Галогенез почв Забайкалья и Предбайкалья

Глава 1. История изучения засоленных почв
В главе описаны этапы изучения засоленных почв в России, их диагностика, распространение и классификация [Земятченский, 1894; Докучаев, 1892; Высоцкий, 1900; Безсонов, Неуструев, 1902; Коссович, 1903; Димо, 1915; Глинка, 1913; Гедройц, 1935; Виленский, 1930; Ковда, 1977; Базилевич, 1968; Панкова, 1968; 2006; 2013; Карта типов засоления…, 1973; Засоленные почвы России, 2006].
Забайкалье. Значительным вкладом в исследования почвенного покрова Забайкалья стали публикации [Ногина, 1964; Уфимцева, 1960; 1964; 1967; Михайленко, 1967; Важенин, Важенина, 1969; Абашеева, 1992; Королюк, 1971, 2014]. Ими проведена агрохимическая оценка почв, охарактеризовано состояние земельных ресурсов Забайкалья и показана специфика свойств сезонно-мерзлотных и мерзлотных почв.
Предбайкалье. Засоленные почвы, распространенные около соленых озер и в долинах рек, формирующиеся вследствие выветривания соленосных коренных пород, аккумуляции солей в отрицательных формах рельефа, наличия многолетней мерзлоты и выпотного водно-солевого режима, были описаны российскими почвоведами [Прейн, 1890; Глинка, 1909; 1910; 1926; Николаев, 1949; Макеев, 1954, 1957, 1959, 1981; Агапитов, 1978; Мартынов,
1965; Надеждин, 1961; Хисматуллин, 1964, 1979; Карнаухов, 1969; 1977; 1978; 1979; 1980; Засоленные почвы … , 2006; Лопатовская, 2019].
Глава 2. Естественно-исторические условия формирования почв
В главе рассмотрены основные характеристики факторов почвообразования двух территорий: Забайкалья и Предбайкалья (табл. 1) и выявлены региональные особенности.
Таблица 1 – Сравнительная характеристика физико-географических условий Забайкалья и Предбайкалья [Блохин, 1962; Гидрогеология СССР, 1968; Стратиграфия СССР, 1984; Лавренко, 1991; Азовский, 1997; Даурский заповедник, 1999; Карасев, 2002; Ямнова, Черноусенко, 2003; Атлас, 2004; Склярова, 2004; Экологически ориентированное … , 2004; Засоленные почвы … , 2006; Ткачук, 2009; 2013; Биосферный заповедник Даурский, 2009; Государственная геологическая карта, 2009; 2010; Исследования в бассейне … , 2010; Обязов, 2010; Данилова, 2011; Замана, 2010; 2014; Бурзунова, 2015; Дубынина, 2017; Лопатовская, 2018].
Забайкалье Предбайкалье
Рельеф и почвообразующие породы
Грунтовые воды и гидрографические условия
Климат
Растительность
Аккумулятивные формы и озерные террасы высотой 20–60 м. Галечники, суглинки, галечно-гравийные породы с супесчаным заполнителем, пески с гравием, глинами мощностью до 3 м. Расположены в бессточных котловинах
Низкогорья, перевальные педименты, днища замкнутых котловин с абсолютными высотами 350–1200 м. Озерные отложения байкальских террас, галечники с валунами, пески с галькой, глинами, супесями, илами
Минерализация 0,3–1 г/л; состав гидрокарбонатно-сульфатно-натриевый и кальциевый. Химический состав воды в озерах: хлоридно-гидрокарбонатный натриевый; гидрокарбонатно-хлоридный натриевый, рН воды 9,0–9,6
Минерализация 0,03–0,4 г/л; состав гидрокарбонатный, хлоридно- гидрокарбонатный магниево-кальциево- натриевый, хлоридно-гидрокарбонатно- натриево-кальциевый. Химический состав воды в озерах: гидрокарбонатно- хлоридно-сульфатный, рН воды 8,0–9,3
Резко континентальный с недостаточным увлажнением, распространением многолетней мерзлоты, обилием солнечного света, годовое количество осадков 150–290 мм. Среднегодовые температуры отрицательные
Резко континентальный с неустойчивым увлажнением, умеренно теплым летом и умеренно суровой малоснежной зимой, годовое количество осадков 250–300 мм. Среднегодовые температуры отрицательные
На засоленных почвах произрастают галофиты: Suaeda corniculata, Kohia densiflora, Atriplex sibirica
На засоленных почвах произрастают галофиты: Scirpus validus, Eleocharis palustris, Blysmus rufus
На формирование засоленных почв влияют динамичные факторы (климат), переменные (гидрологический режим озер, гидрогеологические условия) и статичные (геологические условия и строение поверхности).
Глава 3. Объекты и методы исследования
В качестве объектов исследования были выбраны засоленные почвы, формирующиеся около соленых озер Торейской котловины (Забайкалье), а также Приольхонья и о. Ольхон (Предбайкалье) (рис. 1).
Рисунок 1 – Фрагмент карты с районами исследований: 1 – Приольхонье и о. Ольхон; 2 – Торейская котловина
Полевые исследования проводились с 2011 по 2014 г. Почвенные разрезы закладывались в трансект-катенах и точечно. С целью выявления физико-химических свойств были заложены трансект-катены около озер на четырех участках в Торейской котловин, оз. Барун-Торей (мыс Мырген, Ималкинский участок), оз. Зун-Торей (г. Куку-Хадан и южная часть озера) и две в Приольхонье, около оз. Гизги-Нур и Шара-Нур.
Изучение почв в трансект-катенах позволило провести анализ экологических закономерностей геоморфологических профилей. Почвенные разрезы отмечались как с помощью GPS-навигатора, так и классической
привязкой разреза на местности [Розанов, 1983; Методологические и методические … , 1988].
Для выявления миграции легкорастворимых солей в почвенной толще, отбор образцов проводился из основных визуально определяемых горизонтов с глубиной и через 10 см.
Морфологический анализ и диагностика почв проводились согласно «Полевому определителю почв России» [Полевой определитель … , 2008] и «Классификации и диагностики почв России» [Классификация и диагностика … , 2004].
Лабораторные исследования. Для выявления физико-химических свойств почвы и установления степени и типа засоления в почвенном профиле было выполнено определение: гранулометрического состава по Н. А. Качинскому, pH почвенной суспензии и водной вытяжки, органического углерода (гумуса) методом И. В. Тюрина, карбонатов, бикарбонатов и щелочности водной вытяжки потенциометрическим методом, сульфат-иона турбидиметрическим методом, водорастворимых металлов водной вытяжки атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой на приборе Optima DV400.
Основным методом определения солей в почве явился метод водной вытяжки. Метод расчета токсичных и нетоксичных солей основан на связывании ионов в определенной последовательности в гипотетические соли, начиная с менее растворимых солей к более растворимым [Базилевич, Панкова, 1970]. Полученные данные обработаны статистическими методами с использованием общепринятых подходов и программы Statistica 10 [Дмитриев, 2009].
Глава 4. Результаты и обсуждение
Теория галогенеза почв. Результаты исследования, обобщение которых дано в рис. 2, показали, что для почв заповедника «Даурский» характерно формирование солончаков сульфидных (соровых) и солончаков типичных. Химизм засоления обусловлен влиянием в первую очередь климата и его околотридцатилетних циклов с высыханием и обводнением озер. В период отбора проб (2014–2019 гг.) оз. Барун-Торей полностью пересохло. На его высохшем дне сформировались солончаки сульфидные (соровые).
Важную роль в распространении солончаков вторичных сыграл гидрологический режим озер в совокупности с эоловыми процессами. В северо-восточной части оз. Бурун-Торей на мысе Мырген у подножья первой озерной террасы нами выявлены солончаки вторичные на погребенной каштановой почве. На Ималкинском участке в межваловом озерном понижении около временного водоема – солончаки глеевые. Здесь процесс оглеения протекает в условиях подпитывания минерализованными грунтовыми водами.
Рисунок 2 – Карта-схема распространения засоленных почв заповедника «Даурский»: 1 – солончаки глеевые; 2 – солончаки сульфидные (соровые); 3 – комплекс солончаков сульфидных (соровых) и солончаков вторичных; 4: а – береговая линия озера 2009 г.; б – береговая линия озера 2001 г.
На южном и северном берегах оз. Зун-Торей источниками поступления солей являются голоценовые озёрные образования и сульфатно- гидрокарбонатно-натриевые грунтовые воды. На этом участке формируются солончаки сульфидные (соровые) и солончаки типичные (см. рис. 2).
В главе также рассмотрены вопросы галогенеза почв– процесс высвобождения солевых ингредиентов из их источников, перераспределение, аккумуляция, трансформация, осаждение в солеродных бассейнах, почвах и почвообразующих породах с последующим их диагенезом и образованием галогенных формаций. Подтверждается, что современный галогенез присущ климату с коэффициентом увлажнения менее единицы, а педогалогенез ограничен почвенным покровом. Полученные данные находятся в рамках общей теории галогенеза [Вернадский, 1994; Косыгин, 1995; Казанцев, 1998; 2003; Валяшко, 1939; 1962; Страхов, 1962; Орлова, 1983; Лопатовская, 2018].
В Предбайкалье галогенез почв связан с климатическими условиями, циклическим режимом обводнения и высыхания озер. В почвообразовании принимают участие породы от протерозоя до четвертичной системы
(метаморфизированные терригенно-карбонатные, биотиты, мрамора, кварциты, амфиболиты, гнейсы с отдельными пластами мраморов).
На берегах озер формируются солончаки темные, более гумусированные по сравнению с забайкальскими. Из-за контрастности высот, наклона Тажеранских степей в сторону Байкала происходит смена состава солей в почвах и водах. Химический состав изменяется от гидрокарбонатно- сульфатного магниево-натриевого через хлоридно-гидрокарбонатно- сульфатный кальциево-магниево-натриевый и гидрокарбонатно-хлоридно- сульфатный магниево-натриевый до хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатного магниево-натриевого.
Таким образом, галогенез почв двух криоаридных территорий– Забайкалья и Предбайкалья – обусловлен совокупностью природных факторов, способствующих формированию солончаков сульфидных (соровых) и солончаков темных.
Физико-химические свойства засоленных почв Забайкалья. Анализ трансект-катен на Ималкинском участке показал, что основной причиной формирования и распространения засоленных почв являются природные факторы. Они же оказывают влияние на их физико-химические свойства.
Катена на Ималкинском участке включает разрезы, заложенные от вершины приозерной террасы до дна высохшего озера Барун-Торей (рис. 3).
Рисунок 3 – Почвенные разрезы катены Ималкинского участка 10

Гранулометрический состав в каштановых почвах (разрезы И-1, И-2, И-3) представлен в основном фракциями песка (рис. 4). В почвенном профиле солончака глеевого (разрез И-4) преобладает фракция физической глины (от 53,4 до 68,5 %), что соответствует глине тяжелой и средней. Повышенное содержание тяжелых фракций свидетельствует о влиянии озерных процессов и аккумуляции глинистых фракций.
И-1 И-2 И-3 И-4
Рисунок 4 – Гранулометрический состав почв катены Ималкинского участка
Легкорастворимые соли в каштановых почвах аккумулируются в нижней части профиля, что указывает на промывной тип водного режима почв (рис. 5).
И-1 И-2 И-3 И-4 Каштановые типичные Солончаки глеевые
Рисунок 5 – Распределение легкорастворимых солей (мг-экв/100 г) в почвах Ималкинского участка около оз. Барун-Торей
В солончаке глеевом (разрез И-4) реакция среды сильнощелочная по всему профилю, содержание карбонатов кальция (1,2–6,1%) позволяет отнести почву к среднекарбонатной. Содержание гумуса – низкое (от 0,2 до
11

2,1 %) (табл. 2). В водной вытяжке преобладают гидрокарбонаты натрия и сульфаты кальция. Легкорастворимые соли по профилю распределяются равномерно с незначительной аккумуляцией в верхней части, что свидетельствует о выпотном типе водного режима почвы.
Таблица 2 – Физико-химические свойства почв катены Ималкинского участка
Индекс Глубина, горизонта см
рНводн. CaСО3 Гумус
Сухой остаток
Сумма фракций <0,01 16,30 21,51 25,33 10,52 14,54 18,49 22,82 31,31 46,17 46,20 53,38 60,17 68,46 68,38 66,30 63,38 % Каштановая типичная (И-1) AJ 0–15 7,4 2,84 2,9 BMK 15–30 8,1 2,91 1,2 CAT 30 и ниже 8,0 2,96 0,8 Каштановая типичная (И-2) AJ 0–10 7,0 3,32 2,2 BMK 10–21 7,6 3,12 1,9 CAT 21 и ниже 7,6 3,16 1,0 Каштановая типичная (И-3) AJ(s) 0–16 6,4 1,41 2,1 0,10 0,11 0,11 0,08 0,10 0,13 0,08 0,09 0,11 0,09 BMK(s) 16–21 CAT(s) 21–40 Cca,s 40-50 Солончак глеевый Sg 3–10 10,3 4,12 6,6 1,25 1,7 7,3 0,16 1,6 7,5 1,52 1,4 Skt 0–3 типичный (И-4) солевая корочка 2,1 1,17 0,5 1,06 0,3 1,05 0,3 0,84 0,2 0,78 0,2 0,88 10–20 10,2 3,09 20–30 10,2 3,21 30–40 10,3 6,09 Gs 40–50 50–60 10,3 1,21 SSg 10,3 4,68 На Ималкинском участке наибольшее распространение имеют каштановые типичные почвы, в меньшей степени – солончаки глеевые и солончаки сульфидные (соровые). Каштановые типичные почвы формируются на вершинах приозерных террас, обладают преимущественно легким гранулометрическим составом. Реакция среды в большинстве случаев слабощелочная, содержание гумуса невысокое (до 3 %). Солончаки глеевые и сульфидные (соровые) занимают пониженные элементы рельефа и береговую линию высохшего озера. Они характеризуются сильнощелочной реакцией среды (рН 9,0–10,3) и очень низким содержанием гумуса (0,2–2,1 %). Аккумуляция и миграция солей в солончаках обусловлены в основном выпотным режимом и тяжелым грансоставом. В каштановых почвах на процесс засоления влияют легкий грансостав и промывной режим. Физико-химические свойства засоленных почв Предбайкалья. На о. Ольхон в восточной береговой части оз. Шара-Нур выявлены засоленные почвы – солончаки (темный гидроморфный и сульфидный соровый). Слабое засоление отмечается в нижних горизонтах черноземов текстурно- карбонатных (рис. 5). Рисунок 5 – Почвенные разрезы катены оз. Шара-Нур (о. Ольхон). Гранулометрический состав чернозема текстурно-карбонатного (разрез ШН-3) изменяется от супеси до тяжелого суглинка (на глубине 60 см). В солончаке темном (разрез ШН-2) верхние горизонты сложены средним суглинком, нижние – песком связным. Ниже 50 см происходит утяжеление до тяжелого суглинка, что связано с волноприбойной деятельностью озера и седиментацией илистых фракций. Верхние горизонты солончака сульфидного (сорового) (разрез ШН-1) по гранулометрическому составу относятся к легкой глине, нижние – к тяжелому суглинку (рис. 6). Таким образом, происходит утяжеление грансостава почв сверху вниз. Распределение легкорастворимых солей в профиле почв, а также их аккумуляция имеют особенности в зависимости от гранулометрического состава (рис. 7). ШН-1 ШН-2 ШН-3 Рисунок 6 – Гранулометрический состав почв катены оз. Шара-Нур ШН-1. Солончак сульфидный ШН-2. Солончак темный (соровый) (гидроморфный) Рисунок 7 – Распределение легкорастворимых солей (мг-экв/100 г почвы) в солончаках около оз. Шара-Нур (о. Ольхон) Чернозем текстурно-карбонатный имеет слабое засоление и слабощелочную реакцию (7,8). В солончаках (сульфидном и темном) выявлена аккумуляция солей в верхней части профиля. В их составе преобладают сульфаты кальция, магния и сода. Реакция среды от слабощелочной (7,9) до сильнощелочной (10,3). Аккумуляция солей в верхней части профиля связана с выпотным режимом в засушливый период, во время которого в верхних горизонтах накапливаются карбонаты кальция и сода (3,5%). Кроме того, в почвах выявлены отложения сапропеля, представленного разложившимися органическими и минеральными остатками. Его содержание очень высокое и достигает более 30 % (табл. 3). 14 Таблица 3 – Некоторые физико-химические свойства почв катены около оз. Шара-Нур (о. Ольхон) Сухой Индекс Глубина, рНводн. CaСО3 Гумус остаток горизонта см Чернозём текстурно-карбонатный (ШН-3) Сумма фракций <0,01 19,07 45,93 – AU1 0–6 AU2 6–15(17) BCA 15(17)–38 S[AU]1 0–7(10) S[AU]2 7(10)–15(20) % 6,6 2,96 9,5 0,06 6,3 2,14 1,8 0,06 6,7 3,09 1,3 0,06 CRca 38–60и ниже 7,8 2,10 1,9 0,05 Солончак темный (солончак сульфидный гидроморфный) (ШН-2) – C Cml,s,g1 Cml,s,g2 Солевая корочка 15(20)–35 35–73 73–96 7,9 8,05 39,8* 0,64 8,2 2,68 14,3 0,21 8,3 0,43 5,8 0,03 8,3 2,07 1,1 0,05 8,7 1,32 1,4 0,03 32,04 11,98 10,57 17,06 54,99 Солончак сульфидный (соровый) (ШН-1) Sca 1–4 9,2 SSca,g 4–27 8,9 Gs,ca 27–45и 8,6 42,07 29,2* 3,31 44,57 16,6* 0,59 70,88 52,49 68,16 13,41 17,28 25,59 17,02 32,45 0,5 – 48,21 – – – 28,65 17,0* 0,39 Чернозём текстурно-карбонатный засоленный (ШН-5) ниже AUmr,ca 0-10 10,4 6,30 6,2 AUca,(s) 10-20 10,4 3,57 4,4 Bca,(s) 20-35 10,2 10,80 1,9 Cca,s,(g) 35-57 10,0 13,01 1,5 Mca,(s) 57-70 9,7 17,51 1,7 Примечание: «-» – не определялось, * – зольность 0,58 0,38 0,33 0,39 0,33 Благодаря выпотному типу водного режима в солончаках соли аккумулируются в основном в верхних горизонтах почв, в каштановых – в нижних. Солончаки Приольхонья и Ольхона более гумусированные из-за отложений сапропеля. Реакция среды во всех почвах щелочная или сильнощелочная. Статистический анализ и интерпретация результатов исследований позволили установить, что в почвах около оз. Барун-Торей показатель рН имеет размах от 6,4 до 10,5. Медиана (среднее наиболее часто встречаемое значение) – 8,0, а в почвах около оз. Зун-Торей размах от 6,5 до 10, медиана – 8,9. Реакция среды (рН) в почвах около оз. Зун-Торей менее щелочная, чем около оз. Барун-Торей. Это обусловлено меняющимся гидрологическим режимом озер и почв. Таким образом, засоленные почвы двух обследованных территорий различаются химически составом и степенью засоления. Особенности галогенеза почв в Забайкалье и Предбайкалье. Засоленные почвы Забайкалья и Предбайкалья относятся к провинции сульфатно-содового соленакопления Восточной области с участием вечной мерзлоты в процессе почвообразования [Ковда, 1946]. Преобладающим типом засоления в солончаках Забайкалья является содово-сульфатный магниево-натриевый. Каштановые засоленные почвы характеризуются в основном содово-сульфатным типом, сменяясь на сульфатно-хлоридный натриевый. Преобладающий тип засоления в солончаках Предбайкалья – содово-сульфатный натриевый. Каштановые почвы имеют содово- сульфатный тип засоления, переходящий в содово-хлоридный натриевый в нижней части профиля. Таким образом, в засоленных почвах Забайкалья среди токсичных солей преобладают: гидрокарбонаты натрия и магния, хлориды магния с их аккумуляцией в верхних горизонтах. В Приольхонье в засоленных почвах преобладают токсичные соли: сульфаты натрия и магния, гидрокарбонаты магния. На Ольхоне в солончаке гидроморфном токсичные соли представлены сульфатами натрия и магния. В солончаке сульфидном (соровом) обнаружено очень высокое содержание токсичных солей: карбонатов и сульфатов натрия и магния, хлоридов калия. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Исследование вопросов галогенеза Забайкалья и Предбайкалья позволило сформулировать ряд выводов практического и теоретического характера: 1. Засоленные почвы Забайкалья и Предбайкалья формируются под действием криоаридного резко континентального климата с коэффициентом увлажнения меньше единицы, разнообразного химического (гидрокарбонатно-сульфатного, натриевого в Торейской котловине и гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатно- магниево-натриевого, хлоридно-сульфатно-магниево-натриевого в Приольхонье), химизма подземных вод (сульфатно-гидрокарбонатного и хлоридно-гидрокарбонатно-натриево-кальциевого или кальциевого). 2. В Забайкалье засоленные почвы представлены солончаками: сульфидными (соровыми), типичными и глеевыми, занимающими пониженные элементы рельефа и берега озер. На береговых валах формируются засоленные каштановые почвы. В Предбайкалье на берегах минеральных озер – солончаки: темные, сульфидные (соровые) и темные оглеенные. Каштановые засоленные почвы занимают транзитные позиции. 3. Почвы обладают сильнощелочной реакцией среды, низким содержанием гумуса, высоким содержанием карбонатов, тяжелым гранулометрическим составом. Соли аккумулируются на испарительном, карбонатном, литологическом геохимическом барьерах и в горизонтах с высоким содержанием илистой фракции. выпотного водного режима почв, состава воды минеральных озер гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатного 4. Химизм (тип) засоления солончаков в Забайкалье характеризуется содово-сульфатным магниево-натриевым типом, в Предбайкалье– содово- сульфатным натриевым. 5. Среди токсичных солей в Забайкалье преобладают: хлориды натрия, гидрокарбонаты натрия и магния, сульфаты и карбонаты натрия; в Предбайкалье– гидрокарбонаты и карбонаты натрия и магния, хлориды натрия и калия.