Распределение солей в комплексном почвенном покрове типичных ландшафтов дельты р. волги
На правах рукописи
ЯКОВЛЕВА ЛЮДМИЛА ВЯЧЕСЛАВОВНА
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СОЛЕЙ В КОМПЛЕКСНОМ ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ ТИПИЧНЫХ ЛАНДШАФТОВ ДЕЛЬТЫ р. ВОЛГИ
Специальность 03.00.27 – почвоведение
автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Астрахань – 2009
Работа выполнена на кафедре почвоведения аграрного факультета
Астраханского государственного университета
Официальные оппоненты: Поздняков Анатолий Иванович
доктор биологических наук
Гусакова Наталия Николаевна
доктор химических наук, профессор
Сапожников Петр Михайлович
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Ведущая организация: Российский государственный аграрный
университет-МСХА им К.А. Тимирязева
Защита диссертации состоится «28» октября 2009 года в 10 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.009.10 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000 г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, Естественный институт АГУ.
Тел./факс: (8512)22-82-64
E-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета
Автореферат разослан «___» сентября 2009 года
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим отправлять по вышеуказанному адресу
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор биологических наук, доцент А.В. Федотова
ВВЕДЕНИЕ
Особую по своим условиям и по своему хозяйственному значению часть Астраханского региона составляет дельта Волги. Дельта реки Волги – крупнейшая в Европе внутренняя дельта. Это своеобразный оазис среди пустыни с системой естественного орошения. (Прасолов, 1921).
Территория Прикаспийской низменности в верхнечетвертичное время была покрыта водами Хвалынского моря (Марков, 1965). По мере отступления моря, на обширных пространствах осушившейся территории в условиях засушливого климата, свойственного этой зоне, первоначально формировались ландшафты с солончаковой (приморской) стадией почвообразования. Затем, в связи с понижением регионального базиса эрозии и изменением гидрогеологических условий постепенно формировались современные ландшафты полупустыни с комплексами засоленных почв (Большаков, 1937).
До настоящего времени ряд основных положений истории формирования Прикаспийской низменности, её геологического строения, гидрогеологии, рельефа и связанных с ним вопросов генезиса и эволюции засоленных почв недостаточно ясны и требуют более тщательного изучения. Без решения вопросов происхождения и режимов засоленных почв невозможно их успешное освоение и прогнозирование изменений, возникающих при орошении, изменении природно-климатических факторов и усилении рекреационной нагрузки (Панкова, 1993).
Почвенный покров области характеризуется большим разнообразием и пестротой. Он представлен как высококонтрастными сочетаниями и комплексами малопродуктивных засоленных, солонцеватых, слитых и заболоченных почв, занимающих около 80% территории, так и относительно плодородными массивами зональных аллювиальных почв поймы и дельты Волги (Атлас Астраханской области, 1997).
Территория региона отличается сложной ландшафтно-геоморфологической структурой (Геннадиев и др., 1994). Экологические режимы, определяющие состояние почвенно-растительного покрова, в пределах этих ландшафтов различны, что обусловлено наличием или отсутствием поверхностного затопления и его динамикой. Важной особенностью исследуемого региона является естественная склонность почвенного покрова к соленакоплению. Процессы соленакопления являются неотъемлемой частью генезиса и эволюции пойменных и дельтовых ландшафтов.
Процесс соленакопления принадлежит к числу ландшафтных, т.е. относится к определенным природно-территориальным единицам. Он представляет собой совокупность явлений поступления, превращения, перемещения и выноса солевых компонентов в геохимическом ландшафте.
Процессы засоления/рассоления являются одними из основных почвенных процессов, определяющих плодородие аридных почв, а также экологическое состояние аридных и семиаридных экосистем (Панкова, 1996).
Актуальность исследования. Исследованию и методам оценки засоления почв уделяется большое внимание. Во-первых, в связи с широким распространением засоленных почв на планете и, во-вторых, в связи с тем, что засоление – одна из главных генетических и мелиоративных особенностей сухостепных, полупустынных и пустынных почв. Решение любых вопросов генезиса и мелиорации этих почв основывается на сведениях об их засолении (Теория и практика…, 2006).
За более чем столетний период изучения засоленных почв в нашей стране и за рубежом накоплен огромный фактический материал (Плюснин, 1938; Ковда, 1946, 1947, 1968, 1974; Летунов 1942, 1968; Владыченский 1952, 1953, Панкова, 1995, 1996, 2004; Славный, 1970, 1976, 2003; Засоленные почвы…, 2006; Dan J., 1984; Hingston F., 1976; Tucker, 1985 и др.), освещающий многие особенности засоления почв и почвенного покрова. Однако в настоящее время нет общепринятой теории, которая могла бы объяснить всю совокупность солепроявления в почвах, зональные, региональные и ландшафтные аспекты этого явления, закономерности и механизмы формирования солевых профилей и солевого состава почв (Сеньков, 2004).
Оценка солевых процессов требует не только детального исследования отдельных компонентов и факторов природной среды, определяющих засоленность почв, но и изучения связи между ними. Недостаточно знать содержание солей в почве, грунтовой воде, породе, важно установить в каком направлении идет солевой процесс.
Зарегулирование стока Волги Волгоградским водохранилищем коренным образом изменило гидрологический режим в ее низовьях (Попов, 1964). Продолжительность затопления пойменных земель, осуществляемого ныне искусственным путем сброса воды через Волгоградскую ГЭС, сократилась более чем в два раза, причем около 20% почв поймы не затапливается в паводок. Естественно, что создавшиеся новые гидрологические условия не могли не отразиться на солевом состоянии пойменных и дельтовых почв.
Современные исследования солевого состояния почвенного покрова дельты р. Волги, включающие характеристику пространственной вариабельности содержания и состава солей, в настоящий момент практически отсутствуют.
Цель и задачи исследования. Цель исследования – изучение солевого состояния и выявление закономерностей пространственного распределения солей в почвах типичных ландшафтов дельты р. Волги.
Для достижения цели исследования решались следующие задачи:
- изучение современного состояния почвенного покрова типичных ландшафтов дельты р. Волги;
- изучение и оценка солевого состояния почв в дельтовых ландшафтах, включающих различные геоморфологические объекты и типы почв, в комплексе с условиями их развития;
- изучение влияния гидрологического режима и особенностей мезорельефа на солевое состояние почв бугровых ландшафтов дельты р. Волги;
- изучение пространственной изменчивости солевого состояния в почвенном покрове, в почвах и почвенных горизонтах в пределах характерных геоморфологических профилей, почвенных траншей и участков ландшафтов (метод равномерной площадной сетки опробования);
- изучение состава обменных катионов в почвах ландшафтов бугров Бэра в зависимости от степени засоления почв;
- исследование закономерностей в пространственном распределении солей с использованием методов математической статистики.
Научная новизна. Впервые на большом количестве почвенных объектов получены данные по составу и распределению водорастворимых солей и обменных катионов в почвах бугровых ландшафтов дельты Волги, различающихся по почвенно-климатическим и гидрологическим условиям.
Впервые показана высокая пространственная неоднородность содержания легкорастворимых солей в почвах ландшафтов дельты Волги на разных уровнях исследования – от почвенного горизонта до ландшафтного уровня методом траншей, геохимических профилей и методом равномерной сетки.
В работе впервые показана достоверность статистически значимых различий солевого состояния почв в ландшафтах бугров Бэра. Почвы различных геоморфологических элементов в ландшафте бугра Бэра достоверно различаются по солевому состоянию, за исключением непосредственно самих солевых горизонтов. Наиболее однородными по содержанию легкорастворимых солей являются солевые горизонты и горизонты, граничащие с солевым.
Положения, выносимые на защиту:
- Современное солевое состояние почв и закономерности пространственной вариабельности легкорастворимых солей в почвенном покрове типичных ландшафтов дельты Волги определяются разницей в режиме затопления разных участков дельты и наличием специфических элементов рельефа ландшафта бугров Бэра.
- Пространственная изменчивость содержания водорастворимых солей определяется рядом факторов, которые накладывают определенный отпечаток на соленакопление в почвенном покрове дельты Волги. По особенностям засоления и современному соленакоплению на территории дельты р. Волги четко выделяются два типа природных экосистем: экосистемы с современными автоморфными почвами и экосистемы с современными гидроморфными почвами. Природное засоление и процессы современного соленакопления в них резко различаются.
- Процессы осолонцевания – рассолонцевания почв бугров Бэра определяются составом почвенных растворов, который зависит от наличия в толще бугров солей морского генезиса, гидрологического режима, капиллярной проводимостью почв и мезорельефом.
- Почвы типичных ландшафтов дельты Волги достоверно отличаются по составу и содержанию солей, при этом переходы между почвенными типами от зональных к интразональным сопровождаются увеличением степени их варьирования.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы при разработке научно-обоснованных агротехнологий, т.е. при проведении агротехнических и мелиоративных мероприятий, при интенсификации сельскохозяйственного производства. В рамках программы UNESCO (2003-2004 и 2005-2006 гг.) основные результаты диссертационного исследования использованы при оценке степени влияния зарегулированного стока реки Волги на пойменные и дельтовые экосистемы.
Полученные результаты используются на кафедре почвоведения Астраханского государственного университета при чтении курсов лекций «Химия почв», «Химический анализ почв» и «Основы почвоведения». Эти материалы вошли в методические рекомендации «Почвы Астраханской области», в практикум по агрохимии и в рабочую тетрадь «Химический анализ почв».
Проведение исследований было поддержано грантами РФФИ (проекты 03-04-48246а, 06-04-48297а, 09-04-97002-р_поволжье_а), Рособразованием в рамках тематических планов (№ 414.1.1.05) и Аналитической Ведомственной целевой программой «Развитие научного потенциала высшей школы» (№ 2.1.1/4284).
Материал исследований был использован при создании базы данных «Основные показатели почв дельты Волги» (Свидетельство об официальной регистрации базы данных № 2007620008).
Личный вклад автора в работу. Диссертационная работа является результатом многолетних исследований автора. Автор принимал личное участие на всех этапах исследования, ему принадлежит формирование проблемы, постановка целей и задач, планирование экспериментов. Автор принимал участие в сборе полевого экспериментального материала, в получении значительной части лабораторного материала, в обобщении и интерпретации полученных результатов, в подготовке основного числа научных публикаций, многократно выступал с научными докладами. В работе использованы материалы, полученные в соавторстве с аспирантами, выполняющими свои исследования под руководством автора. Доля личного участия в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.
Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, были доложены на IV (Новосибирск, 2004), V (Ростов-на-Дону, 2008) съездах Докучаевского общества почвоведов, на Международных и Всероссийских конференциях: «Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия» (Астрахань, 2002-2008), International Conference of Mazandaran University on the Caspian Sea (Iran, 2003), «Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов» (Казань, 2003), «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации» (Москва, 2003), «Мониторинг экосистем» (Италия, 2003), «Сохраним планету Земля» (Санкт-Петербург, 2004), «Россия и Восток» (Астрахань, 2005), XII, XIII школах «Экология и почвы» (Пущино, 2003, 2005), « Биосферные функции почвенного покрова» (Пущино, 2005), « Экология речных бассейнов» (Владимир, 2005), «Современные проблемы почвоведения и оценки земель Сибири» (Томск, 2005), «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогеннопреобразованных экосистем» (Иркутск, 2006), «Проблемы ресурсосберегающего производства и переработки экологически чистой сельскохозяйственной продукции» (Астрахань, 2006), «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты» (Санкт-Петербург, 2007), «Биоресурсы, биотехнологии, экологически безопасное развитие регионов юга России» (Сочи, 2007), «Ноосферные изменения в почвенном покрове» (Владивосток, 2007), «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования» (Астрахань, 2007), «Гуминовые вещества в биосфере» (Москва, 2007), «Плодородие почв – уникальный природный ресурс – в нем будущее России» (Санкт-Петербург, 2008), «Развитие агропромышленного комплекса: перспективы, проблемы и пути решения» (Астрахань, 2008), «Актуальные проблемы экологии» (Владикавказ, 2009), на научной сессии по фундаментальному почвоведению (Москва, 2004), на заседании кафедры почвоведения Астраханского государственного университета (2002-2009 гг).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 62 работы, в том числе 10 статей в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК для публикации основных результатов диссертационных работ на соискание степени доктора наук, 46 статей в прочих журналах, продолжающихся изданиях и сборниках.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и приложения, изложена на 262 страницах компьютерного текста, включает список литературы из 380 наименований, в том числе 95 на иностранных языках, содержит 73 рисунка, 13 таблиц.
Автор выражает глубокую благодарность всем участникам совместных экспедиций кафедры почвоведения, кафедры экологии и биологии растений Астраханского государственного университета и кафедры физики и мелиорации почв Московского государственного университета им. Ломоносова за неоценимую помощь в получении экспериментальных данных. Особую признательность автор выражает д.б.н., профессору В.Н. Пилипенко, д.б.н. А.В. Федотовой, заведующему кафедрой физики и мелиорации почв МГУ им. Ломоносова д.б.н., профессору Е.В. Шеину и д.б.н, профессору кафедры физики и мелиорации почв МГУ им. Ломоносова Л.О. Карпачевскому за постоянное внимание, неоценимую помощь, критические замечания и советы, оказавшие решающее влияние на формирование научного мировоззрения автора.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. Особенности засоления почв в дельте и пойме Волги
В главе рассмотрены природные условия как факторы, определяющие засоление почв, особенности почвообразования и соленакопления в дельте и пойме Волги и причины комплексности почвенного покрова аридных территорий.
В аридных районах, занимающих около одной трети площади суши, водорастворимые соли в значительной мере определяют качество почв и их пригодность для земледелия (Боровский, 1961).
В Государственном земельном кадастре (Государсвенный земельный …, 1987) нет четкого определения понятия «засоленные почвы» и не приводятся количественные диагностические показатели, на основе которых можно разделить засоленные и незасоленные почвы. Засоленные почвы, в зависимости от состава солей и других показателей могут резко различаться по своим свойствам и отзывчивости на комплекс мелиоративных мероприятий.
Засоленные почвы – это большая группа почв разного генезиса и свойств, объединенная одним признаком – наличием легкорастворимых солей в количестве, ухудшающим их плодородие и отрицательно влияющем на рост и развитие большинства растений (за исключением галофитов) (Панкова и др., 1995).
К засоленным относятся почвы, если содержание в них солей превышает пороги токсичности, которые соответствуют:
- концентрации солей в почвенном растворе – 3-5 г/л (Ковда, 1937, 1946, 1968);
- сумме токсичных солей, полученных методом водных вытяжек – 0,05-0,015% (Базилевич, Панкова, 1968, 1972; Классификация..., 1977);
- удельной электропроводности фильтратов из насыщенных водой почвенных паст – 2-4 мСм/см (Diagnosis…, 1954; Почвы аридной…, 1968; Richards, 1954; Soil survey…, 1979).
К группе засоленных почв примыкают почвы с солонцовым горизонтом (Классификация..., 1977; Salt affected…, 1974), плодородие которых лимитируется прежде всего неблагоприятными физико-химическими и водно-физическими свойствами, определяемыми наличием в профиле почв солонцового горизонта. Проявление солонцовых свойств в почвах возможно при двух условиях: 1) содержание обменного Na+ в ППК больше 5% от емкости катионного обмена (ЕКО); 2) пресный состав растворов в этих горизонтах. При избытке легкорастворимых солей, когда диссоциация обменных катионов подавлена, даже высокое содержание обменного натрия не приводит к заметному проявлению признаков солонцеватости.
На территории России засоленные почвы распространены в зонах степей, сухих степей и полупустынь в пределах трех регионов: юга европейской части России, Западной и Восточной Сибири (Панкова и др., 1995). В зоне сухих степей и полупустынь процент засоленных почв резко возрастает. Засоление в этой зоне проявляется не только в гидроморфных, но и в автоморфных почвах. Это наиболее ярко проявилось в настоящее время в Прикаспийском регионе. В настоящее время проходит этап формирования нового природного комплекса дельты р. Волги при техногенных влияниях нефтегазовой промышленности, рекреационных нагрузках, антропогенном влиянии, связанным со случайным заносом и интродукцией новых видов растений, а также под влиянием подъема уровня Каспия (Прикапийский регион…, 1989; Почвенные ресурсы…, 1994; Повышение продуктивности…, 1999, Бармин, 1996, 2003, 2004).
Современная дельта Волги сформирована в течение последнего тысячелетия в условиях существенных колебаний уровня Каспийского моря. Ее общая площадь составляет около 19 тыс. км2 и состоит из ряда сросшихся конусов крупных систем дельтовых водотоков (рис. 1).
Рис. 1. Карта-схема дельты р. Волги. 1 – отмели, 2 – надводная растительность, 3 - водная растительность, 4 – границы основных систем дельтовых водотоков, 5 – морской край дельты при максимальном поднятии уровня моря в XVIII в., 6 – морской край дельты в 1817 г. по карте Колодкина, 7 – линия подводного свала глубин в авандельте по карте Колодкина, 8 – морской край дельты в 1873 г., 9 – номера районов отмелой зоны взморья р. Волги и их границы, 10 – изобаты (приведены к уровню моря – 28 м абс.)
Большую площадь дельты Волги занимает центральная (бугровая) часть. В отличие от других частей современной дельты, она характеризуется сочетанием разновозрастных и генетически разнородных элементов рельефа. К северу от центральной части расположена верхняя (привершинная), самая древняя часть, ограниченная с севера и юга рукавами Бузан и Кривая Болда, а с запада и востока бугристыми песками Кызылтау, Джунгуат, Дурновскими и Стрелецкими.
Нижняя (приморская) часть дельты располагается на самом юге Астраханской области, где поверхность приобретает облик култучно-дельтовой аллювиальной равнины, сформированной из многочисленных относительно молодых дельтовых конусов выноса.
Дельта Волги имеет ряд специфических особенностей, характерных только для данного региона. Главной особенностью является развитие поемных и аллювиальных процессов, прерывистость и стадийность почвообразования, являющихся следствием своеобразного гидрологического режима, прямо или косвенно определяющего почвообразование в дельте (Глазовская, 1945; Бут, 1975).
Географическое положение дельты Волги определяет особенности ее природно-климатических условий. Дельта Волги находится в пустынной зоне. Климат умеренный, резко континентальный – с высокими температурами летом, низкими – зимой, большими годовыми и летними суточными амплитудами температуры воздуха, малым количеством осадков и большой испаряемостью. Средняя испаряемость за год - 1350 мм. Годовая сумма осадков колеблется от 130 до 200 мм.
В геологическом отношении дельта Волги располагается на границе южных районов Прикаспийской впадины и складчатых сооружений вала Карпинского, в пределах крупного Астраханского поднятия, состоящего из ряда локальных структур (Белевич, 1978; Свиточ, 1993). Рельеф дельты характеризуется сложным сочетанием эрозионных (рукава, протоки) и аккумулятивных (низкие, реже высокие острова) форм, ориентированных в меридиальном и субмеридиальном направлении. К югу поверхность островов дельты постепенно снижается и незаметно переходит посредством периодически затопляемой полосы в плоскую, слабонаклонную, испещренную многочисленными протоками поверхность авандельты (Свиточ, 1994).
В верхней части дельты, самой древней по возрасту, преобладают плоские, слегка гривистые формы рельефа с древними ложбинами, представляющими собой частое чередование повышенных и пониженных участков увалообразной формы. Для этой зоны свойственно малое число протоков и отсутствие бугров Бэра.
Для средней зоны характерно большое количество бугров Бэра, ильменей, островов, сложное строение сети протоков. Часто можно встретить два ильменя, разделенных водоразделом. В одном ильмене вода пресная, в другом – соленая. При соединении ильменей варианты могут быть различны: либо опреснение, либо засоление. В нижней приморской зоне надводной части дельты происходит интенсивное ветвление протоков, число которых достигает 900 (Атлас Астраханской области, 1997).
Волга представляет собой типичную равнинную реку, питающуюся преимущественно от таяния снега (60%). Дополнительные источники воды включают потоки подземных вод (30%) и осадки (10%). Средний годовой сток реки Волга согласно измерениям в период инструментальных наблюдений (1880-2003) составляет 254 км3 (Сохранение биоразнообразия…, 2006).
Низовья Волги характеризуется интенсивно развитой гидрографической сетью, превращающей всю дельту в многочисленные острова. В этой сети различают водотоки, озера, ильмени и култуки (Байдин, 1959; Белевич, 1963, 1978; Козловский, Корнблюм, 1963).
Водные массы в дельте Волги подвержены многолетним и сезонным изменениям. Основная их причина – колебания стока Волги и уровня Каспийского моря (Линберг, 1970). Сезонное перераспределение стока Волги в результате ее зарегулирования оказалось весьма значительным. После окончательного зарегулирования стока реки Волги на некоторых территориях был потерян поводковый режим, и часть почв стала засоляться и остепняться. Почвообразование в пойме и дельте протекает при постоянном влиянии близких грунтовых вод. Режим их уровня имеет первостепенное значение как фактор почвообразования. С точки зрения процесса соленакопления особенно важны характер и режим потоков грунтовых вод (Козловский, Корнблюм, 1972). Средний уровень залегания грунтовых вод в дельте находится на глубине 1,5-2,0 м. Наибольшие глубины (более 4 м) приурочены к хорошо дренированным прирусловым валам, гривам и буграм Бэра. Подпитка грунтовых вод происходит за счет речных во время половодья. В дельте Волги степень минерализации грунтовых вод варьирует от минимальной до концентрированного рассола.
Состав природных вод Волго-Ахтубинской поймы тесно связан с гидрохимией волжского стока и гидрологическим режимом поймы. Важное влияние могут оказать на него также атмосферные осадки и подземные воды Прикаспийской низменности (Козловский, Корнблюм, 1972).
Исходя из анализа природных условий дельты р. Волги, на территории Прикаспийской низменности широко развиты засоленные породы – древнеморские хвалынские отложения Каспия. Засоленные почвообразующие породы являются главным источником засоления современных почв. Второй источник засоления – постоянный эоловый перенос солей со стороны моря. Соли, приносимые с атмосферными осадками, несомненно, играют определенную роль в солевом балансе территории (Славный, 2003). И третий источник – засушливый климат и наличие близких грунтовых вод являются причиной современного соленакопления в пойме и дельте Волги (Засоленые почвы…, 2006). Фактором же, определяющим стадии засоления, динамику и пространственное перераспределение солей является гидрологический режим, который в условиях дельты Волги очень сложен как за счет поводков, сезонного поднятия и опускания грунтовых вод, так и за счет трансгрессий уровня Каспийского моря.
Об условиях почвообразования в Прикаспийской низменности впервые упоминается в работах географического общества путешественников XVIII столетия: Лепехина И.И. (1821), Гмелина С.Г. (1777) и др.
Специфической особенностью почвообразования в дельте Волги являются процессы засоления/рассоления, постоянно присутствующие в почвенном покрове. Этой проблеме уделяли внимание многие почвоведы.
Засоленные почвы Волго-Ахтубинской поймы впервые были описаны И.И. Плюсниным (1938), П.А. Летуновым (1942) и В.А. Ковдой (1949, 1951). Среди дальнейших исследований нужно отметить работы экспедиции МГУ (Владыченский, 1953, 1954, 1958), мелиоративные изыскания института Южгипроводхоз (Попов, 1960, 1964; Егоров, Попов, Коновалов и др., 1962), работы Волгоградской опытно-мелиоративной станции (Бобков, 1962, 1963) и работу Ф.И. Козловского, Э.А. Корнблюма (1972).
Процессы засоления почв Волго-Ахтубинской поймы и дельты Волги, описанные в этих работах, можно отнести к теории галогенеза гидроморфных почв, в основе которой лежит процесс засоления почв за счет капиллярного поступления солевых растворов из грунтовых вод и их испарительного концентрирования. Однако классическая теория галогенеза применима для ограниченного круга почв. Непременным условием протекания гидрогенного соленакопления является боковое или напорное пополнение грунтовых вод, компенсирующее их расход на испарение.
Характерной особенностью солевого профиля автоморфных почв является обратная последовательность в распределении солей в иллювиальных солевых горизонтов по сравнению с гидроморфными почвами. Для объяснения автоморфного засоления существует несколько гипотез:
- гипотеза выветривания, согласно которой накопление солей в почвах происходит в результате высвобождения их при выветривании первичных и вторичных минералов почвообразующих пород в процессе почвообразования (Герасимов, Иванова, 1934; Полынов, 1956; Никольская, 1961; Добровольский, 1969; Минашина, 1978; Глазовская 1988);
- реликтовое засоление почв и последующее или современное их рассоление. Популярность гипотез первичного засоления почвообразующих пород как ведущего фактора в формировании засоленных почв обусловлена широким распространением неглубоко залегающих древних и относительно молодых морских отложений (Засоленные почвы.., 1973);
- гипотеза палеогидроморфизма, согласно которой автоморфные почвы в тот или иной период своего развития прошли гидроморфную стадию, в результате чего произошло засоление почв (Полынов, 1956; Ковда, 1937; Перельман, 1959; Ковда, Самойлова, 1966; Гринь, 1969; Егоров, Горина, 1970; Демкин, Иванов, 1985). В работе Славного Ю.А. (1995) отмечается, что в почвенном покрове дельты Волги присутствует остаточная засоленность, унаследованная от предыдущей гидроморфной стадии развития почв;
- гипотеза поступление солей в почвы с атмосферными осадками. Впервые на ведущую роль в засолении почв солей, поступающих из атмосферы, указал Г.Н. Высоцкий (1900). Идеи о ведущей роли атмосферных осадков придерживается целый ряд исследователей (Сахаров, 1948; Циганенко, 1970; Славный, Мельникова, 1976; Варламов, 1976).
Обстоятельные исследования по выяснению причин комплексности почвенного покрова на территории Северного Прикаспия были выполнены А.А. Роде и М.Н. Польским (1961). Большинство исследователей комплексность почв связывают с микрорельефом. Микрорельеф вызывает неравномерное перераспределение атмосферных осадков, а поэтому почвы комплекса обычно различаются режимом поверхностного увлажнения и имеют резко выраженные очертания (Панов, 2008).
В приведенном обзоре отмечается, что почвенный покров выполняет важнейшую галогеохимическую функцию в ландшафтной оболочке засушливых территорий, поэтому рассмотрение проблемы распределения солей в почвенном покрове аридных территорий, в частности на территории дельты р. Волги имеет большое научное и прикладное значение.
Глава 2. Объекты и методы исследования
Для характеристики современного состояния почвенного покрова и изучения физико-химических свойств почв типичных бугровых ландшафтов дельты и района западных подстепных ильменей (ЗПИ) был использован метод профильных исследований. Критериями выбора направления закладки профилей служила смена основных типов растительных сообществ и геоморфологических условий. Закладывали геоморфологические профили, пересекающие бугор и окружающее пространство: в восточной части дельты (ВД) в двух взаимно перпендикулярных направлениях от вершины бугра (геоморфологический профиль В длиной 330 м (восточная экспозиция склона) и геоморфологический профиль А длиной 1100 м (южная экспозиция склона); в районе западных подстепных ильменей – от водораздельной части к урезу ильменей: соленого (геоморфологический профиль С длиной 300 м (южная экспозиция склона)) и пресному (геоморфологический профиль П длиной 200 м (северная экспозиция склона)) (рис. 2). Для всех объектов проводили морфологическое изучение почв и почвенного покрова.
З В
а
С Ю
б
С Ю
с
Ю С
д
Рис. 2. Геоморфологические профили (а – трансекта В (восточная дельта); б- трансекта А (восточная дельта); с- трансекта С (западная дельта); д- трансекта П (западная дельта)
Почвы бэровского бугра восточной части дельты Волги представлены зональными бурыми полупустынными тяжелосуглинистыми засоленными. Развитие этих почв происходит при участии пустынно-степной растительности (Пилипенко, 2002). Шлейф и платформа бэровского бугра по катене В представлены солончаками луговыми гидроморфными. Растительность солончаков имеет галофитный пустынно-степной характер. По профилю А наблюдается переход через солончак с погребенными горизонтами к торфяно-глеевой болотной засоленной почве.
Основу почвенного покрова ландшафта ЗПИ составляют зональные бурые полупустынные почвы разной степени засоления и солонцеватости, приуроченные непосредственно к буграм. Шлейф бугра по катене П представлен луговыми аллювиальными оглеенными почвами. Согласно морфологическому описанию, почвы по катене С представлены бурыми полупустынными, разной степени засоленности, и только последняя почвенная прикопка – солончаком гидроморфным.
Для точной оценки пространственного варьирования солевого состояния использовали метод коротких траншей. На основе рекогносцировочных предварительных измерений электрического сопротивления методом вертикального электрического зондирования были выбраны два наиболее контрастных по изменению свойств участка для закладки двух 6-метровых траншей: Т1 – траншея у подошвы бугра Бэра с наибольшим варьированием электрического сопротивления и Т2 – на водораздельной части бугра Бэра, где в большом количестве присутствуют мелкие почвенные комплексы, на одном из которых и была заложена траншея (рис. 3).
Рис. 3. Схема расположения траншей в ландшафте.
В данной работе был использован метод равномерной сетки для проведения полевых исследований почв и отбора почвенных образцов. Для этого с помощью GPS-приемника в восточной части дельты Волги закладывались четыре параллельных почвенно-геоморфологические профиля от вершины водораздела (бугор) до межбугрового понижения протяжностью 320 м. Была проведена GPS-привязка и нивелирная съемка исследуемой территории в узлах сетки, по результатам которой построены 3D-изоплеты участка (рис. 4).
Рис. 4. Схема расположения почвенных прикопок в исследованном ландшафте
Состав и содержание солей в почвах определяли в водных вытяжках (почва:вода = 1:5). Содержание 
и 
определяли трилонометрическим методом, 
и 
- на пламенном фотометре, 
- аргентометрическим методом, 
- гравиметрическим методом. Сумму солей в водной вытяжке определяли весовым методом (Воробьева, 1998).
Состав обменных катионов определяли по методу Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой (1975).
Количественную оценку изменений солевого состояния почв в пределах ландшафта проводили с использованием аппарата математической статистики. Все полученные в результате экспериментов данные анализировались и обобщались, большая часть выполнена с использованием интегрированных пакетов обработки информации Statistica, GoldenSurfer и др.
Глава 3. Распределение солей в почвах восточной и западной части
дельты р. волги
В главе приводятся результаты изучения солевого состояние почв по катене бугор Бэра – межбугровое понижение в пределах траншей и методом равномерной сетки в исследуемых ландшафтах. Общие сведения о солевом состоянии основных исследованных типов почв дельты Волги представлены в таблице 1.
Почвенный покров каждого исследуемого объекта имеет сугубо индивидуальный водный режим, определяющий передвижение солей и распределение их по профилю. Анализ топоизоплет солевого состояния почв показал, что рассматриваемые ландшафты характеризуется выраженной неоднородностью (рис.5). Здесь и далее по оси абсцисс указано расстояние от самой высокой точки трансекты. На всех рисунках показана схема рельефа по результатам нивелирной съемки. Пространственное распределение легкорастворимых солей (ЛРС) по трансекте А аналогично распределению солей по трансекте В (рис. 5). Наибольшее содержание солей находится на вершине бугра, вниз по склону наблюдается небольшое снижение содержания солей, это вероятнее всего связано с поверхностным стоком с вершины бугра. На шлейфе бугра содержание солей вновь возрастает, но по трансекте А наблюдается снижение содержания солей при приближении к ильменю и солевой максимум находится внизу. Это может свидетельствовать о начавшемся интенсивном развитии дренированности,
Таблица 1
Результаты анализа водной вытяжки из основных типов почв дельты Волги и отношение Cl/SO4
| Район | Почва, № почвенного разреза | Горизонт, см | рН |  |  |  |  |  |  |  |  |
| ммоль/100 г почвы | |||||||||||
| ВД | Бурая полупустынная ПР № А-00 (вершина бугра) | Ad (0-7) | 7,32 | 0,10 | 0,09 | 0,05 | 0,22 | 0,10 | 0,24 | 0,02 | 1,80 |
| B1 (7-22) | 7,26 | 0,05 | 0,03 | 2,71 | 6,10 | 0,75 | 0,16 | 0,01 | 0,01 | ||
| В солевой (22-57) | 6.,99 | 0,05 | 0,14 | 2,67 | 4,40 | 2,00 | 1,15 | 0,02 | 0,05 | ||
| В2 (57-87) | 7,23 | 0,07 | 0,95 | 2,04 | 1,60 | 1,92 | 3,47 | 0,02 | 0,46 | ||
| В3 (87-110) | 6,99 | 0,06 | 2,74 | 2,12 | 1,60 | 2,50 | 7,16 | 0,02 | 1,29 | ||
| Солончак луговой гидроморфный ПР № В-02 (бугровое пространство) | Iслой А гумм (0-8) | 7,02 | 0,32 | 5,16 | 3,00 | 2,67 | 1,59 | 3,17 | 0,15 | 1,72 | |
| II слой (8-25) | 6,53 | 0,30 | 9,77 | 9,70 | 4,84 | 6,65 | 13,75 | 0,08 | 1,01 | ||
| III слой (25-38) | 7,01 | 0,32 | 12,21 | 10,30 | 6,18 | 6,15 | 11,97 | 0,07 | 1,19 | ||
| IV слой (38-60) | 7,22 | 0,28 | 17,07 | 13,20 | 3,64 | 7,74 | 18,92 | 0,09 | 1,29 | ||
| Торфяно-болотная ПР № А-10 | Аоторф (0-25) | 6,58 6,85 | 0,40 0,44 | 0,56 0,84 | 1,96 1,42 | 1,60 1,37 | 0,57 0,64 | 0,55 0,74 | 0,11 4,52 | 0,29 0,59 | |
| Bg (25-32) (ГВ с 40 см) | |||||||||||
| ЗПИ | Бурая полупустынная ПР № С-01 (вершина бугра) | Ад (<1 см) | 7,83 | 7,40 | 6,09 | 10,60 | 2,61 | 1,22 | 18,33 | 0,55 | 0,57 |
| А1 (1-9) | 7,14 | 3,20 | 31,06 | 142,00 | 96,19 | 21,28 | 63,26 | 0,69 | 0,22 | ||
| А насыпной (9-33) | 7,28 | 3,20 | 48,18 | 97,00 | 37,07 | 20,27 | 85,07 | 0,48 | 0,50 | ||
| В сцемен (33-50) | 7,36 | 3,00 | 77,97 | 37,20 | 12,02 | 9,73 | 97,91 | 0,23 | 2,10 | ||
| В солевой (>50 см) | 7,18 | 4,00 | 53,25 | 184,00 | 98,20 | 36,48 | 97,11 | 0,56 | 0,29 | ||
| Солончак гидроморфный ПР № С-15 (прибрежная зона соленого ильменя) | Слой 1 (0-5) | 6,24 | 0,22 | 69,85 | 25,00 | 23,65 | 6,69 | 65,39 | 0,10 | 2,79 | |
| Слой 2 (5-12) | 6,56 | 0,22 | 22,14 | 19,00 | 14,43 | 4,26 | 20,46 | 0,08 | 1,17 | ||
| Слой 3 (12-17) | 6,56 | 0,22 | 22,14 | 19,00 | 14,43 | 4,26 | 20,46 | 0,08 | 1,17 | ||
| Слой 4 (17-25) | 6,60 | 0,22 | 26,81 | 19,50 | 16,63 | 4,05 | 17,83 | 0,07 | 1,37 | ||
| Слой 5 (25-31) | 6,64 | 0,30 | 25,09 | 17,00 | 14,03 | 3,65 | 29,89 | 0,14 | 1,48 | ||
| Слой 6 (31-34) | 6,64 | 0,30 | 25,09 | 17,00 | 14,03 | 3,65 | 29,89 | 0,14 | 1,48 | ||
| Слой 7 (34-44) | 6,72 | 0,28 | 24,10 | 17,00 | 14,03 | 3,65 | 29,40 | 0,13 | 1,42 | ||
| Слой 8 (44-48) | 6,72 | 0,28 | 24,10 | 17,00 | 14,03 | 3,65 | 29,40 | 0,13 | 1,42 | ||
| Слой 9 (48->50) | 6,68 | 0,28 | 44,77 | 23,50 | 18,64 | 5,88 | 49,48 | 0,21 | 1,90 | ||
| Солончак луговой оглеенный ПР № П-08 (прибрежная зона пресного ильменя) | А1 (0-1) | 7,52 | 0,50 | 8,36 | 4,48 | 1,76 | 2,19 | 10,09 | 0,04 | 1,87 | |
| Слой 1 (1-10) | 7,76 | 0,58 | 7,87 | 3,60 | 1,12 | 1,54 | 10,52 | 0,03 | 2,19 | ||
| Слой 2 (10-35) | 7,81 | 0,44 | 5,66 | 2,72 | 0,68 | 0,93 | 7,17 | 0,01 | 2,08 | ||
| Слой 3 (35-60) | 7,80 | 0,56 | 6,38 | 3,20 | 1,28 | 1,14 | 8,17 | 0,01 | 1,99 | ||
Восточная часть дельты
Трансекта А С Ю Трансекта В З В
Западная часть дельты
Трансекта С С Ю Трансекта П Ю С
Рис. 5. Пространственное распределение содержания ЛРС в восточной и западной части дельты р. Волги
опускании грунтовых вод и как следствие всех этих процессов о последовательном удалении солей и их выносе в грунтовые воды. По трансекте В на расстоянии 190 м от вершины бугра засоление происходит за счет подсасывания солей с соседних более пониженных мест и концентрирования их в местах расположения луговых солончаков.
Наименьшее значение содержания солей по трансекте П (ЗПИ) (не более 0,2%) соответствуют вершине и склону бугра. По мере продвижения по склону и понижению в рельефе наблюдается резкое увеличение содержания солей на расстоянии 110-150 м при переходе от почв зонального ряда к интразональным гидроморфным. Содержание солей в 20-40 см слое достигает 1,8%, что соответствует очень засоленным почвам. Благодаря тому, что район ЗПИ подвергается быстрому обсыханию, промывное влияние паводков уменьшается, происходит нарастание засоления почв. Далее при движении в горизонтальном направлении в сторону водоема содержание солей уменьшается и составляет в слое 0-30 см 0,3%-0,5%, что соответствует среднезасоленным почвам. В слое 40-60 см содержание солей не превышает 0,2%. Такое распределение объясняется изменением рельефа на данном промежутке трансекты и, соответственно, усилением влияния грунтовых вод (минерализация 0,4-0,6 г/л).
Совершенно иная картина наблюдается для трансекты С (ЗПИ). На вершине бугра (бурые полупустынные почвы) отмечена устойчивая дифференциация значений ЛРС с глубиной. На расстояние 30-170 м от начала трансекты в верхнем 20 см слое содержание солей не превышает 0,2%, что соответствует незасоленным почвам. На расстоянии 170 м соли содержатся в незначительном количестве по всему профилю. Этот участок, как показали результаты анализа, является областью наименьшего засоления, что связано в первую очередь с особенностями рельефа исследуемого ландшафта. На данном участке наблюдается перегиб, на котором аккумулируются незначительные атмосферные осадки, в том числе и за счет поверхностного стока с вершины бугра. При условии глубокого залегания грунтовых вод эта влага способствует рассолению почв.
Наибольшие значения содержания солей приурочены к участкам, находящимся в непосредственной близости от водоема. Соли содержатся в больших количествах (1%-1,2%) по всему профилю, что объясняется близким расположением соленого ильменя.
Анализ фактического материала распределения ЛРС в почвах восточной и западной части дельты показал, что соленакопление в результате миграции почвенного раствора само по себе не ведет к высоким степеням засоления и только в сочетании с некоторыми факторами его усиливающими происходит образование солончаков и сильно солончаковых почв.
Положительные элементы рельефа бугры, гривы являются аккумуляторами солей, наоборот пониженные участки, в большинстве случаев являются опресненными. Усиление засоления почвенного профиля наблюдается при близком залегании засоленных материнских пород – чаще всего хвалынских глин.
Анализ распределения ЛРС в восточной части дельты р. Волги дает возможность сделать предположение, что исследуемые почвы ВД переживают процессы миграции солей, сопровождающиеся длительным засолением, а потом рассолением, что и отразилось на формировании их солевого профиля (околобугровое пространство). Обнаруженная анализом водной вытяжки перемежаемость засоления и рассоления свидетельствует о том, что на данной территории опускание базиса эрозии, начало расчленения и дренирования района и последующего снижения уровня грунтовых вод чередуется с его поднятием.
Район западных подстепных ильменей подвергается быстрому обсыханию, промывное влияние паводков уменьшается и происходит нарастание засоления почв. В околобугровом пространстве засоление имеет самое широкое распространение и ярко проявляется в почвах со стороны южных склонов бугров. Эти почвы испытывают влияние грунтовой воды, которая находится на глубине 1,5-1 м и отличается высокой минерализацией – до 46 г/л.
Анализ топоизоплет пространственного распределения содержания ионов 
, 
, 
, 
и 
почвенного раствора по исследованным катенам в районе восточной и западной частях дельты р. Волги показал большую пространственную изменчивость этих показателей. По каждому направлению наблюдается своя закономерность изменения содержания ионов почвенного раствора.
Размах варьирования содержание ионов 
в почвах южного направления (трансекта А) составляет 144,11 ммоль/100 г (144,35 ммоль/100 г - 0,24 ммоль/100 г), а для восточного направления (трансекта В) - 176,82 ммоль/100 г (174,78 ммоль/100 г - 0,96 ммоль/100 г). Таким образом, варьирование величин содержания ионов 
почвы в южном направлении меньше, чем в восточном. В отличие от геоморфологического профиля почв восточной дельты в почвах западной части дельты отмечена устойчивая дифференциация значений ионов 
с глубиной на вершине бугра. На шлейфе бугра максимальные значения ионов 
отмечены на поверхности и в слое 40-60 см. Такое распределение ионов 
на шлейфе бугра связано со слоистостью почвенного профиля. Как было отмечено в работе Абдель Фаттаха (1967), слоистость замедляет капиллярный подъем в 2 – 3 раза по сравнению с подъемом в однородных по гранулометрическому составу почвах. Высокие значения содержания ионов 
на вершине бугра (97,11-101,20 ммоль/100 г почвы) следует рассматривать как остаточное явление предыдущих этапов развития бурых полупустынных почв.
Изучение пространственного распределения хлорид-ионов в пределах исследованных ландшафтов позволило выявить участки с максимальными величинами их значений. Необходимо отметить, что тенденция в распределении ионов 
в общем аналогична распределению ионов 
в почвах восточной части дельты. Для почв западной части дельты (трансекта С) отмечена четкая дифференциация содержания ионов 
с глубиной на вершине бугра, аналогично как и для ионов 
. Размах варьирования содержания ионов 
в почвах для южного направления (трансекта А) составляет 138,23 ммоль/100 г (138,59 ммоль/100 г - 0,36 ммоль/100 г), для восточного направления (трансекта В) – 165,56 ммоль/100 г (165,82 ммоль/100 г – 0,26 ммоль/100 г). Для почв ЗПИ по трансекте С размах варьирования значений ионов 
– 77,92 ммоль/100 г (77,97 ммоль/100 г – 0,05 ммоль/100 г). Таким образом, варьирование величин ионов 
почв восточной части дельты выше, чем в западной.
Анализ топоизоплет содержания ионов 
почвы по исследованным катенам в районе ВД также показал большую пространственную изменчивость данного показателя. Для профиля С района ЗПИ кальций почвенного раствора имеет два максимума на вершине бугра: 96,21 ммоль/100 г – на глубине 10 см; 98,19 ммоль/100 г – на глубине 60 см. Вниз по профилю наблюдается уменьшение его содержания (до 0,25 ммоль/100 г) и дальнейшее увеличение 
(от 0,45 ммоль/100 г до 18,64 ммоль/100 г) на шлейфе бугра.
Содержание ионов 
по трансекте А превышает содержание его по трансекте В почти в два раза. Необходимо отметить, что максимальные содержания ионов 
по трансекте А и В находятся примерно на одинаковом расстоянии (зона перехода зональных почв к интразональным), отличие заключается в расположении содержания их с глубиной. В западной части дельты максимальное содержание ионов 
соответствует вершине бугра (25,30 ммоль/100 г – 36,50 ммоль/100 г), вниз по склону содержание его уменьшается и составляет 0,79 ммоль/100 г – 2,95 ммоль/100 г.
Максимальное содержание ионов 
(168,00 ммоль/100 г – 204,00 ммоль/100 г) соответствует склону бэровского бугра восточной части дельты. В районе ЗПИ максимальное содержание ионов 
(142,00 ммоль/100 г – 184,00 ммоль/100 г) соответствует вершине бугра. Вниз по склону бугра наблюдается уменьшение содержания 
и вблизи соленого ильменя значения ионов 
составляют 0,82 ммоль/100 г – 1,13 ммоль/100 г.
Для почв бугрового района восточной дельты отмечено возрастание значения 
к поверхности почвы при переходе от почв зонального ряда к интразональным гидроморфным. В околобугровом пространстве наблюдается сочетание процессов рассоления и засоления, что создает пестроту в содержании солей в профиле почв в пределах исследованного ландшафта. Для почв западной части дельты значение 
также не показывает строгой закономерности в движении солей.
Анализ полученного материала позволил установить, что почвенный покров и особенности засоления почв дельты р. Волги связаны с рядом факторов, которые накладывают определенный отпечаток на соленакопление в пределах восточной и западной части дельты.
К факторам соленакопления можно отнести: рельеф местности, засоленность материнских пород и бугры Бэра.
По особенностям засоления и современному соленакоплению на территории дельты р. Волги четко выделяются два типа природных экосистем:
1. экосистемы с современными автоморфными почвами;
2. Экосистемы с современными гидроморфными почвами.
Природное засоление и процессы современного соленакопления в них резко различаются.
Засоленность в гидроморфных почвах является в данном случае следствием испарительной концентрации солей, т.е. современного соленакопления. Разнообразие гидрогеологических условий и неравномерность поступления поверхностных вод, а в некоторых случаях и их отсутствие (район ЗПИ) определяет пестроту засоления почв. До тех пор, пока почвы находится в аллювиальном режиме, они периодически рассоляются и затем в сухой период вновь засоляются. В этом заключается специфика их развития. Прекращение паводков резко меняет водный и солевой режим почв. При близких грунтовых водах активизируется современное соленакопление, свойственное гидроморфным почвам аридных регионов. При резком снижении уровня грунтовых вод активное засоление прекращается и начинается иссушение, опустынивание и удаление легкорастворимых солей за счет атмосферных осадков и эолового выноса.
Усиление засоления почвенного покрова наблюдается в околобугровом пространстве в восточной части дельты р. Волги. Можно предположить, что такое движение солей в почвах обусловлено затоплением основания бугра паводковыми водами и близким залеганием материнских пород – чаще всего шоколадных хвалынских глин, обеспечивающих интенсивное поступление солей в почвенный раствор.
На вершине бэровских бугров почвообразование носит автоморфный характер, почвы оторваны от зеркала грунтовых вод и не подвержены их влиянию. Для профиля характерна однородность и отсутствие четкой дифференциации на генетические горизонты.
Для склонов влияние поднятия уровня грунтовых вод сопровождается увеличением солей в нижней части профиля и постепенной сменой растительности в сторону солелюбивых видов. Таким образом, в пределах ареала распространения бурых почв должна наблюдаться пространственная вариабельность солевого состояния, как по вертикали, так и по горизонтали.
Для оценки пространственного варьирования солевого состояния в почвах зонального ряда бэровских бугров в данном исследовании проводилось изучение пространственной вариабельности легкорастворимых солей в пределах коротких траншей в восточной части дельты р. Волги.
Результаты исследования пространственного распределения легкорастворимых солей в почвах бугра представлены в виде топоизоплет по каждой траншее (рис. 6-7).
З В
Рис. 6. Пространственное распределение солей по траншеи № 1 (шлейф бугра)
З В
Рис. 7. Пространственное распределение солей по траншеи № 2 (вершина бугра)
Анализ данных траншеи №1 (рис. 6) показал, что в распределении солей по профилю наблюдается тенденция к увеличению их содержания, как с глубиной, так и в восточном направлении в сторону солончака лугового. Ясно выделяется солевой горизонт, пространственно расположенный в слое 40 – 70 см. Установлено, что в восточном направлении мощность солевого горизонта увеличивается до 60 см.
Пространственное распределение солей на вершине бугра отличается от его шлейфа (рис. 7). Увеличение содержания солей в почвенном профиле в восточном направлении начинается со 160-ти сантиметровой отметки, что совпадает с границей солонцового пятна, лишенного растительности. До нее наблюдается равномерное увеличение солей с глубиной и не высокая их концентрация в почве (не более 2%), что характерно для бурой полупустынной почвы. После отметки 200 см в восточной части траншеи содержание солей увеличивается и варьирует от 1,61 до 2,77%. Такое распределение солей по профилю характерно для автоморфных солончаков.
Проведенный анализ изоплет пространственного распределения ионов 
, 
, 
и 
показал, что распределение ЛРС почв траншеи Т2 (вершина бугра) соответствует расположению солевого горизонта. На расстоянии 250 см от начала траншеи наблюдается увеличение содержание ионов водной вытяжки в слое 5-10 см. Результаты электрофизических исследований показали, что на расстоянии 250 м (Т2) в почвенном профиле появляется значительное количество солей (ЕС < 50 Омм), причем граница этого «солевого контура» резко приближается к поверхности, а далее вновь начинает опускаться. Для Т1 (шлейф бугра) выявлена тенденция к увеличению содержания ионов 
и 
с глубиной; для ионов 
и 
характерно закрепление их в слое 30-60 см. Солонцовые пятна образуются на участках с максимальной мощностью солонцового солевого горизонта исследуемых траншей и наименьшей глубиной его залегания. В связи с этим, солонцовый горизонт препятствует свободной миграции ионов в почвенном профиле и как следствие этого процесса, максимальные значения содержания ионов находятся в слое 20-40 см.
Результаты анализа солевых профилей почв траншей позволили выявить следующие закономерности: в пределах коротких траншей между почвенными разностями одного почвенного типа происходит увеличение солей, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Максимальное содержание ЛРС соответствует глубине 20-40 см и нижней части профиля; в составе солей преобладают ионы натрия, хлора и сульфат-ионы, их содержание резко увеличивается между почвенными разностями в пределах одного почвенного типа.
Для анализа пространственной вариабельности солевого состояния почв в почвенном покрове типичном бугровом ландшафте дельты Волги (восточная часть дельты Волги) использовались данные, полученные методом площадной сетки опробования. На рисунке 8 представлены топоизоплеты содержания ЛРС почвы в пределах исследованного ландшафта. Для построения изоплет использовали массив данных по слоям опробования (пространственная изменчивость ЛРС в вертикальном направлении). Полученные изоплеты позволяют изучить пространственное варьирование солей почвы с глубиной в пределах всего ландшафта.
Значения ЛРС в слое 0-5 см колеблются в пределах от 0,20 до 1,73 %. На вершине бугра содержание ЛРС почвы незначительно возрастает (0,20 %-0,53 %) с юга на север (катена А-катена D), что вероятно связано с микрорельефом территории. На склоне бугра изменение содержания ЛРС практически отсутствует. А в пределах межбугрового понижения и на шлейфе бугра содержание ЛРС почвы увеличивается в обратном направлении – с севера на юг (катена D – катена А). Подобное обстоятельство связано со сменой растительных сообществ.
З В
Рис. 8. Топоизоплеты содержания ЛРС почвы по слоям опробования (А, В, С и D – геоморфологические профили)
В слое 20-25 см содержание ЛРС варьирует от 0,17 до 4,33 %. Содержание ЛРС в слое 20-25 см выше, чем в слое 0-5 см. На топоизоплетах четко выражены максимумы содержания ЛРС, которые соответствуют зоне перехода от луговых гидроморфных к буро-полупустынным почвам.
Анализ топоизоплет содержания ЛРС на глубине 40 см показал, что зона повышенных значений ЛРС наблюдается при переходе от луговых гидроморфных к буро-полупустынным почвам катены А и D (3,32-3,47 %). Зоны пониженных значений ЛРС находятся между катенами В и С (0,22-0,90 %). Значения ЛРС на глубине 40 см варьируют в пределах от 0,22 до 4,50 %.
В слое 60-65см значения ЛРС почв возрастают от 0,17 до 3,88%. Максимальные значения наблюдаются по катене D при переходе от луговых почв к бурым полупустынным. Благодаря сезонному переувлажнению в почвах шлейфа бугра попеременно возникают восходящие и нисходящие токи, с которыми связано перемещение солей, что и отражается в распределении солей по слоям.
Анализ полученных результатов позволяет утверждать, что наибольшие значения содержания ЛРС соответствуют слою 20-25 см и значительно варьируют в горизонтальном направлении в пределах одного почвенного слоя.
На рисунке 9 представлены топоизоплеты содержания ЛРС почвы в пределах исследованного ландшафта в горизонтальном направлении. Для построения изоплет использовали массив данных по заложенным четырем геохимическим профилям.
З В
Рис. 9. Топоизоплеты содержания ЛРС почвы по геохимическим профилям
Анализ полученных изоплет показал, что в пределах всех четырех исследованных трансект в целом по профилю наблюдается увеличение содержания ЛРС почвы с глубиной. На каждой катене выделяются зоны высокого содержания ЛРС (в пределах исследованной территории), приуроченные в основном к переходной зоне от бурых полупустынных почв к луговым гидроморфным. Зоны невысоких значений ЛРС повсеместно приурочены к поверхностному слою почвы. Несмотря на общие закономерности, для каждой катены выявлены индивидуальные особенности.
По катене А значения содержания ЛРС почвы на расстоянии 40-120 м от вершины бугра возрастают (от 1,33 до 4,87 %), ясно выделяется зона с высокими значениями ЛРС при переходе почв от луговых к бурым полупустынным. Наименьшее содержание солей соответствует глубине 0-20 см луговых гидроморфных почв.
Анализ топоизоплет содержания ЛРС почвы по катене В позволил выявить аналогичную тенденцию, только площадь зоны с повышенными значениями содержания ЛРС несколько меньше, а содержание солей в этой зоне выше.
По катенам С и D площадь подобных зон повышенных значений содержания ЛРС почвы увеличивается, растягиваясь от переходной зоны луговых почв к бурым полупустынным в сторону луговых гидроморфных почв.
Определение содержания легкорастворимых солей по почвенным слоям и по геохимическим профилям позволяет получить полную картину пространственного варьирования их в почвенном покрове методом площадной сетки опробования.
Основными причинами вариабельности содержания легкорастворимых солей в исследованном ландшафте являются: смена растительных сообществ, особенности мезо- и микро- рельефа, гидрологический режим и морфологическое строение почвы.
Глава 4. Состав почвенного поглощающего комплекса почв
бугровых ландшафтов дельты р. Волги
В главе рассматриваются общие понятия и термины, касающиеся катионнообменной способности почв, специфика обменных катионов в почвах аридных регионов (Пинский, 1978, 1991, 1997; Зубкова, 2002; Ванюшина, 2001; Веригин, 1979; Окорков, 1994; Jonson, 1859; Coleman N. T., 1966; Yaron B. И др.), солонцовые процессы, протекающие в почвах Волго-Ахтубинской поймы и дельты Волги (Ковда, 1951; Девятов, 1957; Бобко, 1963; Болышев, Тюрденева, 1953; Болышев, Воробьва 1958 и др.)
Общие сведения о содержании и составе обменных катионов основных исследованных типов почв дельты Волги представлены в таблице 2.
При изучении состава почвенного поглощающего комплекса в выбранных ландшафтах были выявлены следующие общие особенности. Максимальные значения емкости катионного обмена (ЕКО) (13,94-16,90 ммоль/100 г почвы) по катене А (восточная часть дельты) соответствуют вершине и склону бугра, представленными зональными бурыми аридными почвами. По катене В (восточная часть дельты) максимальные значения ЕКО соответствует шлейфу бугра (14,15-23,90 ммоль/100 г почвы). Емкость катионного обмена по катене В превышает значения по катене А. Содержание обменного кальция в % в верхних горизонтах этих почв, согласно нашим исследованиям, составляет 25,31-74,87 % от ЕКО. Содержание обменного магния составляет 10–51 % от ЕКО, обменного натрия 4,07 - 56,13 % от ЕКО.
Содержание обменного кальция с глубиной снижается, и в нижних горизонтах его значения составляют 18,03-25,27 % от ЕКО. Содержание обменного магния и натрия с глубиной возрастает (34,65-55,38 % и 27,02-37,11 % от ЕКО соответственно).
Таблица 2
Содержание и состав обменных катионов в основных типах почв дельты Волги
| Район | Почва, № почвенного разреза | Горизонт, см |  |  |  |  | Сумма обменных катионов |  |  |  |  |
| ммоль/100 г почвы | % от суммы обменных катионов | ||||||||||
| ВД | Бурая полупустынная ПР № А-00 (вершина бугра) | Ad (0-7) | 8,64 | 1,92 | 0,48 | 0,50 | 11,54 | 74,87 | 16,64 | 4,16 | 4,33 |
| B1 (7-22) | 6,40 | 2,56 | 0,39 | 0,24 | 9,59 | 66,74 | 26,69 | 4,07 | 2,50 | ||
| В солевой (22-57) | 4,48 | 3,52 | 1,64 | 0,33 | 9,97 | 44,93 | 35,31 | 16,45 | 3,31 | ||
| В2 (57-87) | 2,56 | 3,52 | 3,83 | 0,33 | 10,24 | 25,00 | 34,38 | 37,40 | 3,22 | ||
| В3 (87-110) | 3,52 | 4,80 | 5,17 | 0,44 | 13,93 | 25,27 | 34,46 | 37,11 | 3,16 | ||
| Солончак луговой гидроморфный ПР № В-02 (бугровое пространство) | Iслой А гумм (0-8) | 2,56 | 1,92 | 0,72 | 0,18 | 5,38 | 47,58 | 35,69 | 13,38 | 3,35 | |
| II слой (8-25) | 0,64 | 1,92 | 1,14 | 0,06 | 3,76 | 17,02 | 51,06 | 30,32 | 1,60 | ||
| III слой (25-38) | 1,60 | 2,08 | 2,45 | 0,10 | 6,23 | 25,68 | 33,39 | 39,33 | 1,61 | ||
| IV слой (38-60) | 0,96 | 2,24 | 1,91 | 0,07 | 5,19 | 18,50 | 43,18 | 36,87 | 1,44 | ||
| ЗД | Бурая полупустынная ПР № С-01 (вершина бугра) | Ад (<1 см) | 11,68 | 1,76 | 1,97 | 0,67 | 16,07 | 72,67 | 10,95 | 12,23 | 4,15 |
| А1 (1-9) | 9,28 | 4,16 | 4,36 | 0,42 | 18,22 | 50,94 | 22,84 | 23,91 | 2,31 | ||
| А насыпной (9-33) | 3,04 | 4,32 | 6,37 | 0,36 | 14,09 | 21,58 | 30,66 | 45,21 | 2,55 | ||
| В сцемен (33-50) | 4,32 | 3,84 | 3,72 | 0,29 | 12,17 | 35,50 | 31,56 | 30,58 | 2,36 | ||
| В солевой (>50 см) | 2,72 | 4,16 | 4,24 | 0,31 | 11,43 | 23,79 | 36,39 | 37,12 | 2,69 | ||
| Солончак гидроморфный ПР № С-15 (прибрежная зона соленого ильменя) | Слой 1 (0-5) | 8,48 | 4,96 | 0,47 | 0,11 | 14,03 | 60,46 | 35,36 | 3,37 | 0,80 | |
| Слой 2 (5-12) | 2,56 | 4,48 | 1,27 | 0,25 | 8,56 | 29,91 | 52,34 | 14,87 | 2,89 | ||
| Слой 3 (12-17) | 1,92 | 5,12 | 0,99 | 0,28 | 8,32 | 23,09 | 61,57 | 11,94 | 3,39 | ||
| Слой 4 (17-25) | 1,92 | 5,12 | 0,99 | 0,28 | 8,32 | 23,09 | 61,57 | 11,94 | 3,39 | ||
| Слой 5 (25-31) | 2,24 | 4,8 | 1,89 | 0,23 | 9,16 | 24,46 | 52,42 | 20,61 | 2,51 | ||
| Слой 6 (31-34) | 2,24 | 4,8 | 1,89 | 0,23 | 9,16 | 24,46 | 52,42 | 20,61 | 2,51 | ||
| Слой 7 (34-44) | 2,24 | 4,48 | 1,48 | 0,35 | 8,55 | 26,21 | 52,42 | 17,28 | 4,09 | ||
| Слой 8 (44-48) | 2,24 | 4,48 | 1,48 | 0,35 | 8,55 | 26,21 | 52,42 | 17,28 | 4,09 | ||
| Слой 9 (48->50) | 1,28 | 5,12 | 3,92 | 0,49 | 10,81 | 11,84 | 47,35 | 36,27 | 4,54 | ||
| Солончак луговой оглеенный ПР № П-09 (прибрежная зона пресного ильменя) | А1 (0-1) | 8,80 | 13,60 | 0,99 | 0,14 | 23,52 | 37,41 | 57,81 | 4,19 | 0,59 | |
| Слой 1 (1-10) | 7,76 | 9,60 | 0,22 | 0,05 | 17,62 | 44,03 | 54,47 | 1,22 | 0,28 | ||
| Слой 2 (10-35) | 6,72 | 5,60 | 0,31 | 0,05 | 12,68 | 53,01 | 44,18 | 2,44 | 0,36 | ||
| Слой 3 (35-60) | 6,72 | 4,16 | 0,39 | 0,06 | 11,33 | 59,31 | 36,71 | 3,41 | 0,57 | ||
Несмотря на высокий процент натрия в почвенном поглощающем комплексе (ППК) в отдельных горизонтов (56,13% от ЕКО), его абсолютные количества незначительны (менее 6 ммоль/100 г почвы).
Околобугровое пространство (восточная часть дельты) представлено луговыми гидроморфными почвами. Содержание обменного кальция в этих почвах составляет 5,16-59,05 % от ЕКО. Содержание обменного магния 31,30-67,13 % от ЕКО. Обменного натрия 3,16-20,65% от ЕКО.
Сопоставляя данные изменения ЕКО и доли обменного натрия (рис. 10), можно придти к выводу, что солонцеватость максимально проявляется в восточной дельте на склоне бугра при переходе от бурых полупустынных почв к солончакам луговым.
В западной части дельты Волги максимальные значения ЕКО приурочены к верхней части профиля почв вершины бугра (14,09 - 18,22; ммоль/ 100 г почвы). Невысокие значения ЕКО (6,38-9,98 ммоль/100 г) на шлейфе бугра по катене С говорят о преимущественно легком гранулометрическом составе (супесь, легкий суглинок, редко – тяжелый суглинок, глина). Низкие значения ЕКО указывают на частичную редукцию ППК.
Согласно данным % содержания обменного натрия от ЕКО (рис. 10), максимальная солонцеватость в западной части дельты проявляется на вершине бугра (31,12% - 45,21% от ЕКО). Вниз по склону она снижается.
Отчетливых тенденций изменения ЕКО с глубиной в восточной и западной части дельты не выявлено.
В исследуемых бугровых ландшафтах выявлена корреляционная зависимость между внедрением натрия в почвенный поглощающий комплекс и с его содержанием в водной вытяжке. Так, для восточной дельты установлена прямая корреляция между содержанием натрия в почвенном растворе и его содержанием в ППК на склоне (R=0,88) и шлейфе бугра (R=0,94) восточной (катена В) и южной экспозиции склона (катена А). Для западной части дельты такая корреляционная зависимость наблюдается на вершине бугра (R=0,90) (катена С). На склоне и на шлейфе бугра эта зависимость отсутствует (R=0,37 и R=0,48 соответственно).
Анализ построенных изоплет позволил вывить ряд закономерностей варьирования содержания обменных катионов в пределах ландшафта. Размах варьирования содержания обменного кальция для южного направления (катена А) составляет 7,68 ммоль/100 г почвы (0,96 ммоль/100 г почвы – 8,64 ммоль/100 г почвы), а для восточного направления (катена В) – 14,16 ммоль/100г (0,64 ммоль – 14,80 ммоль/100 г почвы). Таким образом, варьирование величин содержания обменного кальция в восточном направлении превышает почти в два раза.
В западной части дельты высокое содержание обменного кальция (5,92-11,68 ммоль/100 г почвы, что соответствует 74-72% от ЕКО) в поверхностном слое трансекты С, по видимому, связано с выщелачиванием солей Na под влиянием атмосферных осадков в нижележащие горизонты, где и происходит ионный обмен Са-Na. На шлейфе бугра количество обменного кальция не превышает 4,48 ммоль/100 г почвы, что соответствует 29,9% от ЕКО. Невысокие значения обменного кальция можно объяснить постоянным подтоком ионов натрия и магния при флуктуациях соленых вод ильменя. Доля кальция в ЕКО, несмотря на значительные различия в абсолютных количествах его содержания в почвах трансект С и П (западная часть дельты) составляет около 50 % от ЕКО. Невысокое относительное содержание обменного кальция в исследуемых трансектах свидетельствует о развитии процессов засоления и осолонцевания в бугровых ландшафтах западной дельты.
Восточная часть дельты
Трансекта А С Ю Трансекта В З В
Западная часть дельты
Трансекта С С Ю Трансекта П Ю С
Рис. 10. Пространственное распределение содержания обменного натрия в % от ЕКО
На вершине и склоне бэровского бугра в восточной части дельты обменный магний содержится в незначительных количествах - от 0,64 ммоль до 2,24 ммоль/100г почвы. Максимум содержания обменного магния (8,64 ммоль/100г почвы) расположен в околобугровом пространстве на глубине 40 см.
Обменный магний по профилю распределен более равномерно, чем обменный кальций и натрий (западная часть дельты). Содержание обменного магния составляет в среднем от 25% на поверхности до 35% в нижней части профиля от ЕКО. В целом, можно отметить увеличение содержания обменного магния вниз по склону бэровского бугра в западной дельте. Сопоставляя содержания обменного натрия и магния в ППК в исследуемых почвах, можно предположить, что в солонцовых и среднесолонцеватых почвах магний является конкурентом натрия и лишь в условиях значительного преобладания в почвенном растворе последнего происходит образование солонца.
Сходные черты в распределении обменного натрия по почвенному профилю катен водораздельное пространство - соленый и пресный ильмень (западная часть дельты) позволяют сделать вывод об общности процессов осолонцевания двух столь контрастных ландшафтов. Гидрология и мезорельеф являются основными факторами, способствующими перераспределению обменного натрия. Сложный характер распределения, наличие двух зон осолонцевания говорит о резких изменениях гидрологии, которым подверглись оба ландшафта.
При изучении закономерностей изменения содержания обменных катионов в почвах на поверхности, в слое 20-25 см, 40-45 см и в слое 60-55 см на участке от вершины бугра до западины межбугрового понижения были выявлены следующие общие особенности. Для почв исследованных трансект наблюдается сходная тенденция распределения обменного кальция по слоям. Максимальное содержание обменного кальция соответствует вершине бугра, далее наблюдается уменьшение содержания обменного кальция в слоях околобугрового пространства. В восточной части дельты можно отметить отчетливую тенденцию увеличения содержания обменного магния с глубиной и максимальное его содержание в слое 40-45 см в околобугровом пространстве бэровского бугра. В западной части дельты не наблюдается выраженных максимумов содержания обменного магния в исследованных слоях.
Максимальные значения обменного натрия отмечены во всех слоях почв восточной части дельты и в слое 20-25 см западной части дельты, его значения с глубиной увеличивается, это свидетельствует о процессе осолонцевания.
Из приведенных результатов исследования обменных процессов в почвах дельты Волги становится ясным, что процессы осолонцевания – рассолонцевания почв бугров Бэра определяются составом почвенных растворов, который зависит от наличия в толще бугров солей морского генезиса, гидрологического режима, капиллярной проводимостью почв и мезорельефом. Выявлена прямая корреляция (R=0,88-0,90) между значениями содержания натрия в водной вытяжке с его содержанием в ППК. Степень осолонцевания почв, приуроченных к вершине и верхней части склона бугра почв, существенно не измениться в ближайшее время, так как сохраняется высокая относительная концентрация обменного натрия в нижних горизонтах, а эрозионные процессы применительно к солонцовому горизонту протекают медленно. Противовесом этим процессам в автоморфных ландшафтах может быть импульверизация и аэрально-эоловый перенос, а также вертикальное биогенное перемещение солей полынными ассоциациями.
Глава 5. Статистический анализ неоднородности солевого состояния почв
В главе рассматриваются различные аспекты изучения пространственной вариабельности почвенных свойств (Шеин и др., 2002; Qamar-Liz-Zaman, 2002; Бутылкина, Фаустова, Банников, 2003; Федотова, 2006; Шкроб, 2000; Bogaert, 2000; Paustian, 2002; Johansson, Sanden, Oberg, 2003; Cheng Shu-Ian и др., 2004 и др.). Наиболее распространенными методами изучения пространственной вариабельности свойств почв являются классические методы математической статистики (Самсонова, 2002; Градусов, Фрид, Градусова, 2002; Бахсолиани, 2003; Xie Hui и др., 2003 и др.).
Для выявления закономерностей в распределении солей в ландшафте были использованы статистические методы. Полученные результаты показали, что, несмотря на похожее геоморфологическое строение ландшафта, пространственное распределение содержания солей и отдельных ионов в пределах изученных ландшафтов ВД и ЗД имеет ряд различий.
Среднее значение содержания солей в почвах восточной части дельты Волги (1,18±0,32%) выше, чем в районе западных подстепных ильменей (0,34±0,04%). Наибольший размах варьирования величин содержания солей соответствует почвам бугра восточной части дельты Волги. Далее наблюдается уменьшение размаха варьирования величин содержания солей в околобугровом пространстве ВД. Наименьший размах варьирования соответствует почвам бугра ЗПИ. Наибольший размах варьирования величин содержания ионов 
в почвах восточной дельты. Максимальное значение содержания ионов 
соответствует почвам окололобугрового пространства восточной дельты (174,78 ммоль/100 г почвы). Этому значению соответствует и самое большое среднее значение (21,47±7,05 ммоль/100 г почвы) содержания ионов 
. Наибольший размах варьирования содержания ионов 
характерен для почв бугра ВД, наименьший – для почв околобугрового пространства ВД. Среднее значение в почвах околобугрового пространства ВД и в почвах бугра ЗПИ примерно одинаковы и составляют 7,81 ммоль/100 г почвы и 7,98 ммоль/100 г почвы соответственно. Максимальное значение содержания ионов 
соответствует почвам бугра восточной дельты (109,44 ммоль/100 г почвы). Этому значению соответствует и самое большое среднее значение (13,04±4,13 ммоль/100 г почвы) содержания ионов 
. Средние значения полученные для почв околобугрового пространства восточной дельты равны 10,04±2,66 ммоль/100 г почвы, для почв бугра западной дельты – 3,16±0,79 ммоль/100 г почвы, т.е. наименьшему среднему значению содержания ионов 
соответствуют почвы бугра западной части дельты Волги.
Сравнивая распределение общего содержания солей и их ионов водной вытяжки в почвах бугров восточной и западной части дельты Волги и околобугровом пространстве восточной дельты можно отметить, что вариабельность ионов 
, 
, 
и 
больше в почвах бугра, а для ионов натрия наибольшая вариабельность наблюдается в околобугровом пространстве восточной дельты. В западной части дельты вариабельность исследуемых ионов меньше. Можно предположить, что уменьшение вариабельности солей в западной дельте связано с образованием водоупорного солонцового горизонта в этих почвах.
На рисунке 11 показано квантильное представление общего содержания солей (ЛРС) и ионов водной вытяжки в почвах восточной и западной части дельты Волги.
Рис. 11. Статистики распределения содержания ЛРС и ионов 
, 
, 
, 
и 
в почвах бугровых ландшафтов дельты Волги
Статистический анализ распределения ионов солей в исследуемых ландшафтах (рис. 11) показал, что наибольшим размахом варьирования содержания ЛРС отличаются почвы бугра восточной части дельты Волги. Исключение составляют ионы 
, для них характерен наибольший размах варьирования в околобугровом пространстве восточной дельты и постепенное смещение медианных значений к нижнему квантилю при переходе от почв бугра к почвам околобугрового пространства восточной дельты.
Почвы бугров восточной и западной части дельты характеризуются практически одинаковым размахом варьирования содержания ионов 
и смещением медианных значений к нижнему квантилю.
Все полученные выборки величин содержания солей в бугровых ландшафтах восточной и западной части дельты Волги были проанализированы на достоверность различий между выделенными почвами с использованием непараметрических (Краскала-Уоллиса) методов статистики.
На рисунке 12 представлены диаграммы, характеризующие достоверность различий солевого состояния почв исследуемых ландшафтов, где по оси ординат отложен уровень достоверности (красной линией отмечен уровень достоверности =0,05), а по оси абсцисс – сравнимые величины общего содержания солей и ионов водной вытяжки исследуемых почв.
а
б
с
д
Рис. 12. Диаграммы, характеризующие достоверность различий солевого состояния почв в бугровых ландшафтах дельты (а – почвы ВД; б – почвы ЗД; с – вершины бугров ВД и ЗД; д – шлейф бугров ВД и ЗД).
Большая часть выборок для сравниваемых почв вершины и шлейфа бэровского бугра восточной дельты имеют значимые различия по содержанию катионов и анионов водной вытяжки. Не имеют достоверных различий по общему содержанию солей почвы шлейфа и вершины бугра восточной дельты (рис 12, а).
Для почв западной дельты диаграммы (рис. 12, б) показывают достоверное отличие по общему содержанию солей на вершине и шлейфе бэровского бугра и по содержанию ионов 
, 
, 
и 
. Наиболее сильно различаются почвы по содержанию ионов 
, 
и 
. Данные значимые различия связаны с протеканием в этих почвах солонцового процесса, который наиболее ярко выражен на вершине бугра, а также с наличием прослоек разного гранулометрического состава в почвах шлейфа бугра. Для содержания ионов 
в почвах вершины и шлейфа бэровского бугра западной части дельты различия не найдены, что объясняется изменение катионного состава солей, высоким содержание 
на вершине бугра и постепенной его замене на 
в почвах шлейфа бугра.
Сравнение содержания солей почв вершины бугров восточной и западной части дельты Волги (рис. 12, с) показало, что нет достоверных отличий по содержанию ионов 
. Для общего содержания солей и ионов 
, 
, 
и 
имеются достоверные различия.
Для почв шлейфов бугров восточной и западной дельты (рис. 12, д) существует достоверное отличие, как по общему содержанию солей, так и по содержанию ионов водной вытяжки. Данные значимые различия связаны с особенностями формирования почв межбугровых понижений. Выраженность процессов засоления в почвах шлейфа бугра восточной дельты определяется уровнем залегания минерализованных грунтовых вод, влиянием паводков и силой испарения влаги с поверхности почвы. В западной дельте опресняющее влияние полых вод Волги не сказывается, а засоляющее действие древних каспийских отложений проявляется особенно резко.
Проведенная статистическая оценка показала, что, несмотря на похожее строение геоморфологического ландшафта восточной и западной части дельты Волги пространственное распределение содержания солей в изучаемых почвах существенно различается.
Для получения более полной картины вариабельности распределения содержания солей в исследуемых ландшафтах была проведена статистическая оценка и сравнительный анализ распределения содержания солей на глубине 20 см, 40 см и 60 см по трансектам, заложенных в восточной и западной части дельты Волги. Выбор почвенных глубин 20 см, 40 см и 60 см не случаен. Морфологические исследования показали, что максимальное содержание солей в пределах бугра Бэра соответствует глубине 40 см. В связи этим было проанализировано солевое состояние почв выше и нижележащей глубины.
Статистическое распределение величин содержания солей в выборках по слоям представлено на рисунке 13. Для почв тансект В и С в слое 60 см отмечается значительный размах со смещением медианы в зону больших значений и сужение межквантильного размаха.
По сравнению с почвами трансекты В и С, величины, попавшие в 50%-й интервал в исследуемых слоях трансекты А и медиана больше.
Рис. 13. Статистики распределения содержания легкорастворимых солей на глубине 20 см, 40 см и 60 см в почвах бугровых ландшафтов дельты Волги
Достоверность данных различий устанавливали методами непараметрической статистики (рис. 14).
Рис. 14. Диаграммы, характеризующие достоверность различий содержания легкорастворимых солей (ЛРС) почв на глубине 20 см, 40 см и 60 см в бугровых ландшафтах восточной (трансекта А и В) и западной (трансекта С) частях дельты
По содержанию легкорастворимых солей достоверно отличаются почвы восточной дельты (трансекта В) на глубине 60 см (рис. 14). Почвы западной дельты (трансекта С) не имеют между собой достоверных отличий. Можно предположить, что данные значимые различия связаны с гидрологическим режимом и с особенностями формирования почв межбугровых понижений. Наличие растворенных солей, увеличивая удельный вес раствора, несколько подавляет капиллярный подъем. Выше капиллярной каймы испарение пленочной влаги менее интенсивно. Ниже границы капиллярной каймы оно также понижается. С понижением уровня грунтовых вод капиллярная кайма опускается на большую или меньшую глубину и тем самым обеспечивает закрепление легкорастворимых солей в почве.
По результатам исследований пространственной изменчивости солевого состояния в почвенном покрове в пределах коротких траншей, представленных в главе 3, была оценена степень вариабельности содержания и состава солей в почвах и почвенном покрове. Статистическое распределение величин содержания ионов водной вытяжки в выборках по горизонтам представлено на рисунке 15.
Рис. 15. Статистики распределения содержания ионов водной вытяжки в почвенных горизонтах траншей.
Для первой траншеи, начиная с горизонта В1 к нижележащим горизонтам отмечается значительный размах со смещением медианы в зону больших значений. Медианные значения содержания ионов 
, 
и 
с глубиной возрастают. Квантильный интервал и медианы смещены в сторону меньших значений, что свидетельствует о преобладании таковых в данной выборке. Наибольшая изменчивость отмечена в горизонтах Вsol и ВС. Согласно исследованиям Федотовой А.В. (2006), в нижней части почвенного профиля наблюдается значительное увеличение влажности почвы. Увеличение влажности в почвенном профиле способствует передвижению ионов почвенного раствора, чему свидетельствует увеличение размаха варьирования содержания ионов в почвенных горизонтах.
В верхних горизонтах Т1 размах варьирования содержания ионов в почвенных горизонтах практически отсутствует. Это связано с особенностями морфологического строения этих горизонтов. В верхних горизонтах отмечено рыхлость поверхностного слоя, переуплотнение, иссушенность, наличие столбчатой структуры, характерной для солонцов. Наличие столбчатой структуры препятствует передвижению ионов из нижележащих горизонтов к поверхности.
Статистическое распределение величин содержания ионов в почвенных горизонтах второй траншеи показало, что наибольший размах варьирования соответствует горизонту Вsol. Медианные и 50%-ти значения для каждого распределения смещены в сторону меньших, что обуславливает преобладание меньших значений в выборках. Особенно отчетливо это наблюдается для выборок, приуроченных к поверхностным горизонтам, что является характерной чертой почв исследуемой территории, где в поверхностных слоях преобладают низкие значения содержания солей.
Проведенные исследования показали, что по варьированию величин содержания солей по отдельным горизонтам имеются значительные различия.
Был проведен сравнительный статистический анализ на достоверность различий величин содержания легкорастворимых солей (ЛРС) между слоями исследуемых траншей (рис. 16).
Рис. 15. Диаграммы, характеризующие достоверность различий содержания ЛРС между слоями опробования двух траншей
Большая часть выборок для исследованных траншей по содержанию легкорастворимых солей имеют значимые различия. В первую очередь это характерно для поверхностных слоев почвы (0-5 см и 10-15 см). Данные значимые отличия между солевым состоянием почвы на вершине и шлейфе бугра в первую очередь связаны с различием водного режима исследованных почв. Как уже указывалось, почвы вершины бугра автоморфные, полностью отрезанные от влияния пульсирующего уровня грунтовых вод. Почвы шлейфа бугра имеют гидроморфное происхождение и ежегодно подвергаются влиянию грунтовых вод во время паводков. В меженный период происходит интенсивное испарение влаги из почвы, в результате чего соли аккумулируются в поверхностных горизонтах. Влиянием грунтовых вод объясняются также достоверные различия между солевым состоянием 40-45 см и 100-105 см слоя. Именно эти глубины соответствуют верхней границе капиллярной каймы в паводковый и меженный период соответственно. Солевой горизонт почв траншеи №2 располагается в слое 20 – 30 см, а для траншеи №1 – в слое 40 – 70 см. В почве траншеи №2 в слое 100 – 105 см находится гипсовый горизонт, что также объясняет достоверные различия между этими слоями. Как и следовало ожидать, практически не различаются между собой слои 60 – 65 см и 80 – 85 см, так как на данной глубине в почвах обеих траншей располагаются солевые горизонты.
Статистически распределения значений содержания ЛРС в почвах исследуемого ландшафта восточной части дельты представлены на рисунке 16.
Для данного ландшафта характерны большие размахи варьирования значений содержания легкорастворимых солей как в ландшафте (рис. 16, а) так и по слоям (рис. 16, б). Такой широкий размах варьирования говорит о том, что данный ландшафт характеризуется большой неоднородностью по содержанию солей.
а б
Рис. 16. Статистики распределения содержания ЛРС в ландшафте (а) и по слоям (б).
Это связано с микрорельефом, изменением характера растительности, а также комплексностью почвенного покрова данной территории. Наименьшим размахом характеризуются катены С и D и слой 0-5 см. Такое распределение значений в ландшафта связано с распыленностью и бесструктурностью верхних горизонтов. В слое 40-45 см и 60-65 см распределение значений ЛРС исследуемых почв является симметричным. Также это подтверждают невысокие значения дисперсии и стандартного отклонения. Сильное смещение медианных значений к нижнему квантилю в слое 0-5 см, 10-15 см и 20-25 см свидетельствует о преобладании в выборке величин, меньше средних.
Результаты исследований на достоверность различий представлены на рисунках 17 и 18.
Как видно из диаграммы (рис. 17) достоверных отличий содержания солей не выявлено по катенам. Однако, слой 0-5 см (рис. 18) характеризуется неоднородностью содержания солей в данном ландшафте. В остальных слоях почв исследуемого ландшафта достоверных отличий нет.
Рис. 17. Диаграммы, характеризующие достоверность различий содержания ЛРС между катенами в бугровом ландшафте
Рис. 18. Диаграммы, характеризующие достоверность различий содержания ЛРС между слоями бугрового ландшафта
Таким образом, по степени и характеру варьирования солей в верхнем горизонте почвы исследуемого ландшафта достоверно отличаются. По распределению солей в пространстве достоверных различий нет. Такое распределение значений свидетельствует о более равномерном распределении солей в пространстве и о высокой степени засоления.
ВЫВОДЫ
- Для территории дельты Волги характерна комплексность почвенного покрова, определяемая засолением почв. Эта комплексность определяется как разницей в режиме затопления разных участков дельты, так и наличием специфических элементов рельефа ландшафта бугров Бэра. Границы перехода между различными почвенными разностями четко выражены в почвенном покрове территорий западной части дельты Волги, где потерян паводковый режим.
- Бугры Бэра создают специфическую мезокатену, где в верхней части сформированы автоморфные засоленные солонцеватые почвы, в средней части засоленные, в нижней – солончаковые, луговые и ильменно-болотные почвы. В почвах восточной части дельты распространены процессы миграции солей, сопровождающиеся длительным засолением, а потом рассолением, что и отразилось на формировании их солевого профиля. Почвы западных подстепных ильменей подвергаются быстрому обсыханию, промывное влияние паводков уменьшается и происходит нарастание засоления почв. В околобугровом пространстве засоление имеет самое широкое распространение и ярко проявляется в почвах со стороны южных склонов бугров.
- Солонцеватость автоморфных бурых полупустынных почв определяется промывкой верхних горизонтов от растворимых солей, во время которой часть ионов натрия входит в почвенный поглотительный комплекс. Для восточной части дельты установлена прямая корреляция между содержаниями ионов натрия в почвенном растворе и в почвенном поглощающем комплексе на склоне (R=0,88) и шлейфе бугра (R=0,94). Для западной части дельты такая корреляционная зависимость наблюдается на вершине бугра (R=0,90). На склоне и на шлейфе бугра подобная зависимость отсутствует (R=0,37 и R=0,48 соответственно), что связано с особенностями мезорельефа исследуемых ландшафтов.
- Траншейные исследования на различных геоморфологических элементах бугра Бэра (вершина и склон) показали высокую вариабельность величин содержания солей в почвах. По непараметрическому критерию достоверно различаются почвы вершины и шлейфа бэровского бугра восточной дельты по содержанию в них ионов
, 
, 
и 
, но почвы в этих позициях не имеют достоверных различий по общему содержанию солей. - Наиболее заметно различаются почвы западной части дельты по содержанию в них ионов
, 
и 
. Данные значимые различия связаны с протеканием в этих почвах солонцового процесса, который наиболее ярко выражен на вершине бэровского бугра, а также с наличием прослоек разного гранулометрического состава в почвах шлейфа бугра. Для содержания ионов 
в почвах вершины и шлейфа бэровского бугра западной части дельты различия не найдены, что объясняется изменением катионного состава солей, высоким содержание 
на вершине бугра и постепенной его замене на 
в почвах шлейфа бугра. - В пределах коротких траншей между почвенными разностями одного почвенного типа происходит увеличение солей, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. В составе солей преобладают ионы натрия, хлора и сульфат-ионы, их содержание резко увеличивается между почвенными разностями в пределах одного почвенного типа. На разных геоморфологических элементах рельефа обнаружены достоверные отличия по солевому состоянию между почвенными горизонтами. Данные значимые отличия связаны с различием водного режима исследованных почв.
- Распределение содержания солей в почвах восточной и западной части дельты, несмотря на похожее геоморфологическое строение ландшафта, имеет ряд различий. Почвы восточной части дельты испытывают современное соленакопление. Однако активность его проявления сильно варьирует в зависимости от мезорельефа. В почвенном покрове западных подстепных ильменей преобладают автоморфные почвы. Они не испытывают современного соленакопления и характеризуются стабильным солевым составом. Засоление автоморфных почв района западных подстепных ильменей - реликтовое, связанное с древними морскими трансгрессиями. Эти реликтовые морские соли определяют общий высокий солевой фон западной части дельты.
- Установлено, что на распределение солей в почвах на ландшафтном уровне оказывает влияние мезо- и микрорельеф участка. Зависимость содержания солей почвы от рельефа уменьшается с глубиной почвенного профиля. Переходы между почвенными типами от зональных к интразональным сопровождаются значительным увеличением диапазона изменчивости и межквартильным размахом, а также увеличением степени варьирования значений содержания солей. Интразональные почвы околобугрового пространства обладают большей пространственной вариабельностью солесодержания.
Список основных публикаций по теме диссертации
Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для
публикации основных результатов диссертационных работ
- Яковлева Л.В., Федотова А.В. Солевое состояние почв бугров Бэра в западном и восточном районах дельты Волги // Вестник Томского государственного университета. 2005. - № 15. -С. 64-67.
- Пилипенко В.Н., Федотова А.В., Яковлева Л.В., Перевалов С., Современное состояние почвенного покрова дельты Волги // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. 2006. - № 1(14). - С. 98-106.
- Яковлева Л.В., Федотова А.В., Беднев А.В. Экология засоленных почв // Вестник Московского государственного областного университета. 2006. Серия: естественные науки. - Вып. № 2. Химия и химическая экология. - С. 82-85.
- Яковлева Л.В., Федотова А.В., Беднев А.В. Эколого-химическая характеристика солончаков дельты р. Волги // Вестник Московского государственного областного университета. 2006. Серия: естественные науки. - Вып. № 2. Химия и химическая экология. - С. 85-87.
- Яковлева Л.В., Беднев А.В. Солевое состояние почв бугра Бэра района западных подстепных // Вестник Оренбургского государственного университета. 2007. - № 10. Специальный выпуск (75) - Ч. 1. - С. 49-51.
- Яковлева Л.В., Пштаева А.Н. Химический состав грязей соляных озер Астраханской области // Вестник Оренбургского государственного университета. 2007. - № 10. Специальный выпуск (75) - Ч. 2. - С. 280-283.
- Яковлева Л.В., Танин И.З. Сравнительный анализ химического состава и свойств бурых полупустынных почв Прикаспийской низменности // Вестник Оренбургского государственного университета. 2007. - № 10. Специальный выпуск (75) - Ч. 2. - С. 340-342.
- Зенова Г.Н., Манучарова Н.Л., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Галофильные и алкалофильные актиномицеты засоленных и щелочных почв // Почвоведение. 2007. - № 11. - С. 1347-1351.
- Карпачевский Л.О., Яковлева Л.В., Федотова А.В. Засоление почв бугра Бэра в дельте реки Волга // Почвоведение. 2008. - № 2. - С. 153-157.
- Карпачевский Л.О., Яковлева Л.В., Федотова А.В. Беднев А.В. Распределение обменных катионов в почвах катены бугра Бэра // Почвоведение. 2008. - № 10. - С. 1163-1170.
Публикации в журналах, продолжающихся изданиях и сборниках
- Яковлева Л.В., Федотова А.В. Особенности распределения гидрофильных кремниевых соединений в солонцах в связи с трансгрессией уровня Каспийского моря // Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия. Астрахань. 2002. - С. 52-54.
- Федотова А.В., Яковлева Л.В. Сравнительно-исторический метод при оценке изменений водно-физических свойств почв Волго-Ахтубинской поймы в связи с трансгрессией уровня Каспийского моря // Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия. Астрахань. 2002. - С.47-49.
- Федотова А.В., Яковлева Л.В. Особенности процессов засоления при изменении водного режима почв Астраханской области // Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов. Казань: «Фэн». 2003. - С. 449-452.
- Пилипенко В.Н., Шеин Е.В., Перевалов С.Н., Сальников А.Л., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Почвенно-растительная характеристика бугров Бэра Прикаспийской низменности // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря. Астрахань. 2003. - С. 142-145.
- Пилипенко В.Н., Шеин Е.В., Перевалов С.Н., Сальников А.Л., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Почвенно-растительный мониторинг дельты Волги // Успехи современного естествознания. М.: «Академия естествознания». 2003. - № 12. - С. 101-103.
- Пилипенко В.Н., Шеин Е.В., Перевалов С.Н., Умарова А.Б., Бутылкина М.А., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Почвенно-физическая и геоботаническая характеристика бугров Бэра в прикаспийской низменности // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации». М.: Изд-во МГУ. 2003. - С. 201-204.
- Пилипенко В.Н., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Солевое состояние лугово-солончаковых почв дельты реки Волги // Сб. докл. Межд. экологического форума «Сохраним планету Земля». Санкт-Петербург. 2004. - С. 181-184.
- Pilipenko V.N., Shеin E.V., Perevalov S.N., Salnikov A.L., Fedotova A.V., Yakovleva L.V. Soil-vegetation of Caspian Sea basin (Case Study: Delta of Volga) // Abstract of the first International Conference of Mazandaran University on the Caspian Sea. 2003. - Р. 96.
- Яковлева Л.В. Основные черты солевого режима почв Волго-Ахтубинской поймы // Материалы IV съезда ДОП «Почвы – национальное достояние России». Новосибирск, Наука-Центр. 2004. - Кн. 2. - С. 321.
- Пилипенко В.Н., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Изменение почвенного покрова дельты Волги при колебаниях уровня Каспийского моря // Материалы IV съезда ДОП «Почвы – национальное достояние России». Новосибирск, Наука-Центр. 2004. - Кн. 2. - С. 307.
- Пилипенко В.Н., Перевалов С.Н., Сальников А.Л., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Состояние почвенного покрова дельты Волги при колебаниях уровня Каспийского моря // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря. Астрахань. 2004. - С. 74-75.
- Федотова А.В., Яковлева Л.В. Пространственное варьирование сопротивления пенетрации основных типов почв в ландшафте бугров Бэра // Журнал фундаментальных и прикладных исследований «Естественные науки» Астрахань: Изд-во Астраханский университет. 2004. - № 8. - С. 133-137.
- Пилипенко В.Н., Шеин Е.В., Перевалов С.Н., Умарова А.Б., Бутылкина М.А., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Изменчивость почвенно-физических свойств и растительности ландшафтов бугров Бэра в дельте реки Волги // Тр. Института почвоведения МГУ-РАН «Роль почв в биосфере». - Вып. 4 «Почвы и биоразнообразие». 2004. - С. 130-144.
- Пилипенко В.Н., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Особенности формирования почв Прикаспийской низменности // Материалы научной сессии по фундаментальному почвоведению. Москва. 2004. - С. 172-173.
- Яковлева Л.В. Экологические последствия влияния нефти и нефтепродуктов на окружающую среду // Видовое разнообразие и динамика развития природных и производственных комплексов Нижней Волги. Т. 2. Водная мелиорация, акваресурсы, экология, экономика и социальные отношения./Под ред. А.А. Жилкина, В.П. Зволинского, Н.А Черных. М.: Изд-во Современные тетради. 2003. - 528 с.
- Федотова А.В., Перевалов С.Н., Яковлева Л.В. Роль почвы в формировании естественных фитоценозов волжской дельты // Биосферные функции почвенного покрова. Пущино. 2005. - С. 98-99.
- Пилипенко В.Н., Федотова А.В., Яковлева Л.В. Современное состояние засоленных почв дельты Волги // Фундаментальные исследования. 2005. - № 8. - С. 58-60.
- Пилипенко В.Н., Шеин Е.В., Перевалов С.Н., Умарова А.Б., Федотова А.В., Яковлева Л.В., Фокин Д.Ю. Почвенный покров района западных подстепных ильменей // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря. Астрахань. 2005. - С. 111-113.
- Пилипенко В.Н., Владыченский А.С., Федотова А.В., Перевалов С.Н., Яковлева Л.В., Аветян С.А. Морфологические особенности почвенного покрова луговых ландшафтов дельты Волги // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря. Астрахань. 2005. - С. 113-116.
- Яковлева Л.В., Беднев А.В. Экологические аспекты засоления почв // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря. Астрахань. 2005. С. 122-124.
- Мухин А.А., Федотова А.В., Яковлева Л.В., Давлетова З.А. Сравнительная характеристика гумусного состояния почв бугров Бэра // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря. Астрахань. 2005. - С. 128-130.
- Пилипенко В.Н., Перевалов С.Н., Федотова А.В., Яковлева Л.В. К вопросу экологического состояния дельтовых биоценозов // Россия и Восток. Обучающееся общество и социально-устойчивое развитие каспийского региона. Т 3. «Проблемы социально-устойчивого развития Каспийского региона». Астрахань. 2005. - С. 504-508.
- Федотова А.В., Шеин Е.В., Яковлева Л.В. Особенности почвенного покрова восточной и западной частей дельты Волги // Экология речных бассейнов. Владимир: ВГУ. 2005. - С. 121-125.
- Яковлева Л.В., Федотова А.В. Современное соленакопление в почвах дельты Волги // Почва как связующее звено функционирования природных и антропогеннопреобразованных экосистем. Иркутск. 2006. - С. 234-235.
- Яковлева Л.В., Пштаева А.Н., Беднев А.В. Солевое состояние солончака лугового восточной части дельты Волги // Проблемы ресурсосберегающего производства и переработки экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Астрахань. 2006. - С. 31-34.
- Яковлева Л.В., Беднев А.В. Особенности распределения обменных катионов в засоленных почвах дельты Волги // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря. Астрахань. 2006. - С. 93-94.
- Яковлева Л.В., Танин И.З., Стрелков С.П., Урюпкина И.В. Изучение основных химических свойств бурых полупустынных почв // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря. Астрахань. 2006. С. 101-103.
- Яковлева Л.В. О составе обменных катионов в почвах дельты Волги // Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты. Санкт-Петербург. 2007. - С. 383-386.
- Беднев А.В., Гузь Д.В., Яковлева Л.В. Осолонцевание почв ландшафта бугров Бэра района западных подстепных ильменей // Экология в современном мире: взгляд научной молодежи. Улан-Удэ. 2007. - С. 135-136.
- Яковлева Л.В., Пштаева А.Н. Исследование солевого состава лечебных грязей Нижнего Поволжья // Биоресурсы, биотехнологии, экологически безопасное развитие регионов юга России. Сочи. 2007. - С. 43-46.
- Мухин А.А., Яковлева Л.В. Гумусное состояние некоторых экологически чистых тепличных субстратов // Биоресурсы, биотехнологии, экологически безопасное развитие регионов юга России. Сочи. 2007. - С. 27-29.
- Яковлева Л.В., Беднев А.В. Характеристика почвенного поглощающего комплекса почв дельты Волги // Ноосферные изменения в почвенном покрове. Владивосток. 2007. С. 268-270.
- Мухин А.А., Яковлева Л.В. Сравнительная характеристика гумусного состояния некоторых тепличных субстратов // Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. Астрахань. 2007. - Ч. 1. - С. 250-251.
- Яковлева Л.В., Пштаева А.Н. К вопросу об истории изучения тинакской лечебной грязи // Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. Астрахань. 2007. - Ч. 1. - С. 220-222.
- Яковлева Л.В., Беднев А.В. Распределение обменных катионов в почвах района западных подстепных ильменей дельты Волги // Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. Астрахань. 2007. - Ч. 1. - С. 188-189.
- Шеин Е.В., Пилипенко В.Н., Архангельская Т.А., Умарова А.Б., Федотова А.В., Яковлева Л.В., Банников М.В., Дембовецкий А.В. Пространственная изменчивость свойств почв: методы изучения и значение для функционирования биоты // Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. Астрахань. 2007. - Ч. 1. - С. 166-167.
- Яковлева Л.В., Пштаева А.Н. Солевое состояние солончаков дельты Волги // Организация почвенных систем. Методология и история почвоведения. Пущино. 2007. - С. 342-345.
- Мухин А.А., Федотова А.В., Яковлева Л.В., Давлетова З.А. Фракционный состав гумуса почв типичных ландшафтов дельты Волги // Гуминовые вещества в биосфере. Москва. 2007.- С. 593-600.
- Мухин А.А., Яковлева Л.В. Гумусное состояние некоторых тепличных субстратов // Плодородие почв – уникальный природный ресурс – в нем будущее России. Санкт-Петербург. 2008. - С. 83-84.
- Яковлева Л.В., Федотова А.В. Пространственная изменчивость физико-химических свойств в зональных почвах Прикаспийской низменности // Материалы V съезда ВОП. Ростов-на-Дону. 2008. С. 507-508.
- Федотова А.В., Яковлева Л.В. Почвенный покров Волжской дельты в условиях зарегулированного речного стока // Материалы V съезда ВОП. Ростов-на-Дону. 2008. - С. 315.
- Яковлева Л.В., Беднев А.В. Особенности осолонцевания почв бугров Бэра района западных подстепных ильменей // Развитие агропромышленного комплекса: перспективы, проблемы и пути решения. Астрахань. 2008. - С. 25-27.
- Яковлева Л.В., Танин И.З. Изучение химических свойств зональных почв района западных подстепных ильменей // Развитие агропромышленного комплекса: перспективы, проблемы и пути решения. Астрахань. 2008. - С. 174-176.
- Яковлева Л.В., Беднев А.В. Сравнительный анализ состава обменных катионов в почвах бугров Бэра района западных подстепных ильменей // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии. Астрахань. 2008. - С. 137-139.
- Яковлева Л.В., Тассова А.Н. Изучение состава токсичных и нетоксичных солей лечебных грязей соляных озер Астраханской области // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии. Астрахань. 2008. - С. 202-204.
- Яковлева Л.В., Танин И.З. Экологические аспекты засоленных почв Нижнего Поволжья // Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия. Владикавказ. 2009. - С. 226-230.
Методические и учебные пособия
- Федотова А.В., Яковлева Л.В. Почвоведение: программа, методические рекомендации и контрольные задания. - Астрахань: Издат. дом «Астраханский университет», 2003 – 18 с.
- Яковлева Л.В., Федотова А.В. Полевая практика по почвоведению: программа и методические рекомендации. - Астрахань: Издат. дом «Астраханский университет», 2003 – 22 с.
- Яковлева Л.В., Мухин А.А., Горшкова М.А. Агрохимия: практикум. - Астрахань: Издат. дом «Астраханский университет», 2006. – 90 с.
- Булгаков Д.С., Яковлева Л.В. Агроэкологическая оценка земель: методические рекомендации. - Астрахань: Издат. дом «Астраханский университет», 2006 - 17 с.
- Яковлева Л.В., Перевалов С.Н., Попова Е.А. Почвы Астраханской области: методические рекомендации. - Астрахань: Издат. дом «Астраханский университет», 2006 - 17 - Астрахань: Издат. дом «Астраханский университет», 2009 - 17 с.
- Яковлева Л.В., Федотова А.В. Химический анализ почв: рабочая тетрадь. - Астрахань: Издат. дом «Астраханский университет», 2009. – 43 с.
