Magnesium in Saline Gypsum-Containing Soils of Russia

G. I. Chernousenko; Черноусенко Г. И.; N. B. Khitrov; Хитров Н. Б.; E. I. Pankova; Панкова Е. И.

doi:10.31857/S0032180X23600026

Magnesium in Saline Gypsum-Containing Soils of Russia

Authors: Chernousenko G.I.¹, Khitrov N.B.¹, Pankova E.I.¹
Affiliations:
1. Dokuchaev Soil Science
Issue: No 7 (2023)
Pages: 815-830
Section: ХИМИЯ ПОЧВ
URL: https://journals.rcsi.science/0032-180X/article/view/138131
DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X23600026
EDN: https://elibrary.ru/VPHWGC
ID: 138131

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Statistical analysis of 3802 samples of saline soils from different regions of Russia made possible to substantiate observations of a higher proportion of magnesium in soils containing gypsum compared to saline soils without gypsum. Gypsum is not a toxic salt and its presence does not lead to an increase in salinity. The increase of the salinity degree is mainly associated with sodium and magnesium salts, with the proportion of sodium more often than the proportion of magnesium. The article statistically substantiates that in the studied saline soils that do not contain gypsum, among the cations in the water extract (1 : 5), sodium most often dominates at any degree of salinity. The appearance of gypsum in the soil profile is accompanied by a significant increase in the proportion of magnesium. With a low and medium degree of salinity in horizons containing more than 1% gypsum, according to the median, as well as the arithmetic mean, upper quartile and maximum, the proportion of magnesium from the sum of sodium and magnesium in the water extract (1 : 5) is often more than 50%. Even at a strong and very strong degree of salinity, the proportion of magnesium in gypsum-containing horizons is significant and amounts to 43 and 31%, respectively, on the median, which is 5.8–6.7 times higher than the proportion of magnesium in gypsum-free horizons of the same degree of salinity.

Keywords

gypsum, salinity chemistry, degree of salinity, cations, anions, magnesium, sodium, water extract, Calcic Gypsic Chernozem, Calcic Gypsisol, Haplic Gypsisol

References

Андреев Б.В. Теоретические основы повышения плодородия солонцов и солонцеватых почв. Автореф. дис. … д. с.-х. н. Омск, 1956. 18 с.
Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Опыт классификации почв по засолению // Почвоведение. 1968. № 11. С. 3–16.
Гончарова Н.А. Особенности генезиса малонатриевых солонцов и каштановых солонцеватых почв Поволжья. Автореф. дис. … к. с.-х. н. М., 1969. 20 с.
Градобоев Н.Д. Природные условия и почвенный покров левобережной части Минусинской впадины // Тр. Южно-Минус. эксп. Почвы Минусинской впадины. М.: Изд-во АН СССР, 1954. С. 7–184.
Засоленные почвы России. М.: ИКЦ “Академкнига”, 2006. 854 с.
Красная книга почв Республики Татарстан. Казань: Фолиант, 2012. 191 с.
Магницкий К.П. Магниевые удобрения. М.: Сельхозгиз, 1952. 110 с.
Мартынов В.П. Почвы горного Прибайкалья. Улан-Удэ: Бурят. книж. изд-во, 1965. 165 с.
Минашина Н.Г., Гаврилова Г.К. Влияние сульфатно-магниевого засоления на урожай хлопчатника на мелиорированных гипсоносных почвах Ферганской опытной станции // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2007. Вып. 60. С. 11–19.
Минашина Н.Г., Шишов Л.Л., Гаврилова Г.Л. Гажевые солончаки юго-западной части Голодной степи, их почвенные растворы и генезис // Почвоведение. 2004. № 5. С. 527–536.
Мироненко Е.В., Пачепский Я.А., Понизовский А.А. Моделирование массообмена фаз почв на основе термодинамических уравнений физико-химических равновесий. Пущино, 1981. 52 с.
Носин В.А. Почвы Тувы. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 142 с.
Панкова Е.И., Голованов Д.Л., Соловьев Д.А., Ямнова И.А. История формирования и особенности почвенно-литолого-геоморфологического строения Джизакской степи как основа ее природного районирования // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2021. Вып. 107. С. 33–60. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2021-107-33-60
Панкова Е.И., Ямнова И.А. Формы солевых аккумуляций в гидроморфных хлоридных и сульфатных солончаках Монголии // Почвоведение. 1980. № 2. С. 99–108.
Понизовский А.А., Пинский Д.Л., Воробьева Л.А. Химические процессы и равновесия в почвах. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. 102 с.
Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1990. 236 с.
Турдалиев Ж.М., Мансуров Ш.С., Ахмедов А.У., Абдурахмонов Н.Ю. Засоленность почвогрунтов и грунтовых вод Ферганской долины // Научное обозрение. Биол. науки. 2019. № 2. С. 10–15. https://science-biology.ru/ru/article/view?id=1139 (дата обращения: 09.01.2023).
Убугунов В.Л. Солонцы севера Баргузинской котловины (Бурятия, Россия) // Вестник Кыргызского нац. аграрного ун-та им. К.И. Скрябина. 2017. № 2. С. 56–60.
Хитров Н.Б., Панкова Е.И., Новикова А.Ф., Черноусенко Г.И., Ямнова И.А. Теоретические и методические основы предотвращения вторичного засоления почв // Научные основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий России и формирования систем воспроизводства их плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2013. Т. 1. С. 383–464.
Черноусенко Г.И. Засоленные почвы котловин юга Восточной Сибири. М.: МАКС Пресс, 2022. 480 с.
Черноусенко Г.И., Курбатская С.С. Засоленность почв разных природных зон котловинных ландшафтов Тувы // Почвоведение. 2017. № 11. С. 1296–1311. https://doi.org/10.7868/S0032180X17110041
Черноусенко Г.И., Лопатовская О.Г., Ямнова И.А. Распространение, химизм и генезис засоленных почв Предбайкалья // География и природные ресурсы. 2005. № 2. С. 84–92.
Шеуджен А.Х., Бондарева Т.Н., Онищенко Л.М., Бочко Т.Ф., Лебедовский И.А., Осипов М.А., Есипенко С.В. Содержание и формы соединений магния в черноземе выщелоченном Западного Предкавказья в условиях агрогенеза // Научный журн. КубГАУ. 2015. № 112. http://ej.kubagro.ru/2015/08/pdf/124.pdf.
Ямнова И.А. Микроморфологическая и минералогическая диагностика засоления почв. Автореф. дис. … канд. биол. н. М., 1990. 24 с.
Ямнова И.А., Черноусенко Г.И. Гипсоносные гажевые почвы суббореального пояса Евразии // Почвоведение. 2023. № 1. С. 3–19. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600603
Ямнова И.А., Черноусенко Г.И., Сотнева Н.И. Засоление почв дельты р. Волги и района Западных ильменей // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2005. Вып. 57. С. 31–43.
Acosta J.A., Faz A., Jansen B., Kalbitz K., Martínez–Martínez S. Assessment of salinity status in intensively cultivated soils under semiarid climate, Murcia, SE Spain // J. Arid Environ. 2011. V. 75. P. 1056–1066. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2011.05.006
Al-Dulaijan S.U. Sulfate resistance of plain and blended cements exposed to magnesium sulfate solutions // Construction and Building Materials. 2007. V. 21. P. 1792–1802. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2006.05.017
Chernousenko G.I., Yamnova I.A. Gazha Soils of Russia // 19th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2019: conference proceedings. Albena, Bulgaria, 30 June–6 July, 2019. Sofia, 2019. V. 19. P. 231–238. https://doi.org/10.5593/sgem2019/3.2/S13.031
Fu Z., Wang P., Sun J., Lu Z., Yang H., Liu J., Xia J., Li T. Composition, seasonal variation, and salinization characteristics of soil salinity in the Chenier Island of the Yellow River Delta // Global Ecology and Conservation. 2020. V. 24. P. e01318. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01318
Gebremeskel G., Gebremicael T.G., Kifle M., Meresa E., Gebremedhin T., Girmay A. Salinization pattern and its spatial distribution in the irrigated agriculture of Northern Ethiopia: An integrated approach of quantitative and spatial analysis // Agricultural Water Management. 2018. V. 206. P. 147–157. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2018.05.007
Langmuir D. Thermodynamic properties of phases in the system CaO–MgO–CO2–H2O // Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 1964. V. 82. P. 120.
Ngabire M., Wang T., Xue X., Liao J., Sahbeni G., Huang C., Duan H., Song X. Soil salinization mapping across different sandy land-cover types in the Shiyang River Basin: A remote sensing and multiple linear regression approach // Remote Sensing Applications: Society and Environment. 2022. V. 28. P. 100847. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100847
Pessoa L.G.M., Freire M.B.G. dos S., Green C.H.M., Miranda M.F.A., Filho J.C. de A., Pessoa W.R.L.S. Assessment of soil salinity status under different land-use conditions in the semiarid region of Northeastern Brazil // Ecological Indicators. 2022. V. 141. P. 109139. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109139
Pfitzner K.S., Harford A.J., Whiteside T.G., Bartolo R.E. Mapping magnesium sulfate salts from saline mine discharge with airborne hyperspectral data // Sci. Total Environ. 2018. V. 640–641. P. 1259–1271. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.05.396
Rusati P.K., Song K.-I. Magnesium chloride and sulfate attacks on gravel-sand-cement-inorganic binder mixture // Construction and Building Materials. 2018. V. 187. P. 565–571. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.07.149
Wang X., Zhang H., Zhang Z., Zhang C., Zhang K., Pang H., Bell S.M., Li Y., Chen J. Reinforced soil salinization with distance along the river: A case study of the Yellow River Basin // Agricultural Water Management. 2023. V. 279. P. 108184. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2023.108184
Winland H.D. Stability of calcium carbonate polymorphs in warm, shallow seawater // J. Sedimentary Res. 1969. V. 39. № 4. P. 1579–1587.
Yu P., Liu S., Yang H., Fan G., Zhou D. Short-term land use conversions influence the profile distribution of soil salinity and sodicity in northeastern China // Ecological Indicators. 2018. V. 88. P. 79–87. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.01.017
Zhao G., Li J., Han F., Shi M., an H. Sulfate-induced degradation of cast-in-situ concrete influenced by magnesium // Construction and Building Materials. 2019. V. 199. P. 194–206. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.12.022