Научная статья на тему 'Почвообразование в контактных зонах территориальных и аквальных комплексов Ширинской степи'

Почвообразование в контактных зонах территориальных и аквальных комплексов Ширинской степи Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
277
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СОЛОНЧАКИ / ПРИОЗЕРНЫЕ ПОЧВЫ / ШИРИНСКАЯ СТЕПЬ / ХАКАСИЯ / SOLONCHAKS / LAKESIDE SOILS / SHIRA STEPPE / KHAKASSIA

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Кулижский Сергей Павлинович, Родикова Анна Викторовна, Попова Светлана Викторовна

Разнообразие условий формирования почв Ширинской степи Чулымо-Енисейской котловины Минусинской межгорной впадины в условиях расчлененного рельефа и наличия существенного количества непроточных озер обусловливает пестроту почвенного покрова территории, что усложняет возможности их использования и методы охраны. Подчиненные позиции оказываются в условиях дополнительного притока влаги и веществ, усиленных, к тому же, эрозионными процессами на антропогенно-измененных участках водоразделов. Немаловажным моментом является то, что вокруг водоемов, в контактных зонах территориальных и аквальных комплексов, происходят наиболее активные экзодинамические процессы: абразия, заиливание, заболачивание, засоление, наблюдается смена типов химизма почв при циклических изменениях ее режимов. Такие своеобразные условия не могут не отразиться на свойствах приозерных почв, в том числе солончаков, являющихся «зеркалом», отражающим условия окружающей среды. Разрезы расположены в ландшафтной микрозоне, прилегающей к урезу воды и представлены первичными, первичными стратифицированными, а также типичными и соровыми солончаками. Объекты характеризуются преобладанием в составе хлоридов и/или сульфатов, местами с участием соды. Легкорастворимые соединения представлены галитом, тенардитом и астраханитом. Наличие гипса не дает развиваться солонцовому процессу в почвах, относительно удаленных от акватории озера. Результаты исследований демонстрируют широкую вариативность значений базовых параметров и свойств солончаков, что определено целым комплексом локальных факторов почвообразования, таких, к примеру, как: крутизна и форма окружающих склонов, экспозиция, направление ветра, пестрота почвообразующих пород, свойства стратифицированного материала, размеры водоема, его расположение и многие другие.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Кулижский Сергей Павлинович, Родикова Анна Викторовна, Попова Светлана Викторовна

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

SOIL FORMATION IN CONTACT ZONES OF TERRITORIAL AND AQUATIC COMPLEXES OF SHIRA STEPPE

Diverse soil formation conditions in Shira Steppe of Chulym-Yenisei basin in Minusinsk intermountain trough, with their dissected relief and a substantial amount of standing lakes provide for a great topsoil diversity in the area. This fact complicates the possibilities of their use and methods of protection. Subordinate positions receive additional inflow of water and substances, additionally reinforced by erosion processes at anthropogenically modified parts of the watershed area. Another important factor is that contact zones of territorial and aquatic complexes around the lakes are subjected to the most active exodynamic processes, such as abrasion, colmatage, mire formation, salinization; types of soil chemism dynamics are observed along when cyclic changes in the soil regimes. These unique conditions cannot but reflect on the properties of lakeside soils, including solonchaks, which mirror the environmental conditions. Soils profiles are located in landscape microzone directly adjacent to the waterfront and are represented by primary, primary stratified, as well as typical and schorre solonchaks. Objects are characterized by a predominance in the composition of chlorides and / or sulfates, in places with the participation of soda. Easily soluble compounds are represented by halite, thenardite and astrakhanite. The presence of gypsum does not allow the solonetz process to develop in soils remote from the water area of the lake. The findings of the studies show a wide variation of basic soil parameters and properties of solonchaks, determined by a number of local soil formation factors, such as steepness and shape of surrounding slopes, exposure, wind direction, diversity of soil-forming materials, properties of the stratified material, lake size, location, etc.

Текст научной работы на тему «Почвообразование в контактных зонах территориальных и аквальных комплексов Ширинской степи»

УДК 631.4

Кулижский С.П., Родикова А.В., Попова С.В.

Национальный исследовательский Томский государственный университет, г Томск, Россия Е-mail: kulizhskiy@yandex.ru; rodikovaav@mail.ru; svpopova94@gmail.com

ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ В КОНТАКТНЫХ ЗОНАХ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ И АКВАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ШИРИНСКОЙ СТЕПИ

Разнообразие условий формирования почв Ширинской степи Чулымо-Енисейской котловины Минусинской межгорной впадины в условиях расчлененного рельефа и наличия существенного количества непроточных озер обусловливает пестроту почвенного покрова территории, что усложняет возможности их использования и методы охраны.

Подчиненные позиции оказываются в условиях дополнительного притока влаги и веществ, усиленных, к тому же, эрозионными процессами на антропогенно-измененных участках водоразделов. Немаловажным моментом является то, что вокруг водоемов, в контактных зонах территориальных и аквальных комплексов, происходят наиболее активные экзодинамические процессы: абразия, заиливание, заболачивание, засоление, наблюдается смена типов химизма почв при циклических изменениях ее режимов. Такие своеобразные условия не могут не отразиться на свойствах приозерных почв, в том числе - солончаков, являющихся «зеркалом», отражающим условия окружающей среды. Разрезы расположены в ландшафтной микрозоне, прилегающей к урезу воды и представлены первичными, первичными стратифицированными, а также типичными и соровыми солончаками. Объекты характеризуются преобладанием в составе хлоридов и/или сульфатов, местами - с участием соды. Легкорастворимые соединения представлены галитом, тенардитом и астраханитом. Наличие гипса не дает развиваться солонцовому процессу в почвах, относительно удаленных от акватории озера.

Результаты исследований демонстрируют широкую вариативность значений базовых параметров и свойств солончаков, что определено целым комплексом локальных факторов почвообразования, таких, к примеру, как: крутизна и форма окружающих склонов, экспозиция, направление ветра, пестрота почвообразующих пород, свойства стратифицированного материала, размеры водоема, его расположение и многие другие.

Ключевые слова: солончаки, приозерные почвы, Ширинская степь, Хакасия.

Ширинская степь, расположенная в пределах Чулымо-Енисейской котловины Минусинской межгорной впадины, характеризуется существенным количеством озер различной степени минерализации [1]. В контактных зонах территориальных и аквальных комплексов образуются почвы уникальные по свойствам и функционированию, именно там происходят наиболее активные экзодинамические процессы: абразия, заиливание, заболачивание, засоление, встречается смена типов химизма почв при изменении влажности (их переход из болотного ряда в лугово-болотный, луговой и т.д.). Этот факт обусловливает формирование микрокольцевых ареалов своеобразных полу-гидроморфных и гидроморфных почвенных систем, и одними из наиболее интересных являются солончаки, в географо-генетическом отношении близкородственные к аналогичным образованиям озерных котловин Казахстана, Кулунды и Барабы [5], [13].

Исследуемые объекты сформированы в непосредственной близости от водного зеркала водоемов Красное озерко (два разреза) и Шира (три разреза), что обусловливает их гидромор-

физм. Временная динамика площадей акваторий (сезонная, многолетняя), определяет периоды изменений уровня подземных (озерных) вод и, следовательно, вариативность условий формирования прибрежных систем, полихронных и гетерогенных. Для изучения были выбраны участки, примыкающие к урезу воды, а также на некотором удалении, в пределах озерных террас, где, в целом, сформированы первичные, первичные стратифицированные солончаки, а также типичные и соровые. Анализ почвенных образцов производился по общепринятым в почвоведении методам и методикам. Минеральный состав был определен методом рент-геноструктурного анализа на рентгеновском дифрактометре XPertPRO (PANalytical) в центре коллективного пользования «Аналитический центр геохимии природных систем» Томского государственного университета (М.О. Хрущева, Т. С. Небера).

На постаквальных и прилегающих к ним территориях располагаются относительно молодые образования, небольшой мощности, часто слоистые, как легкого, так и тяжелого гранулометрического состава. При удалении

от акватории мощность профилей увеличивается. Исследуемые объекты отнесены к супесчаной, песчаной, легко- и среднесуглинистой разновидностям. В зависимости от крупности фракций находятся другие физические свойства почв, например, такие как воздухопроницаемость и влагопроницаемость, которые определяют аэрируемость, и соответственно, интенсивность оглеения толщи, в связи с чем явные признаки наличия восстановленных форм железа морфологически проявляются только в двух разрезах.

Изучаемые почвы имеют непосредственную связь с водами озер, являющихся основными поставщиками легкорастворимых солей и имеющих в преобладающем количестве хлорид натрия и сульфат магния [1]. В процессе прохождения через почвенную толщу состав влаги модифицируется и дифференцируется в зависимости вариативности свойств горизонтов профиля, метеорологических условий и прочих факторов, в связи с чем исследуемые объекты характеризуются достаточно широким разнообразием типов засоления: хлоридно-содовый, содово-хлоридный, хлоридно-сульфатный и сульфатный. В минералогическом составе растворимой части одного из исследуемых солончаков (разрез 1, Красное озерко) выявлены тенардит (№^04), галит (№С1), что характерно в целом для засоленных почв и участков побережий озер [8], [12], астраханит (Na2Mg[S04]2•4H20), а также взвесь каолинита и кварца (рис. 1).

Максимум солей (от 2,00 до 7,08%) в солончаках обозначенных озерных котловин приурочен к поверхностным горизонтам, что позволяет отнести их к классическим профилям солончаков, встречающихся во всем мире [7], [9], [10], [14], однако, встречаются объекты с двумя пиками накопления водорастворимых соединений. Кроме того, в одном из почвенных тел, наибольшая концентрация легкорастворимых хлоридов и сульфатов смещена на некоторую глубину и характерна для толщи 20-30 см (3,04%). Подобные солончаки названы В. А. Ковдой [4] подпочвенными (согласно WRB - глубинные [15, с. 34]). Они характеризуются пресными верхними горизонтами (в нашем случае - 0,9%) и накоплением солей на определенных глубинах, приуроченных к поднятию капиллярной каймы. По его мнению, возникновение подобных объектов происходит в случае залегания грунтовых вод ниже их критической глубины, при этом, как указывает автор, на поздних стадиях развития в солевом составе начинают преобладать сульфаты за счет накопления гипса, что и наблюдается в исследуемом профиле (6,52% S042"в средней его части). Аккумуляция сернокислого кальция не дает развиваться солонцовому процессу.

Содержание органического углерода в горизонтах варьирует в широких пределах: от 0,48% до 2,32%. Такой разброс, при наличии разреженного галофитного растительного покрова, вынуждает обращать внимание на локальные местные условия формирования почв. Дополнительными источниками органики,

Рисунок 1 - Рентгенограмма растворимой составляющей образца поверхностного горизонта (0-7 см) типичного солончака (разрез 1), Красное озерко

Кулижский С.П. и др.

Почвообразование в контактных зонах территориальных...

вероятно, являются озерные воды сезонных разливов, содержащие органические взвеси (заиливание), а также вещества, привнесенные с окружающих озера склонов, распаханных, и, соответственно, подвергающихся эрозионным и склоновым процессам, широко распространенным на водораздельных пространствах [2], [6], что подтверждает присутствующий в одном из профилей погребенный горизонт со вторым максимумом.

Значения рН водной вытяжки колеблются от 7,0 до 8,0 единиц. Щелочная реакция обусловлена, как наличием соды в профиле, так и значениями СО2 карбонатов. Все исследуемые солончаки содержат соли угольной кислоты и вскипают с поверхности. Преобладающие значения (1,5-7,6% СО2) могут быть приурочены и к поверхностным горизонтам, и к погребенному, и к нижним слоям, что обусловлено особенностями формирования и свойств каждого из исследуемых профилей. Формы этих новообразований, как правило, представляют собой мелкие кристаллы (мучнистая известь).

Среди поглощенных катионов, как правило, преобладает магний, что характерно для почв исследуемой территории [3], [11]. Емкость ка-тионного обмена варьирует в зависимости от содержания илистой фракции и органического

углерода и характеризуется значениями от 1012 до 32 мг-экв/100 г почв.

Таким образом, в пределах исследуемых контактных зон территориальных и аквальных комплексов Ширинской степи рассмотрены солончаки, находящиеся на различных стадиях развития: первичные, первичные стратифицированные солончаки, а также типичные и соровые. Дифференциация профиля исследуемых почв, как правило, связана с активными экзодинамическими процессами, характерными для прибрежных микрозон парадинамических комплексов. Для горизонтов максимального скопления солей свойственны характерные минералы типа тенардита и галита. Свойства изучаемых природных тел, к примеру, такие как химизм засоления, содержание органического углерода, гранулометрический состав и другие весьма вариабельны и зависят от местных условий в каждом конкретном случае. При аналитической обработке данных необходимо учитывать комплекс локальных факторов почвообразования, таких, к примеру, как: крутизна окружающих склонов, экспозиция, направление ветра, пестрота почвообразующих пород, свойства стратифицированного материала и многие другие.

21.09.2017

Список литературы:

1. Водные ресурсы Ширинского района республики Хакасия / Под ред. В.П. Парначева. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 1999. -171 с.

2. Каллас Е.В., Соловьева Т.П. Свойства степных почв Средней Сибири и проблемы их деградации // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2015. - №3. - С. 164-170.

3. Каллас Е.В., Соловьева Т.П., Танзыбаев М.Г. Почвы озерных котловин Чулымо-Енисейской впадины / Вопросы географии Сибири: сб. ст. - Томск: ТГУ 2001. - С. 189-200.

4. Ковда В .А. Солончаки и солонцы. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1937. - 237 с.

5. Смоленцева Е.Н. Почвообразование на постаквальных территориях в степном биоме Западной Сибири / Отражение био-, гео-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове: сб. материалов V Международной науч. конф., посвящ. 85-летию кафедры почвоведения и экологии почв ТГУ (7-11 сентября 2015 г., г. Томск, Россия) / под. ред. С.П. Кулижского (отв. ред), Е.В. Каллас, А.В. Родиковой, Т.А. Новокрещенных. - Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2015. - С. 104-108.

6. Экологические проблемы Ширинского района (республика Хакасия) / Н.А Макаренко, В.П. Парначев, М.Г. Танзыбаев и др. / Вопросы географии Сибири: сб. ст. - Томск, 1999. - С. 279-290.

7. Ahmad Salih Muhaimeed Soil Resourses of Iraq [El. resource] // Soil Resources of Mediterranean and Caucasus Countries. - European Comission. Publications of the European Communities. - Luxembourg. - 2013. - P. 98-112. URL: http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/ ESDB_Archive/eusoils_docs/other/EUR25988EN.pdf

8. Arkhipov A.L., Ivanova M. O., Tishin P. A. Zonality and mineral association of modern evaporates in the South-Minusinsk basin by the example of Тaloe lake and Ak-Kol lake (Khakassia Republic) //15th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM 2015. Sofia, Bulgaria, 2015. - Volume I. - Geology, Mineral processing, oil and gas exploration. - P. 537-542.

9. Bridges E.M., Burnham C.P. Soils of the State of Bahrain [El. resource]. - Wageningen University & Research. - URL: http://library. wur.nl/isric/fulltext/isricu_i4629_001.pdf

10. Bashir Nwer Soil resources in Libya (National Report) [El. resource] // Soil Resources of Mediterranean and Caucasus Countries. -European Comission. - Publications of the European Communities, Luxembourg. - 2013. - P. 175-188. URL: http://eusoils.jrc. ec.europa.eu/ESDB_Archive/eusoils_docs/other/EUR25988EN.pdf

11. Kulizhskii S.P., Rodikova A.V., Shamshaeva V.F. Lake Shira: mikrozonality of the soil cover of lake depressions in the Shira steppe // Contemporary Problems of Ecology. - 2009. - Vol. 2. - №2. - Р. 103-108.

12. Lebedeva-Verba M., Chizhikova N., Lebedev M. Mineralogical and Micromorphological Investigations of Solt Accumulations in Solonchak of Uzbekistan [El. resource] // Journal of Arid Land Studies. - 2015. - Vol. 25. - №3. - P. 249-251. URL: https://www. jstage.jst.go.jp/article/jals/25/3/25_249/_article

13. Lebedeva (Verba) M.P., Lopukhina O.V., Kalinina N.V. Specificity of the Chemical and Mineralogical Composition of Salts in Solonchak Playas and Lakes of the Kulunda Steppe // Eurasian Soil Science. - 2008. - Vol. 41. - №. 4. - P. 416-428. DOI: 10.1134/ S106422930804008X

14. Crouvi1 O., Zaidenberg R., Shapiro M. Soil Resources of Israel [El. resource] // Soil Resources of Mediterranean and Caucasus Countries. - European Comission. - Publications of the European Communities, Luxembourg. - 2013. - P. 114-132. URL: http:// eusoils.jrc.ec.europa.eu/ESDB_Archive/eusoils_docs/other/EUR25988EN.pdf

15. World reference base for soil resources 2006. A framework for international classification, correlation and communication / Food and Agriculture Organization of the United Nations. - Rome, 2006. - 130 p.

Сведения об авторах:

Кулижский Сергей Павлинович, проректор по социальной работе, заведующий кафедрой почвоведения и экологии почв биологического института Национального исследовательского Томского государственного университета, доктор биологических наук, профессор E-mail: kulizhskiy@yandex.ru

Родикова Анна Викторовна, доцент кафедры почвоведения и экологии почв биологического института Национального исследовательского Томского государственного университета,

кандидат биологических наук E-mail: rodikovaav@mail.ru

Попова Светлана Викторовна, магистрант второго года обучения кафедры почвоведения и экологии почв биологического института Национального исследовательского Томского государственного университета,

E-mail: svpopova94@gmail.com

634041 Томск, пр. Ленина, НИ ТГУ, ауд. 36, 138, тел. (3822)534 866

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.