CC BY
123
6. Lasseur Increased BLSS closure using mineralized human waste in plant cultivation on a neutral substrate /
S. Ushakova [et. al]// Adv. Space Res. - 2009. - Vol. 44. - P. 971-978.
7. Mass exchange in an experimental new-generation life support system model based on biological regeneration of environment / A.ATikhomirov [et al.] // Adv. Space Res. - 2003. - Vol. 31. - P. 1711-1720.
8. Synthesis of biomass and utilization of plants wastes in a physical model of biological life-support system /
A.A. Tikhomirov [et al.] // Acta Astronautica. - 2003. - Vol. 53. - P. 249-257.
----------♦-------------
УДК 631.4 НД. Киселева, О.Г. Лопатовская
ОСОБЕННОСТИ ПРОФИЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГИПСА В НЕКОТОРЫХ ПОЧВАХ ПРИАНГАРЬЯ
В работе впервые представлены результаты исследования почв, сформированных на гипсоносных отложениях верхнего кембрия. Почвы представлены дерново-карбонатными и луговыми типами. Реакция среды щелочная, содержание гипса от 12 до 21 %. Сумма солей от 0,5 до 4 %. Сульфаты способствуют формированию неблагоприятных водно-физических свойств почв.
Ключевые слова: Приангарье, почва, гипс, соли.
N.D. Kiselyova, O.G. Lopatovskaya
PECULIARITIES OF GYPSUM PROFILE DISTRIBUTION IN SOME SOILS IN PRIANGARYE
The research results of the soils formed on the gypsiferous sediments of upper cambiian are given in the article for the first time. The soils are presented by the sod- carcareous and meadow types. Environment reaction is alkaline; gypsum p availability is from 12 to 21 % The saline sum is from 5 to 4 %. The sulphates promote formation of unfavored water-physical soil properties.
Key words: Priangarye, soil, gypsum, salines.
Введение
Приангарье - это регион, где на кембрийских породах встречаются своеобразные гипсовые почвы, развитые на рыхлых тонкослоистых мучнистых грязно-белого цвета сульфатных отложениях с содержанием гипса 80-88 %. Эти почвы имеют традиционное название гажа. К гипсоносным относятся почвы, в профиле которых залегает гипсовый горизонт мощностью не менее 10 см, с содержанием гипса более 10 %. Несмотря на то, что гажевые почвы известны давно, в Приангарье они еще недостаточно изучены. Поэтому изучение характера засоления почв на продуктах выветривания верхнекембрийских гипсоносных пород является актуальным и значимым для характеристики генезиса этих почв.
Объекты и методы
Гажевые почвы Приангарья формируются на осадочных породах верхнего кембрия (красноватые из-вестковистые песчаники, мергели, глины, аргиллиты и гипс, а также перекрывающие их юрские и четвертичные отложения) и часто встречаются на первых террасах реки Ангары и ее притоков - Унги, Запари, Куды. Мощность гажи в них изменяется от 10 см до 2 м [12].
Кембрийские породы образованы в период временного осушения территории, о чем свидетельствуют со-лонцеватость, гипсоносность пород, наличие углекислой извести. Мощность отложений составляет от 190 до 290 м.
По вопросу происхождения гажи имеется несколько гипотез: гажа может образовываться в результате аккумуляции солей, поступающих на поверхность почвы из грунтовых вод, возможно образование гипса гажи в результате взаимодействия кальция коры выветривания с сульфатом натрия, поступающим с деллюви-альными потоками [3]; элювиальное (почвенное) происхождение гажи [4]; образование гажи в результате выветривания и размывания пород, содержащих серу [1].
Гажа, как правило, встречается в расширенных частях речных долин. Ее отложение происходило в замкнутых или слабо проточных водоемах, которые образовались на месте древних потоков, переходящих в современные долины. Древние водотоки несли в озера растворенные соли и взвешенные частицы гипса, так
как размыву подвергались гипсоносные кембрийские породы, и происходило накопление в них гипса во времени. В настоящее время воды р. Куды (ручьи Ахивы, Белый ключ), прорезающие толщу верхнекембрийских осадков, также несут большое количество беловатой взвеси - сернокислого кальция. Подобная ситуация была в долине реки Унги. В придолинных озерах происходило отложение гипса мощностью до 2 м. В результате изменения климата в сторону потепления происходило иссушение ручьев, питающих озера, и высыхание самих озер. Современные притоки Ангары врезались в толщу гажевых отложений, и их поверхность превратилась в первую надпойменную террасу. В настоящее время воды рек Унги и Запари в верхнем их течении слабо минерализованные, гидрокарбонатно-кальциевые. В дальнейшем долины обеих рек врезываются в толщу гипсоносных кембрийских пород (ангарской свиты нижнего кембрия и балаганской подсвиты верхнего кембрия). Вследствие этого резко повышаются общая минерализованность речных вод и содержание в них отдельных компонентов, особенно сульфатов. Состав вод среднего и нижнего течения Унги и нижнего течения Залари становится гидро-карбонатно-сульфатным [2]. Вода притока Залари - речки Нукуты - сильно минерализована, содержит гидрокарбонаты и сульфаты [9]. Гажевые отложения долин Унги, Осы и Обусы характеризуются очень высоким содержанием сернокислого кальция. По данным Ш.Д. Хисматуллина [12], содержание гипса от 75 до 88 %, карбонатов от 2 до 12 %. При этом, как правило, с увеличением содержания гипса количество СаСОз убывает.
В результате эрозии постепенно обнажаются глубокие гипсовые кембрийские породы в бортах ложбин и обломки этой породы на распаханных склонах. Это явление способствует еще большему поступлению растворимых солей, главным образом сульфатов, в пониженные места рельефа [10].
Накоплению сульфатов в верхних слоях четвертичных отложений, выстилающих долины и ложбины, способствует наличие во всех депрессиях Приангарья вечной и длительной сезонной мерзлоты, препятствующей просачиванию воды с растворенными в ней солями в глубь породы. На бессточных участках водораздельных поверхностей, по мере выветривания надмерзлотного горизонта породы, могли накапливаться воднорастворимые соли и, следовательно, формироваться солончаки и солончаковые почвы. По мере деградации мерзлоты и опускания мерзлотного горизонта, в связи со смягчением климата в голоцене, деятельный слой постепенно увеличивался. В оттаивающей породе циркулировали солевые растворы, действие которых охватывало все более мощную толщу. Процесс соленакопления сменился последовательно процессами рассоления, осолонцевания и осолодения.
Воды четвертичных (аллювиальных) отложений по преимуществу слабо минерализованные (обычно не более 500 мг/л растворимых солей), гидрокарбонатно-кальциевые. В пределах Кудинской синеклизы встречаются и более минерализованные (899 мг/л) четвертичные воды, содержащие значительное количество сульфатов. Подземные воды третичных отложений относятся к сульфатным кальциево-магнивыем, отличаются повышенной минерализацией и жесткостью [11].
Воды верхнего кембрия слабо минерализованные, гидрокарбонатно-кальциевые. По мере погружения водоносных горизонтов минерализация вод повышается и по типу они становятся гидрокарбонатно-сульфатными и даже сульфатными, что связано со значительной загипсованностью пород балаганской толщи [10].
Впервые обстоятельно эти почвы были исследованы Ш.Д. Хисматуллиным в 1956-1958 годах, он счел целесообразным назвать эти почвы не перегнойно-сульфатными, а дерново-сульфатными [12], а также установил аналогию их с гажевыми отложениями, которые описывались различными авторами в Закавказье и других областях СССР, в субтропических районах Америки и Европы [7].
Результаты и обсуждение
При исследовании почв Приангарья установлено, что они имеют трехчленное строение профиля, в котором четко выделяются три горизонта: гумусовый, гипсовый, подстилающая порода. Верхний гумусовый горизонт в дерново-карбонатных сульфатных почвах имеет мощность около 3 см, в луговых - 16 см. Окраска темно-бурая, что свидетельствует о достаточно высоком содержании гумуса, особенно это характерно для луговых почв, структура комковатая.
Следующий горизонт имеет светло-палевую окраску, книзу темнеющую и приобретающую коричневокрасный оттенок, вызванный увеличением глинистых примесей. Характерной особенностью этого горизонта является высокая обогащенность карбонатами и гипсом, которые представлены белесыми мазками, налетами, пятнами, присыпками. Структура пластинчатая. Гажа представляет собой мелкокристаллическую мучнистую массу белого цвета с кремовым оттенком. Кристаллы гипса имеют размер от тысяч долей миллиметра до одного и более. В верхней части горизонта гипс более рыхлый, мелкокристаллический. Внизу гажевой толщи наблюдается увеличение размеров кристаллов. Средняя мощность описываемого горизонта 100 с колебаниями от 13 до 140 см. Подстилающая порода представляет собой красно-бурый или палево-бурый тяжелый суглинок. Верхняя часть обогащена пластинчатым гипсом. Структура комковатая.
Характерным химическим свойством сульфатных почв Приангарья является высокое содержание солей в почвенном профиле. Преобладающий тип засоления в гипсоносных почвах Приангарья - по анионам сульфатный, по катионам - натриевый (табл.).
Таблица 1
Состав водной вытяжки некоторых почв Приангарья, мг-экв/100 г почвы
Номер Горизонт Индекс почвы Глубина, Сухой остаток, % Анионы Катионы Сумма ионов
разреза см СОэ2- ИСОэ- С1- ЭО42- Са2+ Мд2+ №++К+ мг-экв.
А 16 0,15 0,00 0,68 0,76 2,52 1,50 1,80 0,66 3,90
В1 24 0,73 0,00 0,92 1,82 6,66 2,90 4,40 2,10 9,40
1 В1св Лг2 ||В<сс> тс, эл 81 0,21 0,08 0,68 0,74 24,88 15,9 5,70 4,78 26,38
Б2ст 90 0,24 0,00 1,24 3,04 27,60 15,4 12,1 4,38 31,88
В3 150 0,31 0,00 2,00 27,2 22,20 18,7 10,9 22,79 52,39
Вса 190 0,18 0,08 0,76 0,52 2,17 2,30 1,20 0,03 3,53
А 3 0,15 0,00 0,28 0,96 14,27 2,10 0,90 12,51 15,51
АВ 30 0,20 0,00 0,28 1,17 17,00 2,00 1,60 15,28 18,88
2 В1 63 1,87 0,08 0,24 1,36 52,53 16,3 6,30 31,61 54,20
В2св Дк2 11 тк<сч> тс,дл 80 0,24 0,08 0,28 5,44 12,29 2,00 0,60 15,15 17,75
Вса 120 0,17 0,08 0,24 1,40 13,69 2,50 1,10 11,81 14,40
С 140 0,07 0,00 0,28 0,56 18,50 2,20 0,60 16,54 19,34
А 3 1,80 0,56 1,14 1,02 1,50 3,00 0,40 0,82 4,22
АВ 15 1,38 0,08 0,60 0,54 17,18 16,7 1,30 0,40 18,4
3 В1св Дк2 11 тк<сч> тс,дл 39 0,97 0,16 1,18 1,00 0,56 1,50 1,00 0,41 2,91
С 110 0,68 0,00 0,46 1,38 8,32 2,00 2,70 5,46 10,16
А 7 0,55 0,00 1,40 1,20 5,34 5,30 1,40 1,24 7,94
Вса 30 0,50 0,00 0,26 0,92 9,11 5,60 2,10 1,30 10,00
4 Всз(са) Дк2 11 тк<сч> тс,дл 50 0,78 0,00 0,40 0,88 25,28 14,0 9,30 3,26 26,56
Вса(св) 85 1,10 0,00 0,18 1,08 18,02 15,3 1,50 2,48 19,28
В3 110 1,38 0,00 0,24 1,16 18,43 14,0 1,10 4,73 19,83
По глубине залегания засоленных горизонтов сульфатные дерново-карбонатные почвы можно определить как солончаковатые, а сульфатные луговые - как солончаковые. В сульфатных дерново-карбонатных почвах гипсовый горизонт находится в средней части профиля, а в сульфатных луговых - в верхней. Это обусловлено тем, что сульфатные дерново-карбонатные почвы располагаются на первых надпойменных террасах, а сульфатные луговые - в поймах рек. Гранулометрический состав в сульфатных дерново-
карбонатных почвах тяжелосуглинистый, сульфатных луговых - глинистый, а в остальных случаях сульфатные дерново-карбонатные и сульфатные луговые почвы имеют схожие свойства. Содержание гипса в сульфатных почвах достигает высоких величин, изменяясь от 12 до 21 %. Почвенно-поглощающий комплекс насыщен в основном кальцием, в небольшом количестве - магнием. Содержание карбоната кальция и обменных оснований высокое. Реакция почвенного раствора высокощелочная по всему профилю (рис.1).
рН
7,5 8 8,5 9
Сумма солей, %
Са карбонатов мг/экв на 100
0 20 40 60
Гипс,
%
Ил,
%
0 10 20 30
А
рН
Гипс,%
Сумма солей, %
0 2 4 6
Са карбонатов, мг/экв на 100г почвы
0 20 40 60
Ил, %
0 5 10 15 20
рН
Сумма солей,
%
Са карбонатов, мг/экв на 100 г
Гипс, %
Ил,%
0 20 40 60
0 20 40 60
В
Основные показатели свойств почв (А - разрез 1; Б - разрез 2; В - разрез 3; Г - разрез 4)
г почвы
Б
7 7,5
0-7
7-30
30-50
50-85
85-110
Такая высокая засоленность исследуемых почв может быть объяснена наличием на территории их распространения вечной мерзлоты, которая служит водоупором, препятствуя фильтрации атмосферных осадков в грунтовые воды и вымыванию солей за пределы почвенного профиля, а также засушливым климатом, при котором в летний сезон происходит подтягивание солей к поверхности, что тоже мешает их вымыванию в период выпадения обильных дождей.
Заключение
В почвенном покрове Приангарья гипс встречается в дерново-карбонатных и луговых почвах. Эти почвы формируются на гажевых отложениях, подстилаемые суглинистыми аллювиальными четвертичными наносами, на осадочных породах кембрия, которые образовались при выветривании и переотложении верхнекембрийских осадочных пород в условиях засушливого климата под хвойно-широколиственными лесами с травянистым типом растительности или под луговой растительностью в условиях холмисто-равнинного рельефа. Почвы классифицируются как сульфатные дерново-карбонатные солончаковатые и сульфатные луговые солончаковые. По типу засоления гипсоносные почвы - сульфатно-натриевые.
Внедрение натрия в поглощающий комплекс вызывает резкое ухудшение физических свойств почвы, повышая их набухаемость. По механическому составу почвы относятся к тяжелым суглинкам и глинам с преобладанием иловато-пылеватой фракцией. Сульфаты сосредоточены в основном в нижней части профиля в дерново-карбонатных гипсоносных почвах и в верхней - в луговых гипсоносных почвах, где содержание гипса изменяется от 12 до 21 %. Сульфаты способствуют формированию неблагоприятных воднофизических свойств почв. В результате этого почвы используются обычно в качестве сенокосов и пастбищ.
Литература
1. Акимцев В.В. Сульфатные и карбонатные почвы // Уч. зап. Ростов. ун-та. - Ростов н/Д, 1953. -Т. 19. - Вып. 3. - 389 с.
2. Аникьева Л.Ф., Шимаковский Э.Е., Попова В.М. Отчет о геологоразведочных работах, проведенных на Заларинском месторождении гипсов и доломитов в Нукутском районе Иркутской области. Т.1. -Свердловск, 1980. - 80 с.
3. Клопотовский БА Реликтовые гипсовые солончаки Южной Грузии // Почвоведение. - 1949. - № 2. - С. 11.
4. Минашина Н.Г. Гипсоносные почвы: распространение, генезис, классификация // Почвоведение. - 2000.
- № 3. - С. 17.
5. Минашина Н.Г. Гипсоносные почвы, особенности их освоения и анализа // Почвоведение. - 2002.
- № 8. - С. 11.
6. Надеждин Б.В. Лено-Ангарская лесостепь. - М., 1961. - 327 с.
7. Николаев И.В. Почвы Иркутской области. - Иркутск, 1948. - 408 с.
8. Панкова Е.И. Генезис засоленных почв пустынь. - М.: РАСХН, 1992. -136 с.
9. Селивановский В.Б., Тутубалин В.П. Отчет о изучении сульфатоносных (гипсоносных) комплексов районах Восточной Сибири с целью оценки их перспектив для производства вяжущих. - Т.1. - Казань, 1982. - 190 с.
рн
Сумма солей, %
Са карбонатов, мг/экв на 100 г
Гипс, %
Ил, %
8 8,5 9
0 20 40 60
0 5 10 15 20
Г
Окончание рис.
10. Ткачук В.Г. Подземные воды Иркутского угленосного бассейна. - М., 1961. - 231 с.
11. Угланов И.Н. Некоторые вопросы образования и развития болот на примере Иркутского лесостепья // Науч. докл. Высш. шк. геолого-географ. наук. - 1958 а. - № 1. - С. 162.
12. Хисматуллин Ш.Д. Засоленные почвы речных долин лесостепных районов Верхнего Приангарья:
автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Иркутск, 1962. - 29 с.
УДК 631.4: 551.4 Э.О. Макушкин
ДИАГНОСТИКА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ТЕМНОГУМУСОВЫХ ПОЧВ ДЕЛЬТЫ СЕЛЕНГИ*
Изучены ландшафтные условия формирования, морфогенетические и физико-химические особенности, биологическая активность аллювиальных темногумусовых почв внутриконтинентальной дельты Селенги. Установлено, что для данных почв профилеообразующими являются процессы квазиглееватости второго (дневного) темногумусового горизонта и глееватости первого темногумусового горизонта на повышениях, глееватости на понижениях, в целом, на наиболее высоких участках дельты, и гумусообразования на фоне криотурбационного влияния длительно сезонно-мерзлотного фактора. Их региональная специфика состоит в отсутствии карбонатности материнской породы, чаще окарбоначенности темногумусового горизонта.
Ключевые слова: дельта, почвы, свойства, морфология.
E.O. Makushkin DIAGNOSTICS OF THE ALLUVIAL DARK-HUMIC SOILS OF THE SELENGA DELTA
Landscape conditions of formation, morfogenetic and physical and chemical peculiarities, biological activity of the alluvial dark-humic soils of midland Selenga delta are studied. It is determined that for the given soils the processes of quasi gley soil of the second (day) dark-humic horizon and gley soil of the first dark-humic horizon on the uplands, gley soil on the lowlands as a whole on the highest delta parts, and humus formation together with cryoturbation influence of long seasonally-frozen factor are profile formative. Their regional specificity is lack of carbonate content in the mother rock, more often carbonation of dark-humic horizon.
Key words: delta, soils, properties, morphology.
Введение
Имеющиеся на данный момент результаты исследований почв дельты Селенги касаются преимущественно геологических и географических закономерностей формирования, геохимических и биогеохимиче-ских особенностей почв Усть-Селенгинской впадины [3, 7, 12, 18, 23-26, 32]. Но их классификационное положение, систематика и диагностические параметры остаются слабо изученными. Имеются фрагментарные сведения по почвам ствола синлитогенного почвообразования [6, 15, 27], идентифицированные чаще по эколого-генетической классификации [11]. Цель работы - диагностика аллювиальных темногумусовых почв ствола синлитогенного почвообразования.
Объекты и методы
В работе рассмотрены материалы, полученные по результатам многолетних исследований, проведенных в 2001-2009 годах в дельте р. Селенги. Эта территория относится к Дельтовому прогибу, который включает центральную, опускающуюся и сейсмически активную часть Усть-Селенгинской депрессии (периферическую, лопастную и притеррасную), и прирусловую часть (валы и молодые острова). Гидрологическая структура дельты представлена многочисленными протоками, мелководными дельтовыми озерами, старицами и др. Литологическое строение дельты р. Селенги неоднородно. Она сложена мощной толщей рыхлых отложений из
* Работа выполнена при финансовой поддержке проекта 5.1.1 «Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами» Отделения биологических наук РАН.
