science-review.ru
Обычно емкость поглощения (комплекс поглощения) целинных темных и типичных сероземов насыщено щелочноземельными металлами, в свою очередь снижение доли кальция в составе поглощенных оснований вниз по профилю и, наоборот, увеличение доли магния, доказано многими учеными. К примеру, в исследованиях на Зеравшанском оазисе отмечено, что агроирригационные горизонты орошаемых сероземов очень слабо насыщены поглощенными основаниями, в результате длительного орошения отмечено увеличение содержания поглощенного магния на 20–30 %.
Основная цель – охарактеризовать изменения степени интенсивности и направления ёмкости поглощения и состава поглощенных оснований под влиянием длительного периода орошения на разных регионах Республики Узбекистан.
Материалы и методы исследования
Основным объектом наших исследований были выбраны сероземно-оазисные, светлые сероземы, сероземно-лугово-оазисные и лугово-оазисные почвы, распространённые в разных частях северо-восточного (Ташкентский оазис), центрального (Самаркандский и Мирзачульский оазисы) и южного (Сурхан-Шерабадская долина) регионов Республики Узбекистан. Эти регионы достаточно отличаются по природным условиям, характеру и возрасту процесса естественно-антропогенного почвообразования. В настоящее время эти оазисы являются крупными регионами орошаемого земледелия республики Узбекистан.
Полевые и лабораторные анализы проведены по общепринятым методикам [1]. В статье кратко изложены сравнительно-итоговые данные [2] исследований, проведенных на залежных темных сероземах, типичных сероземах и сероземно-оазисных почвах.
Результаты исследования
и их обсуждение
Целинные темные сероземы, сформированные на лессовидных отложениях предгорных территорий Узбекистана, по механическому составу состоят в основном из легких суглинков, а целинные темные сероземы, развитые на низкогорьях, состоят из тяжелых и средних суглинков, в некоторых случаях из легких суглинков, и средняя часть почвенного профиля выделяется довольно плотным иллювиальным горизонтом [3]. Емкость поглощения данных почв довольно высокая, и в 100 г почвы достигает 16–19 мг-экв., вниз по профилю его показатели постепенно снижаются. В составе поглощенных оснований доля кальция составляет 18–86 %, а магния – 5–78 %. Снижение доли поглощенного кальция вниз по профилю и, наоборот, увеличение доли магния достигает 22–95 % относительно емкости поглощения.
Р.К. Кузиев и В.Е. Сектименко [4] считают, что данное состояние по химически и агрономическим свойствам целинных темных сероземов непосредственно связано с такими факторами, как первичный химический состав почвообразующей породы, вымывание, аккумуляция мелкозема, распределение и накопление влаги по всему профилю, образование и распад органических веществ, скорость и активность физико-химического выветривания.
По мнению исследователей [5–7], ощутимое увеличение абсолютного и относительного содержания поглощенных катионов в емкости поглощения оазисных почв считается характерной особенностью. В этом отношении в исследованиях Р.К. Кузиева [2], проведенных в 1984–1987 гг. на сероземно-оазисных почвах Ташкентского и Самаркандского оазисов, емкость поглощения в 100 г почв отмечена в пределах 8–13 мг/экв., а содержание поглощенного кальция на верхних горизонтах составляло 60–78 процентов относительно общей суммы поглощенных оснований. Автор отмечает не очень высокую емкость поглощения сероземно-оазисных почв и объясняет, что данное положение связано с низким содержанием перегноя и коллоидов. Также автор приводит заключение о том, что в результате орошения содержание поглощенного магния в верхних горизонтах оазисных почв существенно увеличивается по сравнению с целинными почвами. В качестве подтверждения этого автор отмечает ускоренное протекание данного процесса при близком залегании подземных вод к поверхности земли (3–5 м) и на примере сероземно-оазисных почв Ташкентского оазиса отмечает превышение содержания магния 50,0 % на нижней части профиля (№ 150 разрез) и на материнской породе, а содержание поглощенного кальция составляет 23,0–28,0 %.
30 лет спустя (2016 г.) в исследованиях на тех же участках, в том числе на 0–2 м слое сероземно-оазисных почв Ташкентского оазиса (разрезы № 105-109-F), определено, что емкость поглощения составляет 12–20 мг-экв в 100 г почвы. Количество поглощенного кальция составляет 40–62 %, а количество поглощенного магния составляет 29–51 % от общего количества поглощенных оснований. Следовательно, в результате интенсивного орошения произошло увеличение содержания магния, данное явление, возможно, связано с ежегодным вытеснением солей кальция натрием под воздействием орошения и удержанием солей магния в почвенном поглощающем комплексе.
Согласно анализу данных емкости поглощения сероземно-лугово-оазисных почв, в профиле почв Ташкентского оазиса оно составляет 11,32–15,74 мг-экв в 100 г почвы. Эти почвы являются преимущественно несолонцеватыми (Na – <5 %), и в некоторых случаях (разрезы № 100-F, 66-F) было обнаружено присутствие слабой солонцеватости (Na – 5–10 %) в нижних 50–130 см слоях.
По данным анализа емкости поглощения лугово-оазисных почв, Р. Кузиевым (1987 г.) в 1–1,5 м слое луговых почв Ташкентского оазиса оно отмечено в пределах 8–16 мг-экв., а в нижних 1,5–2 м горизонтах отмечено в пределах 3–5 мг-экв. в 100 г почве, в настоящее время в слое 0–2 м слое данных почв отмечено 11–23 мг-экв (Г.Т. Парпиев, 2016 г.). На сегодняшний день лугово-оазисные почвы практически несолонцеваты.
В результате орошения, из-за поднятия уровня грунтовых вод светлые сероземы Ташкентской области перешли в сероземно-луговые почвы (таблица).
Как показано в таблице, были определены колебания минимальных и максимальных значений емкости поглощения и состава поглощенных оснований сероземно-оазисных, сероземно-луговых и лугово-оазисных почв Ташкентского, Мирзачульского, Самаркандского и Сурханского оазисов.
Р.К. Кузиевым в 1984–1987 гг. отмечены самые низкие и максимальные значения поглощенного кальция в орошаемых сероземно-оазисных, сероземно-лугово-оазисных и лугово-оазисных почвах, которые составляют соответственно 41–78, 17–62, 60–87 %, а доля магния – 12–50, 28–75, 9–36 % (таблица).
В процессе повторного исследования данных почв в 2014–2016 гг. было отмечено значительное уменьшение колебания минимальных и максимальных значений поглощенного кальция, которое составило соответственно 40–62, 40–60 и 40–60 %, и, наоборот, увеличение содержания магния, которое составило 29–51, 29–53 и 34–45 % соответственно. Что наиболее важно, наблюдается нивелирование (стабильное распределение в почвенном профиле) поглощенных оснований по почвенному профилю (0–2 м) было состояние увлажнения почвы по почвенному профилю (0–2 м).
Закономерность снижения содержания кальция и, наоборот, увеличения доли магния в почвах оазиса наблюдалось не только в Ташкентском оазисе, но и в других (Мирзачульский, Самаркандский и Сурханский) регионах, и определено их подчинение общим свойствам. Однако, при отдельной характеристике каждого региона, они явно выделяются доминированием определенного индивидуального признака по показателям емкости поглощения и варьированием показателей колебания в составной части поглощенных катионов. К примеру, свое-
образным характерным свойством светлых сероземов, сероземно-оазисных, сероземно-лугово-оазисных и лугово-оазисных почв Сурханского оазиса является то, что в этих почвах не наблюдаются признаки солонцевания (Na – <5 %). Однако из-за влияния орошения и в этом регионе было отмечено «значительное» снижение диапазона колебаний минимальных и максимальных значений кальция, которое составило соответственно: 51–67, 51–63, 4965 и 47–69 %, и, наоборот, определено увеличение и нивелирование содержания магния, которое было отмечено в пределах 25–42, 29–43, 25–40 и 47–69 % соответственно (таблица).
В Мирзачульском оазисе самые низкие и высокие уровни кальция составили соответственно 45–54, 41–49, 28–57 и 20–52 % и отмечено «резкое» снижение, а содержание магния составило 39–46, 42–48, 35–53 и 36–63 % соответственно. В свою очередь следует отметить, что доля содержания натрия в сероземно-оазисных почвах этого региона (Джизакская область) достигла 4–5 %, что свидетельствует о тенденции к слабой солонцеватости (Na – 5–10 %).
В некоторых случаях на светлых сероземах Джизакской и Сырдарьинской областей наблюдается слабая солонцеватость. А на сероземно-оазисных и лугово-оазисных почвах наблюдаются территории с умеренной (Na – 10–20 %) и сильной (Na – 20–30 %) солонцеватостью. Кроме того, в нижних горизонтах этих почв возникают процессы магниевой слабой солонцеватости (50–60 %). Это в свою очередь приводит к слабому уплотнению почвогрунтов (таблица).
Своеобразной особенностью светлых сероземов, сероземно-оазисных, сероземно-лугово-оазисных и лугово-оазисных почв Самаркандского оазиса является то, что в большинстве случаев на данных почвах отмечено формирование слабой солонцеватости в нижних горизонтах этих почв.
Согласно научным источникам [8–10], катионы кальция и магния имеют высокую активность и создают коагуляцию органических и минеральных частиц в почве, в результате коллоидные частицы не вымываются и накапливаются в почве. В свою очередь [11], благодаря процессу коагуляции механические элементы объединяются в агрегаты разных размеров с агрономически устойчивой структурой.
Здесь следует отметить, что реакция почвенного раствора Мирзачульского оазиса, Ферганской и Сурхан-Шерабадской долин, как и в остальных регионах Узбекистана, является либо нейтральной, либо близкой к нему.
Колебания минимальных и максимальных значений емкости поглощения
и поглощенных оснований почв изученных оазисов, %
|
Почвы |
Северо-восточный регион |
Центральный регион |
Центральный регион |
Южный регион |
||||||||||||||||
|
Ташкентский оазис |
Мирзачульский оазис (Джизакская |
Самаркандский оазис |
Сурхан-Шерабадская долина |
|||||||||||||||||
|
В мг-экв относительно суммы |
Ca2+ |
Mg2+ |
K+ |
Na+ |
В мг-экв относительно сумме |
Ca2+ |
Mg2+ |
K+ |
Na+ |
В мг-экв относительно суммы |
Ca2+ |
Mg2+ |
K+ |
Na+ |
В мг-экв относительно суммы |
Ca2+ |
Mg2+ |
K+ |
Na+ |
|
|
Б.В. Горбунов и др., 1972 г. |
Н.И. Шадиева, 2016 г. |
Не определено |
Б.В. Горбунов и др., 1972 г. |
|||||||||||||||||
|
Целинные темные сероземы |
16–19 |
18–86 |
5–78 |
1–10 |
1–3 |
10–15 |
52–61 |
35–43 |
1–3 |
3–5 |
– |
– |
– |
– |
– |
10–13 |
45–86 |
8–53 |
2–5 |
0,7–3 |
|
Целинные типичные сероземы |
9–12 |
34–76 |
14–63 |
2–10 |
0,3–2 |
10–13 |
57–66 |
29–38 |
1–3 |
3–5 |
8–10 |
60–81 |
14–38 |
1–5 |
0,3–1 |
5–16 |
30–84 |
12–57 |
2–10 |
0,7–2 |
|
Р.К. Кузиев, 1984–1987 гг. |
Не определено |
Р.К. Кузиев, 1984–1987 гг. |
Не определено |
|||||||||||||||||
|
Сероземно-оазисные |
7–15 |
41–78 |
12–50 |
2–8 |
2–9 |
– |
– |
– |
– |
– |
7–11 |
44–75 |
14–52 |
1–8 |
1–7 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Г.Т. Парпиев, 2014–2016 гг. |
||||||||||||||||||||
|
Сероземно-оазисные |
12–20 |
40–62 |
29–51 |
2–4 |
2–6 |
9–12 |
45–54 |
39–46 |
1–2 |
4–5 |
7–12 |
50–70 |
23–42 |
1–3 |
3–5 |
12–17 |
51–67 |
25–42 |
3–6 |
1–3 |
|
Светлые сероземы |
– |
– |
– |
– |
– |
9–16 |
41–49 |
42–48 |
1–6 |
4–9 |
8–13 |
44–60 |
33–49 |
1–3 |
4–7 |
12–16 |
51–63 |
29–43 |
3–6 |
1–3 |
|
Сероземно-лугово- |
11–16 |
40–60 |
29–53 |
2–4 |
3–8 |
9–16 |
28–57 |
35–53 |
1–6 |
4–23 |
9–15 |
52–64 |
31–47 |
1–2 |
3–7 |
10–18 |
49–65 |
25–40 |
3–6 |
1–3 |
|
Лугово- |
11–23 |
45–60 |
34–45 |
2–5 |
2–5 |
9–15 |
20–52 |
36–63 |
1–8 |
3–17 |
9–15 |
45–64 |
31–47 |
1–3 |
3–9 |
12–25 |
47–69 |
25–47 |
3–8 |
1–3 |
С точки зрения генетического почвоведения [12] емкость поглощения является одним из важных показателей почв, и чем она выше, тем меньше химических элементов (Са2+, Mg2+, К+), необходимых для жизнедеятельности растений, будет смыто. Что в конечном итоге обеспечивает стабильность реакции почвенной среды (рН) и поддерживает высокое плодородие почвы.
Исходя из вышеизложенного, при разделении почв на группы по их поглощающей способности, были изучены уровень и направленность активности процессов изменения в емкости поглощения почв изученных оазисов (по Р.К. Кузиеву, 1984–1987 гг., Г.Т. Парпиеву, 2014–2016 гг.). Например: емкость поглощения сероземно-оазисных почв Ташкентского оазиса составляла 7–15 мг-экв., в сероземно-лугово-оазисных почвах 7–13 мг-экв.; в лугово-оазисных почвах – 3–16 мг-экв. (Р.К. Кузиев, 1984–1987 гг.), а на сегодняшний день емкость поглощения сероземно-луговых почв составляет 12–20; сероземно-лугово-оазисных почв – 11–16; а лугово-оазисных почв 11–23 мг-экв.
Выводы
1. Если снижение доли поглощенного кальция вниз по профилю и, наоборот, увеличение доли магния отражает закономерность «пирамидального» выражения в профиле целинных темных сероземов, развитых в условиях автоморфных почв сероземного пояса, то в условиях оазисных почв в рамках данной закономерности отмечено формирование процесса нивелирования. А именно, в 0–2-метровом слое наблюдается процесс «распределения» путем снижения доли поглощенного кальция вниз по профилю и, наоборот, увеличения доли магния, что проявляет в себе «трапециевидное» выражение.
2. Процесс нивелирования неразрывно связан не только с почвенно-климатическими условиями, но и почвогрунтами, при этом в региональном отношении отмечено «значительное» уменьшение доли кальция в почвогрунтах Ташкентского, Самаркандского и Сурханского оазисов, и «резкое» уменьшение его доли в Мирзачульском регионе и, наоборот, соответственное увеличение доли магния по отношению к уровню и направленности активности изменений поглощенных оснований.
3. По региональным свойствам светлые сероземы, сероземно-оазисные, сероземно-лугово-оазисные и лугово-оазисные почвы Сурханского оазиса в действительности относятся к несолонцеватой (Na – <5 %) группе (таблица).
4. В нижних горизонтах оазисных почв, распространенных в Самаркандском оазисе, наблюдается сформированность или формирование процесса слабой солонцеватости.
5. Доля содержания натрия в сероземно-оазисных почвах Мирзачульского оазиса (Джизакская область) достигла 4–5 %, что свидетельствует о тенденции к слабой солонцеватости (Na – <5 %). Также на сероземно-лугово-оазисных и лугово-оазисных почвах Джизакской и Сырдарьинской областей наблюдаются территории с умеренной (Na – 10–20 %) и сильной (Na – 20–30 %) солонцеватостью. Соответственно в нижних горизонтах данных почв возникают процессы магниевой слабой солонцеватости (Mg – 50–60 %), что в свою очередь приводит к слабому уплотнению почвогрунтов (таблица).
6. На сегодняшний день, по общим свойствам поглощающая способность почв Ташкентского, Мирзачульского, Самаркандского и Сурханского оазисов перешли с «очень низкого» (5–10 мг-экв.) показателя на «низкое» (10–15 мг-экв.) и «среднее» (15–25 мг-экв.) группы, а по составу и обмену катионов отмечено изменение емкости поглощения в положительную сторону (таблица), в свою очередь в почвах активней протекает процесс сохранения от смывания (аккумуляции) химических элементов (Са2+, Mg2+, К+) необходимых для жизнедеятельности растений.