Агрохимическая характеристика почвенных профилей Караузякского и Тахтакупырского районов республики Каракалпакстан

УДК 631.4+631.81

Аннотация

В статье представлены результаты комплексного исследования физико-химических свойств почв, отобранных в Караузякском и Тахтакупырском районах Республики Каракалпакстан. Проведена оценка гранулометрического состава, кислотно-щелочных свойств, электропроводности, степени засоления, а также содержания водорастворимых ионов в почвенных профилях глубиной до 250 см. Установлено, что исследуемые почвы характеризуются неоднородным гранулометрическим составом с преобладанием легкосуглинистых, супесчаных и пылевато-суглинистых горизонтов. Значения pH варьировали от 8,4 до 9,4, что свидетельствует о сильнощелочной и очень сильнощелочной реакции среды. Анализ солевого состава показал высокую степень засоления почв, особенно в верхних горизонтах профилей, где электропроводность насыщенного почвенного экстракта достигала 52,96 dS/m, а содержание плотного остатка — 8,78 %. В составе водорастворимых солей преобладают сульфаты и хлориды натрия, определяющие хлоридно-сульфатный характер засоления. Основными токсичными солями являются Na₂SO₄, NaCl и MgSO₄, доля которых составляет большую часть общего солевого фонда почвы. Полученные результаты свидетельствуют о неблагоприятном мелиоративном состоянии исследованных земель и необходимости разработки мероприятий по снижению засоления и повышению плодородия почв в условиях Северного Приаралья.

Abstract

This study presents the results of a comprehensive investigation of the physicochemical properties of soils collected from the Karauzyak and Takhtakupyr districts of the Republic of Karakalpakstan. Soil profiles to a depth of 250 cm were evaluated for particle-size distribution, soil reaction (pH), electrical conductivity, salinity level, and the composition of water-soluble ions. The investigated soils exhibited heterogeneous particle-size distribution, with a predominance of loam, sandy loam, and silt loam horizons. Soil pH ranged from 8.4 to 9.4, indicating strongly to very strongly alkaline conditions. Salinity analysis revealed severe soil salinization, particularly in the upper horizons, where the electrical conductivity of the saturated soil extract reached 52.96 dS m^-¹ and the total dissolved salts (dry residue) content reached 8.78 %. Water-soluble salts were dominated by sodium sulfates and chlorides, resulting in predominantly chloride–sulfate salinity. The principal toxic salts identified were sodium sulfate (Na₂SO₄), sodium chloride (NaCl), and magnesium sulfate (MgSO₄), which accounted for the majority of the total salt content. These findings indicate the unfavorable reclamation status of the studied soils and emphasize the need for integrated soil management measures aimed at reducing salinity and improving soil fertility to ensure the sustainable use of agricultural lands in the Northern Aral Sea region.

Ключевые слова: почва; засоление; гранулометрический состав; электропроводность; водная вытяжка; ионный состав; Северное Приаралье; Каракалпакстан; плодородие почв; агроэкологическая оценка.

Keywords: soil salinity; agroecological assessment; soil profile; particle-size distribution; electrical conductivity; water-soluble ions; Northern Aral Sea region; Republic of Karakalpakstan; soil fertility.

Введение

Республика Каракалпакстан относится к числу наиболее уязвимых территорий Северного Приаралья, где процессы вторичного засоления и осолонцевания получили широкое распространение. В условиях высокой испаряемости и ограниченного естественного дренажа происходит накопление легкорастворимых солей в почвенном профиле, что оказывает негативное влияние на водно-физические свойства почв, доступность элементов питания и развитие растений. В связи с этим особую актуальность приобретает изучение гранулометрического состава, физико-химических характеристик и солевого режима почв различных районов региона [10].

Гранулометрический состав является одним из важнейших показателей, определяющих водный, воздушный и питательный режимы почв. От соотношения песчаных, пылеватых и глинистых частиц зависят влагоемкость, водопроницаемость, способность к аккумуляции питательных веществ и устойчивость почв к деградационным процессам. Наряду с этим показатели кислотности (pH), электропроводности почвенного раствора, содержания водорастворимых ионов и состава солей позволяют оценить степень и характер засоления, а также выявить факторы, ограничивающие сельскохозяйственное использование земель.

В настоящее время комплексные исследования почв Северного Приаралья имеют не только научное, но и практическое значение, поскольку полученные данные служат основой для разработки мероприятий по мелиорации засоленных земель, рациональному землепользованию и восстановлению почвенного плодородия. Особый интерес представляет изучение пространственного распределения солей по почвенному профилю и установление особенностей их накопления в различных генетических горизонтах [11].

Целью настоящего исследования является комплексная оценка гранулометрического состава, физико-химических свойств, степени и характера засоления почвенных профилей, заложенных в Караузякском и Тахтакупырском районах Республики Каракалпакстан. Для достижения поставленной цели были определены механический состав почв, показатели кислотности, электропроводности, содержание водорастворимых ионов, сумма токсичных солей и состав гипотетических солей с последующей оценкой мелиоративного состояния исследуемых почв.

Материалы и методы исследования

Физические характеристики почв. Механический состав почв (texture) определяли методом седиментации с предварительной диспергацией частиц пирофосфатом натрия. Образец мелкозема почвы с помощью взбалтывания диспергируется реагентом и сливается в мерный цилиндр, емкостью 1 литр. Через стандартные интервалы времени из суспензии пипеткой берут пробы с определенной глубины. Согласно закону Стокса определенным глубинам соответствуют частицы диаметром: 1, 0.25, 0.1, 0.05, 0.01, 0.005, 0.001 и <0,001.мм. Отобранные пробы помещают в чашки, высушивают до постоянного веса и взвешивают.

Определение показателей засоленности и анализ содержания растворимых ионов в почве. Для определения засоленности почв проведены измерения электрической проводимости в водной вытяжке при соотношении объёмов почва: вода 1:5 (ЕС 1:5). Измерения проводили в dS/m элекрокондуктометром, имеющим электрод с температурным компенсатором.

Метод оценки степени засоления почв по электрической проводимости насыщенных почвенных экстрактов принят в международной практике из-за его простоты, однако в местных условиях ранее широко не применялся. В результате репрезентативного числа измерений ЕСе и ЕС 1:5, для условий Узбекистана, получен коэффициент пересчета “К”, равный 4,0, который позволяет по измеренным значениям ЕС в водной ваытяжке 1:5, оценивать степень засоления почв используя классификацию ФАО [6] Пересчет из ЕС1:5 в ЕСе рекомендуется проводить по формуле:

ЕСе=4,0хЕС1:1,

затем делать оценку степени засоленности для слоев почв по таблице:

Подготовка образцов почвы. Образцы почвы высушиваются на воздухе, размельчаются в форфоровой ступке с помощью пестика и просеивается через сито с ячейками размером в 1 мм. По международным стандартам широко используется просеивание почвы через сито диаметром 2 мм, так как большинство почв Центральной Азии имеют пик распределения частиц почвы по их размерам, который в международной классификации относятся к фракции “пыли”, мало вероятно, что эта разница может послужить причиной получения большой разницы величин при анализах [12].

Результаты и обсуждения

По результатам анализа механического (гранулометрического) состава почв разрезов, профиль почвы неоднородный, имеет слоистое сложение.

В разрезе Р-1 (Караузяк) почвы представлены более лёгким механическим составом. В слое 0 – 50 см залегают лёгкие суглинки, от 50 до 100 см, супеси, ниже, наблюдается чередование средних суглинков и легких суглинков с супесями (таблица 1).

Таблица 1.

Результаты анализа механического состава почвы

Согласно классификации гранулометрического состава почвы по треугольнику США, принятой ФАО (рисунок), почвы разреза Р-1 (Караузяк) в слое 0 – 50 см представлены суглинком, в слое 50 – 100 см они характеризуются, как опесчаненный суглинок, а в слое 100 – 200 см, пылеватый суглинок [3; 6].

Таблица 2.

Анализ и оценка механического состава почвы по ФАО

Почвенный профиль Р-1 (Караузяк). В верхней части профиля (0–50 см) почва характеризуется суглинистым гранулометрическим составом. Содержание песчаной фракции составляет 50–52 %, пылеватой 36 %, глинистой 12–13 %. Такое соотношение механических элементов обеспечивает благоприятные водно-физические свойства почвы и достаточную влагоемкость.

В горизонтах 50–100 см наблюдается увеличение доли песка до 66–67 % и снижение содержания пыли до 25–26 %, что соответствует супесчаному составу. Данные горизонты отличаются более высокой водопроницаемостью и меньшей способностью удерживать влагу [9].

На глубине 100–200 см происходит резкое изменение гранулометрического состава. Здесь преобладает пылеватая фракция 66–80 %, при относительно низком содержании песка 11–26 % и глины 8–13 %. По классификации ФАО данные горизонты относятся к пылевато-суглинистым почвам. Максимальное содержание пыли 80 % отмечено в горизонте 150–200 см, что свидетельствует о накоплении тонкодисперсного материала в процессе почвообразования и осадконакопления.

Почвенный профиль Р-2 (Тахтакупыр). Профиль Р-2 отличается более тяжелым механическим составом по сравнению с профилем Караузяка. Верхний горизонт (0–25 см) представлен пылевато-суглинистой почвой, содержащей 56 % пыли, 23 % глины и 21 % песка.

В интервале 25–100 см формируются наиболее тяжелые по механическому составу горизонты, относящиеся к пылевато-глинисто-суглинистым почвам. Содержание глинистой фракции достигает 28–31 %, тогда как доля пыли составляет 60–62 %, а песка всего 10–11 %. Повышенное содержание глины способствует увеличению влагоемкости, однако может ухудшать аэрацию и водопроницаемость почвы. Начиная с глубины 100 см механический состав становится более легким. Горизонты 100–150 см представлены пылевато-суглинистыми почвами, в которых содержание пыли составляет 53–66 %, песка 27–40 %, а глины 7–8 % [2; 7].

В нижней части профиля (150–250 см) возрастает содержание песчаной фракции до 46–48 %, а доля пыли уменьшается до 45–47 %. Эти горизонты классифицируются как супесчаные, характеризующиеся более высокой фильтрационной способностью и меньшей влагоудерживающей способностью.

Общая характеристика. Сравнительный анализ показывает, что почвы Тахтакупырского района имеют более тяжелый гранулометрический состав, особенно в средней части профиля, где содержание глинистой фракции достигает 31 %. Почвы Караузякского района характеризуются большей неоднородностью текстуры и преобладанием легких и средних по механическому составу разновидностей. В обоих профилях отмечается увеличение содержания песчаной фракции в нижних горизонтах, что может быть связано с особенностями аллювиального происхождения почвообразующих пород и изменением условий осадконакопления в прошлом. Такие различия гранулометрического состава оказывают существенное влияние на водный режим, процессы засоления, миграцию солей и общую продуктивность почв.

pH водной вытяжки из образцов почвы Р-1 Караузяк составляет от 8,4 до 9,4. При этих показателях почва образцов почвенного профиля оценивается, как сильно щелочная (pH 8.5 – 9.0) и очень сильно щелочная (pH более 9,0, таблица 3). Обычно все микроэлементы хорошо усваиваются растениями при рН менее 8,4, то есть показатель рН почвы, в обоих почвенных разрезах, – неблагоприятный.

Показатели засолённости почвы. Электропроводность, содержание плотного остатка (суммы солей), отдельных ионов, суммы токсичных солей, а также гипотетический состав солей, показаны в таблице 3 и на рисунках 2.

В исследованной почве содержится высокое содержание солей, определяемое в анализе, как «плотный остаток в водной вытяжке». Значения общего содержания солей в образцах почвы Р-1 Караузяк составляют от 0,60 % (в горизонте 200 – 250 см), до 6,88 -8,78 % к массе почвы (в верхних горизонтах 0 – 25 и 25 – 50 см).

Такое же распределение солей по профилю, как и по плотному остатку, наблюдается по показателю электропроводности насыщенного почвенного экстракта ЕСе. Показания электропроводности отражают содержание солей и составляют в вышеуказанных горизонтах, соответсвенно:6, 48 и 52,96 dS/m. Во всех образцах почвы, наиболее высоко содержание ионов: сульфатов натрия и хлора. Согласно таблицы 3 в ионном составе образцов верхних, наиболее засоленных горизонтов почвы, расположение элементов по убыванию, имеет следующий вид (в мг-экв./100г):

SO₄« > Na'> Cl' > К > Ca ≥ Mg, > HCO^'₃ (Разрез 1 Караузяк)

Na' > SO₄« > Cl' > Ca > Mg > К > HCO^'₃ (Разрез 2 Тахтакўпир)

За исключением горизонта 125 – 150 см в профиле почвы преобладает соль, – Na₂SO₄, содержание которой составляет от 38 до 56 % всех солей. Соль NaCl по содержанию занимает второе место, в основном 21 – 37 %, и является преобладающей солью 41 % от общего содержания солей, только в вышеупомянутом горизонте 125 – 150 см. Количество вредной соли MgSO₄ в горизонтах содержится от 10 до 14 % [1; 7].

Преобладающая соль – сульфат натрия Na₂SO₄, 40 – 53 % от всех солей, а содержание натрий хлора, 31 – 44 %. Кроме двух верхних горизонтов, где CaSO₄, соответственно составил 17 и 10 % от общего количества солей, ниже 50 см, его количество резко снижается до 2 – 5 %. Содержание карбонатов кальция Ca(HCO₃)₂, наоборот возрастает от верхнего к нижним горизонтам, от менее 1 % до 8 % от общего количества солей (рис.8). Количество сульфата магния MgSO_4, во всех горизонтах незначительное и составляет от 2 до 4 % общего содержания солей [5; 8].

Заключение

В ходе исследований проведена комплексная оценка гранулометрического состава, физико-химических свойств и степени засоления почвенных профилей в Караузякском и Тахтакупырском районах Республики Каракалпакстан.

Почвы характеризуются неоднородным гранулометрическим составом и слоистостью. В разрезе Р-1 (Караузяк) преобладают лёгкосуглинистые и супесчаные горизонты, в Р-2 (Тахтакупыр) — пылевато-суглинистые и тяжёлые суглинистые [4].

Значения pH составляют 8,4–9,4 (сильно- и очень сильнощелочная реакция), что неблагоприятно для большинства сельскохозяйственных культур.

Почвы сильно и очень сильно засолены: ЕСе достигает 52,96 dS/m, плотный остаток — до 8,78 %. Преобладает хлоридно-сульфатный тип засоления с доминированием токсичных солей (Na₂SO₄, NaCl, MgSO₄).

Результаты указывают на высокую степень деградации почв вследствие вторичного засоления. Для восстановления плодородия необходимы комплексные мелиоративные мероприятия: улучшение дренажа, оптимизация орошения, промывки, химические мелиоранты и использование солеустойчивых культур.

Данные могут применяться при мониторинге почв Северного Приаралья и разработке программ восстановления деградированных земель аридной зоны Каракалпакстана [13].

Список литературы

References