Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Природные условия почвообазования на территории Республики Башкортостан 10
1.1. Природные условия почвообразования 10
1.2. Эколого-генетическая характеристика основных типов почв 26
1.3. Эколого-генетическая характеристика засоленных почв 36
Глава 2. Объекты, методы и условия проведения исследований 45
Глава 3. Почвы засоленного ряда Зауральской степной зоны и оптимизация их агроэкологических свойств 47
3.1. Характеристика почв засоленного ряда и мероприятия по оптимизации их агроэкологических свойств (литературный обзор) 47
3.2. Характеристика природных почв засоленного ряда Зауральской степной зоны 61
3.3. Оценка состояния почв в условиях длительного сельскохозяйственного использования 75
3.4. Использование природных агрономических удобрений для повышения плодородия почв 3.4.1. Ресурсы природных агрономических удобрений и их характеристика 85
3.4.2. Сырьевая база фосфорных удобрений 96
3.4.3. Использование природных агрономических удобрений для повышения плодородия чернозема южного 101
Глава 4. Влияние нефтедобычи на солевой режим почв в различных природно-климатических зонах Южного Приуралья 121
4.1. Изменение свойств почв при техногенном засолении и в процессе рекультивации (литературный обзор) 121
4.2. Изменение свойств серых лесных почв при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами в Северной лесостепной зоне 127
4.3. Изменение свойств светло-серых лесных почв при загрязнении сырой нефтью в Северной лесостепной зоне 145
4.4. Изменение свойств почв при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами в Предуральской степной зоне 182
4.4.1. Влияние длительности загрязнения нефтепромысловыми сточными водами на свойства почв на территории Туймазинского месторождения нефти 182
4.4.2. Изменение свойств почв, подстилающих пород и грунтовых вод при эксплуатации пруда накопителя нефтепромысловых сточных вод на территории Шкаповского месторождения нефти 197
4.4.3. Трансформация чернозема типичного при техногенном засолении и в процессе рекультивации с использованием природных удобрений и мелиорантов 212
4.5. Сравнительная характеристика свойств засоленных и осолонцованных почв природного и техногенного происхождения 232
Глава 5. Влияние длительного орошения на свойства почв 235
5.1. Влияние орошения на свойства и солевой режим почв (литературный обзор) 235
5.2. Влияние длительного орошения на свойства черноземов выщелоченных в Южной лесостепной зоне 255
5.3. Влияние орошения на свойства черноземов в Зауральской степной зоне 271
Глава 6. Солевой режим в пойменных и осушенных почвах Предуралья 284
6.1. Характер распространения аллювиальных почв (литературный обзор) 284
6.2. Гидрогенное соленакопление в районах минеральных источников 288
6.3. Изменение солевого режима при пожарах на осушенных почвах 295
Глава 7. Изменение солевого режима в почвах долин рек Предуральской степи на территории археологических памятников 316
7.1. Характеристика почвенного покрова археологических памятников (литературный обзор) 316
7.2. Почвенно-археологическое исследование поселения древнего человека в долине р. Уршак 328
7.3. Почвенные исследования курганного могильника в долине р. Стерля 341
Выводы 351
Предложения производству 356
Литература 357
Приложения 387
- Природные условия почвообразования
- Изменение свойств серых лесных почв при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами в Северной лесостепной зоне
- Влияние длительного орошения на свойства черноземов выщелоченных в Южной лесостепной зоне
- Почвенные исследования курганного могильника в долине р. Стерля
Введение к работе
Актуальность работы. На протяжении всей истории развития почвоведения засоленные почвы являлись одним из главных объектов исследования во многих странах мира. Это объясняется, во-первых, широким распространением засоленных почв в разных регионах Земли, во-вторых, тем, что засоление - одно из главных генетических свойств и мелиоративных особенностей почв аридных и семиаридных областей, а также свойство, лимитирующее их плодородие. И, наконец, в-третьих, засоленность - один из основных признаков неблагополучного экологического состояния земель [Засоленые..., 2006].
В различных регионах засоленные почвы существенно различаются по свойствам, генезису, а следовательно, и по методам мелиорации, что вызывает различия в их освоении, рациональном использовании и борьбе с засолением. На Южном Урале в пределах Республики Башкортостан площадь собственно засоленных почв сельскохозяйственных угодий невелика и составляет 29,5 тыс. га, солонцово-засоленных - 30,8 тыс. га. Однако, площадь засоленных почв в связи с усиливающейся ксерофитизацией климата с одной стороны, наличием нефтедобывающей промышленности и мелиоративных систем (орошение, осушение) - с другой, постоянно возрастает. Все это ведет к значительному уменьшению плодородия почв, снижению биопродуктивности и ухудшению качества сельскохозяйственной продукции.
Для принятия своевременных и адекватных мер по предупреждению засоления и осолонцевания почв и разработки экологически приемлемых и экономичных способов их использования и восстановления необходимо комплексное изучение почв засоленного ряда в естественных и агротехпогенных условиях региона.
Целью исследований явилось изучение процессов формирования засоленных почв в естественных и агротехпогенных ландшафтах, трансформации их свойств и режимов при развитии засоления, поиск экологически обоснованных методов их мелиорации и рекультивации.
В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:
-
Изучить характер распространения, свойства природных почв засоленного ряда и их изменение при длительном сельскохозяйственном использовании.
-
Изучить возможность повышения плодородия засоленных и осолонцованных почв в Зауральской степной зоне с использованием природных агрономических удобрений и мелиорантов.
3. Изучить влияние нефтедобычи на солевой режим почв в различных
природно-климатических зонах Южного Предуралья и разработать методы их
рекультивации.
4. Исследовать воздействие прудов-накопителей нефтепромысловых
сточных вод на почвы, породы и подземные воды и их состояние через 40 лет
после загрязнения при отсутствии рекультивации.
-
Изучить изменение солевого режима почв при орошении, осушении и в местах выхода подземных минерализованных под.
-
Оценить изменение солевого режима почв в степной зоне Прсдуралья на примере погребенных почв археологических памятников бронзового века.
Научная новизна. Впервые для условий Южного Урала проведены комплексные исследования почв засоленного ряда в естественных и агротехногенных условиях. Изучены запасы и состав природных агрономических удобрений и показана эффективность использования сапропеля, сплавины и цеолита для улучшения свойств и биопродуктивности как природных, так и техногенно засоленных и осолонцованных почв. Показаны сходства и различия комплекса свойств в профиле засоленных и осолонцованных почв естественного и техногенного происхождения. Выявлен механизм вторичного засоления почв, загрязненных сырой нефтью, при проведении биологической рекультивации через 15-30 лет после загрязнения. Установлено, что для опреснения подземных вод, загрязненных в результате воздействия пруда-накопителя нефтепромысловых сточных вод (НСВ), должно пройти 140 лет. Выявлен механизм засоления чернозема выщелоченного при длительном орошении маломиаерализованной водой в овощном севообороте, Выявлены процессы гидрогенного накопления солей в местах выхода минеральных источников на дневную поверхность. На примере изучения почв археологических памятников показано, что природные условия равнинного междуречья в Предуральской степи за последние 3,5 тысячи лет способствовали рассолению почв.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Генезис, распространение, свойства природных почв засоленного ряда Южного Урала. Ухудшение их агроэкологических свойств при длительном сельскохозяйственном использовании и повышение плодородия путем использования природных агрономических удобрений.
-
Формирование засоленных и осолонцованных почв при загрязнении сырой нефтью и высокоминерализованными НСВ, сходства и различия комплекса их свойств с природными почвами засоленного ряда.
-
Проведение рекультивации техногенно засоленных и осолонцованных почв насыщенных основаниями и (или) имеющих свободные карбонаты в своем профиле без использования кальций содержащих мелиорантов. Процесс замещения натрия в почвенно-поглощающем комплексе имеющимся в почве кальцием активизируется при фитомелиорации и использовании природных удобрений.
4. Пруды-накопители нефтепромысловых сточных вод - источники
загрязнения пород, грунтовых вод и почв. Повышение минерализации
подземных вод и смена химического состава в зоне их влияния, накопление
токсичных элементов (выше ПДК) в растениях и почвах на территории,
превышающей площадь непосредственного воздействия.
5. Влияние мелиорации на солевой режим почв и механизм засоления при
орошении черноземов маломинерализованными водами.
б. Анализ направленности процессов засоления-рассоления на основании сравнительного изучения современных и погребенных почв археологических памятников.
Реализация результатов исследований и практическая значимость.
На основе результатов исследований, проведенных совместно с институтом БашНИПИНефть, разработан и внедрен руководящий документ «Проведение рекультивации техногсшго-нарушенных земель при добыче нефти» РД 39-00147275-056-2000. БашНИПИНефть. Уфа, 2000. 102 с. Разработаны способы очитки почв от нефтяных загрязнений (Патенты РФ № 2170.149; № 2198747; № 2199406). Совместно с ОАО ПИИ «Башгипроводхоз» проведены почвешю-мелиоративные обследования и составлены рекомендации по использованию почв на оросительных системах (Абзелиловский, Зилаирский, Буздякский, Уфимский, Стерлитамакский районы Республики Башкортостан).
Материалы исследований используются в учебном процессе при чтении курса «Мелиорация и рекультивация земель» на факультете Землеустройство и лесное хозяйство Башкирского государственного аграрного университета и курса «География рекультивируемых ландшафтов» на Географическом факультете Башкирского государственного университета.
Связь работы с научными программами. Различные этапы диссертационной работы были поддержаны: ірантами РФФИ конкурс «Агидсль» №№ 02-04-97912, 05-04-97907, 05-04-97902; грантом РПІФ № 06-01-84102; Комиссией про грантам при Президенте РФ (МК-1587.2004.5); Программами фундаментальных исследований ОБН РАН: ((Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами» (2003-2005 г.г.) и «Биологические ресурсы России: Фундаментальные основы рационального использования» (2006-2008 г.г.); Государственными научно-техническими программами Академии наук Республики Башкортостан (1999-2009 г.г.).
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на региональных конференциях: Республика Башкортостан, Уфа 1998-2010 г.г. На всероссийских конференциях: Съезды общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Суздаль, 2000; Новосибирск, 2004; Ростов-на-Дону, 2008; Докучаевские молодежные чтения. Санкт-Петербург, 2002; 2004; «Проблемы геоэкологии Южного Урала». Оренбург, 2005, 2007; «Природообустройство и рациональное природопользование». Москва, 2005; «Почвоведение и агрохимия в XXI веке». Санкт-Петербург, 2006; XIII Всероссийская школа «Экология и почвы». Пущипо, 2006. На международных конференциях: «Современные проблемы загрязнения почв». Москва, 2004; «Плодородие почв - уникальный природный ресурс - в нем будущее России». Санкт-Петербург, 2008; «Soil and Water Conservation, Climate Change and Environmental Sensitivity». Budapest. Hungary, 2008; «Global Change - Challenges for Soil Management: From Degradation on through Soil and Water Conservation to Sustainable Soil Management». Тага Mountain. Serbia, 2009; «Soil Fertility and Soil Productivity, Two Features to be Distinguished - Differences of Efficiency of Soils for Land Uses, Expenditures and Returns». Berlin. Germany, 2010.
Общий список опубликованных работ состоит из 47 наименований. По теме работы изданы 2 монографии, в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, опубликовано 19 статей.
Исходные материалы. В основу работы положены результаты многолетних (1996-2009 г.г.) полевых, модельных и аналитических исследований, проведенных в лаборатории почвоведения Учреждения РАН Институт биологии Уфимского научного центра РАН.
Объеюы и методы исследований. Объектами исследований явились основные типы почв, сформированные в разных почвеино-климатических зонах Южного Урала (на территории Республики Башкортостан), подверженные естественному и агротехногенному засолению. Экспериментальная работа проводилась на основе сравнительно-географических маршрутных и обзорно-площадных экспедиционных исследований, режимных наблюдений в полевых условиях, в микрополевых и лабораторных опытах. Почвенные разрезы закладывались в различных ландшафтах на почвах засоленного ряда природного генезиса и на участках с характерными признаками техногенного воздействия: загрязненных (нефтью, высокоминерализованными сточными водами), заболоченных, осушенных, орошаемых, пирогенно-деградированных и при необходимости и возможности, на аналоговых фоновых почвах. Образцы почв отбирали из основных генетических горизонтов, их лабораторно-аналитические исследования проводились в соответствии с принятыми в почвоведении методами. Обработка материалов выполнена с использованием методов математической статистики.
Структура и объем работы. Работа изложена на 409 страницах и состоит из введения, 7 глав, выводов, библиографического списка из 321 наименований, в том числе 54 - зарубежных авторов, включает 94 таблицы, 34 рисунка и 18 приложений.
Личный вклад автора, Автором определены цели и задачи исследований, принято участие в проведении десятков экспедиционных и маршрутных выездов, заложении почвенных разрезов и полевых опытов, ряде аналитических исследований, обработаны и обобщены полученные материалы. Часть работ по изучению использования природных удобрений для повышения плодородия засоленных почв в Зауральской степной зоне выполнены совместно с к.б.н. Дашкиным СМ., которой защитил кандидатскую диссертацию под руководством автора.
Выражаю глубокую признательность и благодарность зав. лабораторией почвоведения д.б.н. проф. Габбасовой И.М., чл. корр. АН РБ д.б.н. проф. Хазиеву Ф.Х., д.б.н. [Мукатанову А,Х.[, старейшему научному сотруднику лаборатории почвоведения Ганиеву Х.И., а также к.с-х.н. Гарипову Т.Т., к.с-х.н. Назыровой Ф.И., к.с-х.н. Простяковой З.Г., к.б.н. Сидоровой Л.В., Хакимовой Г.А. и Фазлыевой Ф.Ш., оказавших огромную помощь в проведении полевых, аналитических работ и сбору материала.
Природные условия почвообразования
На территории Башкортостана представлено многообразие природных условий, что обусловлено ее физико-географическим положением. По геоморфологии выделяются увалисто-холмистые равнины Предуралья, горный Южный Урал и грядово-мелкосопочная полоса Зауралья. Находясь на стыке Европы и Азии, в переходной полосе от Восточно-Европейской равнины к Уральским горам и от них к Западно-Сибирской равнине, Башкортостан в своей природе сочетает черты прилегающих обширных разнородных пространств. Растительный и животный мир представляет собой пеструю смесь волжско-камских, уральских и сибирско-казахстанских видов. Территория республики вытянута с Севера на Юг (на 550 км), входит в пределы четырех географических зон умеренного пояса: смешанных лесов, широколиственных лесов, лесостепную и степную. Характерно, что эти зоны под влиянием рельефа отчетливо отклоняются от широтного направления, смещаясь далеко на Юг, вследствие чего различия в почвенно-растительном покрове проявляются резче с Запада на Восток, чем при продвижении с Севера на Юг. Существенную роль в этом играют Уральские горы, протянувшиеся широкой полосой с северных до южных границ республики. Они предопределили проникновение лесной зоны далеко на Юг, в глубь лесостепей и степей. На Южном Урале климат, почвы и растительность обнаруживают ярко выраженную высотную поясность, где природные ландшафты изменяются от степей и лесостепей в полосе подножий и низких предгорий до елово-пихтовой тайги на высоте от 600 до 1000-1100 м и гольцового пояса на самых высоких вершинах гор (до 1600 м и более).
На увалисто-холмистых равнинах Предуралья наблюдается проникновение на Север по низменным поверхностям и широким долинам рек ландшафтов южного .типа: лесостепной зоны в пределах лесной (Таныпская и Месягутовская лесостепь) и степной - в глубь лесостепной (Демско-Чермасанской степной коридор). В Зауралье природный ландшафт имеет облик, характерный для южной полосы Западной Сибири и северной части Казахстана.
Территория Башкортостана расположена в глубине материка и с Севера широко открыта влиянию Ледовитого океана, с Юга - засушливых регионов Казахстана и Прикаспийской низменности. Уральские горы не препятствуют проникновению зимой холодных воздушных масс Сибири. Все это определяет континентальность климата на территории республики и широкое разнообразие условий почвообразования.
Рельеф и геологическое строение. По характеру строения поверхности территория Башкортостана разделяется на три резко различающиеся между собой части: Предуральскую — равнинно-возвышенную, относящуюся к Русской платформе; Уральскую — горную, располагающуюся в области Уральской геосинклинали; Зауральскую -возвышенно-холмистую, примыкающую к Сибирской платформе. Максимальная амплитуда высот колеблется от 60 (слияние рек Белой и Камы) до 1640 м (гора Ямантау) [Кадильников, Тайчинов, 1973; Атлас Республики Башкортостан, 2005].
В Предуральской платформенной части выделяются следующие геоморфологические структуры: Бугульминско-Белебеевская возвышенность, Северные отроги Общего Сырта, Уфимское плато, Прибельская увал исто волнистая и Юрюзано-Айская равнины.
Бугулъминско-Белебеевская возвышенность находится в юго-западной части республики и вытянута от низовий р. Белой к верховьям р. Ашкадар. Поверхность возвышенности представляет собою плато с абсолютными высотами 150-200 м на севере и 420-480 м на юго-востоке. Эрозионной сетью она расчленена на систему междуречных массивов. Сложена известняками, мергелями, песчаниками, конгломератами и частично гипсами. Долины рек хорошо разработаны, в них развиты пойма и от одной до трех надпойменных террас, сложенных глинами, суглинками, песками и частично галечниками. Длина овражно-балочной сети — 0,5-1,5 км/км" площади, глубина расчленения - 50-150 м, уклоны — 1-4, вдоль долин - 20 и более.
На возвышенности активно протекает денудация, поэтому рыхлые отложения развиты слабо. Преобладает маломощный элювий коренных пород, и только на пологих склонах и речных террасах встречаются разнообразные рыхлые образования мощностью до нескольких метров.
Общий Сырт поднимается на юге Западного Башкортостана в междуречье Белой и Сакмары, является продолжением к востоку и юго-востоку поднятия Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Сложен пермскими породами: конгломератами, песчаниками, плотными глинами и частично известняками и гипсами.
Рельеф полого-выпуклый, увалистый, абсолютные высоты 340-380 м, выделяются останцевые горы с абсолютными высотами 450-600 мис сильно расчлененными склонами. Здесь широко развит карст.
Длина овражно-балочной сети на Общем Сырте — 1-1,5 км/км площади; глубина расчленения на поднятиях - 100-150 м, а в понижениях 50-150 м; уклоны - соответственно 2-4 и 1-2, на горных останцах и в долинах — местами более 20.
Долинная сеть развита несимметрично. Долины притоков р. Белой короткие, сильно врезаны в верховьях и расширены в низовьях, при выходе на Прибельскую аккумулятивную равнину. Долины притоков р. Сакмары длиннее. С востока Общий Сырт ограничен долиной Большого Ика с комплексом аккумулятивных террас.
Уфимское плато расположено на северо-восточной части республики и вытянуто вдоль р. Уфы. Представляет собой возвышенность с уплощенной поверхностью. Сложена известняками и доломитами. На междуречьях местами сохранился покров песчано-галечных и глинистых отложений третичного периода. Плато глубоко расчленена узкими каньонообразными долинами рек Уфа, Ай, Юрюзань. Абсолютная высота 300-400 м, возрастает к востоку. Восточный склон резко обрывается в сторону Юрюзано-Айской равнины, а западный пологий и широкий сливается с Прибельской увалисто-волнистой равниной. На плато широко распространен карст.
Длина эрозионной сети 1-1,5 км, а на востоке и юго-западе — более 1,5 км/км" площади; глубина расчленения в полосе влияния долин 150-300 м, в удалении от них - менее 200 м, а уклоны - соответственно 4-25 и 1-4.
Придолинные части плато подвержены активной денудации. На них преобладает маломощный элювий коренных пород. На плоских междуречьях и в долинах развиты хорошо рыхлые отложения.
Прибельская увалисто-волнистая равнина занимает центральную часть Западного Башкортостана, вытянута с Севера-Запада на Юго-Восток, имеет общий уклон поверхности с Юго-Востока на Северо-Запад и расширяется в этом же направлении. По ее осевой зоне протекает р. Белая. Рельеф Прибельской равнины усложняется в восточном направлении от полого-увалистого до грядово-волнистого. Абсолютные высоты вдоль Белой и Камы меняются от 60-80 до 120-130 м, а на междуречьях возрастают до 200-240 м. Встречаются останцевые участки с холмами высотой до 280 м, а в предгорьях - до 340 м.
В платформенной части равнина сложена в основном песчаниками, глинами, мергелями и известняками. Пониженная часть Прибельской равнины представляет собой террасовую аккумулятивную поверхность, сложенную рыхлыми четвертичными образованиями. Повышенные части рельефа равнины составляют денудационные массивы, которые по общему виду похожи на такие же массивы Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Здесь лишь междуречья шире, высота крутых склонов и холмов меньше.
Восточная часть Прибельской равнины, составляющая ее предгорную область, имеет более сложное строение поверхности, сложена сочетаниями карбонатов с галечно-песчано-глинистыми верхнепермскими образованиями.
Расчлененность рельефа в пределах Прибельской равнины характеризуется следующими показателями: длина овражно-балочной сети менее 1 км/км " площади, на повышенных участках, особенно в предгорьях, возрастает до 1,5-2 км. Глубина расчленения менее 100 м, в предгорьях увеличивается до 150-200 м; уклоны большей частью менее 2, на повышенных участках, особенно в предгорьях, достигают 2-7. Крутые уклоны характерны для многих правых склонов речных долин.
Изменение свойств серых лесных почв при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами в Северной лесостепной зоне
В северной лесостепи Республики Башкортостан природных условий, способствующих хлоридно-натриевому засолению нет, и для почв этого региона засоление в целом не характерно, за исключением техногенных случаев. Исследований проводились на территории крупнейшего в этой зоне Арланского нефтяного месторождения, где техногенное засоление происходит при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами и сырой нефтью.
Целью настоящей работы явилось изучение изменений комплекса свойств серой лесной почвы при воздействии НСВ и последующей рекультивации.
Загрязнение НСВ пахотной серой лесной почвы на пологом склоне произошло из-за порыва коллектора скважины 1379 в 1992 г. вблизи села Шушнур (химический состав воды приведен в табл. 4.1). Через год после аварийного выброса НСВ сформировался своеобразный ореол загрязнения серой лесной почвы площадью около 1 га с содержанием водорастворимых солей 0,56-1,26%. Наиболее сильное засоление отмечалось вблизи места прорыва, причем с глубиной содержание солей возрастало. Вниз по склону величина сухого остатка снижалась и в нижней части контура, ограниченного автотрассой, примерно в 1,3 км от места порыва, была минимальной и характеризовалась средним уровнем в пахотном и слабым — в переходном горизонтах. Количество обменного натрия изменялось в диапазоне 33,4-61,1% от суммы катионов в пахотных и 8,0-33,4% - в переходных горизонтах.
В 1993 и 1996 гг. сотрудниками нефтегазодобывающего управления «Арланнефть» с целью рекультивации загрязненной серой лесной почвы в два приема был внесен фосфогипс, доза которого составила около 60 т/га. На участок пашни вблизи места порыва коллектора в 1993 г. был также внесен навоз (200 т/га), который разбросали поверх прогипсованного слоя.
Для изучения эффективности проведенных мероприятий осенью 1997 и 2003 гг. нами были заложены почвенные разрезы: № 8 — на загрязненном участке, рекультивированном путем внесения фосфогипса и навоза, № 9 - на загрязненном участке без рекультивации, № 10 - на загрязненном участке, рекультивированном путем внесения фосфогипса, № 11 - на незагрязненном участке серой лесной почвы (фон) (приложение 11).
Разрез 8. Заложен в 300 м ниже скважины 1379, в 50 м к востоку от лесополосы, КНС-7. Участок загрязнен НСВ из-за порыва водовода в 1992 году. Внесен навоз из расчета 300 т/га. Пашня, кукуруза, хорошо развита.
Апах 0-28 см. Темно-серый с большим количеством сильно перепревшего навоза, темно - серого цвета, среднесуглинистый, увлажнен, рыхлый, комковато - порошистый, много корней, переход заметный по линии вспашки.
А1 28-43 см. Темно - серый, среднесуглинистый, увлажен, более плотный, порошисто - мелкокомковатый, вкрапления карбонатов. Переход постепенный. Вскипает бурно.
АВ 43-56 см. Неоднородно окрашенный, серовато - бурый с гумусовыми потеками, свежий, легкосуглинистый, слабо уплотнен, комковато-мелкоореховатый, редкие карбонаты, заметна присыпка кремнезема. Переход постепенный. Вскипает слабо.
В 56-113 см. Буровато - коричневый, влажный, легкосуглинистый, рыхлый, рассыпчато-мелкоореховатый с лакировкой по граням структурных отдельностей, не вскипает, слабая присыпка кремнезема. Переход заметный по механическому составу.
С 113-130 см. Рыжевато - бурый, средне-крупнозернистый песок, сырой, рыхлый, бесструктурный, включения очень мелкой гальки, не вскипает, переход постепенный.
СД 130-180 см. Рыже-бурый песок с прослойками и линзами глины, редко темные вкрапления по ходу перегнивших корней, железо-марганцевые конкреции, не вскипает.
Почва — серая лесная техногенно-засоленная и осолонцованная вторично-карбонатная легкосуглинистая на четвертичных аллювиальных песках, рекультивированная.
Разрез 9. Заложен в 60 м от разреза 8 на участке, загрязненном НСВ, Здесь мероприятия по рекультивации не проводились. Пашня, кукуруза слаборазвита. На поверхности долго стояла вода, илистые пленки, белесый налет, такырообразная трещиноватость, признаки перерытости, гумусово-аккумулятивный горизонт перемешан с иллювиальным. На участках, не вовлеченных в сельскохозяйственный оборот, возникло временное несформировавшееся сообщество с преобладанием Setaria viridis (L.) Beauv. (щетинник зеленый) и Echinochloa crusgalli (L.) Beauv. (ежовник обыкновенный (куриное просо)).
Апах 0-22 см. Неоднородно окрашенный из-за перерытости, светлосерый с буровато-серым и бурым оттенком, увлажнен, среднесуглинистый, уплотнен, порошисто-мелкокомковатый, местами мелко-ореховатый, точечные вкрапления карбонатов, слабая кремнеземистая присыпка, корни. Вскипает слабо. Переход по линии вспашки.
АВ 22-44 см. Неоднородно окрашенный, перемешаны горизонты АЬАВ и В, очень плотный, ореховато-призматичный. Переход заметный.
В 44-120 см. Буровато - коричневый, сырой, легкосуглинистый с линзами среднезернистого ожелезненного песка, рыхлый, рассыпчато -мелкоореховатый с лакировкой по граням структурных отдельностей, не вскипает. Переход заметный по механическому составу.
С 120-150 см. Рыже - бурый средне-крупнозернистый песок с прослойками и линзами глины, темные вкрапления по ходу перегнивших корней, железо - марганцевые конкреции, не вскипает.
Почва — серая лесная техногенно-засоленная и осолонцованная вторично-карбонатная легкосуглинистая на четвертичных аллювиальных отложениях.
Разрез 10. Заложен в 30 м к западу от лесополосы, компрессорно-насосная станция (КНС) № 7. Участок загрязнен НСВ из-за порыва водовода в 1995 году. Проведена обработка фосфогипсом на глубину вспашки, навоз не вносился. Пашня, многолетние травы, проективное покрытие 60-70%. На поверхности следы застоя весенних вод, илистый налет, такырообразная трещиноватость.
Апах 0-22 см. Светло-серый, влажный, среднесуглинистый, крупнокомковато-глыбистый, плотный, не вскипает, вкрапления фосфогипса в слое 0-10 см. Переход по линии вспашки.
А1 22-34 см. Серый, влажный, среднесуглинистый, слитой, неопределенно призматичный. Переход ясный по окраске.
A IB 34-42 см. Неоднородно-окрашенный, серовато-буроватый с темными гумусовыми затеками, сырой, среднесуглинистый, плотный, ореховато-призматичный, слабая присыпка Si02, переход постепенный.
В 42-120 см. Рыжевато-бурый, сырой, легкосуглинистый с линзами среднезернистого ожелезненного песка, рыхлый, рассыпчато-ореховатыи с лакировкой по граням структурных отдельностеи, не вскипает. Переход заметный.
Влияние длительного орошения на свойства черноземов выщелоченных в Южной лесостепной зоне
Многочисленные исследования, связанные с проблемой орошения черноземов, свидетельствуют, что эти почвы являются чрезвычайно сложным объектом для орошения. Возникающие в них процессы, их направленность и интенсивность нередко приводит к деградационным изменениям почв, которые часто трудно преодолимы, особенно в отдаленной перспективе [Николаева и др., 1995; Позняк, 1997; Приходько, 1996; Аникаиова, 1998; Лозовицкий, Каленок, 2001; Лозовицкий, 2003; Новикова, 2008]. Обобщая результаты исследований по ирригации черноземов, эти авторы пришли к выводу, что на черноземные почвы орошение влияет неблагоприятно в любом случае. При этом иногда отрицательные последствия орошения развиваются медленно, постепенно накапливаясь лишь через довольно длительный срок после начала орошения, в других случаях — очень быстро, буквально в первые годы.
В лесостепной зоне Южного Приуралья с уровнем увлажнения от среднего до умеренного нет острой необходимости в орошении. Вместе с тем, выращивание многих овощных культур без дополнительного увлажнения невозможно, а полив многолетних трав позволяет получать два -три дополнительных укоса за год.
Исследования по влиянию орошения на почвы региона практически отсутствуют, что и определило цель настоящей работы — изучить влияние различной длительности орошения на агрофизические, физико-химические свойства, фракционный состав гумуса, азота, фосфора и солевой режим черноземов выщелоченных.
Объектами исследований явились черноземы выщелоченные, на которых проводился полив многолетних трав и овощных культур в течение 5 и 30 лет. Вода для полива бралась из р. Белая. Состав воды гидрокарбонатно-кальциевый с минерализацией 0,3-0,6 г/дм" . Поливные нормы составляли в среднем 300-400 м3/га, оросительные нормы - 1600-1800 м7га.
Почвенные разрезы закладывались на орошаемых участках и неорошаемых аналогах.
Разрез 1-99. Контроль (без орошения). Заложен в с/з Дмитриевский Уфимского района, на 2-ой надпойменной террасе р. Белая. Разрез находится в 400 м к западу от трассы Уфа - Кушнаренково, 300 м к северу от кромки леса. Пашня, пшеница с подсевом многолетних трав (в 1998г.— овощи).
Апах 0-25 см - Темно-серый, влажноватый, крупно-зернисто-комковатый, тяжелосу глинистый, уплотнен, корни, переход по линии вспашки;
А1 25-45 см — Темно-серый, влажноватый, комковато-зернистый, тяжелосуглинистый уплотнен, переход постепенный;
AB 45-61 см — Темный, серовато-бурый, влажноватый, комковато-крупнозернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход заметный;
В 61-98 см — Бурый с гумусовыми затеками по ходу корней и кротовинам, влажноватый, непрочно-мелкоореховатыи, глянца нет, тяжелосуглинистый, мелкая щебенка карбонатов, переход постепенный. Вскипает от 10% НС1 с глубины 78 см;
С 98-150 см — Палево-бурый, влажноватый, непрочный, крупиокомковатый, тяжелосуглинистый, мучнистые вкрапления карбонатов, редко корни.
Почва - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый на делювиальных карбонатных суглинках.
Разрез 2-99. Орошение с 1994 г.(5 лет) Д.М. «Фрегат». Заложен в 100 м к западу от разреза 1-99. Пашня, пшеница с подсевом многолетних трав.
Апах 0-25 см — Темно-серый, влажный, непрочно-зернисто-комковатый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход по линии вспашки;
А1 25-45 см - Темно-серый, влажный, непрочно-комковато-зернистый, уплотнен, переход постепенный;
АВ 45-65 см — Темный, серовато-бурый, влажный, комковато-крупнозернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход заметный;
В 65-100 см — Бурый с гумусовыми затеками и кротовинам, влажный непрочно-мелкоореховатыи, глянец по граням структурных отдельностеи, переход постепенный. Вскипает от 10% НС1 с глубины 86 см;
С 100-150 см — Палево-бурый, влажный, непрочно-комковатый, тяжелосуглинистый, мучнистые вкрапления карбонатов.
Почва — чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый на делювиальных карбонатных суглинках.
Разрез 5-99. Контроль (без орошения). Заложен в совхозе Чапаевский Уфимского района, на 1-ой надпойменной террасе р. Белая. Разрез находится в 150 м к западу от границы полива. Пашня, соя.
Апах 0-27 см - Темно-серый, почти черный, влажноватый комковато-крупнозернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, корни, переход по линии вспашки;
А1 27-60 см - Темно-серый, влажноватый, непрочно-зернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, корни переход постепенный;
АВ 60-80 см - Буровато-серый с коричневым оттенком, влажноватый, непрочно-ореховатый с выраженной лакировкой по граням структурных отдельностеи, блестки SiCb переход заметный по цвету. Вскипает от 10% НС1 с глубины 70 см (слабое потрескивание);
В 80-105 см — Буровато-коричневатый, влажноватый, гумусовые примазки и затеки, непрочнокрупно-ореховатый, столбчатый, с редкими, редкие корни, тяжелосуглинистый;
С 105-170 см - Ярко-бурый, влажноватый, крупнокомковатый, бесструктурный, тяжелосуглинистый, Мп конкреции, блестки SiCb.
Почва - лугово-черноземная на элювиально-делювиальных карбонатных суглинках.
Разрез 6-99. Орошение (30 лет) Д.М. «Фрегат», пропашные, овощные. Заложен в совхозе Чапаевский Уфимского района, на 1-ой надпойменной террасе р. Белая. Разрез находится в 250 м к востоку от Р. 6-99. Пашня, капуста.
Апах 0-27 см — Темно-серый, почти черный, влажный, порошисто-зернисто-комковатый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход по линии вспашки;
А1 27-47 см - Темно-серый, влажный, непрочно-комковато-зернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, корни, переход постепенный;
АВ 47-65 см - Буровато-серый, влажноватый, ореховато-зернистый с легкой лакировкой по граням структурных отдельностеи, переход постепенный;
В 65-100 см — Серовато-бурый, влажноватый, непрочно-ореховато-комковатый, лакировка, блестки Si02, тяжелосуглинистый, переход постепенный, кротовины. Вскипает от 10% НС1 с глубины 75 см (шипит), с 98 см - бурно;
С 105-170 см - Бурый, влажноватый, непрочно крупнокомковатый (бесструктурный), тяжелосуглинистый, мицелии карбонатов тяжелосуглинистый, Мп конкреции.
Почва - лугово-черноземная на аллювиально-делювиальных карбонатных суглинках.
Почвенные исследования курганного могильника в долине р. Стерля
Почвенно-археологические исследования проводились на территории Николаевского могильника, расположенного на первой надпойменной террасе левого берега р. Стерля в примерно в 20 км к юго-западу от г. Стерлитамак. В физико-географическом отношении изучаемая территория относится к Предуральской степной зоне и расположена в пределах Уршак-Ашкадарской равнины. Основу геологического строения равнины составляют отложения Уфимского яруса верхнепермской системы. Эту территорию можно охарактеризовать как приподнятую волнистую равнину, расчлененную речными долинами притоков р. Белой (Уршак, Стерля, Кундряк, Ашкадар) на ряд междуречий, которые являются основными орографическими элементами. Возникшая за счет пригибания земной коры в неогене эта равнинная территория сохранила фациональные особенности процессов осадконакопления в результате проникновения с юга воды акчагыльской морской трансгрессии [Богомолов, 1954].
Развитая на этой равнине гидрографическая сеть образует междуречья с асимметричными склонами. Абсолютные высоты наиболее спокойных участков равнины достигают 220 м, характерны они для пойм и надпойменных террас. Основными почвообразующими породами являются послетретичные отложения преимущественно в виде делювиальных отложений. Делювиальные темно-бурые лессовидные суглинки и глины -самые распространенные почвообразующие породы. Они неслоисты, слабосвязанные, пылеватые, с достаточно высокой фракцией ила, местами опесчаненные, сильноизвестковые. Карбонаты в виде мицелия, реже белоглазки присутствуют в количестве 3-12%.
В связи с достаточно развитой гидрографической сетью широко распространены и почвообразующие аллювиальные отложения. Среди них встречаются галечники, гравий, пески, супеси, суглинки, глины, которые очень часто замещают друг друга в пределах поймы и надпойменных террас. Аллювиальные пески и супеси особенно характерны для террас и являются слагающими пойм и надпойменных образований. Аллювиальные суглинки и глины покрывают обширные пространства второй и третьей надпойменных террас. Они пластичны, содержат много карбонатов и по своему составу аналогичны делювиальным образованиям. Таким образом, в пределах равнины распространены преимущественно глинистые и тяжелосуглинистые породы, с достаточно сильно развитой капиллярностью, на которых образуются почвы тяжелого механического состава с большим содержанием пыли и ила и с небольшой мощностью почвенных горизонтов. Кроме того, большинство пород карбонатны, что способствует гумусонакоплению в почвах и ослабевает выщелачивание и оподзоливание [Почвы Башкортостана. Т. 1, 1995].
Территория равнины относится к зоне умеренного засушливого климата [Кадильников, Тайчинов, 1973]. Сумма активных температур колеблется в пределах 2000-2200, продолжительность безморозного периода 104-120 дней, годовая сумма осадков от 400-450 до 300-450 мм, мощность снежного покрова 30-50 м.
Климатические условия определяют особенности почвообразовательного процесса, происходящего в условиях короткого лета и продолжительного периода низких температур. Господствующим типом среди почв является чернозем. Подтиповыми представителями, имеющими преимущественное распространение, являются выщелоченные, типичные и типичные карбонатные черноземы.
Изучаемый курган находится в однотипных ландшафтных условиях по сравнению почвой фонового разреза, что делает возможным их сравнение. В пределах территории Николаевского могильника почвенный покров представлен черноземом типичным карбонатным, который характеризуется следующим строением:
Ад 0-10 см - темно-серый, сухой, комковато-порошистый, комки непрочные, среднесуглинистый, рыхлый, рассыпчатый, густо пронизан корнями растений, переход постепенный;
А1 10-37 см - темно-серый, сухой, комковато-пылеватый, небольшая примесь порошистых отдельностей, среднесуглинистый, рыхлый, рассыпчатый, переход постепенный.
В 37-62 см - серовато-бурый, влажный, непрочно-комковатый, среднесуглинистый, гумусовые языки, переход постепенный.
С 62-80 см - желто-бурая глина, влажный, непрочнолризматический, включения карбонатов типа рваного мицелия, единичные гумусовые затеки длиной 10-15 см и шириной 2-5 см.
Вскипание от 10% НС1 с поверхности профиля и до нижней границы.
Курган расположен в пределах пастбища. Приведем морфологическое описание профиля «насыпь кургана - погребенная почва» в центральной часги кургана:
Ад 0-5 см - темно-серый, сухой, комковато-порошистый, комки непрочные, среднесу глинистый, рыхлый, рассыпчатый, густо переплетен корнями растений. Переход постепенный.
А1 5-40 см - темно-серый, сухой, комковато-пылеватый, среднесуглинистый, рыхлый, рассыпчатый. Переход постепенный.
81 40-64 см - темно-серый, сухой, столбчатый, столбчатые отдельности легко распадаются на ореховатые, лакировка по граням структурных отдельностеи, тяжелосуглинистый, кротовины заполнены желто-бурым суглинком. Переход постепенный.
82 65-122 см - темно-серый, влажноватый, мелкоореховатый, тяжелосуглинистый, мягкие комочки и прожилки карбонатов типа рваного мицелия. Переход постепенный.
[А] пог 122-139 см — темно-серый, влажноватый, мелкоореховатый, среднесуглинистый, плотный, мицелий карбонатов, переход постепенный.
В 139-157 см - серовато-бурый, влажноватый, тяжелосуглинистый, столбчатый, гумусовые затеки по трещинам, лакировка по граням структурных отдельностеи. Переход постепенный.
С 157-170 см - желто-рыжая глина, влажный, бесструктурный.
Вскипание от 10% НС1 с поверхности профиля и до нижней границы.
Насыпной материал кургана представляет собой верхние гумусово-аккумулятивные горизонты древней почвы в той или иной мере вовлеченные в современные процессы почвообразования. В верхней части насыпи (до 40 см) сформировались вторичные горизонты Ад и А1, которые по своим морфологическим признакам приближаются к современной фоновой почве. Нижняя часть насыпи почвообразовательными процессами переработана незначительно и несет в себе черты верхних горизонтов древней фоновой почвы, в нашем случае — погребенной.
Верхняя, более переработанная почвообразовательными процессами часть насыпи, как и современная фоновая почва, характеризуется хорошо развитым дерновым процессом, комковато-порошистои и комковато-пылеватой структурой, слабощелочной реакцией среды, примерно одинаковым содержанием общего гумуса и азота (табл. 7.5; 7.6).
