Введение

Происходящая в настоящее время деградация почвы остается одной из самых серьезных экологических проблем во всем мире. Треть земельной площади в мире страдает от последствий ее деградации, которая негативно влияет на 20% населения мира, особенно в сельских обществах, находящихся в бедности. Экологическая проблема, в частности, затронула почти 45% поверхности земли, а на засушливой земной поверхности проблема неуклонно ухудшается, угрожая более чем 2 миллиардам человек [1-3]. Эффективное использование земельных ресурсов, сохранение, восстановление, повышение и охрана плодородия почв являются одними из самых актуальных вопросов на сегодняшний день.

Правительство Узбекистана принимает решительные меры, направленные на смягчение последствий экологической катастрофы. Разработаны национальная стратегия и план действий по охране окружающей среды, сохранению биологического разнообразия, национальная программа постепенного сокращения и прекращения использования разрушителей озонового слоя, программа действий по борьбе с изменением климата, национальный план действий по борьбе с опустыниванием ландшафтов и охране окружающей среды. Эти меры служат для постепенного снижения уровня загрязнения питьевой воды, атмосферного воздуха, почвы и пищевых продуктов.

В последующие годы в результате усиления природного и антропогенного воздействия на территориях Приаралья, связанного с обсыханием Аральского моря, ухудшения экологической обстановки в некоторых районах минерализованные грунтовые воды поднялись близко к поверхности, при активизации процессов засухи и опустынивания в северной и восточной частях, в результате усиления процессов засоления поднимающаяся из-за этого соляная пыль, вызванная бурями, привела к ухудшению мелиорации сельскохозяйственных угодий и значительному снижению содержания гумуса и питательных элементов в почвах.

Цель исследования – изучение современного состояния серо-бурых почв, остаточных луговых почв, солончаков и остаточных луговых солончаков, на которых отступают воды Аральского моря и формируются новообразованные озерно-аллювиальные и морские отложения.

Материалы и методы исследования

Исследования проведены на почвах, сформировавшихся на обсохшем дне Аральского моря. Методологическую основу полевых исследований, опубликованных в Республике Узбекистан [4, с. 491; 5, с. 52], составляют также геохимический, сравнительно-географический, лабораторно-аналитический методы анализа. Химический анализ образцов, взятых из почвы и воды во время исследования, а также исследовательские изыскания разработаны в УзПИТИ [6, с. 37] и осуществлены по общепринятым в республике методам.

Изменения, происходящие в районе обсохшего дна Аральского моря на формирующихся почвенных покровах, существенным образом связаны с глобальным изменением климата, в результате чего часть прежних гидроморфных почв перешла к развитию в автоморфных условиях, значительная часть автоморфных почв подверглась опустыниванию. В своих исследованиях, касающихся вопросов обсыхания Аральского моря, зарубежные исследователи осветили многие вопросы, касающиеся деградации, мелиоративно-экологического состояния Аральского моря [7, с. 246–263; 8, с. 3201; 9, с. 116-177]. Данные вопросы пытались изучить многие местные исследователи [10, с. 86-90; 11, с. 112].

Результаты исследований и их обсуждение

Агрохимические свойства почвогрунтов, формирующихся в центральной части обсохшего дна Аральского моря, были освещены на основании данных химического анализа, проведенного на образцах почв, привезенных в ходе полевых исследований.

Следует отметить, что основным источником четвертичных отложений является физико-химическое выветривание породы, а протекание процессов выветривания обусловлено характером размыва горных пород, гидротермальными условиями и другими факторами. Разнообразие материнских пород в почвах обусловлено условиями выветривания, в районе обсохшего дна Аральского моря отложено в различной степени вместе с отложениями четвертичного периода [12, с. 52-55]. Кроме того, период отложений связан не только с четвертичным периодом, конец третичного периода ознаменовался началом процесса выветривания горных пород со времен господства сухого и жаркого климата. Процесс выветривания, по мнению многих исследователей, заложен в четвертичный период, в зональном состоянии, дифференцированном виде. Распределение элементов в почвах также напрямую связано с составом горных пород, которые возникли в древности или были принесены речными водами. В этом контексте свойства почв, образующихся на обсохшем морском дне, определяются распределением этих элементов. На большей части обсохшего морского дна в результате резкого изменения климата и сильной минерализации грунтовых вод в районе распространены песчаные пустынные и солончаковые почвы. Отдельно стоит отметить, что на обсохшем дне Аральского моря, площадью 5,5 млн га, в результате усиления засухи продолжается трансформация почв [13, с. 60-75].

Одной из основных особенностей обсохшего дна Аральского моря является то, что режим подземных грунтовых вод связан с балансом поступающих (речных) вод, наблюдается уменьшение поступления грунтовых вод, что приводит к резкому снижению его уровня даже в районах осушенного дна Аральского моря. Установлено, что уровень грунтовых вод, зависящий от баланса положения, поступления и испарения основных морских вод, в последние годы, в результате резкого уменьшения поступления и увеличения испарения, в районах отступления морских вод падает в среднем на 3-6 метров. Следовательно, роль грунтовых вод в этих землях выше, чем поступающих. Количество воды, испаряющейся с обсохшего морского дна (пустыни Аралкум), в основном происходит за счет грунтовых вод и частично за счет атмосферных осадков, а потому за счет них – происходит образование и накопление легкорастворимых в воде солей на поверхности почвы [14, с. 608-611].

Опустынивание при обсыхании Аральского моря можно разделить на два типа: антропогенное опустынивание и ирригационное опустынивание. Здесь можно наблюдать, что естественное опустынивание произошло в результате этих двух типов опустынивания. Деградация природных экосистем, геосистем и природных систем растительности на территории напрямую связана с вышеуказанными факторами и, как следствие, с текущими процессами деградации, а также с нарушением экологического баланса [15, с. 968-973].

Отмечено, что по агрохимическим свойствам серо-бурые почвы по сравнению с другими типами почв очень бедны питательными веществами, то есть гумусом, при этом по уровню обеспеченности в поверхностном слое почвы, то есть в слое 0-9 см, среднее содержание гумуса составляет около 0,69%, а в нижних слоях разреза – до 0,20% (разрез 90). В наших исследованиях было отмечено, что содержание гумуса значительно варьируется и идет в сторону уменьшения. Суммарное содержание азота в верхних слоях почвы составляет 0,058%, а в нижних слоях почвенного профиля – 0,014%. Общее содержание фосфора колеблется от 0,22% в верхних слоях профиля разреза до 0,18% в нижних горизонтах почвенного профиля, причем наблюдается уменьшение количества подвижного фосфора сверху вниз профиля разреза, то есть от 31,54 до 10,00 мг/кг, распределение неравномерное по профилю разреза, при этом в наших исследованиях была отмечена низкая и очень низкая обеспеченность (разрез 90). По результатам проведенного анализа отмечено, что валовое содержание калия несколько уменьшилось в разной степени по всему почвенному профилю, то есть с 0,528% в верхнем слое, до 0,432% в нижнем слое. С другой стороны, было установлено, что если количество подвижного калия составило 285 мг/кг в верхней части почвенного профиля, в нижней части уменьшилось – до 84 мг/кг, разрез 90 (табл. 1).

Однако в результате анализа почв разреза 94 было отмечено увеличение содержания подвижного фосфора в нижней часть профиля разреза, что было связано с проникновением фосфорсодержащих веществ в подвижную форму в составе представленных пород и отложений в расплавленном виде, а также с их отложением. Также в течение многих лет отток вод Амударьи и Сырдарьи, различные питательные вещества, а также твердые и мелкие коллоидные частицы представлены в определенной норме.

Таблица 1

Содержание гумуса и питательных веществ в слоях серо-бурых почв Аральского моря, в % и мг/кг

Из полученных результатов можно видеть, что серо-бурые почвы в разной степени обеспечены гумусом и питательными элементами, то есть неравномерно распределены по профилю разреза.

Содержание карбонатов в верхних слоях изученных серо-бурых почв составляло в среднем от 3,19% до 4,38%, в нижней (186-200 см) части профиля разреза наблюдалось от 1,11% до 1,54% с различным разбросом карбонатов по профилю разреза (разрезы 90-94), что обусловлено длительным развитием почв в гидроморфном режиме. Повышенное содержание карбонатов в поверхностной части почв обусловлено резким нагревом воздуха и подъемом в нем грунтовых вод под действием сильной минерализации. Уменьшение содержания гипса в этих почвах от верхних слоев к нижним наблюдалось во всех разрезах серо-бурых почв.

Остаточные луговые почвы. В наших исследованиях отмечено, что содержание гумуса в верхних слоях остаточных луговых почв, образующихся в центральной части обсохшего дна Аральского моря, составляет в среднем 0,49%, а на нижней стороне профиля разреза их количество уменьшается до 0,38%. Поскольку эти почвы, образовавшиеся в аллювиальных отложениях обсохшего морского дна, превратились в сушу в относительно недавние времена, было замечено, что в настоящее время эти почвы развиваются, сохраняя при этом свои прежние морфологические признаки.

Отмечено, что содержание подвижного фосфора в этих почвах было неравномерно распределено по почвенному профилю, в среднем от 46,92 мг/кг в верхних слоях почвенного профиля до 16,15 мг/кг в нижних слоях, в то время как обменный калий составлял в среднем от 225 до 403 мг/кг. Отмечена низкая и умеренная обеспеченность исследованных почв подвижным фосфором, умеренная и обильная – обменным калием. Что касается общего запаса этих питательных веществ, общий азот составлял в среднем от 0,035% до 0,089%, общий фосфор – в среднем от 0,23% до 0,31%, а калий – от 0,420% до 1,128% (табл. 2).

Остаточные луговые почвы, первоначально сформировавшиеся в районах отступления морской воды, содержат в среднем около 0,24-0,96% гумуса и колеблются слоями. В то время как общее содержание фосфора составляет от 0,23% до 0,31%, подвижная форма формируется в нижних горизонтах (80-125 см) в гораздо меньшей степени и составляет 11,88-14,62%. Наблюдалось, что суммарное содержание калия в нижних слоях почвенного профиля составляет 1,20-1,53%, уменьшаясь вниз по профилю в зависимости от содержания гумуса и механического состава. Было обнаружено, что изученные остаточные луговые почвы различаются по содержанию гипса и карбонатов (табл. 2).

Таблица 2

Содержание гумуса и питательных веществ в слоях остаточных луговых почв и остаточных луговых солончаков, в % и мг/кг

Таблица 3

Агрохимические свойства остаточных солончаков, в % и мг/кг

В верхних слоях почвенного профиля на остаточных солончаках содержание гумуса в среднем колеблется от 0,22% до 0,31%, а по нижнему почвенному профилю наблюдается уменьшение их количества, то есть в слое 110-170 см – на 0,21%. В исследованных остаточных солончаках содержание подвижного фосфора было распределено от 8,46% в верхних слоях профиля до 7,85% в нижних, отмечалось очень слабое и недостаточное поступление подвижного фосфора и обменного калия. В среднем по валовому запасу этих питательных веществ общий азот составлял 0,018-0,046%, общий фосфор в среднем 0,20-0,26%, а калий в верхних слоях почвенного профиля 0,264%, тогда как в нижних слоях его количество увеличилось, то есть было отмечено, что оно находится в пределах 0,312%. Результаты нашего исследования показывают, что в изученных остаточных солончаках отмечено неравномерное распределение питательных веществ по профилю разреза (табл. 3).

Заключение

Сделав выводы, можно сказать, что при изучении степени обеспеченности гумусом и питательными элементами почв и почвогрунтов, сформировавшихся на обсохшем дне Аральского моря, отмечено неравномерное распределение образовавшихся здесь питательных элементов в почвах.

Распределение элементов в почвах также напрямую связано с составом горных пород, которые возникли в древности или были принесены речными водами. В этом контексте свойства почв, образующихся на обсохшем морском дне, определяются распределением этих элементов. Установлено, что в результате резкого изменения глобального климата и сильной минерализации грунтовых вод на большей части обсохшего морского дна в основной части района распространены песчаные пустынные и солончаковые почвы. Следует особо отметить, что на обсохшем дне Аральского моря, площадью 4,500 млн гектаров земель, с отступающими водами в результате резкого изменения климата, в почвенных покровах происходит интенсивная фаза трансформации почвенных групп. Определено, что почвы, образующиеся на обсохшем морском дне, низко и очень низко обеспечены гумусом. После прекращения поступления в Аральское море вод Амударьи и Сырдарьи уровень грунтовых вод резко снизился, в результате чего на территории (в пустыне Аралкум) началась стадия автоморфного развития почв, сформировавшихся в гидроморфном режиме.