Солевой состав почв
Солевой состав почв играет важную роль в их минеральном питании. Каждый вид растений потребляет определенный набор катионов и анионов, необходимый для их жизнедеятельности. В частности, некоторые группы растений положительно реагируют на высокое содержание кальция (кальцефилы). К ним относятся бук, ясень (Fraxinus exseltior), ветреница лесная (A. silvestris), венерин башмачок (Cypripedium). Растения, которые избегают почв, богатых солями кальция, называют кальцефобамы. Таковы сфагнум, вереск, белоус, люпин многолетний (Lupinus perenne). Равнодушных к содержанию солей кальция в почвенном растворе растений называют индифферентными. К ним относятся донник белый (M. albus), акация белая (Robinia pceudoacacia).
Азот считают одним из основных биогенных элементов. Он входит в состав белков и нуклеиновых кислот, а потому необходимо для всех растений. При наличии потребности в азоте растений разделяют на две группы: нитрофилы и нитрофобы. В нитрофилив относятся те растения, которые требуют много нитратного питания. Представителями нитрофилив является табак (Nicotiana tabacum), бузина черная (Sambucus nigra), щирица (Amarantus). Антиподами нитрофилив является нитрофобы – растения, которые избегают почв, богатых соединения азота. К этой группе относится хвощ (Equisetum), лапчатка прямостоячая (Potentilla erecta), люпин.
В условиях избыточного засоления почв развивается специфическая Галофильные растительность. Такие почвы распространены в условиях недостаточного увлажнения – степях, приморских низменностях, аридных областях, где выпадает мало осадков. По уровню засоленности и растительностью, приуроченной к таким почв, их разделяют на солончаки, солончакуватих почвы, солонцы, солончакуватих солонцы и солонцеватые почвы. На таких почвах растет ограниченное количество видов растений. В частности, индикаторами солончаков является солерос обычный (Salicornia europaea), курай содовый (Salcola soda), петросимония (Petrosimonia), кермек каспийский (L. caspium); солончаковых почв – солончаковая астра (Tripolium vulgare), овсяница восточная (Festuca orientalis), клевер ползучий (Trifolium repens), солонцов – кермек замшевый (L. alutaceum), полынь боснийцы (Artemicia santorica), подорожник солончаковый (Plan-toca salsa); солончакуватих солонцов – бульбокомиш (Bolboschoenus maritimus), лядвинец рогатый, полынь солянкоподибний (A. salsoloi-des); солончаковых почв – одуванчик бессарабская (Taraxacum bes-sarabicum), скорзонера (Scorzonera) и др.
Индикаторами почв, в которых избыточное количество соды (содовая засоление), является кресс хрящеватая (Lepidium cartilagineum), садится многолетняя (Sida hermaphrodita); хлоридного – свинорий пальчатым (Cynodon dactylon), тамарикс (Tamarix); хлоридно-сульфатного и сульфатно-хлоридного – лутига седая (Atriplex cana), содник (Suae-da), верблюжья колючка обыкновенная (Alhagi camelorum) и другие виды, способные выдерживать до 16-17% сульфатов в почвенном растворе. На карбонатно засоленных почвах растут иссоп меловой (Hyssopus cretaceus), желтушник украинский (Erysimum ucrainicum), тимьян известняковый (Thymus calcareus), юринея известняковая (Jurinea calcarea), рододендрон желтый (Rhododendron luteum). Кроме этого, на некоторых биотопах растут растения-псевдогалофиты, которые используют воду из незасоленных грунтовых горизонтов (тростник южный – Phragmites australis).
Относительно биотического разнообразия в различных типах почв развивается присущая им не только флора, но и фауна, микробофауна. Их состав и количество находящихся в соответствии с физико-химической структурой почв, а также с мощностью гумусового горизонта и содержанием в нем гумуса. Важную функцию выполняют различные бактерии: нитрифицирующие и денитрифицирующими, азотфиксирующие и др. Многие грибы вступают в симбиотические связи с высшими растениями (микориза – греч. JxbKoq гриб и ре ^ а – корень), улучшая таким образом поглощения почвенного раствора. Некоторые высшие растения имеют с грибами связи, которые получили название “Микоризные паразитизма”, в основе которых микориза (плауны, орхидные, кустарники, дриада восьмипелюст-кова (Dryas octopelata), дерева). В то же время некоторые грибы обуславливают процессы разложения органики. Существенную роль в формировании структуры почвы, в улучшении его аэрации играют черви, в частности, дождевой червь, грунтовая энтомофауна (греч. Evxo ^ ov – насекомое) и различные грызуны.
Итак, едафични факторы – это целый комплекс природных условий, которые формируют почвы с высоким (евтрофы), средним (мезотроф) и низким (Олиготрофы – греч. ОЛиуод незначительный) содержанием питательных веществ. На каждом из этих почв прорастают определенные виды растений. В частности, на богатых питательными веществами почвах (евтрофах) прорастают такие виды, как бук, боярышник (Crataegus), лещина обыкновенная (Corylus awellana), крапива жгучая (Urtica urens) и др. Умеренно требовательны к плодородию почв растения прорастают на мезотроф. Это большинство сельскохозяйственных культур, например, овес (Avena sativa), морковь (Daucus carota), картофель (Solanum tuberosum), а также ель (Picea abies), земляники лесные, чистотел большой (Chelidonium majus). На бедных питательными веществами почвах (Олиготрофы) способны развиваться мало требовательны виды растений, в том числе сосна, вереск обыкновенный, багульник обычное (Ledum palustre).
Едафични факторы очень тесно взаимодействуют со всеми другими абиотическими и биотическими факторами. Попытка объединения влияния плодородия и увлажненности на рост и развитие растений оказалась в классификации, разработанной Е. Алексеевым и П. Погребняком для лесных местообитаний (эдафической сетка) (рис. 7.7).
Классификация построена таким образом, что горизонтальная прямая отражает разделение биотопов с их плодородием (трофотопу: А – боры, В – субори, С сугруды и D – грудь, а вертикальная – за увлажнением (гигротопах: 0 – очень сухие, 1 – сухие, 2 – свежие, 3 – влажные, 4 – сырые, 5 -мокри или болота).
Источник
Солончаки, солонцы, солоди
Солончаки, солончаковые, солонцы и солонцеватые почвы и их комплексы относят к засоленным почвам, содержащим в своем профиле легкорастворимые соли в количествах, токсичных для сельскохозяйственных растений. Это интразональные почвы.
На территории России засоленные почвы распространены в Западной Сибири (в Кулундинской и Барабинской степях, в степных зонах Омской, Тюменской и Курганской областей), в Среднем и Нижнем Поволжье, в Северо-Восточном Предкавказье.
Солончаки
Солончаками называются почвы, которые при засоленности всего профиля в поверхностных горизонтах содержат повышенные количества легкорастворимых солей. В зависимости от химизма засоления содержание солей в верхнем горизонте солончаков составляет от 0,6-0,7 до 2-3 % и более.
Образование и условия соленакопления в почвах
Формирование засоленных почв связано с накоплением солей в грунтовых водах, породах, поверхностных водах.
Легкорастворимые соли образуются при выветривании горных пород. Делювиальными, речными и грунтовыми водами, ветром они перераспределяются по поверхности и накапливаются в поверхностных и грунтовых водах, морях, океанах, участвуя в образовании осадочных пород.
Накопление солей зависит от гидротермических условий природных зон (табл. 49).
49. Накопление солей в водах и засоленных почвах различных природных зон (Ковда)
Наивысшая минерализация, г/л
Чем более засушливый климат, чем меньше промачиваемость почв и чем выше испаряемость, тем больше аккумулируется солей в водах и почвах. Наибольшее количество солей аккумулируется в сухих степях и пустынях.
Аккумуляция солей в почвах может быть обусловлена различными причинами: засолением почвообразующих пород, биологическим соленакоплением, соленакоплением при высыхании засоленных озер, переносом солей ветром, за счет минерализованных почвенно-грунтовых вод.
Наиболее часто солончаковый процесс в природных условиях осуществляется при близком залегании минерализованных грунтовых вод. При близком залегании грунтовых вод и смыкании капиллярной каймы с горизонтом атмосферного промачивания интенсивно засоляются все горизонты почвы, в результате чего формируются солончаки.
Если между капиллярной каймой и капиллярно-подвешенной влагой нет смыкания, соли накапливаются в более глубоких горизонтах и образуются различные солончаковые и солончаковатые почвы.
В аккумуляции солей в почвах большую роль играет галофитная растительность (солянки, шведка, кермек и др.). В ее опаде содержится большое количество солей, которые поступают в почву и перераспределяются по элементам рельефа.
По данным Н. И. Базилевич, солончаковые луга Барабы с опадом ежегодно возвращают в почву от 230 до 360 кг зольных веществ, в которых содержится 102 кг хлора и до 67 кг натрия.
Биологическому фактору и биохимическим процессам принадлежит важная роль в соленакоплении, особенно в степных и пустынных условиях.
Строение профиля и классификация
Профиль солончаков в большинстве случаев слабо дифференцирован на генетические горизонты: гумусовый (А), переходный (В) и почвообразующую породу (С). Для всех гумусовых горизонтов с поверхности для солончаков характерны выцветы солей.
В нижней части профиля, иногда по всему профилю, отмечают признаки оглеения в виде ржаво-охристых вкраплений или сизых пятен. Солончаки делят на два типа: автоморфные и гидроморфные.
Автоморфные солончаки формируются на засоленных почвообразующих породах при глубоком залегании уровня грунтовых вод. Почвообразующие породы представлены древними элювиальными и делювиальными третичными меловыми и другими отложениями, а также морскими засоленными породами четвертичного периода, например «шоколадные» глины Прикаспия.
Гидроморфные солончаки развиваются в условиях близкого (0,5-3 м) залегания минерализованных грунтовых вод при выпотном водном режиме.
Обусловливающем преобладание восходящих токов, при испарении которых в почвенном профиле и в его верхних горизонтах накапливаются легкорастворимые соли. Такие солончаки имеют наибольшее распространение, в том числе в условиях Западной Сибири и в Предалтайской провинции.
Гидроморфные солончаки разделяют на несколько подтипов: типичные, луговые, болотные, соровые («соры» или «шоры»), приморские, мерзлотные, отакыренные (пустынные) и вторичные:
- Типичные солончаки формируются при наличии сильноминерализованных грунтовых вод (50 г/л и более) с капиллярной каймой у поверхности. На поверхности почвы образуется солевая корка или пухлый горизонт, состоящий из солей и скоагулированных коллоидов мощностью от 2 до 4 см.
- Луговые солончаки формируются на недренированных равнинах, по приозерным террасам и приболотным равнинам, на пойменных террасах. Луговые солончаки развиваются также при близком уровне грунтовых вод, но более слабомииерализованных. На них хорошо произрастает луговая растительность с галофитами. В почвах ясно проявляются дерновый и солончаковый процессы.
- Болотные солончаки развиваются при очень близком залегании разной степени минерализации грунтовых вод по периферии болот. Соли разного состава находятся в торфяном слое или перед ним. По всему профилю кроме солей отмечается оглеение. Болотные солончаки наиболее широко распространены в лесостепи Западной Сибири.
- Соровые (шоровые) солончаки распространены по берегам и днищам периодически высыхающих соленых озер. Поверхность их влажная, покрыта солевыми выцветами, а по всему почвенному профилю отмечается сильное оглеение под влиянием избыточного увлажнения. Растительность представлена единичными растениями солероса или вообще отсутствует. Содержание солей по профилю высокое — от 3 до 9 %, а максимальных величин оно достигает в верхнем горизонте.
- Приморские солончаки — наиболее молодые образования морских отложений. Они характеризуются наличием влажной рыхлой солевой корочки, под которой располагается песчаный или супесчаный слой с большим количеством ракушек. Профиль почвы имеет сильное хлоридное засоление. Грунтовая горько-солевая вода залегает на глубине 1-2 м.
- Мерзлотные солончаки на небольшой глубине имеют мерзлотный водоупорный горизонт; весь профиль почв или их верхние горизонты сильно засолены (чаще хлоридно-сульфатное или суль-фатно-хлоридное засоление).
- Отакыренные <пустынные) солончаки формируются в особых гидротермических условиях пустынной зоны и характеризуются своеобразной трещиноватой поверхностью.
- Вторичные солончаки образуются при неправильном орошении. Избыточные поливные воды вызывают подъем грунтовых вод и накопление солей в поверхностных горизонтах почв.
Наиболее часто вторичное засоление возникает при глубине залегания минерализованных грунтовых вод 1,5-2 м, реже —при глубине их залегания 3-4 м и практически не проявляется при глубине залегания грунтовых вод более 6 м.
Солончаки и солончаковые почвы разделяют на роды по качественному составу солей, который устанавливают по соотношению анионов и катионов (табл. 50).
50. Качественный состав засоления (по Лебедеву)
Источник
Том 2
Почвенный покров и земельные ресурсы
Засоление и осолонцевание почв
Деградация почв в результате засоления в широком смысле представляет собой процесс избыточного накопления водорастворимых солей, включая и накопление в почвенном поглощающем комплексе ионов натрия и магния. Различают:
– собственно засоление почв — избыточное накопление водорастворимых солей и возможное изменение реакции среды вследствие изменения их катионно-анионного состава;
– осолонцевание — приобретение почвой специфических морфологических и других свойств, обусловленное вхождением ионов натрия и магния в почвенный поглощающий комплекс, что рассматривается как самостоятельный процесс неблагоприятных изменений почв засоленного ряда.
Засоление почв оценивается: по глубине расположения верхней границы солевого горизонта; по составу солей (химизму засоления); по степени засоления; по процентному участию засоленных почв в почвенном контуре.
По глубине верхней границы солевого горизонта выделяются: засоленные почвы, содержащие соли в верхнем метровом слое почвенного профиля и глубоко засоленные — верхние границы засоленного горизонта расположены во втором метре. Потенциально засоленные содержат легкорастворимые соли на глубине 2–5 м, то есть в почвообразующих и подстилающих породах.
По составу солей (химизму) почвы делятся на преимущественно хлоридные, преимущественно сульфатные и содовые (с участием или преобладанием гидрокарбонатов или карбонатов натрия). Наиболее токсичным является содовое засоление.
По процентному участию засоленных почв выделяются территории: с преобладанием засоленных почв (площадь засоленных почв составляет более 50 % площади контура); с высоким участием засоленных почв (50–20 %); с участием (20–5 %) засоленных почв; с локальным проявлением засоленных почв (менее 5 %).
По условиям формирования и генезису засоленные почвы делятся на первично (природно) засоленные и вторично (антропогенно) засоленные.
К природным факторам, определяющим развитие первичного засоления почв, относятся: климат, рельеф, дренированность территории, засоленность почвообразующих и подстилающих пород и наличие минерализованных грунтовых вод. Климат, как фактор, определяющий развитие процесса засоления, характеризуется преобладанием испарения над осадками. В этих условиях активизируется процесс влаго- и солепереноса и формируется испарительный геохимический барьер, приводящий к процессу соленакопления. Слабая дренированность территории способствует замедлению латеральных ландшафтно-геохимических потоков, подъему уровня грунтовых вод и активизации процессов засоления в аридных, полуаридных и даже полугумидных зонах. Наличие в породах в зоне активного влагообмена легкорастворимых солей способствует формированию засоленных почв. Процессы соленакопления проявляются в почвах и при поступлении солей извне — с минерализованными водами, атмосферными осадками или эоловой пылью.
Все перечисленные выше факторы определяют географию первично засоленных почв территории России. Засоленные почвы развиты здесь преимущественно в зонах пустынь, полупустынь и степей. В более северных природных зонах засоление почв проявляется лишь локально (в Республике Саха (Якутия), на побережье северных морей и т. д.). Засоление здесь связано с выходом на поверхность соленосных пород, либо с поступлением легкорастворимых солей извне.
Вторичное (антропогенное) засоление почв проявляется в результате антропогенного изменения природных почвенно-галогеохимических условий. Развитие вторичного засоления может быть обусловлено: подъемом грунтовых вод на орошаемых и подтопляемых землях, мобилизацией солевых запасов подстилающих пород, поступлением солей с оросительными водами, повышенной минерализацией и рядом других факторов, приводящих к аккумуляции солей в почвах. Вторичное засоление является одним из главных деградационных процессов, определяющих экологическое состояние земель. Наиболее активно вторичное засоление проявляется в зонах развития природного засоления. Например, на Прикаспийской низменности активно идет процесс засоления пастбищ и орошаемых земель.
Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцевания подвержено около 30 % орошаемых земель. Площадь засоленных почв в России составляет 36 млн га (18 % общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения галофиты (солянка и др.). Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.
Источник