Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ ПУСТЫННОЙ И СЕРОЗЕМНОЙ ЗОН СРЕДНЕЙ АЗИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 7
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ ОБЪЕКТОВ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 29
2.1. Краткая характеристика условий почвообразования на объектах исследований 29
2.2. Методика исследований 47
ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ ХОРЕЗМСКОГО ОАЗИСА В СВЯЗИ С ИХ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ОСОЕЕННОСТЫО ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА 51
3.1. Морфологические и некоторые физические свойства почв 51
3.2. Химические и физико-химические свойства почв 65
3.3. Особенности гумусового профиля почв, запасы гумуса и азота в почвах. 78
ГЛАВА 4. СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ГИДРОМОРШЫХ ПОЧВАХ ПУСТЫННОЙ ЗОНЫ, СФОРМИРОВАННЫХ НА РАЗЛИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ р. АМУДАРЪИ 95
4.1. Групповой и фракционный состав гумуса в основных типах и подтипах почв Хорезмского оазиса 97
4.2. Групповой и фракционный состав гумуса почв, развитых на русловых отложениях Даудана, Дарьялыка и современной долины Амударьи 114
4.3. Групповой и фракционный состав гумуса в почвах, развитых на прирусловых отложениях Даудана и Дарьялыка 118
4.4. Групповой и фракционный состав гумуса почв, развитых на озерных отложениях
Даудана 120
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ИРРИГАЦИОННОЙ ЯЧЕЙКИ НА ГРУППОВОЙ СОСТАВ МУСА ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ ПУСТЫННОЙ ЗОНЫ 125
ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНОЙ ДАВНОСТИ ОРОШЕНИЯ И ОКУЛЬТУРИВАНИЯ ЛУГОВО-ОАЗИСНЫХ ПОЧВ НА СПЕЦИФИКУ ГРУППОВОГО СОСТАВА ГУМУСА 132
6.1. Сравнительная характеристика группового состава гумуса в лугово-оазисных почвах, развитых на русловых отложениях Даудана и Дарьялыка 133
6.2. Сравнительная характеристика группового состава гумуса в лугово-оазисных почвах,
развитых на прирусловых отложениях Даудана и Дарьялыка 133
ГЛАВА 7. СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ФРАКЦИЯХ И ЗНАЧЕНИЕ ИХ В ФОРМИРОВАНИИ ГУМУСОВОГО ПРОФИЛЯ И ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ 135
ВЫВОДЫ 144
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 146
БИБЛИОГРАФИЯ 148
ПРИМЕНИЯ
- СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ ПУСТЫННОЙ И СЕРОЗЕМНОЙ ЗОН СРЕДНЕЙ АЗИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
- Краткая характеристика условий почвообразования на объектах исследований
- Морфологические и некоторые физические свойства почв
- Групповой и фракционный состав гумуса в основных типах и подтипах почв Хорезмского оазиса
- ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ИРРИГАЦИОННОЙ ЯЧЕЙКИ НА ГРУППОВОЙ СОСТАВ МУСА ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ ПУСТЫННОЙ ЗОНЫ
Введение к работе
Актуальность темы. История изучения и использования почв показывает, что гумусовые вещества являются главной, наиболее активной и сложной составной частью почвы, в значительной степени определяющей ее плодородие, физико-химические и биологические свойства. Разнообразие почв в природе непосредственно связано с варьированием состава и свойств гумусовых веществ, их сочетанием и формами воздействия на минеральную массу и толщу почвы, поэтому генетические особенности почв весьма наглядно отражаются в составе и свойствах гумуса.
На основании исследований И.В.Тюрина (1937, 1951, 1966); А.Ф.Тюлина (1938); И.П.Антипова-Каратаева и др. (1948); Д.В.Хана (1950, 1969); Л.Н.Александровой (1954, 1962) и других можно считать установленным, что различные группы органического вещества почвы (гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины) и их связь с минеральной частью играют неодинаковую роль в питании растений и почвообразовании.
Поэтому для более глубокого понимания и выяснения направления почвообразовательного процесса необходимо изучение состава и свойств гумусовых веществ.
К настоящему времени наиболее подробно изучены состав и свойства органического вещества почв сероземной зоны Средней Азии и в меньшей степени пустынной, а гидроморфные почвы Хорезмского оазиса, расположенного в пустынной зоне, в этом отношении совершенно не изучены. К тому же, в имеющихся работах не уделено достаточного внимания изучению содержания и состава гумуса на почвенно-генетической основе. В связи с этим изучение состава и свойств гумуса гидроморфных почв пустынной зоны в условиях Хо-
5 резмского оазиса продолжает оставаться центральной проблемой современного почвоведения.
Целью нашего исследования являлось выявление гумусного состояния гидроморфных почв пустынной зоны в условиях Хорезмского оазиса, закономерностей формирования гумусовых веществ в связи с геоморфогенезом территории, высококонтрастной структурой почвенного покрова ирригационной ячейки и различной давностью орошения. Одной из важных целей наших исследований являлось таїте изучение состава гумуса илистой фракции из гидроморфных почв, наносов и донных отложений, что позволит выявить роли тонкодисперсной части в формировании гумусового профиля.
В основу настоящей работы положены исследования глубоких (до грунтовых вод) почвенно-геохимических профилей, охватывающих основные типы , подтипы и разновидности гидроморфных почв пустынной зоны Хорезмской области.
Полевые и камеральные аналитические работы проводились в 1979-1983 гг. Аналитическая обработка собранного материала осуществлена в лаборатории почвоведения, ныне изучения агрохимической эффективности применения минеральных удобрений Института химии АН УзССР и на кафедре почвоведения биолого-почвенного факультета ТашГУ им.В.И.Ленина.
Научная новизна и практическая ценность. Впервые на глубокопрофильных разрезах в почвах пустынной зоны Хорезмского оазиса изучено гумусное состояние гидроморфных почв. Было вскрыто, что геоморфогенез территории, структура почвенного покрова элементарных ирригационных ячеек, различная давность орошения оказали существенное влияние на почво- и гумусообразования. Это ярко отражено в качественном составе гумуса. Изучено содержание и состав гумуса илистой фракции и значение ее в почвообразовании и плодо- родии почв. Результаты этих оригинальных и важных исследовании будут использованы для более глубокого решения генезиса и классификации почв, установления в них резервных запасов гумуса и азота, создания благоприятного гумусного состояния и повышения плодородия почв при составлении крупномасштабных почвенных и агрохимических карт, а также они внесут определенный вклад при разработке вопроса по переброске сибирских рек в Среднюю Азию.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на: научном совещании Института почвоведения и агрохимии АН УзССР "Проблемы повышения плодородия орошаемых почв республики" (1982); 34 научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов ТашСКИ, посвященной 2000-летию г.Ташкента (1983); расширенном заседании лаборатории изучения агрохимической эффективности применения минеральных удобрений Отдела химии и технологии удобрений Института химии АН УзССР (1983); научно-техническом Совете Института почвоведения и агрохимии АН УзССР (1984).
Объект исследований. Объектом исследований служили гидро-морфные почвы различных рядов увлажнения, представляющих собой основу действующего и перспективного ирригационного земельного фонда западной части Узбекистана в условиях Хорезмского оазиса и главную базу хлопководства республики.
Публикации. Основные вопросы содержания диссертации изложены в 3 опубликованных работах.
Объем работы. Диссертация, изложенная на 162 страницах машинописного текста и иллюстрированная 18 таблицами и I рисунком, состоит из введения, семи глав, выводов, практических предложений и приложения. Список библиографии представлен 195 работами, из них 2 иностранными. В приложении дается морфологическое описание 20 разрезов и 12 таблиц аналитических материалов.
Современное состояние изученности гумусовых веществ орошаемых почв пустынной и сероземной зон средней азии (обзор литературы)
Обзор существующей литературы по проблеме гумусовых соединений в почвах и компонентах биосферы заставляет обратить внимание на то, что главные успехи в исследовании почвенного гумуса и в создании стройного учения об органическом веществе почв принадлежат советской школе генетического почвоведения, для которой характерен разносторонний подход исследований гумусовых веществ почв. Эти принципы, базирующиеся на докучаевской сравнительно-географическом методе исследований почв, обусловили крупные достижения советских почвоведов в изучении гумуса и их огромное влияние на развитие мировой науки. Примером служат ставшие уже классическими труды И.В.Тюрина, М.М.Кононовой, С.С.Драгуно-ва, В.В.Пономаревой, Л.Н.Александровой, Д.С.Орлова, Т.А.Кухаренко. И было бы непростительно не сказать об относительно менее широко известных трудах В.В.Геммерлинга, Е.П.Троицкого, Н.И.Горбунова, Т.В.Дроздовой, К.В.Дьяконовой, И.С.Кауричева, С.М.Ман-ской, Л.А.Кодиной, Д.В.Хана, Т.А.Плотниковой, Л.К.Шевцовой, С.Н. Рыжова, М.П.Аранбаева и др., имеющих тем не менее важное принципиальное значение. Однако, несмотря на наличие большого количества обобщающих сводок, фундаментальных монографий и методических работ по содержанию и составу гумуса, физико-химическим свойствам гумусовых кислот, биохимии процессов гумусообразования и последующего разложения гумусовых веществ, механизму процессов взаимодействия между минеральными и органическими компонентами почвы и географическим закономерностям гумусонакопления в почвах равнинных и горных территорий (Ваксман, 1937; Тюрин, 1937, 1949, 1951, 1965, 1966; Антипов-Каратаев и др., 1948; Кононова, 1951, 1963; Сб. Работы по органическому веществу..., 1951; Александрова, 1962; Пономарева, 1964; Хан, 1966; Орлов и др., 1968; Сб. Гумусовые вещества почвы..., 1970; Орлов, 1974 и мн.др.), многие особенности условий гумусообразования в аридной зоне, связанные с почвенными процессами, изучены слабо. Поэтому в настоящем обзоре мы подробно остановимся на вопросах характеристики степени изученности гумусовых веществ почв орошаемой зоны Средней Азии с целью выявления существующих пробелов, изучение которых - дело ближайшего будущего.
К настоящему времени в литературе накоплен определенный фактический материал по гумусовым веществам орошаемых почв Средней Азии. Эти материалы в общих чертах выявляют специфику гумусообразования и позволяют выделить несколько направлений по истории изученности гумусовых веществ почв пустынной и сероземной зон Средней Азии.
Почвы Средней Азии по запасам гумуса занимают одно из последних мест среди почв других зон СССР. Это, в первую очередь, обязано высокой биогенной активности почв, вызванной своеобразными условиями почвообразования, где под влиянием орошения биологическая активность почв повышается.
По проблеме биохимии органического вещества почв сероземной зоны заслушшает особого внимания работа С.П.Костычева (1930), в которой впервые выдвинута идея о высокой биогенности почв сероземного типа.
Краткая характеристика условий почвообразования на объектах исследований
Геологическое и литолого-геоморфологическое строение. Непосредственный район наших исследований - Хорезмский оазис, расположен на территории древней дельты Амударьи, представляющей собой огромную впадину между плато Устюрт, хребтом Султануиздаг и пустыней Каракумы, которая сфорлировалась в конце палеозоя. К концу палеогена установился континентальный режим и Хорезм приобрел черты плоской аллювиальной равнины, развитой согласно данныгл Б.М.Георгиевского в геологическом очерке Южного Хорезма (1937), на генетически различных типах отложений - древних кристаллических, меловых, третичных и четвертичных. древние кристаллические и меловые отложения почти не имеют распространения на данном объекте.
Большое место в геологической структуре занимают третичные отложения. Они по возрасту относятся к верхнетретичным и состоят по Архангельскому (1931) из "хивинских" слоев (плиоцен, миоцен). Эти отложения слагают заунгузские Кара-Кумы и служат ложем для четвертичных отложений. Последними выполнена вся Хорезмская депрессия, на современной поверхности которой расположен Хорезмский оазис. И.Н.Фелициант (1964) все четвертичные отложения по генезису делит на две группы: аллювиальные, образованные за счет осадков из речных вод и ирригационные - за счет осадков из оросительных вод, вносимых землистых удобрений и пр.
Аллювиальные отложения в дельте характеризуются весьма изменчивым в литологическом отношении чередованием песчаных и глинистых слоев, быстро сменяющих друг друга в вертикальном и горизонтальном направлении. Их мощность варьирует от долей метра до 35-45 метров и более (Акулов, I960).
Распределение и состав аллювиальных наносов в Хорезмском оазисе обусловлен последовательным отложением староречии Даудана, Дарьялыка и современной Амударьи (Фелициант, 1964).
И.Н.Фелициант (1964) с учетом литологии покровных отложений и на основании анализа литолого-геоморфологических карт Б.М.Георгиевского (1937) на территории современного Хорезма среди аллювиальных отложений выделил 4 литолого-геоморфологических областей и 7 районов, а также область остащовых возвышенностей и плато с двумя районами (см. рис.2.1).
A. Область останцовых возвышенностей и плато.
1. Район заунгузских грядовых песков.
2. Район щебнисто-песчаных и супесчаных третичных отложений Таш-Сакинского плато.
Б. Область дельтовых отложений Даудана.
3. Район озерных, преимущественно глинистых и суглинистых отложений Даудана.
4. Район прирусловых песчано-супесчано-суглинисто-глинистых отложений Даудана.
5. Район русловых, преимущественно супесчано-песчаных отложений Даудана.
B. Область дельтовых отложений Дарьялыка.
6. Район озерных и прирусловых песчано-супесчано-суглинисто-глинистых отложений Дарьялыка.
7. Район русловых, преимущественно супесчано-песчаных отложений Дарьялыка.
Г. Область современных отложений Амударьи.
Морфологические и некоторые физические свойства почв
Структура почвенного покрова и общие закономерности пространственной дифференциации аллювиальных отложений, легкорастворимых солей и грунтовых вод в пределах Хорезмской области, связанные с последовательным отложением старо-речий Даудана, Дарьялыка и современной Амударьи, дается в литературе (Георгиевский, 1937; Фелициант, 1953, 1964 и др.).
Хорезмский оазис, расположенный в левобережной части низовий Амударьи, характеризуется оптимальншл развитием всех структур 52 ных компонентов, характерных для почвенного покрова дельт. Вся подстилающая толща гидроморфных почв является продуктом фазовой дифференциации аллювиальных отложений и водно-солевых масс по направлению от русловых отложений к прирусловым и далее к озерным и последующей их переработки в процессе длительного оазисного почвообразования на фоне ярко выраженного геоморфогеыеза территории с характерной зональностью и специфической гидрохимической структурой грунтовых вод. Для выявления влияния геоморфогенеза территории на генетические свойства гидроморфных почв нами почвенный покров гидроморфного ряда объединен в три района: район гидроморфных почв, развитых на озерных отложениях Даудана; район гидроморфных почв, развитых на прирусловых отложениях Даудана и Дарьялыка и район гидроморфных почв, развитых на русловых отложениях Даудана, Дарьялыка и современной долины Амударьи.
В пределах выделенных районов по классификации Н.В.Кимберга (1974) нами исследован среди орошаемых почв тип лугово-оазисных почв пустынной зоны, объединяющий три подтипа:
1) орошаемые луговые;
2) орошаемые болотно-луговые;
3) лугово-оазисные.
Среди неорошаемых почв были исследованы из типов солончаков и луговых почв следующие подтипы:
1) луговые солончаки;
2) болотные солончаки;
3) луговые поименно-аллювиальные.
Тидроморфные почвы, развитые на русловых отложениях Даудана, Дарьялыка и современной долины Амударьи. Рассматриваемый район расположен на русловых отложениях староречий Даудана, Дарьялыка и современной Амударьи. Нами эти три района объединены для характеристики почвенного покрова, поскольку между ними имеется ряд однотипных существенных черт. Это связано с более повышенным положением их по рельефу, преиглущественно легкими почвогрунтами, наилучшим обеспечением подземным общим и местным стоками грунтовых вод. Имеющиеся различия в возрасте этих трех районов нами будут рассмотрены отдельно.
Групповой и фракционный состав гумуса в основных типах и подтипах почв Хорезмского оазиса
Гумус, будучи почвенным образованием, в большей степени характеризует особенности почв. Поэтому изучение содержания и состава гумуса является необходимым звеном в почвенных исследованиях. При исследованиях гидроморфных почв в низовьях Амударъи, отличающихся спецификой почвообразовательного процесса и являющихся основным фондом орошаемых земель Узбекистана, особое значение приобретает изучение природы органического вещества.
Данные о групповом составе гумуса в гидроморфных почвах в процентах от навески почв для всех разрезов приведены в приложении 2, табл.9 и 10.
Групповой и фракционный состав гумуса в луговых поименно-аллювиальных почвах. Результаты изучения состава гумуса в исследуемых почвах выявили, что поименно-аллювиальные луговые почвы межруслового понижения имеют отношение Сгк:Сфк = 0,66. Это дает основание отнести гумус этих почв к гуматно-фульватному типу (Гришина, Орлов, 1978), а гумус почв, развитых на прирусловых повышениях, к фульватному (Сгк:Сфк = 0,28) (табл.4.II). Это, вероятно, можно объяснить неодинаковой влажностью их и различным влиянием паводковых вод. Как указывает А.Р.Дюкова (I960), своеобразный режим влажности пойменных почв способствует интенсивному гидролизу органических веществ с образованием менее сложных по своему строению, более высокодисперсных и, следовательно, более подвижных фульвокислот.
В луговой поименно-аллювиальной почве межруслового понижения (разрез 76) гуминовые кислоты представлены в основном фракцией гуминовых кислот, связанных с кальцием. Эта фракция составляет 16,41$ от общего углерода почвы.
Влияние структуры почвенного покрова ирригационной ячейки на групповой состав муса гидроморфных почв пустынной зоны
Многообразие факторов почвообразования в элементарных ирригационных ячейках чашеобразного типа и сложность их взаимодействия во времени и пространстве определяют спепдфику гумуеообразо-вания в почвах в различных их частях. Сведения по характеристике гумуса почв ирригационной ячейки крайне ограничены. Имеются лишь данные о гумусе древне оазисных почв Вахшской долины, приуроченных к средней части склона агроирригационной чаши (Белякова, Паришкура, 1953; Белякова, 1957) и по древнеоазисным почвам, развитым на различных элементах рельефа ирригационной ячейки в Мургабском оазисе (Аранбаев, 1978; Аранбаева, 1981). Между тем, изучение органического вещества является не только одним из ключей выявления генезиса почв, но и позволяет понять направление и сущность современных почвенных процессов.
Нами исследованы особенности гумусообразования в гидроморф-ных почвах Хорезмского оазиса пустынной зоны, развитых в условиях элементарной ирригационной ячейки чашеобразного типа, приводящие к формированию гидроморфных почв с различным типом гумусового профиля и неодинаковым качественным составом гумуса.
Установлено, что процесс гумусообразования в изученных гидроморфных почвах, закономерности его проявления в пространстве и почвенном профиле, создающих разную степень подвижности гумусовых веществ, в совокупности отражает сочетание почвенных процессов (гидроморфного, оазисного, солончакового) и находится в тесной зависимости от механического состава аллювиальных и ирригационных наносов, от степени засоления грунтовых вод и почвогрунтов, длительности гидроморфного и оазисного процессов, аэри-руемости и биологической активности почв. Неблагоприятные почвен-но-экологические условия дая процессов гумусообразования и последующего его закрепления минеральной фазой почв отмечены в луго-во-оазисных почвах приканальной зоны, развитых на мощной толщи ирригационных отложений. Эти почвы характеризуются низкими запасами гумуса. Низкий гумусовый потенциал рассматриваемых почв связан с глубоким залеганием уровня грунтовых вод, легким механическим составом почв, с характерной для них невысокой удельной поверхностью мелкоземистой массы, не способствующей значительному накоплению и закреплению в почвах органических веществ гумусовой природы. Этому также в значительной степени способствует высокая аэрируемость почвенной толщи, которая, обеспечивая высокую биологическую активность, способствует быстрой минерализации растительных органических остатков и продуктов их гумификации. Отсюда видно, что накоплению гумуса мешает не пониженная емкость потока растительной органической массы, поступающей ежегодно в почву на разложение и гумификацию, а неблагоприятные для процессов гумусообразования и последующего его закрепления минеральной фазой почв почвенно-экологические условия. Аналогичные наблюдения были сделаны в работах М.П.Аранбаева (1978) и Е.В.Аранбаевой (1981).
Литологический профиль этих почв в метровом слое легкосуглинистый, а ниже песчаный и супесчаный. Вместе с тем, данные почвы характеризуются мощным гумусовым профилем (1,5-2 м и выше), охватывающим всю толщу агроирригационных отложений с пониженным содержанием общего углерода (0,42$).
По мере удаления от приканальной зоны к средней части склона происходят изменения по почвенно-экологическим условиям гумусообразования, связанные с утяжелением механического состава почв, ростом степени засоления грунтовых вод и почвенной толщи, ясной выраженностью процессов гидроморфного и оазисного почвообразования, которые в совокупности приводят к формированию наименее мощного (1-1,5 м) и иного типа гумусового профиля. Все это приводит к повышению содержания в этих почвах общего углерода (0,55$) и к улучшению качественного состава его. Эти изменения не связаны со структурой растительной органической биомассы и с емкостью потока органического вещества, поступающего в почву в течение года (Аранбаев и др., 1974). Они связаны с более высокой биологической активностью лугово-оазисных почв (Палецкая, 1963; Зиямухамедов, Рыжов, 1975), обусловленными иными условиями разложения растительного материала. В этих экологических условиях существенно возрастает удельная насыщенность мелкоземистой массы почв гумусовыми веществами.
В внутричашевых понижениях, находящихся в залежах при иных условиях почвообразования, связанных с резким засолением почво-грунтов и грунтовых вод, получили развитие луговые солончаки с маломощной гумусовой оболочкой и самыми низкими запасами гумуса в ряду описываемых опорных типов почв. Это связано с существенным снижением воспроизводства и емкости потока органической биомассы, ежегодно поступающей в почву, а также с пониженной биологической активностью и повышенной гидроморфностью. Последнее определяется близким залеганием грунтовых вод с очень затрудненной их сточностью.
