Научная статья на тему 'КАРБОНАТЫ В ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ'

КАРБОНАТЫ В ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
206
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЯТНИСТОСТЬ ПОЛЕЙ / КОСМИЧЕСКИЕ СНИМКИ / СОДЕРЖАНИЕ КАРБОНАТОВ В ПОЧВАХ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Горохова И.Н., Чурсин И.Н.

Представлено распределение и содержание карбонатов (CaCO3) в верхних горизонтах орошаемых почв Прикаспийской низменности (район Сарпинской ложбины) на примере Дубоовражного орошаемого массива в Волгоградской области. На пике орошения в 85-90-х годах прошлого столетия на Дубоовражном массиве возделывали кормовые травы, полив осуществлялся дождеванием, уровень грунтовых вод оставался удовлетворительным, очаги вторичного засоления почв не отмечались. В настоящее время участок представляет собой частное фермерское хозяйство, где выращивают бахчевые и овощные культуры с использованием капельного орошения, уровень грунтовых вод остается удовлетворительным, вторичное засоление встречается в отдельных горизонтах почв. Выявлено, что часть полей на орошаемом массиве имеет пятнистый рисунок, который выделяется в полевых условиях и на космических снимках под озимыми зерновыми культурами. Установлено, что причина пятнистого изображения не связана с засолением почв, а вызвана разным содержанием карбонатов в поверхностном слое почвы. Совместное использование данных дистанционного зондирования и наземного полевого обследования, пересекающих ареалы с разной пятнистостью и спектральной яркостью на снимках, позволили определить почвы с разным содержанием карбонатов в пахотном горизонте почв, что крайне важно для их мелиорации и восстановлении.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Горохова И.Н., Чурсин И.Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RELATIONSHIP OF THE SPOTTED PATTERN OF IRRIGATED SOILS WITH THE CONTENT OF CARBONATES IN THE CASPIAN LOWLAND (VOLGOGRAD REGION)

On example of Duboovrazhny irrigated area in Volgograd region the distribution and content of carbonates (CaCO3) in the upper horizons of the irrigated soils of the Caspian lowland (The Sarpa hollow region). 85-90s of the last century were the peak of irrigation in Duboovrazny area. Fodder crops were cultivated here, irrigation was carried out by sprinkling, the groundwater level remained satisfactory, and there were no secondary soil salinization centers. The area currently consists of private farm. Melon and vegetable crops are grown here using drip irrigation, in 2015-2016 winter crops cultivated with water-charging irrigation. The groundwater level remains satisfactory, secondary salinization occurs in some soil horizons. It was revealed, that part of irrigated fields has a spotted pattern, which stands out on satellite images and in field conditions under winter crops. It was found that the cause of the spotted image is not related to soil salinity, but is caused by the different content of carbonates in the surface soil layer. The idea of the work is to use remote sensing data and ground field survey, crossing areas with different spotting and spectral brightness in the images. This made it possible to identify soils with different carbonate contents in the arable soil horizon, which is extremely important for their irrigation and restoration.

Текст научной работы на тему «КАРБОНАТЫ В ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ»

===== СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ====

УДК 631.4

КАРБОНАТЫ В ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ © 2021 г. И.Н. Горохова*, И.Н. Чурсин**

*Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россия, 119017, г. Москва, Пыжевский пер., д. 7, стр. 2. E-mail: g-irina14@yandex.ru **Научный геоинформационный центр РАН

Россия, 119019, г. Москва, а/я 168, ул. Новый Арбат, д. 11. E-mail: chursin.ivan93@gmail.com

Поступила в редакцию 11.08.2020. После доработки 01.10.2020. Принята к публикации 01.12.2020

Представлено распределение и содержание карбонатов (CaCO3) в верхних горизонтах орошаемых почв Прикаспийской низменности (район Сарпинской ложбины) на примере Дубоовражного орошаемого массива в Волгоградской области. На пике орошения в 85-90-х годах прошлого столетия на Дубоовражном массиве возделывали кормовые травы, полив осуществлялся дождеванием, уровень грунтовых вод оставался удовлетворительным, очаги вторичного засоления почв не отмечались. В настоящее время участок представляет собой частное фермерское хозяйство, где выращивают бахчевые и овощные культуры с использованием капельного орошения, уровень грунтовых вод остается удовлетворительным, вторичное засоление встречается в отдельных горизонтах почв. Выявлено, что часть полей на орошаемом массиве имеет пятнистый рисунок, который выделяется в полевых условиях и на космических снимках под озимыми зерновыми культурами. Установлено, что причина пятнистого изображения не связана с засолением почв, а вызвана разным содержанием карбонатов в поверхностном слое почвы. Совместное использование данных дистанционного зондирования и наземного полевого обследования, пересекающих ареалы с разной пятнистостью и спектральной яркостью на снимках, позволили определить почвы с разным содержанием карбонатов в пахотном горизонте почв, что крайне важно для их мелиорации и восстановлении.

Ключевые слова: пятнистость полей, космические снимки, содержание карбонатов в почвах. DOI: 10.24411/1993-3916-2021-10154

Волгоградская область является важным регионом орошаемого земледелия в России. Орошение на территории Волгоградской области началось еще в конце XIX века, но пик ирригационного освоения отмечался во второй половине XX века. После длительного периода прекращения орошения, связанного с экономической ситуацией 90-х годов прошлого века в стране, в Волгоградской области началась масштабная реконструкция оросительных систем, и поэтому крайне важно продолжить углубление знаний о закономерностях развития орошаемых почв для их полноценного восстановления.

Известно, что одной из особенностей почвообразования в аридных и семиаридных условиях является аккумуляция карбонатов кальция (CaCO3). При содержании CaCO3 до 10-15% считается, что они положительно влияют на свойства почв: способствуют образованию стабильных крупнопористых агрегатов, улучшают водно-физические свойства. При увеличении содержания CaCO3 до 25% карбонаты могут осаждаться в крупных порах, снижая водопроницаемость почв. Однако даже небольшое содержание дисперсных карбонатов в почвах (>2-4%) ведет к образованию плотной корки после поливов, которая может быть непроницаемой для воды и препятствовать росту растений (Soil Survey ..., 1979).

Все пути поступления карбонатов в почвы условно можно разделить на две группы: 1) формирование карбонатов непосредственно в почве, 2) их поступление извне. В первом случае синтез карбонатов происходит в результате процесса выветривания содержащих кальций минералов. Такой процесс может протекать практически в любых климатических условиях. Однако в гумидных областях результат процесса может быть диагностирован только в почвенном растворе, а

твердофазный эффект карбонатизации (карбонатные новообразования) будет наблюдаться лишь в аридных условиях, где синтез сопряжен с аккумуляцией карбонатов (Розанов, 1992). Второй путь поступления карбонатов в почвы - перемещение продуктов выветривания карбонатных пород. В зависимости от способа переноса и климатических условий источниками карбонатов могут быть атмосферные осадки, пыль, грунтовые и поверхностные воды. Особая роль в регулировании поступления карбонатов в почвы и их дальнейшей динамике принадлежит растениям (Глазовская, 2002).

Впервые подробно процесс ирригационного окарбоначивания почв в сухостепной зоне России был выявлен В.А. Барановской и В.И. Азовцевым (1981). По результатам их исследований, за 40-летний период орошения произошло накопление массы карбонатов более чем в три раза в верхнем слое 0.5 м, причем происходило это независимо от глубины залегания грунтовых вод и при промыве легкорастворимых солей на значительную глубину. По мнению авторов, столь своеобразное поведение СаСО3 в орошаемых почвах зависит от парциального давления СО2 почвенного воздуха и его особенностей распределения по почвенному профилю. Своеобразный ритм миграции СаСО3 в профиле обеспечивает ему устойчивость против выщелачивания. При этом авторы не исключают частичный привнос СаСО3 с поливными водами (из р. Волги), хотя они являются пресными гидрокарбонатно-кальциевого состава.

L.S. Wu с соавторами (2008) также считает возможным поступление карбонатов в почвы вместе с поливной водой, проводя исследования в орошаемых сельскохозяйственных районах Калифорнии.

Для получения сведений о влияния орошения на динамику карбонатов в пахотном слое (0-20 см) сельскохозяйственных почв I.S. De Soto с соавторами (2017) провела эксперимент, включающий полевые наблюдения за количеством карбонатов и их распределением по гранулометрическим фракциям в нескольких ирригационных районах Испании. В результате эксперимента они выяснили, что при орошении в песчаной фракции почв поверхностных горизонтов количество карбонатов систематически уменьшается и стабилизировать их содержание удается только за счет внесения удобрений, а также за счет поступления из глубоких горизонтов почв во время вспашки.

Процесс подтягивания карбонатов в пахотных почвах сухостепной зоны России отмечался рядом российских исследователей (Сиземская, 2013; Любимова, Новикова, 2016). Считается, что значительное поступление карбонатного материала в почвы происходит в результате распашки и орошения земель, которые помимо положительного влияния создают многочисленные проблемы в сельскохозяйственном использовании земель.

Так, высокое содержание карбонатов в корнеобитаемом слое, свойственное каштановым почвам, карбонатным черноземам и особенно почвам, сформированным на продуктах выветривания известняков и мергелей, вызывает нарушение минерального питания виноградников, что выражается в заболевании их хлорозом (Петров, 2000). A. Larbi с соавторами (2019), напротив, отмечает положительное влияние карбонатов в почвах на произрастание оливковых растений в прибрежных средиземноморских засоленных землях.

Таким образом, причины появления и механизмы распределения карбонатов в почвах зависят от их наличия в почвообразующих породах, зонального и регионального характера почвообразовательных процессов, антропогенного воздействия на почвы, типа использования земель и возделываемых культур, поэтому изучение карбонатных почв должно проводиться с учетом особенностей каждой территории. В данной работе это - орошаемые почвы сухостепной зоны Волгоградской области.

Орошаемые земли - это природно-техногенные системы. Одним из важнейших этапов создания оросительных систем, планировавшихся под использование поверхностных способов полива, являлась планировка (выравнивание) территории, способствовавшая равномерному растеканию ирригационной воды по полю и обеспечивавшая одинаковую мощность водного слоя в различных частях поля и равномерное освобождение последнего от воды. Этот антропогенный фактор воздействия на почвы при орошении чаще всего отсутствует при богарном использовании земель. Повышения микро- и мезорельефа срезают, а понижения заполняют материалом срезанных почв. Новые почвы коренным образом отличаются по строению и свойствам от исходных почв и во многих случаях представляют собой искусственные мозаичные почвы с особенно сложными профилями.

При проектировании оросительных систем в Волгоградской области в 1950-1960-х годах

предполагалось использовать поверхностные способы полива, поэтому практически везде была выполнена планировка полей. Значительная часть выпуклых элементов мезорельефа была срезана, в результате чего карбонатный горизонт почвенного профиля оказался расположенным ближе к поверхности.

Цель данного исследования - определить количество и распределение карбонатов (СаС03) в пахотном горизонте орошаемых почв сухостепной зоны Волгоградской области на примере Дубоовражного орошаемого массива и исследовать взаимосвязь распространения поверхностно-окарбоначенных почв с их спектральной отражательной способностью на космических изображениях.

Объекты и методы исследования

Объектом исследований являются орошаемые почвы Дубоовражного орошаемого массива, расположенного в Сарпинской ложбине Прикаспийской низменности (рис. 1).

Рис. 1. Схема Дубоовражного орошаемого массива и точек опробования на разномасштабных космических снимках высокого разрешения: А) общий вид орошаемого массива и ключевого участка исследования; Б) точки опробования, заложенные на ключевом участке в 2018 г.

Сарпинская ложбина представляет собой древнюю долину Волги, которая веерообразно ветвясь, протягивается на десятки километров. В северной части ложбины (где расположен участок Дубоовражный) сохранилась цепь глубоких пресных озер и система периодически затопляемых лиманов. Ложбина врезана в засоленные морские (хвалынские) песчано-глинистые отложения, перекрытые суглинками аллювиально-морского генезиса. Грунтовые воды залегают на глубине 2.53 м. Минерализация пестрая, 3-10 г/л. Под озерными котловинами воды опресненные.

До строительства Волгоградского водохранилища на Волге ложбина ежегодно заливалась паводками, обводнявшими лиманы и озера. В настоящее время их обводнение поддерживается лишь необильным весенним стоком с Ергеней и частично местными талыми водами. Днище ложбины - это опустынивающаяся пойма. В северной части ее ландшафт характеризовался сочетанием усыхающих озер, окаймленных поясами тростниковых зарослей и в разной степени заболоченных лиманных солончаковых лугов с пышным злаковым и разнотравным покровом. Повышенные участки остепнены. В почвенном покрове преобладают солонцы солончаковые (>50%), светло-каштановые солонцеватые почвы, в понижениях - лугово-каштановые почвы и солончаки. Территория бессточная (Доскач, 1979).

Орошаемый участок Дубоовражный в 85-90-х годах прошлого века находился в удовлетворительных мелиоративных условиях, уровень грунтовых вод составлял преимущественно 3-5 м. Состав грунтовых вод достигал 3-5 г/л и был хлоридно-натриево-магниевого и хлоридно-

натриевого состава. Вторичное засоление почв не отмечалось. Остаточное солонцовое засоление в результате планировок поверхности полей при строительстве системы составляло 5% и 5-10%. Полив осуществлялся дождеванием, выращивали, в основном, кормовые травы (по данным Волгоградской гидрогеолого-мелиоративной партии; Горохова, 1992).

В настоящее время Дубоовражный представляет собой фермерское хозяйство. Здесь выращивают томаты, арбузы, морковь, тыкву, лук, горчицу и хлопчатник. Тип орошения - капельный. Преобладающие орошаемые почвы - светло-каштановые орошаемые (Классификация ..., 1977) или агроземы светлые дисперсно-карбонатные, в некоторых случаях - карбонатно-аккумулятивные (Полевой ..., 2008).

Полевые исследования проводились в августе 2018 г. Было заложено 29 скважин на глубину до 200 см, отобрано более 200 образцов, которые анализировались на токсичные соли, а часть - на содержание карбонатов (рис. 1). Содержание карбонатов определяли ацидометрически по Ф.И. Козловскому, с пересчетом CO2 карбонатов в СаСОэ (Руководство ..., 1990).

Обработку космических материалов проводили в программе ENVI 5.1.

Результаты и обсуждение

В ходе многолетних исследований на примере орошаемых массивов Червленое и Светлоярский в сухостепной зоне Волгоградской области (в районах возвышенность Ергени и Сарпинская низменная равнина) исследовались различные варианты пятнистости орошаемых полей, отраженные на космических снимках, которые были увязаны с результатами полевых исследований. Было установлено, что пятнистость полей может формироваться при разной глубине залегания уровня грунтовых вод и по разным причинам, связанным, в частности, с проявлением вторичного засоления, солонцеватости, высокого содержания карбонатов в поверхностных горизонтах почв. Изучение орошаемых почв проводилось на полях с открытой поверхностью почвы и под кормовыми травами. Выявлено, что пятнистость может сопровождаться заметным снижением урожайности или выпадом сельскохозяйственной культуры (Горохова, Панкова, 2017; Горохова и др., 2019).

В данной работе приводятся результаты исследований на Дубоовражном орошаемом массиве, расположенном в другом природном районе Прикаспийской низменности (Сарпинская ложбина) и на полях под зерновыми культурами, где было установлено, что пятнистость полей не связана с засолением и солонцеватостью почв, а вызвана окарбоначиванием почв в пахотном горизонте. Такая пятнистость достаточно постоянна и не зависит от уровня грунтовых вод. Пятна хорошо проявляются на космических снимках и достигают размеров на поле от 250 до 1000 м2.

Подтверждено, что на изучаемом массиве, так же, как и на предыдущих участках исследования, встречаются два варианта формирования карбонатного профиля. В первом из них вторичное окарбоначивание поверхностных горизонтов происходит за счет восходящего подтягивания почвенных растворов к поверхности в корнеобитаемый слой. Второй вариант окарбоначивания почв - срезка гумусового горизонта с последующей насыпкой смеси разных горизонтов во время производства планировки полей.

Как отмечалось выше, содержание карбонатов в верхних горизонтах почвы (0-20 см) может оказывать существенное влияние на всхожесть сельскохозяйственных культур из-за образования плотной корки, поэтому желательно знать их количество в пахотном слое. Обнаружив, что изображение орошаемых полей на космических снимках имеет пятнистый рисунок в виде чередования светлых и темных пятен, встала задача определить, в какой мере пятнистость связана с количеством СаСОэ в верхних горизонтах почвы, увязав ее с полевыми данными.

По результатам полевых исследований и анализов почвенных образцов было установлено, что почвы более темных участков поля (и на снимке) характеризовались содержанием СаСОэ в пределах от 0 до 3-4%. На светлых пятнах количество составляло около 4 и более 4%. Контраст по содержанию карбонатов между темными и светлыми полосами представлен 1.5-6-кратным увеличением показателя в пахотном слое светлой полосы (табл. 1).

Далее для почвенного картографирования поверхностно -окарбоначенных почв была проведена обработка изображения ключевого участка Дубоовражный на спектрозональном космическом снимке высокого разрешения Ресурс-П (май 2015 г.).

Первоначально для исследования возможностей распознавания по спутниковым изображениям

почв с разным количеством карбонатов, а также для подбора нужного алгоритма классификации космического снимка, рассматривалась информативность спектральных каналов мультиспектрального изображения. Были составлены диаграммы рассеяния яркости пикселей (0-255) поверхности почв в четырех каналах: Blue (B1), Green (B2), Red (B3), NIR (B4).

Таблица 1. Содержание карбонатов (СаСОз, %) в верхнем слое почвы (0-20 см) в точках опробывания (2018 г.).

№ Номер точки опробования Координаты точек Изображение на снимке Содержание СаСОз, %

Широта, ° с.ш. Долгота, ° в.д.

1 Д4 48.3407 44.6927 темное 2.38

2 Д5 48.3413 44.6940 темное 2.68

3 Д6 48.3417 44.6950 темное 0

4 Д7 48.3423 44.6961 темное 1.41

5 Д8 48.3429 44.6974 темное 0.9

6 Д12 48.3454 44.7002 темное 0.04

7 Д13 48.3464 44.7035 темное 0.22

8 Д14 48.3470 44.7036 светлое 4.16

9 Д15 48.3469 44.7039 светлое 3.74

10 Д16 48.3467 44.7040 темное 0.29

11 Д17 48.3466 44.7042 светлое 4.66

12 Д18 48.3464 44.7045 темное 1.38

13 Д19 48.3461 44.7048 темное 0

14 Д20 48.3457 44.7052 светлое 6.01

15 Д21 48.3453 44.7057 темное 0.26

16 Д24 48.3391 44.6981 темное 0.26

17 Д25 48.3402 44.6968 темное 0.40

18 Д26 48.3404 44.7003 темное 0.53

19 Д27 48.3417 44.6989 темное 0.31

На рисунке 2 представлена диаграмма рассеяния каналов (B1) и (B2), по которой видно, как распределились точки почв с разным количеством карбонатов по значениям яркости пикселей и относительно друг друга. По диаграмме можно определить следующее: с увеличением яркости отмечается увеличение содержания карбонатов в почвах; почвы с одинаковым количеством карбонатов группируются и такие группы имеют свои диапазоны яркостей, а значит, могут быть классифицированы.

Далее для классификации изображения были выбраны канал (B1) и алгоритм ISODATA, основанный на кластерном анализе. Данный алгоритм отвечает следующим существующим условиям: 1) объекты (кластеры, группы, классы) классифицируются на основе их различий без какой-либо точной предварительной информации о количестве и составе классов; 2) области значений яркости пикселей классов слабо пересекаются.

ISODATA (Iteretive Self-Organizing Data Analysis Technique - итерационная самоорганизующаяся методика анализа данных) - алгоритм, основанный на статистическом кластерном анализе k-среднего (k-means). Задача кластерного анализа - выделение «сгущений» точек и разбиение совокупности на однородные подмножества объектов (кластеров, классов). К одному классу относятся пиксели, значения яркости которых наиболее близки в пространстве спектральных признаков. Производится расчет статистических параметров распределения яркостей выделенного фрагмента снимка (в нашем случае ключевого участка) в одной из спектральных зон. При этом каждый пиксель относится к тому классу, к центру (центроиду) которого он ближе всего. В качестве меры близости используется Евклидово расстояние.

Классификатор ISODATA осуществляет разделение по классам, используя максимальное, среднее и минимальное значения яркости и стандартное отклонение в первой итерации, затем

классификация проводится по средним значениям и минимальному евклидову расстоянию до получения оптимального разделения классов. Оценкой качества кластеризации выбран предел сходимости (convergence threshold) 95%, при котором процесс кластеризации заканчивается и количество пикселей, не поменявших свой класс между итерациями достигает 95%. Всего при обработке изображения ключевого участка на снимке было проведено 15 итераций с заданным количеством классов 4-7, максимальным стандартным отклонением от среднего 1 (в яркостных значениях, DN) и максимальной ошибкой расстояния 5 DN, что позволило провести статистически значимую кластеризацию и в результате выделить 4 класса изображений. Далее было определено, что поля с пятнистостью разделяются на 2 класса, которые соответствуют почвам, с разным количеством карбонатов в слое 0-20 см. Для первого класса почв характерно отсутствие карбонатов, присутствие следового или небольшого количества карбонатов в пахотном горизонте (0 -4%), для второго класса почв характерно присутствие карбонатов в пахотном горизонте около 4 и >4%.

Рис. 2. Диаграмма рассеяния для каналов Blue (B1) и Green (B2) со спутника Ресурс-П.

На рисунке 3 представлены результаты обработки космического снимка со спутника Ресурс-П (май 2015 г.) в программе ENVI 5.1 классификатором ISODATA.

Таким образом, используя спутниковую информацию, возможно дистанционно определять участки с повышенным содержанием карбонатов в пахотном горизонте почв.

Если провести сравнение между всеми участками исследования по их расположению и другим параметрам пятнистости на полях, можно выделить следующие сходства и различия: все участки расположены в сухостепной зоне Волгоградской области, но занимают разные природные районы; на каждом из участков прослеживается пятнистость полей, связанная с окарбоначиванием почв с поверхности, но на некоторых из них (Червленое, Светлоярский) параллельно существует пятнистость, имеющая другую природу происхождения; для всех участков характерно два варианта формирования карбонатного профиля почв с поверхности; везде поверхностно -карбонатные почвы прослеживаются как светлые пятна в полевых условиях и на дистанционных материалах, которые идентифицируются на открытой поверхности почв, под кормовыми травами и озимыми культурами; граница образования светлых пятен проходит при значении СаСОз в почве около 4%; прослеживается некоторая связь между количеством карбонатов в почве и размером пятен (площадь пятен на Дубоовражном участке составляет от 250 до 1000 м2 и количество СаСОз не превышает 4-6%, а на других участках, где площадь достигает 10-20 тыс. м2, количество СаСОз составляет от 4 до 13%; табл. 2).

Такое сравнение показывает, что, несмотря на имеющиеся сходства, пятнистость орошаемых

почв исследуемых участков, отраженная в полевых условиях и на космических снимках, может иметь разный генезис, поэтому почвенное картографирование по дистанционным материалам требует обязательного предварительного изучения особенностей района исследований и обоснования причин появления пятнистости на основе полевых работ и лабораторных анализов почвенных образцов.

Рис. 3. Обработка космического снимка высокого разрешения Ресурс-П (май 2015 г.) в программе ENVI 5.1 классификатором ISODATA и выделение поверхностно окарбоначенных почв на ключевом участке Дубоовражный. Условные обозначения: А - космический снимок, Б - результат классификации снимка в канале Blue (B1) с полями под озимыми зерновыми культурами и с выделением почв по количеству CaCO3 в слое 0-20 см; 1 - некарбонатные и карбонатные почвы (04%), 2 - карбонатные почвы с количеством CaCO3>4%, 3 - пашня, 4 - залежь.

Таблица 2. Сравнение условий формирования и параметров пятнистости орошаемых почв на территории разных участков исследования (сухостепная зона Волгоградской области).

Орошаемый массив Природный район Возделываемая культура Размер светлых пятен Количество СаСОз, % Наличие пятен другой природы

Светлоярский Прикаспийская низменность, Сарпинская низменная равнина Люцерна 2-3 2 тыс. м 4-11.2 Солонцеватость

Открытая поверхность почв 10-20 2 тыс. м 4-13.4

Червленое Северные склоны возвышенности Ергени Открытая поверхность почв 10-20 тыс. м2 4-13.2 Вторичное засоление, солонцеватость

Дубоовражный Прикаспийская низменность, Сарпинская ложбина Озимые зерновые 250-1000 м2 4-6

Заключение

В статье представлено количественное и пространственное распределение карбонатов (СаС03) в верхнем профиле орошаемых почв сухостепной зоны Волгоградской области, на примере Дубоовражного орошаемого массива (Прикаспийская низменность, район Сарпинской ложбины).

По результатам полевых и лабораторных исследований орошаемых почв на ключевом участке Дубоовражный определено, что ареалы с пятнистостью на полях не связаны с засолением и солонцеватостью почв, а обусловлены присутствием повышенного количества карбонатов в пахотном горизонте.

Установлено, что неоднородное изображение почв на космических снимках в виде чередующихся более темных и более светлых пятен, обусловлено разным содержанием карбонатов кальция в пахотном горизонте (0-20 см). Пятна хорошо проявляются на космических снимках полей, занятых озимыми зерновыми культурами.

При почвенном картографировании по результатам классификации космического снимка Ресурс-П (канал B1) на территории участка были выделены две группы почв по содержанию карбонатов: 04% и >4%.

Таким образом, используя спутниковую информацию, возможно дистанционно определять участки почв с повышенным содержанием карбонатов в пахотном горизонте почв, которые особо нуждаются в мелиоративных мероприятиях.

При сравнении всех участков исследования определено, что пятнистость может иметь разную природу, поэтому интерпретация дистанционных материалов требует обязательного изучения особенностей района исследований и обоснования причин появления пятнистости на основе полевых работ и лабораторных анализов почвенных образцов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Барановская В.А, Азовцев В.И. 1981. Влияние орошения на миграцию карбонатов в почвах Поволжья //

Почвоведение. № 10. С. 17-27. Глазовская М.А. 2002. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов. Смоленск: Ойкумена. 288 с.

Горохова И.Н. 1992. Оценка засоления орошаемых почв Нижнего Поволжья с использованием

аэрофотоснимков. Автореф. дис. ... канд. техн. н. М. 25 с. Горохова И.Н., Панкова Е.И. 2017. Природа пятнистости орошаемых почв сухостепной зоны (на примере Светлоярской оросительной системы) // Аридные экосистемы. Т. 23. № 3 (72). С. 44-54. [Gorokhova I.N., Pankova E.I. 2017. The nature of the patchiness of irrigated soils in the dry steppe zone (on example of the Svetloyarskaya irrigation system) // Arid Ecosystems. Vol. 7. No. 3. P. 161-170.] Горохова И.Н., Авдеева Т.Н., Панкова Е.И., Прокопьева К.О. 2019. Почвенно-агрохимическая характеристика Светлоярского орошаемого участка в Волгоградской области // Аридные экосистемы. Т. 25. № 1. С. 48-59. [Gorokhova I.N., Avdeeva T.N., Pankova E.I., Prokopyeva K.O. 2019. Soil and Agrochemical Characteristics of the Svetloyar Irrigated Site in Volgograd Oblast // Arid Ecosystems. Vol. 9. No. 1. P. 41-50.] Доскач А.Г. 1979. Природное районирование Прикаспийской полупустыни. М.: Наука. 142 с. Классификация и диагностика почв СССР. 1977. М.: Колос. 223 с.

Любимова И.Н., Новикова А.Ф. 2016. Влияние различных антропогенных воздействий на изменение почв солонцовых комплексов сухостепной зоны // Почвоведение. № 5. С. 633-643. [Lyubimova I.N., Novikova A.F.

2016. Changes in the Properties of Solonetzic Soil Complexes in the Dry Steppe Zone under Anthropogenic Impacts // Eurasian Soil Science. Vol. 49. No. 5. P. 581-590.]

Сиземская М.Л. 2013. Современная природно-антропогенная трансформация почв полупустыни Северного

Прикаспия. М.: Товарищество научных изданий КМК. 276 с. Петров Н.Н. 2000. Система закладки и возделывания виноградников на карбонатных почвах России. Авт. дисс. Новочеркасск. 60 с.

Полевой определитель почв России. 2008. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева. 182 с.

Розанов А.Б. 1992. Карбонатизация // Элементарные почвообразовательные процессы: опыт концептуального

анализа, характеристика, систематика. М.: Наука. С. 23-25. Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв. 1990 / Ред. Н.Б. Хитров, А.А. Понизовский. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева. 236 с.

De Soto I.S., Virto I., Barre P., Fernandez-Ugalde O., Anton R., Martinez I., Chaduteau C., Enrique A., Bescansa P.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2017. A model for field-based evidences of the impact of irrigation on carbonates in the tilled layer of semi-arid Mediterranean soils // Geoderma. Vol. 297. P. 48-60.

Larbi A., Kchaou H., Gaaliche B., Gargouri K., Boulal H., Morales F. 2019. Supplementary potassium and calcium improves salt tolerance in olive plants // Scientia horticul turae. Vol. 260. [Электронный ресурс https://www.researchgate.net/publication/336512787_Supplementary_potassium_and_calcium_improves_salt_tole rance_in_olive_plants (дата обращения 14.07.2020)]. Soil Survey investigations for irrigation. 1979. FAO Soils Bulletin 42. Rome. 188 p.

Wu L.S., Wood Y, Jiang P.P., Li L., Pan G., Lu L.Q., Pan G.X., Lu J.H., Chang A.C., Enloe H.A. 2008. Carbon sequestration and dynamics of two irrigated agricultural soils in California // Soil science society of America journal. Vol. 72. P. 808-814.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.