или на воздушно-сухую почву. Второе - часть легкорастворимых солей защемлена в крупных кристаллах гипса и не попадают в растворы, но частично попадают в водную вытяжку [18]. Поэтому для изучения почвенных растворов в естественных условиях не следует дробить кристаллы при подготовке образца к анализу (не растирать). В случае необходимости извлечения почвенным раствором всех легкорастворимых солей, включая и защемленные в кристаллах, надо растирать образец и разрушать крупные кристаллы гипса, что не трудно, учитывая малую твердость гипса - 2 по шкале Мооса.
ОБЪЕКТЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для анализа почвенных растворов были взяты образцы из двух разрезов - № 10 и 145 на гипсо-носном солончаке в юго-западной части Голодной степи (низовья ЮГК). Поле, где заложены
Таблица 2. Данные статистической обработки (над чертой - почвенные растворы в зоне полного капиллярного насыщения влагой, под чертой - грунтовые воды)
Показатель Сумма солей, г/л С1- 8 02-
мг-экв/л
М 3. 7 3. 6 5. 3 4.5 48. 9 46. 9 5. 2 4. 5
£ 0.37 0.3 1 1. 7 0 0.68 5. 2 0 6. 6 3 1. 7 2 0. 6 9
т 0. 1 0 0. 0 9 0.48 0. 1 9 1. 5 0 1. 9 3 0. 5 2 0. 2 0
Р 3 2 9 4 3 4 10 4
V 10 9 30 15 11 14 33 15
Примечание: М
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.