Почвы аридных территорий в центральной части Калмыкии (Приютненский район)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Почвы аридных территорий в центральной части Калмыкии (Приютненский район)

Р.А. Мукабенова, С.С. Манджиева, А.Б. Адьянова, Н.В. Джимбеев,

В.Т. Саянов, А.А. Булуктаев

Калмыцкий научный центр РАН

Россия, г. Элиста,

В данной статье представлена характеристика почв Республики Калмыкия на примере Приютненского района. Изучены такие показатели плодородия почв, как органическое вещество, реакция среды водной вытяжки (водородный показатель - pH), солевой состав и степень щелочности почв 5 населенных пунктов Приютненского района Калмыкии. Содержание органического углерода (Сорг.) изучали по методике И.В. Тюрина (1965) в модификации В.Н. Симакова (ГОСТ ..., 1993), показатель рН почв потенциометрическим методом (ГОСТ ..., 1985). Химический состав почв определялся методом рентгеновской флуоресцентной спектроскопии с использованием спектроскопа MAKS-GV. В результате исследований, проведенных на солонцах и светло-каштановых почвах Приютненского района, было выявлено преобладание почв с низким и очень низким содержанием гумуса - менее 3.5%. Реакция почвенного раствора - слабощелочная и щелочная. Почвы засолены в поверхностном верхнем слое (0-20 см), содержание обменного магния не превышает 0.74%, содержание кальция - 0.96%, присутствуют карбонаты. Установлено, что на краю поселков отмечаются минимальные значения pH, а на территории образовательного учреждения или в центре населенного пункта - максимальные. Наблюдается тенденция снижения содержания хлоридов по мере удаления от фона к центру. Четко выраженной зависимости изменения других параметров почв во всех поселках от центра к фону не наблюдалось.

Ключевые слова: плодородие, солевой состав, органическое вещество, катионы, кислотность.

Республика Калмыкия является небольшим, но самым аридным регионом на крайнем юго- востоке европейской части Российской Федерации (Лазарева и др., 2012), который входит в состав Южного Федерального округа. Доминирующая часть территории располагается в зоне степей, полупустынь и пустынь, общей протяженностью 458 км с севера на юг и 423 км с запада на восток (Намысова и др., 2013; Сангаджиев, 2013).

По климатическому районированию регион отличается резко-континентальным климатом (летом - до +45°С, зимой - до -20°С), минимальным количеством годовых осадков - 250-300 мм/год, отсутствием постоянных и крупных водотоков. Пыльные и песчаные бури, которые случаются преимущественно в центральных и восточных районах Калмыкии, бессистемное и круглогодичное использование пастбищ, а также другие антропогенные воздействия приводят к разрушению верхних горизонтов почвы, к эрозии наземного покрова и увеличению площади деградации почвенного покрова, которые, в свою очередь, оказывают прямое воздействие на плодородие почв. Приведенные выше особенности почвенного покрова являются актуальными и главными проблемами по республике и диктуют необходимость проведения экологического мониторинга сельских территорий Калмыкии для получения актуальной информации о современном состоянии почвенного покрова аридного региона. По данным Росстата (BDEX, 2022), численность населения Приютненского района на 1 июня 2022 года составляла 9900 человек. В условиях аридизации климата одной из главных отраслей сельского хозяйства является животноводство, другая немаловажная отрасль - растениеводство. плодородие солевой состав органическое вещество

Широкое распространение в почвенном покрове исследуемого района, согласно Т.И. Бакиновой с соавторами (1994) и А.А. Ташниновой (2000, 2006), получили каштановые солонцеватые в комплексе со светло-каштановыми солонцеватыми почвами, реже встречаются темно-каштановые незасоленные почвы. Доминирующая часть территорий республики составляют легкие по гранулометрическому составу почвы: суглинистые и супесчаные с высокой водопроницаемостью почвенного профиля. Растительность представлена ковыльными, типчаково-ковыльными сообществами, пустынной полынно-типчаково-ковыльной степи Заволжско-Казахстанской степной провинции Евразиатской степной области, где преобладают мятликово-белополынные, белополынно- типчаково-ковыльные степи в комплексе с полукустарничковыми сообществами на солонцах (Джапова, 1983; Лавренко, 1980).

Почвенный покров Приютненского района значительно отличается от почв Прикаспийской низменности как химическими свойствами, так и физическим составом. В ряде проведенных исследований были изучены северная ее часть - Сарпинская низменность и территория Черные земли. Почвы данной территории располагаются в зоне полупустынь и характеризуются легким гранулометрическим составом и засолением (Булуктаев, 2018а, 2018б, 2019; Казеев, Кузнецова, 2010).

Целью исследования является комплексная оценка основных физико-химических показателей почв Приютненского района.

Материалы и методы

Площадь Приютненского района составляет 3110 км². Район занимает западную часть республики, которая большей частью расположена в Кумо-Манычской впадине и на Ергенинской возвышенности. Как отмечал Н.В. Перекрестов (2019), на востоке Ергенинская возвышенность обрывается к Прикаспийской низменности, а на севере является продолжением Приволжской возвышенности.

В структуре исследуемого района насчитывается 22 населенных пункта и 8 хозяйств: Песчаное, Булуктинское, Первомайское, Воробьевское, Нартинское, Приютненское, Октябрьское, Ульдючинское.

В состав Октябрьского сельского муниципального образования (СМО) входят населенные пункты: пп. Урожайный, Молодежный, Цветной, Уралан и Октябрьский, который является центром поселения. Территория СМО расположено на западе района в пределах Кумо-Манычской впадины и занимает 21.4% площади района (Генеральный план ., 2012).

Объектом исследования являются солонцы каштановые и светло-каштановые почвы 5 населенных пунктов одного из самых крупных сельских поселений Октябрьского СМО Приютненского района Республики Калмыкия.

В ходе исследований в 2020-2021 гг. было заложено 15 мониторинговых площадок на территории 5 населенных пунктов (пп. Цветной, Уралан, Октябрьский, Урожайный с. Молодежное). Отбор проб почв проводился методом конверта с поверхностного слоя 0-20 см (ГОСТ ..., 2019) в центре населенного пункта или на территории образовательного учреждения, на границе населенного пункта и на расстоянии 500 м от зоны поселения (фоновые пробы; рис. 1).

В отобранных почвенных образцах кислотность почв была определена потенциометрически в водной суспензии (ГОСТ ..., 2011) с соотношением почвы и воды 1: 5. Определение органического углерода проводили по методу И.В. Тюрина (1965) в модификации В.Н. Симакова, определение содержания катионов Са+² и Mg+² - комплексонометрическим методом в присутствии металлоиндикатора мурексида и хромогена черного (Воробьева, 2006), растворимые карбонаты (Ca+²) - метол-рота или Гроака 0.02 Н раствором серной кислоты. Методом системы капиллярного электрофореза «Капель» определяли солевой состав катионов Са+² и Mg+², K+, Na+ и анионов Cl^-, SO4^2-, NO3^-, F^-, PO4^3-.

Результаты и обсуждения

В таблице 1 и 2 представлены результаты исследований содержания органического углерода, химического состава водной вытяжки, содержание обменных катионов и карбонатов почв населенных пунктов Приютненского района.

Поселок Уралан расположен на западе Приютненского района в пределах Приманычской низменности. Почвенный покров данной территории представлен преимущественно светло-каштановыми солонцеватыми почвами и их комплексами с солонцами (Добровольский, Урусевская, 2004). Как правило, для каштановых почв сухостепной зоны характерны несколько зональных признаков, одним из которых является засоленность. Так, на 1 января 2020 года в Российской Федерации из 6264 тыс. га сельскохозяйственных угодий 77.9% были подвержены различным типам деградаций, из них засоленных - 2505.6 тыс. га. (Государственный доклад ..., 2021). На территории Республики Калмыкия, как и на территории Астраханской области, Республики Дагестан и Новосибирской области солонцовые и засоленные почвы занимают до 30% и более от площади пахотных земель (Столярова, 2022).

В ходе проведенного исследования солевого состава почв было выявлено, что почвы п. Уралан не засолены в поверхностном слое (0-20 см). По солевому составу почвы нитратно-хлоридные, из анионов выделяются нитрат и хлорид ионы, значения которых от одной функциональной точки (центр поселка) до другой (фоновая территория) возрастает (табл. 1). Из катионной части в центре населенного пункта преобладают Ca²+, Na+ и Mg²+, по мере удаленности от поселка их концентрация снижается, а K+ повышается.

Как отмечал Г.П. Гамзиков (2013), проблема регулирования плодородия почв в процессе их интенсивного сельскохозяйственного использования всегда оставалась одной из важнейших в почвоведении и земледелии. Ранее проведенные исследования на территории Калмыкии (Унканжинов, 2003) показывают, что за последние 30 лет содержание гумуса в почвах уменьшилось на 0.8%.

Таблица 1. Результаты анализа водной вытяжки (глубина 0-20 см).

Примечание к таблице 1: 1* - школа/центр, 2** - край, 3*** - фон.

На отобранных нами мониторинговых площадках во всех образцах почв п. Уралан наибольшая концентрация органического углерода фиксируется на краю населенного пункта, наименьшая - на фоновых территориях (фон; табл. 1). Анализ водной вытяжки показал нейтральную реакцию среды во всех мониторинговых площадках (pH - 7.3-7.8).

Соотношение кальция и магния в почве играет важную роль в формировании почвенного покрова. Содержание кальция на территории исследуемого населенного пункта составляет от 0.76% до 0.88 %, магния - от 0.60% до 0.74% (табл. 2). Карбонатность почв, степень их выщелоченности является индикатором классификационного различия почв (Вальков и др., 2001). В результате исследования карбонатного состояния почв было выявлено, что почвы данной территории по СаСОз варьируют в узких пределах от 1.90% до 2.10%, MgСОз - от 2.10% до 2.60%, причем максимальные значения наблюдаются на территории фона. По степени карбонатности почвы малокарбонатные (Горохова и др., 2019).

Таблица 2. Содержание обменных катионов и карбонатов в поверхностном (0-20 см) слое почвы.

Поселок Цветной расположен на западе Приютненского района, в пределах Кумо-Манычской впадины. Почвы его окрестностей светло-каштановые, различного гранулометрического состава в комплексе с солонцами. По солевому составу почвы в горизонте 0-20 см не засолены или слабо засолены, из анионов преобладают нитраты, которые встречаются в центре поселка, максимальные концентрации фторидов и сульфатов отмечаются на краю населенного пункта. По мере удаленности от центра к периферии содержание хлоридов возрастает. Из катионов преобладают ионы кальция, особенно много их на краю поселка и на фоновой территории. Содержание органического углерода варьирует в широких пределах от 0.77% до 1.64%, причем максимальное значение установлено в центре поселка (табл. 1). Исследование кислотно-щелочного баланса (pH) свидетельствует о нейтральной или слабощелочной реакции среды (7.6-7.9). В результате исследования содержания обменных катионов мы выявили, что концентрации обменного магния не превышают 0.74%, содержания кальция - 0.92% (табл. 2). Содержание СаСОз - до 2.30%, наибольшее значение зафиксировано в почвах, которые расположены за пределами населенного пункта (фон).

В 3.8 км к северу от п. Цветной находится п. Октябрьский - административный центр Октябрьского СМО. Поселок расположен в 5 километрах к северу от озера Маныч-Гудило. Почвенный покров сложен светло-каштановыми солонцеватыми среднесуглинистыми почвами. По солевому составу почвы не засолены, на краю населенного пункта из анионов преобладают сульфат и нитрат ионы, за пределами (фон) - фосфаты (61.09 мг/кг) и хлориды (9.75 мг/кг). На всех мониторинговых площадках содержание фторидов увеличивается от территории детского школьного учреждения к фону населенного пункта, его значение составляет 2.67 мг/кг. Оценка органического углерода выявила низкое его содержание, на краю населенного пункта - 1.83%, на других площадках - 1.35% и 1.44% соответственно (табл. 1). Измерение водородного показателя среды выявило среднее значение pH - 8.2, что позволяет отнести исследуемую почву к слабощелочным (Ковриго и др., 2000). Содержание обменного кальция и СаСО3 во всех почвах исследуемых площадок одинаковое, концентрация магния варьирует - 0.48-0.74%, MgСОз - 1.68-2.60% (табл. 2).

В 13 км к западу от п. Октябрьский расположен п. Молодежный. Его почвы - это солонцы каштановые солонцеватые среднесуглинистые, преимущественно засолены по нитрат- и фосфат- ионам, из катионной части выделяются катионы кальция и калия (табл. 1). Реакция почвенного раствора нейтральная, варьирует в узких пределах - 7.8-7.9. Максимальные содержания органического углерода наблюдаются на фоновых территориях и на краю населенного пункта - 2.01%, минимальные наблюдаются в центре - 1.83%. Содержание кальция и магния в почвах достигает 0.92% и 0.67% соответственно (табл. 2). По мере удаленности от центра концентрация обменных катионов и карбонатов снижается, содержание СаСО3 падает с 2.30% до 2.10%, содержание MgTO3 - с 2.35% до 2.02%.

Последний поселок, который входит в состав Октябрьского СМО и располагается на крайнем западе Приютненского района в 66 км от районного центра с. Приютное - это п. Урожайный. В нем наиболее распространенными почвами являются светло-каштановые, различного гранулометрического состава в комплексе с солонцами. Химизм засоления почв по соотношению анионов сульфатно-хлоридный, а по мере удаления от центра содержание ионов увеличивается. Из катионов в селитебной зоне, т.е. в центра поселка, преобладает кальций, наименьшее количество наблюдается у магния. Содержание органического углерода колеблется от 1.52% до 1.87%, значения pH - от 8.10 до 8.20 единиц (табл. 1). В ходе исследования было установлено, что по содержанию кальция в почвах наибольшее значение достигает 0.96% (фоновая территория), магния - 0.69% (центр), содержание карбонатов по СаСО3 - 2.50%, по Mg^3 - 2.44% (табл. 2).

Выводы

В результате проведенных исследований было выявлено, что содержание органического углерода во всех населенных пунктах варьирует в пределах от 0.77% до 2.01%, причем наибольшие значения отмечаются в светло-каштановых солонцеватых среднесуглинистых почвах в комплексе с солонцами каштановыми средними солончаковатыми среднесуглинистыми на территории п. Уралан (1.582.01%) и в солонцах каштановых солонцеватых среднесуглинистых в п. Молодежный (1.83-2.01%). Наименьшее значение органического углерода (0.77 %) отмечается по краю п. Цветной, где его величина не превышает 1.64%.

Исследование кислотно-щелочного баланса (pH) почв населенных пунктов Приютненского района свидетельствуют о слабощелочной реакции почвенной среды (8.1-8.3), с небольшими участками нейтральной pH в пп. Цветной, Уралан и с. Молодежное. В наших исследованиях установлено, что на краю поселков отмечаются минимальные значения pH, а на территории образовательного учреждения или в центре населенного пункта - максимальные. Вероятнее всего, причиной роста значений pH на территории учреждения и в центре связано с попаданием на почву карбонатов Ca+² и Mg+², которые входят в состав материала от строительных работ, в т.ч. цемента.

Установлено, что практически во всех населенных пунктах Приютненского района Республики Калмыкия почвы в большей или меньшей степени подвержены засолению, а именно, присутствуют хлориды, сульфаты, нитраты, фосфаты и фториды, причем последние содержатся в малых количествах, а в п. Уралан вовсе отсутствуют. Содержание хлоридов в почвах объектов исследований было неодинаковым. Наблюдается тенденция их снижения по мере удаления от фона к центру. Анализ данных по содержанию карбонатов показал незначительное содержание. Низкое содержание карбонатов кальция (> 2-4%) в исследуемых почвах свойственно антропогенно нарушенным почвам.

Обобщая полученные данные, можно сделать вывод о том, что существенных различий в изменении изученных параметров почв во всех поселках от центра к фону не наблюдалось.

Финансирование. Статья подготовлена в рамках государственной субсидии по проекту «Асимметрично развивающиеся территории перед традиционными и новыми вызовами: исследование динамики социально-экономических процессов и изменчивости экологической ситуации» (№ госрегистрации 122022700133-9).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бакинова Т.И., Воробьева Н.П., Зеленская Е.А. 1994. Почвы Республики Калмыкия. Элиста: АПП «Джангар». 231 с.

2. Булуктаев А.А. 2018а. Изменение солевого состава почв Черных земель при нефтяном загрязнении // Юг России: экология, развитие. № 2. С. 184-195.

3. Булуктаев А.А. 2018б. Физико-химический состав почв Федерального заказника «Харбинский» // Юг России: экология, развитие. № 4. С. 86-96.

4. Булуктаев А.А. 2019. Современное состояние химического состава почв Приютненского района Республики Калмыкия // Полевые исследования. Вып. 6. С. 88-102.

5. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. 2001. Очерки о плодородии почв. Ростов-на-Дону: Изд-во СКВНЦ ВШ. 240 с.

6. Воробьева Л.А. 2006. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС. 400 с.

7. Гамзиков Г.П. 2013. Агрохимия азота в агроценозах. Новосибирск: Российская академия сельскохозяйственных наук; Новосибирский государственный аграрный университет. 790 с.

8. Генеральный план Октябрьского СМО Республики Калмыкия «Центр стратегического территориального проектирования СГУ» на основании муниципального контракта № 07/12 от 3 июля 2012 г. 2012. Ставрополь. С. 18-19.

9. Горохова И.Н., Авдеева Т.Н., Панкова Е.И., Прокопьева К.О. 2019. Почвенно-агрохимическая характеристика Светлоярского орошаемого участка в Волгоградской области // Аридные экосистемы. Т. 25. № 1. С. 48-59. [Gorokhova I.N., Avdeeva T.N., Pankova E.I., Prokopyeva K.O. 2019. Soil and Agrochemical Characteristics of the Svetloyar Irrigated Site in Volgograd Oblast // Arid Ecosystems. Vol. 9. No. 1. P. 41-50.]

10. ГОСТ 26213-91.1993. Почвы. Методы определения органического вещества [Электронный ресурс

11. https://files.stroyinf.rU/Data2/1/4294828/4294828267.htm (дата обращения 02.03.23)].

12. ГОСТ 26423-85. 2011. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка водной вытяжки. М.: Стандартинформ. 6 с.

13. ГОСТ 26483-85. 1985. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО [Электронный ресурс https://docs.cntd.ru/document/1200023490 (дата обращения 02.03.23)].

14. ГОСТ Р 58595-2019. 2019. Почвы. Отбор проб. М.: Стандартинформ. 8 с.

15. Государственный (Национальный) доклад о состоянии и использовании земель в РФ за 2020 годы. 2021. М.: Росреестр. 197 с.

16. Джапова P.P. 1983. Изменения структуры степных и пустынных фитоценозов при пастбищном использовании в условиях Калмыцкой АССР // Экология растений степной зоны. Элиста. С. 62-66.

17. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. 2004. География почв. М.: Колос. 458 с.

18. Лавренко Е.М. 1980. Степи // Растительность Европейской части СССР. Л.: Наука. С.203-273.

19. Лазарева В.Г., Очирова П.Д., Сератирова В.В., Болдырева Д.А. 2012. Сохранение природного разнообразия Республики Калмыкия // Известия Самарского научного центра РАН. Т. 14. № 1 (4). Элиста: КГУ. С. 10391042.

20. Ковриго В.П., Кауричев И.С., Бурлакова Л.М. 2000. Почвоведение с основами геологии. М.: Колос. 416 с.

21. Казеев К.Ш., Кузнецова Ю.С. 2010. Эколого-биологические особенности аридных почв Прикаспийской низменности // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. № 5. С. 83-85.

22. Намысова А.Н., Сангаджиев М.М., Стаселько Е.Н., Куркудинова Н.А. 2013. Негативные последствия активизации геологических процессов // Вестник Прикаспия. № 2. С 29-35.

23. BDEX. 2022. Статистика по городам и странам мира [Электронный ресурс https://bdex.ru/naselenie/respublika- kalmykiya/n/priutnenskiy/ (дата обращения 06.09.2022)]

24. Перекрестов Н.В. 2019. Почвенно-климатические агроландшафты Республики Калмыкия. Социальноэкономические и экологические аспекты развития Прикаспийского региона // Материалы Международной научно-практической конференции «Социально-экономические и экологические аспекты развития Прикаспийского региона». Элиста. С. 214-218.

25. Сангаджиев М.М. 2013. Минерально-сырьевые ресурсы и их рациональное использование в Калмыкии. Saarbrucken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing. P. 177.

26. Столярова Е.М. 2022. Формирование модели агроэкологического мониторинга сельскохозяйственных земель, подверженных засолению // Геология, география и глобальная энергия. № 2 (85). С. 39-45.

27. Ташнинова Л.Н. 2000. Красная книга почв и экосистем Калмыкии. Элиста: АПП «Джангар». 213 с.

28. Ташнинова А.А. 2006. Характеристика основных типов почв Ергеней // Актуальные проблемы современных аграрных технологий. Материалы российской научной конференции студентов и молодых ученых, 1213 апреля 2006 г. Астрахань: Астраханский университет. С. 42-44

29. Тюрин И.В. 1965. Органическое вещество почв и его роль в плодородии. М.: Наука. 320 с.

30. Унканжинов Г.Д. 2003. Динамика плодородия почв Республики Калмыкия и эффективность применения минеральных удобрений под яровую пшеницу на светло-каштановых почвах. Автореф. дисс. ... с/х наук: 06.01.04. М.: Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева. 20 с.

Размещено на Allbest.ru