<<
>>

ГИПСОНОСНЫЕ НЕЗАСОЛЕННЫЕ И ЗАСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ

В соответствии с принятой классификацией почв к гипсоносным отно­сят почвы, в которых содержание гипса (CaSO4-H2O) равно или превышает 2% от массы почвенного мелкозема.

Впервые гипсоносные почвы были об­наружены и описаны В.В. Докучаевым в 1900 г. в песках пустыни Каракум в районе Репетека. В дальнейшем их присутствие было установлено в Цент­ральной, Южной и Передней Азии, в странах Северной Африки, в Централь­ной Америке и в Австралии. Их основные площади тяготеют к странам арид­ного климата. В мире гипсоносные почвы занимают 65 560 км1 [29] [30], из которых расположено в Африке 54,6%, в Центральной Азии 25,3%, в Южной Азии 19,6%. Гипсоносные почвы широко представлены во многих странах пус­тынной и полупустынной зон — в Сирии, Ираке, Тунисе, Йемене, Сомали и др. На территории СНГ они сосредоточены преимущественно в централь­ноазиатских республиках на площади более 5 тыс. км2.

Моек, ун-та. 3-є изд., 2003. Серия «Классический университетский учебник». С. 190-254.

Гипсоносные почвы приурочены к различным элементам рельефа и гео­морфологическим структурам — подгорным наклонным равнинам, возвышен­ностям, склонам и понижениям. При этом почвы подгорных равнин не только гипсоносны, но нередко и засолены легководорастворимыми солями [Мина- шина, Шишов, Гаврилова, 2004]. В Центральноазиатском регионе к этой груп­пе принадлежат автоморфные гипсоносные сероземы, серо-коричневые гаже- вые, серо-бурые гипсоносные, бурые гипсоносные полупустынные почвы. К ним относятся гидроморфные почвы, представленные сазовыми гипсоносны­ми сероземно-луговыми, луговыми, болотными гипсоносными солончаковыми и солончаковатыми почвами, сазовыми гипсоносными солончаками (табл. 15.1).

В автоморфных почвах гипсоносный горизонт присутствует в средней и нижней частях почвенного профиля. Гидроморфные почвы обычно отлича­ются мощными гипсовыми горизонтами и их приуроченностью к верхним слоям профиля.

Таблица 15.1

Содержание гипса, карбонатов и физические свойства гипсоносных почв

[Минашина, 1972]

Почва Глуби­на, см Плотность

почвы

Плотность твердой фа­зы Гипс, % от о

и

Силикатная

часть

Пористость
3 3 8- 2в * е S 2 $ Й

О В

г/см3 % от объема почвы
Серо-корич­невая гаже- вая на коре выветрива­ния галечни­ка. Западный Азербаджан 0-25

30-50

50-90

90-130

1,10

1,69

1,71

1,41

2,67

2,42

2,45

2,58

0

63

66

20

0

72

76

23

0

46

49

12

4

5

1

1

39

19

20

42

57

30

30

45

Серо-бурая гипсоносная на коре вы­ветривания третичных песчаников. Южный Уз­бекистан 0-4

4-20

20-30

30-50

50-70

70-100

1.49

1.50 1,45 1,32 1,22 1Д2

2,65

2,65

2,68

2,60

2.44

2.45

0

0

0

17

64

61

0

0

0

20

74

70

0

0

0

10

34

29

6

5

6

2

следы

1

50

52

48

32

16

16

44

43

46

49

50

54

Сазовая луго­вая гипсо­носная.
Юж­ная часть Голодной степи
0-20

20-32

32-68

68-100

100-148

148-200

1,35

1,35

1,49

1,60

1,55

1,59

2,62

2,62

2,58

2,66

2.69

2.70

16

26

35

14

9

6

19

31

41

18

11

7

9

15

23

10

6

4

6

5

6

9

9

10

37

32

31

41

45

46

48

48

42

40

42

41

Источником гипса в почвах являются гипс- и пиритсодержащие почвообра­зующие породы, сульфатно-кальциевые грунтовые воды, а также эоловые гип­соносные отложения. Накоплению гипса в почвах пустынь и полупустынь со­действуют сухой климат, геохимические особенности и бессточность территорий.

По содержанию гипса они подразделяются на слабо-, средне-, сильно- и очень сильногипсоносные почвы соответственно с содержанием гипса 2-10, 10—20, 20—40 и более 40%.

По глубине расположения верхней кровли гипсового горизонта эти по­чвы подразделяют на поверхностно-гипсоносные (0-30 см), высокопрофиль- но-гипсоносные (30—50 см), среднепрофильно-гипсоносные (50-100 см), глу­бокогипсоносные (100—200 см) и гипссодержащие подстилающие породы (глубже 200 см).

Приняты три градации по мощности гипсоносных горизонтов — мало­мощные (до 30 см), среднемощные (30—100 см) и мощные (более 100 см).

Наконец, по размеру и виду кристаллы гипса представлены мучнистым гипсом (менее 0,1 мм), мелкокристаллическим (белые непрозрачные крис­таллы размером 0,1—1,0 мм), среднекристаллическим (желтоватые прозрач­ные кристаллы 1,0—5,0 мм), крупнокристаллическим и таблитчатым или пла­стинчатым гипсом — кристаллы более 5,0 мм. Существенно, что размер кристаллов гипса и их морфология тесно связаны с особенностями гидро­термического режима гипсоносных почв (табл. 15.2).

Накопление кристаллов гипса в тяжелых почвах и породах сопровождается их уплотнением, деформацией за счет сдвига и уплотнения частиц растущими кристаллами.

Важным генетическим, диагностическим и мелиоративным фак­тором является форма гипсовых горизонтов в гипсоносных почвах (табл. 15.3).

Если гипс образован крупнокристаллической фракцией, а почвенный мелкозем имеет тяжелый гранулометрический состав, то в профиле форми­руется мощная слабоводопроницаемая толща, представляющая практически водоупорный горизонт (Кф < 0,05 м/сут). В результате многолетние попытки промыть такие почвы оказываются малоэффективными. Такая ситуация, в частности, сложилась в Голодной степи Узбекистана при промывках тяжелых гипсоносных почв, содержащих крупнокристаллический гипс. Напротив, если Таблица 15.2

Гидрологические особенности гипссодержащих почв, определяющие размеры и конфигурацию кристаллов гипса

[Минашина, Шишов, 2002]

Кристаллы гипса Размер, мм Условия формирования
Крупнокристаллический гипс, в том числе таблитчатой формы более 5 мм горизонты гидроморфных почв в условиях по­стоянного обводнения
Среднекристаллический гипс 1,0-5,0 горизонты гидроморфных почв в условиях пуль­
(гипсовый песок, «пшено») сирующего длительного обводнения и иссушения
Мелкокристаллический гипс 0,1-1,0 горизонты автоморфных или слабогидроморф- ных почв с временным обводнением и длитель­ным иссушением
Мучнистый микрозернистый менее 0,1 горизонты автоморфных почв с интенсивным
гипс иссушением и кратковременным нерегулярным обводнением

Таблица 15.3

Формы гипсовых горизонтов, их устойчивость к размоканию в воде и опасные явления при орошении

Формы гипсового горизонта Содержа­ние гипса,

%

Вид гипсовых новообразований Устойчи­вость в воде Опасные явления при орошении
Коровый (соли от­сутствуют) 60-90 монолитная масса

из кристаллов гип­са, извести, облом­ков породы

не размокает в воде; гипсово­карбонатные хардпены водоупор, образова­ние верховодки
Гажевый (соли от­сутствуют) 30-70 мучнистый или пудровидный гипс легко размо­кает в воде, твердый в сухом состоя­нии образование суффози­онных воронок на орошаемых полях и в каналах; провальные потери пресных ирри­гационных вод
Зернистый (мелко-, средне- и крупно­кристаллический). Соли — в крупно­кристаллическом

гипсе

содержа­ние гипса

колеблется в широком диапазоне

таблитчатые кри­сталлы и друзы равномерно рас­пределены в массе

почвенного мелко­зема

легко размо­кает в воде при значительном содержании гипса (более 50%) возмож­ны просадки и суффо­зия
Сегрегационный (соли отсутству­ют) 20-25 желваки и гнезда кристаллов гипса разного размера; в песке — призмы и розы то же орошение не сопро­вождается возникно­вением опасных явле­ний
Арзыковый (соли присутствуют) 60 и менее плотная масса кри­сталлов размером от 0,1 до 3 мм распадается в воде на фраг­менты до

10 см по мак­симальной длине

возможно образование суффозионных воро­нок на полях и в кана­лах
Шестоватый (соли отсутствуют) 30-80 губчатый гипс из волокнисто-приз­матических кри­сталлов с включе­нием мелкозема и обломков горных пород легко размо­кает в сухом состоянии способен к просадкам при обводнении; воз­можно образование суффозионных воро­нок

гранулометрический состав почв не является тяжелым, то возможно возник­новение карстовых явлений не только на орошаемых полях, но и в ложе каналов.

Этот процесс приводит к образованию суффозионных воронок и катастрофическим потерям ирригационных вод, пополняющих грунтовый поток. В результате снижается КПД оросительной системы, ускоряются подъем грунтовых вод, заболачивание и засоление почв.

Вместе с тем наличие гипса в почвах может приводить к существенному снижению их водопроницаемости и изменению других физических свойств.

Н.Г. Минашина и В.В. Егоров (1975) предложили гипотезу, объясняю­щую механизм снижения водопроницаемости гипсоносных почв. Они обра­тили внимание на то, что в гипсоносных почвах по ходам корней формиру­ются карбонатно-гипсовые или гипсовые трубочки, которые изолируют корень от силикатной части почвы с доступными для растений запасами питатель­ных веществ и воды. После отмирания корней трубочки остаются, а корни растений при последующей вегетации создают новые трубочки, которые уплотняют почву. Это продолжается до тех пор, пока почва сохраняет спо­собность пропускать корни. При сильном уплотнении почвы живые корни вынуждены направляться в старые ходы гипсово-карбонатных трубок. В этих туннелях, инкрустированных солями, они значительно хуже снабжаются эле­ментами питания и водой. В таких уплотненных почвах корни начинают стелиться по поверхности гипсоносного горизонта, не проникая вглубь. Так, в гипсоносных почвах формируются гипсовые стержни и другие новообра­зования в виде «червячков», «жилок», определяющие условия питания, снаб­жения водой и, в конечном итоге, урожай сельскохозяйственных культур.

Динамика формирования гипсоносных почв интересна еще и потому, что в определенных условиях проявляются некоторые положительные тен­денции их развития. Так, для их орошения можно использовать щелочные воды. В этом случае гипс нейтрализует соду и снижает величину pH до ней­тральных значений. Однако при длительном поливе щелочными водами на поверхности гипсовых кристаллов образуется кальциевая пленка, гипс пре­кращает оказывать мелиорирующее влияние на соду и утрачивает способ­ность поддерживать значения pH на нейтральном уровне.

В этом случае вновь образованные кальциевые пленки следует периодиче­ски разрушать кислованием. Кроме того, мелкозем гипсоносных почв может быть использован в качестве мелиоранта для улучшения свойств высокодис­персных глинистых, слитых и солонцеватых почв. С этой целью используют гажевые горизонты незасоленных почв с высокой концентрацией гипса.

Присутствие значительных масс гипса придает почвам известную дина­мичность. Это связано с тем, что гипс в почвах может легко перекристалли- зовываться, переходить из твердой фазы в жидкую. Он свободно мигрирует в таком состоянии. При высоком парциальном давлении СО2 гипс участвует в формировании извести. В анаэробных условиях под влиянием сульфатреду- цирующих микроорганизмов гипс — фактор образования сероводорода. По­следний при взаимодействии с металлами образует их сульфиды.

Основная проблема оценки экологических и мелиоративных условий аг­роландшафтов с гипсоносными почвами связана с анализом влияния различ­ных форм и концентраций гипса на рост и развитие растений. Общим прави­лом в этом случае является положение о том, что с уменьшением размера кристаллов гипса и увеличением глубины залегания верхней границы гипсо­носного горизонта возрастает уровень их плодородия. Наилучшими агроэко- логическими свойствами обладают серо-коричневые гажевые почвы и гипсо­носные сероземы, которые часто незасолены и отличаются присутствием плодородной надгипсовой толщи мелкозема. Проблематична целесообразность освоения серо-коричневых гажевых почв с мощностью надгипсового горизонта менее 60 см. Затруднено использование сазовых луговых и лугово-сероземных поверхностно-гипсоносных почв. Нецелесообразно вовлечение в орошаемое земледелие тяжелых гипсоносных почв, содержащих крупнокристаллический гипс. Весьма актуальной в этой связи остается проблема рассоления тяжелых засоленных сазовых почв, содержащих крупнокристаллический гипс. Особен­ность их освоения обусловлена не только низкой водопроницаемостью и нео­пределенно длительным промывным периодом, но и сложностью освобожде­ния ризосферы от избытка легководорастворимых солей. Это связано с тем, что в условиях длительного обводнения в процессе образования крупных Кри­сталов происходит захват значительной массы растворимых токсических со­лей, которые не включаются в состав водной вытяжки. После мелиорации и понижения уровня грунтовых вод сазовые почвы оказываются в условиях иного гидротермического режима. Их поверхностные горизонты подвергаются ин­тенсивному иссушению. Это сопровождается переходом крупнокристалличе­ского гипса в мелко- и среднекристалический, а затем и в мучнистый гипс. Разрушение кристаллов, как показали исследования Н.Г. Минашиной, сопро­вождается выходом в раствор ранее фиксированных масс водорастворимых солей и усилением токсичности корнеобитаемой зоны.

При орошении гипсоносных почв требуются более частые эксплуатаци­онные планировки. На всех гипсоносных почвах целесообразны повышен­ные нормы органических и минеральных удобрений и орошение малыми поливными нормами.

Таким образом, возможность и целесообразность вовлечения гипсонос­ных почв в орошаемое земледелие определяется прежде всего мощностью надгипсового и формой гипсового горизонтов. Применительно к гипсонос­ным почвам Центрально-Азиатского региона могут быть предложены следу­ющие рекомендации (табл. 15.4) по размещению районированных культур [Минашина, 1975].

Однако в целом процесс выноса легководорастворимых солей из профи­ля почв будет оставаться весьма замедленным, поскольку в нижних слоях Таблица 15.4

Сельскохозяйственное использование гажевых почв в орошаемом земледелии в зависимости от мощности надгипсового и форм гипсового горизонтов

[Минашина, 1975]

Глубина залегания верхней кровли гажевого горизонта Районированные сельскохозяйственные культуры
Серо-коричневые гажевые почвы
60 см и более

30-60 см (гипса более 25%)

30-60 см (гипса менее 25%)

все сельскохозяйственные культуры

пшеница, кукуруза, сорго, люцерна, сахарная свекла, виноград, плодовые деревья

те же культуры и хлопчатник

Серо-бурые, бурые полупустынные гипсоносные почвы (шестоватый гипс)
60-100 см

менее 60 см

все сельскохозяйственные культуры

использование в орошаемом земледелии проблематично

Сазовые гипсоносные и засоленные почвы; сероземно-луговые, луговые, болотно-луговые солончаки
60 см и выше после рассоления в условиях орошения сохраняются неблагопри­ятные физические свойства; целесообразно использовать для размещения люцерны и других гипсофильных культур

профиля водоупорные свойства тяжелых горизонтов, обогащенных крупно­кристаллическим гипсом, будут сохраняться на протяжении неопределенно долгого периода. Существенно и то, что вовлечение таких почв в поверхно­стное орошение на фоне локальной гумидизации может сопровождаться ук­рупнением кристаллов гипса и цементацией гипсовых горизонтов. Это мо­жет вызвать ухудшение условий фильтрации и образование цементированных гипсом экранов, труднопроницаемых для корней растений и воды.

В заключение следует подчеркнуть, что в настоящее время система ме­лиоративных и агротехнических мероприятий по освоению гипсоносных почв все еще нуждается в совершенствовании.

15.2.

<< | >>
Источник: Зайдельман Ф.Р.. Генезис и экологические основы мелиорации почв и ландшафтов: учебник. — М.: КДУ,2009. — 720 с.. 2009

Еще по теме ГИПСОНОСНЫЕ НЕЗАСОЛЕННЫЕ И ЗАСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ:

  1. ОГЛАВЛЕНИЕ
  2. ГИПСОНОСНЫЕ НЕЗАСОЛЕННЫЕ И ЗАСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ