CC BY
24
УДК 504.53.06
ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ ПОДТОПЛЕНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЛЕВОГО БЕРЕГА РЕКИ КУБАНЬ
В.С. Цховребов, д.с.-х.н., Ю.В. Грищенко, А.А. Новиков, к.с.-х.н., Л.В. Трубачева, к.с.-х.н.
Ставропольский государственный аграрный университет, e-mail: tshovrebov@mail.ru
Обводнение больших территорий Ставропольского края привело к повышению уровня грунтовых вод. По методу ключей был выбран подтопленный участок, заложены 3 разреза в авто-морфных и гидроморфных условиях. Установлено, что основной причиной подтопления служат особенности геологического и геоморфологического строения территории левобережной предгорной части реки Кубань. Здесь выделяют пять надпойменных террас. По геологическому строению почвогрунты террас имеют следующее строение: 1-й слой - цокольный, сложенный коренными, глинистыми, очень плотными породами майкопской свиты, который является региональным водоупором на пути инфильтруюшихся атмосферных осадков; 2-й слой песчано-галечниковый, являющаяся водоносным горизонтом; 3-й слой - толща аллювиально-эоловых карбонатных суглинков, которые перекрывают водоносный песчано-галечниковый слой; 4-й слой -почвенный покров. Подтопление почв в основном происходит на первой и второй надпойменной террасах. В совокупности со сложным литологическим строением почвогрунтов второй причиной подтопления почв является наличие орошаемых систем на верхних террасах реки. Подтопление черноземов приводит к их засолению, осолонцеванию и подщелачиванию.
Ключевые слова: чернозем выщелоченный, подтопление, засоление, осолонцевание, обменный натрий.
REASONS AND CONSEQUENCES OF BLOCKING OF CHERNOZOMS OF LOADED LEFT SHORE OF THE KUBAN RIVER
Dr.Sci. V.S. Tshovrebov, Yu.V. Grishchenko, Ph.D. A.A. Novikov, Ph.D. L.V. Trubacheva
Stavropol State Agrarian University, e-mail: tshovrebov@mail.ru
Watering large areas of the Stavropol Territory has led to an increase in the level of groundwater. By the key method, a flooded area was selected, 3 sections were laid in automorphic and hydromorphic conditions. It is established that the main reason for the underflooding of the economy is the features in the geological and geomor-phological structure of the territory. The farm occupies the left-bank foothill part of the Kuban River. There are five above-flood terraces. According to the geological structure, the soils of the terraces have the following structure: the 1st layer is a basin, composed of indigenous, clayey, very dense rocks of the Maikop suite, which is a regional water body on the way of infiltrating atmospheric precipitation; The second layer is sandy-pebble, which is an aquifer; The third layer is a stratum of alluvial-eolic carbonate loams, which overlap the aquifer sandy-pebble layer; 4th layer - soil cover. Flooding of soils mainly occurs on the first and second above-floodplain terraces. Together with the complex lithological structure of soil and soil, the second cause of soil underflooding is the presence of irrigated systems on the upper terraces of the river. The flooding of chernozems leads to their sal-inization, alkalinization and alkalization.
Keywords: leached chernozem, flooding, salinization, solonetzation, exchange sodium.
Проблема подтопленных земель сельскохозяйственного назначения в Ставропольском крае в настоящее время особенно актуальна [1-2]. Причинами этого процесса стало обводнение больших территорий края и дополнительный приток влаги за счет атмосферных осадков в сравнении со средними многолетними показателями за последнее десятилетие [3-4]. Изменение гидрогеологического режима привело к снижению плодородия почв -ухудшению физических, химических свойств, а
также развитию процессов вторичного засоления и осолонцевания [5-6]. Несмотря на актуальность проблемы, наблюдения за подтоплением земель до настоящего времени проводилось только на орошаемых землях. Но исследования показали, что поднятие грунтовых вод отмечаются и на богарных землях не только примыкающих к орошаемым массивам, но и на удалении от них.
Цель исследования - выявить причины подтопления черноземов левого берега р. Кубань и
установить их влияние на солевой состав, состав обменных оснований и рН исследуемых почв.
Объекты и методы исследования. Исследования проводили в ЗАО СХП «Колос» Кочубеевского района на черноземе выщелоченном мощном тяжелосуглинистом на лессовидных суглинках. Климат территории характеризуется неустойчивым, а иногда и недостаточным увлажнением. Район недостаточно жаркий. Сумма положительных температур 3000-3200°С. Средняя температура июля составляет 22°С, а января - 4,5 °С. Минимальная температура достигает -34°С, а максимальная +40°С. Среднеегодовое количество осадков - 526 мм. Наибольшее количество осадков приходится на вегетационный период. Сумма их за период активных температур составляет 350-400 мм, ГТК территории равен 1,0-1,2.
По методу ключей был выбран подтопленный участок, заложены 3 разреза в автоморфных и гид-роморфных условиях и детально обследованы. В автоморфных условиях чернозем выщелоченный (разрез 1) в начальной стадии подтопления переходит в чернозем выщелоченный луговый (разрез 2, окраина мочара) и в лугово-глеевый мочаристый (разрез 3) или мочар. Уровень грунтовых вод в пределах 5,0-6,0 м в разрезе 1; 0,7-1,0 м в разрезе 2 и 0,2-0,4 м в разрезе 3 с периодическим выклиниванием на поверхность. Естественная растительность мочара представлена ситниковыми, осоками и тростником обыкновенным.
Исследования проводили по следующим методикам: сумма поглощенных оснований по методу Каппена-Гильковица; рНН2О потенциометрическим методом Труога; плотный остаток водной вытяжки ГОСТ 26423-85; водорастворимый кальций и магний ГОСТ 26428-85; водорастворимый натрий ГОСТ 27753.12-88; водорастворимый бикарбонат-ион ГОСТ 26424-85; хлорид-ион ГОСТ 26951-86; сульфат-ион ГОСТ 26426-85.
Результаты исследований. Установлено, что основной причиной подтопления хозяйства служат особенности в геологическом и геоморфологическом строении территории в совокупности с фактором орошения. В геологическом прошлом регион представлял собой арену деятельности русла р. Кубань, которое постепенно смещалось в правую сторону, вплоть до настоящего его положения. В геоморфологическом плане междуречье Б. Зеленчук -Уруп представляет собой серию широких (от 10-12 до 25-40 км) террас, сменяющих одна другую в направлении на юг от современного русла р. Кубань в следующем порядке: 1 . современная терраса над поймой реки; 2. хвалынская, возвышающаяся над современным уровнем реки от 7 до 12 м; 3. древняя хвалынская, превышающая вторую на 2530 м; 4. хазарская, превышающая на 50-75 м; 5. бакинская, с превышением четвертой на 230-250 м.
По литологии почвогрунты террас имеют следу-
ющее строение: 1 слой - цокольный, сложенный глинистыми породами майкопской свиты, который является региональным водоупором на пути ин-фильтруюшихся атмосферных осадков; 2 слой -песчано-галечниковый, являющийся водоносным горизонтом. Согласно нашим исследованиям его мощность на 2-й и 3-й террасах колеблется в пределах 1,5-2,5 м. На 4-й и 5-й террасах, по данным Е.А. Казинцева [7], мощность песчано-галечниковой толщи увеличивается до 4,5 м; 3 слой - толща аллю-виально-эоловых карбонатных суглинков, которые перекрывают водоносный песчано-галечниковый горизонт на 2-й и 3-й террасах мощностью от 0,4 до 2,0 м, на 4-й достигают 8 м, а на 5-й - 13-16 м; 4 слой - почвенный покров.
Подтопление почв в основном происходит на первой и второй надпойменной террасах. Хозяйства, расположенные на 4-й и 5-й террасах на расстоянии 40-50 км имеют орошаемые участки. Мощный слой почвогрунтовой толщи, свободный отток грунтовых вод, сформированных орошаемыми водами и промывной тип водного режима на третьей и четвертой надпойменных террасах обеспечивают наполнение водоносного горизонта, который в 2-2,5 раза превышает мощность водоносного горизонта на 2-й и 1 -й террасах, то при его наполнении создается высокий гидравлический напор. Таким образом, подтопление формируется далеко от участков орошения.
При изучении вероятного засоления почв был исследован их качественный состав в разрезах 2 и 3 (табл. 1). Так как почвы разреза 1 не засолены, то не было необходимости в исследовании их качественного состава. Установлено что, на черноземе выщелоченном автоморфном фоновое содержание солей менее 0,2% и почвы не засолены. На окраине мочара происходит увеличение исследуемого показателя до 1,14% в верхней части и до 1,52% в средней части профиля. К метровой глубине наблюдается тенденция к снижению содержания солей. Тип засоления сульфатно-хлоридный, но с почти одинаковым содержанием хлоридов и сульфатов. Среди катионов необходимо отметить высокое содержание натрия, которое в 3-4 раза превосходит содержание, как кальция, так и магния. Можно предположить, что засоление носит явно выраженный токсичный характер.
На черноземе луговом глеево-мочаристом наблюдается еще большее увеличение в содержании солей и почву можно классифицировать как солончак. Тип засоления и соотношение между катионами аналогично чернозему луговому. Примечательно, что вниз по профилю содержание солей снижается. Следовательно, засоление носит частично выпотной характер. Таким образом, переувлажнение черноземов выщелоченных приводит к их существенному засолению.
1. Содержание водорастворимых солей в зависимости от степени подтопления чернозема выщелоченного
Глубина, см Чернозем автоморф-ный Чернозем луговый Чернозем луговой глеево-мочаристый (мочар)
Е солей, % HCOз- СГ ЭО4 Ca Mg2+ Е солей, % HCOз- СГ SО42" Ca Mg2+
Е солей, % мг-экв/100 г мг-экв/100 г
0-10 0,183 1,14 2,48 7,67 7,53 3,44 3,13 11,11 1,63 3,55 10,97 10,77 4,92 4,48 15,89
10-20 0,118 1,06 2,2 6,73 6,6 3,02 2,75 9,74 1,57 3,42 10,57 10,37 4,74 4,31 15,31
20-30 0,115 1,35 2,94 9,08 8,92 4,08 3,71 13,16 1,55 3,38 10,43 10,24 4,68 4,26 15,11
30-40 0,107 1,52 3,31 10,23 10,04 4,59 4,18 14,82 1,55 3,38 10,43 10,24 4,68 4,26 15,11
40-50 0,105 1,46 3,18 9,82 9,65 4,41 4,02 14,23 1,47 3,2 9,89 9,72 4,44 4,04 14,33
50-60 0,080 1,31 2,85 8,81 8,66 3,96 3,6 7,44 1,33 2,9 8,95 8,79 4,02 3,66 12,97
60-70 0,065 1,37 2,98 9,22 9,06 4,14 3,76 13,36 1,23 2,68 8,28 8,13 4,01 3,65 11,99
70-80 0,066 1,37 2,98 9,22 9,06 4,14 3,76 13,36 1,11 2,42 7,47 7,33 3,35 3,05 10,82
80-90 0,105 1,20 2,61 8,07 7,93 3,62 3,3 11,7 0,96 2,09 6,46 6,34 2,9 2,64 9,36
90-100 0,130 1,08 2,22 6,75 6,61 3,06 2,78 9,75 0,72 1,57 4,84 4,76 2,17 1,98 7,02
НСР05 0,06 0,05
2. Состав обменных оснований ключевой участок № 4 _(СХП «Колос» Кочубеевский ^ район) _
Глубина, см Са2+ Мg2+ К+ Е Са2+ Мg2+ К+
мг-экв/100 г % от суммы
Чернозем выщелоченный автомо рфный
0-10 19,6 5,0 0,9 1,2 26,7 73,4 18,7 3,4 4,5
10-20 19,5 5,0 0,8 1,3 26,6 73,3 18,8 3,0 4,9
20-30 19,4 5,0 0,8 1,2 26,4 73,4 18,9 3,0 4,5
30-40 19,1 5,0 0,8 1,2 26,1 73,1 19,1 3,1 4,6
40-50 19,0 5,0 0,8 1,2 26,0 73,0 19,2 3,1 4,6
50-60 19,2 5,1 0,7 1,0 26,0 73,8 19,6 2,7 3,8
60-70 19,3 5,1 0,6 1,0 26,0 74,2 19,6 2,3 3,8
70-80 19,3 4,5 0,7 1,0 25,9 74,5 17,3 2,7 3,9
80-90 19,4 4,8 0,6 1,0 25,8 75,1 18,6 2,3 3,9
90-100 19,6 4,7 0,6 0,5 25,4 77,1 18,5 2,4 1,9
Чернозем луговый
0-10 19,8 5,7 0,8 2,5 28,8 68,5 19,7 2,7 8,6
10-20 19,8 5,7 0,8 2,3 28,6 69,2 19,9 2,8 8,0
20-30 19,7 5,8 0,6 2,3 28,4 69,3 20,4 2,1 8,1
30-40 19,7 5,9 0,8 1,8 28,2 69,8 20,9 2,8 6,3
40-50 19,6 5,8 0,9 1,7 28,0 70 20,7 3,2 6,1
50-60 19,4 5,7 0,9 2,4 28,4 68,3 20,1 3,3 8,4
60-70 19,3 5,6 1,0 2,7 28,6 67,4 19,6 3,5 9,4
70-80 19,2 5,6 1,1 2,5 28,4 67,6 19,7 3,9 8,8
80-90 19,1 5,6 1,1 2,6 28,4 67,2 19,7 3,9 9,1
90-100 19,0 5,0 1,0 2,8 28,4 66,9 19,6 3,5 9,8
Чернозем луговой глеево-мочаристый (мочар)
0-10 19,6 5,7 0,5 3,1 28,9 67,8 19,7 1,7 10,7
10-20 19,5 5,7 0,6 3,1 29,0 67,2 19,6 2,1 10,6
20-30 19,4 5,8 0,8 2,8 28,8 67,3 20,1 2,8 9,7
30-40 18,4 5,9 0,8 2,5 28,6 64,3 20,6 2,8 8,7
40-50 19,5 5,8 0,8 2,4 28,5 38,4 20,4 2,8 8,4
50-60 19,5 5,7 0,8 2,6 28,6 68,1 19,9 2,8 9,1
60-70 19,5 5,8 0,9 2,3 28,5 68,4 20,4 3,1 8,1
70-80 19,4 5,8 1,1 2,1 28,4 68,3 20,4 3,8 7,4
80-90 19,3 5,7 1,1 2,0 28,2 68,4 20,2 3,9 7,1
90-100 19,2 5,5 1,3 2,0 28,0 68,5 19,6 4,6 7,1
При изучении состава обменных оснований были выявлены существенные различия между участками исследования (табл. 2).
3. Показатели pHH2o почв ключевых участков
Глубина, см Чернозем выщелоченный Чернозем выщелоченный Чернозем луговой глеево- НСР05
автоморфный луговый мочаристый (мочар)
0-10 7,2 7,3 7,8 0,12
10-20 7,2 7,3 7,8 0,14
20-30 7,2 7,4 7,8 0,13
30-40 7,1 7,6 7,9 0,11
40-50 7,2 7,4 7,9 0,12
50-60 7,3 7,6 7,9 0,11
60-70 7,6 8,0 7,9 0,12
70-80 8,2 8,0 7,9 0,14
80-90 8,3 8,1 8,0 0,13
90-100 8,3 8,1 8,2 0,12
При подтоплении черноземов выщелоченных происходит существенная перестройка в состоянии почвенно-поглощающего комплекса. При незначительных изменениях в сумме обменных оснований наблюдается снижение в содержании обменного калия и увеличение количества обменного натрия на черноземе луговом и луговом глеево-мочаристом (мочаке). Так, содержание обменного натрия по профилю чернозема выщелоченного ав-томорфного находится в пределах в среднем от 3 до 4,5% от суммы поглощенных катионов, что позволяет классифицировать эти почвы как не солонцеватые. На черноземе выщелоченном луговом происходит увеличение изучаемого показателя до 8,0-8,6% в верхних горизонтах почвы, что позволяет классифицировать эти почвы как слабосолонцеватые. На черноземе луговом глеево-мочаристом исследуемая величина возрастает до 10,6-10,7% от суммы и данные почвы можно классифицировать как среднесолонцеватые. Для классической диагностики солонца не хватает только наличия так называемого «пуза» в профильном распределении данного катиона. Следовательно, при подтоплении чернозема выщелоченного происходит его осолон-цевание.
При изучении рН почвенной среды выявили, что чернозем выщелоченный автоморфный обладает нейтральной реакцией (табл. 3). Ниже полуметровой зоны происходит увеличение рН до щелочной
за счет карбонатности почвообразующей породы. На окраине мочара при появлении признаков подтопления наблюдается увеличение изучаемого показателя, хотя и незначительное. В центре мочара ситуация изменяется. Происходит существенное подщелачивание черноземов, что подтверждает анализ математической обработки. Кислотно-щелочной потенциал возрастает до 7,8 ед., что на 0,5 ед. выше, чем на черноземе луговом и на 0,6 ед., чем на его автоморфном аналоге. Изменения рН можно объяснить двумя причинами: 1 - увеличение доли поглощенного натрия в составе ППК, и 2 -развитием анаэробных процессов при подтоплении, носящих восстановительный характер.
Таким образом, подтопление почв левого берега реки Кубань вызвано орошением территорий, находящихся на верхних террасах реки. При подтоплении черноземов выщелоченных происходит их засоление и зональные почвы переходят в разряд солончаковых. В составе поглощенных катионов возрастает доля натрия, что позволяет классифицировать черноземы луговые, занимающие окраину мочака как слабосолонцеватые, а черноземы в центре мочака как средне-солонцеватые. При подтоплении черноземов происходит существенное подщелачивание среды (на 0,5-0,6 рН) в результате возникновения анаэробной обстановки и увеличения доли обменного натрия.
Литература
1. Цховребов В.С., Фаизова В.И., Калугин Д.В., Никифорова А.М., Новиков А.А. Эволюция и деградация черноземов Центрального Предкавказья // Вестник АПК Ставрополья, 2012, № 3 (7). - С. 123-125.
2. Зайдельман Ф.Р., Давыдова И.О. Причины ухудшения химических и физических свойств черноземов при орошении неминерализованными водами // Почвоведение, 1989, № 11. - С. 101-108.
3. Зайдельман Ф.Р., Тюльпанов В.И., Ангелов Е.Н., Давыдов А.И. Почвы мочарных ландшафтов - формирование, агроэкология и мелиорация. - М.: Издательство МГУ, 1998. - 162 с.
4. Лысенко В.Я. Эколого-почвенная эволюция черноземов Ставропольского плато при современном земледелии: автореф. дисс. к.с.-х.н. - Ставрополь, 1998. - С. 12-15.
5. Слюсарев В.Н., Мышко М.Н., Осипов А.В. Физико-химические свойства почв в различных агроценозах // Труды КубГАУ, 2009, № 10. - С. 367.
6. Хлопянов А.Г., Пенчуков В.М., Есаулко А.Н., Шутко А.П., Лысенко И.О. Экологические проблемы сельского хозяйства Ставропольского края // Вестник АПК Ставрополья, 2015, № 2. - С. 14-20.
7. Казинцев Е.А. Гидрогеологические условия Центрального и Восточного Предкавказья // Мелиорация и орошение почв равнинного Кавказа. - М.: Наука, 1986. - С. 44-52.
