Солонцы

Солонцы встречаются отдельными массивами и мелкими пятна­ми в сочетаниях и комплексах с другими почвами в областях, под­вергавшихся в прошлом засолению или локально засоленных и в настоящее время. Они широко распространены в степях, сухих са­ваннах и полупустынях Северного и Южного полушарий.

По условиям увлажнения солонцы разделяются на степные (ав- томорфные) и луговые (гидроморфные).

Степные солонцы встречаются в комплексах и сочетаниях с зо­нальными почвами: каштановыми, бурыми пустынно-степными и красно-бурыми почвами.

Луговые солонцы в настоящее время (или в недавнем прошлом) приурочены к низменным озерно-аллювиальным равнинам; приме­ром таких равнин являются Тамбовская, Западно-Сибирская низмен­ности в России, Центральные равнины в США, Амуро-Сунгарийская низменность в северо-восточном Китае и др. В этих условиях солонцы образуют комплексы с луговыми, лугово-черноземными почвами и черноземами, часто солонцеватыми.

Солонцы с поверхности не засолены, но имеют высокую щелоч­ность, а на небольшой глубине в них присутствуют легкораствори­мые соли. Поэтому к солонцам приурочены растительные группи­ровки и сообщества, приспособленные к этим неблагоприятным условиям: обычно на солонцах растут черная полынь, биюргун, кермек, кокпек, нанофитон и др.

Морфологический профиль солонцов весьма характерен и резко дифференцирован. Он включает следующие генетические горизонты.

А1А2 — надсолонцовый гумусово-элювиальный горизонт различной мощности — от единиц сантиметров до 20—30 см, серого, на границе с иллювиальным горизон­том — светло-серого цвета, слоеватый или пластинчатый, рыхлый;

В_t^Na— иллювиальный солонцовый горизонт мощностью 7—12 см, бурый или темно-бурый, плотный, столбчатой или призматической структуры, с хорошо выра­женными глянцевитыми гранями по структурным отдельностям, часто столбы или призмы высотой 10—20 см и 5—7 см в поперечнике распадаются на крупные ореховатые отдельности, в сухом состоянии горизонт очень плотен, во влажном — вязок и бесструктурен;

В_ca(CS) — подсолонцовый карбонатный, часто гипсовый горизонт мощностью до 25 см, более светлый, бурый, с белесыми пятнами карбонатов и прожилками гипса, легкорастворимых солей, структура ореховато-комковатая, менее плотный, чем со­лонцовый горизонт;

В_CS — переходный к материнской породе, светло-бурый с белесыми пятнами и прожилками карбонатов, гипса и легкорастворимых солей, более рыхлый, с непроч­ной комковатой структурой.

С_S — засоленная почвообразующая порода.

Химический профиль солонцов столь же резко дифференциро­ван (рис. 18.2). При низком содержании гумуса и его резком убыва­нии к нижней части горизонта А наблюдается во многих случаях не­которое повышение его содержания в горизонте — солонцовом. Слабощелочная реакция почв в надсолонцовом горизонте изменяет­ся и сохраняется щелочной по всему профилю. Верхний надсолонцовый горизонт обеднен илом, оксидами железа и алюминия и несколько обогащен кремнеземом. В иллювиальном солонцовом горизонте со­держание всех этих компонентов увеличивается. Соответственно из­меняется и емкость поглощения: она наибольшая в иллювиальном горизонте. Наряду с поглощенными Са и Mg в ряду обменных осно­ваний содержится Na, составляющий 20—40 % от емкости обмена.

Подсолонцовый карбонатный или карбонатно-гипсовый гори­зонт характеризуется максимальным содержанием С0₂ карбонатов и появлением S0₄ гипса. Максимальное содержание гипса отмеча­ется глубже, в горизонте B_cs, в нем же появляются и легкораствори­мые соли, содержание которых увеличивается ниже по профилю к материнской породе.

Приуроченность солонцов к соленосным породам, областям древ­него и современного соленакопления позволила связать их генезис с процессами рассоления ранее засоленных пород и почв.

Для развития солонцового процесса необходимо воздействие на почвы растворов, содержащих соли натрия. При воздействии мине­рализованных вод часть натрия входит в состав почвенного погло­щающего комплекса. Наиболее быстрое и полное насыщение по­чвенных коллоидов натрием наблюдается при воздействии на по­чвы вод, содержащих соду. Присутствие натрия в поглощающем комплексе делает почвенные коллоиды неустойчивыми.

При достаточном насыщении поглощающего комплекса натри­ем (свыше 10 % от емкости поглощения) и последующем удалении избытка легкорастворимых солей из верхнего горизонта почв кол­лоиды, насыщенные натрием, переходят при увлажнении почвы в золь и передвигаются вслед за растворимыми солями на некоторую большую или меньшую глубину, что зависит от глубины залегания растворимых солей и гипса, оказывающих на коллоиды коагулиру­ющее действие.

На границе солевого горизонта коллоиды коагулируют. Здесь формируется иллювиальный солонцовый горизонт, обогащенный по сравнению с верхним надсолонцовым (элювиальным) горизонтом коллоидами. Солонцовый горизонт уплотнен, обладает особой при­зматической или столбчатой структурой, обязанной гидрофиль­ности коллоидов, сильно набухающих при увлажнении и резко уменьшающихся в объеме при высушивании почв. Этот горизонт имеет щелочную реакцию и неблагоприятные физические свойства: ма­лую порозность и плохую водопроницаемость. Щелочная реакция в солонцовом горизонте появляется за счет вытеснения из поглоща­ющего комплекса иона Na⁺ водородным ионом растворенной угле­кислоты, а также ионами Са²⁺ бикарбонатов кальция:

(Кол.) 2Na⁺ + Са(НС0₃)₂ Са²⁺ + 2NaHC0₃

В подсолонцовом горизонте на ранних стадиях рассоления почв (или их периодическом слабом засолении) сохраняются хлориды и сульфаты натрия. На более поздних стадиях рассоления эти соли обнаруживаются на большой глубине, а в подсолонцовом горизонте сохраняется относительно менее растворимый гипс (горизонт В). На еще более поздних стадиях рассоления гипс замещается карбо­натом кальция, что происходит при поступлении в подсолонцовый горизонт соды, образующейся при обменных реакциях, идущих в солонцовом горизонте CaS0₄ + Na₂C0₃ = CaC0₃+Na₂S0₄. Карбона­ты кальция выпадают на месте, а более легкорастворимые сульфаты натрия выносятся в более глубокие горизонты.

В подсолонцовом горизонте на ранних стадиях рассоления почв (или их периодическом слабом засолении) сохраняются хлориды и сульфаты натрия. На более поздних стадиях рассоления эти соли обнаруживаются на большой глубине, а в подсолонцовом горизонте сохраняется относительно менее растворимый гипс (горизонт В). На еще более поздних стадиях рассоления гипс замещается карбо­натом кальция, что происходит при поступлении в подсолонцовый горизонт соды, образующейся при обменных реакциях, идущих в солонцовом горизонте CaS0₄ + Na₂C0₃ = CaC0₃+Na₂S0₄. Карбона­ты кальция выпадают на месте, а более легкорастворимые сульфаты натрия выносятся в более глубокие горизонты.

В зависимости от степени рассоления и проявления солонцо­вого процесса различают несколько стадий развития солонцов. На ранней стадии рассоления с периодическим сезонным засолением почвы, связанным с подъемом грунтовых вод, при подтягивании и испарении пленочной влаги, развиваются корково-призматические или корково-столбчатые солончаковатые хлоридно-сульфатные со­лонцы.

Мощность гумусового горизонта — 3—5 см; горизонт _Вt^Naмощ­ностью 7—10 см имеет короткостолбчатую или короткопризматическую структуру, в нижней части — ореховато-зернистую; ниже располагается солевой горизонт с максимумом легкорастворимых солей, очень рыхлый, обычно с повышенной влажностью, которая обусловлена сильной гигроскопичностью солей. Вскипание от НС1 начинается еще в солонцовом горизонте, а новообразования карбо­натов кальция в форме червеобразных прожилков — непосредственно под ним. В солончаковатых солонцах часто наблюдается несколько горизонтов выделения гипса.

Для корковых солончаковатых солонцов характерно: наличие с поверхности некоторого количества легкорастворимых солей, что, по-видимому, связано с их пленочным передвижением кверху в пери­оды сильного иссушения поверхности почвы; максимум легкораство­римых солей в подсолонцовом горизонте с преобладанием хлористых солей (на глубине 20—30 см); обособление на глубине 30—70 см горизонта накопления гипса; невысокая щелочность солонцового го­ризонта.

По мере отрыва от грунтовых вод и дальнейшего рассоления образуется группа лугово-степных хлоридно-сульфатных и сульфатно-хлоридных солонцов — от корковых до среднестолбчатых.

В этих почвах солонцовый горизонт начинается с глубины 10—15 см и имеет более щелочную реакцию, чем у предыдущей группы солон­цов. Максимум солей и гипса находится на глубине около 50 см.

При дальнейшем рассолении солонцовый горизонт в своей вер­хней части разрушается и опускается еще глубже (до 20—25 см); легкорастворимые хлориды и сульфаты, а также гипс почти полно­стью удаляются из почвенного профиля, из легкорастворимых со­лей сохраняется лишь сода.

Это особая группа глубоко столбчатых, часто с поверхности, осо­лоделых лугово-степных солонцов, представляющих переходную группу к осолоделым почвам и солодям.

Солонцы обладают совокупностью химических, физико-химических и физических свойств, обусловливающих их низкое есте­ственное плодородие. Возможности их использования в земледелии ограничивают: высокая щелочность, обусловленная образованием соды, гидрофильность коллоидов, набухание, вязкость и липкость почвы во влажном состоянии, сжатие и сильное уплотнение при высыхании. Эти почвы обладают малой водопроницаемостью, не­водопрочной структурой, значительной долей недоступной расте­ниям влаги.

В девственном состоянии, как уже отмечалось ранее, эти почвы покрыты специфической солонцовой растительностью, среди кото­рой особенно обычны биюргун, кокпек и черная полынь.

Освоение и использование солонцов возможно лишь при прове­дении специальных противосолонцовых мелиораций. Для устране­ния щелочности солонцов и вытеснения натрия из поглощающего комплекса применяется их гипсование. Реакция вытеснения натрия идет следующим образом:

(поглощ. комплекс) 2Na⁺ + CaS0₄ —>

—> (поглощ. комплекс) Са²⁺ + Na₂S0₄

Сернокислый натрий — нейтральная соль; таким образом, ще­лочность солонцов не увеличивается, но тем не менее уже присут­ствующая в солонцах сода не уничтожается. Поэтому для мелиора­ции солонцов с высокой щелочностью предлагается вносить кис­лые реагенты: сульфат железа, сульфат аммония и серу (последняя

окисляется в почве сульфуризирующими бактериями до серной кис­лоты). Гипсование солонцов при умелом применении дает хорошие результаты. Лучший эффект достигается на фоне глубокой пахоты с орошением, когда получающиеся при обмене растворимые соли удаляются из сферы реакции. В солонцах с близким гипсовым го­ризонтом при условии глубокой пахоты, сопровождаемой ороше­нием, наблюдается эффект самогипсования без дополнительного внесения гипса.

Местами, в условиях целины, наблюдается «самомелиорация» солонцов, обязанная деятельности землероев, преимущественно сусликов, выбрасывающих на поверхность почв при постройке нор почвенные массы из подсолонцового гипсоносного горизонта. В Прикаспийской низменности, где особенно обильны поселения сусликов, на солонцовых комплексах можно наблюдать все стадии перехода солонцовых почв в свойственные данной области светло- каштановые почвы с остаточными признаками солонцеватости.

Солоди. Солоди и в различной степени осолоделые луговые и лугово- лесные почвы встречаются в широком диапазоне географических поясов. В России они описаны в области распространения вечной мерзлоты близ полюса холода — в Якутии на террасах рек Лены и Вилюя. Они также широко распространены на низменных древне- аллювиальных равнинах в лесостепной и степной зонах Западной Сибири, Дальнего Востока (где получили название луговых подбе­лов) и Северо-Восточного Китая, на Русской равнине в Тамбовс­кой, Днепровской и Причерноморской низменностях; солоди и осо­лоделые солонцы имеются в Венгрии на Среднедунайской равнине, столь же широко они распространены в лесостепной зоне на равни­нах Северной Америки в Канаде и в США, где известны под назва­нием планосолей (planosols). В зоне сухих степей и полупустынь умеренного пояса Евразии солоди и осолоделые почвы широко рас­пространены в падинах и лиманах Прикаспийской низменности и в Западной Сибири. В субтропических и тропических поясах Земли солоди и осолоделые почвы распространены и в Южном полуша­рии: в южной и восточной Австралии, на аллювиальных равнинах Параны и Уругвая в Южной Америке и в юго-восточной Африке. В тропическом поясе Северного полушария осолоделые солонцы и солоди описаны в котловине оз. Чад в Африке.

Таким образом, солоди, подобно солончакам и солонцам, рас­пространены в умеренно засушливых и сухих областях во всех географических поясах Земли. Они приурочены обычно к слабодренированным равнинам и бессточным впадинам, где близко от поверхности (на глубине 2,0—3,5 м) находятся фунтовые воды
гидрокарбонатно-натриевого или хлоридно-сульфатно-натриевого состава. Обычно в почвенном покрове подобных областей наблюдается сочетание солончаков, солонцов и в той или иной мере засоленных болотных почв.

В периоды обильных дождей или снеготаяния может наблюдаться
кратковременное поверхностное переувлажнение или даже затопление почв.

Солоди развиваются под различными растительными сообществами: влажными лугами, травяно-осоковыми болотами, травяными березняками (например, под березовыми колками в Западной
Сибири) или осинниками (например, в Тамбовской низменности).

В солодях, образующихся под луговой растительностью, имеется горизонт А\ —
дерновый; в случае нахождения почв под болотной растительностью (травянисто-
осоковой) выделяется торфянистый горизонт АО. Если солоди находятся под лесной
растительностью, на поверхности их имеется горизонт подстилки из разлагающихся
листьев. Под горизонтом А1 располагаются следующие горизонты:

А1А2 — гумусово-элювиальный горизонт мощностью 5—10 см, светло-серого
цвета, непрочно-комковатой структуры, структурные отдельности распадаются на
плитки и чешуйки;

А2 — элювиальный осолоделый белесый горизонт мощностью 10—15 см и бо-
лее, несколько больше уплотнен, пылеват, с хорошо выраженной, но непрочной
слоевато-листоватой структурой, имеет охристые пятна и марганцово-железистые
новообразования в форме рудяковых зерен диаметром до 3—5 мм; в нижней части
горизонта, на границе с иллювиальным горизонтом, количество рудяковых зерен
увеличивается. Отдельными языками осолоделый горизонт заходит в нижележащий;

B_t^(Na) — иллювиальный глинисто-железистый, часто солонцеватый, имеет большую мощность. Он начинается с глубины 30—40 см от поверхности и достигает 100 см. Темно-бурый, с хорошо выраженной структурой от мелко- до крупноореховатой и призматической. По граням структурных отдельностей в верхней части горизонта часто наблюдается кремнеземистая присыпка, в нижней части горизонта грани структурных отдельностей глянцевиты. При близком залегании грунтовых вод в этом горизонте наблюдаются по граням структурных отдельностей сизые пленки, свидетельствующие о наличии закисных соединений железа;

В_ca(g) — иллювиальный карбонатный горизонт, начинается с глубины 80—100 см и достигает 150—160 см. Он обычно более светлый, чем предыдущий, грязно-желтый или светло-бурый с желтовато-белесыми мучнистыми стяжениями и прослоями карбонатов кальция. Если горизонт фунтовых вод находится в пределах 2,0—2,5м, этот горизонт сильно оглеен. Структура — крупноореховатая, в сухом состоянии очень плотный;

С_ca(g)— на глубине 160—180 см начинается переход к материнской породе, заметный по исчезновению структуры и меньшему содержанию карбонатов. Во многих солодях в нижней части карбонатного горизонта и в почвообразующей породе появляются гипс и в заметном количестве легкорастворимые соли.

Для солодей характерно невысокое содержание гумуса (3—4 %) в верхней части гумусового горизонта и быстрое его убывание с глубиной (рис. 18.3). Отношение гуминовых кислот к фульвокислотам в верхней части гумусового горизонта близко к единице, с глубиной оно значительно уменьшается (0,5—0,3). Значения рН по профилю резко изменяются. В горизонтах А1А2 и А2 реакция нейтральная или слабокислая, ниже — щелочная. Наблюдается резкое перераспределение по профилю илистой фракции: в иллю­виальном горизонте содержание ее в 2—3 раза выше, чем в осоло­делом элювиальном. Соответственно распределению илистой фрак­ции изменяется и емкость поглощения. В гумусовом горизонте она составляет 12—15, в элювиальном — 5—7, а в иллювиальном — до 30—35 мг экв на 100 г почвы. Небольшое количество поглощен­ного натрия (2—3 мг • экв) имеется в гумусовом и осолоделом го­ризонтах, но максимум поглощенного натрия находится на глуби­не 50—60 см в иллювиальном горизонте.

Состав илистой фракции по горизонтам изменяется, в горизон­те 5/^Na> отношение Si0₂/Al₂0₃ и Si0₂/Fe₂0₃ уменьшается. К этому же горизонту приурочен максимум подвижных форм железа и алюми­ния. Максимальное содержание аморфной кремнекислоты, наобо­рот, находится в самом верхнем горизонте (А1А2).

Содержание легкорастворимых солей в профиле солодей неве­лико и составляет сотые и десятые доли процентов.

Нахождение солодей по соседству с солончаками и солонцами послужило основанием для первого исследователя этого ряда почв К.К. Гедройца связать генезис солодей с деградацией солонцов.

Процесс деградации солонцов К.К. Гедройц представлял следую­щим образом. Превращение солонцов в солоди наблюдается в деп­рессиях рельефа (блюдцах, западинах, лиманных понижениях), полу­чающих дополнительное количество влаги за счет поверхностного стока. Влага застаивается над солонцовым водоупорным горизон­том и длительное время воздействует на верхнюю часть почвенного профиля. Насыщенные натрием органические коллоиды и коллои­ды гидроксидов железа и алюминия под воздействием воды диспер­гируются и по мере просачивания растворов вымываются в глубо­кие горизонты почвы, что сопровождается обесцвечиванием и об­легчением гранулометрического состава верхних горизонтов.

Глинистые минералы (вторичные алюмосиликаты) также дис­пергируются и частично вымываются, а частично благодаря боль­шой удельной поверхности и дисперсному состоянию подвергаются гидролитическому разложению под действием воды, насыщенной углекислотой. При этом идет вытеснение из поглощающего комплекса натрия и замена его на водородный ион. Ион натрия образует с ионом НС0₃ соду, которая при господстве во влажные периоды года нисходящего тока влаги также вымывается из верхних гори­зонтов и обусловливает осолонцевание нижней части профиля на глубине 50—100 см от поверхности.

При длительном течении процесса весь солонцовый горизонт полностью разрушается; на его месте формируется элювиальный осо­лоделый горизонт, наиболее обедненный органическими и минераль­ными коллоидами, обогащенный остаточным кварцем и оставшимся после разложения алюмосиликатов аморфным кремнеземом.

Бывший надсолонцовый гумусово-элювиальный горизонт в своей нижней части также сильно осветляется и разрушается и лишь в самой верхней части в той или иной мере прокрашивается гумусом.

лекса натрия и замена его на водородный ион. Ион натрия образует с ионом НС0₃ соду, которая при господстве во влажные периоды года нисходящего тока влаги также вымывается из верхних гори­зонтов и обусловливает осолонцевание нижней части профиля на глубине 50—100 см от поверхности.

При длительном течении процесса весь солонцовый горизонт полностью разрушается; на его месте формируется элювиальный осо­лоделый горизонт, наиболее обедненный органическими и минераль­ными коллоидами, обогащенный остаточным кварцем и оставшимся после разложения алюмосиликатов аморфным кремнеземом.

Бывший надсолонцовый гумусово-элювиальный горизонт в своей нижней части также сильно осветляется и разрушается и лишь в самой верхней части в той или иной мере прокрашивается гумусом.

Наличие солонцов различных степеней осолодения подтвержда­ет рассмотренный выше путь образования солодей.

В дальнейшем было выяснено существенное значение биоген­ного фактора в накоплении и удержании в верхних горизонтах со­лодей аморфного кремнезема. И.В. Тюриным было установлено, что значительная часть аморфного кремнезема в солодях представлена скелетами диатомовых водорослей и кремниевыми фитолитариями злаков. Некоторые почвоведы связывали с деятельностью диатомо­вых водорослей и синезеленых водорослей разрушение в солодях алюмосиликатов, т. е. сам процесс осолодения рассматривали как яв­ление биохимическое.

Необходимо отметить еще весьма существенные моменты про­цесса осолодения. Во всех горизонтах профиля солодей имеются признаки периодической смены окислительно-восстановительных условий. В гумусово-элювиальном и осолоделом горизонтах обыч­но присутствуют плотные округлые марганцово-железистые ооли­товые конкреции, свидетельствующие о явлениях сегрегации гид- роксидов железа и марганца, типичных для почв, испытывающих периодически восстановительный режим. Ряд исследователей счи­тают периодические восстановительные условия и образование под­вижных железоорганических закисных соединений одним из глав­ных факторов осолодения. Согласно этим взглядам, солоди могли бы быть отнесены к щелочным поверхностно-глеево-элювиальным почвам (в отличие от кислых поверхностно-глеево-элювиальных оподзоленных почв). Между первыми и вторыми имеется ряд пере­ходов, так как часто верхние горизонты солодей в лесостепных об­ластях имеют кислую реакцию, в то время как в нижней части про­филя сохраняется щелочная реакция, присутствуют карбонаты каль­ция и даже легкорастворимые соли.

Во многих солодях признаки оглеения не ограничиваются верх­ними горизонтами, а охватывают весь профиль, усиливаясь с глуби­ной. Солоди с периодическим грунтово-водным увлажнением рас­пространены весьма широко и могут быть связаны в своем генезисе, как показали некоторые исследования, не с солонцами, а с болотны­ми солонцеватыми и болотными солончаковатыми почвами.

Следовательно, образование солодей возможно несколькими пу­тями:

1) из солонцов и солонцеватых почв депрессий при поступле­нии щелочных вод поверхностного стока, имеющего периодичес­кий характер и многократно повторяющийся;

2) из слабосолончаковатых или слабосолонцеватых болотных (или луговых) почв при периодическом воздействии на почвенную толщу слабоминерализованных щелочных фунтовых вод с последующим промыванием почвы растворами подвижных органических и органоминеральных соединений (т. е. при пульсационном водном режиме).

Солоди имеют низкое естественное плодородие. Негативные свойства солодей — резкодифференцированный по гранулометри­ческому составу профиль и неблагоприятный водовоздушный ре­жим, низкая емкость поглощения, малое содержание питательных веществ, склонность к заплыванию и образованию корки. Использо­вание их осложняется комплексностью почвенного покрова, в ко­тором значительную долю составляют еще более непригодные для земледелия солонцы, солончаки или болотные почвы. Поэтому осво­ение территорий с солодями часто требует планировки рельефа. При освоении солодей необходимы глубокая вспашка, внесение органи­ческих и минеральных удобрений и даже известкование.

Использование солодей в земледелии затрудняется также из-за их приуроченности к депрессиям рельефа, длительно переувлаж­ненным, что осложняет своевременное проведение сельскохозяй­ственных весенних работ. Солоди под луговой растительностью в падинах и лиманах используются обычно как сенокосы и пастбища.