Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИЗМЕНЕНИЕ МОРФОЛОГИИ И СОЛЕВОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА СЕВЕРНОГО ПРИКАСПИЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ /НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА /

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ИЗМЕНЕНИЕ МОРФОЛОГИИ И СОЛЕВОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА СЕВЕРНОГО ПРИКАСПИЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ /НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА /"



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛИСИЛ, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ , ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ Г0С7ДАРСТЕЕШШЙ УНИВЕРСИТЕТ ям. Н.В.Ломоносова .Факультет почвоведения

Нэ правах рукописи Сюемская Марина Львоваа

УДК 631.413.3+631.472

ИЗМЕНЕНИЕ МОРФОЛОГИИ И СОЛЕВОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ СОЛОНЦОВОГО

КОЧШКСА СЕВЕРНОГО ПРИКАОШ ПОД ВЛИЯНИЕМ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ /на пришрв почв ДданшЗвкского стационара /

Специальность - 03,00.27. - почвоведение

АВТрРЕЖЕРАТ

диссертации на соискание умелой степени кандидата ^биологических наук

Москва - 1969

Работа выполнена на кафедра химии почв факультета Почвоведения Московского государственного университета имени У.В.Ломоиосова •

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Т.А. СОКОЛОВА

Доктор биологических наук, профеосор Б.Г. РОЗАНОВ,

кандидат сельскохозяйствен дых наук Ц.А. ГОНЧАРОВА

■Ведущее учреждение ,

¡защита состоится

Л

Почвенный лнотитут им. В.В.Докучаева, г. Москва

4990 г. в 15чао. 30 мик.

в аудитории М-2 на заседаш^ специализированного совета по почвоБодеакЕ К 053.05.16 в МГУ ш. Ломоносова; 119099, Москва, :>;!1ляокие горы, ЮТ, фаяулы«* проведения, учений . совет. 1

С дисс?г> .¡ей можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения М1У.

Автореферат разо&ган _" 1990 г.

Учен1:!! секретарь спс^алиэированного

совета

Г.Е.Мотузовг.

Актуальность проблемы. Коллективом сотрудников Дианыбексиого стационара АН СССР разработана эффективная, экологически наиболее безопасная система агролесомелиоративных мероприятий, направленная на освоение почв солонцового комплекса Северного Прикасиия. Эта система основана на сочетании плантажноИ »спешки для вовлечения в пахотный горизонт находящегося в почве гипса с посадкой однорядных кулис из вяза приземистого в целях снегонакопления и дополнительного увлажнения почв. Указанная система мероприятий приводит х существенным изменениям почв солонцового комплекса, особенно солончаковых солонцов. В существующей литературе отражены особенности водного и солевого режимов мелиорируемых почв (Базы-кина, 1974, Максимюк, 1974, Большаков, Максимюк, 1332), но недостаточно освежено изменение их солевого состояния, в частности, изменение аккумуляций легкорастворимых солей,, гипса и карбонатов. Недостаточно изучены также вопросы морфологии, классификации к номенклатур* мелиорированных почв. Отсутствует сравнительный экологический анализ агролесомелиоративного воздействия на почвы и Обводяигвльно-оросительних мероприятий.

Цель и задачи работы« Основной целью наших исследовании было комплексное изучение морфологических особенностей и солевого состояния почв солонцового комплекса на участках разной длительности и интенсивности мелиорации для экологической сценки и дальнейшего совершенствования системы мелиоративных мероприятий, разработанных на Дканыбекском стационаре. Задачами исследования были:

1. Детальное морфологическое изучение почв.

2. Характеристика солевого состояния почв на основании:

а), состава солей по данным водных вытяжек, б), изучения чор^оло -гии солевых аккумуляций на макро-, мезо- и микроуровнях, в), изучения минералогического состава солевых аккумуляций методами рентгеновского и термического анализов.

1-3 2/у

центральная научная г: .¡.

МОСК. с с .¡-.и-С!-1: С им а.

Научная новизна. Впервые осуществлено всестороннее изучение изменений морфологического отроения почв солонцового комплекса Северного Прикаспия под влиянием агролесомелиорации. Охарактеризована особенности мелиоративного процесса на участках разной длительное ти и интенсивности мелиорации. Дана всесторонняя характеристика

изменений, происшедших в солевом состоянии этих поч» по данным

f

комплексного изучения легкорастворимых солей, гипса, карбонатов. Предложена показатели для оценки скорости мелиорации» Дана экологическая оценка результатов к последствий агролесомелиорации.. Практическая значимость, Дается прогноз направления н скорости изменения солевого состояния почв солонцового комплекса при разной длительности и интенсивности мелиорации. Показана возможности совершенствования системы агролесомелиорации. Предлагаются некоторые пути решения вопросов классификации и номенклатуры почв солонцового комплекса, сильно измененных мелиоративный воздействием. Апробация. Материалы диссертации докладывались на заседаниях ка-федрл химии почв факультета почвоведения ИГУ (1985, 1989 гг), на II и III конференциях молодых ученых Ц98б,и 1988 гг) и на заседаниях Ученого совета Лаборатории лесоведения АН СССР в 1935, 1986, 1938 и 1989 гг., на Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов по современным проблемам защитного лесоразведения и охраны природы в Минске (1987), на конференции молодых ученых Шк4 АН СССР ь * Пущине (1988),* на УШ Всесоюзном съезде почвоведов в Новосибирске (1939). Один из разделов работы вкспонировался на ВДНХ в 1988 г. на выставке "Экология - охране природы" и награжден серебряной медалью.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ. Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и приложения. Содержит 148 страниц машинописного текста, ZI рисунок, 18 таблиц. Список литературы включает 165 работ, в том числе 20 -

- на иностранных языках. 4

ГЛАВА I. УСЛОгШ ПСчВООБРАЗQEA.H&1 И ПСЧВЕННЫ« ИСКРОЙ РАлОНк ИССЛедОс№Ь. ОСОБЕННОСТИ СИСТШ АГРО!ШССЫШШОРАТ>1ВШХ МЕРОНКММл

Район исследований относится и северо-западноя бессточной суглинистой Джаныбекекои полупустынной рввиине (Доскач, 1979) или оэ в рно-лиманной депрессии (Ковда, I9d0) и расположен в Волго-Ураль-сном междуречье на Прикаспийской низменности. Эта территория характеризуется засушливостью климата, бессточностьс, безводность», тяжелый гранулометрическим составом почвообразующих пород, ярковыра-женной комплексностью почвенного и растительного покрова.

Среднегодовая сумма осадков составляет 274 мм, испаряемость достигает 900-1000 мм, превышая количество осадков в 3-4 tasa» Поч-вообразующей породой являются лессовидные карбонатные суглинки с содержанием карбонатов, в среднем, по профилю около 10-11% в пересчете на СаСОд. На глубине 1,5-2 м, а также 5-6 м залегают гипсовые аккумулятивные горизонты, представленные конкреционными образованиями (Роде, Польский, 1961).

Обедая равнинноеть территории нарушается неглубокими замкнутыми плоскодонными понижениями - лиманами и падинами, занимающими по площади наиболее I0-I5&. Остальная территории представляет собой межпадинкую равнину с ярковыраженным коиндексным почвенным к растительным покровом. 50-6№ площади межпадинной равнины занимают солончаковые солонцы, приуроченные к микроповышениям. Для них характерны чернополынные и прутняново-чернополынные растительные ассоциации пустынного типа со среднегодовой биологической продуктивностью 0,9 ц/га. На микросклонах, занимающих 254 межпадинной равнины, развиты светло-каштановые солонцеватые почвы с сухостег.ными литняково-ромашниновыми растительными ассоциациями, биологическая продуктивность надземной массы вотори составляет, в среднем, 12,t< ц/га

(Гордеева, Ларин, 1965, Оловлнкикоеа, 1976). Под мккроповыие-нушш! и никроскдонами грунтовые воды засолена, их минерализация достигает 5-7 г/л, н они имеют хлорадно-суль^атно-натриевый состав. Уровень их залегания на межладннной равнине составляет 5-7 м.

К микроэападинам с их темноцветными черноземоведкими почвами (Роде, Польским, 1961), или лугово-каштановыми (Классификация. ... 1977), занимающими 25* площади, приурочены степные фитоце-'ноэыс разнотравно-элаковыми растительными ассоциациями, продуктивность которых составляет, в среднем, 28,7 ц/га. Раз в несколько лет при обильном снеготаянии наблюдается сквозное прокачивание западин (Роде, 1963), что приводит к формированию под западинами линзы преаных^грунтовых вод, имеющих гидрокарбонатно-кальциевый состав и минерализацию 0)2-0,4 г/л. .

Необходимым условием использования почв солонцового комплекса в сельском и лесном хозяйстве является мелиорация солонцов, направленная на их рассоление и рассолонцевание. Начало процесса

рас солонце в ания обеспечивает проведение плантажной вспашки, рал' '-V

рушащей солонцовый горизонт и вовлекаэдеЬ в пахотный слой содер-■ жащийся б первом подсолонцовом горизонте гипс в количестве до 30 т/га (Ковда, 1939). Рассоление солончаковых солонцов происходит за счет дополнительного увлажнения, которое осуществляется путем снегозадержания-.^системой однорядных кулис из вяза приземистого, способных не только сохранять выпадалцнй снег, но и аккумулировать его на полях.

ШВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования были мелиорируемые почвы солонцового комплекса на участках разно» длительности мелиорации; 14, 27 и 34-35 лет, которые различались шириной межкулисных пространств; 56, 40 к 18 м соответственно. Ежегодное дополнительное увлажнв-

нив почв за счет снегонакопления на трех участках составляла, в среднем, 40, 50 и 90 мм по сравнению с целиной (Базыкина, 1974). Указанные объекты рассматриваются как почвы слабо-, средне-.и смльномелиорированные, которые в совокупности составляют ереценной ряд мелиорируемых почв. В этом раду полно наблкдать изменения во времени отдельных почвенных признаков к на этом основании оценивать скорость процесса мелиорации. Четвертым объектом был участок с искусственно созданным микрорельефом в виде борозд глубиной до 20 см и бугров высотой до 20 см. В качестве контроля изучали почвы целинных участков, примыкающих к мелиорируемым площадям.

Работа проводилась в почвенных траншеях глуОиной 1,7-2 м, секущих все три члена полупустынного солонцового комплекса; солонец, I светло-каштановую и темноцветную чернозеиовидную почвы. Было заложено 7 траншей на почвах целинных территорий и 8 траншей на их мелиорируемых аналогах разной длительности мелиорации. На участке с бороздовым микрорельефом заложена I траншея на исходном солончаковом солонце, диагностируемом по неизмененным нижним горизонтам.

Во всех изученных разрезахчлроведено детальное описание морфологических характеристик почв и солевых стяжении по "Базовый

шкалам..." (1932). Индексация горизонтов проводилась по руковод-

р

ству ФИО (1970), дополнительным индексом саь обозначались горизонты с морфологически выраженными карбонатными новообразования-

2 2 ми, с£ - с гипсовыми стяжениями, &а - с выцветами легкорастворимых солей. Цветовые характеристики горизонтов и солевых стяжений определяли по шкале Ианселла , 1954). Отбор образу цов почв проводили по генетическим горизонтам и послойно через каждые 10 см со стенки траншеи я при бурении в дно траквеи - до

2-32/у

грунтовой воды с отбором проб вода. Проанализировано. более 1000 образцов водкой вытяжки общепринятыми методами (Аринушкика, 1370). Определение содержания £042" гипса проводили гравиметрическим (Аринушина, 1970) и нефелометрическим (Физико-химические методы анализа, 1972) методами. Содержание гумуса определяли по Тюрину (Физико-химичеение метода..., 1980).

Изучение солевых новообразований проводили комплексом морфологических, химических и инструментальных методов. Сначала солевые новообразования изучали в полевых условиях и почвенных разрезах и подробно описывали по "Базовым шкалам..." (1982), проводя отбор препарированных и ненарушенного сложения образцов для их' анализа в лабораторных условиях. Дальнейшее исследование солевых новообразований состояло в изучении особенностей их пезо- и мкк-роморфояогического строения с целые получения информации о процессах их кристаллизации« растворения или перекристаллизации.

Научение морфологического строения солевых новообразований

проводили под бинокуляром и на сканирующем электронном нихроско-

ft .

пе ^И-2. Для морфогенвтичеекой интерпретации полученного мате-■ риала были использованы некоторые положения кристаллографии (По- -вов, Щафрановский, 1972), генетической минералогии (Григорьев, 1362), микрокристалломорфологии (Фекдичев, 1970).

Для определения минералогического состава солевых скоплений выполняли рентгеновский анализ на приборе ДРОН-2 в следующем режиме: излучение -Си, фильтрованное Ж', напряжение на трубке 40 Кг1", сила тока - Термический анализ препарированных образ-

цов проводили на венгерском дериватографе WCM в следующем режиме: чувствительность ДГА - 1/5, $$ - 1/3, весов - 500 ыг, скорость нагрева - Ю град./мин,

в

ГЛАВА. Д1. ИЗМЕНЕНИЕ ЫОРЛСШОПН НЕКОГО СТРОйШ ПОЧВ СОЛОНЦОВОГО КСМШШО ПРИ ИШОРАцЩ Несмотря на довольно длительный период изучения изменения почв солонцового комплекса при мелиорации, морфологическая характеристика мелиорируемых почв в литературе почти не освещена. Отмечалось лишь уплотнение и усадка средней части профиля солонца при мелиорации, а также отсутствие отличил между мелиорированным солонцом по внешним признакам от профиля мелиорированных светло-каштановых почв (Большаков, Максимик, 193^).

Сравнительный анализ морфологических особенностей целинных солончаковых солонцов (несмотря на значительную вариабельно сть их морфологических признаков) и мелиорируемых солонцов показал, что при мелиорации происходит направленное изменение набора горизонтов, их мощности и глубин залегания.

При мелиорации формируется новый - пахотный горизонт Ар са, который имеет большую мощность (33-43 см), чем суммарная мощность горизонтов А1А2са и са^ (31 см) целинных почв, из материала которых он образуется, за счет припахивания верхней части I под-солонцового горизонта при шантажа. Мощность последнего в связи с этим уменьшается с 44 до 25-29 си. Мощность же II подсодонцово-го горизонта практически не меняется. Граница вскипания от HCl уже на ренних стадиях мелиорации выходит на поверхность, происходит понижение верхней границы морфологически выраженных скоплений карбонатов за счет их разрушения при плантажной вспашке и частичного растворения.

Особенно отчетливо при мелиорации происходит понижение верхней границы появления выпотов легкорастворкшх солей с 60 см до 160 см и глубже, вплоть до их исчезновения из почвенного профиля (Рис, I), Отмечается также нисходящее передвижение и мелкокристаллических гипсовых стяжений: понижается как верхняя, так и

г*,;е. I , Особенности морфологического стечения целинных < А1 и

г.-лтельн'З-кел/Юряруемкх 'Е1 почз сэлснцеаого комплекса

- - гган?.^ гекетичеггах гот:;:з знтэв, .....-гсяница вскипания,

- гсг;!2ЭНт с .ча-сСскэткол 5елз глазке*, "х"\" горизонта с £ь™стамл легкэс&стгозимьгх солел, - госиэскты с мелко-

гксоаЁимк стяжеки .ада, —-—- верхняя граница гидвг.^низ. гипсовых сфесслитов

нижняя граница их залегания в почвенном профиле.

В работе проводится подробный анализ основных изменений, происходящих в морфологическом строении солонцов, светло-каштановых и темноцветшх почв при их длительной мелиорации и сельскохозяйственном использовании по основным показателям: особенностям строения агрегатов различных порядков, твердости'и прочности, адату, характеру норового пространства, насыщенности корнями и т.д. Характеризуются благоприятные и негативные изменения в строении почв, вызванные мелиорацией.

Отмечается, что мелиоративный процесс охватывает все члены солонцового комплекса, с течением времени распространяясь на все большую глубину. При длительной интенсивной мелиорации изменения в морфологическом строении почв происходят сднокаправленко: этому способствуют одинаково проводимая сельскохозяйственная обработка полей и получаемое всеми почвами - членами комплекса примерно равное дополнительное увлажнение. Формирующийся при этом пахотный горизонт, несмотря на исходно неоднородный материал, его слагающий, со временем становится все более однородным на всех членах комплекса. Для него характерна средняя мощность около 40 см, глыбисто-коккова*о-порошистая структура, значительная, по сравнению с целинными участками, корне-, воэдухо- и влагопроницаемость. Отмечаются лишь различия в окшске пахотного горизонта крайних членов юмплехса: на пашне сохраняются более темноокрашенные пятна исходных темноцветных почв западин.

В солонцах наряду с формированием нового - пахотного горизонта, происходит существенное изменение средней части профиля за счет выноса легкорастворимых солей и гипса. Это вызывает переупаковку почвенных частиц, приводящую х уменьшению пористости и развитию щелевидных трещин усыхания, ведущих к не равномерно».; V увлажнению почв. Происходит укрупнение и упрочнение почвенной структура,

3-32/у

появление признаков слитиэацим. Последнее «окно отнести к негативный последствиям мелиорации.

В наибольшей степени »о всех мелиорируемых почвах изменяются такие показатели как структура, пористость, насыщенность корнями в наименьшей - окраска. Существенные изменения п£юиасодят в характере и особенностях распределения солевых новообразований: « солонцах и светло-каштановых почвах о течением времени от легкорастворимых солей освобождается вся 2-метровая хорнеобитаемая толща.

Однако, несмотря на отмеченные тенденции 8 сближении строения профилей и некоторых морфологических характеристик мелиорн* руемых почв, а также характера идущих при мелиорации почвообразовательных процессов, говорить об отсутствии внешних различий между мелиорированными светло-каштановыми почвами и солонцами (Большаков, Махсимкж, 1962) нельзя (Рис. X). Несмотря на однонаправленность процесса мелиорации я этих почвах при дополните» ном увлажнении даже на участках с длительностью мелиорации 35 лет и ее интенсивном характере, различия в морфологическом строе •нии эткх почв существенны. Это касается как набора сл&гакцнх эти почвы горизонтов, так м их мощности, не говоря уже об особен ностях структуры, окраски, характера порового пространства, распределения и типов солевых новообразования и других морфологических показателей. Можно лишь говорить о тенденции к морфологически выраженной однородности пахотного горизонта.

ГЛАВА 1У. ИЗМЕНЕНИЕ СОЛЕВОГО СОСТСйШ ПСНВ СШОНЦОВСГО КОД1ШСА ПРИ МЕЛИОРАЦИИ

*

1У.1, Легкорастворимые соли в целинных и мелиорируемых почвах солонцового комплекса

На основании литературных данных и собственных наблюдений

характеризуйтея особенности профильного распределен/я и содержания легкорастворимых солей в целинных почвах и их изменение на участках разной длительности и интенсивности мелиорации.

В целинных солончаковых солонцах максимальное количество легкорастворимых солей содержится в слои 30-100 см, что связано о их внутрипочвенкым выпотом в течение всей длительной истории развития профилей солончаковых солонцов (Роде, Польский, 1961). Уже иа начальных стадиях мелиорации за счет дополнительного увлажнения зона выноса легкорастворимых солей - влювильно-солевой горизонт (по Г.П.Максимки, 1974) - достигает мощности 100 см, при атом верхние S0 см почти полностью освобождены от солей. Это создает возможность использования почв в сельском хозяйстве. Перераспределение солей происходит лишь в пределах верхних 2-3 метров, не затрагивая глубокие слои почвенно-грунтовой толщи и грунтовые воды.

При более длительной и интенсивной мелиорации (27 лег) мощность слоя, почти полностью отмытого .от легкорастворимых солей, достигает 1-1,5 м. При втом мощностью »лювиально-солевого горизонта (ЭСГ) достигает 3 нет ров*.. Здесь же намечается негативная тенденция"Опускания ранее подвешенного солевого горизонта вниз по профилю,иногда приводящая к сбросу солей в грунтовые воды, минерализация которых под солонцами возрастает почти в 2 раза.

Дальнейший ход мелиорации через 35 лет приводит к еще более полному выщелачиванию солей. Мощность ХГ достигает 4-4,5 м при атом вся двух-метровая почвенная толща практически полностью отмыта от легкорастворимых солей. Остаточный запас солей в этой тоще равен б кг/м2,{ по сравнению с 45 яг/м2 на целине), причем, эти соли представлены, в основном, ионами Са2+ и гипса, ЕЬнос солей за пределы 5-метровой толщи составил Олее 50Ü от их суммы. Минерализация грунтовых вод возросла в 3-5 раз, достигнув 12-24 г/л.

чел и но

I-1

-ВГ<

ООй^Ш

. ^ ууу

УУУ

К* /Г

/С

4 *

; \

< » Г и • > ; /

^

)

/

\ || \sfir—

/*<Г<*--

\ || 1 се' •>*■

го *о

< я

/Улет рации

_-23557

□ ш

_

ч? <ар оэ

1 V V

Йр Л?

8з А!'

•1 %

о! 6 У

со 00' £3"

К»: \s\sv

© £3саг

О

СХу сд*

уд

2. ¡¿оррслогичесхэе строение '?0 и солееые грозили (Е) целинных и мелиорируемых солонцов. УслсЕнав обозначена.*: © - карСснгтная Селэглазка, гипсовое стя-жекид: • - течки, 1 - нидэчки, § - проулки, V - вкрапленники, □ - кутаны, [] - тру?очкИ| О " неагрегнро?анюе гнезда, 0 -гнезда, ^ - с;есоли?ы; V - ь^веты легкорастворах сс.'е,:, Сомгжакие: 3 значка - «него ' С елее Ю кт/ед. глот О £ экьчка - сгелне '5-1; гт./ел. I энэчо- - уалэ ^мекее

5 1т,/еа, пляездк!.

Интенсивное выщелачивание солей и их сброс в грунтовые води при длительной и интенсивной мелиорации окалывает влияние на грунтовые вода и солевое оостояние других членов солонцового комплекса. При восходящем тока засоле«vaíx грунтовых вод и моц-ности капиллярной каймы 3-3,5 м образуется новый солевой контур; нижняя часть грунтовой толци светло-каштановых и темноцветных почв западин засоляется. В пределах всей почвенко-грунтовой толщи солонцового комплекса выделяются 2 зоны: верхняя, мощность» Э метра - опресненная зона, я нижняя - ниже 3 метров (до грунтовых вод) - засоленная зона. Таким образом, происходит некого- ; рое выравнивание в солевом состоянии всех почв солонцового комплекса.

' При расчетах скорости выщелачивания л еткора створшых с элей мы использовали в качеств» показателей ежегодное нарастание мощности ЭСГ н изменение Запасов солей и отдельных ионов. Безусловно, как любые усредненные показатели они характеризуют лишь тенденции в развитии мелиоративного процесса, На первом участке »ти величина составили 7,1 см/год и 0,60 кг/год из 2-метрового слоя, на IX участке - 11,1 см/год и 1,21 кг/год, на III участке - 13,2 см/год и 1,14 кг/год. Причину различных скоростей выщелачивания солей следует искать в различном снегонакоплении на этих участках, которое определяет и различное дополнительное увлажнение.

При полевом описании разрезов целинных и мелиорируемых солонцов и светло-кантановых почв легкорастворимые соли обнаруживаются на стенке разреза в двух морфологических формах: в виде ccjte-вого "мха* и солевого "налета". Солевой мох - «то множество белых игольчатых, иногда волокнистых кристаллов, ориентированных перпендикулярно стенке разреза. На вяектронно-микроскопических снимках хорошо видна вытянутая форма кристаллов и близкая к дру-зовой форма агрегатов. Диаметр кристаллов составляет 0,001-0,003

Рис. 3, Микрофотографии различных типов солевых новообразований: к - солевой мох, 160-180 см, целина. Б - солевой валет, 120-140 см, лет мелиорации, В - гипсовые ниточки, 63-130 см, целина.

Г - гипсовые прожилки, 70-80 см, 35 лет мелиорации.

*

мм, их длина - не менее 0,01-0,03 мм. Гладкая поверхность граней и правильные очертания кристаллов свидетельствуют о том, что солевой материал находится в стадии кристаллизации и не подвергается растворению (Рис. 3,А).

Солевой налет - это мелкие (меньше 0,5 мм) снежно-белые скопления неправильных очертаний, иногда в форме чешуек или бляшек. Особенности микростроения: параллельная ориентация, очень плот- . ная упаковка, малая длина кристаллов, - связаны с тем, что кристаллизация осуществлялась в замкнутом пространстве мелких почвенных пор, В профиле мелиорируемых солонцов обнаружен еще один тип строения материала в солевых налетах: скопления кристаллов пра-

вильней ромбической форма размером 0,001-0,005 мм. Наряду с кристаллами, имеющими пргвильчую форму и гладкие грани, встречаются кристаллы с оплавленными очертаниями, что свидетельствует о динамизме процессов кристаллизации и растворения, т.е. нестабильности условий кристаллизации легкорастворимых солей (Рис, 3,Б).

По данным рентгеновского и термического анализов, основным минералом материала солевого налета и'солевого мха является тенардит и астраханит, Отмечается разнообразие форм кристаллизации тенардита, обусловленное1, в частности, различной концентрацией и составом почвенного раствора,

1У.2. Гипс в целинных и мелиорируемых почвах солонцового комплекса

Гипсовые новообразования в целинных солончаковых солонцах Северного Прикаспия представлены разнообразными морфологическими формами: точками, ниточками, прожилками, вкрапленниками, кутаиа-ми, гнездами, трубочками, сфвролиташ, - отличающимися особенностями макро- и микростроения, характером упаковки кристаллов и их размерами, приуроченностью к различным почвенным горизонтам, обилием, Гипсовые оферодиты и, раж? встречающиеся, трубочки, очевидно, унаследованы от материнской породи. Другие виды гипсовых новообразований являются их "производными" и сформировались в ходе почвообразования при восходящем движений через гипсовые прослои почвенных растворов, насыщенных по гипсу.

Содержание гипса в различных формах гипсовых стяжений по данным термического анализа составляет: 69-36* - в агрегированных гипсовых гнездах, 41-59# - в гипсовых кутанах, до 86* - в прожилках, 69-76* - в гипсовых сферолитах.

Самыми молодыми и динамичными образованиями являются гипсовые точки, ниточки и Прожилки, в зависимости от условий уалажке-

кнн испытывающие растворение или кристаллизацию (Рис. 3,В). Их наличие в верхней части профиля солончаковых солонцов с глубины ЭО-35 см и обусловливает'возможность "самомелиорации" солонцов.

Мелиорация солончаковых солонцов приводит к существенным изменениям в строении и характере распределения по профилю почвы гипсовых новообразований (Рлс. 2). Многие виды гипсовых новооб-рдэозаши на все больших глубинах начинают испытывать растворение. На микрофотографиях об 8том, в частности, свидетельствует оплавленная форма кристаллов, отсутствие идиоморфных очертаний, развитие Г'ут ри с т о-к онусо а ид но го, канальчатого, останцового, сосуль-чатого микрорельеф на поверхности кристаллов, появление гребен-кообразной, пилообразной формы ребер и т.д. (Рис. 3, Г). Растворение гипсовых новообразований часто сопровождается юс перекрис-таллиз;1цив,1 ¿ S-'/u и появлением мелких идиоморфных гипсовых рыхл о-упакованных кристаллов II генерации.

Точечные и нитевидные гипсовые новообразования на поздних зтатт мелиорации полностью исчезают из почвенного профиля, уменьшается количество морфологических 'форм гипсовых новообразований и существенно понижается глубина их залегания (Рис. 2), Почвы становятся глубокогипсовыми. Оценена скорость выщелачивания гипса, которая составляет от 0,07 до 0,18 кг/м2 в год из 2-метровой толщи. В связи С потере,! гипса возможно ухудшение вод:ю -физических свойств мелиорируемых солонцов и появление слитообразования, а в условиях орошения возрастает опасность их вторичного засоления и осолонцевания,

1У.З. Карбонаты в целинных и мелиорируемых почвах солонцового комплекса.

В йурых хвалынечих суглинках, являющихся материнской породой почв солонцового комплекса, карбонаты содержатся в количестве око-

ло П)к и представлены только рассеянными формами. В целинных почвах в верхней части профиля наблюдается перераспределение карбонатного материала с формирование иллювильно-карбонатного горизонта на глубинах 30-60 см з солонцах, 50-100 ск - в светло-каштановых и 60-110 см - в темноцветных почвах. В пределах этого горизонта 5-£ОХ карбонатного материала сегрегировано в скоплениях типа белоглазки. С глубиной в составе белоглазки возрастают размеры кристаллов кальцита (наличие этого минерала определено рентгеновским анализом), уменьшается доля вытянутых кристаллов и увеличивается доля более изометричных кристаллов (Соколова и др., 1988), Предполагается, «то в формировании белоглазки, пред-ствленной самыми тонкодисперсными, преимущественно вытянутыми кристаллами кальцита, принимают участие восходгсцие тохи почвенных растворов.

Под влиянием мелиорации происходит обогащение верхних почвенных горизонтов карбонатами, вовлекаемыми плантажной всп&шгой ид иллювиально-карбонатних горизонтов, и механическое разрушение белоглазки в пределах пахотного слоя. Наблюдается также тенденция к укрупнений кристаллов кальцита и к формированию кристаллов более правильной формы в мелиорируемых почвах по сравнению с целинными (Соколова и др., 1988).

ГЛАВА У. ТРАНСйДНШйЫ СШОШАКОШХ СОЛОНЦОВ ЦОД Е1ЩШШ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО МЖРОР£ЛьЬ*А (ГЛУБОКИХ БОРСЩ)

Любое мелиоративное воздействие, направленное на изменение Гестествеиного"1 микрорельефа и создание искусственного в целях освоения территории (будь то распашка и планировка полей для вырав-■■ ниваиия почвенных условий или нарезка борозд для выращивания лос-ных культур), - приводит к коренной трансформации естественных'

биогеоценозов.

За 35 лет за счет перераспределения влаги по элементам искусственного микрорелье^-Ч шсокие и низкие бугры, глубокие и мелкие борозды) на исходной солончаковом солонце произошла дифференциация растительного и почвенного покрова,

Судя по строению морфологического облика и солевого профиле, развитие почвы на высоких буграх идет а сторону восстановления солонцов, но с более мощным ЭСГ (Рис. 4). Промежуточное положение низких бугров и мелких борозд в микрорельефе обусловили перераспределение солей в пределах 2-метрового алоя, в силу чего развитие почв на зтих элементах не пошло пона дальше остеп-нящихся солонцов: солончаковатых - на низких буграх и глубоко-соло нч а к оватых - в мелких бороздах.

По-иному формировалась почва в глубокой борозде, где при их нарезке были удалены надсолснцовый и солонцовый горизонты, а на поверхности оказалась засоленная толща верхней части I подсо-лонцового горизонта. Профиль этой почв» характеризуется ярковы-раженкьши признаками рассоления и накопления гумуса. Этому, способствует поступление дополнительной влаги при скапливании снега в бороздах и развитие травянистой растительности на рассоляюцей-ся толще, ■

В результате этих процессов в глубокой борозде формируется

почва с хорошо выраженным гумусово-аккумулятивным горизонтом

мощностью 20 см (содержание гумуса по сравнению с исходным за

35 лет возросло почти в 4 раза) и ЭСГ мощностью 2,5 м. Общий

2

вынос солей иэ 7-метровой толщи за 35 лег составил 42 кг/v или 28,6$ от их общего запаса. Эта величина сравнима с выносом солей иэ солонцов за 20-летний период *х коренной мелиорации на участках с узкими 18-метровими межкулисными пространствами. Особенности строения морфологического и солевого профилей дают основание

Рис. Л. Мор ¿юл о п*ч ее кое строение (А) и долевые пробили СБ) почв на различных элементах искусственного микрорельефа (усл. оОоэн. си. ка рис. 21.

го лэ

/О : £о щ

считать почвы глубоких борозд близкими к зональным светло-кшта-нозым почвам.

ГЛАВА УГ, ¡IPOKiii&A KJIACGHiWiA^i й ШШКЯАТУРЬ! ИШШРИРУЫШ IKHÛ сшснцэього КОЖЛкДСА

Анализ существующих классификаций почв, испытавших то или иное антропогенное воздействие, показал отсутствие единых принципов их классификации. Эти почвы выделяются как на уровне вида или рода ( "^ассификацкя и диагностика.,,', 197?, Беспаева и др., I98Ü, Полупан, 1981, Корнблюк, Павлов, 1968), так и на более высо- ' ¡сих таксономических уровнях, аналогичных типам н подтипам {/¿/ù'ctt*■ Aausii, 1975,etossjiTotic, 1975, /(oss* , 1986). Отмечается путаница в определении, что такое антропогенные почвы, к которым относятся как образования, формирующиеся на открытых поверхностях после их сильных нарушений (¿Й^лг^дл , 1967),

так и улучшенные и преобразованные человеком природные тела {Лйс-fertouxe* , l¥7btSo.-ee&»ssl}i., 1975, XcW^, 1986).

При анализе новых принципов разрабатываемой классификации почв CGC? {¿ридланд, 1982, Розанов, 1932, 1987, Шиитов, Соковое, 1989), на каш взгляд, удачным является предложение о выделении группы типов агроземов. (Йишов,.Соколов, 1989). Однако мелиорируемые почвы солонцового комплекса здесь не отражены. Предложено ввде-лять тип элювиально-солевых агроземов с дальне ¡мим их подразделением на /гост-солонцовые и каштановые в зависимости от их исходной принадлежности.

ГЛАВА УН. СРАВНИТЕЛЬНА ЭКОЛОГИЧЕСКИ« АЯШЗ СИСТЕМЫ АГРОЛЕСО-йШиРАДИй & ОБЗЦЦН/ЛЕШЬЩ-ОРССИГЕЕЬШХ МйШРАЦИк -

Проведен сравнительный ана.7"« экологических последствий об,

воднительно-оросительного и агролесомелиоративного путей освоения территории Северного Прикаспия. Показано, что на современном уров- ■

не ведения хозяйства и технике орошения, а также в силу специфики природных условий орошение в этой зоне приводит к отрицательным результатам! подъему уровня"грунтовых во^, вторичному засолению почв н т.д.

Система агролесомелиоративных мероприятий, основанная на оптимальном использовании потенциальных ресурсов окружающей среды, характеризуется более благоприятным экологическим режимом. Рад негативных тенденций, возникающих при длительной и интенсивной мелиорации: некоторое ухудшение структуры пахотных горизонтов, выщелачивание гипса, засоление грунтовых вод и нижней части почвенно-грунтовой толщи темноцветных поив, - можно свести к минимуму при дальнейшем совершенствовании системы агролесомелиоративных мероприятий. Предлагается ограничиться рассолением слоя мощностью 1,0-1,5 м (во избежание сброса солей в грунтовые воды) путем регулирования в ходе мелиорации поступления дополнительного увлажнения на поля с помощью изменения ширины снегосСорных и снегонакопительных площадей; после отмывки солей за пределы 1-метрового слоя проводить посев многолетних трав; повысить агротехнику. Отмечается высокая ценность созданных при агролесомелиорации агролесоценозов и лесных наваждений разного назначения, улучшающих и обогащающих ландшафт исконно безлесной полупустыни.

шведа:

I. Система агролесомелиоративных мероприятий, направленная на сельскохозяйственное освоение теБритории Северного Прикаспия, приводит к существенным изменениям почв солонцового комплекса. Наиболее сильно изменяется морфологический профиль солончаковых солонцов, в котором из материала надсолонцового, солонцового и верхней части I подсолонцового горизонтов формируется ковыл однородный пахотный горизонт. Сильную трансч>ормацию претерпевает средняя часть

почвенного профиля; понижается веохняя граница выцветов легкорастворимых солек вплоть до их исчезновения и мелких скоплении гипса. Существенно изменяются таЙке структура, окоаска, твердость, пористость, насыщенность корнями и другие морфологические характеристики' почв.

Легкорастворикые соли кристаллизуются на стенке разреза в дкух морфологических формах: в виде "солевого мха" и "солевого налета". В составе этих скоплений обнаружены тенардит и астраханит, В ходе нелг.орацкп иод влиянием дополнительного увлажнения, поступающего при снегозадержании древесными кулисами, происходит нисходящее перемещение легкорастворимых солей. Средняя скорость выноса солей из верхней двухметровой толщи профиля составляет от

2 о

0,60 до 1,21 кг/н в год, из пятиметровой - от 0,43 до 1,97 кг/м' в год в зависимости от длительности и интенсивности мелиорации.

3, Основная часть гипса в солонцах и светло-каштановых почвах находится в составе скоплений, которые представлены разнообразными морфологическими формами, различающимися особенностями макро- и микростроения, характером упаковки кристаллов и их размерами, (' приуроченностью к различным горизонтам, обилием. Под влиянием .мелиорации происходит растворение мелкокристаллических гипсовых аккумуляций и вынос гипса из верхней части профиля со скоростью 0,3-0,36 кг/м~ в год. Некоторое возмещение потери Са гипса возможно за счет карбонатов, вовлеченных в пахотный слой при плантаже.

4. Создание искусственного микрорельефа на исходном солончаковом солонце привело за 35 лет к дифференцированному развитии почв ка разных его элементах. Б глубоких бороздах формируются почвы, близкие к зональным све1 о-каштановым. На буграх наблюдается восстановление исходного профиля солонца, но с более мощным злювкльно-солевым горизонтом.

за

5. Изменение солончаковых солонцов под влиянием агролесомелиоративных меропоиктий приводи? к созданию антропогенных почв с новой системой генетических горизонтов.' Эти почвы не имеют аналогов в природе и ке могут быть отнесены к солонцам или каким-либо Другим таксонам в советской или зарубежных почвенных классификациях. Предлагается назвать исследованные мелиорируемые солонцы элювиально-солевыми агроземами.

6, По сравнению с обводнительно-оросительными мегюпринтиямк агролесомелиорация в условиях глинистом полупустыни Северного При-кеспия, ш целом, экологически Солее безопасна и может быть рекомендована к широкому применению. Обеспечивая рассоление и рассолонце-вание солонцов, она не вызывает вторичного засоления лочв солонцового комплекса, как это часто происходит при орошении. Использование агролесомелиоративных приемов позволяет получать на почвах солонцового комплекса урожаи зерновых культуи и многолетних трав, выращивать многофункциональные лесные насаждения и улучшить общую экологическую обстановху в регионе.

Но теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Солевые новообразования в солончаковых солонцах Северного Прикаспия // Почвоведение. - 1965, - С. 120-130 (в соавторстве).

2. Легкорастворимые соли в целинных и мелиорированных солончаковых солонцах Северного Прикаспия Н Свойства и пути мелиорации засоленных земель* - Новочеркасск, 1965. - С. 9-18 (в соавторстве).

3. Изменение морфологических показателей почв солонцового комплексе Северного Прикаспия под влиянием мелиорации // Генезис и мелиоративное освоение почв солонцовых территорий. - Тр. Почв, ш-та им. .В.З.Докучаева, - М., 1586. - С; 42-51.

4. Результаты длительной мелиорации солончаковых солонцов Северного Прикаспия в системе лесных полос // Тез. докл, Всес. школы мо-

лодых ученых и спец. по совр. проблемам зашит, лесораэвед. и охра» ны приводы. - Волгоград, 1987. С. 37-39,

5. Почбенно-гидрологический режим приканальных территорий Северного Прикаспия и роль лесных поЗГос в его регулировании // Влияние гидрологического режима на структуру и функционирование биогеоценозов. -Тез. Всес, Совещ. - Сыктывкар, ¡98?. Т.2. - С, 45-46 (в соавторстве)

6. Экологические аспекты агролесомелиоративного освоения глинистой полупустыни Северного Прикаспия // Проспект, т И.; ЦБНТКлесхоэа. -1988. - (в соавторстве).

7. Последствия мелиорации солончаковых солонцов глинистой полупустыни а системе лесных полос // Доклады ВАСХШЛ. - 1968, IP5. - С. 39-41

8. Изменение гипсовых новообразований при мелиорации солончаковых солонцов глинистой полупустыни Северного Прикаспия // Тез. докл. 1У Конф. молодцх ученых и спец, - Пущино, 1988.

9. Карбонаты в целинных и мелиорированных почвах солонцовых комплексов Северного Прикаспия // Микроморфология антропогенно измененных почв. - U,: Наука, 1988. - С. 88-98'(в соавторстве).

10. Солончаковые солонцы на разных этапах мелиоративного процесса // Повышение продуктивности полупустынных земель Северного Прикаспия. -М.: Наука, 1989. - С. 6-14."

IJ. Изменение гипсовых новообразований в ходе длительной мелиорации солончаковых солонцов // Там же. - С. 29-48 (в соавторстве).

12. Влияние искусственного микрорельефа на изменение растительного покрова и свойств солончаковых солонцов // Там же.С. 69-92 (в соавторстве).

13. Водно-солевой режим приканальных территорий и роль лесных полос в его-регулировании // Там же. - С. 163-181 (в соавторстве).

14. (вменение строения солевлп профиля солончаковых солонцов Северного При к act j ил при их мелиорации // Тез. докл. УШ Всес. съезда почвэаедзв. - Новосибирск, 1939. Т.У. - С. 172

Л-10675 ОТ 22.02.90,г.Форм.изд. 60X04 1/16. _ _0бъем 1,6п.л. 3ак.32/у.тир.100.

, uiriieчетник™. riocróрпечать.ri.Rpacнохолмекая д.й.