ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ АЗИИ

Области Земли, где более или менее широко распространено засоление почв, по данным многих исследователей занимают около 39% суши. Значительная часть засоленных территорий приурочена к континентальной Азии. К ним относятся: юг Западной Сибири, часть юга Восточной Сибири, включая Забайкалье и Якутию (Россия), Казахстан, республики Средней Азии и Кавказа бывшего СССР, части Китая, Монголии, Турции, Ирана, Индии, стран Аравийского полуострова [7, 12, 13, 23, 25 и др.]
Процессы галогенеза Н.М. Страхов [26] относил к аридному типу литогенеза. Однако они присущи и другим типам. Таковы области современного вулканизма [16] галокриогенез в Антарктиде [16, 25], криоаридное засоление в Якутии [9]. Даже в гумидных областях континентальной Азии отмечаются процессы соленакопления. Известны кислые засоленные почвы Вьетнама [28], привнос морских солей муссонами в Индии [2, 3].
Как известно, вещественно-энергетический обмен в географической оболочке и ее подсистемах (ландшафтной сфере, педосфере) включает поступление, перемещение, трансформацию и аккумуляцию солей и составляющих их компонентов.
Однако, до сих пор отсутствует единство взглядов на многие процессы галогенеза, в частности на причины солевых аккумуляций. На наш взгляд это связано с недостаточным вниманием к геосистемному подходу. Между тем, процессы засоления-рассоления можно осмыслить и понять в полной мере только изучая всю совокупность определяющих и формирующих их факторов, включая глобальные и региональные. Так, источник солей может находиться за пределами данного объекта по латерали и вертикали, а механизм солепереноса не всегда четко фиксируется в конкретном месте, хотя его действие охватывает большие пространства и длительное постоянство во времени (аэральный, гидрогенный, биогенный, криогенный солеперенос и др.). Учитывая широкое распространение, тесную взаимосвязь и взаимообусловленность галогеохимических объектов для полного геосистемно-динамического изучения конкретных галогеосистем целесообразно их исследовать в рамках единой субстанции планетарного уровня. В ней происходит все многообразие перемещений, превращений и осаждений солей. Понятие о такой «солевой» оболочке – галосфере предложено М.А. Орловой [20]. Понятие о концентрических земных оболочках предложены в 1910 г. Д. Мерреем. В 1923-1933 годах его разработал В.И. Вернадский [5]. Они были стратифицированы, различались по строению, химическому, агрегатному состоянию и физическим свойствам. Это первичные геосферы. Позднее стали выделять оболочки (сплошные или прерывистые) по совокупности каких-либо характерных признаков и/или процессов. Эти вторичные геосферы как бы пронизывают первичные геосферы. Ю.А. Косыгин [14] предложил называть их геосферами, не имеющими своего пространства. Среди них выделяют географическую оболочку, ландшафтную сферу, педосферу, фитосферу и др. К ним можно отнести и галогеосферу [10]. Предложено следующее определение: галогеосфера – это открытая многофазная термодинамически неравновесная геосистема, пронизывающая средние и верхние геосферы, представленная водорастворимым веществом, рассредоточенным в массе вещества остальных геосфер, и способствующая образованию солей, в которой осуществляются сложные взаимодействия компонентов и структурных подразделений, проявляющиеся в комплексе процессов и явлений, объединенных понятием «галогенез».
В галогеосфере нами выделены факторный, формационный, компонентный и функциональный уровни организации. Понятие галогенеза расширенно. Ранее под понятием «галогенез» понимался комплекс явлений, протекающих в насыщенных солями растворах зоны гипергенеза. Он приводит к освобождению двух разнородных ассоциаций – осадка (Si, Al, Fe, S, немного Р) и рассола или продуктов его кристаллизации (Cl, F, Br, J, C, K, Na, Mg, Ca) [27]. Расширенные но сходные определения даны М.Г. Валяшко [4] и Н.М. Страховым [26]. По-видимому эти определения раскрывают только часть сущности термина, в них фиксируется лишь заключительная стадия длинного ряда процессов и явлений – осадка солей. Не акцентируется внимание на источнике солей, механизмах их поступления, перемещения и транзитной трансформации в процессе солепереноса. Между тем источники могут быть постоянными, временными или реликтовыми, различаются по массе поступающего материала, качественному составу и могут давать разные конечные солевые продукты. С этих позиций В.А. Казанцев [10] предложил более широкое понятие этого термина: «Галогенез – это последовательный ряд процессов и явлений, включающий высвобождение солевых ингредиентов из их источников, перераспределение и аккумуляцию в земной коре и биосфере под воздействием тектонических движений, магматизма, воздушных, водных сред и биоты, трансформацию и осаждение в солеродных бассейнах, почвах, грунтах, породах с последующим их диагенезом и образованием галогенных отложений или концентрированных рассолов». Педогалогенез ограничен почвенным покровом [10].
Основными особенностями районов континентального галогенеза являются все же резко континентальный климат, преобладание испарения над суммой осадков и наличие областей внутреннего стока. Все это обуславливает высокую контрастность и комплексность почвенного покрова, развитие засоления по понижениям рельефа и динамичность функционирования солевых систем (галогеосистем) в пространстве и во времени. Тип, степень и характер засоления в каждом конкретном регионе обусловлен в первую очередь зональными природными условиями, которые корректируются рельефом и долготно-провинциальными особенностями. Наиболее контрастно засоленность проявляется в степной и лесостепной зонах.
Особенности засоления в лесостепной зоне можно рассмотреть на примере Барабинской равнины. Для этой территории характерно широкое распространение солонцово-солончаковых комплексов, создающих мозаичную картину почвенного покрова и его контрастность. Засоление отмечается даже на автоморфных позициях, иногда с поверхности, но чаще на некоторой глубине почвенного профиля. Это связано с близким залеганием уровня грунтовых вод и тяжелым гранулометрическим составом почв. Колебания климата способствуют высокой динамичности засоления: в отдельные годы луговые почвы могут трансформироваться в солончаки и наоборот. При этом часто засоление активизируется во влажный период (вопреки общеизвестному обратному представлению). Такие процессы галогеохимической конвергенции связаны с резким повышением температуры после холодной, но снежной зимы. Снеготалые воды на временном водоупоре мерзлых пород быстро испаряются, достигая минерализации 3-5 г/дм3 и более, и трансформируясь по содовому типу. В некоторых глубоких котловинах профильтровавшиеся снеготалые воды, подвергаясь дальнейшему упариванию, достигают минерализации 120 г/дм3 и хлоридного магниево-натриевого состава (Баганская котловина, глубина 0,8 м, 1979 г.). Такие воды способствуют интенсивному засолению почв. В целом для Барабы характерно четкое проявление зональности засоления: в северной лесостепи преобладает сульфатно-содовое, в южной – сульфатное и хлоридно-сульфатное с участием соды. В Причановском понижении – хлоридно-сульфатное, сульфатно-хлоридное, частично хлоридное.
О направленности процессов галогенеза Барабы существуют противоречивые мнения. В.А. Ковда [12] утверждает, что поступление солей сюда в настоящее время нет, идет только их перераспределение. По другим данным [1, 11] идет прогрессивное засоление, начиная с 50-х годов ХХ века, что прослеживается по осолонению ранее пресных озер. Наш анализ материалов за последние 70 лет свидетельствует о квазиравновесном состоянии. При этом поступление солей аэральным путем из Казахстана и Средней Азии происходит постоянно. О сложности и интенсивности галогенеза Барабы свидетельствует периодическое полное или частичное усыхание оз. Чаны в период голоцена [24]. К настоящему времени в течении 25 лет полностью высох Юдинский плес – западная часть. Совсем иной облик засоления характерен для степных территорий Забайкалья. Почвы характеризуются легким механическим составом и исключительным своеобразием. Так, в сухих степях на каштановых почвах песчаной террасы р. Онон встречаются сосновые леса (Цасучейский сосновый бор). Вообще в Забайкалье отмечено существование литогенно-кислых почв [19]. Здесь выделяются две группы солончаков – соровые и луговые. Наиболее характерным примером соровых солончаков являются Торейские озера (Зун-Торей и Барун-Торей), расположенные на границе с Монголией. Они характеризуются неустойчивостью режима – от полного усыхания до значительного обводнения. Состав солей в соровых солончаках может быть различным даже у рядом расположенных. Нет корреляции с составом отложений. Наши исследования на Уэльдза-Торейской возвышенной равнине (Казанцев, 1966-1969, геологосъемочные работы) не подтверждают мнения Н.А. Ногиной о прогрессивном рассолении котловин Забайкалья. Процесс этот циклический.
Для пустынь крайнеаридных территорий Центральной Азии их засоленность и гипсоносность определяется породой, на которой они формируются [23]. Особенностью почвообразующих пород является их трещиноватость. Вместе с тем, формирование солевого и гипсового профиля крайнеаридных почв Е.И. Панкова связывает с поступлением солей извне – с пылью и осадками и перераспределением солей в почвенном профиле, что нам представляется вполне обоснованным. Три основных гипотезы происхождения солей в почвах и водах аридных регионов (морская, континентальная и атмосферного солепереноса) остаются определяющими [29]. Две последние определяют галогенез континентальной Азии.
Изучение природных галогеосистем в рамках галогеосферы с учетом их сопряжения, динамики и эволюции во времени позволили нам на примере Барабинской равнины выявить и изучить несколько неизвестных и малоизученных процессов и явлений. К их числу относятся: ведущая роль аэрального соленакопления на юге Западной Сибири [18, 21, 22], зимний выпотной режим почв [10, 22], галогеохимические конвергентные процессы [10], содообразование в природных водах при селективном выносе ионов солей с испарением, брызгами воды и аэрозолями [6, 10]. Геосистемный динамический подход позволил также выделить классы и режимы засоления галогеосистем [17]. Выделены классы: водораздельный, склоновый, ложбинный, западинный и низинный. Их функционирование определяется глубиной залегания уровня грунтовых вод, амплитудой и критической глубиной залегания УГВ, формирующих определенный солевой профиль. Особенности многолетней динамики засоления позволили установить следующие их режимы: постоянно не засоленный, постоянно засоленный, переменный и неустойчивый. Первый присущ водораздельному классу, второй – западинному, где горизонты скопления солей постоянны, меняется только содержание солей (солонцы корковые и солончаки). Третий тип проявляется в ложбинном и склоновом классе. Здесь происходит сброс солей при высоком положении УГВ и подтяжка солей при его снижении. Неустойчивый режим проявляется в низинном классе (лугово-болотная почва).
Новые данные получены по биомассе микроорганизмов в засоленных почвах[30]. Предложены основы моделирования галогеохимических процессов на территорию Барабы [8]. Весь собранный материал использован при составлении эколого-мелиоративной карты левобережной части Новосибирской области (Авторы: Казанцев В.А., Магаева Л.А., Устинов М.Т., Елизарова Т.Н. и др., 1994).
По результатам работ обоснован способ определения критической глубины залегания грунтовых вод (Магаева Л.А. и др., патент № 2115924). Получены еще два патента на изобретения по теме исследований.
Таким образом, подводя итоги можно сказать, что засоленные территории континентальной Азии представлены достаточно широко и их воздействие на природопользование во многих случаях может быть определяющим. Требуется тщательно продуманная система хозяйственной деятельности, в частности использование мелиоративных мероприятий и охраны почв.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты 97-04-49337, 00-04-49487, 01-04-63119).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович Д.И. Внутривековые колебания увлажнения Западной Сибири и пути их смягчения // Тр. ТЭИ СО АН СССР. – Новосибирск, 1952. Вып. 3: Гидрология.
2. Блинов Л.К. О влиянии моря на засоление почв и вод суши // Вопросы географии. – 1951. Сб. 26. – С. 168-196.
3. Боровский В.М. О солеобмене между морем и сушей и многолетней динамике почвенных процессов // Почвоведение. – 1961. № 3.
4. Валяшко М.Г. Геохимические закономерности формирования отложений солей. – М.: Изд-во МГУ, 1962. – 395 с.
5. Вернадский В.И. Труды по геохимии. – М.: Наука., 1994. – 495 с.
6. Горев Л.Н., Казанцев В.А. Неизвестное явление содообразования в природных водах с химически неактивной вмещающей средой (эффект Горева –Казанцева) // Изв. СО АН СССР. Серия биол. Науки, 1990. Вып.3. – С. 121-130
7. Dregne H.E. Soil of Arid Regions. – Amsterdam, 1976. – 237 p.
8. Елизарова Т.Н., Казанцев В.А., Магаева Л.А., Устинов М.Т. Эколого-мелиоративный потенциал почвенного покрова Западной Сибири. – Новосибирск: Наука, Сиб. изд. фирма РАН, 1999. – 240 с.
9. Еловская Л.Г. Засоленные почвы Якутии // Почвоведение, 1965. № 4. – С.28-33.
10. Казанцев В.А. Проблемы педогалогенеза. – Новосибирск: Наука, Сиб. предпр. РАН, 1998. – 280 с.
11. Кац Н.Я., Кац С.В. О позднечетвертичной истории ландшафта южной части Западной Сибири // Почвоведение, 1949. № 8. – С. 441-456.
12. Ковда В.А. Проблемы Барабинской низменности // Вопросы происхождения засоленных почв и их мелиорации. Тр. Почв. Ин-та им. В.В. Докучаева. – М.: Изд-во АН СССР, Т. 44. – С. 157-186.
13. Ковда В.А. Происхождение и режим засоленных почв. – М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1946. Т.1. – 573 с.
14. Косыгин Ю.А. Человек. Земля. Вселенная. – М.: Наука, 1995. – 335 с.
15. Кларидж Г. Почвы Антарктиды – модель марсианских почв? // Будущее науки, 1976, № 9. – С.242-252.
16. Краузе Х.Х., Уайльд С.А. Солончаковые почвы Аляски // Почвоведение, 1966, № 1. – С. 49-50.
17. Магаева Л.А. Мелиорируемая толща почв и пород Приобья. – Новосибирск: Наука, Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2000. – 111 с.
18. Мелеск Х.Х. Поступление солей с атмосферными осадками и их перераспределение снеготалыми водами в Барабе // Географ. Проблемы при перераспределении водных ресурсов Сибири. – Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1982. – С. 90-97.
19. Ногина Н.А. Почвы Забайкалья. – М.: Наука, 1964. – 314 с.
20. Орлова М.А. Роль эолового фактора в солевом режиме территорий. – Алма-Ата: Наука, 1983. – 230 с.
21. Панин П.С. Гидрохимический сток с территорий Западной Сибири и особенности его формирования // Географические проблемы при сельскохоз. освоении Сибири. – Новосибирск, 1977. – С. 66-75.
22. Панин П.С., Казанцев В.А. Процессы солепереноса в криогенных почвах // Успехи почвоведения. Советские почвоведы к XIII Междунар. конгр. почвоведов. – М.: Наука, 1986. – С. 245-250.
23. Панкова Е.И. Генезис засоления почв пустынь. – М., 1992. – 136 с.
24. Пульсирующее озеро Чаны. – Л.: Наука, Ленингр. отд-ние, 1982. – 304 с.
25. Рубанов И.В. Геохимическая специализация современного континентального галогенеза // Общие проблемы галогенеза. – М.: Наука, 1985. – С. 74-82.
26. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. – М.: Изд-во АН СССР. Т. III, 1962. – 550 с.
27. Ферсман А.Е. Избранные труды. – М., Изд-во АН СССР, 1955. Т. 3. – 798 с.
28. Фридланд В.М., Караева З.С. О происхождении кислых засоленных почв // Почвоведение, 1962. № 7. – С.77-81.
29. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. – М.: Недра, 1998. – 366 с.
30. Якутин М.В. Биомасса микроорганизмов в засоленных почвах Восточной Барабы // Сиб.экол.журн. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. Т. 8. № 3. – С. 299-304.