Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Генетические особенности мерзлотных солонцов Забайкалья

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Генетические особенности мерзлотных солонцов Забайкалья"

•8 0 5,91

ГОСУДАРСТВЕН^

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ЯКИМОВ Степан Николаевич

УДК 631.445.53

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МЕРЗЛОТНЫХ СОЛОНЦОВ ЗАБАЙКАЛЬЯ

(Специальность 06.01.03. — почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1989

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К- Л. Тимирязева.

Научный руководитель: лауреат Государственной премии СССР, академик ВАСХНИЛ, профессор Н. П. Панов.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Б. А. Зимовец, кандидат биологических паук, доцент А. В. Кириченко.

Ведущее предприятие — Всероссийский научно-исследовательский и проектпо-технологический институт химизации

ггмм.гк'пгп уггмтйгтня

К-120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

г ...... - "СХА.

специализированного совета

1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета — старший научный сотрудник

СаПлина С. М.

- I -

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБ01И

Актуальность работы. Интенсивное развитие производительных ^бйЛ Забайкалья, особенно в районах строительства Байкало-Амурской магистрали, поставило задачу удовлетворения проживающего здесь населения продуктами питания путем ускорения развития сельскохозяйственного производства. Это предопределяет настоятельную необходимость проведения разносторонних почвенных исследований, направленных на качественную оценку земельного фонда и разработку, применительно к местным условиям, -системы методов рационального использования почв. Эффективное использование засоленных почв, которые являются ближайшим и наиболее перспективным резервом сельскохозяйственных угодий,, затрудняется отсутствием достаточно ясных представлений об особенностях состава и свойств этих почв. Исследование засоленных почв, развитых в условиях многолетней мерзлоты,имеет и болызое теоретическое значение, учитывая, что вопросы генезиса мерзлотных солонцов региона не изучены. ■

Цель и задач;! исследования. Основная цель настоящей работы -изучить фациальные особенности солонцовых почв Забайкалья, установить влияние многолетней и сезонной мерзлоты на интенсивность проявления солонцового процесса. В задачи исследования входило изучение водно-физических, физико-химических свойств, минералогического состава, содержания и состава гумуса, подвижных соедине-

Объект и методика исследования. Изучение генетических особенностей солонцов длительно-сезонномерзлотных и мерзлотных проводилось на двух стационарных площадках, расположенных в лесостепной и степной зонах. Исследовались лугово-черноземные мерзлотные почвы в комплекса с солонцами мерзлотными, которые составляют основной пахотный фонд Ерзвненской котловлны, расгтслохон-

ной в лесостепной ь&ие. По геокриологическому районированию она относится к переходной зоне от сплошного распространения многолетней мерзлоты к остро ;ному. В этом районе многолетняя мерзлота достигает мощности 70-100 м, ее верхняя граница залегает на глубина 1,5-3,0 м от дневной поверхности. Зональным типом изучаемых степных длительно-сезонномерзлотных солонцов являются каштановые почвы. В пределах стационарных площадок изучалось пространственное варьирование основных показателей почв; для детального изучения свойств почв были отобран.,' смешанные образцы, которые анализировались по общепринятым методикам.

Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые дана генетическая характеристика мерзлотных солонцов Забайкалья. Нами более глубоко изучены длительно-сезонномерзлотные солонцы, генезис и свойства которых не нашли должного освещения в литературе.

Практическая ценность работы. Настоящая работа является составной частью исследований кафедры почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева. Полученные результаты использованы агрохимслужбой Бурятской АССР для составления практических рекомендаций по освоашгл солонцовых почв. Материалы исследований докладывались на конференции молодых ученых ТСХА (Москва, 1975, 1978). /'

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 работы.

Структура работы. Диссертация состоит ио введения, обзора литературы, характеристики природных условий, описания объектов и методики работы, 5 глав экспериментальных исследований, выводов и списка использованной литературы. В диссертации страниц текстовой части, 22 таблицы и рисунка, 141 наименований цитируемой литературы, в '¿ом числе 14 на иностранном языке.

- 3 -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Краткая характеристика природных условий почвообразования

мерзлотных солонцов

Солонцы мерзлотные и длительно-сезонномерэлотные в Забайкалье встречаются по межгорным котловинам,"сложенным' четвертичными отложения™: супесями, песчано-галечниковой толщей, древне-озерными отложениями. Мерзлотные солонцы распространены в лесостепной зоне. Лесостепь не составляет сплошной зоны, а встречается отдельными массивами, приуроченными к подгорным территориям внутри степных котловин или северным склонам сопок и низких хребтов. Для этой зоны характерен суровый, резко континентальный климат. Среднегодовая температура колеблется от -7 до -4,9°. Холодная, малоснежная зима сменяется прохладной,часто поздней весной. Лето - короткое, жаркое, засушливое, особенно в начале. Годовое количество осадков не превышает 400 мм, четко выражен летний максимум. В этот период происходит глубокое промачивание почвы. При повсеместном распространении многолетней мерзлоты, которая опускается летом на глубину 1,5-3 м, создаются условия для ежегодного смыкания многолетнемерзлых пород со слоем сезонного промерзания-оттаивания. Растительность характеризуется сочетанием березовых или лиственных травянистых лесов с подлеском, чередующихся с участками разнотравно-злаковых лугов (Ишгенов, 1072; Ногина, 1964; Уфимцева, 1960).

2. Физические и водно-физические свойства

Изучаемые мерзлотные и длительно-сезонномеролотнне солонцы характеризуются преимущественно тяжелосуглиннстым гранулометрическим составом. Содержание физической глины по арефил» колеблется от 30 до 65, а илистых частиц от 20 до 40/. плювиоз ыкх горизонтов характерно повыюнноё содержание п:;и<'~'»< фракции.

В мерзлотных соло;: ,ях отмечается более четкая дифференциация горизонтов по содержал п илистой фракции, что связано на только с процессом солонцеобра; „ >ания, но и с более четко выраженным оглинени-ем в иллювиальном г. чизонте. Общим характерньш признаком изучаемых мерзлотных и длптель ;о-сезонномерзлотных солонцов является высокая плотность иллювиальных горизонтов (1,5-1,6 г/см3), затрудняющая проникновение влаги и воздуха и оказывающая сопротивление проникновению корневой системы растений в нижележащие горизонты. Поэтому улучшение физических свойств солонцового горизонта - необходимое условие успешного их освоения.'

Мерзлотные солонцы по сравнению с сезонномерзлотными характеризуются более высокими запасами влаги, что обусловлено капиллярным подпитыванием почвенного профиля со стороны надмерзлотной верховодки .

3. Химический состав и физико-химические свойства

Валовой состав. В луговс-степных мерзлотных и длительно-се-зонно-мерзлотных луговых солонцах четко выражена дифференциация минеральных компонентов по профилю. В^ювиальных горизонтах наблюдается более высокое содержание железа и алюминия. Такое профильное распределение кремнезема I: полуторных окислов хорошо отражается величинами молярных отношений Ог. • Кг0.з . Зто отношение с увеличением степени солонцеватости и временно избыточного увлажнения почв возрастает в надсолонцовых горизонтах. Валовой химический состав илистой фракции мало различается по генетическим горизонтам. Из сопоставления данных химического состава почв и выделенных, илистых фракций видно, что в высокодисперсных фракциях содержится меньше кремнекислоты, больше полуторных окислов (табл.1). Преобладание калия над натрием в высокодисперсной фракции связано со спецификой минералогического состава почв Забайкал

Таблица I

Химические и физико-химические свойства

1

Горизонт, глубина, см

Валовой химический {Сумма,Поглощенные основания, состав (32221); к Сухой1 °б"ен1" % от СУММЫ

навеске

$¿0

'2 | М2°3

НЫХ ;-г

ОСНО -¡л„++

Т

}м-™в|

! Са++ !Мо ! К+ I ! ® ! ! !_!_1

Солонец лугово-степной мерзлотный, р.1

А1 0-10 69,0 50,3 10,9 20,3 4,0 8,4 37,0 55,2 33,2 7,4 4,2

В1 10-40 64.3 49.4 14.8 20.9 8,8 10,2 38,2 29,1 51,4 14,2 5,3

Вх 40-61 63,8 54,2 14,3 21,8 5,1 8,3 30,3 30,1 48,1 17,6 4,2

ВСк 61-86 70,0 55,3 13.2 23.3 5,0 8,8 22,4 36,4 47,6 12,7 3,3

с 86-120 71,3 56,5 10,0 17,5 4,7 8,9 9,3 35,9 43,8 15,5 4,8

Лугово- -черноземная мерзлотная , р-2

л1 2- 32 68^7 47,6 13,0 21,8 4,2 6,9 39,2 60,8 34,4 2,6 2,2

а2в 32-60 67,6 48,1 13,5 24,3 5,0 6,2 38,1 60,1 34,3 3,1 2,5

Вк 60-75 68*5 48,2 14,6 22,2 5,9 7,9 30,2 62,3 30,2 3,6 3,9

ВСк 75-95 70,6 43,3 14,5 19,3 5,6 8,9 23,2 ,7 29,3 3,9 2,1

С 95-120 74,7 48,4 11,3 , 18,3 ь 20,2 61,2 30,1 4,8 3,9

Солонец луговой длительно-сезонномерзлотный, р.8

А1 1-10 67,4 50,6 1А5 ¿4,3 ЬО это 23,0 54,8 28,7 11,3 5,2

в1 10-34 64., I 42,3 18*4 21,0 ы 8,9 22,0 44,3 21,9 30,3 3,5

Вк 34-52 66,5 43,4 17,2 19,8 8,7 18,3 41,5 29,6 26,2 2,0

ВСк 52-82 63,4 .47,6 16,6 19,6 за 7,9 17,6 23,6 31,3 26,7 2,4

с 82-130 70,0 46,0 12,6 28,2 5.2 8,2 17,3 ,7 37,0 24,9 3.4

- б -

4. Мине: ..логический состав илистой фракции

II .

Основными ком,; .центами илистой фракции лугово-каштановых солонцеватых почв и 1 'лонцов луговых длительно-сезонномерэлотных явлшотся минералы м:нтмориллонитовой группы, в основном представленные монтмориллонитом (54-90$); содержание остальных минералов не превышает 10-46$. Илистая фракция лугово-степных мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных солонцов состоит, главным образом, из слюдомонтмориллонитох'.ых образований с высоким содержанием монтмориллонитовых пакетов (45-6С$) и гидрослюд (35-60$). Содержание хлорита составляет около 10$.

Соотношение между глинистыми минералами в исследованных мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных почвах изменяется по горизонтам довольно значительно. В верхних горизонтах по сравнению с почвообразующей породой в составе илистой фракции снижается доля монтмориллонита (независимо от того, представлена ли она индивидуальным материалом или пакетами в смешаннослойном образовании) и хлорита, что сопровождается значительным (2-8 раз) увеличением доли гидрослюд, а в ряде случаев и каолинита. Одновременно происходит диспергирование и структурное разупорядочивание монт-мориллонитового компонента. Дифференциация такого рода характерце для почв, испытывавших в прошлом или испытывающих в настоящее время действие щелочных растворов и, следовательно, вполне закономерна и для изучаемых почв (Травникова, 1976,1977; Корнблюм и • др., 1972). Степень трансформации профиля по илу возрастает вместо с увеличением солонцаватости: от лугово-каатановых солонцеватых почв к солонцам.

Высокое содержание в иллювиальных горизонтах мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных солонцов минералов монтмориллонитово: группы способствует проявлению более высокой гндрофильности этих

горизонтов. Во всех исследованных почвах в составе глинистых минералов присутствует хлорит, чем в известной мере можно объяснить высокое содержание поглощенного магния в солонцовых почвах.

Солевой состав почв. В условиях Забайкалья процессы солена-копления в почвах и грунтовых водах приобретают специфические особенности. Они определяются котловинным характером рельефа, пестротой литологического состава почвообразующих пород, резко континентальным климатом, малым количеством и ливневым характером осадков, а также длительным сезонным промерзанием почвенно-грунтовой толщи. В солевом режиме почв Забайкалья четко выделяются две характерные тенденции в солевой аккумуляции и миграции: длительное соленакоп-ление (зима-осень-раннее лето) и кратковременное рассоление во второй половине лета (Митупов, 1967,1973; Королюк, 1970,1972).

В мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных солонцах, как правило, верхний надсолонцовый горизонт содержит незначительное количество водорастворимых солай-0,08-0,03$. Максимальное количество их в мерзлотных солонцах отмечается в горизонте- ВСК, на глубине 60-80 см, т.е. в слое,где происходит испарение капиллярных растворов, поднимающихся от надмерзлотной верховодки. Плотный остаток составляет здесь 0,192%. Ниже содержание солей убывает, составляя в потайобразующей породе 0,161%. В составе анионов изучаемых со- . лонцов преобладают бикарбонаты и сульфаты. Хлориды, благодаря хорошей растворимости и слабому биологическому поглощению, быстрее других солей выщелачиваются из почвенного профиля (табл.2).

В составе водорастворимых катионов мерзлотных солонцов зо всех горизонтах преобладает магний и кальций. Некоторое увеличение кальция наблюдается в горизонтах Вк и ВСИ. Содержание натрия незначительное, В катионной части сезонномерзлотных солонцов преобладает натрий, содержание которого в надсолонцовом горизонте незначительно, ниже по профилю количество его резко возрастает

(табл.2). Кальций • магний имеют такое же профильное'распределение, как в мерзлот- .ч солонцах, но количество их меньше по сравнению с натрием. Б оставе анионов преобладают бикарбонаты и сульфаты. Изучаемые солонцы характеризуются сульфатно-содовым типом засоления. Данные таблицы 2 показывают, что процесс почвообразования в мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных почвах про-

текает в условиях щелочной реакции среды.

Таблица 2 „

Состав водорастворимых солей (%)

Горизонт }Сухой • о ставок,% i 1 нсоз" ! Г-• "Н ! сп! ! ! 5О4- 1 ! ! ! 0а ! i ! ! . ; ! рН

Лугово-стейной мерзлотный солонец, р. .1

0,085 0,043 0,004 0,019 0,012 0,005 0,002 7,3

в1 0,133 0,073 0,008 0,024 0,013 0,010 0,005 8,1

ас 0,179 0,079 0,018 0,043 0,014 0,018 0,007 8,4-

Век ) 0,085 0,014 0,050 0,021 0,017 0,005 7,8

С оТтш 0,036 0,057 0,028 0,015 0,020 0,005 7,5

Луговой солонец длительно-сезонноморзлотный, р.8

а1 0,091 0,058 0,002 0,014 0,004 0,004 0,009 7,5

В1 0,126 0,079 0,005 0,022 0,002 0,002 0,016 8,4

Вк 0,204 0,100 0,006 0,062 0,006 0,008 0,022 8,8

Век 0,277 0,129 0,006 0,092 0,008 0,010 0,032 8,8

С 0,292 0,074 0,045 0,117 0,006 о.ою- 0,040 9,0

Таким образом, формирование мерзлотных солонцов нагл представляется следующим образом. Сравнительно мо-.сдой возраст окружающих горных массивов в условиях резко континентального климата и дивно-

вого характера выпадающих осадков приводит к интенсивному выщелачиванию логкорастворимых солей при их выветривании. Легко растворимые соли, мигрируя по уклону, и обогащаясь другими продуктами выветривания, способствуют образованию бикарбонатов щелочей и щелочных земель с примесью сульфатов и хлоридов, накапливающихся у

основания склонов, вызывая засоление надмерзлотной верховодки. В результате длительной пульсации легкорастворимых солей в зависимости от минерализации надмерзлотной верховодки, соотношение в ней соды и нейтральных солей, длительность обработки почв слабощелочными растворами приводит к развитию почв солонцового ряда от лугово-черноземных солонцеватых почв до мерзлотных солонцов.

Физико-химические свойства. Сумма обменных оснований солонцов мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных, а такие зональных почв, зависит в основном от содержания гумуса и механического состава. В мерзлотных солонцах она значительно вьгаа, чем в длительно-сезонномерзлотных. В мерзлотных солонцах сумма обменных оснований составляет около 37-38, а в длительно-сезонномерзлотных - не превышает 22-23 м-экв на 100 г почвы (табл.1).

Для солонцов мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных характерно изменение состава обменных катионов по профилю. Содержание обменного натрия в элювиальном горизонте мерзлотных солонцов не превышает 7,4$, в иллювиальном увеличивается и достигает 14,2$ от емкости обмена. Для всех генетических горизонтов мерзлотных солонцов характерно повышенное содержание обменного магния. В элювиальном горизонте его содержится 33,2$, а в иллювиальном - 51,4$ от емкости обмена. Солонцам длительно-сезонномерзлотным свойственно более высокое содержание обменного натрия. Количество его в солонцовых горизонтах составляет 30,3$, а обменного магння -21,9$ от суммы обменных катионов. В составе поглсценных оснований гумусово-элювиального горизонта мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных солонцов преобладает кальций. В иллювиальном горизонте длительно-сезонномерзлотных солонцов поглощенного магния в 2 раза меньшз, чем кальция. Сумма обменных натрия и мпгчцл в пллг. эй "льном горизонте изучаемых мерзлотных и цлятельио-сезонноюрзлопск солонцов составляет более 50$ от суммы обменах «алмнов.

- 10 -

5. Сод;.,. хание и качественный состав гумуса

Образование г, са в сеэонномерзлотных почвах степной зоны Забайкалья протекав в специфических условиях. Характерный для них является низкая продуктивность естественных угодий, незначительные общий запасы биомассы, бедный видовой состав, низкая численность почвенной микрофлоры и фауны. Для образующихся в этих условиях солонцов ц каштановых почв характерна малогумусность и фульватный тип гумуса при высоком содержании в нем гуминов (табл.3).

В ландшафтно-геохимическом отношении Еравнинская котловина относится к лесостепной зоне с транзитно-аккумулятивной поверхностью. Развитие здесь почвенного и растительного покрова протекает в условиях слабоминерализованной верховодки и притока растворимых веществ со стороны водоразделов и высот, что ведет к развитию более богатого растительного покрова по сравнению со степной зоной. Ечагоприятный водно-температурный режим в летний период способствует, хотя и кратковременным, но интенсивным микробиологическим процесса'.!. Значительное поступление органических остатков и активная микробиологическая деятельность сказываются, прежде всего, на относительном накоплен;;:: гумуса и его качественном составе. Исследованные почвы существенно отличаются по этим признакам от длительно-сезонномерзлотных почв степной зоны.

Мерзлотные и длительно-сезонномерзлотные солонцы различаются как по общему содержанию гумуса, так и по характеру распределения его по почвенному профилю. В верхнем горизонте мерзлотных солонцов лесостепной зоны содержится 7-8/5, а в иллювиальном горизонте (Б^-) содержание его составляет 5,0-5,8%.

В составе гум/еорых'веществ мерзлотных солонцов преобладают гугиновьм кислоты, отноазние С„,,: больше единицы (табл.3).

Таблица 3

Содержание и качественный состав гумуса

Т~Гуминовые

-¡кислоту, %

Горизонт

Общее; С, % от общего содер^-

жание}и з вл е}гуми-|фуль-1 С, % каем.¡новые; во- ;

ь-;не-

смесь!кис- ¡кис-/V о-*} лоты ;лоты

Р2°7-Н I

Л/аОН! \

_I

; гидрот-сво-!лизн.}бодн. оста-¡и ток $ связ. ¡С

|подв. $2°3

связ с

Са

Сгк' Е4

Чфк

Н1

АТВ

Вк

Л1

В1 В:с

А1

Л и у В'Г

Солонец лугово-степной мерзлотный, р.1

8,08*0,20 4,69-40,1 29,8 19,3 59,9 65,4

5,87*0,31 3,41 50,8' 31,1 19,7 49,2 53,8

1,84*0,20 1,05 51,6 26,8 24,8 48,4 32,6

Лугово-черноземная мерзлотная, разр.2

9,55-0,42 5,54 60,2 38,2 21,9 39,8 31,4

7,20*0,30 4,18 57,9 36,2 21,7 42,1 20,9

2,58*0,19 1,50 59,6 37,8 21,8 40,4 18,4

Солонец лугово-степной мерзлотный, разр.З 7,24*0,40 4,20 51,8 30,4 21,4 48,2 78,3 5,23*0,36 3,04 52,6 28,8 23,8 47,4 54,9 1,62*0,21 0,86 50,7 25,4 25,3 49,3 31,4

Солонец луговой длительно-созонномерзлотный, 2,70*0,14 1,57 42,0 25,0 17,0 58,0 32,6 1.91*0,14 1,11 42,0 23,0 19,0 58,0 22,4 1,58*0,11 0,91 41,0 17,0 24,0 59,0 23,8

Лугово-каштановая солонцеватая длительно-сезонно-мерзлотная, разр.9 2,89*0,40 1,68 50,0 30,6 18,4 50,0 24,8 1,46*0,20 0,85 38,0 22,0 16,0 62,0 18,5 1,05*0,10. 0,69 40,0 22,0 18,0 60,0 20,0

Калтлновр.я длительно-сеэонномерзлотная, разр 3,24*0,11 1,88 42,8 29,3 23,4 57,2 20,3 2,С8*0,14 1,69 40,7 20,3 20,4 59,3 18,2 0,97*0,0-3 0,55 39,0 18,8 20,2 61,0 ' 17,9

34,6 1,6 4,0 46,2 1,3 3,8 67,4 1,1 3,7.

68,6 1,8 3,9 79,1 1,7 3,5

81.6 1,5 3,6

21.7 1,4 4,2

45.1 1,2 3,8 68,6 1,0 3,7

разр.8 67,4 1,3 4,5 77,6 1,2 4,7

76.2 0,7 4,6

75,2 1,6 4,4 81,5 1,3 4,6

80.0 1,2 4,7

.10

79.7 1,2 3,7

81.8 1,0 3,8

82.1 0,9 3,7

Шесте с тем эти солонцы отличаются довольно высоким содержанием свободных и связанных с подвижными полуторными окислами гуминовых кислот в верхних горизонтах до-78,3^ от общего количества. Совпадение периода гумусообразования с повышенным накоплением несиликатных форм полуторных окислов в результате "надмерзлотного гидро-морфизма и внутрипочвенного выветривания" (Макеев, 1975), способствует образованию в мерзлотных солонцах подвижных форм гуминовых кислот, в том числе и в виде комплексных их соединений. Это может служить косвенным подтверждением того, что в солонцах полуторные окислы мигрируют преимущественно в виде металлоорганических комплексов, что отмечалось в ряде работ,выполненных на кафедре почвоведения ТСХЛ.

Крайне неблагоприятные условия, создающиеся для передвижения растворов через иллювиальный горизонт, а такжо попеременное воздействие промораживания, способствуют конденсированию продуктов гумификации и закреплению их в форме прочных соединений с полуторными окислами. Таким образом, даже в солонцовом горизонте отношение Сг : Сф сохраняется больше единицы, несмотря на насыщенность натрием и магнием почвенно-поглощающего комплекса и высокую растворимость гумуса. Возможно, что фульватно-гуматный состав органического вещества в мерзлотных солонцах обязан не только современному процессу почвообразования, но и носит реликтовый характер, свойственный почвам луговой стадии почвообразования.

Повышенное содержание фракции гуминовых,кислот, связанных с подвижными полуторными окислами, типично для мерзлотных солонцов. Чем больше этой фракции в составе гумуса, тем меньше их пептиза-ция. Как отмечал Н.Д.Градобоев (1972), в этом случае нарушается коррелятивная связь между количеством поглощенного натрия и пеп-тизируемостью почвенного ила. Наши исследования показали, что количество воднопептизированного ила в лугово-степных мерзлотных

солонцах очень незначительно и не может играть сколько-нибудь заметную роль в проявлении солонцовых свойств. Содержание фульвокис-лот в лугово-степных мерзлотных солонцах вниз по профилю увеличивается, поэтому отношение Срк : Сф к в солонцовых и подсолонцовых горизонтах, как правило, больше или около единицы.

Лугово-мерзлотные черноземные почвы отличаются также повышенны.'.) количеством подвижных гуминоЕых кислот, составляющих 20-30% общей их суммы. Однако коэффициент цветности свидетельствует о том, что гушновыэ кислоты этих почв имеют более выраженное ароматическое ядро, а малая устойчивость к электролиту говорит об их незначительной дисперсности. Следовательно, гуминовые кислоты зональных почв характеризуются более сложной природой по сравнению с гушшовкми кислотами мерзлотных солонцов..Гумус мерзлотных солонцов отличается более сложной природой, чем гумус длительно-сезонномерзлотных солонцов.

б. Содержание подвижных соединений

Экспериментальными исследования;.« (Цюрупа, 1968; Панов, Цюрупа, Квачл, 1971; Панов, Гущин, 1977 и др.) установлено, что солонцовые почвы отличаются от зональных повышенным содержанием под-вгешкх соединений п четкой дифференциацией их по профилю. Для солонцовых почв характерен также значительный запас потенциально-подвижных соединений, природа которых изучена слабо. Приуроченность потстщмальноподвижнмх соединений к солонцовым горизонтам, а также их тесная зависимость от распространения илисты:: частиц ука-зиглс? на спроделсппуп взаимосвязь отих соединений со вторичным;! образованиями.

В зональных лугово-черноэекних мерзлотных ¡1 каштановых дви-тельно-сезснпомерзлотных почвах отмечается небольшое количество водорастворимых соединений и по профилю их количество изменяется

несущественно.

В мерзлотных солонцах содержится повышенное количество водорастворимых соединений, причем наблюдается их четкая дифференциация по профилю.. В надсолонцовых горизонтах количество подвижных минеральных соединений минимальное,в солонцовом и подсолонцовом -максимальное. Увеличение суммы легкоподвижных соединений в солонцах по сравнению с зональными почвами происходит благодаря накоплению кальция, магния и натрия; особенно заметно возрастает их содержание в солонцовом и надсолонцовом горизонтах.

Образованию подвижных соединений способствует временное избыточное увлажнение, которое характерно как для сезонно-мерзлот-ных, так и мерзлотных солонцов.

По сравнению с мерзлотными солонцами в профиле длительно-се-зонномерзлотных солонцов процессы глееобразования выражены менее четко. Весной в этих почвах законсервировано меньше влаги по сравнению с мерзлотными почвами. Оттаивание сезонно-мерзлотных почв . одновременно идет как сверху, так и снизу, поэтому влияние избыточного увлажнения проявляется не так активно и не столь длительное время, как в мерзлотных. Следовательно, совокупность процессов, связанных с освобождением несиликатных форм полуторных окислов и других соединений, идет менее интенсивно.

Отсутствие в профиле длительно-сезонномерзлотных почв естественного гидрологического барьера, обусловленного многолетней мерзлотой, способствует трансформации и выносу за пределы почвенного профиля некоторой части подвижных соедиАений. Все это вместе взятое ведет к меньшему накоплению оксалатнорастворимых форм железа в профиле сезонномерзлотных почв по сравнению с мерзлотными.

Повышенное количество подвижных форм железа в верхних горизонтах солонцов по сравнению с зональными почвами связано с про-

цессами временного оглеения, обусловленного крайне отрицательными водно-физическими свойства™ иллювиального горизонта.

Изучение профильного распределения подвижных продуктов почвообразования позволяет прийти к заключению, что все исследованные солонцы мерзлотные и длительно-сезонномерзлотные характеризуются однотипным строением профиля, образованного последовательным рядом горизонтов. Однако в количественном отношении профильная дифференциация содержания оксалатнорастворимых форм полуторных окислов наиболее выражена в мерзлотных солонцах, отражая большую степень проявления глеевого процесса и криогенного накопления в профиле этих почв по сравнению с длительно-сезонномерзлотными солонцами. Таким образом, по мере усиления признаков морфологической и химической солонцоватости почвы возрастает количество и подвижность минеральных соединений.

Во всех анализируемых разрезах длительно-сезонномерзлотных и мерзлотных почв в верхних горизонтах обнаруживается накопление оксалатнорастворимых форм полуторных окислов. Но, в мерзлотных солонцах количество оксалатнорастворимого железа составляет 1,3-1,5%, а в длительно-сезонномерзлотных всего лишь 0,4-0,7%. Накопление оксалатнорастворимого железа в верхних горизонтах про^ исходит и в тех, и в других солонцах за счет суммарного эффекта биогенного и криогенного накопления. Основной причиной, вызывающей активнее новообразование полуторных окислов в мерзлотных солонцах, являются резко выраженные восстановительные процессы, возникающие весной при оттаивании сверху фронта сомкнутой длительной сезонной п многолетней мерзлоты. Так как к началу оттаивания в поверхностных горизонтах скапливается большое количество влаги, которая затем мигрирует вслед за фронтом оттаивания, то на грани-•це надсолонцового и солонцового горизонтов, из-за крайне отрица-

тельных водно-физических свойств иллювиального горизонта, постоянного подпора "надмерзлотной верховодки" в это время в наиболее интенсивной форме могут проявляться восстановительные процессы. Исследованиями И.-С.Кауричева (1968) показано, что характерной особенностью поверхностного оглеения является "расшатывание" минеральной основы почв, вследствие чего полуторные окислы из устойчивых форм трансформируются в растворимые. Последние лишь частично выносятся за пределы горизонтов,основная масса образует орга-но-минеральные соединения с гумусовыми кислотами, большая часть которых осаждается на месте образования, а другая - мигрирует в иллювиальный горизонт.

Насыщенность поглощающего комплекса натрием и магнием и, как следствие, крайне неблагоприятные водно-физические свойства иллювиального горизонта вызывают резкую смену окислительно-восстановительных условий на границе солонцового и надсолонцового горизонтов и создают своего рода геохимический барьер. В этой части профиля и осаждается большинство органо-минеральных и других растворимых форм соединений железа и алюминия, которые затем участвуют в синтезе вторичных глинистых образований, играющих большую рэу>ь в формировании иллювиального горизонта.

7. Фракционный состав фосфатов мерзлотных почв

Фосфор - один из основных элементов, необходимых для роста и развития растений. Источником питания растений являются разные формы фосфора. В частности, наиболее, доступнее соединения - фосфаты щелочных и щелочноземельных элементов, исключая высокоосновные кристаллические фосфаты кальция типа аппатита.

В Сибири многочисленными опытами С.М.Поставской, Г.П.Гачзи-кова (1975), Л.П.Антипина (1978), Н.Е.Абашеовой, В.И.Дугарова (1982) выявлена высокая эффективность фосфорных удобрений. В то

же время, особенно для изучаемого региона, явно недостаточно сведений о фракционном составе почвенных фосфатов. В изучаемых мерзлотных почвах - лугово-черноземной и солонце - фракционный состав минеральных фосфатов в нижних горизонтах довольно близок. Верхние горизонты данных почв заметно отличаются по абсолютному содержанию железофосфатов (табл.4).

Таблица 4

Фракционный состав минеральных форм фосфатов в мерзлотных

почвах

Гори-!Глубина.1 • Р205 мг/ЮО г почвы { ~

зойт | см 1 Са_Р1 I Са.рп 1 А1_р ! ре.р ! Са,Рщ |

Лугово-черноземная мерзлотная, разр.2

А1 2-32 6,4 7,1 6,2 20,5 7,5 47,7

а2в 32-60 4,9 8,3 4,3 19,5 7,3 44,3

Ек 60-75 4,3 28,4 4,2 12,4 14,3 63,6

Век 75-95 5,2 24,3 6,2 14,2 15,2 65,1

С 95-120 5,8 14,2 7,2 17,4 6,3 50,9

Солонец лугово- -степной мерзлотный, разр.1

А1 1-10 6,2 8,8 13,8 36,4 9,1 74,3

В1 10-40 4,6 8,1 7,8 33,8 8,7 63,0

Вк 40-61 4,4 19,6 5,4 20,6 17,7 67,3

Век 61-76 6,1 23,4 4,7 20,1 15,6 70,9

С 76-120 7,4 13,2 7,5 19,6 7,2 54,9

Содержание наиболее растворимой и легкоусвояемой фракции Са-Р^- низкое. Некоторое увеличение еа вниз по профилю у солонца мерзлотного свидетельствует о присутствии легкорастворимых солей в надмерзлотной верховодке. Количество фракции Са-Рд, которая лзляотсл блиг.аГишм рэзорвом для питания растений, носысокоэ. Роз-кое увеличение ее наблюдается только в карбонатных горизонтах. Алюмофосфаты накапливаются в основном в верхних горизонтах. Во фракции минеральных фосфатов в мерзлотных почвах накапливаются

преимущественно железофосфаты. Это накопление идет за счет криогенного ожелезнения мерзлотных почв, а в солонцах и за счет процессов временного глееобразования. Состав и распределение минеральных фосфатов в профиле определяется процессом почвообразования. Доминирующее значение в закреплении фосфатов в мерзлотной зоне играют несиликатные полуторные окислы, особенно железа.

ВЫВОДЫ

1. Механический состав мерзлотных и длительно-сезонномерзлот-ных солонцов преимущественно тяжелосуглинистый. Распределение илистой фракции указывает на четко выраженный элювиально-иллювиальный процесс. Валовой химический состав свидетельствует о четко выраженной профильной дифференциации кремнезема и полуторных окислов.

2. Водержание легкорастворимых солей в солонцах мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных невысокое, а распределение их по профилю неравномерное. Засоление сульфатно-содовое. Процесс почвообразования протекает в условиях щелочной реакции.

3. Мерзлотные солонцы отличаются повышенной емкостью поглощения и по содержанию натрия относятся к-малонатриевым, а длитель-но-сезонномерзлотные - к средненатриевым. В иллювиальных горизонтах солонцов длительно-сезонномерзлотных содержание поглощенного кальция в два раза больше, чем магния.

■ Во всех исследуемых горизонтах изучаемых солонцов, кроме элювиальных, сумма обменного натрия и магния составляет более 50$.

4. Длительно-сезонномерзлотные солонцы существенно отличаются от мерзлотных солонцов по содержанию гумуса и его качественному составу. Для гумуса длительно-сезонномерзлотных солонцов характерно высокое содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием, и повышенное содержание углерода негидролизуемого остатка.

В мерзлотных солонцах преобладают гуминовыа кислоты, связанные с полуторными окислами, что объясняется интенсивным накоплением несиликатных форм.полуторных окислов.

5. Гумус солонцов в целом имеет меньшую степень конденсиро-

' ванности по сравнению с зональными почвами, о чем можно судить по величине коэффициента цветности и порогу коагуляции. Повышенное содержание подвижных гуминовых кислот в иллювиальных горизонтах мерзлотных солонцов (более 50$ общего содержания) свидетельствует об интенсивной миграции их из верхнего горизонта в форме орга-но-минеральных соединений и активном участии последних в формировании профиля солонцовых почв.

6. Мерзлотные и длительно-сезонномерзлотные солонцы отличаются от зональных почв повышенным содержанием водорастворимых соединений и четкой дифференциацией их по профилю (минимум - в надсолонцовом, максимум - в солонцовом и подсолонцовом горизонтах) . Общая суша водорастворимых соединений в мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных солонцах по сравнению с зональными почвами увеличивается в результате накопления кальция, магния и натрия. Значительная часть водорастворимых элементов находится в форме комплексных соединений. Исследованные элементы по интенсивности связывания в комплексы располагаются в следующий ряд:

Ре > А1 > ¿С > Са,

7. В мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных солонцах содержится больше потенциальноподвижных соединений, чем в зональных почвах, среди них преобладают полуторные окислы железа. В горзлотшк солс!!ц?х по сравнению с длнтельно-сезоппомерзлотнымн содержится больше носиликатного железа, что в первую очередь связано с более жестким! условиям! внутрипочвонного выветривания в профиле мерзлотных почв, а также с более выраженными условиями

временного глеэобразования в связи с наличием гидрологического барьера, обусловленного многолетней мерзлотой, препятствующего выносу несиликатного железа за пределы почвенного профиля.

8 В лугово-черноземной почве и солонцах мерзлотных минеральные фосфаты представлены преимущественно железофосфатами. Содержание наиболее доступных для питания растений фосфорных соединений (фракция Са-Р^) низкое при невысоком уровне ближайшего резерва усвояемых фосфатов (фракция Са-Р^).

9. Основными компонентами тонкодисперсной части мерзлотных и длительно-сезонномерзлотных солонцов являются слюдо-монтморилло-нитовые образования с высоким содержанием монтмориллонитовых пакетов (45-60$) и гидрослюд (35-60$). Одновременно в иллювиальных горизонтах происходит диспергирование и структурное разупоредочи-вание монтмориллонитового компонента. Степень трансформации глинистого материала возрастает с увеличением солонцеватости.

10. Изучаемые мерзлотные и длительно-сезонномерэлотные солонцы характеризуются однотипным строением почвенного профиля. Распределение илистых частиц, легкорастворимых солей и соединений, основных химических элементов идет по солонцовому типу. Однако, в отличие от длит.ельно-сезонномерзлотных, мерзлотные солонцы более гумусированы. За счет криогенных процессов в их профиле накапливается большее количество несиликатного железа. Основная фракция гуминовых кислот представлена свободными и связанными с подвижными полуторными окисл /ами, что является следствием полной коагуляции воднопептизируемого ила. Минеральные фосфаты представлены преимущественно малоподвижными железофосфатами.

Предложения производству

При сельскохозяйственном использовании нужно учитывать неблагоприятные водпо-фнзнческие свойства солонцового горизонта н присутствие легкорастворимых солей в профиле мерзлотных солонцов. Мерзлотные солонцы, несмотря на высокое содержание гумуса и ношенную обеспеченность валовыми формами азота и фосфора, отличаются низкой нит-рификационной способностью и малой подвижностью фосфат-ионов. Поэтому для получения устойчивых урожаев необходимо применение азотно-фосфорных удобрений.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Я к н м о» С. Н. Характеристика мерзлотных солонцов Забайкалья. Доклады ТСХА, 1976, вып. 218, с. 27—30.

2. П а н о и II. II., Якимов С. II. Органическое вещество солонцовых почв Забайкалья. Известия ТСХЛ, 1977, вып. 5, с. 108—114.

3. П а ц о в II. П., Якимов С. Н. Содержание подвижных соединений в мерзлотных солонцах Забайкалья. Известия ТСХА, 1978, вып. 1, с. 101—107.

Л-<32331 11.04.89 г. Объем 1'Д п. л. Заказ 961. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44