Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изученность проблемы педогалогенеза 11
1.1. Исторический обзор исследований засоленных почв 12
1.2. Обзор классификаций засоленных почв 18
1.3. Современные теории накопления солей в почвах 21
Глава 2. Объекты и методы исследований 31
2.1. Объекты исследования 31
2.2. Методология исследований 32
2.3. Методы исследований 34
Глава 3. Природные условия почвообразования в Западном Прибайкалье 44
3.1. Рельеф 44
3.2. Геологическое строение 47
3.3. Гидрогеология 60
3.4. Гидрологические условия 67
3.5. Климатический фактор 83
3.6. Растительность 87
3.7. Карст 93
3.8. Естественная дренированность 96
Глава 4. Почвенный покров Западного Прибайкалья 100
4.1. Засоленные почвы в структуре почвенного покрова Прибайкалья 100
4.2. Карта засоленных почв и база данных к ней 103
4.3. Дистанционные исследования засоленных почв 105
Глава 5. Особенности педогалогенеза в эколого-мелиоративных комплексах 109
5.1. Генезис засоленных почв 109
5.2. Эколого-мелиоративный комплекс 124
5.3. Педогалогенез и геохимия в эколого-мелиоративных комплексах Приольхонья и о. Ольхон 126
5.4. Экология микроорганизмов в засоленных почвах 153
5.5. Педогалогенез и геохимия в эколого-мелиоративных комплексах Кудинской депрессии 159
5.6. Педогалогенез и геохимия в эколого-мелиоративных комплексах гипсоносных (гажевых) почв 169
5.7. Техногенно нарушенные гипсоносные почвы 183
5.8. Анализ почвенных показателей с помощью математических методов 186
Глава 6. Влияние криогенеза на процессы солеобмена в эколого-мелиоративном комплексе 193
6.1. Проявления и влияние криогенного фактора на почвы 193
6.2. Процессы засоления-рассоления в почвах Приольхонья в условиях криогенеза 197
6.3. Процессы засоления-рассоления в почвах долины р. Куда в условиях криогенеза 199
Глава 7. Почвы около минеральных источников 204
7.1. Характеристика почв около минеральных источников 207
7.2. Почвы около Олхинских источников (разнообразных по химическому составу) 208
7.3. Почвы около Нукутских источников (сероводородных) 213
7.4. Почвы около Усольских источников (хлоридно-натриевых) 222
7.5. Почвы около Усть-Кутских источников (хлоридно-натриевых) 223
7.6. Почвы около источников р. Киренги (разнообразных по химическому составу) 227
7.7. Почвы около некоторых источников Забайкалья (разнообразных по химическому составу) 233
7.8. Почвы около минеральных источников Восточного Саяна 242
Глава 8. Эколого-мелиоративное районирование и комплексы засоленных почв 246
8.1. Эколого-мелиоративное состояние земель в Приольхонье 250
8.2. Эколого-мелиоративное состояние земель в Кудинской депрессии 254
8.3. Эколого-мелиоративное районирование почв 258
8.4. Эколого-мелиоративные комплексы засоленных почв 260
Заключение 267
Список сокращений 269
Список литературы 270
Приложения 304
- Современные теории накопления солей в почвах
- Генезис засоленных почв
- Почвы около Олхинских источников (разнообразных по химическому составу)
- Эколого-мелиоративные комплексы засоленных почв
Современные теории накопления солей в почвах
Галогенез – это процесс поверхностного концентрирования природных вод, который приводит к выпадению в осадок солей и формированию насыщенных растворов [Основы гидрогеологии, 1982]. Галогенез – это направленный ландшафтно-геохимический процесс, в результате которого идет аккумуляция в ландшафтах легкорастворимых солей. Он включает в себя процессы мобилизации, водной миграции и выпадения из растворов солей, протекающие внутри ландшафтов, в элементарных и каскадных ландшафтно-геохимических системах [Глазовская, 1988а, с. 59]. Засоленные почвы образуются в результате совокупных процессов отложения легкорастворимых солей – галогенеза. Они формируются в аридных зонах при участии галогенных почвообразующих пород (каменная соль, гипс и др.), приурочены к степным и сухостепным ландшафтам и занимают ложбины, конусы выноса, шлейфы склонов, участки вокруг озер. Источниками и причинами накопления солей в почвах служат: соляные залежи; выщелачивание солей атмосферными осадками из почвообразующих пород и снос их на дно бессточных котловин; криоаридный климат, способствующий физико-химическому выветриванию горных пород и снос продуктов выветривания; минерализованные воды и даже органические остатки [Дзенс-Литовский, 1938, 1951, 1955, 1970; Николаев, Ведерников, 1939; Николаев, Надеждин, Угаров, 1948; Николаев,1949а; 1949б; Атлас Иркутской области, 1962; Ишигенов, 1972; Волковин-цер, Градусов, Чижикова, 1975; Кузьмин, 1976б; Волковинцер, 1978; Распространение и химизм соленых … , 1997; Куликов, Мангатаев, 2000; Атлас Иркутской области, 2004].
Анализ экологических факторов соленакопления позволил М. А. Корзуну с соавторами [1969] выделить округа засоленных почв: верхняя и нижняя Присаян-ская ступени (морские кембрийские отложения); Иркутско-Черемховская равнина (красноцветные, карбонатные терригенные, развитые на осадочных породах кембрия) с наибольшим распространением засоленных почв.
В настоящее время по вопросу образования в природе соды существует несколько теорий.
Теория образования соды при выветривании кристаллических пород И. Н. Антипова-Каратаева [1953], согласно которой источником натрия являются материнские породы (полевые шпаты).
Теория образования соды в результате реакции обменного разложения нейтральных солей и карбонатов щелочных земель Гильгарда, согласно которой образование соды в природе протекает по реакции CaCО3+Na2SO4+CO2, подтвержденная К. К. Гедройцем [1912, 1926]. Но при засолении карбонатных пород хлоридами и сульфатами натрия из грунтовых вод при высоком содержании хлористого натрия накопления соды в почве не происходит [Антипов-Каратаев, 1953; Карнаухов, 1969].
Коллоидно-химическая обменная теория образования соды Гедройца [1912, 1926]. Содообразование связано с реакцией вытеснения поглощенного натрия из солонцовых почв. Реакция протекает по уравнению: 2Na+(почва) + CaCO3 = Ca2+(почва) + Na2CO3, или Na+(почва) + H2CO3 = H+(почва) + NaHCO3 + Na2CO3. Согласно первой реакции, по Гедройцу, солонцовая почва, выделяющая соду, превращается в нормальную зональную почву, а согласно второй – в осолоделую почву, или солодь. Растворы, содержащие соду, очень медленно передвигаются через толщу почвогрунта, интенсивно поглощаясь дисперсной массой, и осолон-цовывают его. В результате коллоидно-химических реакций в почве возможно некоторое накопление соды, но аккумуляцию больших количеств Na2CO3 в солончаках и содовых озерах нельзя объяснить данной теорией.
Теория биогенного накопления соды в природе – это процесс, связанный с жизнедеятельностью сульфатредуцирующих бактерий Spirillium desulfuricans, Sporovibrio desulfuricans и Vibrio Rubenhschikii [Рубенчик, 1947; Карнаухов, 1969, 1978, 1980]. Согласно исследованиям М. В. Федорова [1938], Л. И. Рубенчика [1947], А. Р. Вернера и Н. В. Орловского [1948], сульфатредуцирующие бактерии являются анаэробами, и для их жизнедеятельности необходимо присутствие солей серной кислоты и органических соединений. Десульфаризация нефтяных месторождений также происходит под влиянием сульфатредуцирующих бактерий. При застое вод бактерии попадают в условия выраженного анаэробиозиса и, используя органические вещества почвы в качестве энергетического материала, разрушают сульфаты до сульфидов, которые, реагируя с водой и углекислотой, превращаются в карбонаты и соду. Реакция протекает по схеме: CaSO4, MgSO4, Na2SO4 + органическое вещество = CaS, MgS, Na2S + H2O + CO2 = CaCO3, MgCO3, Na2CO3 + H2S.
Процесс биогенного накопления CaCO3, MgCO3, Na2CO3 имеет место в соленых озерах Забайкалья [Франк-Каменецкий, 1923]. Интенсивность редукции сульфатов может достигать величины 19 мг H2S на килограмм озерного ила в сутки. При редукции сульфатов натрия образуются карбонаты, бикарбонаты натрия и сероводород, но образовавшаяся щелочь не всегда накапливается в почве. Поэтому биогенное появление соды не всегда сопровождается ее накоплением.
Если наряду с сульфатами натрия содержится гипс, то он нейтрализует соду по схеме: Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4. В этом случае в почве будет осуществляться микробиологический круговорот сернокислого натрия: Na2CO3 + + H2S = Na2CO3 + CaSO4 = Na2SO4 + CaCO3. Вторичный Na2SO4 подвергнется новому превращению сульфатредуцирующими бактериями. Этот круговорот будет совершаться до тех пор, пока не израсходуется весь гипс почвы. Поэтому при наличии в почвах сернокислого натрия и гипса в условиях постоянного или временного избыточного увлажнения происходит двойной биогенный процесс накопления углекислого кальция, связанный с редукцией сульфата натрия и сернокислого кальция по схеме: CaSO4 + органическое вещество = CaS + H2S+ + CO2 = CaCO3 + H2S. Отсутствие соды в луговых и лугово-болотных почвах Прибайкалья, развитых на гипсоносных отложениях, подтверждает высказанное положение. В этих почвах и верховодках, залегающих на сезонной мерзлоте, содержатся сульфаты кальция и натрия. Соленакопление в почве замедляется или совсем прекращается, когда одновременно с сульфатредуцирующими бактериями присутствуют тионо-вые или серобактерии, окисляющие серу и использующие углекислый газ карбонатов, окисляя при этом сероводород до серной кислоты [Хисматуллин, 1964; Карнаухов, 1959а, 1959б]. Большинство почв пережило гидроморфный почвообразовательный процесс, когда происходило накопление в почвообразующей породе вторичных минералов и новообразований (хлоридов, сульфатов, карбонатов и др.), что привело к их гидроморфной аккумуляции [Ковда, 2008]. Наши исследования в почвах Западного Прибайкалья подтверждают данную теорию.
И. В. Николаев [1949] считал, что основной причиной образования минеральных озер и засоленных почв около них являлись и являются выходящие на поверхность минерализованные подземные воды, а сухой и жаркий климат, бес-сточность котловин способствуют, но не являются причиной накопления солей. Когда многолетняя мерзлота в Сибири имела сплошное распространение, засоленных почв было больше, но с потеплением климата и деградацией мерзлоты процесс соленакопления сменился процессами рассоления, осолонцевания и осо-лодения [Надеждин, 1960, 1961а, 1961б, 1961в]. В настоящее время мерзлота обусловливает своеобразный гидрологический и гидрохимический режимы большинства озер. Периодически повторяющиеся процессы замерзания и оттаивания растворов, пропитывающих деятельный слой почв и пород, приводят к дифференциации веществ, входящих в их состав [Власов, Ткачук, Толстихин, 1962].
Многолетние исследования позволили выделить общие черты эволюции засоленных почв: мерзлотную и гидроморфную фазы развития (морфологически выраженные криогенные дислокации), накопление карбонатов кальция (почвы палео-криогенно-гидроморфные) [Ногина, 1964; Николаев, 1949; Макеев, 1974; 1977, 1981; Надеждин, 1961; Карнаухов, 1974, 1980]. При опускании многолетней мерзлоты возможно формирование нескольких карбонатных горизонтов. Интенсивное выветривание коренных и почвообразующих пород приводит к освобождению щелочных и щелочноземельных катионов.
В распространении засоленных почв установлена закономерность – приуроченность к поймам и первым надпойменным террасам. Степень соленакопления в почвах от верховьев рек к низовьям постепенно нарастает, достигая максимума в средних и нижних частях речных долин и падей. В этом же направлении изменяется засоление: от гидрокарбонатно-кальциевого (в верховьях рек) до сульфатно-кальциевого с долей хлоридов и магния (в средних и нижних частях рек). Ареал засоленных почв выделяется на Ольхоне и в Приольхонье. Величина сухого остатка в водных вытяжках почв пониженных элементов рельефа в ареале распространения отложений кембрия составляет до 5–6 %, вплоть до образования солевых корок на поверхности почв. Максимум соленакопления приурочен к верхней части почвенного профиля, что свидетельствует о прогрессирующем засолении почв региона [Хисматуллин, 1964, 1979]. Таким образом, широкому проявлению процессов соленакопления в почвах речных долин в ареале распространения отложений верхнего кембрия способствуют: соленосность горных пород; минерали-зованность грунтовых вод и почвенно-грунтовых вод; расчлененность рельефа, локализующая явления соленакопления в долинах рек и падей; недостаточно влажный климат. Нами выявлено, что количественное распределение солей по профилю засоленных почв зависит от почвообразующих пород. В почвах, формирующихся на аллювии, максимум солей отмечается в слое 10–20 см, вглубь содержание солей резко снижается. На гаже соли накапливаются в верхнем слое почв (при высокой степени соленакопления) и в средних горизонтах почвенного профиля (при средней и низкой степенях соленакопления).
Гидрокарбонатно-сульфатное, сульфатное и гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатное засоление обусловлено близким залеганием уровня грунтовых вод. Повышенная минерализация грунтовых вод отмечается на территории Балаган-ского, Осинского, Боханского, Баяндаевского и Эхирит-Булагатского районов.
При оценке вклада антропогенного фактора в процесс засоления нами выявлено: на участках, прилегающих к Братскому водохранилищу, в результате высокого уровня грунтовых вод началось засоление почв по надпойменным террасам рек Унга, Обуса, Оса и других; слабо дренированная Кудинская депрессия и антропогенные факторы, вызывающие усиление испарения с поверхности почв (значительная распаханность территории, водная и ветровая эрозия), приводят к прогрессивному развитию процессов концентрации солей в почве и грунтовых водах.
Таким образом, самобытность почв Прибайкалья определяется особой историей развития природной обстановки и осадконакопления, гидротермическими условиями и резкими различиями между сухими и влажными сезонами теплого периода.
Генезис засоленных почв
Педосфера взаимодействует со всеми сферами Земли. Процессы, происходящие в педосфере, влияют на состав и состояние других поверхностных геосфер [Вернадский, 1965; Геохимические и почвенные исследования, 1975; Соколов, 1993; Почвенно-экологический мониторинг … , 1994; Солнцев, 2001; Ляпунов, 1971; Докучаев, 1949а, б; Вернадский, 1965, 1991; Добровольский, Никитин, 1986, 2006; Никитин, 1979, 2010а, 2010б; Добровольский, 2012]. Главная общебиосферная, общебиологическая, экосистемная и экологическая функция почвы – это обеспечение жизни на Земле за счет ее плодородия [Никитин, Щеглов, Сабодина, 2014]. В каждой почве обитают определенные сообщества организмов [Реймерс, 1990, 1994]. Как пример – экосистема на солончаках: сообщество алкалофильных и цианобактерий, микроорганизмов и растений галофитов. Для их существования необходимы: засоление почв, миграция соленых растворов в почвенной толще, щелочной рН почвы и почвенного раствора, наличие пор, в которых они обитают. В настоящее время цианобактерии встречаются преимущественно в экстремально неблагоприятных условиях жизни – в горячих источниках (термальные источники Прибайкалья), соленых водах озер (Тажеранские степи) и засоленных почвах (пленки и корочки). Для сохранения биоразнообразия важна протекторная функция почвы – консервация в жизнеспособном состоянии различных переживающих стадий организмов (споры микроорганизмов, банк семян). Нами выявлено, что в гидролакколите находятся законсервированные (замороженные) микроорганизмы. При потеплении климата они способны продуцировать парниковые газы, что отразится на газовом составе атмосферы [Добровольская, Лысак, Звягинцев, 1986; Добровольский, Никитин, 1986; Звягинцев, 1978].
Поглощение газов, накопление и преобразование твердого вещества в атмосфере происходит благодаря атмосферной функции почвы [Степанов, 2011; Никитин, 1979; Никитин, Щеглов, Сабодина, 2014].
Почва – это источник для обнаружения и описания неизвестных организмов. Феномен некультивируемых микроорганизмов позволяет предположить, что их истинное разнообразие в почве огромно. Молекулярно-биологические методы исследования выявили в почвах Приольхонья гетеротрофные микроорганизмы, среди которых: 50 % Uncultured bacterium, 12 % Pseudomonas sp., 12 % Methylobacter sp. и Methyloccales bacterium, 12 % Sphingomonadaceae bacterium, 14 % Uncultured soil bacterium (определение И. Г. Кондратова, Лимнологический Институт СО РАН).
Вопросы генезиса засоленных почв в Западном Прибайкалье всегда были дискуссионными. Это связано с генезисом засоленных почв в сложных экологических условиях, отягощенных региональными особенностями почвообразования: своеобразием истории развития природной обстановки и осадконакопления; внутригодовыми изменениями гидротермических показателей; различиями между сухими и влажными сезонами теплого периода; совпадением периодов высоких температур и наибольшей увлажняемости [Агапитов, 1878; Прейн, 1894; Николаев, 1949; Макеев, 1959; Надеждин, 1961б; Мартынов, 1964, 1965; Уфимцева, 1963; Ногина, 1964, 1965, 1972; Соколов, 1970; Соколов, Таргульян, 1976; Корзун, 1979; Грачева, Таргульян, 1979; По почвам … , 1980; Копосов, 1983; Кузьмин, 1962, 1976а, 1980, 1984, 1988; География почв районов ... , 1984; Проблемы использования ... , 1984; Убугунова, Цыбжитов, Большаков, 1985].
Засоление почв в Западном Прибайкалье возможно как в гидроморфных, так и автоморфных условиях. Имеет место факт нахождения засоленных дерново-подзолистых почв под лесом, называемых подзолисто-солонцеватыми или подзолистыми остаточно-осолоделыми [Николаев, 1949; Мартынов, 1958; Макеев, 1959; Надеждин, 1961; Кузьмин, 1962; Корзун, Ивельский, 1969; Коляго, Сазонов, 1975]. Оподзоливание принимается за второстепенный процесс, проявляющийся во влажные периоды года, когда возможна инфильтрация кислых почвенных рас 111 творов, а слабокислая или нейтральная реакция может быть результатом их криогенной метаморфизации. Современному таежному периоду предшествовал период «тундростепей» с широким распространением многолетней мерзлоты, явившейся одной из причин солончаковатости почв этого периода. В процессе деградации мерзлоты началось осолодение почв и оподзоливание в условиях подпитки минерализованными грунтовыми водами и дренирования ими соленосных кембрийских пород. Высокие величины рН, низкие показатели обменной кислотности, наличие аморфной кремнекислоты связаны с осолодением и присутствием в почвах обменного натрия. В настоящее время идет процесс осолодения почв в сочетании с дерновым процессом. Насыщение почв натрием возможно минерализованными грунтовыми водами, содержащими щелочные катионы, поступающими снизу вследствие капиллярного поднятия воды [Гедройц, 1926; Прасолов, 1927; Базилевич, 1947, 1954, 1965]. Наличие «аморфной» кремнекислоты в почвах является признаком, отличающим осолоделые почвы от подзолистых. При отсутствии карбонатов возможны повышенные значения рН, что объясняется былой карбо-натностью пород и в прошлом гидроморфной стадией развития. В то же время карбонатность и засоленность почвообразующих и подстилающих пород, а также минерализация грунтовых вод и верховодки обусловливали развитие процессов засоления [Воробьева, Раднаев, 1994].
Дерново-карбонатные почвы формируются на водоразделах и их склонах на элювиальных, элювиально-делювиальных и делювиальных отложениях. Грунтовые воды залегают на глубине от 5 до 10–20 м, преимущественно гидрокарбонатные, минерализацией до 1 г/л. Развитие почв шло по схеме: засоление – рассоление (осолонцевание) – рассолонцевание (осолодение) [Николаев, 1949; Макеев, 1959]. Отдельные этапы могли повторяться или накладываться друг на друга. Среди этих почв встречаются осолоделые [Мартынов, 1958; Лопатовская, Киселева, 2016].
Черноземы занимают около 10 % территории Прибайкалья. Формируются в лесостепной зоне, на контакте леса и степи, при выходе из сферы влияния поч-венно-грунтовых вод на древних террасах, склонах на юрских и кембрийских по 112 родах. Почвы относятся к фациальному подтипу длительно промерзающих и длительно сезонно-мерзлотных [Карнаухов, 1979]. Эволюция почв шла по схеме: луговые или лугово-болотные (вероятно, засоленные) – лугово-черноземные – черноземы в результате активного дернового процесса [Николаев, 1949; Надеждин, 1961а, 1961б; Кузьмин, 1988]. В большинстве случаев сибирский чернозем имеет, очевидно, генетическую связь с почвами болотными, солонцеватыми и озерными [Докучаев, 1882].
Остаточное содержание легкорастворимых солей в солонцеватых черноземах осталось от гидроморфной фазы, поэтому количество легкорастворимых солей невелико. Вероятно, почвы являются палеогидроморфными [Надеждин, 1961а; Карнаухов, 1979; Кузьмин, 1980; Морозова, 1979, 1988; Морозова, Како-урова, 1979]. Содержание водорастворимых солей от 0,17 до 0,33 % [Корзун, Кузьмин, 1979]. Наибольшее количество солей концентрируется в иллювиальном горизонте [Молодых, Рященко, Морозова, 1961; Рященко, 1970]. Преобладающий ион – НСО3- (от 0,34 до 1,24 мг-экв), сульфат-ион содержится в пределах от 0,02 до 0,50 мг-экв. Из катионов преобладает кальций (от 0,28 до 1,0 мг-экв), максимум его в иллювиальном горизонте [Какоурова, Морозова, 1979]. В нижней части профиля выделяются осолонцованные горизонты, в которых содержание натрия достигает 2–4 % от емкости поглощения [Кузьмин, 1980].
Черноземы – это самые плодородные почвы Прибайкалья. Из агротехнических мероприятий необходимо накопление и сохранение влаги, противоэрозион-ные мероприятия, орошение [Карнаухов, 1979; Карнаухов, Морозова, Какоурова; 1976; Калеп, 1978; Повышение эффективности..., 1976].
Почвы около Олхинских источников (разнообразных по химическому составу)
Олхинское месторождение радоновых вод расположено на юге Иркутского артезианского бассейна у подножия Олхинского плато, в 1,5 км от железной дороги Москва – Владивосток и в 2,5 км от дороги Иркутск – Култук, в 27 км юго западнее г. Иркутска, в 5 км южнее г. Шелехова, на левом берегу р. Олха, правого притока р. Иркут (N 5209 505”, E 10406 267”). Источник разгружается в виде родника, образуя небольшой водоем глубиной 0,1–0,6 м, площадью 1 м, на дне которого заметны фонтанирующие выходы подземных вод (грифоны). Температура воды в течение всего года – 4,5–5,0 С. Дно водоема сложено заиленным песком с примесью щебня, детрита. На отдельных участках водорослевый войлок. Из родниковой чаши вытекает ручей, через 1,5 м он впадает в р. Олха.
Макрокомпонентный состав воды, в зависимости от времени года, представлен: гидрокарбонатом (75–93 %/экв.), сульфатом (6–32 %/экв.), хлором (5– 15 %/экв.), кальцием (18–62 %/экв.), натрием (25–32 %/экв.), магнием (23– 50 %/экв.), рН 7,2–7,9. Минерализация 0,10–5 г/л, со слабым содержанием радона [Богомазова, 1983].
Источник Олхинский-1 располагается около месторождения минеральной воды «Иркутская», добываемой из скважины с глубины свыше 300 м [Ломоносов, Кустов, Пиннекер, 1977; Биота водоемов … , 2009; Сообщества зообентоса … , 2010]. Анализы воды проводились в течение трех лет в разные сезоны года. Вода маломинерализованная, хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатная натриево магниево-кальциевая, реакция среды слабощелочная (Таблица 34). Из микрокомпонентов в воде присутствуют (мг/л): бор – 0,0–0,2; бром – 0,0–0,77; иод – 0,0– 1,84; фтор – 0,92–1,4; стронций – 0,10; барий – 0,03–0,1; марганец – 0,01–0,06; цирконий – 0,12; железо – 0,4.
Источник Олхинский-2 расположен на берегу р. Олха около автотрассы, примерно в 800 м от первого. Воды источника имеют среднюю минерализацию (3–10 г/дм3). Основной химический состав данной воды представляют: сульфаты (58–59 %/экв), хлор (32–34 %/экв), кальций (41–43 %/экв), натрий (38–47 %/экв), магний (19 %/экв). В составе растворенного газа обнаружены: азот (67,2–80,1 %), углекислый газ (10,8–28,4 %), кислород (6,84–7,82 %). рН воды– 6,8–8,0.
Источник 3 расположен около автодороги, вода поступает со склона и изливается в р. Олха. Вода маломинерализованная, холодная, слабощелочная, гидрокарбонатно-хлоридная кальциево-магниево-натриевая и хлоридно гидрокарбонатная натриево-магниево-кальциевая (в зависимости от времени года).
В почвенном профиле выявлено чередование почвенных горизонтов разной мощности и гранулометрического состава (от мелкого щебня и песка до легких и тяжелых суглинков). Почвы – слабозасоленные, сумма солей от 0,04 до 0,18 %. Максимум солей сосредоточен в верхней части профилей (Рисунок 50). Почва се-рогумусовая метаморфизованная. Профиль почвы: AYsa–Cm–C .
Почвы засолены нейтральными солями, сумма солей – 0,1–0,7 %, рН 8,3. В химическом составе почв преобладают: хлориды, сульфаты кальция, магний и натрий. На удалении 5 м от источника происходит увеличение сульфатов натрия и кальция. Почва серогумусовая дерновая (карболитоземы) типичная засоленная. Профиль почвы: AY–C(Ca)sa–[A–C].
Другой разрез заложен в 1 м от родника (Рисунок 51).
В разрезе 2 в 5 м от источника химический состав водной вытяжки из почв сульфатно-кальциево-натриевый. Разрез 3 расположен у кромки источника, имеет короткий профиль, состав вытяжки гидрокарбонатно-хлоридный магниево-кальциевый, в разрезе 4 гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатный кальциевый. Во всех почвах сумма солей от 0,1 до 0,7 %. Почвы незасоленные. Катионно-анионный состав почв соответствует химическому составу воды источников. Минеральный источник не влияет на засоление почвы. Химический состав воды позволяет ее использовать в качестве лечебно-питьевой [Лопатовская, 2011]. Однако близость Иркутского алюминиевого завода требует проведения ежегодных гидрохимических исследований и экологической экспертизы.
Эколого-мелиоративные комплексы засоленных почв
При глубокой проработке вопроса эколого-мелиоративного районирования установлено, что при выделении почвенно-мелиоративных районов и подрайонов предложенная ранее характеристика почвенного покрова недостаточно информативна. Она не позволяет учесть эколого-мелиоративное состояние почв и разработать принципиальную схему заданий на проектирование и обоснование состава и размещения мелиораций. Чтобы восполнить пробел при районировании засоленных почв, предлагается при выделении руководствоваться картой почвенных эко-лого-мелиоративных комплексов засоленных почв.
Поскольку в почве сфокусировано взаимодействие всех компонентов ландшафта (солнечной радиации, приземной тропосферы, живого вещества, геологической породы, грунтовых и атмосферных вод), для оценки плодородия почв важно выявить засоление почв, влияющее на естественные и культурные биоценозы. При эколого-мелиоративной оценке и назначении мелиораций мы учитываем уже накопившиеся вредные для растений продукты почвообразования и процессы, инициирующие их появление (в данном случае засоление). Таким образом, предлагаем меры воздействия на почвы и составляющие элементарного ландшафта. Отсюда вытекает необходимость при почвенно-мелиоративном картографировании составлять картографическую модель, основной таксономической единицей которой является эколого-мелиоративный комплекс засоленных почв. Он может быть представлен в виде взаимодействующих и взаимообусловленных составляющих элементарного ландшафта: почва – грунт – грунтовая вода, учитывая при этом условия миграционной направленности химических элементов (веществ) [Лопатовская, Михайличенко, 2002].
По условиям миграционной направленности элементов в виде растворов почвенные эколого-мелиоративные комплексы нами подразделяются на элювиальные, элювиально-аккумулятивные и аккумулятивные.
Элювиальные комплексы для засоленных почв выделять не целесообразно, поскольку они приурочены к хорошо дренированным водораздельным поверхностям, грунтовые воды залегают глубоко и на процесс засоления не влияют. Идет преимущественно вынос вещества с нисходящими токами влаги и биогенная аккумуляция элементов. Эти комплексы – автономны, по гидрогеологическому режиму относятся к автоморфным. Миграция продуктов почвообразования имеет латеральную направленность.
Элювиально-аккумулятивные (транзитные) комплексы по характеру миграции вещества являются переходными от элювиальных к аккумулятивным комплексам. Для них характерна латеральная миграция веществ, т. е. большая их часть при незначительной аккумуляции проходит транзитом. Они также могут рассматриваться как гетерономные, так как в них поступают вещества из вышерасположенных элювиальных комплексов. По гидрологическому режиму относятся к автоморфно-гидроморфному, поскольку они периодически испытывают атмосферное и грунтовое увлажнение вследствие сезонного колебания уровня грунтовых вод. В гидроморфную фазу почвы аккумулируют вещества, поступающие из грунтовых вод.
Аккумулятивные комплексы засоленных почв приурочены к отрицательным элементам рельефа и являются областями конечного химического и твердого стока, конечным пунктом геохимической миграции веществ, поступающих из вышележащих комплексов. Поступление и аккумуляция веществ происходит из-за испарительной концентрации грунтовых вод, залегающих на глубине выше критической, и биогенной аккумуляции элементов. Эти комплексы относятся к гетерономным (подчиненным – формирующимся в условиях дополнительного притока веществ с поверхностными и грунтовыми водами), а по их гидрологическому режиму – к гидроморфным (Рисунки 71).
При выделении почвенных эколого-мелиоративных комплексов (ЭМК) засоленных почв мы руководствовались следующими положениями. Под почвенным эколого-мелиоративным комплексом мы понимаем вертикальную генетически сопряженную систему почв, пород зоны аэрации и грунтовых вод, как компонентов элементарного ландшафта [Полынов, 1956; Лобова, 1960; Глазовская, 1964; Перельман, 1979, 1975; Солнцев, 2001] и их парагенетические ассоциации, образующие почвенно-геохимические ландшафты – катены.
Эколого-мелиоративные комплексы являются составной частью почвенно-геохимического ландшафта. Критерием выделения эколого-мелиоративного комплекса служит тип почвенно-геохимического ландшафта; например, аккумулятивные почвенные ЭМК – это часть аккумулятивных ландшафтов с преобладающими на них солончаками.
Другой критерий выделения комплексов – направление основного процесса почвообразования (осолонцевание, засоление и др.). Он обусловливает эколого-мелиоративное состояние почвы. При этом учитываются: рельеф; растительность и сельскохозяйственные угодья; почвы; литология, мощность, засоление, генетический тип отложений пород зоны аэрации; грунтовые воды, глубина залегания, минерализация, химизм.
Понятие ЭМК засоленных почв вбирает в себя понятие о почвенных и геологических комплексах, объединяемых на ландшафтно-геохимической основе, обязывающее рассматривать компоненты и комплексы сопряженно, отмечая их взаимообусловленность. Это служит теоретическим базисом для мелиоративной их оценки и для основы правильной организации проведения специальных исследований (мелиоративных, агрохимических, тепловых, удобрительных, оросительных, химических), необходимых для разработки современных проблем ландшафтного земледелия [Угланов, 1986].
Засоленные почвы занимают аккумулятивные формы рельефа с абсолютными отметками 400–600 м.
Для создания карты-схемы ЭМК засоленных почв выбраны территории Западного Приангарья, в которых наиболее развито сельское хозяйство. Они располагаются в основном по долинам рек: Ангара, Куда, Залари и их притоков (Рисунки 72, 73).