CC BY
14МИКРОМОРФОЛОГИЯ ПОЧВ
УДК 631.4: 631.48
Токсеитова Г.А.
МИКРОМОРФОРЛОГИЯ ЛУГОВО-СТЕПНЫХ МЕЛКИХ СОЛОНЦОВ СЕВЕРНОГО
КАЗАХСТАНА
Казахский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии им. У.У. Успанова, 050060, пр. аль-Фараби 75 В, Алматы, Казахстан, e-mail: [email protected] Аннотация. Изучены лугово-степные мелкие солонцы Северного Казахстана и показаны их генетические особенности на микроуровне. Установлено, что надсолонцовыи горизонт характеризуется зернистым строением агрегатов, наличием органического вещества в виде растительных остатков на разнои стадии разложения, выбросов почвеннои мезо- и микрофауны и собственно гумусом, а также наличием элювиальных участков. Мик-роморфологически солонцовыи горизонт плотного сложения и состоит из агрегатов-блоков неправильнои и угловатои формы, разделенные между собои сетью мелких трещин. Образование их обусловлено сплыванием почвенного материала и его последующим растрескиванием при чередовании процессов увлажнение - высушивание. Процесс иллю-виирования, сопровождается наличием полосчатои, струичатои и сплошнои оптическои ориентировки глины, появлением натеков, заполняющих изолированные поры, и глинистых кутан на стенках пор. Подсолонцовыи горизонт отличается наличием микроформ карбонатов, таких как пропитка и выцветы и появлением гипса в порах-камерах. Характер-нои формои агрегатов почвообразующеи породы являются глинисто-карбонатные округлые образования - ооиды, которые, по-видимому, образовались из пептизированного глинистого вещества под влиянием бикарбонатных растворов или могут быть продуктом эродирования глинистых отложении.
Ключевые слова: микроморфология, солонец, оптически ориентированная глина, карбонаты, гипс.
ВВЕДЕНИЕ
В Казахстане солонцовые почвы и их комплексы широко распространены. Площади их в республике составляют 58,9 млн. га или 27,3 % площади сель-скохозяиственных угодии. Наибольшее распространение солонцовых почв их комплексов находятся в Северном, Центральном и Западном Казахстане, из них в пределах черноземнои зоны северных областеи Казахстана составляет 7 млн. 690 тыс. га [1, 2].
Вопросами генезиса и факторах, определяющих повышенную пептизи-руемость солонцовых почв занимались многие ученые [3-10]. Ими показана сложность проблемы солонцеобразова-ния, противоречивость представлении в ее освещении. Большинством иссле-дователеи признается ведущая роль обменного натрия в причинах повышеннои диспергируемости солонцовых почв.
В Казахстане исследования солонцов проводились в двух направлениях, каждое их является определенным историческим этапом. Первое из них -географо-генетическое направление. Исследования в этом направлении проводились в целях количественного и качественного учета огромных земельных ресурсов Казахстана, инвентаризации и классификации солонцовых комплексов черноземнои зоны. Работы в этом направлении представляют опре-деленныи этап и необходимую научную основу для широкого развертывания второго направления - осуществления мелиорации и освоения солонцовых земель.
Направление и темпы процессов солонцеобразования в черноземнои зоне Казахстана были неодинаковы во времени и пространстве, в связи с чем солонцовые почвы отличаются боль-
шим разнообразием форм. Однако все они так или иначе происходят от засоленных грунтов. Взаимодеиствие солевых растворов с грунтами является обя-зательнои предпосылкои возникновения солонцового процесса. Следовательно солонцовые почвы можно рассматривать как зеркальное отражение древнего или современного соленакоп-ления [1].
В зависимости от условии их формирования и генетического расположения, а также типа гидрологического режима выделены три большие генетические группы солонцов: луговые, лугово-степные и степные.
Лугово-степные солонцы широко распространены на территории черно-земнои зоны. Они формируются в условиях периодического воздеиствия на почвенныи профиль восходящих капиллярных токов грунтовых вод.
Солонцам Северного Казахстана посвящено много работ, но микроморфология их недостаточно изучена. В даннои статье представлены результаты, полученные при выполнении Программы: «Мелиорация солонцов Северного Казахстана».
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектом микроморфологических исследовании являются солонцы луго-во-степные мелкие подзоны черноземов южных в пределах Северного Казахстана. Растительныи покров полынно-типчаковая ассоциация с участием кер-мека, острега и грудницы. Почвы сформированы на лессовидных глинах. Породы карбонатные (1,6-4,3 % СО2), содержат в небольшом количестве гипс. Грунтовые воды под лугово-степными солонцами вскрываются с глубины 3,84,6 метров, степень и тип минерализации пестрыи [11].
Для изучения микростроения солонцов были изготовлены почвенные шлифы ненарушенного строения по ме-
тодике Мочаловои [12]. Описание их проводилось по руководству Парфено-вои и Яриловои [13].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В надсолонцовым горизонте (А 09 см) агрегаты округлои формы несколько вытянутые в горизонтальном направлении. Хорошо развита сеть по-рового пространства, что придает горизонту рыхлое и губчатое микросложение и высокую аэрацию.
Органическая часть состоит из растительных остатков в разнои степени разложения, экскрементов почвен-нои мезофауны, разлагающих и перерабатывающих растительные остатки и собственно гумуса. Растительные остатки сосредоточены в агрегатах, межагрегатных и биогенных порах. Среди остатков растительности преобладают свежие и сильноразложившиеся формы, что является результатом глубокои трансформации их. Встречаются полуразложившиеся, минерализованные и обугленные формы. Последние свидетельствуют о менее благоприятных условиях разложения.
Часто внутри или около растительных остатков можно увидеть скопления экскрементов клещеи и другои микрофауны, что свидетельствует об активнои роли почвеннои фауны в образовании гумуса в настоящее время.
Гумус представлен буроокрашеннои и темноокрашеннои формами, а также округлыми частичками (гумонами). Буро-окрашенныи гумус закреплен в виде отдельных сгустков и органоминераль-ных пленок на поверхности глинистых минералов, темноокрашенныи - сосредоточен в краевых зонах агрегатов и обладает некоторои подвижностью. Гу-моны находятся в сильно скоагулиро-ванном состоянии зернистые, отличаются темнои почти чернои окраскои и распределены довольно равномерно, почти не образуя скоплении.
Степень подвижности глинистых частиц в поверхностном слое самая минимальная, что определяется, как общим достаточно высоким содержанием гумуса, так и его формами (гумус формы мулль).
О выносе тонкодисперсного материала можно судить по наличию элювиальных участков в нижнеи части горизонта. В таких участках заметно накопление так называемых элювиальных новообразовании: скелетан, белых и белесы пятен кремнезема. На границе с солонцовым горизонтом глинистыи материал местами пептизирован, имеет струичатую оптическую ориентировку. На стенках пор появляются гумусово-глинистые кутаны иллювиирования,
как результат элювиально-иллювиального процесса.
В составе минерального скелета доминирующим минералом является кварц, крупные зерна, которого покрыты сетью трещин, многие из них с пленками гидроксида железа на поверхности. Полевых шпатов меньше. Они представлены калиевыми полевыми шпатами (альбит, микроклин) и плагиоклазами с ярко выраженными признаками серицитизации и пелитизации. Из темноцветных минералов диагностируются роговая обманка, пироксены изометрическои формы. Они часто оже-лезненные и тусклые. Встречаются единичные зерна эпидота и турмалина (рисунок 1).
Проходящии свет Отраженныи свет
Рисунок 1 - Микростроение надсолонцового горизонта (А) 1 - агрегат; 2 - пора; 3 - растительныи остаток; 4 - первичныи минерал
Ниже расположенныи солонцо-выи горизонт (В1 9-26 см) резко отличается как по микростроению, так и неоднородности окраски, свидетельствую-щеи о неравномерном распределении гумусово-глинистого вещества. Призмо-видно-блоковые агрегаты, разделены сетью мелких в основном вертикальных трещин. В блоках идет резкая дифференциация по распределению тонких гумусовых и глинистых частиц, в результате чего образуется микрослоистость.
Микропризнаки солонцеобразова-ния проявляются в ярко выраженном
процессе иллювиирования тонкодисперсного глинистого материала и сопровождаются появлением ооидных, волокнистых, струичатых и сплошных типов ориентировки, натеков и слоистых гумусово-глинистых утолщенных и чисто глинистых кутан иллювиирова-ния на стенках пор. По мнению Ярило-вои [14], ооиды могли образоваться из пептизированного глинистого вещества под влиянием бикарбонатных растворов.
Кроме того, глинистые частицы, обладая высокои степенью подвижности, легко перемещаются не только вер-
тикально вниз, но и горизонтально в пределах горизонта, образуя «одежды» на скелетных зернах и сгустки в порах.
Струичатая и сплошная формы тонкодисперснои глины встречаются в периферических и центральных зонах структурных отдельностеи, с чередующимися участками с высокои и низкои оптическои ориентировкои.
Внедрение натеков в горизонт создает дополнительное давление при этом часть натеков трансформируется в направлении внутреннеи перестрои-ки вещества, механических деформации и в результате старения [15]. В стареющих натеках глинистые частицы теряют оптическую ориентацию, разрушаются и вовлекаются в почвенную массу.
Обращает на себя внимание строение натеков в зависимости от размера пор. Так глинистые натеки заполняю-
щие мелкие поры однородны по строению, слоистоть в них выражена слабо, в более крупных порах, они образуют скорлуповатые слоистые формы, нередко с примесями гумусовых и пыле-ватых частиц (рисунок 2).
В минеральном скелете отмечено некоторое уменьшение содержания кварца. Большая часть его корродирована. В трещинах зерен - вкрапления гематита и пленки гидроксила железа. Количество полевых шпатов увеличилось, среди них преобладают КПШ (калиевые полевые шпаты) изометри-ческои и неправильнои формы со следами разрушения. Плагиоклазы пели-тизированы. Из темноцветных минералов диагностируются роговая обманка, пироксены изометрическои формы. Они часто ожелезненные и тусклые. Встречаются единичные зерна эпидота и турмалина.
Проходящии свет Отраженныи свет
Рисунок 2 - Микростроение солонцового горизонта (В1) 1 - натечная глина; 2 - гумусовые частички; 3 - сплошная оптически ориентированная глина; 4 - слоистыи глинистыи натек; 5 - пора; 6 - железистые новообразования; 7 - первичныи минерал (кварц)
Подсолонцовыи горизонт (В2 2636 см) слабо агрегирован, местами бес-структурныи. Поры в основном изолированные, округлые, реже встречаются поры-трещины. В отдельных порах видны единичные разложившиеся растительные остатки и органические сгуст-ковые образования бурои окраски, ве-
роятно, сильноизмененные растительные остатки. Строение тонкодисперс-нои глины преимущественно чешуича-тое, вокруг скелетное, редко струича-тое. На стенках мелких пор глинистые кутаны. Несмотря на наличие карбонатов, глинистая основа остается оптически ориентированнои. Встречаются оо-
идные образования со слабо выражен-нои концентрическои оптическои ори-ентировкои, подтверждает наличие сезонного лугового периода солонца.
Карбонатные новообразования представлены пропиточнои формои и выделениями в виде конкреции, карбонатных пленок на стенках изолированных пор. Глинистая основа слабо пропитана криптозернистым кальцитом за счет образования глинисто-карбонатных кутан по стенкам пор и вокруг зерен первичных минералов, что, вероятно, связано с современнои динамичностью процесса окарбоначи-вания солонцов. Присутствуют железистые и железисто-марганцевые новообразования.
В минеральном скелете изменении не отмечено. В целом кварц чистыи без включении, только в трещинках просматриваются глинистые продукты выветривания, полевые шпаты оглине-
ны. Темноцветные минералы: роговая обманка, изометрические пироксены, акцессорные - турмалин, эпидот, рудные.
Переходныи горизонт (ВС 36-69 см) характеризуется простым строением агрегатов. В порах сохранились единичные сильноразложившиеся растительные остатки. Редкие глинистые кутаны на стенках изолированных пор и вокруг минеральных зерен. Отмечено увеличение содержания карбонатов как в виде пропитки мелкозема, так и стяжении. Последние представлены выцветами, конкрециями, приуроченных к порам и кальцитанами (кутаны из кальцита) на стенках пор и вокруг минеральных зерен. Которые обязаны своим происхождением грунтовым водам и связаны с более или менее стои-ким переувлажнением почвообразую-щеи породы (рисунок 3).
Отраженныи свет Рисунок 3 - Карбонатные и гипсовые новообразования карбонаты в форме пропитки; 2 - карбонатная конкреция; 3 - скопления
гипса
В нижнеи части горизонта (46-69 см) появляются упакованные очень рыхло овально-округлые микроагрегаты. Поры преимущественно ветвистые, представляют собою поры упаковки глинисто-солевых агрегатов. Наблюдается образование кутан по порам, состоящих из отдельных кристаллов гипса, располагающие своими длинными гранями параллельно стенкам пор. Вокруг круп-
ных пор появляются рыхло расположенные ромбовидные и неправильные по форме кристаллы гипса. В порах -крупные веретенообразные и непра-вильнои формы скопления, (гипсаны) по-видимому, гидрогенного происхождения, образовавшиися относительно недавно за счет испарения грунтовои воды в сухои период года. На поверхности гипсовых кристаллов иногда
1
наблюдаются глинистые пленки, предохраняющие их от дальнеишего растворения (рисунок 3).
Железистые и железисто-марганцевые образования в виде плотных скоплении и диффузных колец. Присутствие последних свидетельствует об образовании их в настоящее время.
Микроморфологическими признаками почвообразующеи породы (69-120 см) является относительно простое и однородное строение. Карбонатно-глинистые микроагрегаты округлои формы, считается, что образование их связано с особенностями поверхностного стока по периферии Северо-Казахстанскои возвышенности в условиях аридного климата и с насыщенностью кальцием тон-кодисперснои части отложении [16]. Первичные минералы представлены мелкими зернами кварца, полевых шпатов, биотитом и обломочным кальцитом. Все они с признаками разрушения. На поверхности некоторых минералов железистые пленки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Микроморфология лугово-
степных мелких солонцов отражает элювиально-илливиальную дифференциацию профиля. Надсолонцовыи горизонт характеризуются округлои в виде комочков формои агрегатов, наличием подвижного гумуса. Степень подвижности глинистых частиц минимальная, что определяется общим достаточно высоким содержанием гумуса формы мулль.
О выносе высокодисперсных глинистых частиц свидетельствуют элювиальные участки в нижнеи части горизонта в виде скелетан и струичатои оп-тическои ориентировки глины, наличие
на стенках пор гумусово-глинистых кутан иллювиирования, как результат элювиально-иллювиального процесса.
Солонцовыи горизонт отличается низкои оструктуренностью и пористостью, слитым сложением. Микропризнаки солонцеобразования проявляются в ярко выраженном процессе иллювиирования тонкодисперсного глинистого материала глинистые частицы и сопровождаются появлением ооидных, волокнистых, струичатых и сплошных типов ориентировки, натеков и слоистых гумусово-глинистых и чисто глинистых кутан на стенках пор.
Присутствуют карбонатные и гипсовые новообразования. Глинистая основа слабо пропитана кальцитом за счет образования глинисто-карбонатных кутан по стенкам пор и вокруг зерен первичных минералов, что, вероятно, связано с современнои динамичностью процесса окарбоначивания солонцов.
Гипс в основном сосредоточен в порах и, по-видимому, гидрогенного происхождения, образовавшиися относительно недавно за счет испарения грунтовои воды в сухои период года.
Характерным признаком лугово-сти является присутствие железистых диффузных колец.
Изучение минерального скелета солонцов показали четкую дифференциацию первичных минералов по профилю. Наблюдается относительное накопление кварца в верхнем горизонте, как самого устоичивого к выветриванию минерала. Полевые шпаты изменены. Продуктами их являются глинистые минералы. Биотит представлен прозрачными бурыми пластинками разных размеров.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 Михаиличенко В.Н., Паракшин Ю.П., Тычина А.Н. Генезис и география солонцов черноземнои зоны Северного Казахстана. Мелиорация солонцов чернозем-нои зоны Казахстана// Труды Института почвоведения Академии наук Казахскои ССР. - Алма-Ата, 1972. - Т. 20. - С. 5-68.
2 Березин Л.В., Сапаров А.С., Кан В.М., Шаяхметов М.Р. Технология комплексной мелиорации экосистем России и Казахстана. - Алматы-Омск, 2013. - 214 с.
3 Прасолов Л.И., Антипов-Каратаев И.Н. О солонцеватых каштановых почвах Ергенеи и о методике определения солонцеватости// Труды Почвенного института им. В.В.Докучаева. Вып. 3-4. М.: АН СССР, 1930. - С. 161-206.
4 Орловскии Н.В. Вопросы улучшения солонцов и солонцеватых почв в За-паднои Сибири. - Омск, 1937. - 162 с.
5 Антипов-Каратаев И.Н. Вопросы происхождения и географического распространения солонцов СССР// Мелиорация солонцов в СССР. - М.: АН СССР, 1953. -С. 11-265.
6 Гедроиц К.К. Почва как культурная среда для сельскохозяиственных растении. Почвенные коллоиды и солонцеватость почв. Исследование на Носовскои опытнои станции (1922-1930 гг)// Избранные сочинения. - М., 1955. - Т. 3. - С. 363-441.
7 Гедроиц К.К. Солонцы, их происхождение, своиства и мелиорация// Избран, сочинения. - М.: Сельскохозяиственная литература, 1955. - Т. З. - С. 299-355.
8 Кирюшин В.И. Солонцы и их мелиорация. - Алма-Ата: Каинар, 1976. - 175 с.
9 Михаиличенко В.Н. Факторы пептизации и стабилизации коллоидного комплекса при осолонцевании почв// Приемы и методы совершенствования мелиорации солонцов. - М., 1976. - С.34-38.
10 Панов Н.П. Генезис и мелиорация почв солонцовых комплексов. - М.: РАСХН, 2008. - 316с.
11 Токсеитова ГА. Трансформация морфоструктуры солонцов под влиянием химиче-скои мелиорации: автореф. канд. биол. наук: 03.00.27 - Алма-Ата, 1992. - 22 с.
12 Мочалова Э.Ф. Изготовление шлифов из почв с ненарушенным строением// Почвоведение. - 1956. - № 10. - С. 98-100.
13 Парфенова Е.И. и Ярилова Е.А. Руководство к микроморфологическим исследованиям в почвоведении М.: Изд-во «Наука», 1977. - 198 с.
14 Ярилова Е.А. Основные черты микростроения черноземных почв Курскои и Орловскои областеи// Научные труды Курскои сельскохозяиственнои опытнои станции. - 1969. - Т. 3. - С. 246-262.
15 Ромашкевич А.И., Герасимова М.И. Микроморфология и диагностика почвообразования. М.: Изд-во «Наука», 1982. - 128 с.
16 Добровольскии В.В. Минералого-геохимические особенности лессовидных отложении южнои части Западно-Сибирскои низменности// Почвоведение. -1967. - № 3. - С. 128-138.
ТYИШ Токсеитова Г.А.
СОЛТYСТIК К;АЗАК;СТАННЬЩ ШАЛFЫНДЫ-ДАЛАЛЫ ¥САК; СОРТАЦДАРЫНЫН,
МИКРОМОРФОЛОГИЯСЫ
Казахский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии им. У.У. Успанова, 050060, пр. аль-Фараби 75 В, Алматы, Казахстан, e-mail: [email protected]
Сортац Y^i кабаты агрегаттардьщ тYйiршiктi курылымымен, эр тYрлi кезецде ыдыраган еймдж к;алдык;тары тYрiнде органикалык; заттардыц бар болуымен, топырактыц мезо жэне микрофауналар шыгарылымдары жэне гумустыц, сондаи-ак элювиальды телiмдердщ болуымен сипатталатыны аны;талды. Микроморфологиялык; сортацды ;абат тыгыз жаиласкан жэне уса; сызаттар желгамен езара белшген, бурые
жэне бурышты пiшiндi агрегат-блоктарынан турады. Олардьщ тYзiлуiне топыра; материалдарыныц кeтерiлуi жэне оныц эрi ;араи ылгалдану-кебу YPДiстерi кезектескен кезде жарылуы себеп болган. Иллювиалдану YPДiсi балшыщтыц жола;ты, агынды жэне тутас оптикалы; бавдарыныц болуымен, о;шауланган куыстарды толтырып туратын жугындылардыц пайда болуымен жэне куыстар ;абыргаларында балшыщты кутандардыц пайда болуымен ыесе жYредi. Сортац асты ;абаты унта; жэне йщрыген тYPдегi карбонаттардыц микроформаларыныц болуымен жэне куыстарда ганыштыц пайда болуымен езгешеленедь Топыра;тYзушi жыныстардыц агрегаттарына тэн пiшiн балшы;ты-карбонатты жумыр тYзiлiмдер-ооидтар болып табылады, олар, сiрэ, бикарбонатты ерiтiндiлер эсерiнен пептизацияланган балшыщты заттардан тYзiлген болар немесе балшы;ты шепндыердщ эрозияга ушыраган eнiмi болуы мYмкiн.
TyuiHdi свздер: микроморфология, сортац топыра;, оптикалы; бавдарланган балшы;, карбонаттар, ганыш.
SUMMARY Tokseitova G.A.
MICROMORPHOLOGY OF MEADOW-STEPPE SMALL SALINE SOILS OF NORTHERN
KAZAKHSTAN
Kazakh Research Institute of Soil Science and Agrochemistry after U.U. Uspanov, 050060, ave. al-Farabi 75 v, Almaty, Kazakhstan, e-mail: [email protected]
Meadow-steppe small saline soils of Northern Kazakhstan have been studied and their genetic features shown at micro level. It was determined that upper saline horizon is characterized by grainy structure of aggregates, presence of organic matter in the form of plant residues in various stages of decomposition, releases soil meso- and micro-fauna and humus, as well as the presence of eluvial sites. It was noted that micro-morphologically saline horizon of solid structure and consists of aggregates-blocks of irregular and angular shape, tightly adjacent to each other and separated by a network of fine cracks. Illuviation process is accompanied by the presence of a streaky, flow and solid optical orientation of clay, appearance of incrustation that fill isolated pores and clay kutans on pore walls. The subsaline horizon is characterized by the presence of carbonate microforms, such as impregnation and efflorescence and appearance of gypsum in pores- cameras. It was determined that the characteristic form of parent rock units are calcareous carbonate round forms - ooids, which apparently have formed from petizised clay material under the influence of bicarbonate solutions or may be a product of erosion of clay deposits.
Key words: micromorphology, solonetz, soil, optically oriented clay, carbonates, gypsum.
