УДК 631.4:445.53 (574)

ФИЗИЧЕСКИЕ И ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМНЫХ СОЛОНЦОВ СТЕПНЫХ ОРЕНБУРГСКОГО ЗАУРАЛЬЯ НА ДРЕВНИХ КОРАХ ВЫВЕТРИВАНИЯ

 

А.М. Прутков

 

Сложное геологическое строение Оренбургского Зауралья нашло свое отражение в разнообразии почвообразующих пород. Наряду с четвертичными желто-бурыми глинами и суглинками, элювием плотных коренных пород и озерно-аллювиальными отложениями широкое распространение получили здесь пестроцветные древние коры выветривания магматических и метаморфических горных пород. Выступают они чаще всего в качестве почвообразующих для почв солонцового типа.

Зональные виды почв на древних корах выветривания Оренбургского Зауралья являлись объектом изучения многих исследователей [7,9,10]. Что касается почв солонцового типа, и в особенности их физических и водно-физических свойств, то они продолжают оставаться слабоизученными, А между тем специфика этих почв требует, по-видимому, особого подхода при разработке приемов освоения и использования.

По механическому составу древние коры выветривания неоднородные (табл. 1). Содержание фракции «физической глины» колеблется в них от 21,7 до 89,9%, а илистой - от 3,6 до 61,2%. Это определяет широкое варьирование показателей физических свойств. Плотность пород колеблется от 1,12 до 1,73 г/см3, скважность - от 34,5 до 57,6%, набухание - от 0,2 до 9,7%. Высокое содержание илистой фракции, повышенная плотность, низкие значения скважности и водопроницаемости, свойственные тем разновидностям кор выветривания, которые прошли, по-видимому, интенсивную стадию диспергирования [9]. Однако в большинстве своем древние коры выветривания отличаются рыхлостью, пористостью, низким набуханием и лучшей по сравнению с другими почвообразующими породами водопроницаемостью.

Резко отличаются древние коры выветривания от других почвообразующих пород Оренбургского Зауралья и по адсорбционной способности к воде. Содержание гигроскопической влаги колеблется от 0,9 до 6,1, а максимальной гигроскопической - от 6,0 до 20,8%.

Резкое увеличение гигроскопической и максимальной гигроскопической влаги отмечается, как правило, в образцах с высоким содержанием воднорастворимых солей и илистой фракции Характерно для кор выветривания очень широкое отношение величины максимальной гигроскопической влаги к гигроскопической (от 3,0 до 10,4), тогда как в четвертичныx желто-бурых отложениях оно составляет около 2,5. Своеобразен и ход поглощения влаги. Если для четвертичных желто-бурых глин характерно скачкообразное увеличение влаги в начальный период увлажнения, то коры выветривания отличаются плавной кривой насыщения.

Отмеченные особенности некоторых физических и водно-физических свойств древних кор выветривания связаны, по-видимому, с коалинитово-гидрослюдистым их составом [9,10,11].

Объектом наших: исследований явились преобладающие на корах выветривания мало- и остаточно-натриевые степные солонцы. По механическому составу относятся они к глинистым, реже тяжелосуглинистым разновидностям (табл. 2). Надсолонцовые горизонты отличаются облегченным механическим составом. Преобладающими в них являются крупнопылеватые и песчаные фракции, что обусловлено, по-видимому выносом тонкодисперсного материала в нижележащие горизонты и возможным проявлением на поверхности почвы дефляции [9]. В распределении механических элементов по профилю почв наблюдается характерное для всех солонцов накопление илистой фракции в иллювиальных горизонтах (от 26,4 до 54,20%). Количественной зависимости между выносом ила и его накоплением в солонцовых горизонтах не отмечается, что связано, возможно, с обогащением иллювиальных горизонтов илистой фракцией за счет диспергирования минералов на месте.

Солонцам на древних корах выветривания присуща четкая дифференциация почвенного профиля по плотности и скважности (табл. 3). В надсолонцовых горизонтах плотность составляет 0,81 -1,16 г/см3, скважность - 53,3-66,6%. В иллювиальных - плотность резко возрастает (до 1,40-1,50 г/см3), а скважность снижается до 47,3-41,9%. При этом значительных различий между мало- и осточно-натриевыми солонцами не наблюдается Повышенной плотностью (1,34-1,56 г/см3) и низкой скважностью (48,7-41,8%) отличаются и подсолонцовые горизонты.

Таблица 1. Физические и водно-физические свойства древних кор выветривания Оренбургского Зауралья

Таблица 2. Механический состав черноземных солонцов степных на древних корах выветривания

Таблица 3. Физические свойства солонцов на древних корах выветривания

Резко различаются надосолонцовые и иллювиальные горизонты солонцов по механической прочности. В подсолонцовых горизонтах механическая прочность составляет 9-16 кг/см2, В солонцовых - сопротивление раздавливанию возрастает от 40 до 90 кг/см2, однако остается значительно ниже по сравнению с иллювиальными горизонтами средне- и многонатриевых солонцов на четвертичных желто-бурых отложениях (160-190 кг/см2).

Сопоставление величин сопротивления раздавливанию с механическим составом почв и содержанием обменного натрия свидетельствует о наличии тенденции к увеличению механической прочности по мере возрастания илистой фракции и обменного натрия. Значительный различия по механической прочности между иллювиальными горизонтами остаточно- и малонатриевых солонцов на древних корах выветривания и средне- и многонатриевых солонцов на четвертичных желто-бурых отложениях определяются, по-видимому, особенностью минералогического состава почв и количественным содержанием поглощенного натрия.

Высокая механическая прочность монтмориллотиновых глин и низкая каолинитовых отмечалась неоднократно [6,9,14]. Влияние поглощенных катионов на механическую прочность проявляется через их коагулирующее или диспергирующее действие [14,15]. При большей диспергации частиц прочность почвогрунтов повышается. Особенно сильно проявляется это в монтмориллонитовых породах. Спецификой минералогического состава и низким содержанием обменного натрия и определяется, по-видимому, пониженная механическая прочность иллювиальных горизонтов солонцов на древних корах выветривания.

Содержание максимальной гигроскопической влаги в надсолонцовых горизонтах солонцов составляет 5,2-5,6% (табл. 4), а в иллювиальных возрастает до 5.9-8,2%. Однако абсолютные ее показатели в иллювиальных горизонтах мало- и остаточно-натриевых солонцов на древних корах выветривания в 1,5-2,5 раза ниже по сравнению со средне- и многонатриевыми солонцами на четвертичных желто-бурых отложениях и близки по своим значениям к зональным почвам. В ряде случаев в иллювиальных горизонтах магонатриевых солонцов величина ее достигает 14-15% Почвенная масса здесь отличается, как правило, высокой дисперсностью.

Результаты определения влажности завядания **показали, что в надсолонцовых горизонтах величина ее не превышает 8,6-9,1% от веса почвы. Запас «активной влаги» *** составляет 14,2-21,5%. В иллювиальных и подсолонцовых горизонтах влажность завядания возрастает до 10,5-12,8%, однако остается близкой к зональным почвам Вместе с этим при повышенной плотности сложения солонцов до 19% объема почвы занято недоступной влагой. Запас активной влаги» составляет всего 8,2-11,5%.

Особенность минералогического состава солонцов на древних корах выветривания, слабая их гумусированность и пониженное содержание обменного натрия определили относительно низкое значение величины максимального набухания (табл. 4). В надсолонцовых горизонтах этот показатель составляет 5,7-7,2%, а в иллювиальных колеблется от 7,9 до 17,2%, что в 2,0-2,5 раза ниже по сравнению со средне- и многонатриевыми солонцами на четвертичных желто-бурых отложениях.

Водные свойства солонцов характеризуются нами величинами наименьшей (НВ), полной влагоемкости (ПВ) и водопроницаемостью (табл. 4).

Почвам солонцового типа свойственна дифференциация профиля по этим показателям. Надсолонцовые горизонты отличаются удовлетворительной водопроницаемостью (or 0,708 до 3,142 мм/мин), высокими значениями ПВ (32,1-49,4% от веса почвы), НВ (30,1-23,1% от веса почвы) и пористости аэрации (30,1-42,2%).

Таблица 4. Водно-физические свойства солонцов степных на древних корах выветривания

В иллювиальных горизонтах остаточно-натриевых солонцов ПВ достигает 34,1% от веса и 47,3 от объема почвы, а НВ, соответственно, 18,4% и 28,4%. На долю НВ приходится 63,8-65,7% ПВ. Пористость аэрации снижается до 12,7-16,2%

Иллювиальные горизонты малонатриевых солонцов по величине ПВ приближаются к остаточно-натриевым, что определяется, по-видимому, близкой их плотностью. Однако, в отличие от последних, малонатриевые солонцы характеризуются тенденцией к увеличению НВ (до 23,6-27,0% от веса и 33,0-38,3% от объема почвы), приближаясь к средне- и многонатриевым солонцам на четвертичных желто-бурых глинах. НВ составляет 78-86% от ПВ. Пористость аэрации снижается до 5,8%. По мнению А.А. Роде [12], совпадение величин ПБ и НВ при наибольшем значении плотности свидетельствует о почти полном заполнении порового пространства влагой, прямо или косвенно удерживаемой сорбционными силами.

В отличие от средне- и многонатриевых солонцов на четвертичных желто-бурых глинах иллювиальные горизонты мало- и особенно остаточно-натриевых солонцов на древних корах выветривания водопроницаемы (табл. 4). Меньшей фильтрационной способностью отличаются малонатриевые солонцы.

Слабое передвижение свободной влаги в солонцах объясняют обычно высоким содержанием обменного натрия, высокой гидрофильностью коллоидов и сродством последних к воде [1,2]. Вода в силу своей полярности притягивается почвенными частицами и создает водонепроницаемый экран.

В настоящее время считается общепризнанным, что полярность воды имеет значение только в сорбции водяных паров, а гравитационная влага подчиняется в основном силам тяжести, а также капиллярным и осмотическим давлениям. Однако плохая водопроницаемость в солонцах не может быть объяснена отсутствием пор или малыми их размерами. Неполярные жидкости хорошо фильтруются через сухие солонцовые горизонты [8]. Низкую водопроницаемость иллювиальных горизонтов малонатриевых солонцов в последнее время связывают с высоким содержанием в них воднопептизируемого ила [5,8,13]. Исследования, проведенные нами в этом направлении [3,4], вполне согласуются с выводами названных авторов для средне- и многонатриевых солонцов, характеризующихся высоким содержанием воднопептизируемого ила. В мало- и особенно в остаточно-натриевых солонцах, отличающихся низким содержанием воднопептизируемого ила, такой четкой зависимости не наблюдается. Слабая их водопроницаемость определяется, вероятно, высокой микроагрегированностью тонкодисперсной почвенной массы, обусловившей слитное сложение иллювиальных горизонтов.

Таким образом, специфика физических и водно-физических свойств солонцов степных на древних корах выветривания требует учета при разработке приемов их освоения.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Андреев Б.В. Повышение водопрочности и улучшение степени связности почвенных агрегатов в солонцах. Изд-во Мин. с.-х. СССР. М., 1959. 8 с.
  2. Антипов-Каратаев И.Н. Вопросы происхождения и географического распространения солонцов в СССР. В кн. «Мелиорация солонцов в СССР». Изд-во АН СССР. М., 1953. С. 11-252.
  3. Блохин Е.В., Прутков A.M. Воднопептитзируемый ил в солонцах Оренбургской области. В сб. «Новое в мелиорации солонцов», Омск, 1973. С. 16-18.
  4. Блохин Е.В., Прутков A.M. К характеристике илистой фракции солонцовых почв Оренбургской области. Сб. «Вопросы почвоведения и агрохимии в условиях Юго-Востока и Западного Казахстана» Т. XVIII, Саратов, 1976. С.76-86.
  5. Гончарова Н.А. Особенности генезиса малонатриевых солонцов и каштановых солонцеватых почв. Автореф. канд. дисс. М., 1969. 28 с.
  6. Кирюшин В.И., Еськов А.И. Влияние поглощенных катионов на пептизируемость и физические свойства почвообразующих пород в связи с их минералогическим составом. Сб. «Вопросы генезиса, мелиорации и охраны почв Северного Казахстана». Целиноград, 1972. С.81-96.
  7. Климентьев А.И. Почвы низкогорий восточного склона Южного Урала Оренбургской области, их агропроизводственная характеристика и вопросы рационального использования. Автореф. канд. дисс. Оренбург, 1975.28 с.
  8. Парфенов А.И. Изучение воднопептизируемого или солонцов Омской области. Автореф. канд. дисс. Казань, 1969. 25 с.
  9. Кучеренко В.Д. Влияние минералогического состава почвообразующих пород Южного Урала на некоторые свойства степных почв Сб. «Доклады II межобластной конференции почвоведов и агрохимиков Среднего Поволжья и Южного Урала». Казань, 1962. С. 158-176.
  10. Побединцева И.Г. Влияние состава почвообразующих пород на свойства почв южных степей Зауралья. Автореф. канд. дисс. М., 1970. 23 с.
  11. Победницева И.Г. Почвы на древних корах выветривания. Изд-во Московского ун-та, 1975. 190 с.
  12. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. Т.1. Гидрометеоиздат. Л., 1965, 639 с.
  13. Семенкин А.И. Водно-физические свойства солонцов Омской области в связи с их происхождением. Автореф, канд. дисс, Казан :>, 1971. 28 с.
  14. Сергеев Е.М. и. др. // Грунтоведение. Изд-во Московского ун-та, 1973. 378 с.
  15. Шаврыгин П.И. Влияние поглощенного магния на физические свойства почв// Почвоведение, 1935. №2. С. 167-173.

Physical and water-physical properties of chernozem steppe solonetz of Orenburg Zauralie on ancient barks of weathering

A.M. Prutkov

The evaluation of water-physical propeties of ancient barks of weathering of Orenburg Zauralie is given and their influence on genetic particularlities of solonetz is followed in the article.

Studying the mineralogical composition of soil-forming rocks, the distinguis betweem water-physical properties of solonetz of ancient barks on weathering and that on cover phyto-brown deposits are revealed.


Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!