Особенности мезо- и микронеоднородностей почвенного покрова участка Приволжской оросительной системы

ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ

УДК 631.471

ОСОБЕННОСТИ МЕЗО- И МИКРОНЕОДНОРОДНОСТЕЙ

ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА УЧАСТКА

ПРИВОЛЖСКОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Т.Э. Щерба

Учет мезо- и микронеоднородностей почвенного покрова при проектировании и эксплуатации оросительных систем требуется для поддержания устойчивого функционирования агроэкосистем, оптимизации нарезки полей, режимов орошения и севооборотов. Исследования проводили на Приволжской оросительной системе. В ходе работ устанавливали причины и условия формирования неоднородностей почвенного покрова территории. Полученную информацию можно использовать при анализе почвенного покрова аналогичных участков.

Ключевые слова: неоднородность почвенного покрова, засоление, осолонцевание, оросительная система.

Введение

Объекты и методы исследования

Приволжская оросительная система (Марксов-ский р-н Саратовской обл.) была спроектирована и построена более 50 лет назад (рис. 1). Все это время она оказывает влияние на условия почвообразования и почвенный покров данной территории. Орошение в течение длительного времени не только улучшает водный баланс в почве, но и воздействует на микроклимат как фактор почвообразования. Комплекс гидротехнических мелио-раций оставил след на структуре почвенного покрова (СПП) территории, повлияв на его неоднородность.

Цель данного исследования — установление причин формирования неоднородностей почвенного покрова изучаемой территории. Полученная информация может быть интерпретирована и использована при работе на аналогичных участках. С практической и научной точек зрения важно знать, что происходит с почвенным покровом при длительным воздействии орошения, какие процессы становятся необратимыми.

По почвенно-географическому районированию территория расположена в пределах среднерусской степной провинции обыкновенных и южных сред-немощных черноземов. Здесь также встречаются солонцы и солончаки, солонцеватые и солончакова-тые лугово-черноземные почвы, солонцеватые обыкновенные и южные черноземы [1].

Рис. 1. Объект исследования

Рис. 2.

чевого

Территория имеет протяженность 19 км с севера на юг и 17 км — с запада на восток. На космическом снимке этот участок выглядит весьма неоднородным (рис. 2): группы сельскохозяйственных полей прерываются овражно-балочными сетями и руслами истоков р. Малый Караман, а также участками с высокой «пестротой».

Схема описания неоднородностей

почвенного покрова

исследуемой территории

За основу нами была выбрана группа методов, соответствующих сравнительно-географическому подходу В.М. Фридланда. Изучение элементарных почвенных ареалов, почвенных комбинаций и структур почвенного покрова различного уровня сложности проводили путем закладки комплексных почвен-но-геоморфологических профилей (катен) и ключевых участков, а также с помощью почвенных карт и данных, полученных из анализа космических снимков.

На предварительном этапе был проведен анализ территории по космическому снимку Landsat-7 от 10.08.2008. На основе полученной информации и полевой рекогносцировки были заложены почвен-но-геоморфологические профили (Mel, Mel_N, Vol) и ключевой участок (рис. 2).

Ключевой участок (полигон) заложили на второй террасе Волги в крупном (3,5 х 2,5 км) понижении, большую часть которого занимают необрабатываемые почвы с высокой степенью засоления и осолонцевания; практически это весь его центр. В восточной части полигона имеются нерегулярно орошаемые участки (последний раз они орошались в 2006 г.).

На базе теоретических подходов В.М. Фридланда и с учетом особенностей почвенного покрова изучаемой территории, установленных при полевых описаниях почв и почвенно-геоморфологических профилей, нами был предложен рабочий набор (группа) признаков, по которым впоследствии проводилось описание мезо- и микронеоднородностей почвенного покрова. Эти признаки были сведены в рабочие диагностические таблицы.

В представленной таблице дан общий список признаков, который мы использовали при описании ме-зонеоднородностей почвенного покрова исследуемой территории.

• Таксономические признаки необходимы для сравнения почв на классификационном уровне; они являются основой при описании и наименовании почвенных комбинаций, представляют разнообразие почв (по названиям и таксонам).

• Признаки, связанные с условиями почвообразования. Рельеф — один из важнейших признаков

Схема заложения почвенно-геоморфологических профилей и клю-участка

при изучении неоднородностей почвенного покрова. Описывает взаиморасположение почв как элементов СПП относительно друг друга, определяет направление геохимического стока. Условия увлажнения описывают водный режим почв со следующими параметрами для его характеристики: орошение (есть/нет), степень гидроморфизма, оглеение (если есть, то какими новообразованиями представлено). Наличие или отсутствие орошения говорит о количестве поступающей с поверхности влаги. Уровень грунтовых вод определяет степень гидромор-физма почв. Процесс оглеения происходит только при наличии восстановительных условий, что может в исследуемых почвах являться следствием плохого дренажа, в том числе локального. Литологи-ческий признак показывает, как изменяется неоднородность почвенного покрова в зависимости от подстилающей породы.

• Характеристические признаки почв: Гранулометрический состав гор. В. Этот горизонт не случайно взят в качестве диагностического. Исследуемая территория находится в сельскохозяйственном использовании не один десяток лет, и верхние почвенные горизонты были подвержены антропогенному воздействию в большей степени. По гранулометрическому составу гор. В можно составить представление о характере иллювиального накопления, косвенно указывать на осолонцевание в профиле (есть/нет), можно маркировать изменение или постоянство почвообразующей породы. Величина ЕС (количество с о л е й). Нами проведен анализ степени засоленности почв (кондукто-метрически). Из каждого горизонта отбирали образец, в котором определяли величину электропроводности (ЕС, мСм). В качестве характеристического признака использовали этот показатель для глубины 20 см, что вполне достаточно при оценке поверхностного засоления. По шкале, разработанной Поч-

Признаки для описания мезонеоднородностей на основе полевых описаний почвенно-геоморфологических профилей и почв

Группа признаков Признак для описания неоднородности Вариант неоднородностей

Таксономические полевое название почв сочетания, вариации; мозаики, ташеты

Условия почвообразования рельеф плакоры, низины, транзитные участки

условия увлажнения (ЭПП* огле-ение) по гидроморфности (автоморфные, гидро-морфные, полугидроморфные); наличие или отсутствие искусственного орошения; степень оглеения

литологический название породы

Характеристические признаки почв гранулометрический состав гор. В градация гранулометрического состава

величина ЕС** (кол-во солей) для верхних 20 см (ЭПП засоление) степень засоления, мСм

карбонатность глубина бурного вскипания, см; форма выделения новобразований

мощность гумусового горизонта (ЭПП гумусонакопление) измеряется мощность верхних гумусовых горизонтов А + АВ, см

признаки осолонцевания

* ЭПП — элементарный почвенный процесс. ** ЕС — electric conductivity (электропроводность).

венной службой США [3], определяли категорию засоленности почв. Карбонатность определяется верхней границей бурного вскипания от HCl, а также формами выделения карбонатных новообразований. Мощность гумусового горизонта — показатель, который существенно изменен человеком распашкой, агрогенной эрозией, внесением удобрений, проведением такого культуротехническо-го мероприятия, как планировка, и т.п. Дает косвенное понятие о степени эрозии и мощности аккумуляции. Степень осолонцевания определяли на основе сочетания и степени проявления таких морфологических признаков, как наличие глинисто-гумусовых кутан по граням структурных отдельно-стей, структура и плотность иллювиальных горизонтов и др. [2].

Результаты и их обсуждение

На исследуемых участках выделены следующие мезо- и микрокомбинации:

Мезокомбинации

Вариации: 1) черноземы южные обычныхро-дов и солонцеватые в слабой и средней степени (по профилю Mel_N1—Mel_N4); 2) черноземы южные, черноземы южные слабосолонцеватые, черноземы южные остаточно-луговатые слабосолонцеватые (по профилю Mel_1—Mel_7). Сочетания: 1) лугово-черноземные почвы, солончаки луговые и

южные черноземы (почвенный покров по профилю Уо1_1—Уо1_4); 2) черноземы южные, черноземы южные в различной степени солонцеватые, солонцы черноземные слабосолонцеватые (по профилю Уо1_5—Уо1_8).

Микрокомбинации

Пятнистости: 1) черноземы южные различной степени солонцеватости (по профилю Ме1_Ш—Ме1_№); 2) черноземы южные и черноземы южные различной степени солонцеватости (по профилю Ме1_1—Ме1_7); 3) солончаки луговые поверхностно- и глубокопрофильные, отакыренные и выцветные, среднесуглинистые (почвенный покров ключевого участка); 4) лугово-черноземные солонча-коватые (60%) и лугово-черноземные солончаковые (40%) среднемощные среднесуглинистые (почвенный покров ключевого участка); 5) солончаки болотные (3%) и солончаки луговые (97%) глубокопрофильные и поверхностные, выцветные и выцветно-корковые, среднесуглинистые (почвенный покров ключевого участка); 6) лугово-черноземные солончаковатые и слабосолонцеватые (80%) и смытые их аналоги (20%) (почвенный покров ключевого участка); 7) черноземы южные слабо- и среднесолонцеватые среднесуг-линистые среднесмытые (почвенный покров ключевого участка). Комплексы: 1) черноземы южные среднесолонцеватые и солонцы черноземные (по профилю Ме1_Ш—Ме1_№); 2) черноземы юж-

ные разной степени солонцеватости (70%) и солонцы черноземно-луговые разной степени засоления сред-несуглинистые (30%) (почвенный покров ключевого участка); 3) лугово-черноземные солончаковые слабосолонцеватые среднесуглинистые (95%) и нарушенные почвы (5%) (почвенный покров ключевого участка).

Причины формирования неоднородностей

почвенного покрова по почвенно-геоморфоло-

гическим профилям исследуемой территории

Мезонеоднородност и

Вариации: преимущественно находятся на склоновых участках с относительно небольшими амплитудами высот. Это автоморфные почвы естественного или исскуственного орошения. В их ряду наблюдаются незначительные изменения гранулометрического состава почвообразующих пород (примеры: почвенно-геоморфологические профили Mel, Mel_N). Сочетания: встречаются на более крутых склонах или склонах с низкими абсолютными высотами вблизи грунтовых вод. Контрастность возникает как на границах гидроморфных и автоморфных почв, так и в условиях резких склонов; на формирование сочетаний оказывает влияние неоднородность поч-вообразующих пород (пример: почвенно-геоморфо-логический профиль Vol).

Микронеоднородност и*

Пятнистости вызваны различиями в условиях увлажнения (орошаемые, неорошаемые) и особенностями микрорельефа. Связаны с промыванием оросительными водами исходных природных почв, освобождением их от легкорастворимых солей и рассолонцеванием с одновременным сохранением, а возможно, и ростом признаков осолонце-вания и поверхностного засоления по периферии поливных территорий в непосредственной близости от цирков орошения (представлены на участках почвенно-геоморфологических профилей Mel, Mel_N). Комплексы: стоит отметить, что механизм их формирования практически идентичен механизму формирования пятнистостей. Для комплексов, по всей видимости, характерны более интенсивные процессы перераспределения влаги по микрорельефу и большая продолжительность этого процесса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Афанасьева Т.В., Балабко П.Н., Востокова Л.Б. и др. Почвы и растительность природных зон СССР:

Причины формирования неоднородностей

почвенного покрова на ключевом участке

В первую очередь — это общее положение исследуемого участка в чашеобразном понижении и близость грунтовых вод на его дне. В условиях выпотно-го водного режима и гидроморфизма происходит грунтовое засоление почв, и чем ближе грунтовые воды, тем выше степень засоления. Другим фактором, влияющим на неоднородность, является перераспределение влаги по микрорельефу. Микропонижения также преимущественно засоленные, как за счет поверхностного притока засоленных, так и за счет влияния грунтовых вод. Соответственно причины формирования пятнистостей и комплексов на ключевом участке имеют сходный генезис, разница лишь в степени выраженности этих условий.

Выводы

• На мезоуровне почвенный покров изучаемой территории представлен в равной степени и вариациями, и сочетаниями. Вариации распространены преимущественно на севере и северо-востоке территории, причем расположены на пологих склонах второй и третьей террас Волги. В южной части исследуемого объекта сочетания локализуются на более крутых склонах третьей террасы Волги и четвертой террасы р. Большой Караман. Формирование сочетаний также связано с различной степенью гид-роморфизма составляющих эту комбинацию почв.

• На микроуровне большую часть почвенного покрова составляют пятнистости. В основном они выражены на границах орошаемых и неорошаемых полей, а также на почвах ключевого участка. Рассоление солонцеватых почв посредством орошения с осолонцеванием периферийных участков и/или перераспределение солей в пределах микрорельефа — это основные процессы, происходящие на микроуровне.

• Несмотря на отсутствие искусственной системы дренажных сооружений, за столь длительный промежуток существования оросительной системы почвенный покров большей части изучаемого объекта находиться в удовлетворительном состоянии. В целом территория не изобилует наличием неоднород-ностей, мешающих ведению сельскохозяйственной деятельности. Исключением являются почвы ключевого участка, характеризующиеся высокими показателями сложности и контрастности.

практ. рук-во по учеб. зональной практ. по маршруту Москва—Крым—Молдавия. М., 1987.

*Для профиля Vol исследование микронеоднородностей не проводилось.

2. Куст Т.С. О постгидроморфной эволюции поч- 3. Soil Survey Staff. Soil survey manual. United States

венного покрова водно-аккумулятивных равнин засушли- Department of Agriculture. Washington, 1993. вых территорий // Почвоведение. 1994. № 2.

Поступила в редакцию 15.08.2011

MESO- AND MICROHETEROGENEITIES OF SOIL COVER

OF PRIVOLZHSKAYA IRRIGATION SYSTEM

T.E. Shcherba

Recognizing and accounting the meso- and microheterogeneities of soil cover for the design and operation of irrigation systems is required to maintain the sustainability of agroecosystems, optimize cutting fields, irrigation conditions and crop rotation. Studies were conducted on the Pri-volzhskaya irrigation system, which has been designed and built over 50 years ago.

The causes and conditions of heterogeneities of soil cover of the area have been studied. The information obtained can be interpreted and used in the analysis of soil cover of similar areas.

Key words: heterogeneity of soil cover, salinization, alkalinization, irrigation system.

Сведения об авторе

Щерба Тахир Эдуардович, студент 5-го курса каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. E-mail: shcherba.tahir@gmail.com.