CC BY
39
ОПЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ И АГРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ
А.А.Жилкин, Е.К.Ватовская
Прикаспийский НИИ аридного земледелия Северный м., 8, с. Соленое Займище, 416251, Астраханская область, Росаш
В данной статье рассматриваются изменения некоторых физических и фимко-химических свойств почв солонцового комплекса под влиянием их деятельного использования я риеоведстпс.
Полупустынная зона Северного Прикаспия, где сосредоточены самые южные земледельческие районы Европейской чает России, охватывает степи юго-восточного Заволжья Саратовской и юга Волгоградской» большую часть Калмыкии и северные районы Астраханской области (Карманов И,Я, 1998).
Согласно почвенно-географическому районированию! территория Астраханской области относится к Волго-Сарпинскому району Прикаспийской провинции и расположена в пустынно-степной зоне светло-каштановых и бурых почв (Колосков ПИ,, 1958; Пустовойтов Н.Д., 1977).
Прикаспийский НИИ аридного земледелия, на базе которого проводились экспериментальные исследования, расположен в северной части Астраханской области. Территория землепользования института входит в подзону светло-капггановых почв, которая охватывает право- и левобережную степные части Волги (Агрохимические ресурсы..., 1967; Земледелие... 1998).
В процессе эволюции почв и почвенного покрова в последнее время произошла повсеместная аридизация, которая проявилась, прежде всего, в полном исчезновении болотных почв даже на орошаемых массивах и рисовых севооборотах, в увеличении площади засоленных почв» появлении признаков слитизации, уменьшении общего количества гумуса.
Прикаспийский регион является одним из сложнейших агроэкологических регионов полупустынного юга России. С одной стороны, это территория высокого гидротермического потенциала, обеспечивающего при орошении продуктивность орошаемой пашни в 5-6 раз выше чем на богаре; с другой, территория характеризуется огромными запасами солей в почвах и грунтовых водах, слабой естественной дренированностью, широким распространением высоко контрастных мезо- и микроструктур почвенного покрова, представленных различными комплексами солонцовых и засоленных почв (Зволин-ский В.П., Ларешин ВТ., 1996). Эти почвы характеризуются низкой способностью к самовосстановлению и подвержены развитию дефляционных и эрозионных процессов, вызванных как природными факторами, так и следствием развития земледелия.
Хозяйственное использование земель выразилось в прогрессирующем антропогенном опустынивании, вторичном засолении и загрязнении почв, утрате и ослаблении почвенным покровом естественных экологических функций, во все большем преобладании литогенных процессов над педогенными, существенном ухудшении медико-санитарных показателей среды обитания человека.
В качестве объектов исследований были выбраны почвы рисовых чеков Кшмыцко-Аетраханской рисовой оросительной системы, так называемые «рисовые» почвы, и почвы, находящиеся в пределах границ этой же системы, но которые никогда не были использованы под рис — почвы нативных ландшафтов.
Многочисленными исследованиями установлено, что в результате оросительных мелиораций существенно подвергаются изменениям все компоненты природного комплекса, так как при орошении в сложные циклы водо- и со-леобмена вовлекается значительная толща почв, грунтовых вод, приземного слоя воздуха и т.д. (Зволииский В.П., Ларешин В.Г., 1996).
Гранулометрический состав оказывает очень большое влияние на почвообразование и сельскохозяйственное использование почв, так как определяет физические, физико-механические и водные свойства, воздушный и тепловой режимы» содержание в почве зольных элементов и азота, интенсивность многих процессов, связанных с превращением, перемещением и накоплением органических и минеральных соединений в почве.
Исследованные почвы представлены преимущественно двумя типами: средне- и тяжелосуглинистыми светло-каштановыми и лугово-каштановыми.
Существенных изменений в содержании и характере распределения различных механических фракций, вызванных длительным хозяйственным использованием земель, выявлено не было, однако можно отметить облегчение гранулометрического состава в верхних слоях почв рисовых полей (табл. 1, 2).
Преобладающая среди механических элементов фракция крупной пыли резко дифференцирована по профилю (от 20 до 50%). Максимумы приходятся на средние иллювиальные горизонты, причем в процессе сельскохозяйственного использования они сдвигаются ближе к поверхности.
Содержание фракции мелкой и средней пыли изменяется в пределах от 6 до 18%. Эти фракции характерны для иллювиальных горизонтов, часто содержащих гипс. Мелкая пыль более дифференцирована по профилю двумя максимумами в горизонтах АВ и В4. Максимальное количество средней пыли приходится на горизонт В4 как для нативных, так и «рисовых» почв.
В результате орошаемого земледелия существенных изменений с фракцией песка в верхних горизонтах не происходит. Изменения касаются иллювиальных горизонтов. Содержание крупного и среднего песка в них уменьшается, а мелкого - увеличивается.
Радиальное распределение илистой фракции в почвах рисовых полей сла-боконтрастно по профилю. Ее содержание, по сравнению с нативными ландшафтами, несколько уменьшено. В результате промывки максимумы ила перемещаются в иллювиальный гипсовый горизонт В4. Для нативных почв соответствующие максимумы приходятся на переходный горизонт АВ и иллювиальный гипсовый горизонт В4.
Важными показателями химических и физико-химических свойств почв являются: валовое содержание макро- и микроэлементов, их растворимость и доступность растениям, содержание гумуса, состав органического вещества, состав обменных катионов, кислотно-основные характеристики, емкость катионного обмена, карбонатность, содержание и состав легкорастворимых солей и гипса.
Для фоновых почв региона характерны: малогумусность — содержание гумуса в целом не превышает 1% за исключением самых поверхностных маломощных горизонтов; сильнощелочная реакция почвенного раствора, высокое содержание карбонатов, а также специфичный состав обменных катионов,
заключающийся в повышенном содержании натрия (Ларешин В.Г., Зволин-ский В.ТХ, 1990).
Таблица 1
Горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Гигроско- пическая вода, % Размер частиц, мм
1,0- 0,25 0,25- 0,05 0,05- 0,01 0,01- 0,005 0,005- 0,001 <0,001 Сумма частиц <0*001
Разосз R-497
4-9 2,04 6,40 35,19 24,02 5.76 10,61 18,02 34,39
АВ 9-23 І 0-20 2,62 0,35 14,19 38,36 8,50 15,48 22,41'"'І 46,38
ВЇ 23-32 2Í3-32 1,93 1,96 22,07 38,03 7,98 15,10 14,78 37,93
В2 32-70 42-52 1,92 0,36 24,55 34,00 гзГ^ 14,06 10Г1 41,09
ВЗ 70-105 75-85 1,74 0,31 '28,66 33,43 5,80 7,71 24*09 зтЖ~
84 105-225 105-1І5 3,09 1,84 15,83 7,65 11,48 16,33 35,46
84 105-225 І50-160 3,55 1,94 8,62 33,26 8,55 18,02 29,62 56,19
84 105-225 215-225 3,88 0,87 " "МІ4 32,85 їТтГ"1 afT* ЗіЗГ"1 “14,33
HCPo.es 0,20 0,15 0,26 0,35 0,22 оЗГ^ 0.34 Qi41
Разрез R-597
Ana* .0-8 0-8 3,34 1,70 10.01 36,73 6.30 9,30 35.96 ~ 51,57
Bn* 8-14 8-14 2,79 0,69 5,81 38,69 7,73 10,40 36,68 54,81
В1 14-23 15-25 2,60 , , 15,32 35,75’ “6,30 13,75 30,53 503Г
В2 32-83 50-60 1.55 0,30 7,86 49,11 7,94 14.97 19*82 42,73
ВЗ 83-132 110-120 1,94 0,29 8,54 ЩГ 2,00 15,37 23,87 41,24
B4cnS04 132-210 150-160 4,93 2,80 5,83 33,77 11,25 16,37 29,99 57,(51
200-210 . 4,21 1,50 6,51 32,33 13,09 14,84 31,74 59,67
. НСРо.95 0,25 0,07 0Л7 0,51 0*24.„ 0,19 0*41 0,63
Разрез R-697
АпахО-7 0-7 2,01 1,54 30,99 29,52 7,53 10,69 13,73 31,95
ABNa7-27 12-22 3,93 0,19 9,46 34,26 5,70 11,66 38*75 56,10
Pica 27-42 30-40 3,49 0,11 13,02 35,89 10,58 9,96 30*45 50,98
В2 42-77 50-60 3,88 0,28 20,80 35,17 5,86 14,1 23*52 43,75
ВЗ 77-132 90-100 2,28 0,40 10,66 46,74 9,55 10,58 22*07 42,20
84 132-210 150-І60 3,85 0,66 8,82 35,48 10,41 14.35 30,28 55,04
84 132-210 200-210 3*88 1,24 3,40 42,48 10,35 18,24 24*00 52,58
HCPn.Qs jy». 0,26 0,36 0,39 0,52 0,58
Проведенные исследования показали» что в процессе земледельческого использования почв под орошаемую культуру риса содержание гумуса в верхнем слое (0-20 см) уменьшается в два раза, pH изменяется с 9 до 8 — различия обнаруживаются в верхних горизонтах до глубины 50 см в нативных и рисовых почвах (горизонты Апах - В2). В нижележащих горизонтах почв pH с глубиной практически не меняется.
В рисовых почвах происходит подтягивание карбонатов к поверхности с одновременным усилением карбонатности (в 4-5 раз). Максимального значения карбонатность достигает в подпахотном горизонте,
Состав обменных оснований орошаемых почв отличается от состава нативных почв и зависит от буферной способности почвы, состава поливной вода, а также от состава высокодисперсных минералов почвы, поэтому длительное использование почв в орошаемом земледелии привело к существенным изменениям в составе обменных катионов.
Емкость катионного обмена в почвах нативных ландшафтов колеблется в пределах 10-25 мг-экв/100 г почвы. В рисовых почвах в верхнем 30-40-сантиметровом слое происходит увеличение емкости в 1,5-2 раза.
По количеству обменного натрия (15-30%) исследованные почвы можно отнести к сильносолондеватым и солонцам. После использования почв в рисоводстве наблюдается снижение обменного натрия по всему профилю. Эти различия весьма существенны: происходит почти трехкратное снижение содержания обменного натрия в составе обменных катионов. Очень отчетливо выражена радиальная транслокация обменного натрия: максимумы, приходящиеся на верхние горизонты нативных почв, сместились почти на метр в глубину в почвах рисовых полей. Одновременно уменьшилась и дифференцирован! юсть профиля по содержанию обменного натрия в составе ППК генетических горизонтов и слоев.
Таблица 2
Горизонт и его МОЩНОСТЬ, см Глубина шгтя образ««, см Гигроскопическая «м, % Размер частиц. мм
1,0- 0,25 0,25- 0,05 0,05- 0,01 0,01-0,005 0,005- 0,001 <0,001 Сумма частиц <0,01
Разрез Л-197
Ата..0-1!9_ 0-19 4.30 1,88 19.73 30,23 8,51 9,25 30,39 48,17
АВ 19-32 20-30 4,00 0,77 17.50 30,64 6,39 15,77 28,93 51,08
В1 32-52 32-42 2,64 0,07 22,23 32*41 5,38 14,68 20,23 45,28
В2 52-90 52-§Г 1.93 6,22 14,92 48*^9 5,89 .:... 9,41 20,77 36,07
ВЗ 90-135 90-100 3.24 0,15 24.94 36.90 ?,87 6,77 21,37* 38,01
¡34 135-210 135-145 3.78 0,40 1Ш 34,81 8,51 15,88 26,71 51,10
В4 135-210 200-210 3,67 1,58 5,47 27.51 13,29 17,33 34,81 60,44
НСР095 0,26 0,08 0,38 г 0.80 МО 0,32 0,52 0,61
Разрез {1-297
Апах 0 -18 0-18 2.11 1,11 27,25 22,14 6,88 13,38 29,24 49,50
АВ 20-30 23-32 2,58 0,07 7,01 44.48 6,48 15,43 26,53 48,44
В1 32-42 32-42 2,58 0,15 16,21 43,41 6,85 11,76 21,62 40,23
В2 52-90 52-62 2,71 0,18 18,66 42,91 5,87 10,50 21,88 38.25
ВЗ #-135 90-100 - 0,28 18,55 44.54 4,45 10,44 21,74 36,63
В4 135-210 135-145 2,89.-„ 0,50 9,95 32,95 10,06 14,16 32,39 56,61
В4 135-210 200-210 2,47 п ио 5,11 1 27,83 13,98 15,55 36,23 65,77
НСРп.05 0,31 0,05 0,45 ... 0,41 0,35 0,20 0,65 .. 9,.5?
Разрез И-397
Ап»к0-19 0-19 3,03 0,88 14^22 34,70 7,36 16,28 ^ 26,56 50,20
АВ 19-26 19-26 2.65 0,22 16.20 33,79 6,75 15,19 27,84 49,7?_„
В1 26-52 26-36 2.69 0,10 23.05 29.51 7,15 14.13 26.06 47,34
В2 52-90 52-62 1,91 0,16 13.53 45,47 7,40 8,38 25,07 40,85
ВЗ 90-135 90-100 2.89 0,21 16.14 40,21 9,07 10,93 23,44 43,44
84 135-210 135-145 4,09 1,71 2,42 34,97 9,70 18,65 32,54 60,89
В4 132-210 200-210 4,41 1,77 1,61 32,18 15.08 12,97 36,40 64,44
ЗВДщ. 0,25 0,02 0,27 0,22 0,11 0*72... 0,13 0,32
На фоне натриевого засолонцевания происходит резкое увеличение обменного магния (с 10-20 до 40-50%). Его распределение по профилю почв рисовых полей, по сравнению с почвами нативных ландшафтов, более равномерное, без резко выраженных максимумов.
В составе обменных катионов преобладает кальций^ Для него характерно равномерное распределение по профилю. В рисовых почвах количество кальция увеличивается почти по всему профилю, но наибольшее увеличение наблюдается в верхней 50-60-сантиметровой толще (в 1,5-2 раза).
Происходит очень резкое уменьшение обменных катионов калия в рисовых почвах в горизонтах А-В2.
В аридном климате довольно часто происходит активное засоление почв из-за высокой температуры воздуха и почвы, щтгенсивносги воздушных по-
токов, количества выпадающих осадков, испаряемости, наличия солей и др. (Ковда, 1946). В аридных степных регионах формируются почвенные солончаковые и солонцовые комплексы, в которых доминируют сульфатны« Ш ХЛО-ридные соли.
Сельскохозяйственное использование земель с применением орошения наряду с природными факторами также может являться источником вторичного засоления почв.
Содержание легкорастворимых солей в почве создает небшигопрюггные условия для роста и развитая; растений. Отри цател ьное воздействие солей ні растения многосторонне. Ряд солей при внутрекясточком накоплении оказывает угнетающее действие на метаболические процессы и развитие растений, Некоторые соли» находясь в почвенном растворе» создают конкуренцию і поглощении элементов питания растением. Накопление солей ш почве при« водит к возрастанию осмотического давления, чао ухудшает водопосяупяе* дає, вызывает физиологическую засуху, снижает »^адустишость растений.
Различия в солевом составе шпивных и рноовых по« представлены. і таблице 3.
Таблиц» 3
Гориздагг Анною НСОз" і, мг-эю а- ¿./100 г Ш?* 'Суша анионов, мг.экв 100 г бумш ІШШІШ«, ш^ааси Щ г «4,31 +1ЙЖГ ” +4 М +2.15 і уммй гоїгй ч
Аиах о о 1 +6.49 +0,42 +6.71 +2,39 +1,09 '"+ЩП . *1Ж”'
АВ -0.04 +18.14 +0,56 ~+2Ж" ,+ОГ +Н.10
В1 +7,84 -3,08 +МІ_..... +1*М_.
В2 -0,02 +4*84 -1.57 +3,25 ^031 -Ш +Ш_
ВЗ +0,08 '+1.37 -1,44 +оЖ ..-0,0.5 +ш + 1,91 .
В4 -0,01 +2,92 -1,92 +0,99 -3,72 -1,03 на«
Данные показывают, что использование земель в рисоводстве приводит к накоплению солей. Так, сумма солей в верхнем горизонте возросла т 0,5%, Это возрастание определяется за счет суммы анионов (на 6,71 мг»экв) и ка-тионов (на 9,31 мг-экв) легко растворимых солей,
Из анионов наибольшее накопление в рисовых почвах отдоено да хлора- Так, его содержание в пахотном горизонте возросло на 6*71 мг.ют» а в горизонте АВ — на 18,66 мг-экв, С глубиной содержание хлоридов уменьшается. Накопление сульфат-ионов в верхних горизонтах невысокое — до 0,56 мг-экв. По мере углубления в рисовых почвах отмечается снижение содержания сульфат-ионов по сравнению с нативными почвами.
Сумма катионов растворимых солей в горизонте АВ возросла в 1,8 раза по сравнению с содержанием в пахотном слое, Из шмонов легко растворимых солей отмечено для натрия, содержание которого возросло на 5,83, а в гори* зонте АВ — на 11,10 мг-экв. Отмечено накопление магния на 1,09 мг-экв. в Апах, на 3,50 мг-экв. - в горизонте АВ и на 1,05 мг-экв, * в горизонте В1, а в горизонтах В2-В4 наблюдается уменьшение (от -0,05 до -1,19 мг-экв). Содержание катионов кальция в верхних горизонтах несколько увеличилось, а в нижележащих горизонтах — уменьшалось (от -0,31 до - 3,72 мг-экв.).
Таким образом, в результате длительного хозяйственного использования отмечается накопление солей, которое вызывает вторичное засоление и может привести к выводу земель из хозяйственного использования. Важнейшей причиной отмечаемого явления является гидрологический режим ландшафта.
Об изменении качественных характеристик засоленности почв вследствие их агрономического использования дают представление данные таблицы 4.
Таблица 4
Горизонт, его МОЩНОСТЬ, см СТ. ЇЇШз* С1+5042~ Вид засоления по анионам №+Г Са2++М82+ мйі Са2+ Вид засолення по катионам Сухой остаток, % Засоле- ние почв
К-197, светло каштановая рисовая ючва
Ац**0“19 21,16 0,04 хлоридный 1,80 0,61 кальциево- натриевый 3,12 солончаки
АВ 19-32 17,08 0,02 -/А 1,30 1,23 магаиово- натриевый 1,87 -/А
“ЖИЖ" ~гШ “С8Г“' -//- ш 1,7^ кальциево- натриевый 1,48 -/А
В2 32-90 “Ш*“ ”"“-77““' 2,1 Ш натриевый 1,72 -//-
ВЗ 90“ 135... 23,41 0.01 2і3.7 г 1.88 натриевый 2.25 -/А
14 135-210 2,15 0,01 ./А 0,84 0,78 магаисво- івддьцисйьій 2,34 -/А
К-297, садяо-ішшїшовая рисовая почва
АщжО-18 І5Д2 0,05 хлоридный 1,58 0,52 кальциево- натриевый 0,74 силшоза- солетше
‘яга-з'о 'ІзЗГ їЖоГ-“ 2.07 1.80 натриевый 1,31 солончаки
В1 32-52 11,88 -/А ш 2,18 машиево- натриевыЙ 1,22 -/А
ІІ52-90 14,56 0,02 "Мі 2,56 2.00 натриевый 1.36 -//-
ВЗ 90-135 14,94 0,03 -/А 3,36 1,80 натриевый 1Д5 -/А
’ В4 Ш-210 2,25 0,02 -//- <ш 0,65 кальциево- магниевый 1,72 -/А
11-497, лп лговая нативная почва
А^у4«9 6,59 0,62 хлориднмй 2,43 5,10 натриевый 0,45 срсднсза- солснвые
АВ 9-23 1,30 0,37 сульфаггно- хлоридный 3,61 1,73 натриевый 0,39 -/А
В1 23-32 0,79 0,04 хлорвдно- сулыЬшпшй 4,92 1,09 натриевый 0,92 Н сильноза- соленные
В2 3І70 4,37 ‘0,03 хлоридннй 0,95 1,92 кальциево- магниевый 1,55 солончаки
ВЗ 70« 105 4,51 0,10 хлоридный 0,76 1,62 калъциево- магаиевый 1,40 солончаки
Ш05» 225 1,14 0,11 сульфатно- ХЛООІШШЙ 0,21 0,49 магниево- кальциевый 2,18 солончаки
Е-597*да яровая нативная почва
АщхО-8 4ДЗ 0,45 хлоридный 1,33 4,10 магаиево- натриевый 1,18 солончаки
АВ 8-14 2,75 0.50 ХЛОРИДНЫЙ 4,81 0,48 натриевый 1,11 солончаки
В1 14-32 5,79 0,39 хлоридный 5,00 1,48 натриевый 0,57 сильноза- соленные
В2 32-83 ІД 0,02 сульфагшо- хлоридный 5,88 1,25 7А 1,63 солончаки
ВЗ 83-132 1,95 0,02 -II- 2,40 1,^1 1,52 солончаки
84 132-210 1,44 0,02 ~/А 0,53 0,63 мапшево- хальцевый 2,46 солончаки
Изучение солевых профилей почв показало, нативные почвы характеризуются, в основном, сульфатно-хлорвдным и хлоридным засолением* В результате рисоводства почвы трансформировались в солончаки по всему про-
II ими Iи —ттМП‘*"*мТ*||*м*м|'*‘у*|||‘111' IV '* ■■>Г*1,*1мм|Г|М"",||||||*"|||"И|||"||*^|||||||,|ИИ|11^^
филю. Анионный состав легкорастворимых солей несколько изменяется: увеличивается доля хлоридов, катионный состав практически не изменяется»
В процессе антропогенной деятельности происходит вторичное засоление почв, в результате чего исходные почвы различных типов трансформируются в солончаки с хдоридно-натриевым типом .засолении. Кроме того» отмечаются изменения» связанные с увеличением карбонатности, емкости катионного обмена .и количества обменного магния, а также уменьшением содержания гумуса, снижением щелочности и облегчением' гранулометрического состава.
ЛИТЕРАТУРА
Агрохимические ресурсы Астраханской области. * М.: Гидромегсоиздат« 196?. - С. В-9, Зволтский В.П., Ларешин В. Г. Почвы солонцовых комплексов Северного Прикаспия; Почвенно-климатические условия развития земледелия в Нижнем Поволжье: Монография. - М: Изд-во РУДН, 1996. - 429 с.
Земледелие в Астраханской обяасги, / Под. Ред. В,В. Чшобанова * Астршшь, I с.
Карманов ЙЖ, Почвенно-климатические ресурсы СССР / Научные основы современных систем земледелия.» М.: Колос, 1998. - 158 с.
Ковда ВЛ Биохимия почвенного покрова. - М.: Наука, 1946, - 263 с,
Колосков ПЖ. Вопросы агрохимического районирования СССР // Труды НИИИАК, 1958. Вып. б. С. 5-51.
Ларешин В, Г., Зволтский ВЖ, Структура почвенного покрова нетканых ландшафтов в Правобережье Нижней Волги / Ш Конференция научно-учебного центра «Применение физико-химических методов исследования в науке и технике», 20-23 февраля 1990 г. Тезисы докладов. Часть II. Медико-биологические и агробиологические науки. -М.: Изд-во, РУДН, 1990. - с, 195-196.
Путовойтов Н.Д. Агрофизическая характеристика почв Сарлинской низменности / в кн.: Агрофизическая характерисшка почв .степной и сухостепной зон европейской части СССР. - М.: Колос, 1977, - 216-224.
GENETICAL AND AGROCHEMICAL CHARACTERISTICS OF SOIL PROPERTIES OF THE NEAR-CASPIAN LOWLAND
AAZhiikia, E.K'BttOYekftjrtt
Prtcaspiisky SRf of arid farming Solyonoe Zaimttshe, 416251, Astrakhan Region, Russia
This article examines changes of some physical soil properties of soloncts compJcx under the influence of their continuous usage in rise production.
