CC BY
30
УДК 631.4; 631.6
ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПРОЦЕССОВ ЗАСОЛЕНИЯ ПОЧВ ТЕРСКО-СУЛАКСКОЙ НИЗМЕННОСТИ
© 2013 г. М.Е. Котенко, Э.М. Гаджиева
Котенко Марина Евгеньевна - кандидат биологических наук, доцент, проректор по воспитательной и социальной работе, Дагестанский государственный технический университет, пр. И. Шамиля, 70, г. Махачкала, Республика Дагестан, 367015, e-mail: kukonya [email protected].
Kotenko Marina Evgenjevna - Candidate of Biological Science, Associate Professor, Breeding and Social Work Prorector, Dagestan State Technical University, Imam Shamil St., 70, Makhachkala, Dagestan Republic, 367015, Russia, e-mail: kukonya [email protected].
Гаджиева Эсмира Мурадагаевна - аспирант, Дагестанский государственный технический университет, пр. И. Шамиля, 70, г. Махачкала, Республика Дагестан, 367015, e-mail: emgadjieva @ mail.ru.
Gadjieva Esmira Muradagaevna - Post-Graduate Student, Dagestan State Technical University, Imam Shamil St., 70, Makhachkala, Dagestan Republic, 367015, Russia, e-mail: emgadjieva @ mail.ru.
Изучены закономерности формирования засоленных почв Терско-Сулакской низменности за период с 50-х годов ХХ века по настоящее время. Установлено постепенное уменьшение доминирующей роли гидроморфного почвообразования, что привело к проявлению процессов полупустынно-сухостепного режима почвообразования на фоне луговой и лугово-степной растительности. Выявлена тенденция усиления процессов соленакопления в почвах, вызванная антропогенной деятельностью.
Ключевые слова: почвы, грунтовые воды, дельтовые экосистемы, засоление, деградация, эволюция, антропогенное воздействие.
Regularities of formation of the salted soils of the Tersko-Sulaksky lowland are studied for the period of the 50s of the 20th century to the present. Gradual decrease of a dominating role of hydromorphic soil formation that led to manifestation ofprocesses semidesertic a soil formation mode against meadow and steppe vegetation is established. A trend increasing processes of salt accumulation in soils caused by human activities.
Keywords: soils, groundwater, deltaic ecosystems, salinization, degradation, evolution, anthropogenic impact.
Терско-Сулакская низменность представляет важный район орошаемого земледелия, где сосредоточена основная зерновая база республики. Территория характеризуется благоприятными почвенно -климатическими условиями, позволяющими выращивать разнообразные сельскохозяйственные культуры. По данным мелиоративного кадастра республики, из 386 тыс. га орошаемых земель Терско-Сулакской низменности только около 80 тыс. га относятся к категории хороших, 95 тыс. га - к удовлетворительным, а остальные, более 200 тыс. га, - к категории неудовлетворительных [1].
Поэтому изучение закономерностей процессов засоления почвенного покрова дельтовых экосистем Терско-Сулакской низменности является одной из актуальных задач, способствующих разработке новых методов и технологий для предотвращения деградации земель Республики Дагестан.
Терско-Сулакская низменность ограничена с запада и с севера р. Терек, с юга - передовым хребтом предгорий, а с востока - Каспийским морем. При весенних паводках и разливах рек пониженные участки рельефа заполняются водой и образуются мелкие озера и заболоченные участки. [1-3].
Терско-Сулакская низменность представляет собой почти слившиеся друг с другом дельты рек Терек, Аксай, Акташ и Сулак (рис. 1).
Вдоль русел формируются естественные и создаются искусственные (противопаводочные) валы, в результате чего речная вода часто протекает выше уровня подстилающих морских террас. Пространства между подобными валами заняты впадинами, заполняемыми водами рукавов и каналов в период их разлива. В дельте Терека находится несколько крупных озер (Бешеное, Океан, Ачиколь, Травяное) (рис. 1). Вдоль морского берега протягивается крупнейшая в России песчаная коса - Аграханский полуостров [1, 2].
Территория Терско-Сулакской низменности представляет собой слегка наклонную равнину на мощной толщи аллювиальных отложений р. Терек, Сулак, Ак-таш, Аксай, а также район равнинных, дельтовых и полупустынных ландшафтов. Индекс сухости колеблется около двух. Грунтовые воды минерализованы. Характерной особенностью низменности является сухость климата, связанная с восточными ветрами. В восточной и северо-восточной части низменности, вследствие ее расположения ниже уровня океана, затруднен естественный водосток, что приводит к интенсивному накоплению в почвах и грунтах легкорастворимых солей [3].
Рис. 1. Расположение водоемов, озер, рек и каналов на территории Терско-Сулакской низменности;
^ 2 - точки отбора проб грунтовых вод
Геоморфологические районы
На территории Терско-Сулакской низменности выделяют следующие геоморфологические районы [4]:
1. Юго-западный район. Расположен выше уровня океана от нуля до 70-100 м у предгорий, с залеганием грунтовых вод ниже критической глубины. По степени минерализованности они относятся к пресным (содержат легкорастворимых солей до 1 г/л) и слабосоленым (5-10 г/л).
2. Центральный район. Расположен ниже уровня океана от нуля до 10-20 м, с залеганием грунтовых вод выше и ниже критической глубины. Минерализация их очень пестрая - от слабо- (солей 5-10 г/л) до сильносоленых (солей более 30 г/л).
3. Восточный прикаспийский район. Расположен ниже уровня океана на 20-25 м, с залеганием соленых и сильносоленых грунтовых вод выше критической глубины. Подстилающими породами низменности являются преимущественно засоленные каспийские отложения, прокрытые слоями глин, суглинков, супесей и песков различной мощности.
Подразделение по степени минерализованности грунтовых вод Терско-Сулакской низменности приведено в таблице [5].
Минерализованность грунтовых вод
Как видно из данных таблицы, минерализованность грунтовых вод Терско-Сулакской низменности повышается в зависимости от понижения местности. Например, в юго-западной части низменности, которая расположена выше уровня океана от нуля до 70-100 м, грунтовые воды залегают ниже критической глубины; они преимущественно пресные (содержат легкорастворимых солей до 1 г/л) и слабосоленые (5-10 г/л). В центральной и восточной частях низменности, залегающих ниже уровня океана и до 20-25 м, грунтовые воды находятся выше критической глубины и характеризуются широким интервалом минерализации - от слабо- до сильносоленых (18,78-76,02 г/л) (рис. 1).
Почвы
Почвенный покров Терско-Сулакской низменности представлен разнообразными почвами [3, 6]. При продвижении от предгорий к морю происходит закономерная смена одних типов почв другими.
В поймах распространены аллювиальные почвы. Возвышенные участки покрыты светло-каштановыми почвами с сухими степями. Более высокое содержание легкорастворимых солей в светло-каштановых почвах по сравнению с темно-каштановыми и каштановыми способствует почти повсеместному проявлению признаков солонцеватости.
Терско-Сулакской низменности, г/л
№ Место отбора воды Глубина, Сухой
м остаток
Воды пресные, сухой остаток < 1 г/л
1 Река: Сулак - 0,17
2 Акташ у с. Карлан-Юрт - 0,21
3 Сулак у с. Чир-Юрт - 0,42
4 Шахтный колодец у с. Муцал-Аул 7,0 0,60
5 Ключевой колодец в с. Баммат-Юрт 0,3 0,94
Слабосолоноватые, сухой остаток от 1 до 2 г/л
6 Почвенный разрез 506 на кутане Аджи-Аул 0,50 1,06
7 Шахтный колодец в Губеч-Ауле 3,90 1,24
8 Почвенный разрез 34 в 1 км юго-западнее Львовского, 3 1,70 1,98
Солоноватые, сухой остаток от 2 до 5 г/л
9 Река Ярыксу у кутана Салах-Отапр - 2,1
10 Почвенный разрез 28 в 3 км северо-восточное с. Богатырево 3,5 2,41
11 Шахтный колодец в 2-м отделении совхоза «Аксай» 6,0 3,6
Слабосоленые, сухой остаток от 5 до 10 г/л
12 Шахтный колодец в 1-м отделении совхоза «Аксай» 0,8 7,19
13 Почвенный разрез 65 в 3 км южнее Львовского, 3 1,07 8,34
Соленые, сухой остаток от 10 до 30 г/л
14 Прорва Куру-Койсу 1,50 10,83
15 Почвенный разрез 411 на кутане Алтау 1,20 11,25
16 Почвенный разрез 486 на кутане Аджи-Аул 2,50 13,56
17 Почвенный разрез 44 у с. Костек 2,0 14,12
18 Почвенный разрез 507 на кутане Аджи-Аул 1,80 20,56
19 Почвенный разрез 410 на кутане Алтау 1,50 21,79
20 Почвенный разрез 416 на кутане Сафар-Али 1,20 23,11
Сильносоленые, сухой остаток >30 г/л
21 Озеро Алмалинское - 41,39
22 Почвенный разрез 559 южнее кутана Кум-Аул 3,50 47,11
23 Почвенный разрез 103 в 6,5 км юго-восточнее Главного Кута 2,10 76,02
24 Почвенный разрез 448 на кутане Сафап-Али 1,0 141,13
На западе самые высокие части низменности (относительно уровня океана), прилегающие к предгорьям, представлены темно-каштановыми плодородными почвами, которые сформированы на глинистых и суглинистых делювиальных продуктах выветривания осадочных пород.
Лугово-каштановые почвы образуются на таких же материнских породах, что и каштановые почвы. В отличие от последних они формируются в относительно пониженных точках макро-, мезо- и микрорельефа на надпойменных речных террасах. Избыточное увлажнение определяется притоком вод с поверхностным стоком и повышенным уровнем почвен-но-грунтовых вод.
Луговые почвы формируются в условиях повышенного поверхностного увлажнения и постоянной связи с грунтовыми водами в несколько пониженных влажных местах, нередко под обильной луговой растительностью. Распространены на территории Терско-Сулакской низменности массивами и в комплексе с лугово-болотными, лугово-каштановыми почвами и солончаками, а также в понижениях древнеаллюви-альных депрессий и замкнутых котловинах, расположенных ниже уровня океана. Во многих луговых почвах, связанных с более минерализованными водами, содержащими, кроме бикарбоната кальция, соду или сульфаты и хлориды натрия, наблюдаются в различной степени выраженные процессы засоления, осо-лонцевания и осолодения.
Аллювиально-луговые почвы отличаются большим разнообразием по степени выраженности слоистости и глубины залегания грунтовых вод. Почвообразующие породы представлены дельтово-аллювиальными отложениями различного гранулометрического состава. Грунтовые воды пресные и солоноватые, залегают на глубине 1,5^5 м в зависимости от близости к источникам питания (открытым водоемам) и орошения. В маловодные же годы, когда разливы рек отсутствуют, уровень грунтовых вод резко понижается. Несмотря на сильное периодическое увлажнение, болотный процесс в поймах имеет ограниченное распространение. Это объясняется прежде всего тем, что аллювий поймы обладает значительной водопроницаемостью, а вода обогащает почву достаточным количеством кислорода, препятствующего заболачиванию.
В луговых аллювиальных почвах отмечается общая тенденция выноса легкорастворимых солей и гипса под влиянием нисходящих токов влаги.
Лугово-болотные и болотные почвы формируются в понижениях элементах рельефа под густым покровом тростника в условиях дополнительного поверхностного и постоянного грунтового увлажнения. Уровень почвенно-грунтовой воды располагается на глубине около 1,5 м.
В местах, где грунтовые воды минерализованы, образуются солончаковые, солонцеватые и осолоделые лугово-болотные почвы. Если затопление не повторяется 2-3 года, уровень грунтовых вод постепенно погружается на глубину до 7 м [1-6].
Солончак - почва, характеризующаяся наличием в верхних горизонтах легкорастворимых солей. Распо-
ложены преимущественно в восточной части низменности, залегающей на 20-25 м ниже уровня океана, вдоль побережья Каспийского моря. Грунтовые воды залегают глубже 2,5 м, на почвообразовательный процесс в современных условиях они не оказывают влияния.
Наиболее общим и обязательным условием образования засоленных почв в районах жаркого и сухого континентального климата является наличие аккумулятивных типов поверхности, к которым относятся дельты рек, нижние речные аллювиальные террасы и в их пределах - отрицательные формы макро- и мезорельефа.
К такому типу поверхности относится Терско-Сулакская низменность. Она представляет собой дельтово-аллювиальную область, где процессы современного соленакопления, засоленные почвы и минерализованные грунтовые воды приурочены к отрицательным формам макро- и мезорельефа - к древне-русловым депрессиям, к руслам старых высыхающих речек, озерно-болотным понижениям, днищам высохших озер и другим формам.
В засолении почв Терско-Сулакской низменности большую роль играют солесодержащие осадочные породы и минерализованные грунтовые воды. Испарение грунтовых вод через поверхность почвы является основным фактором, управляющим процессами солена-копления. Чем ближе расположены грунтовые воды к поверхности почв, тем большая часть их испаряется вследствие сухости климата и затрудненного стока, тем большее количество солей накапливается в них.
Соленакопления
По характеру процессов соленакопления Терско-Сулакская низменность подразделяется на следующие области [2, 3]:
1) выноса солей (охватывает передовой хребет предгорий с прилегающими к нему горными равнинами, расположенными на высоте 50 - 700 м и выше);
2) транзита солей и повышенной минерализован-ности грунтовых вод (включает предгорную равнину и древнеморские террасы, расположенные выше уровня океана от 0 до 50-100 м);
3) соленакопления (занимает больше 50 % территории низменности, расположенной ниже уровня океана от 0-10 до 20-25 м).
Почвы области выноса солей в силу высотного положения и расчлененности рельефа имеют незначительное остаточное засоление и в мероприятиях по рассолению не нуждаются. Орошение здесь пока ограничено.
Область транзита солей и повышенной минерализации грунтовых вод подразделяется на следующие районы:
а) транзита слабых растворов. Включает подгорную равнину и верхнюю часть древних морских и речных террас, расположенных выше уровня океана на 50 м и более;
б) транзита растворов повышенной минерализации. Охватывает юго-западную часть низменности. Почвы этого района слабо засолены, однако отдельные массивы солонцово-солончаковых почв с глуби-
ны 50-70 см имеют высокую степень засоления (до 11,5 % и более) с явным преобладанием сульфатов над хлоридами. Грунтовые воды залегают на глубине от 5-8 до 10-15 м и глубже; они преимущественно пресные (солей меньше 1 г/л) и слабосоленые (солей 5-10 г/л). Минерализация грунтовых вод главным образом сульфатная, а на отдельных массивах и хлоридно-сульфатная. Вдоль Терека, Сулака и других рек наблюдается опреснение грунтовых вод за счет боковой фильтрации из рек.
Область соленакопления можно подразделить на районы:
а) медленного накопления солей. Включает западную и центральную части бывшего Бабаюртов-ского, западную и северную части бывшего Кизи-люртовского административных районов, расположенных ниже уровня океана от 0 до 10-15 м. Здесь вследствие затрудненного стока имеют место процессы соленакопления, в результате которых образуются луговые и лугово-каштановые солонцеватые, солонцово-солончаковатые и солончаковые почвы, а местами и солончаки.
Засоление почв в западной половине низменности преимущественно сульфатное, а в восточной - суль-фатно-хлоридное и хлоридно-сульфатное с преобладанием хлоридов на солончаках и солонцово-солончаковых почвах. Грунтовые воды находятся на глубине от 1-2 до 3-8 м, минерализация их очень пестрая - от слабо- до сильносоленых (18,8-76 г/л). По площади это наиболее крупный район, занимающий более 300 тыс. га, что составляет около 50 % всей территории низменности;
б) повышенного накопления солей. Занимает восточную часть низменности, расположенную ниже уровня океана от 15 до 20-25 м вдоль Каспийского моря. Почвенный покров этого района представлен преимущественно лугово-каштановыми и луговыми со-лонцово-солончаковыми почвами и солончаками в сочетании с лугово-болотными почвами. Грунтовые воды залегают от 0,5-2,5 до 3-5 м, а местами и глубже, они сильно минерализованы (47,1-67-131,2-141,1 г/л); минерализация сульфатно-хлоридная.
Тип и химизм засоления почв Терско-Сулакской низменности неоднороден: по мере продвижения от наиболее повышенных элементов рельефа, где тип засоления преимущественно сульфатный; через смешанный (сульфатно-хлоридный и хлоридно-сульфат-ный) к хлоридному на территориях, расположенных ниже уровня океана (от 0 до 10-15 м).
Для эволюции почвенного покрова Терско-Су-лакской низменности характерно постепенное уменьшение доминирующей роли гидроморфного почвообразования. Это связано с сооружением глубокой кол-лекторно-дренажной сети, которое вызвало понижение общего уровня грунтовых вод и привело к проявлению процессов полупустынно-сухостепного режима почвообразования на фоне луговой и лугово-степной растительности.
Очень большое значение в миграции и аккумуляции солей в почвах имеют соли, вносимые с оросительными водами, которые в процессе длительного орошения, даже при малом их содержании в оросительных водах (0,2-0,4 г/л), могут в течение 30-50 лет превратить ранее незасоленные почвы в сильнозасо-ленные (солей более 1 %), если не будет сбросной сети, обеспечивающей отток солей в море.
Анализ состояния процессов засоления почв показывает, что за 30 лет заметно изменилось соотношение площадей с почвами различной степени засо-ления, с тенденцией их увеличения, что связано с неудовлетворительной дренирующей способностью дренажных систем, а также с высокой инфильтрацией из оросительной системы в условиях отсутствия надлежащего сброса этих вод. Указанную тенденцию можно проследить на примере солончаков (рис. 2, 3), в которых произошло увеличение содержания магния в 10 раз, натрия и калия - в 80, сульфатов - в 30, хлора - в 100 раз в средней части почвенного профиля за период с 50-х годов до 2012 г. [3, 4, 6].
За указанный период исследований тип засоления хлоридно-сульфатный трансформируется в хлорид-ный (рис. 2, 3).
1,5 1,0 0,5 0
0-10
25-35
45-55
70-80
90-100 см
140-150
50 40 30 20 10 0
25-35
45-55
б
70-80 90-100
140-150 см
Рис. 2. Состав водных вытяжек (мг-экв/100 г почвы) в солончаках (1 - Cl; 2 - HCO3; 3 - Mg; 4 - Na+K; 5 - Ca; 6 - SO4) разных периодов исследований: а - 50-60-е гг., б - 90-2000-е гг.
6
а
Na*
мг-экв/100 г почвы 20 40 и
00
юа
Mg
2+
мг-экв/100 г почвы 2 4 6 Е
CI
мг-экв/100 г почвы
SW
мг-экв/100 г почвы
Рис. 3. Состав водных вытяжек в солончаках в 2012 г.
Таким образом, нарушение в строительстве кол-лекторно-дренажных систем, нерациональное использование земель, несовершенные способы полива, вырубка лесов и кустарников и т.п. значительно изменяют структуру почвенного покрова и усиливают процессы засоления почв Терско-Сулакской низменности.
Проведенный почвенно-экологический мониторинг показал, что степень и химизм засоления могут служить критериями уровня деградации почвенного покрова Терско-Сулакской низменности.
Литература
1. Кисриев Ф.Г., Керимханов С.У. Почвенно-клима-тическое районирование Дагестана // Тр. ДагНИИСХ. Махачкала, 1967. Т. 4. С. 9.
2. Залибеков З.Г. Почвенно-географическое районирование Дагестана // Физическая география Дагестана. М., 1996. С. 262 - 266.
3. Котенко М.Е., Зубкова Т.А. Почвы и фитоценозы подгорно-приморских равнин Западного Прикаспия Республики Дагестан. Махачкала, 2012. 176 с.
4. Солдатов А.С. Характеристика почв Терско-Сулак-ской низменности в связи с их районированием // Тр. отд. почвоведения Даг. филиала АН СССР. Махачкала, 1955. Т. 2. С. 5 - 83.
5. Солдатов А.С. Почвенное районирование территории Дзержинской оросительной системы Терско-Су-лакской низменности // Тр. Даг. филиала АН СССР. Отдел почвоведения. Махачкала, 1959. Т. IV. 112 с.
6. Баламирзоев М.А., Мирзоев Э.М-Р., Аджиев А.М., Муфараджев К.Г. Почвы Дагестана. Экологические аспекты их рационального использования. Махачкала, 2008. 336 с.
Поступила в редакцию
14 октября 2013 г.
