Почвенный покров Астраханской области, характеризующийся большим разнообразием, комплексностью, высокой динамичностью формирования на отдельных участках, нуждается в улучшении его состояния, в том числе снижении засоленности. Засоленность почв на отдельных площадях усиливается, что вызвано уменьшением водообеспеченности области, увеличением засушливости на фоне низкой дренированности территории или практического её отсутствия, нерациональным проведением поливных и дренажных мероприятий, другими причинами [9, 10]. Исходя из множества факторов, провоцирующих процессы засоления почв, исследователи разных лет обобщили те или иные признаки, зависящие от ландшафтных особенностей территории, рельефообразования, развития гидрологической сети и т.д. (Н.Н. Болышев, С.А. Владыченский, В.В. Гладких, А.Г. Доскач, Д.М. Кац). Выполненные с этой целью различные виды районирования принимались для дальнейших рекомендаций и мероприятий по исследованию и улучшению состояния почв [1, 3, 6, 8].
В статье представлены результаты аналитической и математической оценки засоленности орошаемых земель левобережной и правобережной территорий области.
Материалы и методы исследования
Почвенные образцы с семи орошаемых участков (рис. 1), отобранные в каждой подпровинции по таксонометрической схеме Д.М. Каца, исследованы аналитически по методу Е.В. Аринушкиной и представлены в табл. 1. Содержание солей по анализам водной вытяжки и соотношение токсичных солей к их сумме графически отображено на рис. 1.
Таблица 1
Содержание солей по данным анализа водной вытяжки
|
Подпровинция |
Административный район исследований |
№ выработки |
Глубина, см |
Сумма солей, % |
Ионы: числитель – %, знаменатель – мг.экв./100 г |
Сумма токсичных солей, % |
|||||
|
НСО3- |
Сl- |
SO42- |
Ca2+ |
Mg2+ |
Na++K+ |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
А |
Ахтубинский, о. Петриков |
1 |
0*16 |
0,17 |
0,040 |
0,020 |
0,050 |
0,020 |
0,010 |
0,020 |
0,090 |
|
0,65 |
0,70 |
1,13 |
1,00 |
0,60 |
0,88 |
||||||
|
В |
Харабалинский, пойменная терраса р. Ахтуба |
2 |
0*18 |
0,142 |
0,034 |
0,009 |
0,060 |
0,020 |
0,006 |
0,013 |
0,074 |
|
0,55 |
0,25 |
1,25 |
1,00 |
0,50 |
0,55 |
||||||
|
3 |
0*11 |
0,058 |
0,024 |
0,015 |
0,014 |
0,006 |
0,004 |
0,005 |
0,038 |
||
|
0,39 |
0,14 |
0,30 |
0,30 |
0,33 |
0,20 |
||||||
|
4 |
0*12 |
0,063 |
0,024 |
0,015 |
0,019 |
0,008 |
0,003 |
0,006 |
0,036 |
||
|
0,39 |
0,14 |
0,40 |
0,40 |
0,25 |
0,28 |
||||||
|
5 |
0*20 |
0,155 |
0,031 |
0,009 |
0,072 |
0,025 |
0,006 |
0,012 |
0,070 |
||
|
0,50 |
0,25 |
1,50 |
1,25 |
0,49 |
0,51 |
||||||
|
6 |
0*30 |
0,173 |
0,031 |
0,011 |
0,084 |
0,025 |
0,009 |
0,013 |
0,080 |
||
|
0,50 |
0,30 |
1,75 |
1,25 |
0,74 |
0,56 |
||||||
|
7 |
0*10 |
0,082 |
0,037 |
0,004 |
0,021 |
0,077 |
0,006 |
0,007 |
0,058 |
||
|
0,61 |
0,11 |
0,44 |
0,35 |
0,49 |
0,32 |
||||||
|
Г |
Приволжский, с. Началово участок «Мансуровский» |
8 |
0*22 |
1,085 |
0,024 |
0,018 |
0,732 |
0,235 |
0,027 |
0,049 |
0,280 |
|
0,39 |
0,51 |
15,25 |
11,75 |
2,25 |
2,15 |
||||||
|
22*51 |
1,073 |
0,027 |
0,018 |
0,722 |
0,229 |
0,030 |
0,047 |
0,290 |
|||
|
0,44 |
0,51 |
15,04 |
11,45 |
2,50 |
2,04 |
||||||
|
51*100 |
1,233 |
0,030 |
0,062 |
0,804 |
0,207 |
0,076 |
0,054 |
0,520 |
|||
|
0,49 |
1,77 |
16,75 |
10,35 |
6,33 |
2,33 |
||||||
|
9 |
0*25 |
1,163 |
0,027 |
0,016 |
0,792 |
0,225 |
0,042 |
0,061 |
0,390 |
||
|
0,44 |
0,46 |
16,50 |
11,25 |
3,50 |
2,65 |
||||||
|
25*50 |
1,114 |
0,028 |
0,032 |
0,738 |
0,218 |
0,040 |
0,058 |
0,370 |
|||
|
0,46 |
0,91 |
15,37 |
10,90 |
3,33 |
2,51 |
||||||
|
50*100 |
1,263 |
0,032 |
0,066 |
0,815 |
0,221 |
0,068 |
0,061 |
0,500 |
|||
|
0,52 |
1,88 |
16,98 |
11,05 |
5,67 |
2,66 |
||||||
|
Окончание табл. 1 |
|||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
10 |
0*28 |
1,084 |
0,024 |
0,012 |
0,740 |
0,228 |
0,032 |
0,048 |
0,300 |
||
|
0,39 |
0,34 |
15,42 |
11,40 |
2,67 |
2,08 |
||||||
|
28*53 |
1,122 |
0,026 |
0,028 |
0,751 |
0,217 |
0,042 |
0,058 |
0,380 |
|||
|
0,43 |
0,80 |
15,65 |
10,85 |
3,50 |
2,53 |
||||||
|
53*100 |
1,434 |
0,031 |
0,072 |
0,936 |
0,244 |
0,078 |
0,073 |
0,590 |
|||
|
0,51 |
2,06 |
19,50 |
12,40 |
6,50 |
3,17 |
||||||
|
А |
Черноярский, с. Соленое Займище |
11 |
0*8 |
0,147 |
0,058 |
0,007 |
0,043 |
0,010 |
0,007 |
0,022 |
0,113 |
|
0,95 |
0,20 |
0,90 |
0,50 |
0,58 |
0,94 |
||||||
|
8*22 |
0,294 |
0,049 |
0,104 |
0,043 |
0,010 |
0,009 |
0,079 |
0,260 |
|||
|
0,80 |
2,93 |
0,90 |
0,50 |
0,75 |
3,39 |
||||||
|
22*40 |
0,941 |
0,024 |
0,480 |
0,106 |
0,054 |
0,035 |
0,242 |
0,791 |
|||
|
0,39 |
13,52 |
2,21 |
2,70 |
2,92 |
10,39 |
||||||
|
12 |
0*15 |
0,079 |
0,030 |
0,009 |
0,019 |
0,008 |
0,005 |
0,008 |
0,052 |
||
|
0,49 |
0,25 |
0,40 |
0,40 |
0,42 |
0,34 |
||||||
|
15*30 |
0,116 |
0,040 |
0,007 |
0,038 |
0,010 |
0,006 |
0,015 |
0,082 |
|||
|
0,066 |
0,020 |
0,79 |
0,50 |
0,50 |
0,64 |
||||||
|
13 |
0*20 |
0,085 |
0,033 |
0,005 |
0,024 |
0,012 |
0,004 |
0,007 |
0,051 |
||
|
0,54 |
0,15 |
0,50 |
0,60 |
0,33 |
0,30 |
||||||
|
20*35 |
0,135 |
0,043 |
0,007 |
0,048 |
0,010 |
0,006 |
0,021 |
0,101 |
|||
|
0,70 |
0,20 |
1,00 |
0,50 |
0,50 |
0,90 |
||||||
|
Б |
Енотаевский |
14 |
0*15 |
1,89 |
0,020 |
0,290 |
0,50 |
0,270 |
0,050 |
0,760 |
1,130 |
|
0,33 |
8,45 |
10,83 |
13,50 |
4,14 |
3,04 |
||||||
|
Г |
Наримановский с. Волжское |
15 |
0*15 |
0,31 |
0,060 |
0,070 |
0,005 |
0,007 |
0,020 |
0,148 |
0,162 |
|
1,11 |
1,97 |
0,1 |
0,34 |
1,83 |
0,41 |
||||||
|
Д |
Лиманский |
16 |
0*15 |
0,611 |
0,034 |
0,039 |
0,348 |
0,060 |
0,006 |
0,125 |
0,407 |
|
0,55 |
1,10 |
7,25 |
3,00 |
0,50 |
5,48 |
||||||
|
17 |
0*15 |
0,543 |
0,020 |
0,052 |
0,311 |
0,056 |
0,024 |
0,080 |
0,353 |
||
|
0,33 |
1,46 |
6,48 |
2,8 |
2,00 |
3,47 |
||||||
Рис. 1. Почвенно-мелиоративная схема по Д.М. Кацу, В.В. Гладких с дополнениями автора
Результаты исследования и их обсуждение
Почвы одной и той же подпровинции отличаются в левобережной и правобережной частях территории области относительно волжского русла, причем наиболее засоленными являются почвы правого берега.
В левобережной части в пределах подпровинций А, В и Г (административные районы Ахтубинский, Харабалинский и Приволжский) развиты незасоленные, слабозасоленные и засоленные почвы.
Результаты собственных исследований показали, что почвы подпровинций А и В слабозасоленные, тип засоления сульфатный и гидрокарбонатный соответственно; в подпровинции Г – засоленные, тип засоления сульфатный. С глубиной отмечено увеличение суммы солей до 1,233–1,434 %, сумма токсичных солей составляет 0,28–0,59 %.
В правобережной части в пределах подпровинций А, Б, Г и Д (административные районы Черноярский, Енотаевский, Наримановский и Лиманский) почвы характеризуются различной степенью засоленности. В Черноярском районе они засолены с поверхности и отнесены к солончаковой разновидности. Енотаевский район характеризуется незасоленными и слабозасоленными почвами, Наримановский район – песками полупустынными солончаковатыми. Почвы Лиманского района засолены с поверхности и относятся к солончаковой разновидности.
В подпровинции А тип засоления почв в верхнем горизонте гидрокарбонатный, в подстилающих – преимущественно хлоридный. В почвах подпровинции Б сульфатно-хлоридный и хлоридный тип засоления. По глубине залегания верхнего солевого горизонта сумма токсичных солей составила 1,13 %.
В подпровинции Г тип засоления хлоридный, в подпровинции Д почвы с поверхности и по положению первого от поверхности солевого горизонта относятся к солончаковой разновидности, тип засоления сульфатный.
Корреляционный анализ [2, 4] данных табл. 1 позволил определить минимальные и максимальные величины по сумме солей в левобережной и правобережной части Волго-Ахтубинской долины. Рассмотрим отклонение общего объема солей в зависимости от глубины почвенного разреза (табл. 2).
Таблица 2
Корреляционный анализ левобережной и правобережной части Волго-Ахтубинской долины
|
Показатели |
Левобережье |
Правобережье |
|
|
х |
646 |
230 |
|
|
у |
11,414 |
5,151 |
|
|
Зависимость величин |
х·у |
661,966 |
106,684 |
|
Выборочные средние |
|
40,375 |
20,909 |
|
|
0,713 |
0,468 |
|
|
|
41,373 |
9,699 |
|
|
Выборочные дисперсные |
х2 |
42048,000 |
5798,000 |
|
у2 |
12,645 |
5,375 |
|
|
S2(х) |
997,859 |
89,901 |
|
|
S2(у) |
0,281 |
0,269 |
|
|
Среднеквадратическое отклонение |
S (х) |
31,589 |
9,482 |
|
S(у) |
0,530 |
0,519 |
|
|
Коэффициент корреляции |
rxy |
0,750 |
– 0,019 |
|
у(х) |
|
|
|
Рассчитаем показатель тесноты связи – выборочный линейный коэффициент корреляции по формуле
(1)
где rxy – коэффициент корреляции,
S(x, y) – среднеквадратическое отклонение.
Линейный коэффициент корреляции принимает значения от – 1 до + 1. Связи между признаками могут быть слабыми и сильными (тесными). Их критерии оцениваются по шкале Чеддока:
0,1 < rxy < 0,3: слабая;
0,3 < rxy < 0,5: умеренная;
0,5 < rxy < 0,7: заметная;
0,7 < rxy < 0,9: высокая;
0,9 < rxy < 1: весьма высокая.
Для определения доли изменчивости солей по отношению к глубине рассчитан коэффициент детерминации по формуле
. (2)
Подобрав уравнение связи между двумя показателями с помощью уравнения парной линейной регрессии
(3)
для построения графика получаем зависимость
, (4)
при 
и 
,
где n – объем выборки.
Левобережная часть: при n = 16, rxy = 0,750, R = 0,563, обозначает, что максимальное содержание солей 56,3 % при глубине 43,7 см.
Из формулы (3) уравнение парной линейной регрессии примет вид
у(х) = 0,013х – 0,204.
Коэффициент b = 0,013 показывает среднее изменение содержания солей с глубиной почвенного разреза. Это значит, что с увеличением глубины на 1 см сумма солей будет увеличиваться на 0,013 % (рис. 2, 3). Оба рисунка свидетельствуют о положительной корреляции с глубиной. При наибольшей глубине (100 см) содержание солей достигает практически 100 %.
Рис. 2. Изменение содержания солей в зависимости от глубины почвенного разреза
Рис. 3. Корреляционное поле зависимости содержания солей от глубины почвенного разреза
Рассмотрим отклонение суммарного содержания солей с глубиной на правобережной части Волго-Ахтубинской долины (табл. 2). При n = 11, rxy = – 0,019, R = 0,0004, обозначает, что максимальное содержание солей в 0,04 % при глубине в 99,96 см.
Линейное уравнение парной регрессии примет вид
у(х) = (– 0,001)х + 0,49.
Коэффициент b = (– 0,001) показывает среднее изменение содержания солей с уменьшением или увеличением почвенного разреза. Это значит, что с глубиной разреза на 1 см сумма солей будет снижаться на 0,001 % (рис. 4 и 5).
Рис. 4. Изменение содержания солей с глубиной почвенного разреза в правобережной части
Рис. 5. Корреляционное поле зависимости содержания солей с глубиной
Рис. 4 и 5 свидетельствуют об отрицательной корреляции – с глубиной наблюдается уменьшение содержания солей. На глубине в 40 см будет наблюдаться снижение содержания солей на 53 %, при этом возникает функциональная связь, которая приводит к улучшению работы экосистемы р. Волги [5].
Было проанализировано 27 образцов почв с орошаемых участков. Наиболее засоленные почвы соответствуют территориям с высоким залеганием уровня грунтовых вод и повышенной минерализацией.
Заключение
Методом корреляционного анализа в оценке засоленности почв подтверждены лабораторные исследования, как по площади, так и по разрезу. Полученные результаты могут быть использованы при подборе для выращивания соответствующих культур, способов промывки и промывных норм для удаления солей из почвенного профиля, других мелиоративных мероприятий [7].