Влияние речных и грунтовых вод на формирование почв Посольского болотного массива

ПОЧВОВЕДЕНИЕ

УДК 631.4

И. А. Бадмажапова, А.Б. Гынинова

Влияние речных и грунтовых вод на формирование почв Посольского болотного массива

Исследованы физико-химические свойства почв, химический состав болотных и речных вод, водной вытяжки из почвы, зольность и химический состав золы торфа Посольского болотного массива. Обнаружена высокая минерализация делювиальных и грунтовых вод, под влиянием которых формируются высокозольные низинные торфяные и торфяно-глеевые почвы.

Ключевые слова: торф, минерализация, низинное болото, зольность, делювиальные и грунтовые воды, степень разло-женности торфа, содержание солей.

I.A. Badmazhapova, A.B. Gyninova

The Influence of River and Ground Waters on Soil Formation of the Posolsky Swamp land

The physical and chemical properties of soils, chemical compound of swampy and river waters, soil-water extracts, ash content and a chemical compound of peat ash of the Posolsky swamp have been studied. The high mineralization of the deluvial and ground waters has been found out, under which influence high-ash lowaland peat soils and peaty-gley soils are formed.

Keywords: peat, mineralization, lowland swamp, ash content, deluvial and ground waters, peat decomposition degree, salt content.

Болота в Бурятии занимают локальные депрессии с дополнительным подтоком влаги с горных хребтов и высоким уровнем грунтовых вод. Особенности формирования болотных почв в котловинах Байкальского типа были рассмотрены в работах М.А. Корзун [12], О.В. Макеева [14], П.И. Петрович [17], [18], Кузьмина [13] и А.Б. Гыниновой [9], свидетельствующих о том, что в условиях континентальности климата основным фактором избыточной аккумуляции влаги и формирования болотных почв является слабая фильтрация подстилающих пород или наличие многолетней мерзлоты. Направленность почвообразования определяется в основном составом болотных вод. Исходя из этого, целью исследования явилось определение влияния речных и грунтовых вод на формирование торфяных почв Посольского болотного массива.

Природные условия формирования болотных торфяных почв

Посольский болотный массив находится в тектоническом понижении в подножии хр. Ха-мар-Дабан в дельте р. Селенги. Площадь болота составляет -18014 га. Рельеф болотного массива плоский и осложнен гривами-останцами II речной террасы [20]. Восточная часть болота (~80 км2) осушена.

Климат территории, как и всего Байкальского региона, резко континентальный, в прибайкальской части смягчаемый влиянием оз. Байкал [12]. Среднегодовая температура дельтового

о

района -1 С, безморозный период длится 113 дней, среднегодовая сумма осадков - 412 мм.

Посольское болото-низинного типа с высокозольным торфом [18], и лишь вдоль побережья оз. Байкал торф относится к категории обедненного [7]. Согласно Н.М. Савич [19], болотный массив покрыт в основном травянистыми ассоциациями с преобладанием различных видов осок (Сагех аррепЛсиШа, С. Ьа$1осагра, С. Б1апёга, С. Меуелапа, С. Ытоиа), зеленых мхов и на 10 % - лесными формациями. Лесная формация представлена березой плосколистной (ВеШ1а Ь).

При осушении болотная растительность сменяется луговой, а территория в основном используется под сенокос или пашню [8].

Объекты и методы исследования

Объектами исследований являются почвы Посольского болотного массива. На данной территории были заложены разрезы (рис. 1): р. 2-06

- урочище Большой Калтус; р. 2-08 - в 100 м от

оз. Бакланье; р. 3-08 - в 2,5 км на север от станции Посольская на мелиоративном поле; р. 4-08

- заложен в 1 км на северо-запад от остановки «Дачи» на трассе Улан-Удэ-Иркутск.

В полевых условиях выполнялось морфологическое описание и отбор почвенных образцов. Одновременно из разрезов и из рек отбирались пробы воды. В образцах вод определялись минерализация и ионный состав, в образцах почв -

4/2012

гранулометрический состав [5] и физикохимические свойства, в водной вытяжке - общая минерализация и содержание солей, в тор-

фяных горизонтах определялись зольность и химический состав золы [3].

• -места отбора проб воды X места *апож#нил разрезов

Рис. 1. Карта-схема Посольского болотного массива с обозначением мест заложения разрезов и отбора проб воды

Морфологическое описание почв. В центральной части болотного массива почва формируется на торфяной залежи. Мощность торфа исследованного разреза составляет 110 см. Верхние 25 см почвы характеризуются высокой степенью разло-женности. Ниже слой торфа мощностью 50 см разложен слабо и представляет собой остатки мхов и древесной растительности. На глубине 75 см торф древесный. В южной части болота торфя-но-глеевые почвы имеют перегнойный органогенный горизонт, мощность его составляет 20 см. В прибайкальской полосе суммарная мощность горизонтов Т1 и Т2 торфяно-глеевой почвы составляет 25 см, торф отличается слабой степенью раз-ложенности, что связано с охлаждающим влиянием оз. Байкал в летний период [4].

Химический состав вод Посольского болота.

Исследование минерализации болотных вод и вод р. Исток, Большая Речка, поступающих с хр. Хамар-Дабан, показало, что минерализация речных вод низкая, а в дождливые периоды снижается до 20-22 мг/л (табл. 1), и воды относятся к слабоминерализованным. Это объясняется тем, что небольшой протяженности реки, стекающие с хр. Хамар-Дабан, не успевают обогатиться минеральными веществами за счет растворения и выщелачивания солей в горных породах и в почвах. Определенное влияние на почвообразование оказывают слабоминерализованные гиброкарбонатно-кальциевые воды Посольского Сора.

Воды р. Исток и Большая Речка имеют слабощелочную реакцию. Основное отличие их химического состава заключается в более высоком содержании сульфатов, хлоридов и сравнительно низком содержании Са .

В водах болота содержание кальция нормально повышенное. Они имеют слабощелочную и щелочную реакцию. Минерализация болотных вод варьирует в очень больших пределах. Наибольшая минерализация вод отмечена для неосушенных почв: в понижении у оз. Бакланьего - 1312 мг/л и в прихамардабанской части - 480 мг/л. В первом случае растворенные вещества поступают с водами р. Исток, во втором случае - с хр. Хамар-Дабан с делювиальными водами. Полученные нами данные по ионному составу вод болотного массива и речных вод обнаружили повышенное содержание подвижных ионов НС031 Б04 , Са” , К+, С1.

Содержание в воде растворенных органических веществ на неосушенной части массива составляет 80-94 мг/л. Это связано с образованием водорастворимых форм гумуса в процессе гумификации торфа.

На осушенной территории минерализация вод значительно ниже и составляет 134 мг/л. Содержание сульфат-иона становится ниже в 3 раза, хлор-иона - в 2,7 раза и бикарбонат-иона в 1,8 раза. Причиной снижения минерализации болотных вод является вынос растворенных ве-

ществ с дренажными водами в оз. Байкал. Ионы S04 и Cl благодаря большей подвижности выносятся активнее. По мелиоративному каналу в Байкал выносится вода с минерализацией 186 мг/л и с содержанием органического вещества 178 мг/л, что значительно выше, чем в водах малых рек, впадающих в Байкал, и сопоставимо с минерализацией вод р. Селенги.

Сравнение химического состава речных вод, полученных нами и А.А. Адушиновым [1], обнаруживает, что за прошедшие 40 лет содержа-2-

ние S04 увеличилось с 2,5 мг/л до 41,2 мг/л, содержание Cl-иона также возросло от 3,5 до 8,5 мг/л. Причиной этого, вероятно, является поступление серы и азота в атмосферу в зоне влияния таких промышленных центров как Иркутск, Байкальск, Селенгинск и поступление веществ с осадками на западный склон хр. Хамар-Дабан, где накопление серы превышает фоновое в 2-3 раза [15]. В результате естественные (карбонатные) осадки над Байкалом сменяются на кислотные (серные).

Физико-химические свойства неосушенных торфяных почв.

Гранулометрический состав. Минеральные горизонты торфяно-глеевых почв южной части массива имеют состав на границе легко- и среднесуглинистого. Преобладающей фракцией является крупная пыль - 49,52-54,30 %. Содержание илистой фракции невелико и составляет 3,62-4,18 %. В торфяно-глеевой почве прибайкальской части болота гранулометрический состав связнопесчаный и отличается абсолютным преобладанием мелкопесчаной фракции.

Зольность торфа и химический состав минеральной части почв и золы. Болотные неосу-шенные почвы восточной части Посольского болота (р. 4-08) по содержанию золы в торфяных горизонтах относятся к высокозольным -35,71 % (Тпер.). Для торфяной почвы центральной части массива (р. 2-06) зольность верхнего хорошо разложившегося горизонта Т1 повышена, а нижележащие слаборазложившиеся горизонты Т2 и ТЗ характеризуются низким содержанием зольных веществ, что позволяет отнести их к обедненным. Высокое содержание золы в торфяно-глеевой почве западной прибайкальской части болота - 32,45 % (Т1) обусловлено их опесчаненностью. Для осушенной торфяно-глеевой почвы (р. 3-08) также характерно высокое содержание золы (34,83-61,95%).

В составе золы отмечается повышенное содержание Si02, полуторных оксидов А1203, Fe203, щелочноземельных элементов CaO, MgO и серы S03 (табл. 2).

В водной вытяжке болотных почв отмечает-

2- 2+

ся повышенное содержание ионов 804 , Mg ,

2+

Са . Повышенное содержание серы в водной вытяжке из торфяных почв обусловлено суль-фатно-гидрокарбонатно-кальциевым составом речных и склоновых делювиальных вод.

Наибольшее содержание Сорг характерно для почв центральной (35,5-42,5%) и восточной частей болотного массива (31,7 %), а в почве прибайкальской полосы, в связи со слабой разло-женностью торфа, его процент снижается до 18,9-21,3 %. Обогащенность торфа азотом имеет наибольшие показатели в перегнойном горизонте торфяно-глеевой почвы (р. 4-08). Отношение СЛЧ здесь составляет 7,6, что позволяет отнести почву к категории высокообеспеченных азотом. В торфяной почве центральной части массива (р.2-06) во всех горизонтах профиля обеспеченность азотом торфа средняя. В торфяно-глеевой почве прибайкальской полосы (р.2-08) показатель СЛЧ увеличивается до 12,3-17, что говорит о низкой и очень низкой обеспеченности почвы азотом [16]. Накоплению азота способствует гумификация торфа, поэтому обогащенность торфа азотом закономерно снижается со снижением степени его разложенности.

Почвы восточной и центральной части болота характеризуются близкой к нейтральной реакцией среды, а почвы прибайкальской полосы (р. 2-08) - слабокислой (табл. 3). Это обнаруживает закономерность: чем выше разложенность торфа, тем выше зольность и ниже кислотность.

ЕКО и содержание обменных оснований имеют максимальные показатели в хорошо разложившихся торфяных горизонтах почв центральной и восточной частей массива. В горизонте перегнойном Тпер. торфяно-глеевой почвы (р. 4-08) сумма оснований составляет 106,9 мг-экв/100 г почвы, а ЕКО достигает величины 140,2 мг-экв/100 г почвы. В торфяной почве (р. 2-06) в поверхностном горизонте Т1 сумма катионов составляет - 95,1 мг-экв/100 г, ЕКО -131,7 мг-экв/100 г почвы. В нижележащих горизонтах эти показатели постепенно снижаются. Высокое содержание обменных оснований, представленных в основном кальцием, является характерной чертой низинных болотных почв [10] и связано с гидрокарбонатно-кальциевым составом вод. Очень низкая для торфяных почв ЕКО отмечается в слаборазложившихся торфяных горизонтах обедненной почвы прибайкальской части болота (29,1-35,1 мг-экв./100 г почвы). Сумма обменных оснований в них также сравнительно невелика и варьирует в пределах 12-17,15 мг-экв/100 г почвы.

Ионный состав вод Посольского болотного массива

00

о

№ Объект pH нсод- мг/л СГ мг/л Са” мг/л М^+ мг/л ЭОлг' мг/л К.+ мг/л мг/л Сухой остаток Пропал. остаток ОВ

1 Байкал “ 66,5 0,6(1,4)* 15,2 3,1 5,2 2,0 3,8  96,4

2 Посольский сор (середина) 7,6 29,3 1,5 9,3 1,5 - - - - - -

3 р. Селенга - 98,7 2,3 22,3 5,4 6,4 6,1 141,2

4 р. Исток (дожди) 7,8 43,92 8,50 8 2,4 41,25 3 3,5 НО 22 88

5 р. Большая Речка (дожди) 7,8 24,40 7,09 4 4,8 41,25 1,5 2 100 20 80

6 р. 2 -08 у оз. Бакланье Неосушенное 8,0 104,92 2,83 24 9,6 45 2,3 5,5 1392 1312 80

7 р. 4-08 Неосушенное болото у дач 8,3 107,36 22,68 36 4,8 157,5 44 3 584 480 94

8 р. 3-08 Осушенное болото возле ст. Посольское . 8,2 60,32 8,50 20 7,2 52,5 4 3 198 134 64

9 Канал -«- 8,2 87,84 7,09 32 7,2 4!,25 3,5 5,5 364 186 178

4^

ьо

о

ю

ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Состав минеральной части почв и золы торфа

Г лубина горизонта, см Сырая Эола БІСЬ ТЮ2 Аі303 Ре203 Э03 Мп О \^0 СаО Ыа20 К20 РА п. п. л Сумма

Р. 2-06 Горі] 1яная мощная

ТІ 0-25 17,94 37,50 0,48 11,05 7,92 6,6 0,15 3,05 18,54 1,26 1,26 1,11 13,10 95,42

Т2 25-75 7,93 12,90 0,27 6,00 7,10 14,0 0,19 4,05 32,85 0,47 0,42 1,15 18,90 84,30

ТЗ 75-110 7,53 7,10 0,11 2,30 12,80 21,2 0,21 4,18 33,84 0,32 0,28 0,95 14,00 76,09

Р, 3-08 Торфяно-глеевая осушенная

Г 11-18 61,95 72,6 0,36 12,60 2,42 0,42 0,04 0,58 2,68 3,39 3,12 0,15 1,50 99,44

12 18-28 34,83 54,4 0,85 16,4 11,09 1,45 0,20 2,26 5,33 1,53 1,63 0,87 4,90 99,46

028 - 53,3 0,97 14,90 6,25 0,25 0,08 2,24 2,70 2,00 1,93 0,16 15,10 99,63

Р. 4-08 Перегнойная торфяно-глеевая

Тпер. 0-20 35,71 52,10 0,88 13,25 14,31 1,17 0,20 2,70 6,40 1,46 1,47 0,97 6,20 99,91

ВО 20-55 - 48,80 1,11 13,70 6,73 0,30 0,70 2,82 3,28 2,04 1,73 0,36 19,10 100,37

Є 55-70 * 50,50 1,16 14,05 6,43 0,30 0,07 3,03 3,80 2,31 1,97 0,48 16,20 100,00

Р. 2-08 Обеді[енная торфяно-глеевая

ТІ 0-17 32,45 54,90 0,81 14,80 11,11 2,00 0,27 2,14 6,40 1,37 1,41 1,04 6,00 100,25

И А. Бадмажапова, А.Б. Гынинова. Влияние речных и грунтовых вод на формирование почв Посольского болотного массива

Физико-химические свойства

00

ю

Г лубина горизонта, см pH Обменные основания, мг-экв/100 г Н4" гидр, мг-экв/ 100 г ЕКО, мг-экв/ 100 г СНО, % Гумус, % Сорг., % н% С/Ы Золь- ность, % Степень разло- женнос-ти, %

Н20 1 КС1 Саї+ | Мя2+

Р. 4-08 Торфяно-глеевая перегнойная в ю-в части болотного массива

Тпср 0-20 6,7 5,8 95,1 11,8 33,3 140,2 73,2 - 31,7 3,66 7,6 35,71 30

ВС. 20-55 6,5 5,3 16,9 5,3 12,0 34,2 64,9 7,2 4,20 0,50 8,4 - -

0 55-70 6,7 5,5 і 2,0 4,5 5,2 21,7 76,0 4,2 2,44 0,31 9,21 - -

Р, 2-06 Торфяная в восточной части болотного массива

Т1 0-25 6,4 5,2 84,6 10,5 36,6 131,7 72,2 - 41,1 3,36 10,9 17,94 30

Т2 25-75 6,5 5,4 51,2 9,5 38,0 98,7 61,5 - 42,5 4,00 10,6 7,93 15

ТЗ 75-110 6,3 5,2 51,7 7,10 40,3 99.1 59,3 - 35,5 4,12 8,65 7,53 15-20

Р. 2-08 Обедненная торфяно-глеевая в западной части болотного массива

Т1 0-17 6,1 5,0 10,9 6,25 17,9 35,1 49,0 - 21,3 1,6 15,6 32,50 10

Т2 17-25 6,4 5,6 9,0 3,00 17,1 29,1 41,2 - 18,9 1,3 17,0 34,60 10

в 25-40 5,8 5,0 5,6 3,81 10,6 20,0 47,1 3,62 2,1 0,2 12,3 - -

4^

ьо

о

ю

ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Почвенно-поглощающий комплекс исследованных почв ненасыщен основаниями: в центральной и восточной частях болотного массива насыщенность основаниями составляет 59,3-73,2 %, а в прибайкальской части - всего 41,2-49 %. Причинами подобного поведения главных характеристик почвы являются повышенная обводненность этой территории и аккумуляция органических веществ кислотной природы.

Заключение

1. Воды Посольского болотного массива характеризуются повышенной минерализацией, определяющей формирование эутрофных болот.

2. Характерной чертой как речных, так и бо-

лотных вод является повышенное содержание ионов 8042" и СГ, которые поступают с западного склона хр. Хамар-Дабан, собирающего влагу ветров, несущих атмосферные выбросы Иркутского промышленного комплекса, БЦБК и Селе нгинского ЦКК.

3. В составе золы торфа почвы, формирующейся в центральной части массива, выявлено повышенное содержание серы.

4. При осушении болота минерализация вод снижается в несколько раз в связи с выносом растворенных веществ по мелиоративному каналу в оз. Байкал.

Литература

1. Адушинов А.А. Гидрогеологические условия заболоченных земель Усть-Селенгинской впадины // Гидрогеологические проблемы мелиорации земель Бурятии: тр. Геологического ин-та БФ СО АН СССР. - Улан-Удэ, 1976. - Вып. 6 (14). -С. 27-35.

2. Азьмука Т.Н., Бахнов В.К., Волковинцер В.И. [и др.] Почвы Баргузинской котловины. - Новосибирск : Наука, 1983. -269 с.

3. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - 2 изд., перераб. и доп.- М. : Изд-во МГУ, 1970. -487 с.

4. Байкал. Атлас. - М.: Изд-во ФСГК, 1993. - 160 с.

5. Вадюнина А. Ф., Корчагина 3. А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. - М. : Высш. школа, 1973.-399 с.

6. Вотинцев К.К. Гидрохимия озера Байкал. - М. : Изд-во АН СССР, 1961. - 311с.

7. Гынинова А. Б., Корсунов В. М. Почвы Селенгинского дельтового района // Почвоведение. - 2006. - № 3. - С. 273-281.

8. Гынинова А. Б., Балсанова JI. Д. Почвенно-мелиоративные свойства пойменно-дельтовых земель Усть-Селенгинской впадины / // Вестник БГСХА им. В.Р. Филиппова. - 2007. - № IV (9). - С. 92-100.

9. Гынинова А.Б., Балсанова Л.Д., Сосорова С.Б. Почвенный покров // Дельта реки Селенги - естественный биофильтр и индикатор состояния озера Байкал. - Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2008. - С. 125-131.

10. Ефимов В.Н. Торфяные почвы и их плодородие. - М., 1986. - С. 38.

11. Ефимов В.Н., Ерхов Н.С., Ильин Н.И. [идр.]. Торфяные почвы. -М. : Агропромиздат, 1980. -С. 10-29.

12. Жуков В.М. Климат Бур. АССР. - Улан-Удэ : Бурят, кн. изд-во, 1960. - 188 с.

11. Классификация и диагностика почв СССР. - М. : Колос, 1977. - 224 с.

12. Корзун М.А., Макеев О.В., Ногина Н.А., Уфимцева К.А. Почвенное районирование Байкальской Сибири. - Улан-Удэ, 1960.-68 с.

13. Кузьмин В.А. Почвы котловин Байкальского типа. - Иркутск : Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1976. - С. 101.

14. Макеев О.В. Болотные и луговые почвы Тункинской впадины в Бурятской АССР // Труды БКНИИ СО АН СССР. Серия биолого-почвенная. - Улан-Удэ, 1961. - Вып. 4. - С. 19-36.

15. Оболкин В.А., Ходжер Т.В. Годовое поступление из атмосферы сульфатов минерального азота в регионе оз. Байкал // Метеорол. и гидрол. 1990. - № 7. - С.71-76.

16. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв : учебник. - М. : Высш. шк., 2005. - 558 с.

17. Петрович П.И. Торфяные почвы дельты р. Селенга и их сельскохозяйственное использование. - Улан-Удэ : Бурят, кн. изд-во, 1965. - 96 с.

18. Петрович П.И. Низинные торфяные почвы Бурятии. - Улан-Удэ : Бурят, кн. изд-во, 1974. - 139 с.

19. Савич Н. М. Посольское болото: геоботанические исследования на Байкале. - М. : Наука, 1967. - С. 302-342.

20. Тугаринов Г.Н., Березовская С.С., Беляев В.Б., Назаренко З.М. Инженерно-геологические и гидрогеологомелиоративные условия Усть-Селенгинской впадины : отчет Усть-Селенгинской ГГП. - Улан-Удэ : Изд-во БГУ, 1978. -378 с.

Бадмажапова Индира Алексеевна - аспирант кафедры общей и экспериментальной биологии Бурятского государственного университета. 670000, Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а. E-mail: indirabnc@vandex.ru

Гынинова Аюр Базаровна - доктор биологических наук, старший научный сотрудник Института общей и экспериментальной биологии СО РАН. 670047, Республики Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6. E-mail: agynino va@rambler.ru

Badmazhapova Indira Alekseevna - post-graduate student, department of General and Experimental Biology, Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, Smolin str., 24a. E-mail: indirabnc@vandex.ru

Gyninova Ayur Bazarovna - doctor of biology, senior scientific researcher, Institute of General and Experimental Biology, SD RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanov str., 6. E-mail: agvninova@rambler.ru