Размещено на http://www.allbest.ru/

О формировании гипсоносного горизонта в черноземах обыкновенных карбонатных

И.В. Морозов, Е.Н. Минаева, О.С. Безуглова

Академия биологии и биотехнологии имени Д.И. Ивановского Южного федерального университета, Ростов-на-Дону, Российская Федерация

Целью исследований являлось изучение влияния атмосферных осадков на формирование горизонта легкорастворимых солей и гипса в черноземах обыкновенных карбонатных теплой южно-европейской фации, по классификации почв России (2004) - черноземах миграционно-сегрегационных. Полнопрофильные разрезы закладывали на разных элементах рельефа. Применяли математические и статистические методы для расчета глубин промачивания профиля среднемощных автоморфных почв с учетом единовременного поступления средней годовой нормы атмосферных осадков на дневную поверхность, используя данные (с 1948 по 1980 г.) о средней многолетней глубине промачивания профиля черноземов обыкновенных карбонатных, сформировавшихся на территории Неклиновского, Матвеево-Курганского, Куйбышевского, Родионово-Несветайского, Азовского, Зерноградского, Егорлыкского и Целинского районов Ростовской области. Проведен сравнительный анализ фактической многолетней и расчетной глубин промачивания черноземов обыкновенных карбонатных Нижнего Дона. Расчет показал, что при полевой влажности почвы, соответствующей максимальной молекулярной влагоемкости, и допущении единовременного поступления атмосферных осадков в объеме, соответствующем годовой норме, глубина промачивания составит 192 см. В рассматриваемых нами районах Ростовской области до 71 % осадков, поступающих на дневную поверхность, просачивается на глубину от 80 до 159 см. Это свидетельствует о реликтовом характере горизонта накопления легкорастворимых солей и гипса, находящегося на глубине 210-250 см, и об отсутствии связи с современным профилем черноземных почв. В настоящее время грунтовые воды залегают на глубине около 6 м и более в зависимости от рельефа, поэтому образование гипса не может быть связано с современными грунтовыми водами. Но если учитывать, что древние грунтовые воды залегали выше современных, то, исходя из минерального состава артезианских вод, можно также сделать вывод о возможном реликтовом происхождении горизонта легкорастворимых солей и гипса.

Ключевые слова: черноземы обыкновенные карбонатные, карбонатные новообразования, белоглазка, гипс.

The aim of the research was to study the precipitation impact on the formation of a horizon of ready soluble salts and gypsum in ordinary carbonated chernozems of warm South European facies, according to the Soil Classification of Russia (2004) - migrative segregative chernozems. Full-depth profile pits were laid on different relief features. Mathematical and statistical methods to calculate the medium automorphic soils profile wetted depths were used, taking into account the one-time inflow of average annual atmospheric precipitation on the day surface, using data (from 1948 to 1980) on the average long-term wetted depth of ordinary carbonated chernozems profile formed on the territories of Neklinovskiy, Matveyev-Kurgan, Kuibyshev, Rodionov-Nesvetayskiy, Azov, Zernograd, Egorlykskiy and Tselinskiy districts of Rostov region. The comparative analysis of the actual long-term and calculated wetted depths of the ordinary carbonated chernozems of the Lower Don has been carried out. The calculation showed that the wetted depth will be 192 cm at field soil moisture corresponding to the maximum molecular moisture capacity and the assumption of a one-time precipitation infiltration in the volume corresponding to the annual rate. In the considered areas of Rostov Region, up to 71 % of precipitation on the day surface is percolated to a depth of 80 to 159 cm. It is an evidence of the relict nature of soil horizon of accumulation of readily soluble salts and gypsum, located at a depth of 210-250 cm, and it is a proof of the absence of link with modern chernozem soil profile. At present, groundwater lies at a depth of about 6 m and more, depending on the relief, so the gypsum formation can't be associated with modern groundwater. But if we take into account that the ancient ground waters were higher than the modern ones, then, proceeding from the mineral composition of artesian waters, one can also draw a conclusion on the possible relict origin of the of ready soluble salts and gypsum horizon.

Key words: ordinary carbonated chernozems, carbonated new formations, white-soft spot, gypsum.

Введение

Анализ литературного материала свидетельствует о том, что все еще нет единого мнения о природе генезиса как карбонатного горизонта, так и горизонта легкорастворимых солей и гипса [1-5].

Черноземы обыкновенные карбонатные среднемощные характеризуются меньшей по сравнению с мощными видами мощностью гумусовых горизонтов (А + В = 73…76 см), более высоким залеганием карбонатов (карбонатная плесень начинается с 45 см, белоглазка - с 81-85 см), вскипанием от 10 % HCl с поверхности. В нижней части почвенного профиля с глубины в среднем 220-250 см встречается горизонт накопления легкорастворимых солей и гипса [1, 2, 4, 6].

В большинстве случаев исследователи связывают образование и солевого, и гипсоносного горизонта с современной стадией формирования черноземных почв, рассматривая его как элемент почвенного профиля современных черноземов, в т. ч. и исследуемых нами почв [2, 4].

Цель данной работы - изучить влияние атмосферных осадков на формирование горизонта легкорастворимых солей и гипса в черноземах обыкновенных карбонатных теплой южно-европейской фации.

Материалы и методы

Исследования вели на черноземах обыкновенных карбонатных (североприазовских и предкавказских по местной терминологии). Черноземы обыкновенные карбонатные по классификации почв России (2004) - черноземы миграционно-сегрегационные, формируются преимущественно на лессовидных легких глинах и тяжелых суглинках, реже на красно-бурых глинах и суглинках [1, 2, 4, 6].

Черноземы обыкновенные карбонатные образовались на стыке двух климатических подрайонов. Согласно агроклиматическому районированию Ростовской области [7], первый подрайон (IIбА) занимает юго-западную часть области. Климат засушливый, ГТК 0,7-0,8. Среднегодовое количество осадков 423 мм. Сумма температур за период с температурой выше 10 °C составляет 3200-3400 °C, продолжительность безморозного периода 180-190 дней.

Второй подрайон (IIвБ) занимает центральную и западную часть области. Климат засушливый. Среднегодовое количество осадков 483 мм. За период активной вегетации сельскохозяйственных культур накапливается 3000-3200 °C. Безморозный период продолжается 165-175 дней [7].

Рельеф характеризуется неоднородностью. В юго-западной части Ростовской области расположена Североприазовская эрозионная аккумулятивная равнина, с общим уклоном к Таганрогскому заливу Азовского моря. Поверхность равнины слабоволнистая, с абсолютными отметками 0-120 м. На левобережье Дона находится Доно-Егорлыкская низменность. Ее поверхность - плоская равнина, с небольшим уклоном в сторону Азовского моря. Реки, протекающие по низменности, извилистые, с небольшой глубиной, обширные водоразделы - плоские, с развитыми просадочно-суффозионными формами рельефа. Из-за неровностей рельефа и мощного слоя лессовидных суглинков на всей территории распространения черноземов обыкновенных карбонатных формируется долинно-балочный рельеф. В то же время обширные плоские водораздельные пространства подвержены проявлению дефляционных процессов [8].

Полнопрофильные разрезы закладывали на разных элементах рельефа. В статистическую выборку включали также литературные данные [1, 6]. Для определения средней многолетней глубины промачивания профиля черноземов обыкновенных карбонатных Нижнего Дона и расчета частоты встречаемости наиболее распространенной глубины промачивания за 33 года использовали открытые источники информации [9].

Результаты и обсуждение. Особенности водного режима, проявляющиеся в характере поступления и перераспределения атмосферной влаги, позволяют сделать предположение о реликтовом характере горизонта накопления легкорастворимых солей и гипса и об отсутствии его связи с современным профилем черноземных почв. Данное предположение основано на представлениях о непромывном типе водного режима черноземов Нижнего Дона, подтверждаемых средними многолетними данными о сумме годовых осадков и средней многолетней глубине промачивания почвенного профиля [9, 10].

Проведен расчет глубин промачивания профиля среднемощных автоморфных почв (на примере чернозема обыкновенного) с учетом единовременного поступления средней годовой нормы атмосферных осадков на дневную поверхность. Подробно методика проведения расчетов и часть результатов были опубликованы нами ранее [10]. Результаты расчетов приведены в таблице 1.

Средний многолетний максимум осадков на юге Ростовской области составляет 650 мм, или 6500 м3/га [7]. Зная величины, характеризующие физические свойства черноземов обыкновенных карбонатных среднемощных Нижнего Дона [11], можно выяснить гипотетическую глубину промачивания при условии единовременного поступления на поверхность сухой почвы влаги в количестве 6500 м3/га. Для этого необходимо знать полную влагоемкость почвы. Так, в Аксайском районе при максимальной глубине промачивания 180 см поровое пространство почвенного профиля равно 5856,0 м3/га. Для того чтобы вместить 6500 м3/га воды, понадобится еще 644,0 м3/га порового пространства, что соответствует 19,8 см почвенного профиля (таблица 1). В итоге расчетная глубина промачивания составит для черноземов Аксайского района 200 см.

Таблица 1 - Сравнительный анализ фактической многолетней и расчетной глубин промачивания черноземов обыкновенных карбонатных Нижнего Дона

Аналогичным образом нами рассчитаны глубины промачивания почвенного профиля автоморфных почв при допущении единовременного поступления на дневную поверхность средней многолетней нормы осадков (таблица 2).

Таблица 2 - Расчет глубин промачивания почвенного профиля

Расчеты показывают, что максимальное количество воды, которое профиль рассматриваемой почвы (мощностью 192 см) может удержать за счет адсорбции, составляет 2885 м3/га. При этом максимальное количество капиллярной влаги, которое данный профиль может вместить, составляет 9187 м3/га.

Таким образом, при полевой влажности почвы, соответствующей WММВ, и допущении единовременного поступления атмосферных осадков в объеме, соответствующем годовой норме, глубина промачивания составит 192 см. Поскольку горизонт накопления легкорастворимых солей и гипса залегает на глубине 220-250 см, можно утверждать, что данный солевой горизонт не питается атмосферными осадками и его происхождение имеет реликтовый характер.

Так как грунтовые воды залегают на глубине около 6 м и более в зависимости от рельефа, образование гипса не может быть связано с современными грунтовыми водами. Но если учитывать, что древние грунтовые воды залегали выше современных [12], то, исходя из минерального состава артезианских вод (таблица 3), можно сделать вывод о возможном реликтовом происхождении горизонта легкорастворимых солей и гипса [3].

Таблица 3 - Химический состав вод артезианского бассейна Ростовской области (скважина № 10020, расположенная на территории ООО «Ленинское знамя», с. Круглое Азовского района Ростовской области)

Следующим этапом являлось решение вопроса о максимально возможном единовременном количестве осадков за весь период режимных наблюдений. В климатических справочниках имеются многолетние данные о месячных и суточных максимумах осадков двух метеорологических станций Ростовской области за период наблюдения с 1901 по 2011 г. (таблица 4).

Таблица 4 - Максимумы и минимумы осадков в г. Ростове-на-Дону (по данным Гидрометцентра Ростовской области [13]) В мм

Анализ представленных данных позволяет поставить под сомнение взаимосвязь горизонта накопления легкорастворимых солей и гипса со средней многолетней глубиной промачивания почвенного профиля и, соответственно, с современным процессом черноземообразования и строением черноземов обыкновенных среднемощных Нижнего Дона. Вероятно, это следствие предшествующей черноземообразованию стадии педогенеза.

Полученные результаты подтверждают исследования ряда авторов, рассматривающих накопление гипса в современных автоморфных почвах как результат палеогидроморфизма [14-20].

гипс чернозем атмосферный карбонатный

Выводы

1 При полевой влажности почвы, соответствующей максимальной молекулярной влагоемкости, и допущении единовременного поступления атмосферных осадков в объеме, соответствующем годовой норме, глубина промачивания составит 192 см. Поскольку горизонт накопления легкорастворимых солей и гипса залегает на глубине 220-250 см, можно утверждать, что данный солевой горизонт не питается атмосферными осадками и его происхождение имеет реликтовый характер.

2 В настоящее время грунтовые воды залегают на глубине около 6 м и более в зависимости от рельефа, поэтому образование гипса не может быть связано с современными грунтовыми водами. Но если учитывать, что древние грунтовые воды залегали выше современных, то, исходя из минерального состава артезианских вод, можно сделать вывод о возможном реликтовом происхождении горизонта легкорастворимых солей и гипса.

Список использованных источников

1 Безуглова, О. С. Почвы Ростовской области: учеб. пособие / О. С. Безуглова, М. М. Хырхырова. - Ростов н/Д.: ЮФУ, 2008. - 352 с.

2 Вальков, В. Ф. Почвы Юга России / В. Ф. Вальков, К. Ш. Казеев, С. И. Колесников. - Ростов н/Д.: Эверест, 2008. - 276 с.

3 Полынов, Б. Б. Избранные труды / Б. Б. Полынов. - М.: Изд-во АН СССР, 1956. - 751 с.

4 Почвоведение / И. С. Кауричев [и др.]; под ред. И. С. Кауричева. - 3-е изд. - М.: Колос, 1982. - 496 с. - (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений).

5 Кузнецова, А. М. Морфология карбонатных новообразований в почвах различных типов / А. М. Кузнецова, О. С. Хохлова // Литология и полезные ископаемые. - 2010. - № 1. - С. 99-110.

6 Захаров, С. А. Почвы Ростовской области и их агрономическая характеристика / С. А. Захаров. - Ростов н/Д., 1945. - 123 с.

7 Агроклиматические ресурсы Ростовской области. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 251 с.

8 Физическая география Нижнего Дона. - Ростов н/Д.: Изд-во Рост. госун-та, 1971. - 150 с.

9 Свисюк, И. В. Погода и урожай зерновых культур / И. В. Свисюк, З. М. Русева - Ростов н/Д.: Рост. кн. изд-во, 1980. - 144 с.

10 Морозов, И. В. О формировании карбонатного горизонта черноземов обыкновенных карбонатных Нижнего Дона / И. В. Морозов, О. С. Безуглова, Е. Н. Минаева // Живые и биокосные системы [Электронный ресурс]. - 2017. № 22. - Режим доступа: http:jbks.ru/archive/issue-22/article-10/.

11 Садименко, П. А. Агрофизическая характеристика почв Ростовской области / П. А. Садименко, К. И. Симантовская, А. А. Забегайлов // Агрофизическая характеристика почв степной и сухостепной зон европейской части СССР. - М.: Колос, 1977. - С. 135-153.

12 Гидрогеология СССР. Т. 28. Нижний Дон и Северо-Восточное Приазовье. М.: Недра, 1970. - 224 с.

13 Афанасьева, Е. А. Солевой профиль черноземов и пути его формирования Е. А. Афанасьева // Черноземы СССР. - М.: Колос, 1974. - Т. 1. - С. 145-156.

14 Сеньков, А. А. Галогенез степных почв / А. А. Сеньков. - Новосибирск: СО РАН, 2004. - 150 с.

15 Безуглова, О. С. Погребенные почвы Недвиговского городища Приазовье) и роль древнего антропогенного фактора в формировании черноземов / О. С. Безуглова, И. В. Морозов, М. А. Кутровский // Почвоведение. - 2008. - № 1. С. 17-26.

16 Панкова, Е. Н. Засоление почв Джизакской степи, закономерности его распространения и критерии оценки / Е. Н. Панкова // Почвоведение. - 1982. № 4. - С. 90-100.

17 Ямнова, И. А. Гипсовые новообразования и формирующие их элементарные почвообразовательные процессы / И. А. Ямнова, Е. И. Панкова Почвоведение. - 2013. - № 12. - С. 1423-1436.

18 Ямнова, И. А. Гипсоносные почвы Джизакской степи / И. А. Ямнова // Условия формирования и свойства трудномелиорируемых почв Джизакской степи: науч. тр. / Почв. ин-т им. В. В. Докучаева. - М.: Почв. ин-т, 1990. - С. 37-39.

19 Dregne, H. E. Soils of arid regions / H. E. Dregne. - Amsterdam; Oxford; New York: Elsevier Publ., 1976. - 237 p. - (Development in Soil Science. Vol. 6).

Размещено на Allbest.ru