ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2013, № 3, с. 328-334
ФИЗИКА ПОЧВ
УДК 631.4
ОСОБЕННОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ЛОКАЛЬНО ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ НИЖНЕГО ДОНА
© 2013 г. С. А. Тищенко, О. С. Безуглова, И. В. Морозов
Южный федеральный университет, 344006, Ростов-на-Дону, Б. Садовая, 105 e-mail: stischenko@mail.ru; lola314@mail.ru Поступила в редакцию 15.11.2010 г.
Исследованы физические свойства черноземов, подвергающихся процессу локального переувлажнения, вызванного различными причинами. Вторичный гидроморфизм почв приводит к незначительным изменениям гранулометрического состава, которые выражаются в перераспределении элементарных почвенных частиц по отдельным фракциям. Отмечено некоторое увеличение содержания физической глины в нижней части профиля (преимущественно в гор. В2 и ВС), в основном за счет илистой фракции. Переувлажнение вызывает увеличение плотности почв, особенно это проявляется в гор. В2. Периодическое подтопление приводит к ухудшению структурного состояния почв, уменьшается доля пылеватой и увеличивается содержание мелкоглыбистой фракций, что может служить диагностическим признаком этих почв. Также увеличивается водопрочность агрегатов за счет увеличения количества цементирующих компонентов (гумуса, карбонатов).
Ключевые слова: лугово-черноземные почвы, мочары, физические свойства, плотность почв, водо-прочность агрегатов, гранулометрический состав, структура.
Б01: 10.7868/80032180X13030106
ВВЕДЕНИЕ
На обширных площадях юга России в течение нескольких последних десятилетий широкое распространение получили негативные процессы и явления, обусловленные переувлажнением почв. Проблема защиты почв от переувлажнения, вопросы использования и мелиорации переувлажненных земель остро стоят и на Нижнем Дону, ведь конечной стадией прогрессирующего переувлажнения земель является формирование болот с болотными почвами. К появлению грунтового подтопления привело возникновение и увеличение дополнительного питания грунтовых вод, обусловленное нарушением естественного дренажа вследствие заиления балок и рек. Значительный вклад в развитие подтопления внесла деятельность человека: создание каскадов прудов на балках и запруд на малых реках, частичное или полное выполаживание балок и других эрозионных врезов, строительство дорог без эффективных ливнепропусков и т.д. Способствовала увеличению площадей переувлажненных почв и принятая на юге страны система земледелия, направленная на более широкое и максимально полное поглощение осадков и талых вод.
Цель данной работы — выявление степени трансформации физических свойств почв, которые подвергаются периодическому подтоплению.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ
Исследовали переувлажненные почвы на территории Зерноградского р-на Ростовской обл., где эти явления получили распространение в силу особенностей геоморфологии и гидрографии региона. Территория Зерноградского района отличается слабой естественной дренированностью, что обусловлено равнинным характером рельефа, незначительной водопроницаемостью грунтов — лёссовидных отложений, подстилаемых третичными глинами, а также замедленностью грунтовых потоков.
Площади переувлажненных почв в масштабе района небольшие, но они постоянно расширяются (табл. 1).
В настоящее время на всей территории района заметно усилился процесс поднятия грунтовых вод к дневной поверхности не только на землях сельскохозяйственного назначения, но и непосредственно в населенных пунктах. В 1973 г. глубина залегания грунтовых вод составляла преимущественно 5—10 м, но встречались места с уровнем грунтовых вод 34—36 м. К 1990 г. грунтовые воды поднялись в среднем на 2.5 м относительно уровня, отмеченного в 1973 г. Спустя еще семь лет, наступление грунтовых вод привело к экстремальной гидрогеологической обстановке практически по всем населенным пунктам райо-
на, и к явлениям сезонного почвенно-грунтового подтопления на сельскохозяйственных землях [10].
Локально переувлажненным ландшафтом (синоним — мочарный ландшафт, мочар, мочак) называется переувлажненная территория степной зоны, возникшая под влиянием естественных (первичных) и антропогенных (вторичных) факторов, отличающаяся особым гидрологическим режимом. По сути, это комплекс болотных, луго-во-болотных, луговых и лугово-степных почв [2, 6]. Ареалы распространения мочаров тесно связаны с режимами грунтовых и поверхностных вод, ирригационных систем, другими гидрологическими факторами, определяющими их переувлажнение. Поскольку их действие в основном не стабильно, то ареалы мочаров нередко имеют пульсирующий характер [2]. Они могут исчезать совсем или вновь появляться во влажные годы. Наиболее обширная часть мочара — периферическая (60—80% общей площади), где уровень грунтовых вод подвержен наибольшим колебаниям [7].
В качестве объекта исследования был выбран чернозем обыкновенный карбонатный с различной степенью выраженности локального переувлажнения, обусловленного разными причинами. В качестве причин избыточного водного питания могут выступать атмосферный источник (атмосферные осадки, стекающие в депрессии рельефа) или подземный источник (верховодки, грунтовые, пластовые и межпластовые воды). В первом случае образуются климатогенные моча-ры, которые приурочены к замкнутым или полузамкнутым депрессиям с затрудненным стоком, а во втором — литогенные мочары, которые имеют грунтовый или пластовый тип водного питания и встречаются чаще всего на склонах [7]. Существуют также разные варианты сочетания гидрололо-гических условий, определяющих возможность формирования локально переувлажненного ландшафта.
В последнее время стали выделять третью группу переувлажненных почв — техногенные мочары. Причиной их образования служит нерациональное использование земли под строительство дорог, промышленных и гражданских объектов, продуктопроводов и других сооружений, препятствующих естественному дренажу территории [10].
Почвы мочарных ландшафтов Зерноград-ского р-на предположительно представлены тремя типами: смешанного типа (разр. 01/1, 01/2, 01/7), климатогенные (разр. 01/4, 01/6) и техногенные (разр. 01/3, 01/8). Различный тип питания обусловливает и различия в свойствах почв. Закладка разрезов проводилась еще и с целью охватить разные зоны локально переувлажненного ландшафта — периферийные участки и предпола-
Таблица 1. Площади (га) переувлажненных земель Зерноградского р-на за период 1985—1998 гг. (по [7])
Угодье Годы Прирост
1985 1990 1995 1998
Болото 634 667 721 698 +64
Под водой 1990 2401 2571 2315 +325
Всего 2624 3068 3292 3013 +389
гаемые гидроцентры. Почвы, располагающиеся в периферийной части мочарных ландшафтов -чернозем обыкновенный карбонатный солонча-коватый мощный легкоглинистый на лёссовидном суглинке (разр. 01/1), лугово-черноземная мощная легкоглинистая на лёссовидном суглинке (разр. 01/4) и чернозем обыкновенный карбонатный мощный солончаковый легкоглинистый на лёссовидном суглинке (разр. 01/2). Как правило, переувлажнение в периферийных зонах менее интенсивное и очень динамичное. В сухие годы оно может не проявляться и тогда эти участки снова распахиваются и засеваются. Лугово-черноземные почвы, представленные почвами разр. 01/3 (лугово-черноземная карбонатная солончаковатая мощная тяжелосуглинистая на пестроцветных глинах), 01/7 (лугово-черноземная обыкновенная карбонатная солончаковатая мощная легкоглинистая на лёссовидном суглинке), и 01/8 (лугово-чернозем-ная обыкновенная карбонатная солончаковатая сверхмощная легкоглинистая на лёссовидном суглинке) также располагались в периферийных зонах, но уже гораздо ближе к гидроцентру. Это выражалось в том, что степень переувлажнения этих почв диагностировалась как средняя, и почвы достаточно долгое время не вовлекаются в сельскохозяйственный оборот. И наконец, черноземно-луговая солончаковая мощная легкоглинистая на лёссовидном суглинке (разр. 01/6) характеризуется сильной степенью переувлажнения и, предположительно, залегает в гидроцентре мочарного ландшафта.
С целью проследить изменения физических свойств почв исследуемых разрезов определяли структуру сухим и мокрым просеиванием по методу Саввинова [3]. При этом сухое просеивание дает информацию о количестве агрегатов того или иного размера в почве, мокрое просеивание позволяет определить количество водопрочных агрегатов, то есть сделать качественную оценку структуры по ее водопрочности. Дополнительно определяли водопрочность почвенных агрегатов в стоячей воде по методу Адрианова [3]. Для характеристики гранулометрического состава почв
использовали пипет-метод с пирофосфатным способом подготовки к анализу, поскольку для этих целей рекомендуется использовать щадящие способы подготовки образцов к гранулометрическому анализу — физико-химические, основанные на использовании диспергирующего действия соединений №+ и NH4+ [1, 3, 13]. В отдельных образцах определяли плотность почвы буровым методом Качинского, а также плотность твердой фазы пикнометрическим методом с использованием неполярных жидкостей, которые рекомендованы для засоленных и набухающих почв [3]. Гигроскопическую влажность определяли термостатно-весовым методом, максимальную гигроскопическую влажность — по методу Николаева. В отдельно взятых образцах изучали усадку почвы нарушенного и ненарушенного сложения [3].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Интенсивное воздействие избыточного увлажнения является причиной изменения химических свойств твердой фазы. В присутствии органического вещества процесс переувлажнения сопровождается развитием анаэробиоза. В анаэробных условиях переходят в подвижное состояние железо, марганец, кальций, магний и другие элементы и соединения. Следствием этого является изменение не только морфологических, минералогических, химических, но и физических свойств почв и пород.
Определяющее влияние на генезис почв, их свойства, процессы и режимы оказывает гранулометрический состав. Все исследованные почвы относятся к классу пылевато-иловатых легких глин. Зональная почва, не затронутая переувлажнением, чернозем обыкновенный карбонатный (разр. 01/5) — также относится к классу пылевато-иловатых легких глин. Содержание фракций физической г
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.