CC BY
27
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2010, том 16, № 5 (45), с. 57-66
————————— СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК =========
УДК 631.4
МОРФОЛОГИЯ И НЕКОТОРЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОЛОНЦОВ ЗАЛЕЖНОГО УЧАСТКА ТЕРРИТОРИИ ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА1
© 2010 г. М.Л. Сиземская*, М.К. Сапанов*, А.В. Колесников*, И.И. Толпешта**, Т.А. Соколова**, М.И. Акрицкая**
*Учреждение Российской Академии наук Институт лесоведения РАН
Россия, 143030 Московская обл., Одинцовский р-н, с. Успенское, ул. Советская, д. 21.
E-mail: [email protected] **Факультет почвоведения Московского Государственного Университета
им. М.В. Ломоносова Россия, 119899 Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1. E-mail: [email protected]
Реферат. Проведен сравнительный анализ морфологии профиля и запасов легкорастворимых солей, содержания карбонатов и состава обменных катионов в солончаковых солонцах залежного участка с целинными солонцами и солонцами в системе агролесомелиорации Джаныбекского стационара. По сравнению с солонцами целинных участков, солонцы под залежью характеризуются достоверно меньшими запасами суммы легкорастворимых солей, Cl-, SO42- и Na+ в верхнем полуметровом слое и достоверно меньшими запасами Cl- в верхнем трехметровом слое. Эти благоприятные изменения являются следствием проведенной плантажной вспашки, обеспечившей вовлечение в пахотный горизонт гипса из первого подсолонцового горизонта и образование борозд, способствующих снегонакоплению. Ключевые слова: целинные, залежные, агролесомелиоративные участки, солонцы, почвенный профиль, содержание солей.
Основные почвенные исследования, осуществляемые на Джаныбекском стационаре Института лесоведения РАН, начиная с 50-х годов прошлого века по настоящее время, касались почв солонцового комплекса, находящихся или в системе агролесомелиоративных мероприятий, или в целинных условиях (Роде, Польский, 1961; Биогеоценотические основы ..., 1974; Сиземская, 1989, 1991; Сиземская и др., 2004; Соколова и др., 2000).
Вместе с тем, на стационаре имеются участки, на которых в начале 50-ых годов была проведена плантажная вспашка, и выращивались сельскохозяйственные культуры. Позже эти земли в земледелии не использовались, и в настоящее время они представляют собой залежь.
Изучение почв залежных участков представляет теоретический и практический интерес. Такие исследования позволяют выяснить, возможна ли реставрация солонцового профиля за период времени, измеряемый несколькими десятилетиями, а также оценить изменения в свойствах солонцов, находящихся в условиях залежного режима в полупустынной зоне. Известно, что процессы засоления-рассоления почв оцениваются почвоведами как быстро протекающие во времени, а соответствующие признаки - как весьма динамичные (Таргульян и др., 1996). Этот вывод был подтвержден и в отношении почв солонцового комплекса на прилегающем к Джаныбекскому стационару участке Палласовской оросительной системы по результатам исследований, проведенных в 2000 и 2003 гг. (Сиземская и др., 2008). Практическое значение изучения почв залежных участков связано с тем, что, как будет показано ниже, эти почвы при соблюдении определенных условий могут быть возвращены в
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 09-04-00030.
сельскохозяйственное использование, и поэтому необходимо их обстоятельное исследование.
Целью данной работы было изучение морфологии и некоторых химических свойств солончаковых солонцов одного из залежных участков территории стационара и сравнение полученных результатов с соответствующими характеристиками солончаковых солонцов на целине и в системе агролесомелиорации (АЛМ). При этом особое внимание было уделено оценке содержания и состава в почвах легкорастворимых солей и карбонатов, т. к. засоление солончаковых солонцов является одним из основных факторов, препятствующих использованию в земледелии почв солонцового комплекса, занимающих миллионы га в России и в Казахстане.
Объекты и методы исследования
Непосредственными объектами исследования были 3 разреза солончаковых солонцов залежного участка (49°24' 03" c. ш., 46° 47' 25" в. д.) на территории Джаныбекского стационара. В начале 50-х годов там однократно провели плантажную вспашку на глубину 45 см, после чего участок использовали в земледелии под различные культуры, применяя обычную вспашку. В середине 70-х годов участок был заброшен, и с тех пор является залежью. Его растительный покров характеризуется вполне развитым трехчленным комплексом, характерным для данной территории. Практически все микроповышения заняты короткопроизводными сообществами климакоптеры (Climacoptera brachyata). По краям повышений встречаются прутняковые и солянково-прутняковые сообщества. Такое распределение связано с тем, что практически все повышения образованы сусликовинами, на выбросах которых и поселяется климакоптера. Микросклоны заняты типичными для таких позиций сообществами - типчаковыми. Ромашниковых сообществ, которые в условиях целинной степи ранее часто доминировали на микросклонах, не обнаружено. Западины заняты, в основном, типчаковыми и тонконогово-типчаковыми сообществами. Изредка отмечаются типчаково-житняково-ковыльные сообщества (геоботанические описания выполнены А. А. Вышивкиным, которому авторы выражают искреннюю благодарность).
Почвенные анализы проводили в образцах, взятых из разрезов по генетическим горизонтам до глубины 1.6 м, и образцах, отобранных из буровых скважин колонкой через 20 см от поверхности до грунтовых вод.
Анализ водной вытяжки выполняли общепринятыми методами (Воробьева, 1998), но концентрацию иона SO42- определяли по методу A.C. Комаровского (Гедройц, 1955). Содержание Na+ в водной вытяжке рассчитывали по разности между суммой анионов и суммой (Ca2+ + Mg2+) для того, чтобы иметь возможность сравнивать полученные данные с результатами, полученными ранее, когда Na+ в водной вытяжке определяли расчетным путем. По результатам анализа водной вытяжки рассчитывали запасы солей в профиле по полуметровым интервалам в пятиметровой почвенно-грунтовой толще, принимая во внимание мощность слоев и их плотность. Обменные катионы определяли по методу В. Пфеффера (Воробьева, 1998). Общее содержание карбонатов и содержание карбонатов, диссоциирующих в разных интервалах температур, определяли термическим методом на дериватографе венгерской фирмы МОМ (Соколова, Кулагина, 1986). Статистическая обработка результатов осуществлялась по руководству Е.А. Дмитриева (1995) с использованием компьютерной программы Excel.
Результаты и обсуждение
Морфология почвенного профиля. Данные о строении почвенного профиля солонцов на целинном и залежном участках и солонцов участков, находящихся в системе
агролесомелиорации (АЛМ) в течение 40-50 лет приведены в таблице 1. Строение верхней части профиля солонца залежного участка отличается от строения профиля как целинной почвы, так и солонца в системе АЛМ. Основное отличие солонцов в системе АЛМ и залежного участка от почв на целине заключается в полном отсутствии надсолонцового горизонта АЕ и солонцового горизонта В21 Са, поскольку в результате плантажной вспашки и последующей обычной многократной вспашки произошло перемешивание этих горизонтов. В горизонт плантажной вспашки были вовлечены также горизонт ВСаСБ2 и верхняя часть первого подсолонцового горизонта В3 СаСБ Ба. Солонцы залежных участков и в системе АЛМ не имеют морфологически выраженного горизонта с индексом «Ба», в котором при полевом описании разреза отмечаются скопления легкорастворимых солей в виде выцветов на стенке разреза и на поверхности педов при подсыхании почвы.
Таблица 1. Строение профилей солонцов целинного участка, солонцов в системе АЛМ и солонцов залежного участка. Table 1. The profile structure of solonchakous solonetz soils on fallow field, reclaimed and pristine plots.
Целина, см [Pristine plot, cm] Участок в системе АЛМ, см [Reclaimed plot, cm] Залежный участок, см [Fallow field, cm]
АЕ (0-3) B2t Ca (3-15) B3 CaCs2 (15-40) B3 CaCs2 Sa (40-91) ВС Ca2Cs2Sa (91-146) Аp'Са (0-31) Аp"Са (31-40) B3 Ca (40-80) ВС CaCs2 (80-134) А pt* Са (0-7) А^ Са (7-36) А'рЮа (36-50) B3 CaCs2 (50-93) ВС CaCs2 (93-160)
Примечание: *pt - горизонт, перевернутый в ходе плантажной вспашки.. Note: *pt - horizons turned over in the course of trench plowing.
Между строением профиля солонца залежного участка и строением профиля солонца в системе АЛМ имеются два существенных отличия. Одно из них заключается в том, что почва на залежи имеет многочисленные аккумуляции гипса с глубины 40-50 см, в то время как профиль солонца в системе АЛМ в значительной мере промыт от гипса до глубины 8090 см. Второе отличие связано с наличием в профиле солонца на залежном участке на глубине 35-50 см темноокрашенных фрагментов гумусового горизонта, которые были перемещены туда в процессе плантажной вспашки. Возможно, что эти фрагменты существовали и в почвах в системе АЛМ, но в результате ежегодной обработки и развивающейся дегумификации они стали морфологически менее заметны, чем на залежном участке.
При морфологическом описании разреза было выявлено также различие в структуре пахотного горизонта и в твердости между солонцами залежного участка и солонцами в системе АЛМ. В первом случае наблюдается отчетливая комковато-плитчато-чешуйчатая структура, и пахотный горизонт определяется как очень мягкий. Во втором случае пахотному горизонту свойственна глыбисто-комковатая структура, и горизонт определяется как твердый. Это отличие можно объяснить тем, что почвы в системе АЛМ подвергались ежегодной механической обработке в течение 40-50 лет на фоне повышенного увлажнения за счет накопления снега лесными полосами. Развитие комковато-плитчато-чешуйчатой структуры в верхней части пахотного слоя можно рассматривать как определенный признак реставрации морфологических особенностей солонцового профиля на залежи.
В целом строение профилей солонца под залежью и солонца в системе АЛМ совершенно не соответствует диагностическим критериям солонца, так как эти почвы не имеют присущих солонцу генетически взаимосвязанных горизонтов. Они представляют собой новую почву, не имеющую естественных аналогов. Только по самым нижним горизонтам профиля можно судить о том, по какой исходной почве она сформировалась (Сиземская, 1991).
Минерализация и состав грунтовых вод под солонцами. Грунтовым водам (ГВ) под исследованными профилями солонцов залежного участка свойственно очень сильное варьирование содержания и состава солей - по некоторым показателям доверительные интервалы приближаются к значениям средних (табл. 2). Величина минерализации ГВ составила 9.6 г/л, среди анионов преобладают хлорид- и сульфат-ионы, катионы представлены преимущественно натрием и в меньшей степени - магнием, так что тип засоления ГВ можно определить как хлоридно-сульфатно-магниево-натриевый. Эти характеристики достаточно типичны для целинных солончаковых солонцов Джаныбекского стационара (Роде, Польский, 1961; Биогеоценотические основы ..., 1974; Сиземская, 1989, 1991; Сиземская и др., 2004).
Таблица 2. Минерализация и состав грунтовых вод под солонцами залежного участка, участка в системе АЛМ и целинного участка (средние значения из трех повторностей ± доверительный интервал при Р=0.8). Table 2. Mineralization and composition of ground water under solonchakous solonetz soils on fallow field, reclaimed and pristine plots (average ± confidential interval at Р=0.8, n=3).
Участок [Plot] Е солей, г/л [Е of soluble salts, g/l] Ммоль экв/л [Concentrations of ions, meq/l]
HCO3" Cl" SO42" Ca2+ Mg2+ Na+
Залежь [Fallow field] 9.6 ± 3.1 3.7±0.3 61.3±33.0 82.2±24.0 19.2±9.8 39.7±8.8 88.3±34.3
АЛМ* [Reclaimed*] 18.4±1.9 12.7±2.6 129.1±8.0 144.2±30 30.4±11.0 47.2±9.3 210.3±31.1
Целина* [Pristine*] 6.8±1.4 4.0±1.4 53.3±10.1 52.6±13.3 29.5±2.7 24.4±4.4 56.2±23.2
Примечание: * - составлено по И.В. Топуновой (2003) и М.Л. Сиземской c соавторами (2004). Note: * - according to I.V. Topunova (2003) and M.L. Sizemskaya et al. (2004).
Сравнение полученных средних значений общей минерализации и концентрации отдельных ионов в ГВ с соответствующими статистически обработанными данными, полученными в 1999-2001 гг. по ГВ под целинными солончаковыми солонцами (Сиземская и др., 2004), не выявило достоверных различий при Р=0.8 ни по одному из показателей. Сопоставление полученных результатов с данными, относящимися к ГВ под участком в системе АЛМ («Гослесополоса», срок мелиорации - 50 лет; Сиземская и др., 2004), показало, что в последнем случае ГВ по общей минерализации и концентрации С1-, Б042-, НС03- и №+ характеризуются достоверно более высокими величинами, чем ГВ под солонцами на залежи и на целине. Выявленные различия связаны с тем, что солонцы в системе АЛМ получали дополнительное увлажнение за счет снегонакопления лесными полосами, что обеспечивало периодическое вымывание солей из почвенного профиля и их поступление в ГВ.
Запасы солей в почвенно-грунтовой толще. Статистически обработанные данные по запасам солей в солончаковых солонцах залежного участка, участка в системе АЛМ
(«Гослесополоса», срок мелиорации 50 лет) и целинного участка показывают достоверные различия между ними (табл. 3). Солонцы под залежью по сравнению с целинными почвами в верхней полуметровой толще характеризуются достоверно меньшей суммой солей и меньшими запасами С1-, 8042" и №+, а также достоверно меньшими запасами С1- в верхней толще мощностью 3 м. В верхнем трехметровом слое наблюдается также тенденция к сокращению запасов №+, но из-за большого пространственного варьирования эта тенденция не получила статистического подтверждения. Выявленные различия в запасах солей между солонцами залежного участка и целинными солонцами отчетливо проявляются при расчете на пятиметровую толщу и, особенно, при расчете на верхний двухметровый слой (табл. 3). В последнем случае запасы №+ и С1- в солонце под залежью оказались примерно вдвое
меньше, чем на целине. Запасы Са2+, переходящего в водную вытяжку во втором и третьем
2+
метровых слоях, и запасы растворимого М^ в пятом метре в солонцах под залежью достоверно выше, чем в почве целинного участка по невыясненным пока причинам.
Существенные различия, подтвержденные статистической обработкой, были выявлены
при сравнении запасов солей в солонцах залежного участка и в солонцах в системе АЛМ
(табл. 3). Верхняя двухметровая толща солонцов на залежных участках содержит достоверно
больше всех ионов, кроме НСОз", и достоверно большую сумму солей. В третьем метре эти
различия остаются, но из-за большого варьирования выявляются на уровне тенденций. В
некоторых слоях в пределах третьего метра можно отметить более высокие запасы Са2+ и 2+
М§ в солонце на залежи по сравнению с солонцами в системе АЛМ, что пока не получило объяснения.
Таким образом, запасы солей, в том числе №+ и С1-, в верхней двухметровой толще солонцов под залежью значительно выше, чем в почвах в системе АЛМ. Вместе с тем, верхняя полуметровая толща этих солонцов содержит небольшое количество солей, и почвы в определенных условиях могут быть использованы под культуры с неглубокими корневыми системами.
Важно подчеркнуть, что формирование верхнего полуметрового слоя с низким содержанием солей является результатом однократной плантажной вспашки. Очевидно, этот агротехнический прием обеспечивает разрушение солонцового горизонта и образование борозд, которые способствуют накоплению снега и, следовательно, некоторому дополнительному увлажнению. Известно, что в условиях глинистой полупустыни Северного Прикаспия на почвах солонцового комплекса плантажная вспашка приводит к поступлению в пахотный горизонт гипса, залегающего в целинных почвах на глубине 30-40 см. Даже при небольшом дополнительном увлажнении в присутствии гипса осуществляется самомелиорация солонцов: вытеснение обменного №+ из ППК кальцием и выщелачивание сульфатов и хлоридов №+ из горизонта плантажной вспашки, т.е. практически - из верхнего полуметрового слоя.
Состав обменных катионов. Предположение о вытеснении обменного №+ из ППК кальцием в верхних 30 см профиля солонцов залежного участка подтверждается результатами определения обменных катионов в одном из разрезов (табл. 4). Из таблицы видно, что в верхних 30 см профиля содержание обменного №+ ниже предела обнаружения, и в ППК преобладают щелочноземельные катионы. В более глубоких горизонтах содержание обменного №+ составляет 3-4 смоль экв/кг, что соответствует 20-30% от ЕКО эффективной и связано с увеличением количества растворимых солей №+.
Таким образом, по этому критерию солонец под залежью тоже занимает промежуточное положение между целинными солонцами, где доля обменного №+ в ППК составляет 40-50% и более, и солонцами в системе АЛМ, где его содержание в верхней метровой толще очень мало (Романенков, 1989).
Таблица 3. Запасы солей в почвенно-грунтовой толще по полуметровым интервалам в солонцах залежного участка, участка в системе АЛМ и целинного участка (средние значения из трех повторностей ± доверительный интервал при Р=0.8). Table 3. The stores of soluble salts by 0.5 m layers in solonetz soils on fallow field, reclaimed and virgin plots (average ± confidential interval at Р=0.8, n=3).
Глубина, см [Depth, cm] Сумма солей, кг/м2 [Sum of salts, kg/m2] Моль экв /м2 [The stores of ions, mol/m2]
HCO3" Cl- SO4 2- Ca2+ Mg2+ Na+
Залежь(Fa low field)
0-50 2±1 7±1 5±2 16±21 20±7 17±7 5±8
50-100 12±8 5±1 22±5 153±119 78±56 29±13 78±69
100-150 15±3 5±1 26±3 194±47 75±25 56±15 93±48
150-200 12±2 5±1 29±2 139±30 75±16 40±18 103±22
200-250 12±1 4±1 28±5 144±20 82±25 32±10 105±8
250-300 12±2 5±1 25±2 155±28 82±5 18±2 111±25
300-350 10±1 4±1 22±4 126±23 44±23 27±21 98±36
350-400 11±3 5±1 19±1 144±68 70±43 29±8 75±8
400-450 9±2 5±1 16±2 103±20 77±40 47±19 54±23
450-500 6±2 6±1 14±2 59±15 58±61 29±1 41±13
0-200 41 22 82 502 248 142 279
0-500 101 51 206 1233 660 324 763
АЛМ (по данным B.B. Топуновой (2003) и М.Л. Сиземской с соавторами (2004) [Reclaimed plot: according to I.V. Topunova (2003) and M.L. Sizemskaya et al. (2004)]
0-50 1±0 4±2 0±0 0±0 3±1 1±1 2±1
50-100 1±0 4±1 2±1 1±1 2±0 2±1 4±2
100-150 4±2 4±1 15±13 45±41 24±28 9±8 31±12
150-200 8±1 4±1 14±12 108±17 40±16 18±6 70±9
200-250 9±3 3±3 16±11 106±37 26±22 14±9 98±11
250-300 8±3 3±3 19±11 101±45 21 ±22 12±10 101±11
300-350 7±1 4±3 20±16 72±19 8±6 7±5 93±11
350-400 8±0 3±1 22±17 87±9 17±9 6±6 97±6
400-450 8±1 3±0 22±17 93±17 25±8 12±2 91±4
450-500 7±1 2±1 19±13 73±12 22±11 10±2 72±10
0-200 14 16 31 154 69 30 107
0-500 60 33 148 685 188 90 658
Целина (по данным B. [Pristine plot: accordin 3. Топуновой (2003) и М.Л. Сиземской с соавторами (2004) g to I.V. Topunova (2003) and M.L. Sizemskaya et al. (2004)]
0-50 7±1 6±1 23 ±6 75±9 21±3 15±3 68±8
50-100 14±1 3±0 50±4 152±12 31±4 36±3 139±6
100-150 14±1 4±1 57±4 153±20 34±10 37±5 139±9
150-200 15±1 3±0 51±3 175±13 48±7 41±3 141±6
200-250 14±1 3±0 45±2 165±14 44±9 26±3 139±8
250-300 11±1 4±0 39±2 127±20 28±10 19±3 124±10
300-350 9±1 4±1 34±4 92±12 17±6 12±3 101±9
350-400 8±2 5±1 25±6 89±23 24±14 12±3 83±12
400-450 8±1 4±1 18±5 92±8 34±10 13±3 69±21
450-500 8±2 4±1 12±2 96±9 44±12 14±3 57±20
0-200 50 16 181 555 134 129 488
0-500 107 40 356 1215 323 226 1060
Содержание карбонатов. В исследуемых солонцах карбонаты представлены различными типами новообразований и формами, равномерно рассеянными в почвенной массе. Основная часть карбонатного материала в солончаковых солонцах представлена несегрегированными рассеянными карбонатами, которые не видны морфологически, но диагностируются по вскипанию при взаимодействии с НСЬ. Карбонатные новообразования представлены пропиткой и белоглазкой, приуроченными к горизонтам ВЗСаСБ2. Ранее установлено, что количество сегрегированных карбонатов в солончаковых солонцах составляет от 2 до 14-15% от их общего количества, и что преобладающим минералом в почвенных карбонатах является кальцит (Романенкова, 1990).
Таблица 4. Состав обменных катионов в профиле солонца под залежью. Table 4. Exchangeable cations in the profile of solonetz of fallow field.
Горизонт [Horizon] Глубина, см [Depth, cm] Смоль экв/кг [Meq/100g]
Ca2+ Mg2+ Na+ K+
А pt Са 0-7(12) 10.00 8.33 0.00 0.25
A'pt Са 7-25(30) 13.33 1.67 0.00 0.06
A"pt Са 25(30)-40 10.00 3.33 2.95 0.11
B3 CaCs2 40-78 12.00 5.33 4.08 0.07
B3CaCs2 78-93 12.00 4.00 4.08 0.07
ВС CaCs2 93-160 11.67 8.33 2.95 0.06
В исследованных почвах общее содержание карбонатов в пределах горизонта плантажной вспашки составляет 5-6%, в нижележащих горизонтах оно увеличивается до 1416%, что достаточно характерно для солончаковых солонцов исследуемого региона (табл. 5). Ранее (Роде, Польский, 1961; Романенкова, 1990; Топунова, 2003) было показано, что, начиная с глубины около 2 м, количество карбонатов снижается до 8-10%, и таким образом на глубинах 50-150 см формируется иллювиальный по карбонатам горизонт. Такое профильное распределение карбонатов обязано сочетанию непромывного типа водного режима в верхней части почвенного профиля с десуктивно-выпотным в нижней части, когда в иллювиальный горизонт могут поступать карбонаты, выщелачиваемые из верхней толщи, и карбонаты из нижних горизонтов, перемещаемые с восходящим током влаги (Биогеоценотические основы ..., 1974).
При этом во всех горизонтах преобладают карбонаты, диссоциирующие в области температур 600-800 °С (табл. 5), на долю которых приходится 70% и более от общего содержания карбонатов, что характерно для целинных солончаковых солонцов исследованного региона (Топунова, 2003). Температура термической диссоциации карбонатов при неизменном минералогическом составе (преобладании кальцита) зависит от их содержания в образце (Waters, 1967), степени дисперсности, формы и упаковки кристаллов (Романенкова, 1990; Кречетов, 1991; Kulp et al., 1951). Высокий процент карбонатов, диссоциирующих в интервалах температур 600-800 °С, в исследованных солонцах объясняется преобладанием в карбонатном материале рассеянных карбонатов, представленных тонкодисперсными зернами кальцита. В верхних горизонтах низким температурам диссоциации карбонатов способствует также их невысокое содержание.
Таблица 5. Содержание карбонатов, диссоциирующих в разных интервалах температур, % (средние значения из трех повторностей ± доверительный интервал при Р=0.9). Table 5. The total CaCO3 content and the content of carbonates dissociated on heating at different temperatures % (average ± confidential interval at Р=0.8, n=3).
Горизонт [Horizon] Глубина, см [Depth, cm] Температурный интервал [Temperature range] Общее содержание [Total content]
600-800 °С 800-1000 °С
А pt Са 0-7 3.8±2.2 1.8±1.4 5.6±3.3
А^ Са 7-36 3.7±2.3 1.6±1.5 5.2±3.8
А'^ Са 36-49 5.1±0.6 1.4±0.3 6.5±0.8
B3 CaCs2 49-60 9.8±0.7 3.8±2.6 13.6±3.1
B3'CaCs2 60-90 13.2±5.3 3.4±1.0 16.6±5.7
ВС CaCs2 90-160 11.6±5.3 4.3±5.7 15.9±2.4
Сравнение содержания карбонатов в солонцах залежного участка с данными И.В. Топуновой (2003) по содержанию карбонатов в целинных солонцах и в солонцах, находящихся в системе АЛМ, не выявило достоверных различий между этими величинами. Вместе с тем, солонцы залежного участка и солонцы в системе АЛМ отличаются от целинных почв полным отсутствием скоплений карбонатов в горизонте плантажной вспашки. В солонцах целинных участков в пределах солонцового и первого подсолонцового горизонта часто встречаются аккумуляции карбонатов в виде пропитки - светлоокрашенных пятен с диффузными границами диаметром до нескольких сантиметров (Романенкова, 1990). Очевидно, плантажная вспашка, а в солонцах в системе АЛМ - еще и ежегодная обработка приводит к механическому разрушению карбонатных скоплений и перемешиванию карбонатного материала с основной массой горизонта.
Выводы
1. По строению профиля солонцы залежного участка отличаются от целинных солонцов отсутствием надсолонцового и солонцового горизонтов за счет проведенной в 50-х годах плантажной вспашки и отсутствием горизонтов с индексом «Ба», в котором при полевом описании разреза отмечаются скопления легкорастворимых солей. От солонцов в системе АЛМ солонцы на залежном участке отличаются наличием аккумуляций гипса с глубины 4050 см. Развитие чешуйчато-плитчатой структуры в верхней части горизонта плантажной вспашки можно рассматривать как морфологический признак реставрации солонцового профиля.
2. Солонцы под залежью по сравнению с целинными почвами в верхней полуметровой толще характеризуются достоверно меньшей суммой солей и меньшими запасами С1-, Б042- и №+, а также достоверно меньшими запасами С1- в верхней толще мощностью 3 м. В верхнем трехметровом слое наблюдается также тенденция к сокращению запасов №+. Предполагается, что эти благоприятные изменения являются следствием проведенной плантажной вспашки, обеспечившей вовлечение в пахотный горизонт гипса и образование борозд, способствующих снегонакоплению.
3. Солонцы под залежью в отличие от целинных почв в верхнем полуметре
характеризуются преобладанием в ППК щелочноземельных катионов и отсутствием обменного что также является следствием проведения плантажной вспашки.
4. Солонцы под залежью по сравнению с солонцами, находящимися в системе АЛМ, в пределах верхней двухметровой толщи содержат достоверно больше всех ионов (С1-, 8042", №+, М^2+, Са2+) и достоверно большую сумму солей. В третьем метре эти различия выявляются на уровне тенденций.
5. По общему содержанию карбонатов и по содержанию карбонатов, диссоциирующих в интервалах температур 600-800 °С и 800-1000 °С, солонцы залежного участка достоверно не отличаются ни от солонцов под целиной, ни от солонцов в системе агролесомелиорации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Биогеоценотические основы освоения полупустыни Северного Прикаспия. 1974. М: Наука. 360 с.
Воробьева Л.А. 1998. Химический анализ почв. М.: МГУ. 272 с.
Гедройц К.К. 1955. Избранные сочинения. Т. 2. М.: Сельхозгиз. 616 с.
Дмитриев Е.А. 1995. Математическая статистика в почвоведении. М.: МГУ. 320 с.
Кречетов П.П. 1991. Трансформация соединений кальция в черноземах в условиях
интенсивного земледелия. Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. М.: МГУ. 24 с. Роде А.А., Польский М.Н. 1961. Почвы Джаныбекского стационара, их морфологическое строение, механический и химический состав и физические свойства // Труды Почвенного института им. В.В. Докучаева. Т. 56. М.: Издательство АН СССР. С. 3214.
Сиземская М.Л. 1989. Изменение морфологии и солевого состояния почв солонцового комплекса Северного Прикаспия под влиянием агролесомелиорации (на примере почв Джаныбекского стационара). Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. М.: МГУ. 24 с. Сиземская М.Л. 1991. Мелиорируемые солонцы Северного Прикаспия и подходы к их
классификации // Почвоведение. № 9. С. 97-108. Сиземская М.Л., Дускинова Б.Т., Толпешта И.И., Соколова Т.А. 2008. О динамике солевого состояния почв солонцового комплекса Палласовской оросительной системы в связи с колебаниями уровня грунтовых вод и изменением режима орошения // Вестник МГУ. Серия 17. Почвоведение. № 3. С. 20-25. Сиземская М.Л., Соколова Т.А., Топунова И.В., Толпешта И.И. 2004. Динамика солевого состояния солончаковых солонцов глинистой полупустыни Северного Прикаспия в условиях агролесомелиорации (на примере почв Джаныбекского стационара РАН) // Почвы, биогеохимические циклы и биосфера. Развитие идей Виктора Абрамовича Ковды / Ред. Глазовский Н.Ф. М.: Товарищество научных изданий КМК. С. 301-323. Соколова Т.А., Сиземская М.Л., Сапанов М..К., Толпешта И.И. 2000. Изменение содержания и состава солей в почвах солонцового комплекса Джаныбекского стационара за последние 40-50 лет // Почвоведение. № 11. С. 1328-1339. Соколова Т.А., Кулагина Е.К. 1986. О термическом методе количественного определения карбонатов в почве // Химическое состояние солонцов и их мелиорация. Новочеркасск. С. 73-76. Романенков В.А. 1989. Изменение почвенно-поглощающего комплекса солончаковых солонцов при мелиорации // Повышение продуктивности полупустынных земель Северного Прикаспия. М.: Наука. С. 48-59. Романенкова Е.К. 1990. Карбонаты в целинных и мелиорированных почвах полупустынной зоны (на примере почв Джаныбекского стационара). Автореф. дисс. ... канд. биол.
наук. М. 24 с.
Таргульян В.О., Соколова Т.А. 1996. Почва как биокосная природная система: «реактор», «память» и регулятор биосферных взаимодействий // Почвоведение. № 1. С. 37-41.
Топунова И.В. 2003. Солевое состояние целинных и мелиорируемых солончаковых солонцов Северного Прикаспия в условиях подъема уровня грунтовых вод. Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. М. 24 с.
Kulp J.J., Kont P.A., Kerr P.F. 1951. Thermal study of the Ca-Mg-Fe-carbonate minerals // American Mineralogist. Vol. 36. No. 9-10. P. 121-146.
Waters B.H. 1967. A study of carbonate minerals by differential thermal analysis // Amdell Bulletin. Vol. 3. P. 31-36.
PROFILE MORPHOLOGY AND SOME CHEMICAL CHARACTERISTICS OF SOLONCHAKOUS SOLONETZ SOILS OF A FALLOW FIELD IN THE DZHANYBEK RESEARCH STATION
© 2010. M.L. Sizemskaya, M.K. Sapanov, A.V. Kolesnikov, I.I. Tolpeshta, T.A. Sokolova, M.I. Akritskaya
*Institute of Forest Science of Russian Academy of Sciences Russia, 143030Moscow area, Odintsovskii distr., Uspenskoe, Sovetskaja str., 21. E-mail: [email protected] ** Moscow State M.V. Lomonosov University, Soils Science faculty Russia, 119991 Moscow, Vorobievy Gory, MSU, bl. 1. E-mail: [email protected]
Abstract. Some morphological properties and the content and profile distribution of CaCO3 and those of soluble salts have been examined in three profiles of solonchakous solonetz (alkaline) soils of a fallow field in the Dzhanybek Research Station. The data obtained have been compared with the respective results related to virgin solonetz soils and solonetz soils reclaimed in the agricultural afforestation system. As contrast to virgin soils solonetz soils of the fallow field are notable for the reliably lower stores of soluble salts, Cl-, SO42- and Na+ in the top 50cm layer and by the reliably lower stores of Cl- in the upper 3 m layer. These favorable changes are thought to be the results of the trenching plowing which brought about the involving of gypsum from the lower horizons into the plough-layer and provided the formation of furrows promoting the snow accumulation in winter.
Keywords: pristine plot, reclaimed plot, fallow field, solonetz, soil profile, content of salts.
