Влияние солевого состава озёр на почвенный покров территории Камышловского лога Омской области

Ключевые слова: Камышловский лог, солевой состав озёр, почвенный покров.

Камышловский лог — это древняя долина высохшей реки Камышловки расположенная в Омской области Российской Федерации и Северо-Казахстанской области Республики Казахстан, состоящая из цепи озёр, проходящих через территорию землепользования Марьяновского, Москаленского, и Исилькульского районов Омской области. По физико-географическому районированию изучаемая территория относится к лесостепной зоне Западносибирской провинции. [1] Камышловская долина является реликтом некогда существовавшего речного потока, базисом эрозии для которого служила река Иртыш. В настоящее время она представляет почвы плакорной части с цепью засоленных и пресных озёр, вытянутых вдоль бывшего русла реки. Начинается Камышловский лог небольшой речкой Камысакты, стекающей с Кокчетавской возвышенности и впадающей в озеро Большой Тарангул, от которого прослеживается цепью озёр вплоть до Иртыша на протяжении почти 500 км. Озёра в основном мелководные, некоторые даже пересыхающие в летнее время, имеют пресную или солёную воду. Наиболее крупные: Райнфельд, Покровское, Камышное, Половинное, Круглое, Соленое, Кривое. Это территория охраняемая, т. к. весной сюда прилетает много водоплавающих птиц, среди которых редкие и исчезающие, занесённые в Красную книгу Омской области. Грунтовые воды на изучаемой территории минерализованы, но степень их минерализации и характер засоления очень неоднородны, и зависит от солевого состава озёр. По мере приближения к Иртышу долина сливается с осадками второй надпойменной террасы. Почвообразующие породы глинистые, карбонатные и засоленные, аллювиального и озерно-болотного происхождения. [4, 5]

При интенсивном использовании пахотных почв возникает проблема соленакопления и развития солонцов и других засоленных почв. Основные пути образования солонцов в Омской области: первый — это Осолонцевание черноземно-луговых, луговых, лугово-болотных почв, засоленных солями, содержащими соду (по схеме Антипова-Каратаева). Второй путь образования засоленных почв связан с пульсирующим водно-солевым режимом, при избыточном увлажнении. Исследованиями В. Е. Кушнаренко и З. Ф. Воропаевой установлено, что при близком уровне пульсирующих вод создаются условия их воздействия на почвенный поглощающий комплекс. Третий путь образования засоленных почв — при рассолении солончаков приозерных поясов и днищ высохших озёр, в т. ч. солончаков Камышловского лога (по схеме К. К. Гедройца). [3, 4] Так как в состав Камышловского лога входят соленые озёра (в большом количестве) и близко к поверхности залегают минерализованные грунтовые воды, они оказывают влияние на соленакопление прилегающих территорий, используемых в сельском хозяйстве, то становится актуальным изучение водно-солевого режима озёр, грунтовых вод и почв.

Цель исследования — изучить химический состав солей озёр Камышловского лога и установить их влияние на почвенный покров, т. к. особенности накопления солей в озёрах оказывают влияние на грунтовые воды и почвы, и являются важным источником поверхностных солепроявлений.

Объектом исследования служила вода крупных озёр Камышловского лога и почвенный покров изучаемой территории. Исследования проходили на территории Исилькульского, Москаленского и Марьяновского районов Омской области, в 2009–2013 годах проводилось изучение солевого состава озёр и экологического состояния почвенного покрова Камышловского лога.

Методы исследования — образцы воды отбирались в июле из следующих озёр: Половинное, Камышлово, Соленое, Кривое (Исилькуль), Камышное (Москаленки), Пикетное, Райнфельд (Марьяновка), р. Камышловка (пос. Дружино). Для изучения почвенного покрова на прилегающей территории с озёрами были заложены разрезы. Почвенные образцы отбирались из разрезов с каждого горизонта в средней его части. Почвенный покров представлен: пахотными почвы (лугово-черноземные почвы), почвами сенокосов и пастбищ (луговые почвы, солонцы, лугово-болотные почвы), и почвами мелиоративного фонда (солончаки). На кафедре почвоведения ОмГАУ им. П. А. Столыпина в исследуемой воде и почвах проведено определение общей щелочности, хлорид-ионов, сульфат-ионов, кальция и магния — титрованием, сумма натрия и калия — расчетным методом, сухой остаток выпариванием, реакция среды на рН-метре.

Солевой состав озёр Камышловского лога

Факторы, влияющие на химический состав воды. Химический состав природной воды определяет предшествующая ему история, т. е. путь, совершенный водой в процессе своего круговорота. Количество растворенных веществ в такой воде будет зависеть: с одной стороны — от состава тех веществ, с которыми она соприкасалась, с другой — от условий, в которых происходили эти взаимодействия. Влиять на химический состав воды могут следующие факторы: горные и почвообразующие породы, почвы, живые организмы, деятельность человека, климат, рельеф, водный режим, растительность, геологические и гидродинамические условия. [2] Для установления влияния озёр Камышловского лога на почвенный покров необходимо определить их солевой состав. Химический состав, реакция среды и минерализация озёр отличаются большой пестротой (таблица 1, 2).

Таблица 1

Результаты химического анализа воды озёр Камышловского лога

(средние данные за 2009–2013гг.)

В таблице 2 представлены формулы химического состава воды, изучаемых озёр, данные реакции среды и минерализации (в среднем за 2009–2013гг., варьирование данных по годам в пределах ошибки).

Таблица 2

Результаты химического анализа воды озёр Камышловского лога

По данным таблиц 1 и 2, в изучаемых озёрах необходимо отметить абсолютное преобладание в составе анионов — хлоридов, катионов — натрия, что определяет тип засоления и формулу химического состава воды озёр Камышловского лога.

Оценка воды. Название объекта: оз. Половинное расположено на границе территории РФ Исилькульского района и Казахстана. Вода очень сильносоленая хлоридная магниево-натриевая, реакция среды щелочная, растительность практически отсутствует. Рядом с озером формируются солончаки соровые и лугово-болотные глинистые почвы.

Название объекта: оз. Камышлово — расположено на территории Исилькульского района. Вода сильносоленая хлоридная магниево-натриевая, реакция среды щелочная, растительность представлена полынью Сиверса.

Название объекта: оз. Соленое озеро расположено на территории Исилькульского района. Вода сильно солоноватая хлоридная магниево-натриевая, реакция среды щелочная, растительность луговая, преобладает ячмень гривастый. Название объекта: оз. Кривое озеро расположено на территории Исилькульского района. Вода сильно солоноватая хлоридная магниево-натриевая, реакция среды щелочная, растительность злаковое разнотравье.

Название объекта: оз. Камышное территория пос. Кухарево Москаленского района (возле озера расположен солончак луговой). Вода сильно солоноватая хлоридная магниево-натриевая, реакция среды щелочная, растительность сильно изрежена, представлена солянкой и солеросом, вода используется в целях орошения на пахотных почвах расположенных недалеко от озера.

Название объекта: оз. Пикетное территория пос. Москаленский Марьяновского района (возле озера расположены солончаки и лугово-болотные солончаковые почвы). Вода крепкий рассол хлоридно-сульфатная натриевая.

Название объекта: оз. Райнфельд территория пос. Москаленский Марьяновского района (возле озера расположены солончаки и солонцы). Вода слабосоленая хлоридная магниево-натриевая.

Название объекта: р. Камышловка территория пос. Дружино Омского района (возле озера расположены дачные участки). Вода слабосолоноватая хлоридная магниево-натриевая, реакция среды щелочная, растительность вдоль речки представлена камышом, вода используется в целях орошения на дачных участках, расположенных недалеко от реки.

В результате изучения реакции среды (график 1) и степени минерализации (рис. 1) в озёрах необходимо отметить их динамику. Самые неблагоприятные показатели у воды оз. Половинное и Пикетное, реакция среды и минерализация самые высокие в изучаемых объектов. Самое низкое содержание солей из изучаемых объектов в реке Камышловка — вода слабосолоноватая, минерализация 2,8г/л солей. Из формулы химического состава воды (таблица 2) видно, что тип засоления в озерах одинаковый хлоридный магниево-натриевый, исключение составляет вода озера Пикетное территории Марьяновского района, тип засоления соответствует хлоридно-сульфатному натриевому, минерализация в данном озере наивысшая 297 г/л солей, соответствующая крепкому рассолу.

Изменение реакции среды в озёрах Камышловского лога в соответствии с расположением озёр по параллели 55⁰ 00 ^/ Nот Республики Казахстан к г. Омску

Рис. 1. Диаграмма изменения минерализации озёр Камышловского лога

Почвенный покров Камышловского лога.

Почвенный покров лесостепной зоны, к которой относится Камышловский лог, неоднороден. Центральная лесостепь выделена условно и названа солонцовой. Она характеризуется наиболее сложным и комплексным почвенным покровом, представленным сочетанием лугово-черноземных, черноземно-луговых и луговых почв в комплексе с солонцами, солончаками и солодями. [4, 5] Необходимо отметить, что все изученные почвы содержат в своем составе легкорастворимые соли.

Основу пахотного фонда лесостепной зоны составляют лучшие по качеству черноземы и лугово-черноземные почвы. Лугово-черноземные почвы по свойствам близки к черноземам, а в засушливые годы дают более высокие урожаи. Особенностями пахотных легово-черноземных почв лесостепи являются тяжелый гранулометрический состав, отсутствие агрономически ценной структуры, уплотнение, образование «плужной подошвы», ухудшающей фильтрационные свойства. Отрицательным показателем агропроизводственных свойств этих почв является их карбонатность и засоленность. Преобладают хлоридно-сульфатные и сульфатные почвенные разности. Естественно, что незасоленные разности имеют более высокую агрономическую оценку, а засоленные в пределах 0–30 см (солончаковые) — самую низкую. На солончаковых разностях снижаются урожай и его качество, поэтому использовать их следует под ограниченный набор солеустойчивых культур [4, 5]. Учитывая выраженное засоление и солонцеватость этих почв, они не рекомендуются к орошению, за исключением обычных (незасоленные, несолонцеватые), но и последние, формируясь при близком залегании грунтовых вод (3–6 м), могут восстанавливать гидроморфизм и деструктироваться. Реакция среды в пахотном слое лугово-черноземных почв Камышловского лога варьировала от 6,9 до 7,4 (нейтральная — слабощелочная соответственно).

Солончаки формируются локально в наиболее геохимически активных территориях Камышловской лощины стока, по окраинам озёр, болот, реже — по гривам среди болот. Преобладают подтипы луговых и болотных гидроморфных почв. Концентрация солей в них достигает 2 % при хлоридно-сульфатном и хлоридном засолении. Реакция среды в солончаках за годы исследования варьировала от 7,3 до 8,0 (щелочная) в верхнем гумусовом горизонте. Гранулометрический состав во всех почвенных разностях тяжелый — глинистый.

Морфологическое строение луговых солончаков характеризуется сохранением признаков более ранних стадий развития и четким разделением профиля на горизонты. Поверхность почвы в сухие периоды покрыта солевой корочкой, реже слоем солей, иногда бывает мокрая с пятнами солевых выцветов. Основным поставщиком солей являются минерализованные грунтовые воды. В зависимости от сезона года и увлажнения изменяется степень, а нередко — и химизм засоления. Для профиля типично оглеение. Структура морфологически хорошо выражена, но водопрочность агрегатов крайне низкая, так как при действии воды они набухают, расплываются и превращаются в бесструктурную массу [4, 5].

Необходимо отметить, что во всех почвах тип засоления соответствует типу засоления в озёрах. Таким образом, можно сделать вывод, что формирование почвенного покрова территории Камышловского лога протекает по схеме Гедройца (рассоление солончаков) и связано пульсирующим водно-солевым режимом (В. Е. Кушнаренко). Так как содержание соды в озерах незначительное количество (таблица 1), она не оказывает большого влияния на почвенный покров (схема Антипова-Каратаева).

Охрана и использование почв.

Грунтовые воды в почвенном профиле взаимосвязаны и расположенные рядом водные источники (в нашем случае соленые озёра) оказывают большое влияние на формирующиеся рядом почвы, а соответственно и растительность. Кроме того, учитывая использование воды в целях орошения полей необходимо изучение солевого состава данной воды и установление влияния водных источников на свойства почв.

Изучив солевой состав озер Камышловского лога и некоторые характеристики озёр и почв можно сделать вывод, что использование данной воды для орошения недопустимо, т. к. вода сильно солоноватая, со щелочной реакцией среды и оказывает неблагоприятное воздействие на почву. Изучаемые почвы также имеют слабощелочную и щелочную реакцию среды, по всему профилю наблюдаются легкорастворимые соли с максимальным содержанием в верхней части профиля почв.

Во всех изученных почвах необходимо (при их использовании) соблюдать требования по солевому составу воды, орошение проводить под контролем и регулировать нормы полива во избежание вторичного засоления почв расположенных рядом с водными источниками. Так при длительном отсутствии дождя вода и растворенные в ней соли под влиянием солонца поднимаются в верхние слои почвы, вода испаряется, а соли остаются. Солонцы и солончаки бывают не только естественного происхождения, а и так называемые вторичные (ирригационные), возникающие в результате антропогенной деятельности человека.

Для улучшения свойств и экологического состояния почвенного покрова необходимо проведение комплекса мероприятий. Для улучшения структуры и предотвращения уплотнения почв необходимо соблюдать сроки обработки почв. Для снижения дегумификации — внесение органических удобрений. В условиях сильной расчлененности рельефа система земледелия должна быть почвозащитной. Соблюдать установленные нормативы качества и поливные нормы оросительной воды. [4]

Чтобы не допустить развития вторичного засоления и осолонцевания почв, необходимо: проводить анализы оросительной воды (если в ней солей больше чем 2,5 г/л, поливать такой водой нельзя); исключать из полива также воду, в которой соотношение натрия к кальцию (в мг-экв) выше 1; весной применять оптимальные поливные нормы — 300–400 л на 10 м², летом — 500–600 л (при высоких нормах может происходить заболачивание, при малых — быстрое испарение влаги и накопление в верхнем слое солей); почву постоянно рыхлить или мульчировать (перегной, торф, листья, солома) для предотвращения испарения воды с поверхности через почвенные капилляры. [2, 3]

Чтобы улучшить засоленные почвы, необходимо удалить соли промывкой, то есть произвести мелиорацию. Делать это лучше поздней осенью. Идеальной считается промывка, когда вода, прошедшая через слой почвы и растворившая соли, удалялась бы за пределы участков. На солонцах необходимо проведение гипсования.

Литература:

1. Атлас Омской области — М.: Роскартография,1999. — 56с.

2. Елизарова Т. Н., Казанцева В.А, Магаева Л. А., Устинов М. Т. Эколого-мелиоративный потенциал почвенного покрова Западной Сибири/ Т. Н. Елизарова и др.– Новосибирск: Изд-во Наука, 1999. — 295 с.

3. Кушнаренко В. Е. Влияние химической мелиорации на динамику влаги и состав солей мелких солонцов Западной Сибири /В. Е. Кушнаренко, З. И. Воропаева, Л. В. Березин. — Омск: Изд-во ОмСХИ, 1976. — С.150

4. Мищенко Л. Н. Классификация, диагностика и агроэкологические особенности почв Западной Сибири /Л. Н. Мищенко, В. В. Леонова, В. Е. Кушнаренко// Учебное пособие. — Омск: ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2010. — 102с.

5. Прудникова В. М. Почвы Западной Сибири /В. М. Прудникова, Я. Р. Рейнгард// Учебное пособие. — Омск: Изд-во ОмСХИ, 1980. — С. 3–8.