О происхождении и свойствах солончаков Хакасии

А. В. Родикова

О ПРОИСХОЖДЕНИИ И СВОЙСТВАХ СОЛОНЧАКОВ ХАКАСИИ

Описаны результаты изучения солончаков степной зоны Хакасии; приведены общие характеристики их свойств; проанализированы условия формирования и их особенности для данной территории.

К солончакам принято относить почвы, главным диагностическим признаком которых является постоянное наличие в профиле поверхностного горизонта, содержащего легкорастворимые соли в количестве, подавляющем рост и развитие большинства растений, за исключением галофитов. Этому соответствует содержание солей, переходящих в стандартную водную вытяжку, в верхнем слое почв не менее 1% при хлоридно-сульфатном их составе или экологически эквивалентные показатели при иных типах засоления [1-3]. Для степной зоны Хакасии солончаки являются весьма характерным образованием почвенного покрова. Формирование их здесь стимулируется всем комплексом физикогеографических условий, а именно засушливым климатом, депрессионным строением поверхности межгорных впадин Минусинского прогиба, широким распространением засоленных отложений древних морских бассейнов, процессами континентального соленакопления. Непосредственной причиной интенсивного развития соленакопления, составляющего главный почвообразовательный процесс в солончаках, является испарительная концентрация минерализованных почвенногрунтовых вод, подтягивающихся к поверхности супер-аквальных аккумулятивных ландшафтов. Занимая особое место в ряду засоленных почв, солончаки являются индикаторами современных геохимических процессов и выступают наглядным примером эволюции степных территорий.

Несмотря на то что почвы галоморфного облика выделены в классификационных схемах самых первых исследователей, обобщение и объективная типовая характеристика их до сих пор вызывают значительные трудности. В связи с этим целью настоящей работы явилось освещение вопросов происхождения и рассмотрения свойств солончаков степной зоны Хакасии на основании имеющихся фактических и опубликованных материалов.

Анализ природных условий свидетельствует, что развитие основного массива солончаков на изучаемой территории обусловлено предысторией современного почвообразования, ознаменовавшейся зарождением здесь обширных водоемов на рубеже плейстоцена -голоцена в результате прогрессирующего повышения среднегодовых температур и деградации многолетней мерзлоты. Дальнейшая прогрессирующая аридизация климата обусловила постепенное сокращение и осоло-нение озер, которые в настоящее время находятся на разных стадиях развития. Активными источниками солей явились коренные породы верхнепалеозойского комплекса, обогащенные эвапоритовыми минералами мелководных морских и лагунно-континентальных фаций. Интенсивное выщелачивание осадочных пород происходило еще при теплом влажном климате первой половины голоцена, однако возможность концентрирования солевых продуктов выветривания в местных де-

прессиях и озерах реализовалась несколько позже. При прочих равных условиях наиболее минерализованными оказались воды озер, находящихся в поле развития красноцветных песчаников верхнего девона и вулканогенных толщах нижнего девона. Современная физикогеографическая обстановка обеспечивает распространение различных форм существования озер - от крупных пресных и слабоминерализованных до мелководных сильноминерализованных и рассолов. С функционированием последних тесно связан гидрологический режим солончаковых супераквальных ландшафтов.

Солончаки степной зоны Хакасии, согласно «Классификации почв России» (2000), представлены темными и соровыми типами отдела галоморфных почв. В работах предыдущих исследователей в соответствии с «Классификацией и диагностикой почв СССР» (1977) они выделены на уровне луговых, типичных и соровых подтипов в типе гидроморфных почв.

Соровые солончаки являются первичными образованиями, формирующимися на месте полностью высохших или периодически высыхающих озер в сезонных или многолетних циклах. Многообразное проявление изменений объема вод озер отражает, как показано А.В. Шнитниковым [4], ритмический характер увлажненности, который особенно ярко выражен в резкоконтинентальных областях. Периодическое исчезновение озер, галогенез в которых при усыхании достигает стадии мирабилита (а иногда поваренной соли и тенардита), приводит к образованию на обнажающихся днищах сплошных массивов соровых солончаков. В связи с большими солевыми запасами они обладают длительной устойчивостью и могут сохранять свой морфогенетический облик вплоть до следующего плювиального цикла. В случае прогрессирующего усыхания водоема развитие процессов на солончаковых территориях сводится к постепенному рассолению и поселению галофитной растительности в условиях понижения уровня грунтовых вод. Рассоление солончаков может происходить и в результате дефляции поверхностных солевых корок. Принимая во внимание активную ветровую деятельность в степной зоне Хакасии, можно думать, что эоловые процессы со-лепереноса являются одной из причин аккумуляции солей в черноземных и каштановых почвах склоновых поверхностей, не связанных непосредственно с засоленными почвообразующими породами.

Типичные и луговые солончаки могут быть как первичными, так и вторичными образованиями, т.е. сформировавшимися в результате засоления других типов гидроморфных почв (аллювиальных луговых и луговоболотных, собственно луговых), в комплексах с которыми они встречаются. Часть вторичных солончаков, особенно типичных, содержат в своей толще погребенные горизонты и профили почв, которые свидетельствуют о крупных колебаниях уровня озер и сложном

развитии почвенного покрова водно-аккумулятивных территорий приозерных ландшафтов.

Морфологическое строение солончаков можно охарактеризовать схемой: Б-Аса^^) - (АВсал ^)) -Bca,s,g - (BСca,s,g). Мощность профиля зависит от глубины залегания грунтовых вод и гранулометрического состава почвообразующих пород. В соровых солончаках она, как правило, не превышает 60 см, в луговых и типичных может достигать 1-1,5 м. Профиль большинства солончаков капиллярно увлажнен, вскипает от НС1 с поверхности и слабо дифференцирован на генетические горизонты. Обычно четко выражен верхний солевой горизонт, морфологические особенности которого связаны с составом солей (при сульфатном засолении выделяется рыхлая мучнистая корка; при сульфатно-хлоридном - плотная белая; при смешанном содовом - темная, почти черного цвета). По всему профилю солончаков могут отмечаться потечные формы гумуса и следы оглеения. Вторичные солончаки сохраняют морфологические признаки почв, по которым они формируются.

Солончаки разнообразны по гранулометрическому составу, что обусловлено неоднородностью отложений, выполняющих озерные понижения. В большинстве случаев солончаки характеризуются тяжелосуглини-сто-глинистым гранулометрическим составом, значительно реже - легкосуглинистым и песчаным. При тяжелом гранулометрическом составе отмечается высокое содержание ила, которое может превышать 60% физической глины. Высокодисперсная часть солончаков в значительной степени пептизирована, что обусловливает многие отрицательные физические свойства солончаков. Профильное изменение гранулометрического состава бывает связано с дифференциацией литологических слоев почвообразующих пород и наличием погребенных горизонтов.

Общее количество легкорастворимых солей в профиле колеблется от 0,34 до 4,2%, а в солончаках наиболее засушливой части степной зоны Хакасии может достигать 12% и более. Наблюдается межтиповая дифференциация солончаков по характеру распределения солей в профиле, связанная с особенностями их генезиса.

Солевой профиль соровых солончаков часто тумбовидный и характеризуется постепенным снижением солей с глубиной. В ряде случаев даже в самых нижних горизонтах содержание солей остается на уровне 2-3%. Отнесение таких образований к почвам возможно с некоторой долей условности. В географо-генетическом отношении рассматриваемые солончаки близкородственны к аналогичным образованиям озерных котловин Казахстана, Прибайкалья, Кулунды, Барабы, которые сформировались при периодическом участии субаквального галогенного осадкообразования на фоне общего усыхания и сокращения озерных акваторий.

В типичных солончаках солевой профиль четко выражен: основная масса солей сосредоточена в самой верхней части профиля при относительно пониженном их содержании в нижележащих горизонтах. Формирование солончакового профиля является непосредственным следствием интенсивного выпотного режима. Для луговых солончаков наиболее характерен динамичный солевой профиль с несколькими максимумами, образо-

вание которых связано с изменчивостью подпитывания верхних горизонтов в результате колебания уровня минерализованных грунтовых вод.

Химизм солончаков степной зоны Хакасии характеризуется широким спектром. В различных экологических условиях наиболее часто наблюдается формирование сульфатных, хлоридно-сульфатных и содово-сульфатных солончаков, реже встречается хлоридно-содовый и сульфатно-содовый типы соленакопления. Основной фонд катионного состава солей представлен натрием и магнием. Дифференциация солей по их растворимости в солончаках встречается редко и проявляется, главным образом, в перераспределении по вертикальному профилю наиболее подвижных хлоридов.

Высокое содержание водорастворимых солей оказывает решающее влияние на многие химические и физикохимические свойства солончаков. Реакция среды изменяется от 7,6 до 9,8 единиц рН. Щелочная или резкощелочная реакция среды обусловлена наличием карбонатных ионов в виде легкорастворимых солей. Слабощелочная реакция устанавливается только при явном сульфатном или хлоридно-сульфатном составе солей.

Солончаки изучаемой территории обычно слабо-гипсоносны и всегда насыщены карбонатами, общее содержание которых в пересчете на СО2 составляет 1,1-10,5%. Распределение карбонатов по профилю весьма изменчиво и не связано с общим характером распределения легкорастворимых солей, что является одним из свидетельств сложного режима формирования почвообразующей толщи.

Солончаки относятся к наименее гумусированным почвам степной зоны. Большинство из них развивается под фрагментарным (не более 1-2%) покровом гало-фитной растительности. Щелочная реакция среды обусловливает высокую подвижность гумусовых веществ, поэтому гумусовый горизонт в солончаках часто не имеет четкого обособления. Повышенная гумусиро-ванность некоторых солончаков связана с остаточным характером аккумуляции органического вещества.

При незначительном содержании гумуса емкость поглощения солончаков определяется прежде всего гранулометрическим составом. Ее величина, судя по сумме обменных катионов, составляет 11,0-38,8 мг*экв/100 г почвы. В составе обменных катионов преобладают кальций и магний. В солончаках с содовым засолением до 39-53% этих катионов представлено натрием.

Таким образом, одной из основных причин существенного разнообразия солончаков степной зоны Хакасии является различная история их формирования, тесно связанная с эволюцией озер и гидрологическим режимом окружающих их пространств. Процессы аккумуляции солей в аккумулятивных супераквальных ландшафтах характеризуются неустойчивым режимом, усложняемым периодическим субаквальным осадкообразованием, инверсиями соленакопления в отдельные влажные годы и дождливые сезоны, развеиванием солончаков и переотложением солей в результате дефляции. Наибольшее значение для засоления почв имеют эвапотранспирационные расходы влаги в ксеротерми-ческие циклы и раннелетние периоды. Количественные результаты соленакопления определяются минерализацией грунтовых вод, условиями испарения и временем, в

течение которого совершается передвижение восходящих растворов. Солевой состав солончаков имеет более сложную зависимость от формулы почвенногрунтовых вод и, по-видимому, отражает определенный этап эволюции педогалогенеза. Формирование солончаков хлоридного и сульфатного засоления, несомненно, связано с приносом геохимическим стоком и аккумуляцией солей, образующихся в результате выветривания осадочных пород, которые слагают водосборные площади. Агентами формирования солончаков содового химизма являются вторичные солевые аккумуляции. Основной причиной, обусловливающей заметное присутствие соды в пониженных и слабо-дренированных местоположениях, следует считать метаморфизацию солевых растворов непосредственно

галоморфных почв и сопряженных с ними почв транзитно-аккумулятивных и аккумулятивных ландшафтов в результате рассоления при изменении гидрологических условий. Есть основания полагать, что процессы образования соды в почвах гидроморфного ряда степной зоны Хакасии протекают комплексно и могут быть в определенной степени вызваны биохимическими реакциями десульфуризации [5]. По-видимому, перечисленные явления процессов содооб-разования непосредственно сказываются и на формировании состава озерных вод. Иначе трудно объяснить некоторое распространение в степной зоне Хакасии сульфатно-содовых озер при наличии значительных скоплений гипса и других сульфатных солей в слагающих породах водосборной территорий.

ЛИТЕРАТУРА

1. КовдаВ.А. Солонцы и солончаки. М., Л.: АН ССР, 1937. 245 с.

2. ПанковаЕ.И., ЯминоваИ.А. О диагностике солончаков // Почвоведение. 1993. № 10. С. 28-38.

3. РозановА.Н. Опыт систематики солончаков // Опыт систематики засоленных почв СССР. М.: АН ССР, 1959. Ч. II. 101 с.

4. ШнитниковА.В. Внутривековая изменчивость компонентов общей увлажненности. Л., 1969. 243 с.

5. Карнаухов Н.И. О биогенном процессе содонакопления в заболоченных почвах Средней Сибири // Известия Биолого-географического НИИ.

Почвенно-ботаническая серия. Иркутск, 1969. Т. 21. С. 3-21.

Статья представлена научной редакцией «Биология» 7 ноября 2007 г.