CC BY
77ЭКОСИСТЕМЫ: ЭКОЛОГИЯ И ДИНАМИКА, 2018, том 2, № 2, с. 40-64
————— ДИНАМИКА ЭКОСИСТЕМ И ИХ КОМПОНЕНТОВ =======
УДК 631.4
ТРЕНД РАЗВИТИЯ ПОЧВ АРИДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПОД ВЛИЯНИЕМ РАЗЛИЧНОГО АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ (АСТРАХАНСКАЯ ОБЛАСТЬ)1
© 2018 г. Е.И. Панкова*, М.В. Конюшкова*' **, В.И. Мухортов***
*Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россия, 119017, г. Москва, Пыжевский пер., д. 7, стр. 2. E-mail: pankova22@mail.ru **Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Россия, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1. E-mail:mkon@inbox.ru ***Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия Россия, 416251, Астраханская обл., с. Соленое Займище, квартал Северный, д. 8
Изучены свойства антропогенно-измененных светло-каштановых, бурых аридных и светлых ксероморфных солонцов в полосе контакта сухостепной и полупустынной зон в пределах правобережья Прикаспия на границе северной Сарпинской равнины и южной Сарпинской низменности. Рассмотрены свойства почв в орошаемых и богарных условиях. В результате более чем 40-летнего орошения произошел подъем грунтовых вод и существенное изменение свойств почв бывшего солонцового комплекса сухостепной зоны, в основном, в положительную сторону. Негативные изменения охватывают небольшую площадь орошаемых почв и связаны, в первую очередь, с окарбоначиванием пахотного горизонта с образованием крупноглыбистой структуры на бывших солонцах и солонцеватых почвах. Несмотря на близкое залегание грунтовых вод, на изучаемом орошаемом участке не произошло вторичного засоления и осолонцевания почв, что указывает на то, что с орошаемого участка в целом идет отток солей вместе с грунтовой водой. Богарная пахота возрастом более 50 лет, расположенная на территории с бурыми аридными почвами и солонцами, привела к сильному иссушению профиля почв и формированию глыбистого пахотного карбонатного горизонта. Многолетняя (около 20 лет) залежь не обеспечила какого-либо улучшения свойств солонцеватых бурых аридных почв и солонцов.
Ключевые слова: солонцы, солонцеватые бурые и светло-каштановые почвы, вторичное засоление, Сарпинская низменность, окарбоначивание пахотного горизонта, динамика засоления, засоленные почвы, орошение, пашня, мелиорация. DOI: 10.24411/2542-2006-2018-10008
Целью работы являлось определение особенностей целинных, орошаемых, богарных и залежных почв аридных территорий России на примере почв Астраханской области для выявления направленности их развития при антропогенном воздействии.
Материалы и методы исследования
Изучение антропогенно-измененных почв и их целинных аналогов проводилось в сентябре 2011 года на землях Прикаспийского научно-исследовательского института аридного земледелия (ПНИИАЗ) на правобережье Волги (рис. 1) у селения Соленое Займище (Черноярский район Астраханской области). Сведения о природных условиях и почвах района наших работ подробно рассмотрены в публикациях В.П. Зволинского и В.Г. Ларешина (Зволинский, Ларешин, 1996; Зволинский, 1991), В.В. Горчакова и Т.В.
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 16-04-00570).
Мулешевой (1999, 2000). Результаты исследований 2011 года по целинным почвам объекта исследований опубликованы ранее (Панкова и др., 2014; Рапкоуа й а1., 2014). Поэтому в данной статье на характеристике природных условий объекта исследований, и в том числе, на особенностях целинных почв остановимся очень кратко.
Рис. 1. Схематическая карта природного районирования Прикаспийской низменности (Доскач, 1979). Условные обозначения. Границы: 1 - Прикаспийской низменности, 2 -природных областей, 3 - природных районов, 4 - зоны полупустыни, 5 -литоморфологических поясов; 6 - место исследований. Природные области: I - Западный правобережный Прикаспий, II - Волго-Ахтубинская пойма и дельта Волги, III - Волго-
Уральское междуречье. Природные районы: I1 - Сарпинская ложбина, I2 - Северная Сарпинская низменная равнина, I3 - Приергенинская равнина, I4 - Южная Сарпинская низменность, I5 - Астраханская перевеянная низменная равнина, I6 - Центрально-Черноземельская песчаная равнина, I7 - Район бэровских бугров и подстепных ильменей, I8 -Нарын-Худукский озерный бессточный район, I9 - Прикумская грядово-ложбинная равнина, I10 - Приморская песчано-солончаковая низменная равнина, I11 - Манычская ложбина; II1 -Северная лугово-лесная пойма, II2 - Южная преимущественно луговая пойма, II3 - Вершина дельты, II4 - Средний пояс центральной части дельты, II5 - Приморский тростниковый пояс дельты, II6 - Западные подстепные ильмени, II7 - Восточные подстепные ильмени; III1 -Еруслано-Торгунская суглинистая сухостепная равнина, III2 - Приволжская опесчаненная гряда, III3 - Северо-западная бессточная суглинистая Джаныбекская полупустынная равнина, III4 - Приволжская песчано-супесчаная полоса с массивами перевеянных песков, III5 - Эльтонско-Боткульская супесчаная озерно-солончаковая равнина. Fig. 1. Map of natural zoning of the Caspian Depression (Доскач, 1979). Legend. Boundaries: 1 - of the Caspian Depression, 2 - of natural regions, 3 - of natural districts, 4 - of the semi-desert zone, 5 - of litho-morphological belts; 6 - study area; Natural areas: I - Western Caspian (right bank), II - Volga-Akhtuba floodplain and the Volga delta, III - the Volga-Ural interfluves. Natural districts: I1 -Sarpian hollow, I2 - Northern Sarpian lowland, I3 - Priergeninskaya plain, I4 - Southern Sarpian lowland, I5 - Astrakhan aeolian lowland, I6 - Central Cherny Zemly sand plain, I7 - Baer mounds and steppe lakes, I8 - Naryn-Khuduk lacustrine closed region, I9 - Kuma ridge-hollow plain, I10 -Coastal sandy and saline lowland, I11 - Manych hollow; II1 - Northern meadow-forest floodplain, II2 - Southern meadow floodplain, II3 - Upper delta, II4 - Central delta; II5 - Coastal cane belt of delta, II6 - Western steppe lakes, II7 - Eastern steppe lakes; III1 - Yeruslan-Torgun loamy dry steppe plain, III2 - Volga sand ridge, III3 - Dzhanybek Northwest closed loamy semidesert plain, III4 - Volga sand belt with aeolian sands, III5 - Elton-Botkul sandy lacustrine solonchakous plain.
По схеме природного районирования Прикаспийской низменности (Доскач, 1979), район исследований находится в зоне стыка Северной Сарпинской низменной равнины с каштановыми почвами и Южной Сарпинской низменности с бурыми аридными почвами (рис. 1).
Северная Сарпинская низменная равнина сложена засоленными глинами, местами перекрытыми легкими отложениями протоков Волги (Егоров, Попов, 1976). К югу от нее выделяются районы Южной равнины, представляющие собой морскую и дельтово-морскую верхнехвалынскую равнину, в ложбинах сложенную суглинками, а между ложбинами -супесями и песками. Они преимущественно сложены легкими отложениями, а их облик более пустынный по сравнению с Северной низменной равниной. Участки наших исследований расположены в зоне контакта двух указанных частей.
Климатические условия объекта исследований характеризуются сухим жарким климатом (табл. 1). Значения гидротермического коэффициента (ГТК) составляют 0.3-0.5, климат оценивается как сухой пустынный (Агроклиматический справочник ... , 1961).
В районе работ сумма активных температур составляет 3300-3600°C. Лето жаркое и сухое, его среднемесячная температура составляет +24.5-25.5°С, а максимальная доходит до +41-44°С. Зима умеренно холодная, со среднемесячной температурой от -8.3°C до -10°С.
Годовое количество осадков - 250-260 мм. Крайне низкое увлажнение является одним из лимитирующих факторов при использовании земельных ресурсов объекта исследований. Это самые аридные земли России (Зволинский, Ларешин, 1996).
Особенно неблагоприятные метеоусловия сложились на исследуемой территории с октября 2010 года по июль 2011 года, т.е. в период наших исследований. За 11 месяцев выпало всего 136 мм осадков при испаряемости за теплый период (апрель-октябрь) 769.1 мм
(Отчет о НИР ..., 2011). За весенне-летний период вегетации выпало всего 39.6 мм осадков, что на 35.4 мм меньше среднемноголетней нормы. Такие экстремальные условия привели к практически полному иссушению пахотного слоя почвы в период наших работ.
Таблица 1. Основные климатические и погодные условия района исследования по данным метеостанции с. Черный Яр (Зволинский, Ларешин, 1996). Table 1. Main climatic and weather indices of the study area, according to the data of Cherny Yar weather station (Зволинский, Ларешин, 1996).
Наименование показателя январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь год
Средняя многолетняя месячная температура, °С -9.2 -8.4 -2 8.7 16.7 21.5 24.3 22.8 16.3 8.3 0.3 -5.3 7.8
Средняя многолетняя сумма активных температур, ^ 0 0 11 260 518 645 754 706 488 254 29 0 3665
Средняя многолетняя сумма эффективных температур выше 10°^ X 0 0 0 28 208 345 444 396 188 13 0 0 1622
Средняя многолетняя сумма эффективных температур выше выше 5°^ °С 0 0 0 78 363 495 599 551 338 99 0 0 2523
Средняя многолетняя сумма осадков, мм 18 18 18 18 31 26 23 18 23 20 20 20 256
Средняя многолетняя месячная относительная влажность воздуха, % 85 83 78 62 54 50 50 52 57 69 80 84 67
Средний многолетний месячный коэффициент аридности 0 0 0 0.69 0.59 0.4 0.3 0.25 0.47 0.78 0 0 0.49
Средняя многолетняя испаряемость, мм 0 0 0 79 146 199 216 199 130 57 0 0 1029
Средний многолетний коэффициент увлажнения, % 0 0 0 23 21 13 11 9 18 35 0 0 18
Средний максимум температуры воздуха, °С -5.6 -4.7 2.3 14.7 22.9 27.5 30.5 29.4 22.9 13.6 4.4 -2.1 13
Абсолютный максимум температуры воздуха, °С 12 12 21 31 36 39 40 43 37 30 18 11 43
Средний минимум температуры воздуха, °С -13 12.2 -6.2 3.3 10.6 15.8 18.2 16.5 10.3 3.5 -2.9 -8.4 3
Абсолютный минимум температуры воздуха, °С -38 -36 -29 -13 -4 3 7 4 -4 -10 -29 -36 -38
Средняя суточная амплитуда температур, °С 7.4 7.5 11.4 12.3 11.7 12.3 12.9 12.6 12.6 10.1 7.3 6.3 10
Средняя месячная скорость ветра, м/сек 5.4 4.9 5 4.3 4.3 4 3.6 3 4 4.5 4.6 5.2 4.5
Согласно почвенной карте Астраханской области (1985), почвенный покров района работ представлен комплексами светло-каштановых солонцеватых почв и солонцов, занимающих до 10-25% территории.
Светло-каштановые целинные почвы Сарпинской низменной равнины до глубины 60 см часто не засолены, реже отмечается слабое засоление с глубины 30 см (Зволинский, Ларешин, 1996). Почвы характеризуются низким содержанием гумуса (1.3-2%) в слое 020 см, глубже количество гумуса снижается до 1%. Содержание натрия в горизонтах В i и В2 составляет от 3-10% до 14% от суммы поглощенных катионов в солонцеватых почвах. Несолонцеватые почвы содержат 1-2% обменного натрия, но при этом часто характеризуются хорошо выраженной морфологической и физической солонцеватостью, о чем свидетельствует повышенное содержание физической глины и ила в солонцовых горизонтах (по сравнению с верхним светло-гумусовым горизонтом), повышенная плотность (1.4-1.5 г/см ) и низкая водопроницаемость.
Солонцы Сарпинской равнины характеризуются резкой дифференциацией почвенного профиля, утяжеленным гранулометрическим составом солонцового, часто засоленного горизонта, с содержанием поглощенного натрия до 15-20%. Преобладают мелкие и средние солончаковые солонцы преимущественно хлоридного и сульфатно-хлоридного химизма. Содержание гумуса в верхних горизонтах - 1.0-1.4%. Таким образом, солонцы, как обычно, характеризуются неблагоприятными водно-физическими свойствами: высокой плотностью солонцового горизонта (1.5-1.6 г/см ), низкой пористостью (до 41%), низким коэффициентом фильтрации (1-4 мм/час) и низкой водопрочностью структурных агрегатов верхних горизонтов (Зволинский, 1991). Характеристика целинных почв района наших исследований была подробно рассмотрена в статье Е.И. Панковой с соавторами (Панкова и др., 2014; Pankova et al., 2014). В настоящей статье основное внимание уделено антропогенно-измененным почвам. Для сравнения в таблицах приведены аналитические данные по целинным и антропогенно-измененным почвам объекта исследований.
Современные природные и антропогенные процессы эволюции почв в степной и сухостепной зонах рассмотрены в монографии Ф.И. Козловского (2003). Конкретные материалы, которые иллюстрируют изменение свойств антропогенно-нарушенных почв в районе наших исследований, приведены в работах В.П. Зволинского и В.Г. Ларешина (Зволинский, Ларешин, 1996; Зволинский, 1991), В.В. Горчакова и Т.В. Мулушевой (1999, 2000), И.Н. Любимовой (2003), Д.И. Люри с соавторами (2010).
Исследования на территории ОПХ «Ленинское» ПНИИАЗ проводились ранее в основном на орошаемых почвах светло-каштановой подзоны (Зволинский, Ларешин, 1996).
Основным источником орошения почв в ОПХ «Ленинское» является Черноярское водохранилище (Калмыцко-Астраханская рисовая оросительная система). Его строительство было начато в 1973 году (Зволинский, Ларешин, 1996), первую очередь сдали в 1978 году, а всю систему - в 1988 году. Все хозяйственные каналы оросительной системы построены в земляном русле. Орошение осуществлялось напуском на фоне открытой коллекторно-дренажной сети, а за пределами системы - дождеванием. Поливные воды пресные (минерализация - 0.74-0.76 г/л с преобладанием ионов Ca2+ и НСО3-).
Комплексность почвенного покрова и слабая общая дренированность полей обусловили подъем уровня грунтовых вод (УГВ): летом - до 2 ми выше, зимой - на 3-4 м. Минерализация воды - 2.0-2.6 г/л, в составе солей преобладают сульфаты натрия и магния.
К моменту наших исследований многократные обработки почв, выравнивание рельефа и нарезка борозд привели к существенному изменению профиля целинных почв. В антропогенно-нарушенных почвах сформировался различной степени выраженности пахотный слой, состоящий из фрагментов различных почвенных горизонтов (преимущественно верхних). Согласно исследованиям В.П. Зволинского и В.Г. Ларешина
(Зволинский, Ларешин, 1996; Зволинский, 1991), а также Т.В. Мулушевой (1999), через 20 лет освоения в условиях орошения светло-каштановые почвы преобразуются в светло-каштановые глубокосолончаковатые с очень незначительным содержанием обменного натрия (1.4-2.4%). В севообороте под воздействием травосмесей и томатов возрастает доля гуминовых кислот в составе гумуса, т.е. свойства почв явно улучшаются.
Целинный солонец среднестолбчатый «высокосолончаковый» (т.е. солончаковый) «остаточно-натриевый» трансформировался при орошении в солонец светло-каштановый глубокосолончаковый остаточно-натриевый хлоридно-сульфатного химизма (р. 18; Зволинский, Ларешин, 1996). Легкорастворимые соли практически были вымыты из метрового слоя или обнаруживаются только в нижней части первого метра, где отмечается слабое хлоридно-сульфатное засоление.
Таким образом, исследования ПНИИАЗ установили, что орошение почв солонцовых комплексов светло-каштановой подзоны способствовало уменьшению содержания поглощенного натрия и магния в составе обменных катионов, улучшению качественного состава гумуса и повышению плодородия почв (в данном случае не рассматриваются почвы под рисовниками, в которых отмечены резкие изменения почвенных свойств).
Интересные материалы, характеризующие изменение почв богарных пашен и разновозрастных залежей района исследований, были обобщены в работе Д.И. Люри с соавторами (2010), где приведены сведения о трансформации в результате богарного землепользования светло-каштановых, бурых аридных почв и солонцов светлых, а также прослеживается изменение почв в условиях разновозрастной залежи. Показано, как изменяются светло-каштановые и бурые почвы в условиях богары и с какой скоростью идет восстановление растительности и свойств почв на залежных землях. Авторы утверждают, что комплексность растительного покрова восстанавливается на 30-летней залежи, а восстановление почв идет значительно медленнее, вероятно, не ранее, чем через 100 лет. При этом констатировано, что на первом этапе восстановления (20-30 лет) снижается содержание гумуса по сравнению с целинной почвой, сохраняется неоднородная агрогенная структура пахотного горизонта, наблюдается выщелачивание солей (до глубины 100 см в светло-каштановых почвах и до - 70 см в солонцах) и повышается рН среды до 9.0
В солонцах 5-летней залежи зафиксировано возрастание гумуса в связи с развитием злаковой костровой (Бготш tectorum) растительности, сглаживаются различия в залежных почвах бывших солонцов и светло-каштановых почв. На 30-летней залежи восстанавливается комплексность растительного покрова и усиливаются различия в свойствах почв - солонцов, светло-каштановых и бурых аридных почв. Трансформация почв на богаре и на залежи выявила ту же направленность их развития, которая была зафиксирована и на светло-каштановых почвах. При этом авторы доказывают, что и на 100-летней залежи полного восстановления нарушенных почв не происходит (Люри и др., 2010).
Таким образом, к настоящему времени накоплен достаточно обширный материал, характеризующий как целинные, так и антропогенно-измененные почвы аридных экосистем.
Мы поставили задачу еще раз проанализировать антропогенное воздействие на свойства почв аридных экосистем в районе Соленого Займища Астраханской области.
Результаты и обсуждения
Выбор антропогенно-преобразованных почв проводился с учетом истории полей под руководством сотрудника ПНИИАЗ - В.И. Мухортова. Были изучены почвы орошаемого участка «Суводя» и богарного участка «Несевооборот» Участок «Суводя» орошается с 1967 года с помощью дождевания ДДА-100М с овоще-кормовым севооборотом (люцерна-люцерна-люцерна-зерновые-овощи-кукуруза). Обработка почвы - отвальная вспашка на
3
глубину 25-27 см. Оросительные нормы составляли: под люцерной - 3200-4000 м /га (8-10
33
поливов при поливной норме 400 м /га); под овощами - 7000 м /га (12-15 поливов при норме 500 м3/га); под зерновыми - 1800-2400 м3/га (6-8 поливов при норме 300 м3/га); под
33
кукурузой - 6000-6400 м/га (15-16 поливов при норме 400 м /га).
Участок «Несевооборот» распахан с 1956 года и использовался под посев зерновых в парозерновом севообороте: черный пар - озимые (яровые) - яровые. В 1980 году к богарному участку сделали припашку, которую в 1990 году из-за низких урожаев пустили в залежь, в 1994 году засеяли житняком, в течение двух лет использовавшимся для сенокошения, а затем под пастбище.
На орошаемом участке был изучен агрозем солонцовый орошаемый (бывший солонец, р. А-3; рис. 2) и агроземы текстурно-карбонатные орошаемые (бывшие каштановые почвы, р.р. А-4, А-5, А-6, А-7), на богарной пашне - агробурая почва (бывшая бурая аридная почва, р. А-11, пашня) и агробурая сильносолонцеватая почва (р. А-9, залежь). В поле определен как агросолонец и по содержанию поглощенного натрия может быть отнесен к солонцам.
Все разрезы привязаны по GPS, проведено морфологическое описание почв. В образцах почв определяли рН, состав водной вытяжки 1:5, обменные основания и другие виды анализов по общепринятым методикам (Воробьева, 2006).
Орошаемый участок «Суводя»
Орошение участка осуществляется волжской водой хорошего качества (табл. 2). До орошения в почвенном покрове участка преобладали светло-каштановые почвы, незасоленные в первом метре или слабозасоленные во втором метре и формирующиеся в комплексе с солонцами солончаковыми, засоленными в верхних 0-30 см; состав солей хлоридный и сульфатно-хлоридный (Зволинский, Ларешин, 1996; Мулушева, 1999).
При этом следует указать, что у воды в ключе Соленое Займище (около уреза р. Волга) повышенная минерализация (около 5 г/л) и неблагоприятный состав (SAR-20). Однако эти воды не связаны с оросительными и грунтовыми водами орошаемого участка.
Характеристика антропогенно-измененных орошаемых (бывших светло-каштановых почв и светлых солонцов) дана на основе исследований, которые мы проводили на ключевом участке, расположенном в пределах одного орошаемого поля, подвергавшегося планировкам, обработкам и орошению. По данным ПНИИАЗ, в течение 44 лет участок использовали в овоще-кормовом севообороте, а в 2011 году на нем посеяли пшеницу. Поле орошается с 1956 года.
Первоначально проводился поверхностный полив, а с 1965 года - полив дождеванием (ДДА-100); оросительная норма составляла 6000 м /га. До орошения грунтовые воды залегали глубоко (>10 м). В 1978 году построено водохранилище в балке Кривая Лука. Кроме того, большие площади на территории ПНИИАЗ использовали под рис.
В результате подтопления и орошения уровень грунтовых вод резко поднялся до 2. 22.5 м. В 90-е годы орошение на некоторое время прекратилось. После возобновления орошения уровень грунтовых вод вновь достиг 2-2.5 м. Воды слабоминерализованные (до 3 г/л), состав солей хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлоридный (табл. 2).
Антропогенно-измененные орошаемые светло-каштановые почвы (характеристика целинных светло-каштановых почв региона (рр. 1 и 2) приведена в таблицах 3, 4, 5) в настоящее время представлены агроземами вторично-гидроморфными, текстурно-карбонатными, преимущественно незасоленными (рр. А-4, А-5, А-6, А-7). Приведем морфологическое описание разреза А-4.
Разрез А-4 до орошения - светло-каштановая почва находится в центре поля с относительно ровной поверхностью, распахана после уборки урожая, крупных глыб нет.
Рис. 2. Точки исследования на космическом снимке Landsat. Fig. 2. Study sites at the Landsat imagery.
Таблица 2. Химический состав грунтовых и поливных вод (время отбора образцов воды -сентябрь 2011 года). Table 2. Chemical composition of ground waters and irrigation waters (the sampling took place in September 2011).
№ разреза или источник воды рH CO32- HCO3- SO42- C1- Cумма анионов Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Сумма катионов Минерализация Mg/Ca SAR
ммоль-экв./л г/л
Оросительная вода из канала 7.98 нет 2.12 1.36 1.17 4.65 2.2 1.7 0.75 0.19 2.64 0.33 0.77 0.54
ЦМС-2 (насосная станция) 7.86 нет 2.12 1.88 1.44 5.44 2.5 2 1.19 0.1 3.29 0.38 0.8 0.79
Волжская вода в районе Соленого Займища 7.93 нет 2.2 1.68 2.07 5.95 2.6 1.5 2.06 0.07 3.63 0.41 0.58 1.44
Ключ у Соленого Займища 8.56 0.96 4.36 26.00 40.50 71.82 11.9 8.9 65.17 0.06 74.13 4.86 0.75 20.21
Грунтовая вода (разрез А-3), УГВ=2.2 м 7.56 0.32 2.92 7.20 9.45 19.89 4.8 6.36 7.29 0.06 13.71 1.22 1.33 3.09
Грунтовая вода (разрез А-4), УГВ=2.2 м 7.99 нет 3.16 16.20 6.03 25.39 7.3 10 6.71 0.04 16.75 1.61 1.37 2.28
Таблица 3. Характеристика целинных и антропогенно-измененных орошаемых почв светло-каштановой подзоны ОПХ «Ленинское» Астраханской области. Table 3. Characteristics of virgin and anthropogenically transformed irrigated lands of a light-chestnut sub-zone of experimental production farm "Leninskoye" of Astrakhan Region.
Разрез Глубина Название горизонта pH Гумус, % CO2 карбоната, % SO4 гипса, % Гранулометрический состав
<0.001 <0.01
1 2 3 4 5 6 7 8 9
A-1, Целинная светло-каштановая малогумусная, легкосуглинистая, подстилаемая супесью. 47.93840° с.ш., 46.13052° в.д., -5 м н.у.м. БС 0-10 AJ1 8.31 0.97 2.0 н/д* н/д н/д
10-20 AJ2 8.47 0.84 0.8 н/д н/д н/д
20-32 BMK1 8.28 0.92 0.1 н/д н/д н/д
32-42 BMK2 8.27 0.74 7.9 н/д н/д н/д
50-70 CAT 8.88 н/д 17.2 н/д н/д н/д
80-105 Cca.s 8.6 н/д 11.1 н/д н/д н/д
105-125 Cca.s 8.53 н/д 8.0 н/д н/д н/д
125-135 D1ca.s 8.23 н/д 7.4 0.587 н/д н/д
150-160 D2ca.s 8.35 н/д 1.1 0.078 н/д н/д
165-180 D2ca.s 8.37 н/д 7.9 0.474 н/д н/д
180-200 D2ca.s 8.35 н/д 3.2 0.082 н/д н/д
Продолжение таблицы 3.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
А-2, Целинная 0-10 AJ1 8.53 1.42 2.3 н/д 6.67 10.42
светло-каштановая 10-17 AJ2 8.7 1.02 1.4 н/д 6.66 9.57
малогу-мусная 20-30 BMK1 8.49 0.73 0.3 н/д 25.24 36.3
глубокосолон- 30-40 BMK2 8.42 н/д 3.5 н/д 23.8 35.68
чаковатая, 40-60 CAT 8.8 н/д 14.6 н/д 27.13 43.81
супесчаная, с 20 см 60-80 CAT 8.91 н/д 16.4 н/д 24.36 44.81
суглинистая. 85-100 Cca.s 8.87 н/д 9.8 н/д 20.64 33.05
47.93846° с.ш., 100-115 Cca.s 8.66 н/д 8.9 0.016 23.86 32.93
46.13045° в.д., -4 120-140 D1ca.s 8.39 н/д 6.8 0.415 19.5 28.73
м н.у.м. БС 140-150 D2ca.s 8.36 н/д 2.0 0.252 7.46 8.83
А-3, Агрозем солон- 0-10 PU 8.46 0.92 9.8 н/д 24.23 37.49
цовый, вторично- 10-25 TUR 8.45 0.92 10.2 н/д 23 37.49
гид-роморфный, 27-45 S 8.64 0.44 9.2 н/д 27.51 41.35
ороша-емый, 45-65 CATs 8.72 0.2 8.6 н/д 24.88 37.84
суглинистый, 65-80 BMK2 8.26 н/д 8.2 0.369 26.57 39.88
солончаковый. 80-100 Cca.s 8.23 н/д 7.6 0.345 24.79 38.06
47.92950° с.ш., 110-130 Dca.s 8.73 н/д 3.0 0.18 13.6 19.37
46.11115° в.д., 150-170 Dca.s 8.79 н/д 3.1 0.09 11.89 17.49
+10 м н.у.м. БС 180-200 Dca.s 8.73 н/д 2.8 0 11.2 14.92
А-4, Агрозем гид- 0-10 PUca 8.49 0.62 5.0 н/д 20.85 29.46
роморфный текстур- 10-27 PUca 8.7 0.92 5.0 н/д 20.74 31.12
но-карбонатный, 30-50 CAT 8.79 0.34 14.1 н/д 21.12 33.9
суглинистый, с 60-80 Cca 8.57 н/д 2.1 н/д 10.46 12.96
60 см подстилаемый 80-100 Cca 8.66 н/д 2.1 0.032 8.96 10.9
супесью. 47.92968° с.ш., 46.11017° в.д., +7 м н.у.м. БС 110-130 Cca 8.67 н/д 1.6 0.035 8.67 10.7
150-170 Cca 8.61 н/д 1.0 0.013 6.32 7.04
180-200 Cca 8.56 н/д 3.2 0 12.27 16.24
А-5, Агрозем 0-28 PUca 8.7 0.76 7.1 0 24.12 37.62
гидроморфный 30-60 CAT 8.3 0.54 10.6 0 27.34 41.94
текстурно-карбонатный,
суглинистый. 47.93204° с.ш., 70-85 Cca 8.07 н/д 5.9 0.179 23.07 35.1
46.11024° в.д.,
+8 м н.у.м. Б С
А-6, Агрозем 0-28 PUca 7.95 0.71 0.3 0 19.15 28.21
гидроморфный 30-60 BMKca 8.34 0.56 4.5 0 22.11 33.12
текстурно-карбонатный, <0.001 <0.01
70-80 CAT 8.64 0.28 19.4 0 23.9 43.9
суглинистый.
47.93204° с.ш., 46.11004° в.д., 80-100 Cca 8.72 н/д 4.7 0.189 13.93 18.51
+7 м н.у.м. Б С
ТРЕНД РАЗВИТИЯ ПОЧВ АРИДНЫХ ЭКОСИСТЕМ (АСТРАХАНСКАЯ ОБЛАСТЬ) Продолжение таблицы 3.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
A-7, Агрозем гидро морфный текстурно карбонатный, сугли нистый. 47.93204° с.ш., 46.11004° в.д., +7 м н.у.м. БС 0-30 PUca 8.05 0.78 1.6 0 23.46 32.24
- 30-50 BMKca 8.19 0.63 5.0 0.009 23.49 35.16
- 60-80 CAT 8.45 0.34 11.6 0 24.36 39.94
90-100 Cca 8.49 н/д 11.5 0 24.95 38.7
Глыба с поверхности, среднезасоленная сульфатно-хлоридная среднесолонцеватая 8.99 н/д 8.06 0 25.12 38.47
18, Целинная степь, солонец светло-каштановый высоко-солончаковый среднестолбчатый остаточно-натри-евый сульфатно-хлоридный (Зволинский, Ларешин, 1996) 0-12 A1-A2 н/д н/ н/д н/д 29.4 41.5
12-28 B1 н/д н/д н/д н/д 39.65 63.53
35-45 B2 н/д н/д н/д н/д 33.14 55.17
55-65 B-C н/д н/д н/д н/д 33.05 52.16
75-85 С н/д н/д н/д н/д 34.94 56.7
112-122 C-D н/д н/д н/д н/д 23.55 39.88
130-140 D н/д н/д н/д н/д 30.3 49.6
160-170 D н/д н/д н/д н/д 26.27 51.09
200-210 D н/д н/д н/д н/д 18.92 29.56
230-240 D н/д н/д н/д н/д 30.01 53.74
260-270 D н/д н/д н/д н/д 10.6 25.62
19, Целинная степь, светло- каштановая солончаковатая (Зволинский, Ларешин, 1996) 0-15 A1-A2 н/д н/д н/д н/д 30.11 44.54
20-30 B1 н/д н/д н/д н/д 38.19 61.32
45-55 B2 н/д н/д н/д н/д 33.69 52.83
90-100 C н/д н/д н/д н/д 22.33 34.72
120-130 D1 н/д н/д н/д н/д 19.29 28.15
160-170 D2 н/д н/д н/д н/д 15.73 24.34
230-240 D3 н/д н/д н/д н/д 1.56 25.32
250-260 D4 н/д н/д н/д н/д 12.12 18.46
Примечание к таблицам 3 и 6: н/д* - анализы образцов не делали. Note to Tables 3 and 6: н/д* -analyses of samples weren't made.
А1 пах 0-27 см - вскипает с поверхности, сухой, палевый (10 УК. 6/4), с белесыми пятнами, до 10 см рыхлый, ниже - комковатый, суглинистый, переход резкий по плотности.
САТ 27-55 см - сухой, палево-белесый (10 УК. 7/4), с карбонатными пятнами, ореховато-призмовидной структуры, плотный, суглинистый, переход резкий по цвету и гранулометрическому составу.
Б 55-150 см - сильновлажный, (10 УК. 6/4), легкого гранулометрического состава (супесь). Это, скорее, не почвообразующая, а подстилающая порода. Ниже разрез добуривался, взята вода на глубине 2.2 м. Вода слабоминерализованная (1.6 г/л; табл. 2). Каких-либо признаков переувлажнения в профиле не выявлено.
В итоге можно констатировать, что в результате распашки и орошения светло-каштановая почва трансформировалась, в результате сформировалась новая почва - агрозем гидроморфный текстурно-карбонатный (Классификация ..., 2004; табл. 3, 4).
Таблица 4. Состав обменных катионов целинных и антропогенно-измененных орошаемых почв светло-каштановой подзоны ОПХ «Ленинское» Астраханской области (названия почв указаны в таблице 3). Table 4. Composition of exchangeable cations of irrigated virgin and anthropogenically changed soils of light-chestnut sub-zone of experimental production farm "Leninskoye", Astrakhan Oblast (the soils names are listed in the table 3).
Разрез Глубина Название горизонта Обменные катионы, смоль-экв./кг Сумма катионов Обменные катионы, % от суммы
Ca Mg Na K Ca Mg Na K
A-1 0-10 AJ1 6.45 0.9 0 0.61 7.96 81 11.3 0 7.7
10-20 AJ2 11.59 1.8 0 0.63 14.02 82.7 12.8 0 4.5
20-32 BMK1 15.35 3.96 0.04 0.24 19.59 78.4 20.2 0.2 1.2
32-42 BMK2 12.6 5.62 0.14 0.15 18.51 68.1 30.4 0.8 0.8
50-70 CAT 7.35 8.31 1.1 0.19 16.95 43.4 49 6.5 1.1
A-2 0-10 AJ1 6.78 0.6 0 0.34 7.72 87.8 7.8 0 4.4
10-17 AJ2 5.25 0.61 0.06 0.28 6.2 1 9.8 1 4.5
20-30 BMK1 14.55 3.84 0.09 0.3 18.78 77.5 20.4 0.5 1.6
30-40 BMK2 12.2 4.38 0.01 0.23 16.82 72.5 26 0.1 1.4
40-60 CAT 11.7 6.27 0.18 0.17 18.32 63.9 34.2 1 0.9
A-3 0-10 PU 9.7 5.56 1.09 0.34 16.69 58.1 33.3 6.5 2
10-25 TUR 9.65 5.38 1.13 0.3 16.46 58.6 32.7 6.9 1.8
27-45 S 6.15 7.19 2.59 0.26 16.19 38 44.4 16 1.6
45-65 CATs 5.2 7.39 3.2 0.29 16.08 32.3 46 19.9 1.8
A-4 0-10 PUca 9.65 3.94 0.31 0.37 14.27 67.6 27.6 2.2 2.6
10-27 PUca 8.8 3.6 0.37 0.39 13.16 66.9 27.4 2.8 3
30-50 CAT 7.15 4.0 0.54 0.12 11.81 60.5 33.9 4.6 1.0
A-5 Агрозем 0-28 PUca 11.6 4.0 1.11 0.51 17.22 67.4 23.2 6.4 3.0
30-60 CAT 11.55 5.01 0.98 0.2 17.74 65.1 28.2 5.5 1.1
A-6 Агрозем 0-28 PUca 10.3 2.54 0.12 0.4 13.36 77.1 19 0.9 3
30-60 BMKca 11.55 2.79 0.16 0.18 14.68 78.7 19 1.1 1.2
A-7 Агрозем 0-30 PUca 11.9 2.64 0.13 0.48 15.15 78.5 17.4 0.9 3.2
30-50 BMKca 10.85 3.49 0.41 0.3 15.05 72.1 23.2 2.7 2
Глыба с поверхности, среднезасоленная сульфатно-хлоридная среднесолонцеватая 9.1 5.2 0.91 0.32 15.53 58.6 33.5 5.9 2.1
18 (Зволинский, Ларешин, 1996) 0-12 A1-A2 6.44 2.25 0.52 0.88 10.09 63.8 22.3 5.2 8.7
12-28 B1 10.02 11.01 1.39 0.29 22.89 44.6 48.1 6.1 1.3
35-45 B2 4.99 8.85 2.87 0.41 17.12 29.1 51.7 16.8 2.4
55-65 B-C 4.51 8.69 2.17 0.39 15.76 28.6 55.1 13.8 2.5
75-85 C 4.35 7.56 2 0.51 14.42 30.2 52.4 13.9 3.5
112-122 C-D 3.06 3.89 1.36 0.23 8.54 35.8 45.6 15.9 2.7
130-140 D 3.89 5.51 2.26 0.29 11.95 32.6 46.1 18.9 2.4
160-170 D 4.37 6.15 2.43 0.35 13.3 32.9 46.2 18.3 2.6
200-210 D 3.4 5.18 2.7 0.23 11.51 29.5 45 23.5 2
230-240 D 2.75 6.15 2.26 0.29 11.45 24 53.7 19.7 2.5
260-270 D 4.05 5.91 2.43 0.32 12.71 31.9 46.5 19.1 2.5
19 (Зволинский, Ларешин, 1996) 0-15 A1-A2 8.74 2.99 0.17 1.15 13.05 67 22.9 1.3 8.8
20-30 B1 12.63 3.81 0.19 0.46 17.09 73.9 22.3 1.1 2.7
45-55 B2 10.04 5.18 0.21 0.22 15.65 64.2 33.1 1.3 1.4
90-100 C 7.45 6.15 0.31 0.26 14.17 52.5 43.4 2.2 1.8
120-130 D1 6.31 6.8 0.56 0.3 13.97 45.2 48.7 4 2.1
160-170 D2 5.02 6.15 1.01 0.33 12.51 40.1 49.2 8.1 2.6
230-240 D3 2.91 5.51 2.87 0.33 11.62 20.3 47.4 24.7 2.8
250-260 D4 2.91 5.67 3.3 0.29 12.17 21.4 46.6 27.1 2.4
Таблица 5. Ионный состав водорастворимых солей целинных и антропогенно-измененных орошаемых почв светло-каштановой подзоны , ОПХ "Ленинское", Астраханская область (названия почв указаны в таблице 3). Table 5. Ionic composition of water-soluble salts of irrigated virgin and anthropogenically changed soils of light-chestnut sub-zone of experimental production farm "Leninskoye", Astrakhan Oblast (the soil names are listed in the table 3).
Разрез Глубина Название горизонта CO32" HCO3- Cl- SO42" Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Сумма солей, % Сумма токсичных солей, %
смоль(экв)/кг
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
A-1 0-10 AJ1 0 0.39 0.10 0.04 0.19 0 0.06 0.09 0.04 0.02
10-20 AJ2 0 0.31 0.20 0.04 0.06 0.19 0.05 0.05 0.03 0.03
20-32 BMK1 0 0.27 0.20 0.16 0.19 0.13 0.08 0.01 0.04 0.02
32-42 BMK2 0 0.23 0.15 1.04 1.00 0.06 0.23 0.01 0.10 0.03
50-70 CAT 0 0.50 0.20 1.16 0.25 0.38 1.09 0.01 0.13 0.11
80-105 Cca,s 0 0.36 2.75 2.60 1.94 1.19 2.12 0.03 0.35 0.21
105-125 Cca,s 0 0.30 1.85 0.92 0.75 0.81 1.72 0.04 0.19 0.14
125-135 D1ca,s 0 0.25 2.0 15.24 7.06 6.13 2.64 0.07 1.10 0.62
150-160 D2ca,s 0 0.09 0.40 1.72 1.00 0.38 0.89 0.04 0.15 0.08
165-180 D2ca,s 0 0.35 1.65 8.76 5.88 1.13 2.75 0.07 0.70 0.30
180-200 D2ca,s 0 0.25 0.75 1.72 1.19 0.19 1.35 0.04 0.18 0.10
A-2 0-10 AJ1 0 0.33 0.10 0 0.06 0.13 0.04 0.04 0.03 0.03
10-17 AJ2 0 0.22 0.15 0 0.13 0.13 0.04 0.04 0.03 0.02
20-30 BMK1 0 0.32 0.15 0.04 0.13 0.13 0.07 0.01 0.03 0.02
30-40 BMK2 0 0.29 0.20 0.04 0.19 0.06 0.08 0.01 0.03 0.01
40-60 CAT 0 0.61 0.15 0 0.25 0.13 0.14 0.01 0.05 0.03
60-80 CAT 0 0.56 0.35 0 0.13 0.31 0.45 0.01 0.06 0.05
85-100 Cca,s 0 0.65 1.20 1.00 0.31 0.81 1.45 0.02 0.18 0.15
100-115 Cca,s 0 0.50 1.80 2.32 0.69 1.50 2.66 0.04 0.30 0.25
120-140 D1ca,s 0 0.36 0.80 11.92 5.19 4.25 2.36 0.07 0.83 0.47
140-150 D2ca,s 0 0.24 0.45 6.11 3.19 1.94 1.04 0.05 0.44 0.22
A-3 0-10 PU 0 0.54 1.0 1.08 0.69 0.44 1.64 0.03 0.18 0.13
10-25 TUR 0 0.50 1.50 1.2 1.06 0.50 1.86 0.03 0.21 0.13
27-45 S 0 0.48 1.55 2.28 0.44 0.50 3.61 0.02 0.29 0.25
45-65 CATs 0 0.54 1.10 2.72 0.38 0.25 4.03 0.01 0.31 0.28
65-80 BMK2 0 0.33 0.45 9.88 4.63 2.88 3.98 0.03 0.73 0.41
80-100 Cca,s 0 0.29 0.10 9.52 4.31 3.00 2.71 0.05 0.66 0.36
110-130 Dca,s 0 0.33 0.10 0.48 0.25 0.19 0.51 0.02 0.07 0.05
150-170 Dca,s 0 0.43 0.10 0.32 0.25 0.06 0.46 0.03 0.06 0.04
180-200 Dca,s 0 0.29 0.25 0.16 0.44 0 0.42 0.03 0.05 0.02
A-4 0-10 PUca 0 0.67 0.30 0.20 0.25 0.13 0.54 0.03 0.08 0.06
10-27 PUca 0 0.52 0.25 0.20 0.31 0.13 0.50 0.01 0.07 0.04
30-50 CAT 0 0.48 0.45 0.40 0.38 0.31 0.82 0.01 0.10 0.07
60-80 Cca 0 0.39 0.50 0.24 0.38 0.25 0.77 0.01 0.08 0.05
80-100 Cca 0 0.22 0.75 0.72 0.56 0.31 0.94 0.01 0.11 0.07
110-130 Cca 0 0.22 0.65 0.96 0.63 0.63 0.74 0.02 0.12 0.07
150-170 Cca 0 0.27 0.20 0.40 0.44 0.19 0.30 0.02 0.06 0.03
180-200 Cca 0 0.41 0.15 0.32 0.38 0.19 0.34 0.02 0.06 0.03
A-5 0-28 PUca 0 1.03 0.20 0.04 0.25 0.13 1.18 0.04 0.11 0.09
30-60 CAT 0 0.81 0.60 0.32 0.50 0.31 1.27 0.01 0.13 0.09
70-85 Cca 0 0.37 0.50 0.04 0.31 0.13 0.54 0.04 0.06 0.03
Продолжение таблицы 5.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
A-6 0-28 PUca 0 0.24 0.25 0.24 0.44 0.19 0.35 0.03 0.06 0.03
30-60 BMKca 0 0.46 0.10 0.08 0.25 0.13 0.26 0.01 0.05 0.03
70-80 CAT 0 0.46 0.10 0.16 0.25 0.13 0.32 0.01 0.05 0.03
80-100 Cca 0 0.15 0.15 0.20 0.25 0.06 0.49 0.01 0.04 0.02
A-7 0-30 PUca 0 0.08 0.20 0.04 0.06 0 0.35 0.01 0.02 0.02
30-50 BMKca 0 0.26 0.10 0.28 0.38 0.25 0.43 0.01 0.05 0.02
60-80 CAT 0 0.40 0.15 0.20 0.31 0.13 0.53 0.06 0.06 0.03
90-100 Cca 0 0.51 0.05 0.08 0.25 0.13 0.20 0.02 0.05 0.03
Глыба с поверхности, среднезасоленная сульфатно-хлоридная среднесолонцеватая 0 0.43 1.50 1.20 0.75 0.50 1.74 0.03 0.2 0.14
Разрез А-3 до орошения - солонец светлый, находится на том же поле, что и А-4, вскипает с поверхности. Ниже приведем его подробное описание. На пашне, где заложен разрез А-3, выделяется пятно с крупными глыбами, размером до 20-30 см, они покрыты белесоватым налетом, сцементированные, очень плотные, с трудом разбиваются лопатой.
Р arg - TURca,s Апах 0-25(27) см - сухой, неоднородно окрашен, преимущественно светло-каштановый с белесоватым оттенком от карбонатов (10 YR 6/4), среднесуглинистый, глыбистый, остатки корней, переход резкий.
TURca,s 27-45 см - свежий, бурый, с отдельными размытыми белесыми пятнами карбонатов (нижняя часть - горизонт САТ), цвет - 10 YR 5/4, призмовидно-мелкоглыбистый, суглинистый, переход заметный по цвету.
САТs 45-65 см - увлажнен, палево-буроватый (7.5 YR 4/6), с редкими включениями карбонатных пятен и прожилок солей и гипса, пылеватый суглинок.
С ca,s 65-100 см - влажный, палево-буроватый (7.5 YR 4/6), с прожилками солей и гипса, суглинистый, уплотненный, непрочноглыбистый, переход заметный по гранулометрическому составу.
Dca,s 100-200 см - подстилающая порода, желтовато-палевая (10YR 6/6) супесь, до 120 см влажный, глубже - сырой, а с 215 см вскрывается грунтовая вода.
Почва: агрозем солонцовый, вторично-гидроморфный, орошаемый, суглинистый, солончаковый, в верхних горизонтах сульфатно-хлоридного, во втором полуметре хлоридно-сульфатного и сульфатно-хлоридного и сульфатного засоления (Классификация ..., 2004).
Таким образом, приведенное выше описание разреза А-3 говорит о том, что распашка и орошение сильно изменили облик почвы. Верхний пахотный (турбированный) горизонт содержит фрагменты гумусового, солонцового и карбонатного горизонтов, а ниже сохранилась часть подсолонцового (ВМК^). Профиль агрозема солонцового (р. А-3) -бывшего солонца - отличается от агрозема текстурно-карбонатного (р. А-4) - бывшей светло-каштановой почвы - наличием токсичных солей с поверхности до 100 см (ниже супесь не засолена). Агрозем текстурно-карбонатный (до распашки - светло-каштановая почва), не содержит токсичных солей в пределах всего почвенного профиля (табл. 5).
Ниже приведем сопоставление основных свойств целинных и орошаемых почв светло-каштановой зоны.
Если для целинных светло-каштановых почв (р. 2 в таблице 3) и солонцов (р. 18 в таблице 3,) характерна четкая дифференциация верхних горизонтов по гранулометрическому составу, то во всех антропогенно-измененных почвах такая дифференциация выражена хуже за счет неоднократного перемешивания верхних горизонтов в результате вспашки и
планировки поверхности.
Агрозем текстурно-карбонатный и солонцовый отличаются от целинных аналогов более низким содержанием гумуса (0.62-0.92%) в пахотных горизонтах. Возможно, это связано с исходной неоднородностью целинных почв по содержанию гумуса. В целом количество органического вещества в рассматриваемых почвах очень низкое - от 0.5% до 1.2%, поэтому говорить об увеличении или уменьшении органического вещества в результате орошения сложно. В антропогенно-измененной орошаемой почве (р. А-4) сформировался мощный (2730 см) пахотный (агрогумусовый) горизонт, состоящий из перемешанных фрагментов светло-гумусового и ксерометаморфического горизонтов, в некоторых случаях в него вовлечена и часть карбонатного горизонта. На особенности пахотного горизонта кроме обработки оказали влияние и планировки поверхности, при которых часть верхних горизонтов перемещалась в микропонижения, в результате чего на более повышенных участках ближе к поверхности оказывался карбонатный горизонт и даже нижележащие породы (как в р. А-4).
Пахотный горизонт неоднородный по окраске, светло-серый, со светло-каштановым или коричневым оттенком, белесоватый от карбонатов. В сухом состоянии - глыбистый, во влажном - крупнокомковатый. Глыбы крупные, очень плотные. Гранулометрический состав - суглинистый.
Незатронутый вспашкой текстурно-карбонатный горизонт (САТ) светло-буроватого цвета с белесоватым оттенком и размытыми пятнами белоглазки переходит в почвообразующую породу.
В тех случаях, где сохранилась нижняя часть ксерометаморфического горизонта (между пахотным и карбонатным горизонтами), под пахотным горизонтом располагается нижняя часть ксерометаморфического горизонта (ВМКса) коричнево-каштанового или буровато-каштанового цвета, плотного, непрочно-призмовидной структуры, среднесуглинистого гранулометрического состава. Под ним лежит карбонатный горизонт.
Анализ солевого профиля орошаемых почв позволяет констатировать, что за столь длительный период освоения (44 года), несмотря на близкий уровень грунтовых вод, профиль агроземов текстурно-карбонатных (до глубины 100-200 см) не засолился.
Оросительные воды хорошего качества и подстилание почв супесью явно не способствовали проявлению вторичного засоления.
В агроземе солонцовом (р. А-3) после 44 лет орошения сохраняется слабое и среднее засоление в метровой толще при отсутствии засоления глубже (до 2 м; табл. 5). Таким образом, в отличие от целинных солонцов хлоридного и сульфатно-хлоридного химизма, сильнозасоленных уже в верхнем полуметре, в антропогенно-измененных орошаемых почвах отмечается уменьшение солей в метровом слое даже в орошаемых солонцах, однако полного рассоления метровой толщи солонцов не произошло (р. А-3 в табл. 5). Скорее всего, засоление этих почв следует считать остаточным от исходного засоления в целинных солонцах. Хорошее качество поливных вод явно не способствует развитию вторичного засоления на исследуемом участке «Суводя».
Сопоставление состава обменных катионов целинных и орошаемых почв позволило установить, что агроземы текстурно-карбонатные (бывшие светло-каштановые) в пахотном горизонте содержат всего от 0.8% до 2.8% обменного натрия, и только в разрезе А-5 его содержание достигает 6.4% (табл. 4), что, видимо, обусловлено его повышенным содержанием (до 6.5%) в целинных почвах до орошения. Таким образом, агроземы текстурно-карбонатные по содержанию обменного натрия относятся к несолонцеватым, а иногда к слабосолонцеватым.
Согласно критерию, разработанному Н.Б. Хитровым (2004), степень проявления солонцового процесса оценивается по показателю «В», который учитывает содержание
солей в почвенном растворе и обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе. Указанный критерий позволяет оценивать возможность развития солонцового процесса при определенных физико-химических условиях. Согласно этому критерию, в целинных и антропогенно-измененных орошаемых светло-каштановых почвах до глубины 60 см отсутствуют физико-химические условия развития солонцового процесса (показатель «В» равен 0 баллов).
В агроземе солонцовом (р. А-3) содержание обменного натрия в пахотном горизонте составляет 6.5-6.9%, а в ксерометаморфическом и текстурно-карбонатном увеличивается до 16-20% (табл. 4). Но и здесь (Хитров, 2004) отсутствует физико-химические условия развития солонцового процесса (во всех горизонтах до глубины 65 см показатель «В» равен 0 баллов), следовательно, в данном случае солонцеватость остаточная и унаследована от солонцов. Во всех антропогенно-преобразованных почвах (солонцах и светло-каштановых почвах) отмечается повышенное значение рН по всему профилю (рН от 7.9 до 9.0; табл. 3), при этом содержание общей щелочности (НСО3-; табл. 5) невысокое и не превышает в большинстве случаев 0.5-0.6 смоль-экв./кг и только в глыбах, лежащих на поверхности поля, НСО " достигает 1.0-1.5 смоль-экв./кг, что свидетельствует о повышенной щелочности этих горизонтов. Это подтверждается и значениями рН.
Во всех орошаемых почвах - агроземах текстурно-карбонатных, а особенно в агроземе солонцовом (табл. 3) отмечается существенное, по сравнению с целинными почвами, увеличение содержания карбонатов в пахотных и подпахотных горизонтах. Вероятно, это обусловлено вовлечением в пахотный слой карбонатов из нижележащих горизонтов, а также с подтягиванием в межполивной период в верхние горизонты растворенных в результате орошения карбонатов из более глубоких горизонтов (с 35-40 см), где отмечался их максимум (Любимова, 2003). Вторичное «окарбоначивание» на фоне природной солонцеватости ухудшает физические и агрономические свойства почв, способствует образованию на поверхности корки и др. Такое «окарбоначивание» верхних горизонтов привело к образованию в пахотных горизонтах крупных глыб, содержащих до 8% карбонатов, а также до 6% обменного натрия и до 30% - магния. Материал глыб характеризуется повышенным значением рН. На полях с широким распространением таких глыб по поверхности сильно угнетены растения.
Гипс в текстурно-карбонатных агроземах отмечается с глубины 70-80 см в небольших количествах, но ближе к поверхности, чем в целинных светло-каштановых почвах. Видимо, в условиях орошения в межполивной период он подтягивается ближе к поверхности. В солонцовых агроземах (р. А-3) гипс выше (табл. 3), но в целом его содержание в почвах низкое - менее 1%.
Таким образом, антропогенное воздействие орошения на почвы сухостепной зоны привело к значительному изменению почвенного профиля, особенно морфологических и химических свойств пахотных горизонтов. Крупная глыбистость на поверхности почв связана с повышенной щелочностью пахотного горизонта.
Несмотря на близкое залегание грунтовых вод в орошаемых почвах вторичное засоление пока не проявляется, о чем свидетельствует отсутствие легкорастворимых солей до глубины 2 м в агроземах орошаемых текстурно-карбонатных. В метровом слое агроземов солонцовых сохраняется остаточное первичное засоление, но содержание легкорастворимых солей относительно низкое (слабой и средней степени).
Несмотря на близкое залегание грунтовых вод в орошаемых почвах участка «Сувадя» признаки избыточного гидроморфизма не обнаружены, что, видимо, обусловлено легким гранулометрическим составом подстилающих пород, представленным супесями и песками.
Следует отметить, что светло-каштановые почвы и солонцы исследуемого участка не совсем типичны для почв Северной Сарпинской низменности, так как сформированы, с
одной стороны, на относительно легких породах, а с другой стороны, расположены в переходной полосе к зоне бурых аридных (полупустынных) почв.
Характеристика антропогенно-измененных бурых аридных (полупустынных) почв
богарной и залежной пашни
Наши исследования проводились на богарной пашне (р. А-11) и на залежи (р. А-9) поля «несевооборот» (рис. 2). Пашня существует с 1956 года, то есть ее возраст составляет 55 лет. Ее использовали под посев зерновых (севооборот: черный пар-озимые-яровые). Глубина вспашки - 25-27 см. В 2011 году посеяли ячмень.
Залежь распахана в 1986 году и до 1990 года использовалась в сухом земледелии, с 1991 года из-за низких урожаев заброшена, таким образом, возраст залежи - 20 лет.
Морфологические, химические и физико-химические свойства агробурых почв определяются, с одной стороны, глубиной вспашки и сельскохозяйственным использованием (пашня и залежь), с другой стороны, исходными свойствами целинной почвы, вовлеченной в сельскохозяйственный оборот (табл. 6).
Наши исследования проводились на антропогенно-измененных бурых (агробурых) почвах, подвергшихся различной степени сельскохозяйственного воздействия в условиях богары.
На богарной пашне р. (А-11) антропогенно-измененные почвы представлены агробурой, глубокозасоленной, несолонцеватой почвой.
Разрез А-11 - заложен в 200 м на запад от разреза 10, на пашне (географические координаты: 47.88739° с.ш., 46.12136° в.д.), засеян ячменем, равнина с небольшим уклоном на юг. Абсолютная отметка - 3 м. Вскипание с 15 см очень слабое, с 25 см - бурное.
AKL и BMK (А) 0-25 см - верхние 10 см влажные (после дождя), глубже - сухо. Неоднородно окрашенный, светло-серо-буроватый с белесоватым оттенком (7.5YR 5/6), суглинистый, глыбисто-комковатый, проходят корни, переход по вспашке.
ВМК (В) 25-32 см - сухой, светло-бурый с белесоватым оттенком, (7.5YR 6/4), плотный, суглинистый, призмовидный, редкие корни, переход по карбонатам.
ВСА (В) 32-70 см - сухой, светло-буроватый (7.5YR 7/4), с белесоватым оттенком (пропитан карбонатами), суглинистый, плотный, ореховатый, редкие корни, переход постепенный.
Cca (C) 70-80 см - сухой, светло-бурый (7.5YR 6/4), плотный, сухой, легкий суглинок, плотный, переход по цвету и плотности.
Ds (D) 80-160 см. Сухая, палево-буроватая (7.5YR 5/4), прослои суглинка, пылеватая супесь, слоистая, сцементированная, с редкими включениями солей на глубине 130-150 см, переход по цвету.
D (D) 160-170 см. Желтовато-палевый (10YR 6/4), пылеватый песок, свежий.
Почва: агробурая легкосуглинистая глубокосолончаковатая среднезасоленная с глубины 130 см хлоридного химизма. Из описания следует, что пахотный слой мощностью до 25 см (AKL-BMK) - сухой глыбисто-комковатой структуры, неоднородный по окраске, светлосерый буроватый с белесоватым оттенком и фрагментами нижнего ксерометаморфического горизонта. Вскипание от HCl с 15 см, сильное - с 25 см. Под пахотным находится нижняя часть ксерометаморфического горизонта, очень плотного и сухого.
Подстилающая порода представлена небольшой (10 см) прослойкой светло-буроватого суглинка, который на глубине 150 см сменяется палево-буроватой супесью и легким суглинком, сцементированным, слоистым, с включением солей, и далее - желтовато-палевый супесью.
Таблица 6. Характеристика целинных и антропогенно-измененных богарных почв полупустынной зоны, ОПХ «Ленинское» Астраханской области. Table 6. Properties of dry virgin and anthropogenically changed soils of semi-desert zone of experimental production farm "Leninskoye", Astrakhan Oblast.
Разрез Глубина, см Название горизонта pH Гумус, % CO2 карбонатов, % SO4 гипса, % Гранулометрический состав
<0.001 <0.01
А-8 (целина), солонец светлый мелкий средненатриевый, солончаковый. 47.88507° с.ш., 46.12601° в.д., -2 м н.у.м. БС 0-8 AJ 8.13 1.31 н/д н/д 11.41 21.56
8-17 BSNs 8.31 1.22 н/д н/д 37.08 54.42
17-30 BMKs 8.44 0.96 3.8 н/д 47.75 62.48
30-40 BCAs 8.46 0.54 9.49 н/д 39.27 56.76
40-60 BCAs 8.44 0.47 12.28 н/д 31.59 47.7
80-100 Cca.s 8.22 н/д 8.9 0.714 26.36 41.72
120-140 Dca.s 8.41 н/д 6.47 0.213 25.88 36.92
150-160 Dca.s 8.37 н/д 8.7 0.367 27.86 59.34
А-10 (целина), бурая аридная (полупустынная) целинная. 47.88749° с.ш., 46.12294° в.д., -3 м н.у.м. БС 0-15 AKL 7.27 1.18 н/д н/д 13.14 19.75
20-40 BMK 8.1 0.62 н/д н/д 19.03 28.07
45-60 BCA 8.65 0.34 13.39 н/д 24.42 40.44
60-80 BCA 8.9 0 6.79 н/д 17.48 24.54
80-100 Cca 9.1 н/д 4.4 н/д 21.47 31.03
130-150 Dca 8.55 н/д 5 0 8.19 36.4
150-160 Dca 8.78 н/д 12.85 0 8.16 32.99
А-9 (залежь), агробурая сильносолонцеватая солончаковатая слабозасоленная. 47.8845° с.ш., 46.12474° в.д., -2 м н.у.м. БС 0-14 PU(AKL-BMK 8.33 0.98 н/д н/д 33.7 56.42
14-22 BMKsn 8.79 0.96 0.5 н/д 39.68 59.35
22-32 BMK2sn 8.99 0.68 0.45 н/д 42.46 62.33
32-42 BCAsn.s 9.25 0.52 2 н/д 43.86 64.72
50-70 BCAsn.s 8.96 н/д 3.9 н/д 43.07 62.01
80-100 Cca.s 8.92 н/д 9.9 0.408 33.55 50.17
А-11 (богара, пашня), агробурая, глубокозасоленная, несолонцеватая. 47.88739° с.ш., 46.12136° в.д., -3 м н.у.м. БС 0-10 AKL-BMK 8.6 0.36 н/д н/д 20.6 31.6
10-25 AKL-BMK 8.57 0.54 2.41 н/д 22.14 32.8
25-32 BMK 8.63 н/д н/д н/д н/д н/д
40-60 BCA 9.07 0.1 15.44 н/д 23.56 37.06
70-80 C1ca 9.38 н/д 5.2 н/д 19.91 30.17
80-100 C2ca 9.62 н/д 2.39 0.05 13.76 18.71
130-150 C2ca 8.23 н/д 3.2 0.304 16.74 23.72
150-170 Dca 8.32 н/д 4.9 0.304 11.1 14.02
180-200 Dca 8.56 н/д 4.9 0.268 13.03 17.18
Агробурая почва в первом метре не засолена, со 130-150 см среднезасоленная (табл. 7). Реакция щелочная по всему профилю; в карбонатном горизонте и породе она увеличивается до сильнощелочной (рН 9-9.6). В водной вытяжке этих же горизонтов отмечается повышение общей щелочности (всего до 0.69-0.80 ммоль-экв. на 100 г почвы). Гумуса в пахотном слое мало - 0.36-0.5%.
Карбонаты присутствуют во всех горизонтах кроме слоя 0-10 см, максимум (15.5%) - в карбонатном горизонте. На глубине 80 см в породе обнаружен гипс. В почвенном поглощающем комплексе преобладает кальций, содержание натрия низкое, при этом содержание обменного магния в карбонатном горизонте превышает 40% от суммы обменных катионов (табл. 8).
Таблица 7. Ионный состав легкорастворимых солей целинных и антропогенно-измененных богарных почв полупустынной зоны, ОПХ "Ленинское" Астраханская область (названия почв см. в таблице 6). Table 7. Ionic composition of readily soluble salts of dry virgin and anthropogenically changed soils of semi-desert zone of experimental production farm "Leninskoye", Astrakhan Oblast. The soil names are listed in table 6.
Разрез Глубина Горизонт CÜ32" HCO3- Cl- SO42- Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Сумма солей, % Сумма токсичных, солей, %
смоль-экв./кг
Р. A-8 0-8 AJ 0 0.33 0.15 0.12 0.88 0.31 0.27 0.04 0.06 0.03
8-17 BSNs 0 0.60 8.15 0.48 1.25 0.31 8.71 0.01 0.58 0.50
17-30 BMKs 0 0.56 9.20 1.24 1.94 0.19 10.29 0.01 0.70 0.57
30-40 BCAs 0 0.43 9.75 2.04 2.50 0.63 9.67 0.01 0.75 0.58
40-60 BCAs 0 0.41 6.85 2.68 4.00 1.00 7.81 0.02 0.67 0.45
80-100 Cca,s 0 0.24 2.70 5.12 2.00 0.50 4.81 0.04 0.51 0.37
120-140 Dca,s 0 0.38 4.35 3.16 0.44 0.50 6.34 0.03 0.49 0.46
150-160 Dca,s 0 0.37 4.05 2.40 0.25 0.13 5.50 0.02 0.42 0.40
Р. A-10 0-15 AKL 0 0.37 0.05 0.32 0.25 0.06 0.06 0.09 0.05 0.03
20-40 BMK 0 0.11 0.20 0.04 0.25 0.13 0.11 0.01 0.03 0.02
45-60 BCA 0 0.39 0.30 0.12 0.19 0.31 0.36 0.01 0.06 0.04
60-80 BCA 0 0.60 0.05 0.04 0.13 0.13 0.18 0.01 0.05 0.04
80-100 Cca 0 0.62 0.05 0.04 0.25 0.06 0.31 0.01 0.05 0.03
130-150 Dca 0 0.52 0.35 0.48 0.31 0.25 0.66 0.02 0.09 0.06
150-160 Dca 0 0.49 0.30 0.12 0.31 0 0.40 0.02 0.06 0.03
Р. A-9 0-14 PU(AKL-BMK 0 0.46 0.10 0.04 0.13 0 0.28 0.03 0.04 0.03
14-22 BMKsn 0 0.39 0.05 0.04 0.13 0 0.50 0.03 0.04 0.03
22-32 BMK2sn 0 0.40 0.10 0.04 0 0 0.85 0.02 0.05 0.05
32-42 BCAsn,s 0 1.21 0.10 0.08 0.25 0.13 1.14 0.01 0.11 0.09
50-70 BCAsn,s 0 0.97 0.25 1.88 0.44 0.06 2.74 0.01 0.23 0.19
80-100 Cca,s 0 0.56 1.55 0.24 0.25 0.19 1.87 0.01 0.15 0.13
Р. A-11 0-10 AKL-BMK 0 0.40 0.05 0.04 0.25 0 0.09 0.02 0.04 0.02
10-25 AKL-BMK 0 0.50 0.10 0 0.25 0.06 0.09 0.01 0.04 0.02
40-60 BCA 0 0.69 0.05 0.04 0.31 0.06 0.35 0.01 0.06 0.03
70-80 C1ca 0 0.76 0.05 0.04 0.19 0.06 0.70 0.01 0.07 0.05
80-100 C2ca 0 0.80 0.10 0.04 0.13 0.06 0.82 0.04 0.08 0.07
130-150 C2ca 0 0.31 5.65 0 1.88 1.69 1.79 0.04 0.32 0.29
150-170 Dca 0 0.44 2.10 0.24 1.19 0.31 1.52 0.03 0.18 0.13
180-200 Dca 0 0.42 0.05 2.20 0.75 0.50 1.33 0.03 0.19 0.13
Совсем иными свойствами характеризуется антропогенно-измененная почва на залежи (р. А-9). Разрез А-9 - заложен на залежи (распахана в 1986 году, до 1996 года использовалась в сухом земледелии, заброшена в 1991 году), в 200 м на запад от разреза А-8. Вскипание от HCl слабое с 27 см, бурное - с 32 см. В растительности преобладает ромашник, латук, рогач.
Апах (AKL и BMK) 0-14 см - сухой, светло-буроватый (7.5YR 4/6), глыбисто-пылеватый, тяжелосуглинистый, плотный, проходят корни, переход по глубине вскипания.
ВМК sn (В1) 14-22 см - сухой, белесовато-бурый (7.5YR 4/4), очень плотный, глинистый, призмовидно-столбчатый, встречаются корни, переход постепенный.
ВМК 2s (В2) 22-32 см - сухой, неоднородно окрашенный, бурый с красноватым оттенком (5YR 4/6), очень плотный, глинистый, мелко-призмовидной структуры, с трещинами, редкие
корни, переход заметный по карбонатам.
BCASns (ВСК) 32-50 см - сухой, красновато-буроватый с белесоватым (от карбонатов) оттенком (7.5YR 4/6), отдельные черные марганцовые примазки, очень плотный, глинистый, призмовидно-ореховатый, редко корни, переход по наличию легкорастворимых солей.
BCAsn,s (ВС) 50-75 см - сухой, красновато-буроватый (7.5'YR 4/6), с многочисленными прожилками солей, темными потеками гумуса по граням структурных отдельностей и мелкими марганцовистыми точками, сухой, плотный, ореховатый, редкие корни, переход постепенный.
С ca,s (С) 75-100 см - сухой, палево-светло-буроватый с белесоватым оттенком, темными вкраплениями марганца, с прожилками солей, очень плотный, сухой, суглинистый.
Почва агробурая сильносолонцеватая солончаковатая слабозасоленная (сульфатная в слое 50-70 см, хлоридная в слое 80-100 см). По выраженности солонцовых свойств (и содержанию обменного натрия) почва может быть определена как агросолонец.
Как следует из описания, пахотный слой маломощный, всего 14 см, глыбисто-пылеватый, очень плотный. Далее сохраняются все горизонты; морфологически почвенный профиль ближе к солонцу: под пахотным горизонтом расположен солонцеватый горизонт, темно-бурый, призмовидно-столбчатый, очень плотный, мощностью 14-22 см. Он переходит в неоднородно-окрашенный горизонт небольшой мощности (22-32 см), бурый с красноватым оттенком, мелкопризмовидный. Этот горизонт сменяется аккумулятивно-карбонатным буроватого цвета с вкраплениями солей. Общий фон белесый от карбонатов; отмечается включение солей; мощность горизонта 50-75 см. Глубже (до 100 см) - почвообразующая порода, палево-серо-буроватая с белесоватым (от карбонатов) оттенком, темными марганцовистыми вкраплениями и прожилками солей.
Вскипание от HCl глубже, чем в целинном солонце. Прожилки солей здесь отмечаются также глубже (в нижней части карбонатного горизонта). Порода сцементирована так, что ее не берет ковш экскаватора. Гранулометрический состав по всему профилю глинистый, четкой дифференциации по гранулометрическому составу не выявлено.
Морфологическое строение этой почвы, начиная с подпахотного горизонта, довольно близко к строению целинного солонца, расположенного недалеко от залежи, но при этом солевой профиль очень резко отличается. Если в солонце (р. А-8) сильное хлоридное засоление отмечается с глубины 8 см, т.е. в солонцовом горизонте, то здесь - слабое сульфатное засоление во втором полуметре, которое в конце метра переходит в хлоридное засоление средней степени (табл. 8). В пахотном и подпахотном горизонтах содержание поглощенного натрия составляет 1.9-6.6%; с глубины 22 см (нижняя часть ксерометаморфического горизонта) и до 70 см (нижняя часть аккумулятивно-карбонатного горизонта) оно увеличивается до 13.6-18.4%.
Физико-химические условия для развития солонцового процесса здесь сохранились в ксерометаморфических солонцеватых горизонтах (в слое 14-32 см), где В =1-2.8 балла, и в аккумулятивно-карбонатном (с 32 до 75 см), где В=3.0 балла. В этих горизонтах отмечаются повышенные значения рН (8.99-9.25) и общей щелочности (0.97-1.21 смоль-экв./кг).
Содержание карбонатов в сохранившихся ксерометаморфическом и карбонатном горизонтах невысокое (2.0-3.9%), в породе оно увеличивается (до 10%), где также обнаружено незначительное содержание гипса.
2 В - это коэффициент, предложенный в работе Н.Б. Хитрова (2004), оценивающий возможность развития солонцового процесса при имеющихся физико-химических условиях (засоление и содержание обменного натрия) в почвах: В=0 - нет условий для развития солонцового процесса, В>0 - есть условия для развития солонцового процесса.
Таблица 8. Ионный состав обменных катионов целинных и антропогенно-измененных богарных почв полупустынной зоны ОПХ «Ленинское» Астраханской области (название почв см. в таблице 6.). Table 8. Ionic composition of exchangeable cations of dry virgin and anthropogenically changed soils of semi-desert zone of experimental production farm "Leninskoye", Astrakhan Oblast (soils names are listed in table 6).
Разрез Глубина Название горизонта Обменные катионы, смоль-экв./кг Сумма катионов Обменные катионы, % от суммы
Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Na+ K+
A-8 0-8 AJ 3.81 2.28 0.29 0.63 7.01 54.4 32.5 4.1 9.0
8-17 BSNs 9.0 8.76 7.48 0.37 25.61 35.1 34.2 29.2 1.4
17-30 BMKs 8.2 9.32 6.98 0.33 24.83 33.0 37.5 28.1 1.3
30-40 BCAs 6.35 8.81 4.91 0.54 20.61 30.8 42.7 23.8 2.6
40-60 BCAs 6.3 7.98 4.0 0.39 18.67 33.7 42.7 21.4 2.1
A-10 0-15 AKL 5.75 2.12 0.03 0.86 8.76 65.6 24.2 0.3 9.8
20-40 BMK 11.6 3.97 0.01 0.16 15.74 73.7 25.2 0.1 1.0
45-60 BCA 10.15 3.85 0.22 0.17 14.39 70.5 26.8 1.5 1.2
60-80 BCA 6.5 4.61 0 0.13 11.24 57.8 41.0 0 1.2
A-9 0-14 PU(AKL-BMK) 13.75 8.49 0.45 1.09 23.78 57.8 35.7 1.9 4.6
14-22 BMKsn 16.53 8.66 3.9 1.92 31.01 53.3 27.9 12.6 6.2
22-32 BMK2sn 11.2 8.8 3.25 0.56 23.81 47.0 37.0 13.6 2.4
32-42 BCAsn,s 10.35 8.72 3.69 0.54 23.3 44.4 37.4 15.8 2.3
50-70 BCAsn,s 10.85 7.5 4.23 0.47 23.05 47.1 32.5 18.4 2.0
A-11 0-10 AKL-BMK 11.5 2.14 0.01 0.42 14.07 81.7 15.2 0.1 3.0
10-25 AKL-BMK 14.0 2.99 0 0.18 17.17 81.5 17.4 0 1.0
40-60 BCA 7.4 5.83 0.17 0.11 13.51 54.8 43.2 1.3 0.8
Полученные материалы позволяют предполагать, что до распашки эти почвы были представлены бурой солончаковой засоленной почвой сульфатного и хлоридного химизма, сильносолонцеватой (или светлым солонцом). В настоящее время, учитывая незначительные морфологические и химические изменения в почвенном профиле, эти почвы можно отнести к агробурой солончаковатой слабозасоленной сильносолонцеватой. Таким образом, в богарном земледелии в условиях недостатка увлажнения на фоне мелкой обработки антропогенное влияние (вспашка, посев сельскохозяйственных культур) на свойства антропогенно-измененных бурых почв незначительно и сводится к появлению (в зависимости от глубины обработки) пахотного слоя различной мощности. Химические и физико-химические свойства агробурых почв (распределение солей, обменных катионов, гранулометрический состав, распределение карбонатов и гипса по профилю) обусловлены исходными свойствами целинных почв.
Несомненно, богарное земледелие в условиях полупустыни приводит к резкому иссушению профиля и не способствует улучшению свойств почв. Положительное влияние залежи на свойства бурых аридных почв не проявилось. Относительно низкое засоление связано, по нашему мнению, с исходным засолением почвы.
Мы считаем, что судить о влиянии многолетней богарной пашни и залежи на свойства почв можно только в том случае, если есть доказанная статистически уверенность, что изучаемые почвы были исходно однотипны. Несмотря на такой вывод, мы полагаем, что микробиологические показатели могут дать более точную информацию о влиянии богарной
пашни и залежи на полупустынные почвы. Поэтому мы отобрали образцы для анализа микробиологических показателей почв из разрезов А-11 и А-9.
Выводы
1. Работы, проведенные в зоне контакта Северной Сарпинской низменной равнины и Южной Сарпинской низменности на правобережье Волги в районе Соленого Займища (48° с.ш.), позволили констатировать, что исследуемая территория относится к южной, наиболее аридной окраине сухостепной зоны со светло-каштановыми почвами, развитыми в комплексе с солонцами, и переходит в полупустынную зону с бурыми аридными почвами и солонцами.
2. Можно утверждать, что исследованные нами зональные почвы являются наиболее аридным вариантом почв России, из которых и были отобраны образцы на микробиологический анализ: целинные почвы (р.р. А-2, А-8, А-10) и их антропогенные аналоги (р.р. А-3, А-4, А-9, А-11). Следует, однако, отметить, что спецификой объекта является относительно легкий гранулометрический состав почв, что нетипично для других районов Прикаспийской низменности.
3. Сравнительный анализ морфологических и физико-химических особенностей светло-каштановых и бурых аридных почв подтверждает тот факт, что эти почвы достаточно близки по своим свойствам. Это подчеркивал ранее в своих работах Н.Н. Болышев (1959, 1972). Основное отличие этих почв связано с выраженностью верхнего горизонта: в светло-каштановых - светло-гумусовый горизонт; в бурых аридных - пористая корка и слоеватая подкорка (Классификация ... , 2004). Остальные нижележащие горизонты близки по своим свойствам. Светлые ксероморфные солонцы характерны и для каштановой подзоны, и для зоны бурых аридных почв. Новые микробиологические методы позволят уточнить сходство и различия этих почв.
4. Изучение антропогенно-нарушенных почв - орошаемой, богарной пашни, а также залежи позволило выявить изменения в морфологии и химическом составе почв, связанные с антропогенным воздействием. Наиболее интенсивное антропогенное влияние на изменения свойств почв проявляется в условиях длительного орошения (44 года) на почвах солонцовых комплексов в южной части Северной Сарпинской низменной (раннехвалынской) равнины в пределах сухостепной подзоны светло-каштановых почв. Самые значительные изменения произошли в морфологическом строении пахотных горизонтов, которые в результате длительных глубоких обработок, планировок и орошения утратили свойства верхних горизонтов целинных почв. Светло-каштановые солончаковатые слабозасоленные почвы хлоридно-сульфатного химизма (или незасоленные до одного метра) трансформировались в агроземы текстурно-карбонатные незасоленные несолонцеватые. Солонцы солончаковые, исходно сильно засоленные, хлоридного и сульфатно-хлоридного химизма, мало- и средне-натриевые трансформировались в агроземы солонцовые солончаковые (солончаковатые) слабо- и среднезасоленные в первом метре, преимущественно хлоридно-сульфатного химизма, с пониженным содержанием поглощенного натрия в пахотном горизонте.
5. Во всех целинных и антропогенно-измененных почвах светло-каштановой подзоны до глубины 65 см отсутствуют физико-химические условия развития солонцового процесса.
6. Во всех орошаемых почвах отмечается окарбоначивание верхних пахотных горизонтов за счет подтягивания карбонатов из нижележащих горизонтов в верхние, а также за счет вовлечения части карбонатного горизонта в пахотный. Окарбоначивание в сочетании с подщелачиванием (вызванным обменными процессами), а также иссушение приводит к образованию плотной крупноглыбистой структуры, снижающей плодородие орошаемых почв.
7. На орошаемых землях вторичное засоление и переувлажнение, несмотря на близкое залегание грунтовых вод (около 2.5 м) и длительное орошение, не проявляются, это обусловлено относительно легким гранулометрическим составом почвообразующих пород, хорошим качеством как поливных, так и грунтовых вод, а также хорошей природной дренированностью территории.
8. В метровом слое агроземов солонцовых (бывших до орошения солонцами) сохраняется остаточное исходное засоление, но при этом содержание легкорастворимых солей в метровой толще уменьшается до средней и слабой степени, изменяется и химизм засоления. При этом солонцовые свойства сохраняются.
9. Изученные орошаемые почвы характеризуются некоторым уменьшением содержания гумуса в верхних горизонтах по сравнению с целинными почвами. Хотя, учитывая очень низкое содержание гумуса, этот вывод требует статистического обоснования.
10. В богарном земледелии в условиях дефицита влаги в пределах распространения бурых (аридных) полупустынных почв с солонцами антропогенное влияние на свойства почвы сводится к формированию пахотного слоя различной мощности (в зависимости от глубины вспашки). Распределение по профилю солей, обменных катионов, карбонатов, гипса в горизонтах, не затронутых вспашкой, практически аналогично распределению в целинных почвах. Для всех антропогенно-измененных богарных почв характерно резкое иссушение профиля, появление крупноглыбистой структуры, подщелачивание, уменьшение содержания гумуса по сравнению с целинными почвами. Вывод об уменьшении содержания гумуса так же, как и для орошаемых почв, требует статистического обоснования.
11. Анализ залежных земель (20-летняя залежь) по богаре не позволил установить каких-либо положительных процессов, говорящих о восстановлении почв.
В заключение следует отметить, что проблема, связанная с изучением свойств антропогенно-нарушенных почв аридных регионов, достаточно сложна, так как изменения свойств почв (кроме пахотного горизонта) выражены не так отчетливо, как в почвах гумидной зоны. Для выявления различий необходимо доказывать, что сопоставляются идентичные почвы, а, учитывая разнообразие свойств почв и комплексность почвенного покрова аридных территорий, решить эту задачу сложно. Наиболее интересной проблемой, которая требует детального рассмотрения, является проблема, связанная с появлением крупной глыбистости как на орошаемых полях, так и на богарной пашне.
Благодарности. Авторы выражают благодарность за помощь в работе И.Н. Семенкову и Н.М. Церенову, а также безвременно ушедшим от нас почвоведу Александре Федоровне Новиковой и геоботанику Марине Борисовне Шадриной. Благодарим В.П. Зволинского, директора Прикаспийского научно-исследовательского института аридного земледелия, за предоставленную возможность выполнения научных исследований на землях института.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Агроклиматический справочник Астраханской области. Л.: Гидрометеоиздат. 127 с. Болышев Н.Н. 1959. Почвенный покров природных районов восточного склона Ергеней и Западной части Прикаспийской низменности // Вестник МГУ. Серия биологическая, почвоведческая, геологическая. № 1. С. 79-91. Болышев Н.Н. 1972. Происхождение и свойства почв полупустынь. М.: Изд-во Московского университета. 195 с.
Горчаков В.В., Мулушева Т.В. 1999. Изменение состава легкорастворимых солей в солонцах светло-каштановых Северного Прикаспия // Современные проблемы агроэкологического земледелия. М. С. 73-79. Горчаков В.В., Мулушева Т.В. 2000. Изменение состава легкорастворимых солей в светло-
каштановых почвах Северного Прикаспия при их использовании в земледелии // Проблемы рационального природопользования природных зон Евразии. М.: Изд-во Московского университета. С. 63-68.
Доскач А.Г. 1979. Природное районирование Прикаспийской пустыни М.: Наука. 141 с.
ЕгоровВ.В., ПоповА.Ф. 1976. Природно-мелиоративное районирование Северного Кавказа и нижнего Поволжья // Почвоведение. № 1. С. 101-113.
Зволинский В.П. 1991. Комплексное развитие многоотраслевого сельскохозяйственного производства в системе АПК нижней Волги. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов. С. 13-45.
Зволинский В.П., Ларешин В.Г. 1996. Почвы солонцовых комплексов Северного Прикаспия. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов. 429 с.
Классификация и диагностика почв России. 2004. Смоленск: Ойкумена. 235 с
Козловский Ф.И. 2003. Теория и методы изучения почвенного покрова. М: Геос. 536 с.
Любимова И.Н. 2003. Антропогенное преобразование почв солонцовых комплексов сухостепей и полупустынь. Дис. ... д. с.-х. н. М. С. 45-105.
Люри Д.И., Горячкин С.В., Караваева Н.А., Денисенко Е.А., Нефедова Т.Г. 2010. Динамика сельскохозяйственных земель России в ХХ веке и постагрогенное восстановление растительности и почв. М.: JEUS. 416 с.
Мулушева Т.В. 1999. Некоторые характеристики антропогенных изменений почв солонцового комплекса Северного Прикаспия. Автореф. дис.....к. с.-х. н.. М. 14 с.
Отчет о НИР за 2011 г. 2011. ГНУ ПНИИАЗ. Соленое займище. 43 с.
ПанковаЕ.И., НовиковаА.Ф., КонюшковаМ.В., ШадринаМ.Б., МухортовВ.И. 2014. Почвы зоны контакта светло-каштановых и бурых аридных почв юга Европейской России // Аридные экосистемы. № 3. С. 84-101.
Почвенная карта Астраханской области. 1985. М: 1:300000. Южный государственный проектный институт по землеустройству, Астраханский филиал.
Сафронова И.Н. 2003. Некоторые проблемы установления границы между степной и пустынной зонами Прикаспийской низменности // Материалы III международного симпозиума «Степи северной Евразии», УО РАН. Оренбург: ИПК Газпромпечать. С. 447449.
Физико-географические районы Нижнего Поволжья. 1961. Саратов. 156 с.
Хитров Н.Б. 2004. Выбор диагностических критериев существования и степени выраженности солонцового процесса в почвах // Почвоведение. №1. С. 18-31.
PankovaE.I., NovikovaA.F., KonyushkovaM.V., ShadrinaM.B., Mukhortov V.I. 2014. Soils at the Boundary Between the Zones of Light Chestnut and Brown Arid Soils in the South of European Russia // Arid Ecosystems. Vol. 4. No. 3. P. 194-207.
TREND OF DEVELOPMENT OF SOILS OF ARID ECOSYSTEMS UNDER THE INFLUENCE OF DIFFERENT ANTHROPOGENIC EXPOSURE
(ASTRAKHAN REGION)
© 2018. E.I. Pankova*, M.V. Konyushkova*'**, V.I. Mukhortov***
*V. V. Dokuchaev Soil Science Institute Russia, 119017, Moscow, Pyzhevsky Per., 7, Building 2. E-mail: pankova22@mail.ru **Lomonosov Moscow State University Russia, 119991, Moscow, Leninsky Gory, GSP-1. E-mail:mkon@inbox.ru
***Pricaspian Scientific Research Institute of Arid Agriculture Russia, 416251 Astrakhan Oblast, Solenoye Zaymishche, Severny Block, 8
The properties of human-affected light chestnut and brown arid soils as well as light xeromorphic solonetzes were studied in the contact zone between dry steppe and semidesert zones of the Caspian lowland at the border between the northern Sarpa plain and the southern Sarpa lowland. The soils under irrigation and rainfed farming were studied. As a result of more than 40-year irrigation, the rise of ground water table took place and soil properties changed, mainly in the positive direction. The negative processes involved only small part of irrigated lands and were related to the irrigation-induced accumulation of carbonates in the top layer accompanied by the formation of massive cloddy structure at the place of the former solonetzes and solonetzic soils. Despite the shallow ground water table (about 2 m), the studied irrigated plot is not affected by secondary salinization and alkalization which is the evidence of the general outflow of salts with the ground water from this area. The 50-year old rainfed ploughed land located on brown arid soils had very dry soils with cloddy carbonate-rich toplayer. At the 20-year old abandoned ploughed land, the soil properties haven't improved during the period of abandonment.
Keywords: solonetz, solonetzic brown arid and light chestnut soils, secondary salinization, Sarpa lowland, surface accumulation of carbonates salt-affected soils under irrigation, dynamics of soil salinity, salt-affected soils, ploughed land, reclamation. DOI: 10.24411/ 2542-2006-2017-10008
