Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОСОБЕННОСТИ ВЫВЕТРИВАНИЯ И ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА ПОРОДАХ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ОСОБЕННОСТИ ВЫВЕТРИВАНИЯ И ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА ПОРОДАХ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА"

А-з ош

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ'АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

* ■ - •

На правах рукописи ТЮЛЬПАНОВ Вадим Иванович

ОСОБЕННОСТИ ВЫВЕТРИВАНИЯ И ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА ПОРОДАХ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА

, ' Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат * диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в Ставропольском ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственном институте.

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН Н. П. Панов.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. И. Савич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ф. Р. Зайдельман; доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Б. А. Зимовец.

Ведущее предприятие — НПО «Нива Ставрополья».

Защита состоится . .... 1993 г.

в «/&Л час. на заседании специализированного совета Д.120 35 02 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева

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

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА. Автореферат разослан «с^» . . . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных наук

Л-. М. Наумова

. • ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

, АктуальностьJ темы. Согласно учению В.И^Вернадского (1925) почва - это динамическое биокосное ,тело природы, продукт взаимодействия живого, главный образом зеленого, и косного вещества. Отличительной особенностью живых организмов является способность их производить работу и дискретность, т.е. ограниченность жизненного цикла каждого'индивидума в историческом времени (часы, .сутки, месяц, годы). Физических следов живых организмов (за исключением гумуса) в почве практически не остается. Непрерывная связь между живым и косным веществами при почвообразовании обеспечивается постоянной сменой поколений живых организмов, а результаты их совокупной работы находят свое отражение в эволюци-. онном изменении почзообразубией породы, главным образом зе минеральной основы. По В.И.Вернадскому они протекают медленно, в масштабе геологического (период, эпоха, век) времени и потому трудно уловимы в течение жизни одного поколения людей.

Во влажном тропическом, самом древнем по возрасту почв, поясе вынос подвижных минеральных продуктов выветривания привел к формированию современным ферритных, ферраллитных, железистых и каолинитовых почв. Общим для них является преобладание в составе ППК вторичных минералов базоидного типа, низкая емкость катион-ного обмена, фульватный слабополимеризованный гумус.

^В суббореальном степном поясе, который охватывает молодые почвенные зоны, вынос подвижных минеральных продуктов выветривания, в основном щелочных и щелочноземельных оснований, протекает медленнее и затрагивает I-I,5-метровую толщу почвенного ^ профиля. Выветривание протекает в среде, близкой к нейтральной, ' что способствует образованию* гомогенного почвенного профиля. Общая направленность развития современного почвенного покрова заключается в накоплении вторичных минералов ацидоадного типа и устойчивого гуматного гумуса на фоне еще достаточного первичного .минерального резерва в почвообразующих породах.

В суббореальном сухостепном поясе выветривание протекает преимущественно в щелочной среде, а вынос подвижных продуктов выветривания охватывает толщу мощностью 0,5-1,0 м. Для почз этой- зоны характерна в различной степени дифференциация почвен-

ной толще по илу и составу глинистых мин радов цвийРЛО^ ftftut-

ция и гуматно-фульватный состав гумуса.

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. свльскочоз академии

и*. К. И*з. На.

Стадийность эволюционных изменений минеральной массы почвооб-раэузощнх дород различного генезиса в процессе почвообразования и выветривания в почвоведении изучена недостаточно. Все вышеизложенное в определенной степени позволяет считать, что выбранная тема исследований является актуальной.

Цель и задачи исследований» Целью исследований являлось изучение эволюционных измзнений минеральной массы почвообразуюишх пород различного генезиса с позиций электрохимического движения минеральной и органической материи при взаимодействии живого и косого вещества, что определяло необходимость оешения следующих основных задач:

1. Изучить результаты электрохимической работы живого вещества по преобразованию минеральной массы серпентинита и хемогенных известняков о. Куба, где почвообразование не прерывалось с начала почвообразовательного процесса до настоящего времени;

2. Выявить особенности формирования ионно-солевого комплекса по-од на различных стадиях развития почв и характерную для них ао .циацшо глинистых минералов:

3. Изучить влияние эволюционных преобразований ионно-солевс-го яхлекса третичных глин Центрального и лессовых пород Восточного Предкавказья на развитие процессов слитизации и солон-цеобразоьлния;

4. Теоретически обосновать новые подходы и наиболее рациональные пути сохранения и повышения плодородия почв, сформировавшихся на почвообразующих породах различного генезиса.

Научная новизна. Впервые выветривание минеральной массы поч-вообрсзуюпих пород рассматривается как результат электрохимической работы живых организмов, главным образом фототро&ов, в процессе почвообразования.

На примере отдельных форм (гидов) поча тропиков, развитых на серпентините и известняках, показан ход перестройки минеральной массы почвы на различных эволюционных этапах почвообразования. Обоснована необходимость периодической реминерализации ^очв тропиков на поздних стадиях развития с целью позышпния их плодородия.

Изучен генезис и основные эволюционные этапы формирования солонцевато-слитых почв на третичных глинах Центрального Пред-кавкьЕЪя. Приведены результаты длительного стационарного опыта

по их химической мелиорации, обоснованна необходимость нового комплексного химикомелиоративного подхода в практике повышения.плодородия солонцевато-слитых почв региона.

На примере солонцовых почв Восточного Предкавказья показана стадийность элювиально-иллювиального перераспределения продуктов гидролиза и преобразования иояно-солевого комплекса псчвообразующей . лессовой породы в процессе солонцеобразования, обоснована необходимость комплексного подхода при улучшении солонцовых поЧв с учетом стадий их развития, состава и степени выветралости минеральной ос— . новы. .

■Защищаемые теоретические положения. I. Преобразование минеральной массы ночвообразуших пород в процессе почвообразования есть слояный динамический процесс электрохимической природы. В его основе лежит протонный гидролиз минералов, возбуждаемый работой живых организмов, главным образом фоготрофов.

2. Механизм преобразования минеральной основы почвы на земле един по своей суги. Однако эволюционные формы (стадий) его проявления различны и зависят от генезиса почвообразующей породы, ее структуры, текстуры, минерального состава, а также типа водного режима, условий естественного дренажа, положения в рельефе и времени с момента качала почвообразовательного процесса.

3. Эволюция состава и свойств почвы во времени, ее плодородие определяются степенью выветривания косной, в основном минеральной, материи в профиле или отдельных горизонтах почвенного тела;

Практическое значение. Работа является определенным вкладом в разработку теории почвообразовательного процесса,б практику повышения плодородия*почв. Теоретически обоснованы и рекомендованы мероприятия по реминераотзации деградированных железистых шчз влажных тропиков (1976) с целью повышения их плодородия, а также новый комплексный метод химической мелиорации солонцов и сопонце-вато-слитнз: почв (1969). который внедряется в сельскохозяйственно« производство Центрального Предкавказья.

Апробация работы. В основу диссертационной работы положены 30-лзтние исследования, проведенные лично автором, под его руководством и непосредственном участии по изучению тропических почв Кубы (1970-1972 гг), солонцевато-слитых и солонцовых почв Центрального и Восточного Предкавказья (1962-1992 гг.). Основные рэ-

зультаты исследований докладывались на ежегодных научных конференциях Ставропольского сельскохозяйственного*института, координационных совещаниях по мелиорации солонцов в Москво, Ростове, Волгограде, Целинограде, Полтаве, Саратове, съездах ВОН (Тбилиси, 1981; Ташкент, 1985; Новосибирск, 1989), региональных конференциях Северного Кавказа (Ставрополь, 1983; Новочеркасск, 1989).

Обьем и структура работы. Диссертация изложена на 336 страницах машинописною текста и 51 страницах приложений, содержит 58 таблиц (18 в приложении), 12 графиков и рисунков, 22 микрофотографии фракции ила различных горизонтов изученных почв. Состоит из введения, обзора литературы, 4-х разделов экспериментальной части, основных выводов и рекомендаций. Список литературы включает 301 работу отечественных и зарубежных ученых.

В процессе выполнения работы автор получал консультации д советы ведущих ученых, - члена корреспондента АН СССР[в.А»КовдА академиков В.В.Егорова, Н.П.Панова, докторов наук, профессоров Н.Г.Минашнной, |Е.М.Самойловой|, Ф.Р.ЗоДцельмана, ¡М.Б.Минкен^. -которым выражает свод глубокую благодарность.

Приношу также глубокую благодарность за совместную работу и помощь в проведении исследований солонцовых и солонцевато-слитых почв Т.Л.Быстрицкой, С.В.Еубину, И.И.Скрипниченко, В.В. Снакину, В.И.Макеевой, сотрудникам кафедры| А.Я.Антыкову). А.Я. Стомореву, Г.И.Зинченко, К.В.Соколову, Н.И.Хдцжинову, А.А.Белкину, В.Н. Ивахяо за помощь в проведении полевых опытов и анализов почв.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Теоретические аспекты выветривания и почвообразования

1.1. Энергетика процессов. В почвоведении общепризнано, что почвообразование есть совокупность различных форм движения минеральной и косной органической материи в поверхностном горизонте почвообразуюашх пород, возникающих с момента поселения фотосин-тезируьощх организмов. Оопие законы почвообразования в нашей стране разраоотаны и детально изложены в трудах основателя генетического почвоведения В.В.Докучаева, П.А.Костычева, К.Д.Глинки, К.К.Гедройца, Л.И.Прасолова, С.А.Захарова, И.В.Горина, В.Р.Виль~ ямса, А.А.Роде, В.А.Ковдн, П.А.Герасимова, М.А.Глазовской и мно-

пах других ученых. Установлено, чаю в основе движения материв при почвообразовании и выветривании минеральное массы пород лежат окислительно-восстановительные реакции, связанные с переносом протонов и электронов от живого вещества к косному. Протоны являются материальными возбудителями гальванического эффекта, а электроны материальными носителями электричэсиой энергии. Следовательно, процесс протонного гидролиза минералов почвообрааующей порода при почвообразовании будет протекать до тех пор, пока в'систему будут поступать Н-ионы, т.к.^кавдая "порция" электрической.энер-. гии используется однократно, переходя по - завершению ОБ реакции в . потенциальную (вторичные образования) и тепловую виды. -

По В.И.Вернадскому (1926, с. 14) почва - это "область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию - электрическую, химическую, механическую, тепловую"-® другие виды. Стартовый механизм выветривания запускают фототрофы, которые в процессе фотосинтеза преобразуют электромагнитную энергию Солнца в электрохимическую рабочих процессов (рис.1). Процесс энергетических преобразований осуществляется в^хлоро пластах (минифотоэлементы) и митохондриях (миниэлект-ростанции) клетки фототрофов, а донором протонов и электронов является 'вода. В клетках гетеротрофов хлоропластов нет и в митохондриях этих организмов электрическая энергия вырабатывается из водорода, восстановительных органических соединений, главным образом углеводов. Лишь немногие микроорганизмы могут в качестве доноров цротонов и электронов использовать водород неорганических соединений. Суть энергетических преобразований в клетках фото«» игете-ротрофов подробно изложена в многочисленной научной литературе по. . / физиологии растений и микроорганизмов?

/ Энергетическая функция протонов в окиолитально-вссстановитель-/ ' ных реакциях связана с разрушением минералов и органических ве-/ ществ в процессе питания, а электронов транспортная. Электричес- • кий заряд обеспечивает катионам и анионам энергию движения, что : приводит к серии спонтанных реакций, в которых ионизированные элементы стремятся погасить заряд и создать новые вещества с наименьшим запасом, для конкретных условий, внутренней потенциальной энергии.

Большое значение в почвообразовании и выветривании имеет тип окислительно—восстановительных реакций. £ аэробных условиях среды. '

в

он связан с прямым (с^ототрофн) к косвенным (гетеротрофы) поступлением протонов во внешнюю среду и относится к кислотно-основным процессам (Г.В. Войткевич, В.В. Бакруткин, 1976; А.X. Браунлоу, IS84; Дк. ДриЕор, 1985). 3 сугубо анаэробных условиях окисли-телььо-Еосстановительные реакции завершаются переносом электронов гэтеротрофами на "евязалькй кислород" солей я окислов, что ведет к восстановлению нитратов, сульфатов и появлению мелочей, а при отсутствии солей в системе к образованию органо-минеральных закисных соединений, т.е. глея (B.C. Самарина, 1977; А.И. Перель-ман, 1979; М.В. Гусев, Л.А. Г&шеева, 1985; E.H. Милустин, В.П. Емпев, 1987; Г. ичегель, 1987). Функционально .энергетический цикл замыкают г*теротрофы, по завершению работы которых, электрохьми-ческач энергия трансформируется в потеннлальнуы химическую новообразований и тепловую видь. Лоэтому без постоянного подвода электромагнитной энергии Солнца через фототро£ов Функцпонироъание почвы как открытой биокос ей системы невозможно (E.IÎ. Вернадский, 1925).

Приведенная схема энергомькералъных потоков характерна для естественного хода почвообразования. В земледелии, помимо природных, большое значение имеют техногенное источники поступления ионов водорода в почву. Они связаны с внесением гизиологически кисльх минеральных удобрений, окислении и растворении вьхлольше гачоз тракторов, комбайнов, автомобилей и других продуктов техно-гереза кислотного характера. Они играют существенную роль в ускорении темпов почвообразовательного проиесса.

В отличие от почвы, где соям'лдены ява типа -электрохимического процессаs - Фото - а гетеротрсфии,-в собственно коре выветривания осуществляется только гетеротрофный тип преобразования энергии, интенсивность которого зависит от поступления с икфильтра-ционной водой массы растзсренкого органического вещества. Полное же прекрааенив энергетических преобразований, связанное с прекращением гсиэна фстотрсфов, означает, что печвы и коры выветривания перепши *13 разряда биокосных систем в состав косьых тел природы, т.е. новообразованных горных пород.

1.2. Механизм гидролиза минералов и формирование почвенного Все изменения в гочве с момента начала почвообразования и~до ее* естественной гибели главным образом связаны с эволюцией

Электронный энергетический транспорт

о

ч с

<о

о™ о

со

си ж

■з-ж о

I! Г I

Анаэробная гетеротрофия

• Н -» Н* + е~

Солнце

« «

х н

X

и й £

СОро.

12 0> ч

СП)

Протонный энергетический транспорт

чэ о

§ОТОТррфИЯ

2Н20-

Электрохимическая энергия

*н2о

?е0, МО,;?еЪ, ?е$г, Ка25, КаОН-

МИНЕРАЛЫ ПОЧВУ

СОЛИ И «'

окислы

Электрохимическая энергия]

/ и П'

н+ + ио2.

н+ + ыоз

2Н+ + 30^-

2Н+ + со5~

Н+ - ГК и ФК

н2о'

ИаНСО.

УЗ к Др.

Рис. I, Знергоминер&льные потоки при почвообразовании в аэробных и анаэробных условия

<зэ минеральной основы, бесконечная перестройка которой во времени сопровождается изменением морфологии я функциональных свойств почвы, а значит и ее плодородии. На случайно П.А. Зелят-ченский считал (1933, с. I), что "в основе всех свойств лочвы, будем ли мы рассматривать почву как естественно-историческое тело, или как тело сельскохозяйственного ьли какого-либо иного значения, лежит выветривание минералов и горных пород".

В принципе- электрохимическая работа гадофитных организмов по добыче элементов питания сходна с работой электрической батареи, в которой погенциалопределяющим лоно».' для гальванического эффекта является И* серной кислоты. При корневом питании растений анодной "астью электрической системы являются корневые волоски, а минералы - катодной (И.А. Хайретдинов, 19ь2), Корни растений продуцируют к объектам минерального пита, ля л по этол причине они окружены в п^чео ионной сферой, где, э зависимости от вида растсви!", рН .лжет опускаться до С (УЛ© 1/Ук, -

1952; У.Д. Келлер, 1953; Р. Гаррелс, Ф. 1аккензи, 19/4). Протшны обеспечивают отщепление электронов у катионов, связанных ионно-ковалентными или ковалентными связями в структуре минералов, что приводит к разрушению -оследних на ионизированные химические элементы, г.о. возникновению электрических полей в почвах и корах зыветривания. Перешедшие в раствор и неиспользованные организмами для питанич простые и сложные ионы мигрируют между элекгрическнми полями до обрчзования новых простых и комплексных минеральных, органических и оргако-мш-еральиых соединений.

Галофитное питание микроорганизмов протекает аналогично пита-еию растений. Естественно, что у гстзротрофов объектами питания являются органичаские вещества. Основная масса выделяемых ими протонов идет на разрушение органики, а малая часть на гидролиз минералов, поскольку четкой границы мевду органо-минеральной смесью в почве нет. Постоянная подкачка К4" из мшои фазы в «осную обеспечивает неравновесность и функционирование почвы как бискосной системы, а прекращение подкачки протонов означает зе гибзль (в случав исчерпания пищевых ресурсов) или состояние покоя (отрицательные температуры).

Способность Н* к разрушению минералов отмечали К.К.Гздройц,

А.К.Ферсман, А.А.Роде и многие другие ученые, но механизм его . действия при почвообразовании и выветривании оставался неясным. Формирование, динамические изменения почвенного профиля во времени, а также отдельных его горизонтов, связаны с протонным пиролизом минеральной и органической материл в зоне распространения корневой системы растений, постоянной селекцией ионизированных элементов в процессе пита:::.л организмов и одновременном отборе избыточной их части из рабочего пространства (корневой ьи-щи) механическим и химическим способами. Содержание электрохимической работы фото- и.гетеротрофов еще в начале нашего века определил П.А.Коссович (1910, с. 5), который писал, "что почвообразовательный процесс, главным образом, выражается: а) в скорости и характере выветривания (в образовании тех или иных новых минералов); в) в перемещении веществ по слоям (обеднение одних и обогащение других слоев) и в выносе их из почвы; с) в быстроте и характере разложения органических веществ и д) в накоплении и размещении веществ по слоям".

1.3. Почвообразование и некоторые формы его проявления.

С энергетической точки зрения почвообразование'есть совокупность форм движения матэрии между различными частями почвенного тела, возникающими вследствие постоянного протонного воздействия живых организмов, главным образом фототрофов, на минералы почво-образующей породы, то есть их выветривание, "что и сказывается,-как отмечал В.В.Докучаев (1949, т. 3, с» 173),- известным образом на составе, структуре и цвете таких продуктов выветривания".

Поскольку сущность электрохимической работы фото- и гетеро-трофов везде одинакова, то можно согласиться с учением В.Р.Виль-ямса (1949, т. I и 2) о едином почвообразовательном процессе. Разумзется, содержание и формы его проявления не могут быть идеи тичными даже на сравнительно ограниченной территории, т.к. минералогический состав почвообразуюшей породы, особенно осадочной терригенной фации , видовой состав растительности и сопутствующей биоты не могут быть абсолютно одинаковыми. На скорость и характер выветривания, вынос и перемещение веществ оказывают влияние микрорельеф и микроклимат.

Рассматривая форму как внешнее выражение почвообразовательного процесса на определенном этапе его развития, П.А..Коссович (1910, с. 4) писал, "что е теории нет предела для обособления -форм почвообразования.(типов, подтипов и разновидностей)".

Смана горм почвообразовэте~ного процесса во времени связана с эволюционным изменением минеральной массы почвообразущей породы, которая в элювиальных условиях протекает до стадии самых простых и самых устойчивых на земной поверхности минеральных соединений. Таковыми в основном являются оксиды железа, алюминия, титана, никеля, кобельта и некоторых других элементов. На этой стадии процесс почвообразования практически прекращается, т.к. растения на находят в минеральном ссубстрате необходимых питательных элементов. Почва переходит в породу. К.Д. Глинка (1922, с. 12) писал, что "в редких случаях мы можем найти на земной поверхности такие продукты выветривания, такие почвы, где процесс выветривания дошел до конца". В большинстве случаев эрозия, поднятие и опускание суши, опустынивание, оледенение и другие геологические катаклизмы прерывают развитие дочзы то на одной, то на другой стадии и она в редких случаях достигает своей естественной гибели.

В зависимости от генезиса и минерального состава псчвооб-разующей породы конечная формы почвообразовательного процесса может быть представлена латеритами, бокситами, железистыми латеритами (кирасы) и, реже, каолинитовыми глинами.

2. Объркты к методы исследований

2.1. Объекты исследований. Объектами для решения поставленных задач послужили тропические почеы о. Куба, развитые на сер-пентениговой и известняковой породах, солонцевато-слитые почвы Центрального Предкавказья, сформировавшиеся на продуктах выветривания засоленных третичных глин, и солонцовые Восточного Предкавказья на лессовидных суглинках и лессах.

При выборе объектов настоящего исследования был взят за основу известный постулат В.В. Докучаева (1949, т. 3, с. 345) о том, что "почва есть функция (результат) от материнской породы (грунта), климата и организмов, помноженная на время". Хотя породы и не являются движуюшей силой почвообразовательного процесса, а выступают лишь как объекты выветривания, через свой особый химический и минералогический состав, структуру и текстуру они определяют направленность и ход почвообразования, появление и смену специфических форм почвы на определенных этапах развития почвообразовательного пропесса. При благоприятных климатических

условиях существования биоты именно своеобразие почвообразующей породы определяет развитие почзы, строение почвенного профиля, . функциональные свойства и состав новообразований, а, следовательно, и плодородие той или иной почвенной формы,

В наибольшей степени этому требованию отвечало изучение почз на практически мономинеральных серпентинитовой и известняковой породах о. Куба. Тропический климат и непрерывность почвообразования с началр. юрского периода мезозоя позволила изучить эволюционные изменения минеральной массы и функциональных свойств различных по возрасту почвенных форм практически с ноль-момента • до финальной стадии почвообразовательного процесса, а также выявить различия в его направленности на генетически различных породах.

Изучение неблагоприятных для земледелия почв слито- и солонцового типа развития на полиминеральных терригенных осадочных . породах Центрального и Восточного Предкавказья позволили установить причины, сходство и различия, а также влияние эволюционных изменений минеральной массы пород на формирование неблагоприятных свойств этих почв.

2.2. Методы исследований. В исследовательской работе применялся комплекс различных методов изучения объектов - полевых, стационарных и лабораторных. Полевые исследования включали экспедиционные и стационарные методы изучения почв. Тропические почвы Кубы, солонцевато-слкгые и солонцовыо почвы Центрального и Восточного Предкавказья изучались по репрезентативным разрезам. Стационарные методы применялись при изучении влияние химических мелиораций на изменение свойств почвы и ее эффективное плодородие.

В лабораторных исследованиях использован широкий набор как традиционных, так и новейших методов анализа образцов почв и пород, изложенных з руководствах Е.В. Аринушкиной-(1962, 1970), H.A. Комаровой (1956), А.Ф. Вадюниной, В.А. Корчагиной (1961, 1973} Icukson* (1964) z других авторов. Ряд химических и все минералогические анализы образцов почв и пород выполнены в физико-химической и минералогической лабораториях Северо-Кавказского отделения ПНИИЖ г. Ставрополя.

Для рентгеноструктурного и электронномикроскопического анализов из образцов почв и пород наделялись глинистая фракция,..."

«= 0,002 мм. Предварительно образец подвергался диспергации в течение 1,0 часа на УЗШ-I при частоте 22 кГц. Рентгеноструктур-ный анализ образцов проводился на аппарате ДРОН-0,5, Запись образцов сделана в исходном (открученном), насыщенном этиленглико-лем и прокаленном при температуре 530°С в течение часа состояниях. При электронномикроскопическом анализе просмотр и фотографирование образцов проводилось на приборе УЪМЗ-ЮО К.

Автором собраны и обобщены материалы исследований почв и кор выветривания, выполненные различными исследователями при инженерно-геологических изысканиях, почвенных и агрохимических обследованиях изучаемых территорий и почв. Статистическая обработка материалов исследований проводилась методами дисперсионного и корреляционного анализов.

3. ЭВОЖВДЯ ПОЧВ ТРОПИКОВ НА СЕРПЕНТИНИТАХ

3.1. Поверхностная кираса как конечная стадия почвь-породы.

Поверхностная кираса, сформировавшаяся на серпентинитах о. Куба, это умершая почва, благополучно прошедшая весь цикл почвообразования с момента рождения до своей естественной гибели. Способствовали этоьу следующие йакторы: Ео-первых, время, которое по мнению -1.3. Корина, В.II. Финько, П,Д. лоутина (1973), исчисляется с начала юрского периода мезозоя (180-190 млн.лет); во-вторых, положение в рельефе,- платообразные плоские поднятия (абс. отметки +500-600 м), которые бронгрованы кирасными плитами, не перекрывались породами последующих геологических периодов, что обеспечило непрерывность почвообразования и выветривания элювия; в-третьих, климат,- с юры и во все последующие эпохи поверхность Кубы находилась под воздействием теплого и влажного климата, что создавало идеальные условия для электрохимической работы по добыче элементов питания с нолъ-"омента до настоящего времени.

Кираса представляет собой различные по площади блоки сцементированных железистых конкреций, мощность которых колеблется от I до 2,5 м. Глубже размеры и общее количество сросшихся конкреций резко убывает и на глубине порядка 4 м сменяется зоной пористых охр. Несомненно, что верхняя четырехметровая зона представляла собой арену активной работы корневой системы сменяющих друг друга фитоиенозов и связанных с ними почвенных гетеротро-

фов, т.е. собственно почву. Глубже 4 м степень переработки минеральной массы серпентинитов постепенно уменьшается и затухает на глубине порядка 14 м. Эту зону можно считать собственно корой выветривания, т.е. ареной деятельности только гетеротрофных микроорганизмов. Вероятно, что основным энергетическим материа- -лом (донором протонов и электронов) для них были растворенные органические вещества (недоокисленные органические ионы), поступающие в кору выветривания с инфильтрационными водами.•Ослабление степени выветривания элювия серпентинита с глубиной могло быть связано с уменьшением доли органического вещества вследствие перехвата его на верхних этапах различными группами микроорганизмов.

Причиной естественной гибели почвы послужило полное исчерпывание пищевых минеральных ресурсов, необходимых дои жизни фо-тотрофов: 82% минеральной массы составляют оксиды железа, алюминия и кремния (таблица I). В кирасе полностью отсутствуют важнейшие биогенные элементы - азот, кальций, фосфор, сера и ряд микроэлементов. ■■ "

3.2. Эволюционные преобразования минеральной массы серпен-тинитовой породы в процессе почвообразования. Развитие почвообразовательного процесса сопровождалось разрушением породообразующих минералов подгруппы серпентинитов, постепенным выносом из зоны активного протонного гидролиза подвижных компонентов, и образованием вторичных минералов в остаточной фазо. Название "серпентинит" относится к группе минералов, включающей хризолит, антигорит и лизардит с общей химической Формулой (JUfy.ft-.Ni)& \

(РЧ 0на слагают основную массу породы, но в качестве акцессорных элементов в породе содержатся также кальций, калий, алюминий, сера, натрий и многие другие элементы, которые -обеспечивают фототрофам на первом этапе почвообразования достаточно полноценное минеральное питание. В процессе почвообразования со временем все они практически выносятся, за исключением железа, что дало основание C.B. Зонну (1968) назвать процесс фер-ритизацией, а почвы классифицировать как ферритные.

По степени развития процесса ферритизации, т.е. от молодой к более старой, C.B. Зонн (1969) выделил следующие почвенные формы (подтипы): гумус-ферритная, ферритная слаборазвитая и фер-_ ритная глубокая (табл. I). -

Таблица I

Основные генетические показатели эволюционных форм Ферритных почв

Глубина ! % от веса почвы'Гумус.! рЬ 'Сумма 'Фракпзя'К^ по

образца,! 21-02!А120з1Ре20з! & ¡Я^'00'!^

см ' ' ' 1 % 1_>100 г 1 мм ! сьому

Порода 40,0* 1,3 7,8 -серией : - и н : и т

Гуадгс-ферштная. Разрез 15

0- 10 46,2 16,1 11,4 3,91 5,5 33,1 43,9 14,8

16- 26 46,4 Г7,8 10,9 1,99 6,5 34,9 24,5 27,9

42- 52 46.8 14,8 13,4 0,79 6,5 39,5 16,8 27,7

90-100 48,3 14,8 11,8 9,16 7,1 41,3 18,0 17,4

Ферритная слаборазвитая. Разрез 2

0- 12 21,8 25,6 35,4 6,0 6,2 о,80 - -

34- 55 23,5 24,0 37,7 2,0 6,7 4,06 - -

95-115 25,1 25,3 38,4 0,27 3,7 3,40 - -

Ферритная глубокая. Разрез 12

0- 10 9,3 18,8 54,2 0,74 6,8 1,35 23,9 0,7

34- 64 Р.9 23,1 52,4 0,19 6,7 0,99 40,1 0,8

118-123 2,5 22,6 о9,8 сл. 6,а и,77 35,5 0,3

150-170 4,1 22,3 55,1 сл. о,4 0,99 25,7 0,1

Кираса 3,5 3,0 75,4 - -яелезистый латерит

Накопление железа в почве решающим образом способствует нейтральная реакция, стабильно сохраняющаяся весь период почвообразовательного процесса, при которой железо в элювиальных условиях практически неподвижно.

Различия в степени выветривания между приведенными почвенными формами связано в значительной пере положением их в рельефе. Глубокие ферритные формы занимают плато возвышенностей, гумус-ферригные - верхние части склонов, а Ферритные слаборазвитые -в основном средние. Плоскостная эрозия удерживает их на более .молодой стадии развития за счет сныва и подновления минеральной массы нижних горизонтов. Разумеется, что между приведенными в природе имеются и другие промежуточные почвенные <?ормы./£ И- б

и (1956) выделили на серпентинитовой породе пять

почвенных серий (форм), названных по месту их нахождения: Нипе, •Ольгин, Лимонсс, -Да Ларга и Марти.

Изучение морфологии гумус-ферритной почеы показало, что это относительно молодая почва, находящаяся на ранней стадии выветривания. Об этом свидетельствуют укороченный почвенный профиль с остатками в нижней части фрагментов почвообразушшей породы и анализ валового содержания основных породообразующих элемен- ' тов - кремния, алюминия и железа. Для этой формы характерно высокое отношение кремнезема к окислам алюминия (4,4-5,5), железа (3,2-3,6) и их сумме (9,3-11,4).

Выветривание на более поздних стадиях почвообразования сопровождается увеличением мощности почвенного тела. Содержание основнкх элементов по массе свидетельствует об усилении выноса окиси кремнезема и накоплении окислов .железа до 35-38$ в ферритной ' слаборазвитой почве (разрез 2) и 54~5Э$ В ферритной глубокой (разрез 12). В первой отношение $102 к и ■< 2, а к ■< I; во второй отношение.к *< I, а з

0} 0,5. Накопление железа по мере старения ферритной почвы находит свое отражение в строении и морфологии почвенного тела. Исчезает гетерогенность по уплотнению, характерная для гумус-ферритной почвенной формы, усиливается красная окраска и возрастает пористость.

З.З., Эволюция вторичных минеральных соединений в процессе ферритизации. На первых стадиях серпентинит замешается глинистыми минералами смектитовой группы. Ректгенсструктурный и электронно-микроскопический анализы фракции <. 0,002 мм гумус-ферритной почвы, что ее основу составляют смесь железомагнезиального монтмориллонита и монтронита с незначительной примесью гетита. Они обуславливают в почве достаточно высокую водоудертазагащую способность, набухание и усадку почвенной массы. Составляя основу ППК, они обеспечивают достаточно высокую емкость катионного обмена (табл. I). •

В ферритной глубокой почве глинистые минералы смектитовой группы полностью замещены в основном окислами железа, среди которых преобладает гетит (рефлексы 4,15; 2,64; 2,46 1 в исходном, насыщенном этиленгликолсм и прокаленном образце), гематит (рефлексы £,55-3,59; 1,61 X) и в качестве примеси гиббсит (рефлексы

4,85; 2,41; 1,45 А) и каолинит (рейлзксы 7,13-7,25; 3,5-3,6 Л). Это приводит к резкому снижению суммы обменных оснований и внсокой водотрояности микроагрегатов. Глубокая степень выьет-релости этой почвенной формы подтверждается появлением мелких конкреций, общее содержание которых достигает 9-11% от веса почвы. Валовый химический анализ состава конкреций свидетельствует, что они сложены окислами железа (63-65$), алюминия (27-29Ü), кремния (3-42), титана (1,1-1,5Й) и фосфора (0,09 -G.L?).

3.4. Дисперсность и физико-химические свойства группы ферритных почв. Эволюция вторичных минералов в процессе ферри-тизации оказывает существенное влияние на гранулометрический состав почвы и способность его к агрегированию. Анализ гранулометрического состава гумус-ферритной почвы свидетельствует, что верхняя часть профиля относится к глине легкой иловато-пылева-той. Однако уже с глубины 40 см переходит в суглинок легкий пылевато-песчаный. Фактор дисперсности по H.A. Качинскому в верхней части профиля равен 27, в нижней 17. В составе сбитенных оснований доля кальция составляет 57-602, магния - 38-412, натрия - 0,7-0,9 и калия - 0,4-0,1Й. Содержание гумуса в слое 0-10 см порядка 4/i и резко убывает с глубиной - с глубины 40 см его содержание меньше IОтсутствие признаков иллювиирования говорит об инконгрузнтном характере гидролиза первичных минералов на этой стадии почвообразования.

Анализ гранулометрического состава ферритной глубокой почвы свидетельствует, что на этой стации выветривание минеральной массы сопровождается заметным пллювиированлем. Полное разрушение смектитов и замеление их минералами класса гидроокислов железа и алюминия приводит к высокой степени агрегации и водопрочностз минеральной массы: Кд по пробили почвы изменяется от 0,1 до 0,7. Смена вторичных минералов ацидоидного типа базоидными привела к тому, что ППК потерял способность поглощать и удерживать основания.

Ферритная слаборазвитая почва по своим физико-химическим свойствам занимает; промежуточное положение между гумус-форрит-ной и ферритной глубокой почвенными фортами.

3. ">. краткое сообщение. Эволюция минеральной массы серпентинитов от эмбриональной стадии до .ирасы в процессе почвссбра-зованиястала возгаозкной благодаря сочетанию следующих факторов

и условий: непрерывности процесса взаимодействия живой и косной материи в течение длительного геологического времени (180190 млн. лет), теплого и влажного климата, высокого плакорно-го положения в рельефе и действенного естественного дренажа, обеспечивающего аэробную обстановку почвообразовательного процесса. Идеальные условия привели.в конечном итоге к полному истощению природных запасов.зольных элементов в зоне корневой " системы растений, что обусловило гибель фитоценоза и йрекраще-ние биологической подачи энергии в'систему, т.е. практически к полному'прекращению движения минеральной материи в остаточной фазе.

По заключению Н.Н.Ьмл^-Ь (1965), молодая гуадус-феррит-ная почва отличается высоким естественным плодородием ч пригодна для возделывания практически всех полевых культур. Феррит-ная слаборазвитая почва благоприятна для возделывания сахарно-: го тростника, но малопригодна для выращивания других культур, особенно бобовых. Глубокая ферритная почва пригодна только под посадку сосны, у которой здесь нет трофических конкурентов. Таким образом, для земледелия ценность представляют относительно монодые формы ферритн^х почв, исходный минеральный состав которых еще не полностью переработан живым веществом, а основу НПК составляют вторичные образования ацитоидного типа, способные удеряогаать основания и придавать почве благоприятные физичер-кие и водно-физические свойства. Теоретически этого можно избежать , если своевременно омолаживать минеральную основу почвы периодическим внесением определенной дозы измельченной исходной почвообразующей породы.

4. ОСНОВНЫЕ ФОРШ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА НА ИЗВЕСТНЯКАХ КУШ .

4.1. Особенности выветривания, классификация и общие. свойства типичных почвенных форм. Изучение особенностей выветривания минеральной массы почв на известняковых почвообразуювдх породах представляет большой теоретический:интерес. Карбонат кальщщ - типичный минерал катодной зоны,' который вблизи анода (корня), подвергается интенсивному протонному гидролизу (И. А. Хайретдинов, 1982). По результатам он аналогичен действию Н* соляной кислоты. При, гидролизе СаСОд образуются Н^о, СО^ • Са~+; который в стабильных элювиальных условиях постепенно пол-

ностью выносится атмосферными осадками из корневой зоны и замещается в остаточной фазе вторичными алюмосиликатами и различными минеральными формами железа, т.е. происходит процесс Фер-раллитизации известняковой породы.

При изучении процесса ферраллитизации детально были изучены- пять почвенных форм, основьые генетические показатели которых чриБадени в таблице 2. По степени удаления из почвэпьой системы СаСОд, развитию и мощность почвенного профиля почвы условно можно подразделить на молодые и зрелые. К первой относятся гумус.-карбонагная и ферро-карбонатная почвенные Формы (разрезы 27 и 26), вторая объединяет пластичную, лессевированную и типичную ферраллитные <рормы почв (разреза 28, 31 и II). Молодые формы отличаются маломощным почвенным поофилем, в котором только верхний 30-40 см слой на 80$ освобожден от СаСОд. Зрелые формы имеют мощный почвенный пооф&яь, полностью потерявший СаСС3 в процессе выветривания и почвообразования.

Зрелые ферраллитные почвы распространены на низменных равнинах и топографически составляют единую катену. Различия мэ~-ду ними обусловлены местом и микрорельефом. Ферро-карбонатнье почвы занимают шжнлз части подгорных склонов и находятся под влиянием делювиальных коричнево-красных потокэе с горных отрогов, покрытых плащей феоритных почв. Гумус-карбонатное по«вк развиты па невысоких пр«;глорских автономных складках, что способствует сохранению их серовато-черной окраски при практически однотипных свойствах с феоро-карбонатными почвами.

Появление в зрелых ферргллиткых почвах железистых гонкре-ций является генетическим признаком начала их деградации как основного средства сельскохозяйственного производства, а количественное распределение их по проФшш - о степени выраженности этого процесса. Л..1. Лтжов (1975, с. 15) свидетельствует, "что при оптимальном водно«» режиме и очень высоком уровне питания СзвО^оО^ЗбО^ негативная рель конкрепий проявляется начиная с их 10"^присутствия в почвах, а при 20% Ге-конкреций продуктивность сахарного тростника понизилась на 17$, при 60 - на 23Й, при - в 2,2 раза".

4.2. Эволшпя минеральной массы известняков в процессе ферраллитизации. Анализ валового содержания основных элементов в различных формах ферраллитных почв показал, что доля окиси

кремнезема в молодых почвенных формах (разрезы 27 и 25) в зоне активного гидролиза СаСОд колеблется от 34 до 66$ "от веса почвы, окиси алюминия - 6-Г7$, железа - 4-9$. В зрелых почвах "(разрезы 28, 31 и II) доля кремнезема резко снижается, алюминия возрастает до 13-28$, железа - до 13-22$. Объясняется это тем, что при рН в диапазоне 6,5-7,5 в процессе выветривания , ионы кремнезема отличаются высокой подвижностью и вымываются из зоны гидролиза, а железа и алюминия практически неподвижны и закрепляются на места в форме различных вторичных минералов.

Таблица 2

Основные генетические показатели различных форм ферраллитных почв, развитых на известняках Кубы

Глубина !$ от веса бес- !СаСОо!Гущус,! рН образца,!карб. массы ! !водн. ом |5с02!А1203!Ре2031 % | % ¡Сумма ¡основ, ¡мг-экв ¡100 г ¡Содержа-, !ние ./|конкрец.,

Гумус-карбонатная типичная. Разрез 27

0- 10 66,8 8,4 6,2 7,4 0,16 7,5 40,6 нет

20- 30 31,0 6,9 4,2 23,7 3,51 7,3 35,3 нет

'40- 50 32,0 3,6 -2,2 52,6 1,62 8,0 • 16,1 нет

80-100 6,1 1,7 1,9 55,8 0,35 8,4 12,5 нет

Ферро-карбонатная. Разрез 26

0- 10 35,6 17,4 7,4 20,2 3,67 7,8- 30,1 нет

20- 30 34,4 16,9 3,6 20,4 2,17 7,8 32,6 нет-.

38- 48 6,0 1,6 . 2;6. 88,7 0,42 8,2 10,1 нет

88- 98 3,8 0,7 2,0 91,1- 0,10 8,2 7,3 нет "

Красная ферраллитная пластичная. Разрез 28

0- 40 55,7 13,9 13,7 нет 3,47 7,0 • 15,9 4,8

76- 86 52,2 16,9 14,7 нет 0,81 6,9 10,9 6,7

126-156 47. ,1 18,1 15,7 нет 0,10 6,9 '• 10,5 1,5

Красная ферраллитная лессевированная. Разрез 31

0- 30 46,3 20,0 14,0 нет 2,98 7,0 23.3 14,8

73- 83 44,2 19,6 15,6 нет 1Д1 7,0 14,1 21,6

175-185 .45,8 23,5.13,6 кет 0,15 6,9 9,6 9,1

Красная ферраллитная типичная. Разрез II ■"

0- 10 48,8 ' 19,6 21,5 нет 2,12 6,8 8,7 .7,3

52- 62 39,5 25,3 20,0 нет 0,71 6,7 .8,1 13,7

118-123 36,5 25,9 22,0 нет . 0,36 6,9 7,8 18,7

170-180 36,8 28,5 19,8 нет 0,07 7,0 7,6 17,8

Отноление $1 (¡2 г Б №ШеРальН0-'* массе ферраллктикх молодое почв больле 3, что соответствует слаллианой саадли выветривания. В зрелых почвенных формах отношение £;о2 к К203 в ряду ферраллитная пластичная — лбссрВЕрозакнач — типичная снижается от 2,5 до 1,5, что соответствует переходу от фер-сиаллитной к ферраллитной стадии выветривания чинеральной массы.

Валовый хкг.лческий анализ ¿онгррций показал, что основную их массу в деградгрующих ферраллитнкх почвах слагают ъ ремнезем (16-о7$), алюминий (15-2Ы), и железо (38-61«). В заметных количествах присутствуют также марганец (0,17—3,7^), титан (0,81,2%) и фосфор (0,38-0,51Й). Значительная "иксацая 'осфора в конкреотях дает основание считать, что этот элемент слабо удерживается коллоидной частью и применение воднорастворимчх Ссс-форных удобрений на стадии зрелости феюраллитше- почв нецелесообразно .

4.3. Вторичные минералы I» состав обменных оснований. При почвообразовании на известняковых породах согтав вторичных минералов,а, следовательно, а ПИК, формировался с нулевого состояния, т.е. является сугубо синтетическими ковообразованляга. Рентгеноструктурный и элбктронномикросьопический анализы вья-вили, что для каждой стади.1 развития почвы характерна доминирующая типоморфная группа минералов. 3 гулуо-карбонатнол почвь (0-40 см) эге в осноеном кальцит и монтмориллонит с незначительной примесью каеллнита а гетита; в ферро-карбонатной - кальцит, монтмориллониа, несовершенный каолинит с прлмесыо гетита и гиббеита. В ферраллитной пластичной основу глин:стой фракции составляют, примерно в равных долях, монтмориллонит а каотанит со значительной примесью гетита л гиобсита, в -ессевироьчпной -каолинит, гетит, гиобсит, а в типичной - каолинит, гиобеит, гематит и гетит.

В гумус-карбонатной и -Герро-каибонатной почвах основу ППК составляют вторичные шнералл ацидоиды, что определяет высокую емкость катионного обмена - ЗС-40 мг-эквДЫ г почвы. В зрелых феррадлитчых почвах по '«ере распада минералов типа 2:1а возрастания доли минералов базоидов емкость катионного обмена снижается до 1С-8 мг-экеДОО г почвы. ^минируюэими ^атасна.чи в составе обменных оснований на всех стадиях развития йерраллит-

ной почвы остаются кальвдй (98-70$) и магний (2-27$), что обеспечивает нейтральные условия выветривания минеральной массы и способствует накоплению окислов железа и алюминия в остаточной фазе.

4.4. Теоретические предпосылки путей повышения плодородия ферраллитных почв. Эволюционное прэобразование минеральной массы известняков в процессе ферраллитизации сопровождается упрощением элементарного состава по. нисходящей схеме, первичное вещество — первичное + вторичное —остаточное вторич-ноо, - что явилось основной причиной постепенного падения почвенного плодородия. Снижение доли биофильных элементов в процессе выветривания влияло кг физиологические функции организмов, снижение количества и качества производимой продукции.

На первой части преобразования минеральной массы повышение эффективного плодородия почв может, быть достигнуто корректировкой агротехнических мероприятий и азотно-фосфорного питания растений в соответствии с биологическими особенностями возделываемой культуры. Границей перехода почв ко второй стадии развития почвенного плодородия может служить почти полное удаление СаСОд из почвенного профиля..На этой стадии падает буферная сопротивляемость почвы против разрушающего влияния Н-ионов, снижается емкость катионного обмена и содержание гумуса. Потеря микроэлементов сопровождается уменьшением ферментативной активности растений и микроорганизмов. Поэтому на второй стадии развития почвенного плодородия теоретически целесообразно ■ не допускать полной потери почеой СаС03 и поддерживать его запасы на уровне, обеспечивающем высокую почвенную-производительность путем периодического внесения исходной известняковой породы. Без этого основного приема рост материальных затрат, • связанный с необходимостью увеличения количества и ассортимента минеральных удобрений, неизбежен. • - '

. Началом эволюционного перехода ферраллитных почв-к третьей стадии почвенного плодородия можно считать появление в их , почвенном профиле Ре-конкрзций. Более глубокая деградация минеральной массы обуславливает низкую емкость катионного обмена, -высокую устойчивую пористость и водопроницаемость'. Обычные.прие мы повышзния плодородия - известкование, внесение минеральных

и органических удобрений - на этой стадии кратковремеяны и дают малый экономический эффект (И.А. Денисов, 1983). По этой причине более перспективными основными приемами повышения плодородия почв этой стадии может быть омоложение ее минерального состава путем внесения пыли основных (габбро, диабаз, базальт) магматических пород (Б.И. Тюльпанов, 1976). Интенсивность протонного гидролиза первичных алюмосиликатов, слагающих эти породы, гораздо ниже, чем СаСОд. Медленное освобождение биофиль-ных элементов может способствовать лучшему перехвату их растительностью и большему вовлечению в биологичэский круговорот веществ, служить частичному восстановлению емкости катионного обмена за счет новообразования ацидоидных минералов.

4.5. Краткое обобщение. Ферраллитизация - это элювиальный шэоцесс выветривания и почвообразования на рыхлых известняковых породах, который сопровождается в конечном итоге полным удалением СаСОд и биофильных акцессорных элементов, накоплению алюминия, железа и частично кремнезема в остаточной фазе. Они образуют каркас вторичных минералов, которые являются синтетическими элювиальными новообразованиями.

Эволюция минеральной массы известняков мо ^ет быть диагностирована по появлению и существованию на определенном отрезке времени типоморфной группы вторичных пинералов, качественный и количественный состав которых во многом определяет величину емкости поглощения, состав обменных оснований, Физико-химические условия гумуссзбразсвания, физико-.ле^анические, вод-но-воздушнье и другие функциональные свойства почв.

Мероприятия по повышение плодородия почв эерраллптного типа развития должны уч1 тквгть стзлень изменения минеральной массн каадой почвенной о~мы.

5. ПРИРОДА И СБСаСТЗЛ "О-ТОИ^АТС -С^ТЫХ ПОЧВ ЩШРАЛ/ ОГО ™1 II АВКАЗЬЯ

5.1. Энергетика сд!Тогенеза. Проблеме елктогенеза посвящено огромное количество научных публикаций, знач*тельная часть которых систематизирована и обобщена в монографиях Т.Л. Быстрицкой, А.К. Тюрюканова (1371), Б.Ч. Самойловой (1990) и И.А. Крупенникова (1390). П признанию Е.М. Самойловой (1990, с. 122),

"несмотря на обилие работ, посвященных почвам, обладающим сли-тоетью, до сих пор неясен механизм слитогенеза, роль отдельных компонентов в его развитии и ряд других существенных сторон этого явления, что затрудняет разработку научных основ мелиорации этих почв".

В настоящем разделе слитообразование предлагается рассмотреть в связи со спецификой движения материи при резкой смене огислительно-восстановительных условий, т.е. энергетики слитогенеза. В соответствие с теоретическими выкладками, изложенными в разделе 1.1, при выветривании минеральной массы в аэробных условиях доминирует протонный энергетический транспорт материи, который сопровождается образованием окисных минеральных простых и сложных солей. В анаэробную фазу протонный транспорт материи сменяется на электронный, при котором электроны переносятся в основном на "связанный" кислород оьисных минералов в процессе анаэробного дыхания гетеротройов. В результате материя окисных минералов переходит в аморфное состояние с образованием восстановленных соединений и подщелачиванием среды. Частая смена аэробных и анаэробных фаз поддерживает минеральную массу почвы в состоянии изотропии, обеспечивает почве весь комплекс свойств, присущих слитоземаш.

Движение материи в анаэробную фазу обеспечивается кагабо-листическими реакциями гетеротрофных бактерий. В разделе приводятся частные родокс-реакции по восстановлению солей азотной и серной кислот, а также фазовых переходов окисных соединений железа, алюминия, марганца в закиснне. Проявлению слитогенеза способствует отсутствие действенного дренажа (глинистые горо-ды) и особый гвдро-термический ражим.

5.2. Происхождение и характеристика ионно-солевого комплекса почвообразуюпшх пород. В Центральном Предкавказье солоп-цзвато-слитые почвы сформировались на продуктах выветривания засоленных третичных глин. Конно-солевой .комплекс коренных третичных "лкн сформировался в процессе седиментации и диагенеза пелитов ^ тарригенного материала, сносимого в третичные моря с Русс л .тформы и Большого Кавказа. По гранулометрическому состав,, . : относятся к пылевато-иловытым легким, средним и

тяжелым глинам. Состав илистой фракции.в основном сложен монтмориллонитом (89$) с примесью каолинита (с и шканта (3%). Диагенез осадка проходил в сероводородной обстановке, способствовал образованию пирита, сидерита, изъятию обменного кальшш из ППК глин и формированию тонкодисперсных кальцита и доломита. Б результате в составе обменных оснований коллоидного комплекса глин доминируют обменные натрий и магний. Характерной особенностью коренных глин является их высокая вариабельность по степени засоления (0,5-1,0$), составу обменных натрия (5,3-73$) и магния (79,0-5,6/5), а также пирита (0,36-16%), кальцита (0,8-6,6$), гилса, сидерита и других аутигенных минералов породы, которая является основной,причиной формирования комплекс- л; ного почвенного покрова на продуктах выветривания третичных глин. . 1

5.3. Особенности и свойства солонцевато-слитых почв. Со-лонсевато-слитые почвы, развитые на продуктах выветривания третичных глин, занимают 560 тыс.га, более 450 тыс.га их вовлечено в пйшню. С момента начала почвообразоватольного процесса до современного, состояния солонцевато-слитые почвы "прошли" временной путь порядка 6-8 тыс. лет. По своему развитию это относительно молодые почвы и потому существенных изменений в состава первичных минералов не обнаружено. Изучение профильного распределения основных породообразующих элементов дает основание говорить'только о тенденции к десилификации и некоторое накоплению алюминия в. железа. Среди остальных частей ионно-сс-левого комплекса наибольшие изменения произошли в составе обменных оснований, трудно- и Еодно-растворимш: солей.

В целом для солонцевато-слитых почв характерен вынос об-■ манного натрия из ППК и замена его обменным кальцием (рис. 2). Наиболее полное вытеснение обменного натрия характерно для верхнего. полуметра почвы, откуда практически вымыты и водно-растворимые соли. Глубина полного выщелачивания СаОЭд совпадает с границей примерного паритета в составе ППК обменных кальция и натрия. Мощность солонцэвато-слитого горизонта варьирует в зависимости от глубины, на которую почва промыта ст водно-растворимых солей и гипса-.-.

Су «а оснований, Обменные основания, % от мг-экв / 100 г. суммы

Содержание СаСО^ и гипса

Изучение состава глинистых минералов фракции ила свиде-' тельствует, что, на современном этапе развития происходит значительное увеличение доли гидрослюд и уменьшение монтмориллонита пфрофилю почвы от верхних горизонтов к нижним. Однако одним из главных факторов, определяющих потенциал набухания и усадки минеральной массы слитого горизонта, является содержание глинистых минералов с разбухающей решеткой в остаточной фазе. .

Мощность профиля и отдельных генетических горизонтов раз-, личных видов солонцевато-слитых почв, их свойства и плодоро- : дие во многом зависят от степени преобразования ионно-солевого комплекса породы.

5.4. Эволюционные стадии развития солонцевато-слитых почв. Анализ особенностей и свойств солонцевато-слитых почв дает основание считать, что их ионно-солевой комплекс в своем развитии за 3-8 тыс. лет при почвообразовании прошел ряд последовательных стадий, реконструкцию которых помогает понять изучение современного почвенного покрова.

Первой, несомненно, была солончаковая стадия, т.к. сумма водно-растворимых солей в элювии третичных глин составляла 1,5-2,0$. В настоящее время при таком¡уровне засоления хорошо развивается галофитная растительность, чему в немалой степени способствуют тип засоления (сульфатно-магниево-натриевый) и нейтральная реакция среды, обеспеченная наличием гипса. Высокая концентрация водно-растворимых солей блокирует потенциальную способность минеральной массы к набуханию-усадке и сохраняет в коряевой зоне (0,8-1,5 м) галофитов вполне удовлетворительные физические и.водный свойства, несмотря на высокое содержание з составе глинистой фракции монтмориллонита, насыщенного обменным натризм. На этой стадии сформировался гумусовый профиль (мощность, содержание гумуса), который в значительной степени унаследован солонцевато-слитыми почвами от этой стадии развития.

Вторая стадия, - рассоления и формирование слитого горизонта, - протекала по мере выноса еодно-растворимых солей, гипса и СаСОо из почвенной толщи. Опреснение сопровождалось сме-

ной галофигной растительности на гликогалоФитную, в основном представленную полынями.

Третья, или солонцеаато-слитач стадия, связана с началом дифференциации почвенной толши на элювиальный (корнеобитаемый) и иллювиальный слитой (практически корнеобитаемый) горизонты. Окончательное оформление слитого горизонта связано с полным выносом солей гипса а СаСОд. Протонный гидролиз СаС03 способствовал образованию полимерных харбонатно-дремниевых гелей, каогу-ляция которых в фазу высыхания придает дополнительную прочность слитым блокам, а пептизация в Фазу переувлажнения способствует увеличению набухания почвенной массы. Морфологически дифференциа ция почвенной толш четко прослеживается на пелине и слабее в пашне, т.к. при пахоте в элювиальный горизонт вовлечена часть иллювиального слитого. Оформление слитого горизонта и развитие в нем щелочности после выноса гипса послужили причиной смены гли когалоО&итной растительности на ксерофитную, оккупирующую элювиальный горизонт и хорошо приспособленную к жизни в условиях низкого водоснабжения. По мере развития слитости иллювиального гори зонта снижалась степень его Еодопрошшаедасти и возрастал поверх ностный сток воды, что привело к усилению процессов водной эрозии солонцевато-слитых почв.

Б настоящее время солонцевато-слитые почвы в зависимости от положения в рельефе, степени дренирозанности и других факторов находятся в различных стадиях своего развития. Главное, что отличает «к от типичных солонцов, заключается в том, чго в ссвоем развитии они не проходили щелочную стадию. По этой причине существенного элювиально-иллювиального перемещения минеральной мае сы, характерной для типичных солонцов, в солснцегато-слитых почвах нет. £ля них характерен только ряд признаков, главным образом в микростроении, присущих солонповыы почвам.

3.5. Пути повышения плодородия солонцевато-слитых почв. Про веденные исследования выявили, что основными факторами, лимитирующими эффективное плодородие солонпевато-слитых почв являются неблагоприятные их водно-физические свойства и малая мощность коряеобитаемого слоя. С целью решения части этих проблем в совхо зе "Водораздельный" Андроповского района в 1979 году был заложен

стационарный опыт по выявлению влияния различных мелиорантов, их доз и сочетаний на. свойства солонцевато-слитой почвы и урожайность основных полевых культур. Схема опытов и результаты урожайности озимой пшеницы приведены в таблица 3. Общая площадь стационара 36 га, повторность опыта трехкратная, размер каждой делянки I600 учетной - 1000 м^. Кроме озимой пшеницы изучалось влияние мелиорантов на урожайность люцерны, суданской травы и кукурузы. -.

Достоверная прибавка урожайности озимой пшеницы по сравнению с контролем во все годы исследований была получена только по-вариантам известняка в дозах 6 и 12 т/га с кислотами. По остальным вариантам достоверная прибавка в урожайности как озимой пшеницы, так и других культур была получена только в отдельные годы. На колебания урожайности культур существенное влияние оказывали степень изменения свойств пахотного горизонта под влиянием ' различных мелиорантов и погодных условий, в основном степень и продолжительность переувлажнения пахотного горизонта.

Проведенные исследования выявили, что по степени уменьшающегося воздействия на агрофизические свойства пахотного горизонта варианты опыта составляют следующий ряд: СаСОд 12 т/га + кислоты фосфогипс 18 т/га = С'СОд 6 т/га + кислоты —«■ фосфо-гипс 12 т/га — фосфогипс 6 т/га = СаСОд 6 т/га -»-.СаСОд 6 т/га + фосфогипс 6 т/га.

Мелиоранты не оказывали существенного влияния на содержание общего гумуса: коэффициент его варьирования в сравнении с контролем по вариантам незначителен (V ■< 10%) и ниже наименьшего существенного различия (НСР05 = 0,33$). Фосфогипс в дозе 6 т/га и варианты СаСОд + кислоты достоверных изменений в показателе рН не вызвали» Вариант СаСОд в чистом виде способствовал устойчивому повышению реакций на 0,65 единицы (НСР05 = 0,35), а фосфогипс в дозе 18 т/га привел к подкислению на 0,86. В целом же интервал изменений рН не выходил за рамки благоприятного для сельскохозяй ственных культур диапазона реакции. Химические мелиоранты не вызвали существенных изменений в ППК солонцевато-слитой почвы. Емкость катионного обмена осталась стабильной.

Результаты анализов почвенных-растворов, вытесненных из све жеотобранных образцов этанолом,-показали, что значительных раз-

Таблица 3

Влияние химических мелиорантов на урожайность озимой пшеница: 1381 г. - действие, I9S2-I988 гг. - последействие. Предшественник - пар черный В.И. Тюльпанов, C.B. Тюльпанов, В.Н. Ивахно

Варианты опыта '__Урожайность, т/га___¡Средняя,! Прибавка

утеШ1 и \Jiiu 1 '1981 4982 '1983 '1984 Ч985 Ч986Ч987 '1988 ! т/га 1 ' т/га ! %

I. Контроль 2,95 2,16 2,85 1,84 1,04 2,04 2,15 2,84 2,23 _ —

2. ®зс.}лгипс, 6 г/га 3,69 3,06 3,26 2,08 1,32 2,44 2,86 2,85 2,69 0,46 20,6

3. Фосфогияс, 12 т/га 3,83 3,19 3,64 2,39 1,35 2,46 2,77 3,62 2,91 0,68 30,5

4. Фос$огипс, 18 т/га 3,93 3,29 3,53 2,26 1,32 2,32 3,12 4,02 2,97 0,74 33,2

5. СаС03, 6 т/га 3,Ü5 2,36 3,85 1,79 1,35 2,20 2,84 ¿,94 2,55 0,32 14,3

6. СаС03 + 1юс$опшс

5 т/га 6 т/га 3,62 3,04 3,53 2,00 1,37 2,27 2,56 3,15 2,69 0,46 20,6

7. СаС03 + НЫ03 + НзР04

6 т/га 2,5 т/га I т/га 4,23 3,66 4,10 2,37 1,69 2,72 3,30 3,41 3,18 0,95 42,6

8. СаСОд + Н1У03 + Н3Р04

12 т/га 5 т/га I т/га 4,01 3,40 4,04 2,44 1,34 2,68 3,32 3,59 3,10 0,87 39,0

ШР0,5 0,42 0,35 0,45 0,45 0,27 0,42 0,35 0,45

4,01 4,08 4,59 2,61 4,09 4,01 4,08 4,59

Примечание: I т Н О, 0 - 100 кг С3 ; I т h3P04 - 200 кг Р20 5*

личий в содержании ШО3, NO3, 01", $о|~, Са2+, Wa+, К+,

SÍO2 но вариантам опыта нет: исключением является вариант 18 т/га фосфогипса, где содержание к Са2+ было значительно выше,

чем на контроле. Практически одинаковое с контролем содержание растворенного кремнезема по вариантам опыта свидетельствует о равнозначных условиях протонного гидролиза минералов и темпах поступления кремнезема в раствор.

Проведенные исследования дают основание считать, что эффект химической мелиорации зависит от способности мелиоранта, его дозы и сочетаний оказывать влияние на улучшение физических свойств солонцевато-слитой почвы, главным образом на ее' структурное состояние.

Ь.6. Краткое обобщение. Изучение минерального состава, особенностей и свойств коренных третичных глин, их дериватов и почв показало, что качественный и количественный состав минеральной массы глин при выветривании и почвообразовании способствует появлении специфической солонцезато-слитой почвы, которую можно рассматривать как особый подтип слитоземов.

Формирование солонцевато-слитой почвы происходит стадийно и типичные свойства она приобретает после выноса из почвенной толщи водно-растворимых солей, гипса и СаСОд. Последние выполняют роль естественных структурообразователей и их удаление приводит к усилению процессов набухания-усадки минеральной массы, снижению не водопроницаемости и застоя воды в период выпадения осадков.

Повышение плодородия сслонцевато-слиткх почв может быть болев эффективным при условии сочетания приемов химической мелиорации с устройством относительно неглубокого (60-80 см) действенного дренажа для быстрой, своевременной эвакуации водно-солевых растворов и*создания устойчивой аэральной обстановки почвообразования.

' 6. ПРИРОДА. И СВОЙСТВА СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ ВОСТОЧНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

6.1. Основные вехи истории решения проблемы солонцового педогенеза. Без предварительного анализа творческого наследия почвоведов, положивших начало и продолживших разработку теории солонцового педогенеза, невозможен дальнейший продуктивный поиск

путей решения это? важной проолемы почвенной науки. В разделе дается анализ работ П.А. Земятченского (1894), B.C. Богдана (1900), П.С. Коссовича (1903), К.К. Гедройца (1912, 1928), В.А. Ксццы (I9J7, 1948, 1947), И.Н. Антипова-Каратаева (193?, 1939), A.B. Новиковой (1953, 1958), И.Н. Половипкого (I9S8, 1970), Х.П. Пака (1962, 1975), Н.П. Панова (1972), В Л'. Киршина (1976), ß.Л. ."{ихайличенко (IS79, 1930) и -.ногах других ученых.

В поле зрения большинства ученых при изучении генезиса солонцовых почв находилась два взаимосвязанных аспекта теории К.К. Гедрсйца, - галогенный и Физико-химический, - и оставался без должного внимания третий, т.е. гидролиз силикатов, алюмосиликатов и других сложных солей, составляющих основу минеральной массы поч-Еообразующих пород и почв. Между там, сам К.К. Гедройц (1955, т. 3, с. 340) отмечал, что "уже в период солонца-солончака, когда еще не все растворимое соли успели вымыться, когда еще не полностью проявились солонцовые свойства, почва начинает разрушаться, осолодевать; процесс этот продолжается вплоть до полного раесс-лонневанпя, до получения в конечном результате солоди". Е.А. Ков-да (1937, с. 182) считал, что "в солониовом процессе происходят глубокие изменения в .ишералогическом составе горизонтов по сравнению с .материнской породой. Нет никаких оснований ограничивать солонцовый процесс лишь механическим перемещением пептпзирован-ных коллоидных фракций баз изменения качественного состава".

Разрушение минералов и изменение их качественного состава - есть процесс выветривания минералкой ".гас с к при почвообразовании и в его основе лежит протонный гидролиз чинеоалов. Естественно, "то обменный натрий не гложет выступать в качестве разрушителя минералов, но пептизирующее его влияние несомненно.

3.2. Солониеобразозание как специфическая скорма почвообразо-зовательного процесса. Анализ научнол личературы, посвященной выветриванию минеральной массы в зависимости от pH среды, дает основание считать солонцеобразование ссорой специфической Нормой почвообразования, возникающей на щелочной стадии развития почвы. В щелочной среде протонный гидролиз минералов сопровождается элювиально-иллювиальнш перераспределением главных компонентов вторичных -жнеральных образований, - кремнезема, алюминия и железа, - меняется порядок их «миграции. Темпы выноса кремнезема из

зоны интенсивного гидролиза снижаются, а алюминий и железо выносятся полностью. По этой причине в элювиальном горизонте происходит накопление окислов кремнезема, и он начинает осолодевать еще на стадии солонца-солончака, что не ускользнуло от внимания К.К. Гедройца. Характер же новообразованных минералов в солонцовой "глинистой) части иллювиального горизонта зависит от содержания алюминия, а их свойства еще и от состава обменных оснований. В пропзссе иллювиирования может идти образование трех типов глинистых минералов:

1. При достаточном поступлении кремнезема алюминий образует • минералы группы монтмориллонита. Катионы оснований, т.е. компенсаторы избытка заряда, занимают '.поверхностные и межслоевые про- ' меж,, .леи, гидросильность и другие свойства новообразованных минералов будут определяться их составом и соотношением.

2. При дефиците алюминия его позиции в кристаллической решетке занимают магний и желе?о, заряд матрицы возрастает, что способствует некоторому увеличению суммы оснований.

■ 3. При дефиците кремнезема и избытке алюминия'образуются глинистые минесалы группы каслинита (карлинит, галлуазит), что сопровождается выносом оснований и снижением емкости катионного ' обмена.

Конкретная ?хзрма проявления элювиально-иллювиального процесса солонцеобразования зависит от-минералогического состава, сте- ' пени щелочности и гранулометрического состава почвообразующей породы, характера растительности и климата. При длительном сохранении щелочной среды формируются солонцы, а при непродолжительной и относительно слабой - в различной степени солонцеватые почвы.. Если почвообразуюшая порода первоначально обогащена сульфидами и гипсом, зайас которых обеспечивает нейтрализацию образующихся при выветривании и почвообразовании щелочей, то, как и отмечал-К.К.-: Гедройц, должны формироваться несолонцеватые почвы, т.к. при нейтральной реакции преобладает инкогруэнтный гидролиз минералов. В развитии солонцового процесса солончаковая стадия не является обязательной. Солонцы могут, как и считал К.Д. Глинка (1926), формироваться на первоначально относительно слабо засоленных почво-образующих породах, обладающих высоким щелочным потенциалом."

5.3. Ионно-солевой комплекс лессовых: пород и его влияьие на сформирование почв солонцового комплекса. Изучение генезиса и особенностей ионно-солевого комплекса лессовых пород свидетельствует, что по составу обменных оснований, содержании гипса, ка,>-бонатов, первичных и вторичных минералов, гранулометрических элементов, водно-растворимых солей они довольно разнообразны и представляют собой комплекс различных по составу и качеству алевритовых образований, занимающих, подобно почвенным педонам, ограниченную плоыадь. Можно считать, что комплексность почвенного покрова "запрограммирована" почвосбразующей породой.

Содержание карбонатов в лессовых породах может колебаться от 13 до 328 кг/м3, гипса - от нескольких десятков граммов до 90 кг/м3 порода. Естественно, что диапазон буферного противодействия щелочности при почвообразовании столь же ширск. В составе обменных основании в среднем на долю обменного натрия приходится около 40% от суммы, а среднее содержание Мор03, при гидролизе которого почва может подщелачиваться до рН II, составляет 3,0-3,5^ от веса породы, т.е. потенциал щелочности лессовых пород достаточно высок.

3.4. Геомороюлогические условия и краткая характеристика почв сочониового комплекса. Равнинный рельеф и дефицит влаги ока-зтает существенное влияние на интенсивность почвообразовательного процесса.

Первый характеризуется обилием мелких к небольших по площади про сад блюдец, способствующих честному перераспределению влаги, второй фактор ограничивает интенсивность электрохимической работы растений. Распределение атмосферных осадков в регионе таково, что основные запасы влаги накапливаются в почве в зимний ы ранневесенний парлоды, причем промачивается слой почвы от 30 до -"О см. Уне к начал}' лета запас почвенной влаги практически полностью расходуется на Фотосинтез, транспирацию и физическое испарение и его достаточно только для жизни эфемерной растительности. Глубина массового распростраленид корней не превышает 10-20 см, что и определяет мощность элювиальной зоны.

Изучение генетических особенностей и свойств солонцовых почв позволяет считать, что мощность их почвенного профиля в основном определяется совокупным влиянием трех Факторов: исходной степенью

Таблица 4

Основные генетические показатели автсморфных солонцов Воскгсного Предкавказья

Горизонты ! Грус, % !рН водной вытяжки ¡Содержание фракции '!Обменный натрий,

и глубина, см ! М + т- IV ! М+т- ' IV ! М + ! V ; л» их и.угакия ии ( М + т- ! пио V

Солонцы степные каштановые окультуренные. Район ПК а, 0,5.

■^ах 0-20 1,67+0,12 23 7,72 + 0,14 6 17,04 +.0,87 16 5,40 + 1,44 74

В1 21-31 - 1,20~+ 0,07 19 8,36 + 0,22 8 32,12 + 1,03 10 12,50 + 2,60 66'

»2 32-41- 0,94 + 0,10 34 8,97 + 0,18 6 28,78 + 0,78 9 - -

Солонцы степные каштановые целинные . Район ГГК = 0,5

А 0-14 1,48 + 0,03 . 22 7,04 ¿0,08 5 9,36 + 0,89 39 10,05 + 2,44 88

15-31 1,23 + 0,05 21 8,62 + 0,09 5 36,07 + 1,01 12 20,60 + 2,46 42

32-38 0,92 + 0,05 28 9,03 + 0,11 6 28,52 + 0,99 13 -

Солонцы степные каштановые окультуренные. Район ГТК = 0,7

^пах 0-21 1,73 + 0,08 20 7,23 + 0,09 6 17,26 + 1,62 33 5,32 + 1,62 136

22-35 1,25 + 0,06 22 7,83 + 0,10 6 38,50 + 0,94 8 15,90 + 2,91 82

% 36-47 0,82 + 0,06 . 34 8,42+0,07 4 31,08 + 1,14 13 21,15 + 2,92 65

Солонцы степные каштановые целинные, . Район ГТК = 0,7

А 0-15 ( 1,68 + 0,19 41 - 7,11 + 0,05 3 ' 8,04 + 1,56 5 9,41 + 2,27 112

®Г 16-32 ' 1,41 + 0,07 19 7,92 +0,13 7 35,59 + 1,72 II 23,65 + 3,71 70

33-52 1,12 + 0,05 18 8,42 + 0,09 4 34,38 + 1,68 9 30,Г7 + 4,11 52

а5

засоления породы, чикрорельейш и характером увла-хненяя. В микрорельефе почвы комплекса располагаются в следующей последовательности: на микроповышениях развиты корковые и мелкие солонцы, по микросклону - сроднив, а днища "блюдец" занимают "магниевые" солонцы. Содержание обменного натрия в горизонте солонцов сильно варьирует ( V > 50), что свидетельствует о ненадежности его использования в качестве классификационного критерия. Наибольшим содержанием обменного натрия отличаются солончаковые и солончако-ватые виды солонцов, коллоидный комплекс которых отличается повышенным содержанием минералов монтмориллонитовой группы. Встречаются солонцы с типичным трех ^енным строением почвенного просиля, в ППК которых обменного натрия содержится менее 5% от суммы оснований. Обычно они не содержат водно-растворимых солей в сколько-нибудь зам^етных количествах, а в составе вторичных глинистых ми-горалов нет смектитов.

6.5. Эволюционные стадии развития автоморфных солонцов. Изучение ионно-солевого комплекса лессовых гюродйгачвенного покрова позволяет считать, что все почвы солонцового комплекса являются современными генетическими образованиями. Их формирование с ноль-момента птотекое? стадийно, сопровождается постепенным выносом из состава ППК обменного натрия и замещением его кальцием, удалением из почвенного профиля СаСОд и гипса. Каждую стадию развития солонцов можно диагностировать по выветриванию специфической группы исходных минералов ионно-солевого комплекса порсды и новообразованию вторичных глинистых, устойчивых б конкретно складывающихся условиях среды. ; Мо чи с ленн ые анализы изменения состава ионно-солевого комплекса породы в процессе солонцеооразования позволяют по этим признакам выделить следующие стадии солонцового педогенеза:

1 - эмбриональную гипсово-карбонатно-гидрослюдистую. Выветривание и почвообразование еще нз привели к заметному изменению исходного состава ионно-солевого комплекда породы и гумусовый горизонт выражен слабо;

2 - солонцеватую карбонатно-монтморпллонит-гидрослшдистую. В составе ионно-солевого комплекса иссякли запасы гипса, развирается щелочность и визуально обозначается элювиально-иллювиальная дифференциация почвенного профиля;

3 - солонцовую доломит-монтмориллонит-гидрослюдистую. Горизонты В^ и В.2 освобождены от СаСОд, но доломит еще не присутствует, профиль имеет четкие морфологические признаки типичного солонца;

4 - солонцовую к а олинит-гидро слюдистую« Почва имеет все признаки солонца, содержание обменного натрия меньше 5$ от суммы •оснований, реакция водной вытяжки по профилю приближается к нейтральной. -

Со временим возможэн переход солонцовой каолинит-гидрослю-' диетой почвы в солодь вследствие гидролитического разрушения гидрослюд, что приведет к накоплению каолинита е остаточной фазе, снижению емкости поглощения. Типичных сслодей в регионе пока •' нет, но "каолинитовые" солонцы встречаются.

ВЫВОДЫ.

1. Эволюция минеральной массы почвообразующей породы при. выветривании и почвообразовании во времени зависит от ее генезиса, минерального состава, реакции среды в зоне выветривания, степени дренажа и. скорости Еыноса подвижных птхэдуктов почвообразовательного процесса.

2. Почвообразование во времени протекает стадийно. В зависимости от генезиса, минерального состава, текстуры.и структуры почвообразующей породы, других факторов и условий выветривания для ка.гдой стадии характерна остаточная'и вторичная типоморфная ■ ассоциация минералов, которые во. многом определяют внешнюю форму ж внутреннее содержание почвенного тзла, его производительность.

3. В тропических условиях о. Куба почвообразовательный процесс на серпентинитах приводит к последовательной смене группы ферритных почв, сопровождающейся деградацией их плодородия вплоть до безжизненной железистой кирасы.

4. Смена почвенной формы в процессе ферритизации в основном связана со значительными изменениями минерального состава в процессе выветривания. В молодой гумус-ферритной почве содержание Т^О- составляет 10-13$, ферритной слаборазвитой - 35-38$, фер-ритной глубокой - 52-59$, кирасе > 75% минеральной массы.

5. Ведущая роль в формировании функциональных свойств феррит-ных почв принадлежит качественному и количественному составу вторичных новообразований. Основу фракции ила гумус-ферритной почвы

составляют минералы ацидоидного типа - смеоь монтмориллонита и нонтронита с незначительной примесью гетита. Емкость кстионного обмена составляет 35-41 мг-экв/ЮО г почвы, обменного калышя -57-60л, чагйия - 38-41$, гумуса в А^^ - 3,9-4,0$.

6. В .леррктной глубокой почве смектиты полностью замещены гетитом, гематитом с незначительной пшмэсью гиббсита и каолинита. Емкость катионпсго обмена "оставляет 1,35 мг-эквДОО г по^вы, гумуса 1$, сильно возрастает степень аэрации и водопроч-ности глшералъной массы - Кд по прошилю изменяется от ОД дс 0,7.

7. На рыхлых известняках с. Куба процессы выветривания и почвообразования способствует формированию группы ферраллитных почв, эволюционные избиения минеральной массы которых зависят ст положения почвы з рельефе и ее возраста.

8. '.'олодые гумус-гарбонатные и ферро-карбонатные почвенные тормы отличаются чаломоанк» почвенным прстлем, в котором только верхний 30-40 сч слой аа 602 выщелочен от СаСОд. Отношение 5: 02 к «2^3 в минеральной массе >• 3, в составе фракции ила преобладают кальций, монтьориллонит с незначительной примесью гетпта з гиббсита. Емкость катпенного обмена высокая - Зо%-40 мг-зквДОО г почвы, гумуса 4-5^, реакция среды слабощелочная.

9. Срелые ^ерраллитнке почвы (пластичные, лессевиоованные, типичные) занимают слабонаглонныа низменные равнины- и топографически составляют единую катену. /на имеют мощный почвенный профиль, полностью выщелоченный ст СаСОд. Фракция ила ожжена каолинитом, гетитом, гиббептом. Отношение вС 02 к Е203 снижается от 2,5 до 1,5, емкость катионного обмена - от 23 до 8-7 мг-экв/100 г почвы, содержание гумуса в горгзонто А < 3$, рН около 7.

10. Солонцевато-слитые почвы Центрального Предкавказья формируются на продуктах выветривания третичных глин. В своем развитии они последовательно проходят ряд стадий, в течете которых почно-солевой комплекс почвосбразующей породы теряет минералы пирита, седирита, СаСОд. гипса и значительной части водо-раство-рим«х солей.

11. В телом для солонцевато-слитые гючв характерен вынос обгонного натрия из ИСК верхнего полуметра почвы, уменьшение доли

монтмориллонита и увеличение доли гвдрослюд. Однако вынос подвижных продуктов выветривания происходит очень слабо, чему способствует крайне затруднительный внутрипочвенный дренаж. Неравномерное распределение осадков обуславливает частую смену аэробной и анаэробной фаз в вегетационном цикле, что обуславливает возвратно-поступательное (окислитаяьно-восстановительное) преобразование минералов фракции ила и "держит" коллоидную систему в состояние изотропии.

12. :.1ноголетше стационарные-исследования по химической, ме-' лиорации солонцевато-слитых почв выявили, что наиболее эффективным методом их улучшения является внесение известняка-ракушечника в . дозе от 6 до 12 т/га совместно с.азотной и фосфорной кислотами.-Плодородие почвы по этому варианту выше контроля на 40-42? в среднем за восьмилетний цикл исследований.

13. Комплексность почвенного покрова в Восточном Предкавказье, сложенного каштановыми и светло-каштановыми в разной степени солонцеватыми почвами и солонцами, в значительной степени унаследована от ионно-солевого комплекса лессовидных почвообразующих пород. Содержание СаСОд в них варьирует в пределах 0,73-13,4?, гипса -0,02-5,2$, легкорастворимых солей - 0,04-1,85? от веса породы. Среднее содержание обменного натрия в Ж колеблется в пределах ' 38-43$ ( V = 36-45), кальция - 13,6-33? (V = 85-108), магния -33-43$ (V -. 23-25) от суммы оснований,

II. Для солонцов региона в целом характерен вынос из состава ионно-солевого комплекса СаСОд, гипс-«, легкорастворимых солей и обменного натрия. Зона выноса невелика и в зависимости от положения почвы в микрорельефе и степени увлажнения территории колеблется от 20 до 70 см. . '

15. Особенно значителен вынос обменного натрия в окультуренных автомор-^ных солонцовых почвах. Среднее содержание обменного • натрия .в горизонте В^- солонцов'пашни находится в пределах 12,515,3$ (V = 66-82), целинных аналогах - 20-54? < V = 42-54)., Встречаются типичные по морфологии солонцы, в ППК солонцового горизонта которых обменнох'о натрия практически нет, а рН раствора близка к нейтральной. ..

16. Степень солонцвЕатости автоморфных каштановых солонцов зависит не столько от содержания обменного натрия, сколько от качественного и количественного содержания минералов фракции ила

в горизонте Бр Коэффициент вариациг фракции ила в этом гошзонте является очень НИ$ККМ ( У< 10).

17. Мероприятия со повышению плодородия почв должны учитывать степень изменения минеральной основы почвы. На поздних стадиях развития почвы без коренного омоложения минеральной основы снижение урожайности и качества продукциг растениеводства неизбежны.

По материалам диссертации опубликованы следующие работь.

I. Тюльпанов В.И. Некоторье б ¡ологлчнскге особенности солонцов черноземной зоны Ставропольского края, сформировавшихся на элювии сарматских отложении //Освоение засоленных земель Ставропольского края. - Ставрополь, 19С4. - С. 15-17.

2. Тюльпанов Б.И. Опьт применения малых доз кальцийссдержа-ешх удобрений под озимую плени^ на солонцах, сзлрмировавшрхса на элювии третгчных отложений //Освоение засоленных земель Ставрополье юго края. - Ставрополь, 1964. - С. 15-17.

3. Тюльпанов В.И. Сезонная изменчивость уровня и солевого состава почвенно-грунтоЕих вод солонцевато-солончаковых гочв, с-".ор-лревазшкхет на третичных глль&х //Рлуч. тр. /Ставроп. СЖ. -Ставрополь, 1935. - Вып. 14, - С. 56-60.

4. Тюльпанов В.И., Антиков А.Я. Изучение Физико-химических сбоЛсте солонцевато-солончаковых почв: сформировавшихся на элювии третичных глин под влиянием глубокого перемешивания //Науч. тр. /Ставроп. СХИ. - Ставрополь, 1965. - Вып. 14. - С. 49-55.

3. Анткков А.Я. Сто«'орев А.Я., Т.ольпгнов 3.1!. Черноземные солонга Ставропольского края //Науч^.хр. /Сгавроп. СХИ. - Ставро-полз, 1965. - Вып. 14. - С.43-48.

6. Тюльпанов В.И. Условия развития и особенности солонцов на элювии третичных отложений СгаЕрсяольсксй возвышенности з связи

с вопросами их рационального гепользопанля. Автореферат дисс. на соиск.уч. степени канд. с.-х. наук. - Краснодар, 1966. - 22 с.

7. Антыков А.Я., Стоморев А.Я., Тюльйанов В.И. Особенности и свойства солочцовых почв Ставрополья и задачи пс их изучению в агромелиоративных целях //Мелиорация солонцов. - М., 1966. -С. 135-145.

40 - Л

8. Тюльпанов В.И., Зинченко Г.К. К вопросу о групповом и фракционном составе гумуса различных типов почв Ставропольского края //Науч.тр. /Ставроп. СХИ. - Ставрополь, 1967.- Вып. 22. -С. 194-198."

9. Антыков А.Я., Тюльпанов В.И., Соколов К.В., Чаплыгин П.Н. Исследования по изучению солонцовых земель Ставрополья //Мелиорация солонцов. - М., 1967. - С. 179-187.

10. Антыков А.Я., Стоморев А.Я., .Тюльпанов В.И. / Чаплыгин П.Н., Зинченко Г.К. О некоторых мелиоративных особенностях солон--повых почв Ставрополья /./Новые агроприемы повышения урожайности -о.культур и вопросы рационального использования земель Ставрополья. - Ставрополь, 1953. - С. 18-24. -

""" ' II. 'Антыков А.Я., Стоморев А.Я., Тюльпанов В.И,, Чаплыгин. П.Н., Зинченко Г.И. Результаты исследований некоторых- мелиоративных особенностей солонцовых земель Ставрополья //Науч.тр. /Ставроп. - СЖ. - Ставрополь, 1^69. - Вып. 32, т. 2. - С. 77-80. ■

. 12. Аятыков А.Я., Тюльпанов В.И., Стоморев А.Я. Условия развития и особенности солонцов на третичных глинах Ставропольской возвышенности //Почвоведение и агрохимия Ставрополья к 50-летию советской власти. - Ставрополь, 1Э70. - С. 16-21.

13. Антыков А.Я., Зинченко Г.И., Полоус Г.П., Тюльпанов В.И. Условия образования гидроморфных почв на пластовых -структурно-эрозионных высоких равнинах центральной части Ставрополья //Науч.' тр. /Ставроп. С2И..- Ставрополь, 1973. - Вып. 36. т. 2. -С. 83-87. ,

■14. Антыков А.Я., Тюльпанов В.И., Стоморев А.Я., Зинченко Г.И. Макрокомплексность и варьирование некоторых почвенных показателей гидроморфных солонцов возвышенной части Ставропольского плато //Науч.'тр. /Ставроп;* ОХИ. - Вып. 39, т. I. - С. 51-56.

15. Зинченко-Г.К;, Антыков А.Я., Тюльпанов В.И., СтоМсрев' А.Я. Гидрогеологические особенности на автоморфных и гидроморфных

„почвах возвышенной части Ставропольского плато //Науч.тр. /Ставроп. СЛИ. - Ставрополь, 1976. - Вып.. 39, т. 1.т- С. .42-47.

16. Тюльпанов В.И. Возможные пути повышения плодородия деградированных' эелезистыХ почв влажных тропиков //Пути повышения урожайности сельскохозяйственных культур /Др. ССХК. - Ставро- • поль, 1976. - Вып. 39, т. I. - С. 116-120.

17. Тюльпанов Е.К., Зинченко Г.И., Антнгое Л.Я., Стоморев А.Я. Качественный состав и степень токсичности сслей в черно зеленых: лугово-степных солонцах Ставрополья. /'/Тр. СНППСХ и Ставроп. отл. ВОП. - Ставрополь, 1979. - С. 27-31.

18. Тюльпанов В.И., Антыков А.Я., Зинченко Г.И., Стоморев А.Я. Особенности генезиса лугово-степных черноземных селончекова-тах солонцов Ставропольского края /Др. СКИЖХ и Ставроп. отд. ВОП. - Ставрополь, 1379. - О. 8-13.

19. Тюльпанов В.И., Анть"<ов А.Я., Стоморев А.Я. Влияние химической мелиорации на плодородие черноземных лугово-степных со-лончаковатых солонцов //Пауч.тр. /Ставроп. СХИ. - 1980. - Вып. 42, т. 1. - С. -*7-о0.

20. Тюльпанов Б.И. С генззисе солонцов Центссльного Предкавказья, сформировавшихся на продуктах выветривания третичных глин //почвоведение, 1960, 1С. - С. 14-25.

21. Тюльпанов В.И., Манулов С.А. Происхождение обменного натрия в степных солонцах Централы-ого и Восточного Предкавказья //Почвоведение, 1981, "8. - С. 41-51.

22. Тюльпанов В.И., Зинченко Г.И. О сходстве и различиях между слитыми и солонцевато-слитыми почвами Ставропольской возвышенности //Тезисы докл. 6-го делигат.съезда ВОП. - Тбилиси, 1981. - С. 120-121.

23. Тюльпанов В.И., Мануков С.А. Распределение глинистых минералов по ¿ракциям лессовых пород и третичных глин //Пути интенсификации орошаемых земель Северного Кавказа. - Ставрополь, 1983. - С. 41-43.

24. Тюльпанов В.И., Белкин А.А. Влияние химических мелиопантов на изменение Физико-химических свойств солонцевато-слитых черноземов Ставрополья //Пути интенсификации орошаемых земель Северного Кавказа. - Ставрополь, 198.3. - С. 128-129.

25. Тюльпанов В.И., ЭФанова Т.Г. Урожайность озимой пшеницы Безостая I при мелиорации черноземных солонцовых почв ^осфогип-соч и навозом в совгозе "Водораздельный" Курсавского района //Сб. науч.тр. /Ставроп. СХИ. - Ставрополь, 1963. - С. 7-9.

25. Тюльпанов В.И., Макеева В.И. Физико-химические свойства и микроморфшлогия солонцевато-слитых почв Ставрополья //Сб.науч. тр. /Ставроп. СдИ. - Ставрополь, 1984. - С. 54-Ь9.

27. Макзвва B.K., Тюльпанов В.И., Соколов K.B. Роль лочбо-образуюпих пород в эволюции почв //История развития почв в голоцене. - Пушно, 1964. - С. 133-134.

28. Тюльпанов В.И., Стошрев А.Я. О причинах солонцеЕатости почв Ставрополья //Сб.науч.тр. /Ставроп.» СХИ. - Ставрополь, 19Ь4.. - С. 5-9.

29. Тюльпанов В.И., Бетаин A.A., Тюльпанов C.B. Урожайность озимой пшеницы в зависимости от доз и форм химических мелиорантов на солонцевато-слитых черноземах //Повышение урожайности -зерновых и зернобобовых культур //Науч.тр. /Ставроп. СХИ. - ■ Ставрополь, 1935. - С. 10-14.

30. Тюльпанов В.И., Кошев В.М. Сущность почвообразования как методологическая основа для повышения продуктивности земледелия //Мелиорация и орошение почв равнинного Кавказа. - М. : Наука,' 1986. - С. 53-62.

31. Тюльпанов В.И., Белкин A.A., Тюльпанов C.B. Влияние химической мелиорации солонцевато-слитых черноземов Ставрополья на урожайность сельскохозяйственных культур //Пути повышения продуктивности солонцовых земель. - Новосибирск, I9S6. - С.88-90.

32. Тюльпанов В.И., Яковлев В.И. .Мелиорация каштановых солонцовых комплексов в Приманыческой.степи //Пути повышения продуктивности солонцовых, зембль. - Новосибирск, 1986. - С. 82-83..

34. Быстрицкая T.I., Губин C.B., Тюльпанов В.И., Скрипни- ' ченкс И.И. Влияние химической мелиорации на свойства солонцевато-слитых черноземов Ставрополья //Почвоведение, 1988, Is II. - С. I08-II8.

35» Панов Н.П., Сидоренко О.Д., Хаджинов Н.И., Тюльпанов.

B.К. Ы0вый метод мелиорации солонцов и солонцевато-слитых черноземов .//Земледелие, 1989, № 4. - С. 40-42.

36. Тюльпанов В.И., Цховребов B.C. Энергетика-а основные-причины слитизации черноземов при орошении //Орошаемые черноземы и их рациональное использование. - Новочеркасск, 1990. -

C. 18-27.

\

Тип ТСХА Заказ 646 Тираж 100