Успехи современной биологии, 2020, T. 140, № 5, стр. 494-506

Район и объекты исследования

Цель предлагаемой работы посвящена обобщенному анализу механизмов формирования экосистем, освободившихся от вод Хвалынской трансгрессии Каспия на разных этапах с момента отступления моря до настоящего времени.

С этой целью были использованы многочисленные опубликованные материалы исследований, выполненных на рассматриваемой территории в разные годы, особенно материалы детальных исследований специалистов, проведенные на Джаныбекском стационаре Института лесоведения РАН с 1950 г. по настоящее время. Авторами данной статьи были проведены исследования на 5 ключевых участках, расположенных в разных частях севера Прикаспийской низменности: “Хаки” (0 м н. у. м., 48.791° с.ш., 47.210° в.д.), “Муратсай/Ажен” (+25 м н. у. м., 49.049° с.ш., 47.156° в.д.), “Джаныбек” (+25…+27 м н. у. м., 49.399° с.ш., 46.810° в.д.), “Лепехинка” (+35 м н. у. м., 50.63° с.ш., 46.83° в.д.), “Борси” (+48 м н. у. м., 50.108° с.ш., 47.496° в.д.) (рис. 2). Участок “Хаки” соотносится с позднехвалынской равниной Прикаспия, “Муратсай/Ажен” и “Джаныбек” – со среднехвалынской, “Лепехинка” и “Борси” – с раннехвалынской (Доскач, 1979).

Рис. 2.

Типизация солонцовых комплексов Волго-Уральского междуречья Прикаспийской низменности по выраженности микрорельефа и структуре почвенного покрова. При составлении рисунка за основу была взята схема распространения типов солонцовых комплексов Л.П. Будиной (1964) и типизация микрорельефа Д.Л. Мозесона (1956). Условные обозначения: 1 – слабоконтрастные солонцовые комплексы с мелкозападинным микрорельефом; 2 – контрастные солонцовые комплексы с глубокозападинным микрорельефом; 3 – контрастные солонцовые комплексы с плоскозападинным микрорельефом; 4 – некомплексный почвенный покров; 5 – расположение ключевых участков.

На ключевых участках “Лепехинка”, “Борси” и “Муратсай” в 2011, 2014 и 2016 гг. были проведены полевые исследования: заложены трансекты, на которых проведено нивелирное измерение микрорельефа, изучены и отобраны образцы из двух полнопрофильных почвенных разрезов на каждом ключе, пробурены скважины с отбором образцов до глубины 5 м, взяты образцы грунтовой воды (в случае расположения УГВ (уровень грунтовой воды) в пределах 5 м), измерена влажность (весовым методом) и послойно (через 10 см) буром Качинского определена плотность почв (в 2–3-кратной повторности). Вдоль трансект проведено геоботаническое описание. В образцах почв определяли состав водной вытяжки (1 : 5) и гранулометрических фракций.

Ключевые участки “Джаныбек” и “Хаки” описываются по литературным и собственным данным прошлых лет (Абатуров, 1984, 2007; Новикова и др., 2004; Хитров, 2005; Шабанова, 2011; Конюшкова, 2014; Шабанова и др., 2014).

Этапы формирования после освобождения суши от Хвалынских вод

Спад вод Хвалынской трансгрессии носил ступенчатый характер, поэтому на рассматриваемой территории отчетливо выделяются области с разной длительностью континентального развития: наиболее продолжительный, после схода вод Ранней Хвалыни, с возрастом суши около 15 тыс. лет на высотах от 35 до 50 м н. у. м. (то есть до береговой террасы Хвалынских вод); промежуточный (после отступления Средней Хвалыни) с длительностью до 12 тыс. лет на высотах от 0 до 35 м н. у. м., и более краткий около 10 тыс. лет после Поздней Хвалыни на абсолютных высотах ниже 0 м н. у. м. (Чепалыга, Пирогов, 2006). Все области с поверхности сложены однородными суглинками, сходными по гранулометрическому составу (табл. 1). Разная продолжительность формирования освободившейся от морских вод территории в пределах абсолютных высот 0–50 м н. у. м. послужила причиной ее разделения на три зоны, различающиеся специфическими особенностями сформированного на их поверхности микрорельефа: мелкозападинный, плоскозападинный и глубокозападинный (рис. 2) (Мозесон, 1956). Первоначально при освобождении от хвалынских вод развитие экосистем в каждом случае происходило при высоком уровне засоленных грунтовых вод (Роде, 1953; Иванова, Фридланд, 1954). Поверхностное расположение капиллярной каймы сопровождалось интенсивной аккумуляцией в почве солей, в результате чего сумма легкорастворимых солей достигала высоких величин (до солончакового уровня). Этот процесс в разных геоморфологических условиях различался по интенсивности, от чего замена грунтовых вод морского генезиса с хлоридным засолением на континентальный с сульфатным, а также аккумуляция солей в почвогрунтах была неодинаковой как по составу солей, так и по их массе (Славный и др., 1970).

Поздняя Хвалынь. Действительно, значительную часть территории, расположенной ниже высотной отметки 0 (от 0 до –10 м н. у. м. ), в настоящее время занимает недавно освободившаяся от Хвалынских вод (Поздняя Хвалынь) низменная равнина вокруг обширного солончакового озера – Соленые грязи–Хаки, который после отступления вод моря сохранился как замкнутый соленый водоем (Доскач, 1979). Характерно, что древняя береговая линия Поздней Хвалыни видна на местности в виде заметного невысокого уступа, соответствующего прохождению нулевой горизонтали. Очевидно, эта территория по своим признакам отражает именно начальный этап генезиса освободившейся от морских вод суши. В настоящее время она представляет собой плоскую низину, сложенную однородным тяжелым и средним суглинком, подстилаемым с глубины более 1 м песками (Абатуров, 1984). Соленые грунтовые воды по данным бурения располагаются на глубине 1.7–2.0 м (18 августа 1973 г.). Почвы этой территории с момента выхода на дневную поверхность по настоящее время формируются в условиях гидроморфного режима под определяющим влиянием засоленных грунтовых вод. Поверхностное расположение капиллярной каймы сопровождается интенсивным накоплением солей в почве, в результате чего сумма легкорастворимых солей по данным анализа водной вытяжки достигает высоких величин: 34–44 смоль/кг или более 3% от веса сухой почвы, при этом основную их часть – 25 смоль/кг занимают сульфат-ионы, ответственные за структурные преобразования почв при изменении гидрологического режима почвенно-грунтовой толщи (Абатуров, 1984) (рис. 3). В настоящее время в условиях повышенной влажности почв в зоне капиллярной каймы, достигающей здесь поверхности, средняя плотность метровой толщи почвы остается типичной для этих почв – 1.54 г/см³ (Абатуров, 1984). Отчетливо выраженный микрорельеф отсутствует. Лишь механические формы воздействий текучих вод и ветра вызывают образование неровностей рельефа, создающих здесь, по мнению Д.Л. Мозесона (1956), “мелкозападинный” микрорельеф. Некоторое разнообразие вносят редкие мелкие бугорки-сусликовины высотой 10–20 см и 2.5 м в поперечнике, создаваемые обитающими здесь малыми сусликами (Spermophilus pygmaeus Pall.).

Рис. 3.

Профильное распределение легкорастворимых солей в солонцах (а) и плотности почв комплекса (б) на участках с разными этапами формирования микрорельефа после схода Хвалынских вод: 1 – Поздняя Хвалынь (сор Хаки, <0 м н. у. м., 48.791° с.ш., 47.210° в.д.) (Абатуров, 1984); 2 – Средняя Хвалынь с глубокозападинным микрорельефом (Джаныбек, +25–27 м н. у. м., 49.399° с.ш., 46.810° в.д.); 3 – Ранняя Хвалынь (Борси, +48 м н. у. м. , 50.108° с.ш., 47.496° в.д.) (Конюшкова, Абатуров, 2016); 4 – без микрорельефа (Муратсай, Ажен, +25 м н. у. м., 49.049° с.ш., 47.156° в.д.).

По мере удаления от уреза воды и подъема поверхности до 0 м н. у. м. отмечается локальное рыхление (вспушение) почвы и приподнимание ее поверхности. Это происходит на сусликовых бугорках (сусликовинах), размеры которых по этой причине увеличиваются до 40 см в высоту и до 10 м в поперечнике. По сути, в данном случае формируются обособленные микроповышения, представляющие самостоятельное почвенное образование, сформировавшееся на месте сусликовых бугорков. Образование таких микроповышений вызвано специфическими особенностями почвообразования на сусликовинах (Абатуров, 1984). В результате интенсивного иссушения почв (до 13% веса почв) выпуклой поверхностью бугорков и пышно разрастающимися здесь солянками (Anabasis aphylla, A. salsa) происходит разуплотнение почвы с 1.54 до 1.27 г/см³, вызванное кристаллизацией накопившихся солей и увеличением ее объема. Легко рассчитать, что при таком снижении плотности и увеличении объема почвенного субстрата поверхность метровой толщи почвы дополнительно поднимается не менее чем на 20 см (Абатуров, 1984). Нужно отметить, что сумма легкорастворимых солей остается практически прежней (35–52 смоль/кг) при том же высоком содержании сульфатов. Очевидно, по мере снижения базиса эрозии, опускания грунтовых вод и усыхания засоленной почвенно-грунтовой толщи всю солончаковую низину со временем ожидает такая же участь: произойдет общий подъем на ту же высоту всей поверхности солончаковой низины.

На ближайших склонах солончаковой котловины за пределами низины (на высотах >0 м н. у. м.) размеры таких приподнятых локальных образований увеличиваются и достигают 15–20 м в поперечнике. Здесь на фоне равнинного микрорельефа они выступают как обособленные друг от друга приподнятые куполообразные структуры. Общий равнинный облик территории при этом радикально не меняется, западинный микрорельеф отсутствует.

Заметим, что увеличенные размеры таких возникающих почвенных структур обязаны прежде всего процессам кристаллизации накопившихся солей, а не только повышенному механическому рыхлению почвы сусликами из-за затопления их нор грунтовыми водами, как иногда считается (Шабанова и др., 2014). Суслики всегда сооружают гнезда выше уровня грунтовых вод (Бируля, Литвинов, 1941; Варшавский, 1962; Абатуров, 1984). Так или иначе, отмечаемое снижение плотности почвы в любом случае приводит к увеличению объема и размеров почвенной структуры.

В итоге, начальный этап развития освободившейся от вод моря территории завершается важнейшим результатом – аккумуляцией в почвенной толще большой массы солей, прежде всего сульфатов натрия и кальция, достигающих солончакового уровня (3–4%). Необходимое условие данного процесса – высокое расположение засоленных грунтовых вод с выходом капиллярной каймы на дневную поверхность, смена приморского хлоридного типа соленакопления на континентальный сульфатный.

Средняя Хвалынь. Какова дальнейшая судьба степной равнины, раньше освободившейся от Хвалынских вод и имеющей более продолжительный период континентального развития? Здесь, после схода вод Средней Хвалыни, на обширной территории с абсолютными высотами от 0 до 35 м н. у. м. распространен характерный для равнин Северного Прикаспия специфический западинный микрорельеф. При этом выделяются области с двумя типами микрорельефа: с плоскозападинным и глубокозападинным (Мозесон, 1956).

Особой спецификой отличается генезис глубокозападинного микрорельефа. Глубокозападинный микрорельеф Джаныбекского стационара и ближайших окрестностей выражен очень ярко и описан в многочисленных публикациях (Новиков, 1936; Большаков, Боровский, 1937, Мозесон, 1955; Роде, Польский, 1961; Хитров, 2005; Абатуров, 2010). Амплитуда высот составляет в среднем около 30–40 см, с учетом сусликовин – до 50–60 см.

Генезис глубокозападинного микрорельефа наиболее полно описан А.А. Роде (1953). Он впервые заметил, что его формирование складывается из двух противоположно направленных процессов: рыхления (вспушения) почвенной массы с приподниманием поверхности всей территории и последующего локального (точечного) уплотнения почвы с оседанием ее поверхности и образованием обособленных понижений-западин. Отступление вод моря, снижение базиса эрозии и поверхности грунтовых вод с отрывом капиллярной каймы от верхних горизонтов почвы повлекло за собой резкое иссушение почвенной толщи и кристаллизацию большой массы легкорастворимых солей, накопленных в ней в течение начального этапа. Хорошо известно, что водорастворимые соли, прежде всего сульфаты, при иссушении почвы и при пониженных температурах (<32°C), переходят в кристаллогидраты, связывающие в себе большое число молекул воды. Сернокислый натрий кристаллизуется с образованием десятиводных кристаллогидратов мирабилита (Na₂SO₄ · 10H₂O), резко увеличивается при кристаллизации в объеме (Орадовская, Аристова, 1956; Строителев, 1958; Ляхов, Болдырев, 1972). Считается, что этот процесс приводит к разуплотнению и набуханию суглинистых почв. Однако специфика протекания данного процесса в почвенной среде в настоящее время до конца не ясна. Образование больших по объему кристаллогидратов увеличивает объем обогащенной ими суглинистой почвы, что приводит к подъему ее поверхности. Как известно, возникшие кристаллогидраты мирабилита неустойчивы в засушливых и жарких степных и пустынных областях. Мирабилит при высокой сухости, а также при температурах выше 32°С теряет кристаллизационную воду, обезвоживается и переходит в безводный сульфат – порошкообразный тенардит (Na₂SO₄), который занимает гораздо меньший объем. Очевидно, именно в этом случае происходит увеличение порозности, снижение плотности и вспушение засоленного почвенного субстрата (рис. 3). В результате этих двух последовательных процессов (увеличение объема при образовании кристаллогидратов и возникновение пористости при их разрушении) формируется приподнятая почвенная структура, обладающая высокой порозностью, низкой плотностью почвенного материала и малой водоустойчивостью микроагрегатов. Засоленность почвенного материала сохраняется на прежнем высоком уровне. Почвенный покров за счет высокой порозности приобретает просадочные свойства (Орадовская, Аристова, 1956; Петрухин, 1980). Казалось бы, увлажнение почвы водами атмосферных осадков должно приводить к разрушению пористых микроагрегатов, уплотнению почвенного материала и повсеместному опусканию приподнятой поверхности. Однако водонепроницаемый солонцовый горизонт, расположенный в верхней части распространенных здесь солонцовых почв, защищает засоленные горизонты от атмосферной влаги и сохраняет их пористую структуру со всеми свойственными для них особенностями (Роде, 1953). Поэтому вода проникает в почву лишь в особых условиях, локально, при наличии тех или иных образований, открывающих доступ воды в глубь почвы, что касается прежде всего нор обитающих здесь сусликов (Абатуров, Зубкова, 1972). Именно таким образом сформирован глубокозападинный микрорельеф на равнинных территориях Северного Прикаспия.

Плотность почв на участке “Джаныбек” резко контрастна. На микроповышениях в солончаковом солонце наблюдается максимум плотности в солонцовом горизонте (1.3–1.5 г/см³) и минимум плотности (1.1–1.3 г/см³) – в основном слое 30–150 см (так называемом “псевдопесчаном” подсолонцовом горизонте). Глубже плотность постепенно увеличивается и к 2 м сравнивается с плотностью лугово-каштановых почв (около 1.6 г/см³). В лугово-каштановой почве в западинах наблюдается разрыхленность верхних гумусовых горизонтов с постепенным увеличением плотности вглубь от 1.0 до 1.3 г/см³. Начиная с 40–60 см плотность резко увеличивается и становится постоянной и равной около 1.6–1.7 г/см³. Средняя плотность 2-метровой толщи почвы на микроповышениях – 1.29–1.35 г/см³, в западинах – 1.48–1.54 г/см³ (Абатуров, 2007).

Прямое сравнение фактических высот микрорельефа и расчетных, определенных по показателям плотности почвенной толщи в тех же точках, показало полное совпадение высот в том и другом случае (Абатуров, 2007). Изменение микрорельефа, рассчитанное по показателям плотности почвы, полностью покрыло фактическую амплитуду высот микрорельефа, что свидетельствует о прямой зависимости формирования микрорельефа от изменения плотности почвы.

Следует особо подчеркнуть, что необходимым условием формирования глубокой западины на этой стадии постхвалынского генезиса степных экосистем является первоначальное накопление в толще почвы достаточно большой массы легкорастворимых солей, особенно сульфатов, в период высокого стояния грунтовых вод в начальный этап формирования, их кристаллизация с образованием кристаллогидратов и последующее разрушение. Именно эти особенности почв обеспечивают просадочные свойства формирующихся постхвалынских почв. Как показано выше, в современной низменной котловине сора Соленые грязи–Хаки в настоящее время продолжается накопление солей, количество сульфат-ионов достигает 30–40 смоль(экв)/кг почвы. На землях Джаныбекского стационара (Средняя Хвалынь) с ярко выраженным глубоким западинным микрорельефом сохранилось столь же высокое количество солей (30–40 мг-экв) в солонцовых почвах, что обеспечило уменьшение плотности их двухметрового слоя до 1.22 г/см³ и соответствующее приподнимание поверхности на 30–40 см (рис. 3). Последующее локальное увлажнение почвы водами атмосферных осадков привело к ее локальному же уплотнению, оседанию и образованию глубоких западин.

Важно учитывать, что рост числа западин по мере увеличения их суммарной площади и соответствующего уменьшения свободных водосборов замедляется и в настоящее время, очевидно, прекратился совсем (Кремер, 1970). Тем не менее, и сейчас даже небольшое количество воды, стекающей с оставшейся свободной поверхности на микроповышениях, обеспечивает формирование на солончаковых солонцах небольших (около 1.0–1.5 м в поперечнике) микропонижений со светло-каштановыми почвами. Этому процессу активно способствует деятельность сусликов, ежегодно сооружающих специфические вертикальные норы (дрены), по которым вода поступает в глубокие засоленные горизонты почвы, обеспечивая их уплотнение и оседание (Абатуров, Зубкова, 1972).

В силу специфического западинного микрорельефа и обусловленного им поверхностного перераспределения атмосферных осадков, здесь возникла сложная система почвенно-растительных сообществ: мезофитная разнотравно-дерновинно-злаковая растительность на лугово-каштановых почвах по микрозападинам, сообщества галофильных и ксерофильных полукустарничков на солончаковых солонцах по микроповышениям, ассоциации ксерофильных злаков и разнотравья на светло-каштановых почвах по микросклонам. Эти сообщества резко различаются по обеспеченности влагой и продуктивности. В частности, микрозападины за счет стока поверхностных вод с микроповышений получают до 250% суммы осенне-зимне-весенних осадков, микроповышения – около 60%, микросклоны – 100% (Роде, Польский, 1963). Продуктивность надземной фитомассы разных сообществ от галофильных полукустарничков по микроповышениям до разнотравно-злаковых – по микропонижениям варьирует от 13 до 33 ц/га, то есть изменяется почти в трехкратном размере (Абатуров, Нухимовская, 2018).

Ранняя Хвалынь. Какова же дальнейшая судьба характерного для Северного Прикаспия глубокозападинного микрорельефа? Нами было показано, что на территориях с абсолютными высотами 35–50 м н. у. м., ранее освободившихся от хвалынских вод и отличающихся более продолжительным развитием, характерный западинный микрорельеф слабо выражен или даже полностью отсутствует (Конюшкова, Абатуров, 2016). В соответствии с типизацией Мозесона (1956), именно на этой территории сформирован мелкозападинный слабо выраженный микрорельеф. Тем не менее, здесь в той же мере развит тот же характерный комплексный почвенно-растительный покров, придающий ландшафту пятнистый облик и представленный теми же темноцветными лугово-каштановыми почвами с высокопродуктивной мезофитной разнотравно-дерновинно-злаковой растительностью, сильнозасоленными (солончаковыми) солонцами с низко продуктивными сообществами галофильных и ксерофильных полукустарничков, светло-каштановыми почвами с ассоциациями ксерофильных злаков и разнотравья. Образование такого природного комплекса, как отмечено выше, обязано именно микрорельефу. Совершенно очевидно, что специфический контрастный почвенно-растительный комплекс на этом более древнем участке представляет собой реликтовое образование. Он был сформирован изначально при наличии хорошо развитого глубокозападинного микрорельефа, который со временем в результате структурного преобразования и оседания почвенного субстрата на микроповышениях деградировал. При этом развитый к этому времени характерный трехчленный почвенно-растительный комплекс сохранился в прежнем виде. Оседание микроповышений и выполаживание поверхности, как показали полученные данные, было вызвано, очевидно, естественным уплотнением под действием собственной силы тяжести разрыхленного вспушенного почвенного материала, развитого на микроповышениях (Петрухин, 1980), а также под влиянием его увлажнения в результате подъема грунтовых вод, который происходил неоднократно, и, кстати, происходит в настоящее время. Примечательно, что уплотнение и оседание поверхности засоленных почв под действием сил гравитации активно развивается в настоящее время под влиянием тяжести стад пасущихся домашних животных и хорошо прослеживается в местах расположения скотоводческих ферм и пастбищных территорий вокруг них в виде плоских пространств с выположенным микрорельефом. Лишь сусликовые бугорки, избегаемые животными и не испытывающие давления животных, увеличиваются в высоту в результате оседания на 10 см поверхности окружающих почв (табл. 2). В результате этих неизбежных природных процессов сильно засоленные (до 20–40 мг-экв) рыхлые горизонты солончаковых солонцов на этой раннехвалынской стадии были уплотнены с обычных для предыдущей стадии на участке “Джаныбек” значений 1.1–1.3 г/м³ до 1.4–1.5 г/м³, что привело к опусканию поверхности на 30–40 см и, в итоге, к выполаживанию всего микрорельефа при общем сохранении высокой засоленности и характерной структуры почвенно-растительного комплекса. Следует отметить другой возможный механизм сглаживания микрорельефа, связанный с заплыванием западин, как это было отмечено в работе И.В. Иванова и В.А. Демкина (Иванов, Демкин, 1978).

Приведенные аналитические материалы свидетельствуют о том, что на раннехвалынской равнине в начальный период формирования природного комплекса при высоком расположении грунтовых вод фаза аккумуляции солей была сходной по интенсивности с аналогичной фазой современного этапа (Поздняя Хвалынь) и территории Джаныбекского стационара (Средняя Хвалынь), что выразилось в максимальном (>20 смоль(экв)/кг.) накоплении сульфат-ионов в почвенном профиле, сохранившемся до настоящего времени (рис. 3). В солонцах содержание хлоридов в 5-метровой толще варьирует в пределах 1–10 смоль(экв)/кг, сульфатов достигает 22 смоль(экв)/кг, соотношение Cl/SO₄ 0.3–1.2. Совершенно очевидно, в период максимального развития микрорельефа на этом участке высокий уровень сульфатов обеспечивал формирование глубокозападинного микрорельефа.

Каким образом сохраняется прежний контрастный комплексный почвенно-растительный покров при выравнивании поверхности и равномерном распределении атмосферной влаги по всем элементам комплекса в случае мелкозападинного микрорельефа? По нашим данным, растительность использует опресненную влагу в почве западин значительно полнее, иссушая ее до влажности 10–12%, тогда как на засоленных почвах микроповышений – только до 16–18% (Абатуров, 1984). Это в рассматриваемом нами случае обеспечивало сохранение прежнего контрастного комплексного почвенно-растительного покрова.

Солонцовый комплекс, развитый на этой раннехвалынской окраине Прикаспийской низменности, является, по-видимому, одной из завершающих стадий формирования постхвалынской равнины, однако, это еще не конечная стадия. Активный генезис постхвалынской равнины, заключающийся в постепенном уплотнении исходно разрыхленных солонцовых почв на микроповышениях, очевидно, должен привести к обратному соотношению высот микрорельефа: поверхность бывших микроповышений, в результате продолжающегося уплотнения и оседания почвы, опустится глубже поверхности бывших западин, сохранивших пониженную плотность верхней части их почвенного профиля, обогащенного органическим материалом (гумусом) низкой плотности и высокой порозности. В итоге бывшие западины, преобразуются в возвышенные участки (микроповышения). Легко рассчитать, что только за счет таких различий в плотности верхнего полуметрового слоя почв (1.23 г/см³ в бывших западинах и 1.60 г/см³ на микроповышениях) поверхность на месте западин должна превысить окружающую поверхность на 12 см (Абатуров, 2007). Эти особенности микрорельефа в настоящее время визуально заметны на постхвалынских территориях, уже прошедших эту стадию генезиса.

Территории с неразвитым микрорельефом. Kак отмечено выше, на рассматриваемой территории широко представлена зона с плоскозападинным микрорельефом. Давно сложилось мнение, что глубокозападинный микрорельеф приурочен к более плоским бессточным и недренированным территориям, тогда как плоскозападинный – распространен в областях с уклонами к озерным и солончаковым котловинам (Эльтон, Боткуль, АралСор, Шала-Купа, Хаки-сор и др.). В том и другом случае формирование микрорельефа радикально различается. Выше мы отметили, что ключевым необходимым фактором формирования западинного микрорельефа выступает аккумуляция легкорастворимых солей, прежде всего сульфатов, в почвенной толще на начальных стадиях развития постхвалынских равнин. При этом необходимо достаточно высокое накопление солевой массы (не менее 20–30 смоль(экв)/кг почвы), обеспечивающее радикальное рыхление (вспушение) засоленного грунта при его иссушении после снижения уровня грунтовых вод. Ранее было отмечено, что на дренированных территориях с быстрым отрывом грунтовых вод и капиллярной каймы от верхней толщи почвы, а также в местах с постоянным высоким расположением грунтовых вод в бессточных низинах, где сохраняется гидрохимический тип засоления морского генезиса, данный процесс не получает развития (Славный и др., 1970). Действительно, по нашим данным на плоской равнине с высотной отметкой 25 м н. у. м., дренированной котловинами Шала-Купа, солончака Соленые грязи–Хаки, а также овражно-балочной системой Мурат-Сай, западинный микрорельеф по этим причинам не развит (Абатуров, 1984). Здесь (Ажен – 48.95433° с.ш., 47.15350° в.д., 25 м н. у. м.) грунтовые воды находятся на глубине более 10 м. Быстрый отрыв капиллярной каймы от верхней толщи почвы препятствовал развитию сульфатного засоления, фоновая почва сохранила отчетливое хлоридное засоление (содержание хлоридов в пределах 4.9–8.1 смоль(экв)/кг, сульфатов – 0.89–1.77 смоль(экв)/кг) (Абатуров, 1984). Соответственно и плотность всей почвенной толщи осталась высокой: средняя плотность метровой толщи 1.50 г/см³ (рис. 3). Признаки формирования западинного микрорельефа здесь полностью отсутствуют.

Тем не менее, рядом на другом участке (Муратсай – 49.04884° с.ш., 47.15589° в.д., 25 м н. у. м.) на солонцовых почвах с кустарничковой прутняково-мятликовой растительностью при тех же характеристиках плотности и низкой засоленности почвенного покрова в мелких неровностях рельефа формируются небольшие по площади понижения глубиной около 5 см, которые выделяются пятнами злаковой растительности и отражают облик плоскозападинного микрорельефа. Здесь, как и в предыдущем случае, при грунтовых водах глубже 10 м фоновая почва сохранила отчетливое хлоридное засоление (содержание хлоридов в пределах 8–12 смоль(экв)/кг, сульфатов – 2–7 смоль(экв)/кг). Соответственно и плотность всей почвенной толщи осталась высокой: средняя плотность метровой толщи 1.50 г/см³ (рис. 3). Признаки формирования западинного микрорельефа здесь также отсутствуют. Контуры со злаковой растительностью, разбросанные и небольшие по площади, приурочены к слабовыраженным микропонижениям (западинкам), которые занимают небольшую площадь (5–10%) и заняты преимущественно светло-каштановыми (а не лугово-каштановыми, черноземовидными) почвами. Лишь в их центральной части развиты более промытые от солей почвы, близкие по свойствам к лугово-каштановым. Солонцы заняты прутняковой, мятликово-прутняковой растительностью. Контуры со светло-каштановыми почвами западинок заняты полынково-типчаково-житняковой растительностью (в центральной части) (Festuca valesiaca, Agropyron cristatum, Artemisia austriaca) и типчаковой – по окраине.

Совершенно очевидно, что широкое распространение плоскозападинного микрорельефа, как и полное отсутствие микрорельефа на постхвалынских равнинах Северного Прикаспия связано с исключением главного фактора их образования в начальный этап формирования – а именно аккумуляции в почвах легкорастворимых солей. Безусловно, накопление сульфатов – необходимое условие и основная причина образования характерного западинного микрорельефа на постхвалынских межпадинных равнинах Северного Прикаспия, а отсутствие этого фактора полностью исключает его возникновение.