Морфогенетические особенности орошаемых лугово-сероземных почв Ширванской степи Азербайджана

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

В осуществлении программы интенсификации сельскохозяйственного производства, повышении культуры земледелия, освоении орошаемых и мелиорируемых площадей исключительная роль принадлежит географическому расположению почв, учету данных о физических условиях в почве, ее водном, воздушном и тепловом режимах, плотности, водопроницаемости и структуре почв [1].

В почвоведении проблема классификации почв занимает важное место, являясь объектом серьезных научных разработок, острых дискуссий, итогом глубоких почвенногеографических исследований. Становясь базой систематизации фундаментальных научных и прикладных знаний, классификация отвечает на вопросы практического почвоведения, прежде всего — картографирования почв в целях рационализации их использования и решения вопросов управления плодородием [2].

В Азербайджане вопросы генезиса, классификации и диагностики почв связаны с именами В. Р. Волобуева, Г. А. Алиева, М. Э.Салаева и их последователей [3-5].

Объект и методика исследований

Исследования проведены в 2019-2021 гг. на орошаемых и целинных луговосероземных, а также в орошаемых вариантах опорного пункта института почвоведения и агрохимии МНО АР, расположенного в Уджарском районе, входящем в Ширванскую степь и относящимся к экономическому району Центральный Аран.

Физические и химические анализы почвенных образцов выполнены стандартными методами.

Использовалась почвенная карта экономического района Центральный Аран 1:200000 масштаба 2022 г (А. И. Исмаилов, М. П. Бабаев, В. Г. Гасанов, С. М. Гусейнова) [6, 7].

Анализ и обсуждение

Ширванская степь — слабо наклонная равнина с едва заметными местными поднятиями, с общим уклоном с запада на восток по направлению к морю и с севера на юг — от гор Большого Кавказа к р. Кура, имеет общую площадь в 211 км2 и абсолютные высоты от 16 до 100 м [8].

Рельеф равнины обусловлен деятельностью делювиальных и пролювиальных агентов, что создало пеструю картину поверхности и обусловило сортировку и перераспределение наносного материала [9].

В геологическом отношении Ширванская степь, принадлежащая к центральной части Куринского прогиба, находится в зоне больших мощностей плиоцена и антропогена [10].

Э. М. Шихлинский, основываясь на энергетических показателях, по ландшафтноклиматическому облику относит Кура-Аразскую низменность к полупустыням субтропического пояса [11].

В Ширванской степи выделяются 5 типов почв: 1. лугово-сероземные; 2. орошаемые лугово-сероземные; 3. лугово-болотные; 4. болотные; 5. солончаки [6].

Для всестороннего представления о морфогенетическом сложении профиля собственных исследований, в частности, по лугово-сероземным и орошаемым луговосероземным почвам, целесообразно привести описание почвенного профиля на основе соответствующих почвенных разрезов по методике FАО.

Разрез №1 был заложен в сыром грунте лугово-сероземных почв в 700 м к юго-востоку от железной дороги в селе Гюлебанд Уджарского района, с географическими координатами: N – 40°28`52,27` и Е – 47°42`39,85`.

Рельеф местности с небольшим уклоном. Растительность редкая и представлена в основном полынно-эфемерной ассоциацией. Территория используется как зимние пастбища. Для всестороннего представления о морфогенетическом состоянии, сочли целесообразным привести полное описание почвенного профиля от поверхности до материнской породы.

А1 0-16 (Hue 10 YR 4/1, влажный) темно-серо-коричневый, легко-суглинистый, комковатый, известковый, плотноватый, корни и корешки, ходы почвенных животных, мелкий песок, пористый, сухой, вскипание среднее, переход ясный;

Ак2 16-49 (Hue 10 YR 4/1, влажный) темно-серо-коричневый, тяжело-суглинистый, комковатый, очень плотный, корни и корешки, ходы почвенных животных, сухой, мелкий песок, карбонаты в виде мицелл, вскипание среднее, переход ясный;

Bgthk 49-90 (Hue 5 Y 6/1, влажный), иллювиально-карбонатный слой толщиной 40 см, светло-серо-коричневый, тяжело-суглинистый, ореховато-комковатый, рыхловатый по сравнению с верхним слоем, корни и корешки, карбонаты в виде мицелл, редко кристаллы солей, редкие синеватые пятна, мелкий песок, пыль, влажный, вскипание среднее, переход постепенный;

BCgkz 90-131 (Hue 10 YR 4/1, влажный, Hue 10 G 1,7/1) темно-серый, тяжелосуглинистый, ореховидный, верхний слой относительно плотный, черновато-синеватые пятна, редкие ржавые пятна, мало корней, кристаллы солей, влажный, пыльный, вскипание среднее; переход ясный;

Cg 131-172 (Hue 2,5 Y 5/1 влажный) желтовато-серый, бесструктурный, тяжелосуглинистый, желтоватые ржавые пятна, вскипание слабое.

По морфологическому профилю разреза видно, что цвет почвенного профиля варьирует от темно-серого до желтовато-серого. В профиле цвет слоев различается почти резко, переход ясный. Гранулометрический состав тяжело-суглинистый, по всему профилю заметны карбонаты в виде мицелл, наблюдается вскипание. В профиле отмечаются черноватосиневатые пятна. Это свидетельствует о влиянии грунтовых вод на формирование данной почвы. Название почвы на карте — лугово-сероземная почва. Лугово-сероземные почвы развиваются в полугидроморфном режиме.

Климатические условия района, рельеф, почвообразующие породы и строение профиля подтверждают принадлежность этого участка к лугово-сероземным почвам. Вскипание почвы под действием 10% соляной кислоты характерно для лугово-сероземных почв и объясняется карбонатным характером почвообразующих пород [5]. Эти признаки встречаются в нижних слоях разреза №1. Почти по всему профилю структура пыльнокомковатая. Разрез №2 был заложен на орошаемых лугово-сероземных почвах на территории Уджарского Опорного Пункта Института Почвоведения и Агрохимии МНО АР, на орошаемой почве в 250 м от железной дороги. Географические координаты разреза №2: N– 40°30`19,84` и E–47°40`25,64`. Местность равнинная. На исследуемом участке в контрольном варианте сеяли овощную фасоль.

Морфологическое описание разреза №2. Ap1 0-25 (Hue 7,5 YR 4/1, влажный) темносеро-коричневый, тяжело-суглинистый, комковатый, плотноватый, корни и корешки, ходы почвенных животных, мелкие поры, мелкий песок, влажный, вскипание среднее, переход ясный;

Аkp2 25-50 (Hue 10 YR 5/1, влажный) буровато-серый, тяжело-суглинистый, рассыпчато-зернистый, мягковатый, корни и корешки, биологически обработан, прошлогодние разложившиеся растительные остатки, карбонатные точки, пыльный, сухой, сильно вскипает; переход ясный;

Bk1 50-73 (Hue 10 YR 6/1, влажный) светлый, светло-коричневато-серый, легкоглинистый, крупно-комковатый, плотный, остатки прошлогодних частично разложившихся корней растений, карбонатная плесень, пыльный, крупные поры, сильно вскипает, переход ясный;

Bwgk2 73-99 (Hue 10 YR 7/1, влажный), светло-серый, легко-глинистый, бесструктурный, глинистые и ржавые потеки, карбонатных образований сравнительно мало, чем в верхнем слое, пыльный, кипение слабее верхнего слоя, переход постепенный;

ВCgk 99-131 (Hue 10 YR 6/2, влажный) серовато-соломенный, легко-глинистый, бесструктурный, плотный, кристаллы солей, карбонаты, синеватые и ржавые пятна, влажный, пыльный, переходный, вскипание среднее, переход постепенный;

Cgk 131-151 (Hue 10 YR 6/2, влажный) серовато-соломенный, легко-глинистый, бесструктурный, плотный, ржавые пятна, белоглазки, очень влажный, вскипание среднее.

Из морфологического профиля разреза видно, что цвет почвенного профиля по горизонтам резко меняется, профиль почти четко дифференцирован. Этот признак характерен для лугово-сероземных почв [5].

Гранулометрический состав: в пахотном и подпахотном слоях тяжело-глинистый, в нижних слоях — легкоглинистые. По профилю встречаются карбонаты в различной форме (точки, плесень, белоглазки), наблюдается среднее вскипание. Признаки глееватости объясняются наличием голубоватых пятен в нижних слоях (99-151 см). Это объясняется тем, что грунтовые воды сезонно находятся близко к поверхности и, как следствие, содержат соединения двухвалентного железа в условиях избыточного увлажнения и анаэробиоза. При этом в профиле встречаются и красные пятна. Это объясняется наличием в результате орошения 3-валентного оксида железа. По всему профилю структуры отличаются друг от друга.

Морфологическое описание разреза №5. Разрез № 5 заложен на орошаемых луговосероземных почвах, также на территории Опорного Пункта с географическими координатами: N - 40º30ʺ19,83ʺ и Е - 47º40ʺ25,55ʺ. Местность равнинная. На исследуемом участке сеяли овощную фасоль с биогумусом 5 т/га + цеолитом 5 т/га.

Ap1 0-25 (Hue 10 YR 5/1, влажный) коричневато-серый, тяжело-суглинистый, шаровидно-зернистый, крупнопористый, влажный, корни и растительные остатки, смесь песка с пылью, ходы насекомых, крупная и мелкая пыль, вскипает, переход постепенный;

Аkp2 25-50 (Hue 10 YR 5/1, влажный) буровато-серый, тяжело-суглинистый, шаровидно-зернистый, крупно- и мелкопористый, смесь песка с пылью, корни и корешки, карбонаты, слабо видимые глазом, влажный, вскипает средне, переход ясный;

Bgk1 50-79 (Hue 10 YR 6/6, влажный) желтовато-коричневый, легко-глинистый, комковатый, мелкопористый, влажный, пыльный, единичные растительные гнилостные остатки, сизые ржавые пятна, пыльный, вскипает сильнее верхнего слоя, переход постепенный;

Bgk2 79-105 (Hue 10 YR 7/1, влажный) сероватый, легко-глинистый, зернистоватый, мелкие поры, мало корней, невидимые карбонаты, влажный, вскипание среднее, пыльный, черновато-синеватые ржавые пятна, переход ясный;

Cgk 105-149 (Hue 10 YR 6/2, влажный) серовато-соломенный, легко-глинистый, бесструктурный, мелкие поры, невидимые карбонаты, вскипание среднее, влажный, черновато-синеватые ржавые пятна.

По морфологическому профилю разреза видно, что цвет почвенного профиля варьирует от буровато-серого до серовато-соломенного цвета, профиль четко дифференцирован. Гранулометрический состав тяжело-глинистый, в пахотном и подпахотном слоях, начиная со слоя В и ниже (50-149 см) легко-глинистый. По всему профилю имеются большие и маленькие поры. Карбонаты распределены по профилю, наблюдается умеренное кипение. Признаки глееватости начинаются от нижнего слоя В и вниз по профилю. Структура преимущественно пылевато-комковато-глыбистая, в верхнем слое – пыльно-комковатозернистая.

В профиле всех орошаемых лугово-сероземных почв карбонаты вымываются и собираются в среднем слое. В результате проведенных исследований установлено, что в варианте с биогумусом 5 т/га + цеолитом 5 т/га в профиле почвы больше пор, цвет почвы резко отличается от других разрезов, а в верхнем слое структура комковато-зернистая. Таким образом, высокая пористость почвенного профиля улучшает воздушный, водный и тепловой режимы и создает условия для использования корнями растений питательных веществ. Все это положительно влияет на повышение урожайности, интенсифицирует почвообразовательный процесс. На разрезе №5 признаки глееватости начинаются со слоя В и наблюдается влажность профиля. Это можно объяснить тем, что цеолит удерживает воду. Международное определение названия для лугово-сероземных почв разреза №1: продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН этот тип почвы был назван Calcisols [8].

Потому что почвы Calcisols значительно накопляют карбонаты. Количество карбонатов в разрезе №1 колеблется в пределах 12,58-19,78%, он вскипает под действием 10% соляной кислоты. Эти почвы развиваются в полугидроморфных условиях на засушливых участках приповерхностных грунтовых вод. Почвообразующие породы состоят из делювиальноаллювиальных лёссовидных гравийных пород, соленых и глинистых морских отложений [5]. Материнские породы известняковые. Calcisols происходит от латинского слова “calx”, что означает «известь» [8].

• 1.    Начиная со слоя В (от 49 см), основной квалификатор Gleyic, обусловленный особенностями редукции (процесс восстановления, происходящий в результате поднятия грунтовых вод к поверхности, наличие синеватого цвета).

• 2.    Гранулометрический состав <0,01 мм колеблется в пределах 48,21-60,80%. Loamic – дополнительный признак сильной зернистости по всему профилю.

• 3.    Поскольку в нем нет ни Mollic, ни Umbric слоев, то добавляется дополнительный квалификатор Orchic из-за низкого количества содержания гумуса в верхних слоях (2,652,15%).

Таким образом, международное название разреза № 1 для целинных лугово-сероземных почв: Gypsiric Gleyic Calcisols Loamic Ochric.

Международное определение названия разреза №2 на контрольном варианте (посев фасоли овощной), относящегося к орошаемым лугово-сероземным почвам:

• 1.    Тип почвы – Calcisols. Количество карбонатов 12,91-18,80%, весь профиль вскипает под действием 10% соляной кислоты.

• 2.    Начиная со слоя В (от 99 см), основной квалификатор – Gleyic, из-за особенностей редукции (процесс восстановления, происходящий в результате поднятия грунтовых вод к поверхности, наличия синеватого цвета).

• 3.    Дополнительный квалификатор Aric для вспашки на глубину ≥20 см от поверхности почвы (толщина пахотного и подпахотного слоя —50 см).

• 4.    Гранулометрический состав <0,01 мм колеблется в пределах 50,15-70,23%. Пахотный и подпахотный слои тяжело - глинистые, нижние слои – легко- глинистые. Дополнительный квалификатор Clayic, поскольку большая часть профиля легко-глинистый.

• 5.    Поскольку количества гумуса в верхнем слое меньше (2,31-1,97%), дополнительным квалификатором является Ochric.

• 6.    Добавляется дополнительный квалификатор Isopteric, так как в слое В (50-73 см) ≥ 30, начиная с минеральной поверхности почвы, имеются разложившиеся растительные остатки и ходы насекомых.

Таким образом, международное название разреза №2 для орошаемых луговосероземных почв: Gleyic Calcisols Aric Clayic Isopteric Ochric. Международное название разреза №5 в варианте с биогумусом 5 т/га + цеолитом 5 т/га под растением фасоли, относящемся к орошаемым лугово-сероземным почвам:

• 1.    Тип почвы называется Calcisols. Количество карбонатов составляет 13,20-18,42%.

• 2.    Основной квалификатор Gleyic, начиная со слоя В (50 см), из-за свойств глееватости;

• 3.    В слое В преобладает слой камбии. Поэтому основнай квалификатор Cambic.

• 4.    Гранулометрический состав <0,01 мм колеблется в пределах 49,87-70,10%. Верхние слои преимущественно тяжело-суглинистые, начиная со слоя B (50 см) — легко-глинистые.

• 5.    Дополнительный квалификатор Aric, поскольку толщина пахотного и подпахотного слоев составляет 50 см.

• 6.    Поскольку в верхнем слое количества гумуса меньше (2,69-2,39%), то дополнительный квалификатор Ochric.

• 7.    Добавляется дополнительный квалификатор Isopteric, поскольку слой B содержит остатки растений и следы насекомых.

Международное название разреза № 5 для орошаемых лугово-сероземных почв следующее:  Cambic Gleyic Calcisols Aric Clayic Isopteric Ochric. Таким образом, международное наименование почв определяется на основании диагностических показателей почв (учитываемых для каждого почвенного слоя) и физико-химических свойств. WRB состоит из двух разных уровней. Верхний уровень - это референтные группы почв, которые соответствуют национальной классификации почв. Нижний уровень состоит из определения основных и дополнительных квалификаторов РГП. Исследованные целинные и орошаемые лугово-сероземные почвы были соотнесены с системой WRB и получили международное название. Анализируя и сравнивая диагностические показатели лугово-сероземных и орошаемых лугово-сероземных почв, следует отметить, что по физическим и химическим свойствам они мало отличаются между собою, если не считать незначительное превосходство количества гумуса в орошаемом подтипе от 0,01-0,43% за счет внесения биогумуса в норме 7,5 т/га (Таблица).

Таблица ВЛИЯНИЕ БИОГУМУСА И ЦЕОЛИТА НА СОДЕРЖАНИЕ ГУМУСА

В ОРОШАЕМЫХ ЛУГОВО-СЕРОЗЕМНЫХ ПОЧВАХ

Варианты	Глубина, см	2019	2020	2021	Отклонение от содержания гумуса по отношению к исходной почве,%			Отклонение от содержания гумуса по отношению к контролю,%
					2019	2020	2021	2019	2020	2021
Исходная почва	0-25	2.28	-	-	-	-	-	-	-	-
	25-50	1.90	-	-	-	-	-	-	-	-
Целина	0-16	2.63	2.66	2.65	0.35	0.38	0.37	0.35	0.37	0.34
	16-49	2.13	2.13	2.15	0.23	0.23	0.25	0.23	0.21	0.23
Контроль	0-25	2.28	2.29	2.31	0.00	0.01	0.03	-	-	-
	25-50	1.90	1.92	1.92	0.00	0.02	0.02	-	-	-
Биогумус , 5/га	0-25	2.36	2.47	2.60	0.08	0.19	0.32	0.08	0.18	0.29
	25-50	1.94	1.99	2.10	0.04	0.09	0.20	0.04	0.07	0.18
Цеолит, 5 т/га	0-25	2.29	2.33	2.37	0.01	0.05	0.09	0.01	0.04	0.06
	25-50	1.91	1.93	1.95	0.01	0.03	0.05	0.01	0.01	0.03
Биогумус          5	0-25	2.43	2.57	2.69	0.15	0.29	0.41	0.15	0.28	0.38
т/гa+цеолит 5 т/гa	25-50	2.00	2.15	2.19	0.10	0.25	0.29	0.10	0.23	0.27
Биогумус 7,5 т/га	0-25	2.45	2.62	2.71	0.17	0.34	0.43	0.17	0.33	0.40
	25-50	2.07	2.16	2.21	0.17	0.26	0.31	0.17	0.24	0.29
Цеолит 7,5 т/га	0-25	2.31	2.34	2.43	0.03	0.06	0.15	0.03	0.05	0.12
	25-50	1.92	1.95	1.99	0.02	0.05	0.09	0.02	0.03	0.07
Вариант-биогумус7,5	0-25	2.46	2.62	2.72	0.18	0.34	0.44	0.18	0.33	0.41
т/гa+цеолит 7,5 т/гa	25-50	2.07	2.19	2.23	0.17	0.29	0.33	0.17	0.27	0.31

По остальным показателям данный тип почвы является тяжело- суглинистым и легкоглинистым, где содержание физической глины (<0,01 мм) составляет 44,87-70,10%, а физического ила (<0,001 мм) 11,87-25,98%. При этом объемная масса составляет 2,13-1,45 г/см3, удельный вес 1,36-3,15 г/см3, гигроскопическая влага 2,2-2,8%. Наличие гумуса в верхнем слое почвы составляет 2,65% и оценивается по шкале Р. Г. Мамедова удовлетворительно, нижние горизонты 0,52% — весьма мало гумусные [1].

Реакция среды pH 7,79-8,39 слабо- и среднещелочная. Значения карбонатов (CaCO3%), выщелоченных с верхних слоев, составляют 17-18% и оцениваются как окарбоначенные.

Сумма поглощенных оснований в пахотном и подпахотном слоях варьирует между 36,30-32,20 ммоль на 100 г почвы и оценивается как среднего уровня. По данным водной вытяжки, орошаемые лугово-сероземные почвы являются слабозасоленными и сульфатно-хлоридного типа, значения которых в слое почвы 0-25 см составляют 0,217-0,270%.

На основе полученных данных можно заключить, что нормой орошения как для овощных культур, так и для овощной фасоли, по литературным данным является порядка 3500 м3. Запасы влаги в слоях почвы 0-30 см и 0-100 см в период май-сентябрь составляют 0, за счет внесенного цеолита, имеющего высокую поглотительную способность, за вегетационный период водоподача составила 1600 м3. При экономии более 50% пресной воды, прирост биомассы овощной фосоли составил 1,4 т/гa, урожайность — 4,5 т/га, а рентабельность 56.5%.