Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Тепловые эффекты взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Тепловые эффекты взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой"

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА | И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

! На правах рукописи

БОЛТЕНКОВ Анатолий Владимирович

УДК 631.43 631.41.

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ Г ЛОЧВОЙ

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии нмени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор Сапич В. И.

Научный консультант — кандидат сельскохозяйственных наук, старшин научный сотрудник Керимов А. М.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Бондарев А. Г., кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Платонов И. Г.

Ведущее учреждение — Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет почвоведения.

Защита состоится «'2'^» . . 1992 г. в «

час. на заседании специализированного совета К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « »........ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук у

М. В. Вильяме

- - ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

О - !

---'.Актуальность теш. С усечением интенсификации сельскохозяйственного производства усложняются взаимосвязи в системе почва-растение-окружиощая среда и"для наиболее эффективных путей опти-ынзатт обстановки необходимы углубленные гсжз.чсапя свойств почв, почзенянх процессов и реланлов. При этом возникает необходимость рассмотрения процессов протекающих в системе (в тем числе процессов взаимодействия удобрен:-;/, и мелиорантов) на уровне изучения кончентрацпонних, элекгркчоекпх, магнитинх, биологических температурных, гравитационных и других поле>1. Генетическое изучение температуры почвы как элемента климатического фактора почвообразования возмэгпо при рассмотрении ее пространственно-временной изменчивости, т.е. температурного'поля почзк. Температурные поля в системе почва-растениэ и особенно тепловые эффекты взаимодействия удобрений и .мелиорантов с почвой являются одним из наименее разработанных вопросов агрономического почвоведения. В то ;ке время этот раздел является составной частью энергетики почвообразования и плодородия, что определяет теоретическую п практическую целесообразность его изучения.

Цель и задачи исследования. В работе поставлена цель изучения тепловых эффектов взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой, установления взаимосвязи температурных и концентрационных полей во времени и в пространстве, определение их форм, размеров, распространение к на.етить пути регулирования. 3 задачи исследования входило:

1) оценка температурных полей от зоны внесения удобрении и мелиорантов в почве с использованием тепловизора, термолндо-каторних пленок, медь-константаповых термопар;

2) оценка отдельных пара.-егров температурного ро:;:к!.:а дешо-

по-нодзолистых почв на склонах разной экспозиции к на разных элементах рельефа;

3) выяснение связи химического состава растений - содержания и соотношения положительно и отрицательно заряженных соединений в системе почва-корень-стебель-лист на дерново-подзолистых почвах приуроченных к разным элементам рельефа ц склонам северной и ¡сшюй экспозиции;

4) разработка принципов и методов учета тепловых эффектов реакций, протекающих в почве, теплового режима почв в энергетике почвообразования и плодородия.

Научная новизна работы. Б работе впервые определены тепловые эффекты и температурные поля взаимодействия удобрений и ме-лиорантоз с почвой с помощью новейшей аппаратуры. Установлена связь тешературных и концентрационных полей в почве с содержанием к соотношением положительно и отрицательно заряженных соединений ионов в системе почва-растение. Показана зависимость 'теплового эффекта реакций от степени сродства почвы и сорбата, степени насыщенности почвы изучаемым ионом. Предложена интерпретация связи тепловых'эффектов реакций, температурного режима почв с энергетикой почвообразования и плодородия.

Предложены новые методы оценки тепловых эффектов реакций, протекающих в почве, с использованием тепловизора, медь-конс-тантановой термопары, прибора "директермом", терлоиндикаторных пленок.

Практическая значимость работы. Разработанные и апробированные методики оценки тепловых эффектов реакций рекомендуются к испытанию в научно-производственных организациях.. Полученные экспериментальные данные по тепловым эффектам известкования, взаимодействия удобрений с почвой являются необходимой основой для установления взаимосвязей теплового.режима почв с энерге-

•такой почвообразования и плодородия.

Апробация тботы. Результаты диссертационной работы докладывались на научных конференциях ТСаА, опубликовала 1 работа и сданы в печать дне статьи.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на страницах г/лшннописного текста, в:-:л:очаеттаблиц», графиков и рисунков. Список литзратури состоит из наименований.

Объект1; ясслйдовги пя. Объектом исоледоваяая са-шены почек разного генезиса и гранулог.етричзехого сочтаза - пахотн.чо горизонты нерново-яоцзолисгой почил, храсисзсма, солонца, каштановой, поименной дерново-глесвэй, чернозема, лугово-чернозем--кой почвы. Наиболее детальные последованет црозаденк с дерново-йЪдзолкстой 5редаееуглинистой почвой учхоза "..'¡пха^ловское" -опыт й.Ц.^укоса - контроль и вариант с внесением удооренай ^"176^50^105 • ^0ЛЭЕКе исследования проведены на дерново-подзо-лпетых почвах учхоза "Михайловское" Московской области.

Ые то Д' гха кс с л в 1 рван ия. ¡.¡'етодика 'исследования включала в себя проведение полевых исследований, постановку модельных опытов, проведение лабораторных анализов. Б полевых условиях проведена идентификация почв, их описание, измерена температура почвенного профиля на разных элементах рельефа, сняты химические авто граммы почвы, корней, стеблей и листьев хорошо развитых и угнетенных растений на северном и южном склонах дерново-подзолистых почв. В модельных опытах оценены тепловые эффекты взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой, распространение температурного поля от очага внесения сорбата с использованием термометра Бекмана, термокндикаториых пленок, тепловизора АСА-760 фирмы "А(ЖлА". Течение реакции взаимодействия почва-удооренпе-вода регистрировать по выделению инфракрасного

(теплового излучения) тепловизором "А0Л-780" в виде записей па магнитную ленту (с последующей расшифровкой изотермических зон) и фотографировалось. Для установления окончания реавдии параллельно в образец вводилась термопара с передачей информации на регистрирующее устройство. После исследования тепловых потоков из зон, расположенных на'разном расстоянии от центра внесения сорбата, отбирались образцы на анализ-водора-' створимых и подвижных форм Ca, Мп, на атомно-абсорбци-

онном спектрофотометре; К, Ыа на пламенном фотометре, Ж03, . рК, Eh - потенциометрически. При оценке теплового эффекта взаимодействия почвы с удобрениями и мелиорантами был использован также прибор оригинальной конструкции, представляющий собой медно-константановую термопару, помещенную в тершизо-лирующуш установку и соединенную с микровольтметром B-7-2I. Исследовалось взаимодействие с почвами Н20,.КИ03, ЫН^ЫОд, (HH4)2S04: HCl, KCl, КН2Р04, Са(0Н)2, (ЫН4)2С03,; H2S04, ЫаОН при разном способе внесения (поверхностно, при заглублении в почву, в сухом виде, в виде растворов различной концентрации) при времени взаимодействия от I до 30 минут и изменен! кинетики процесса. Оценка содержания "в системе почва-растение содержания положительно и отрицательно заряженных соединений проводилась методов химической автографии на основе электролиза при постоянном напряжении = 12 вольт и времени реакции 10 минут. Принятый уровень вероятности Р = 0,95.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

I. Тепловой эффект взаимодействия .с почвами удобрений и мелиорантов

Температурные, концентрационные, электричпск/ле, гравитационные и другие поля, существующие в почве, тесно взаимосвязаны друг с другом и в значительной степени определяют реакции, протекаищпе в системе, почленные процессы и режимы, уровень плодородия почв, урожай сельскохозяйственных культур и состояние биогеоценоза. Внесение в почву удобрений л мелиорантов' не только вызывает изменение концентрации вносимых элементов, но и изменение всех свойств почв взаимосвязанных с ними. Нарушение концентрационного поля неизбежно приводит.п к трансформации других полей, в том числе ц температурного'поля - совокупности значений температур во всех точках данного объема почв, изменяющихся во времени.

В работе проведено определение изменения температуры в зоне внесения удобрений и мелиорантов в почву я на определенных расстояниях от зоны внесения о использованием тепловизора AGA-780 , термометров Бекмана, тертоиндикаторных пленок, медь-константановой термопары в сочетании с микровольтметром.

В качестве объектов исследования исследовались почвы резко отличающиеся по генезису и гранулометрическому составу, также 'образцы пород. Определялся тепловой эффект взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой при поверхностном их внесении и при заглублении. Изучались температурные эффекты взаимодействия почв с К20, Ки"4Ы0д, (HH4)2S04, KCl, нитрофоской, Ca(01i)2, I^SO^, КК2Р04, ЫаОК, HCl, H^SO^.Исследования проведены в кинетике на почвах разной степени удобоенности.

Ь таблЛ приведены данные по тепловому- эффекту реакции . взаимодействия с дзрново-подзолкстой почвой KCl й нитрофоски.

■ Таблица I

Тепловой эффект реакции взаимодействия с дерново- ' ''■ . подзолистой почвой KCl и нитрофоски ( t = 24 часа)'

Удобрение 1 i .Температура tc

i ; в зоне ; внесения • ' ^ С- 1 j 2,5 см От цент-) } ра внесения j 3,5 см от центра внесения

KCl 16,07+0,01 16,21+0,01 16,32+0,03 .

Нитрофоска . 15,73+0,09 15,97+0,02 16,03+0,02 '

Как видно из представленных данных, внесение удобрений . привело к изменению температуры в очаге внесения, что посте- ' пенно ослабевает с удалением от центра внесения к периферии образца.

Внесение в почву удобрений и мелиорантов, увлажнение почв приводят к изменению в ней подвижности ионов и, как следствие, к тепловому эффекту реакций (табл.1, 2, 3). Поэтому температурные поля в почве тесно взаимосвязаны с концентрационными полями (табл.3). При этом характер взаимосвязи определяется свойствами почв, типом и концентрацией сорбата.

В табл.2 приведены полученные наш данные по изменению • подвижности ионов Са, Ы^, £е, Шх, КОд при внесении в почву ЫН4К03 .и ее увлажнении.

Содержание ионов определено в водных вытяжках из почв при " отношении почваШ^О = 1:1 и времени взаимодействия. I час.

Согласно полу.ченным данным, внесение в почву ЫН^ЫОд приводит к подкислению среды, что, в свою очередь, сопровождается увеличением подвижности Са, Мп. Наблюдаемый тепловой

Изменение содержания водорастворимых соединений ионоз в дерново-подзолистой почве при внесении ЫН^,Ы0о (п = 16-20)

Вариант ! Са 1 м<а ¡. Мп ■ 1 рЫСи, !'.!ОЧЬ/Л ° !

1 1 мг/л

Без внесения

ын4ко3 110,4+46,3 17,9+5,6 0,63+0,20 3,3+0,1

С внесением

ЫК4Ы03 075,8+46,1 48,0+1,3 4,В2+1,40 1,9+0,01

аЬфакт обусловлен суммарными тепловыми эффектами частных реакций и процессов.

Внесение в почву удобрении и мелиорантов сопровождается измененном еодердания в ней водорастворимых соединении ионов И соответствующим тепловым эффектом реакции. Величина градиентов температурных к концентрационных полей при их, распространении в ггочво определяется буферными свойствами почв, которые в овов очередь зависят от гумусированности, гранулометрического состава, минералогического состава, буферных свойств почв в кисло-щелочном, окислительно-восстановительном интервалах; в отношении катионов и анионов и т.д. С целью идентификации взаимосвязи градиентов температурного и концентрационного полей мы провели расчет величин концентрационных градиентов при максимальном и минимальном температурном градиенте. Полученные величины приведены в табл.3.

лак видно из полученных данных средние значения концентрационных градиентов с учетом их знака коррелируют с температурным гоадпентом. Большая величина температурного градиента, т.е. большее понижение тс^пеоатурн в очагэ внесения оорбата

Зависимость величины теплового эффекта взаимо-. действия ЫН^ЫОд и Н^О с почвой от изменения при этом содержания водорастворимых катионов-и ЫО^ (п= 16-20)

Температурный | градиент °1 j Между центром внесения сорбата и периферией образца

I л 1^3 • 1 цОМ

> 4,6 -28,6 +0,04 -0,6 '. -6,2 .-0,1

^ 4,6 +1,7 +0,06 .-1,2 -0,2 -0,3

соответствует большему градиенту концентрационного потенциала по Са, Мп . - в центре наблюдается большее уменьшение водорастворимых Са, Мп.

Тепловой эффект реакции определяется совокупностью тепло- • вых эффектов протекающих процессов.'Однако более значимый вклад оказывают'ионы, концентрация которых выше. Для рассмотренных , случаев это Са. 'Энергия гидратации Са = 37-5 ккал/г-ион. То есть вхождение Са в ШЖ должно сопровождаться затратой такой энергии на I г-ион. Возможные обменивающиеся ионы обладают меньшей анергией гидратации, что приводит к понижению температуры в' •' очаге внесения.

Судя по. полученным данным градиент возникающих температурных полей зависит от способа заделки удобрений, формы их внесения, концентрации и уменьшается с течением времени взаимодействия.

Дерново-подзолистая почва в меньшей степени насыщенная К, ЫОд отличалась большим тепловым эффектом взаимодействия с КНС чем почва более богатая К и ИОд. Полученные результаты свиде-

тельствуют о возможности использования тепловых эффектов реакций сорбции и десорбции для оценки обеспеченности почв элементами питания. Дерново-подзолистая почва, характеризующаяся большей плотностью отрицательного заряда, по сравнению с красноземом имела и больший тепловой эффект взаимодействия с калием. По полученным данным при большем сродстве почв к сорбату тепловой эффект реакции сорбции выше. Так, например, тепловой эффект взаимодействия нейтральной дерново-подзолистой оотаточ-но карбонатной почвы с ЛН4С1 был выше, чем с дерново-подзолистой глееватой. Больший тепловой, эффект взаимодействия с (ИН^ЬО^ отмечался в более нейтральных серой лесной и лугово-черноземной почвах по сравнению с дерново-подзолкстыми. Больший тепловой эффект взаимодействия почв с ЫаОН характерен для кислых дерново-подзолистых и подзолистых почв, а больший тепловой эффект взаимодействия почв с ^ЭО^характерен для нейтральных почв - чернозема, каштановой почвы.

Таким образом, данные опытов подтверждают, что чем больше сродство почв к сорбату, тем больше тепловой эффект взаимодействия, очевидно, это определяется, с одной стороны, прочностью образующих связей, а с другой - их количеством.

2. Распространение температурных полей в почве при внесении в нее удобрений и мелиорантов

Взаимодействие удобрений и мелиорантов с почвой зависит от сорбционных свойств почв, химического состава сорбата и его концентрации. Эти же параметры определяют и температурные эффекты протекающих реакпий. При этом как концентрационное, так и температурное поле распространяется от зоны внесения сорбата к периферии образца. Проведенными исследованиями с

лсцольаоаанпем тепловизора АЗА-7Б0 и медь-констаптановис термопар установлено волновое распространение те:-.шорагур1шх полой от зоны внесения удобрении, затухание температурной волны с удаленном от зоны впесеиия, при атом изотершчеокпа золы имеют форму неправильного круга. Ьа рис',1 показано теыпе-ратурное шло, возникшее при рзакщш смошшшого образца дорноьо-яодзоллстой почвы (вариант с

Т = 19° Т = 17,2°

| Ы."

Т = 23° ^

/ГГ......Ч'

г .

РисД Тепловой вффвкт реакции дерново-подзолистой .почвы с 1^0 + КЫОд (съемка произведена о помощью тепловизора "№к-Шй" фирмы "АвВАА", Швеция)

Как видно из рисунка, четко выделяются зоны с различаю!; температурой, характер их расположения совпадает с мостом ьньсь-ШЯ КНОд, содержанием К, ЫОд в этих зонах. Зависимость проявляется при различной исходной температуре образца (19°, 21°, 23°). При этом разность температур центра 16° и периферии 23° образца ниже, чем для контроля и составляет 7,0° (23,0°-16,0°). Меньший тепловой эффект реакции, очевидно, обусловлен большей наиьщонностью изучаемой почвы К и ЫОд, по сравнению с вариантом контроль. .

3. Температура дерново-подзолистих почв на разкы\ элементах рельефа и содержание подвивших катионов

Почвы на разных элементах рельефа отличаются степенью увлажнения, гумусированности, гранулометрическим составом, оструктуренностью, плотностью, химическим свойствами. В связи с указанным почвы разных элементов рельефа не 1.1017т иметь одинаковую температуру и аналогичный тепловой ре.тлм даже при однозначной величине поступающей солнечной радиации. На самом же деле на склонах разной экспозиции на поверхность попадает и различное количество солнечной энергии, она в неодинаковой степени поглощается растительностью, проективное покрытие которой и развитие соответствуют уровню плодородия этих у част/ ков. В конечном итоге все составляющие теплового баланса на отдельных компонентах структуры почвенного покрова отличаются. В табл.4 приведены данные о взаимосвязи температурных и концентрационных полей в исследуемой почве идентифицируемые по температуре почвы и содержанию водорастворимых со одинопий катионов.

Исследования проведены на во.""пределе, сштой и намитои

Взаимосвязь температурных и концентрационных полей ь дерново-подзояастой почве площадки I (и = 5 при ? = 0,95)

Рельеф • Температура С0!. ) ; рН | 1 Ре 1 Са } К

см г 1 | п =Х0 сы; Ь =30 см; Мп | Д5г/л

Верх склона Хо .3 17,5 15,0 6,3 230 1,9 13,2

Середина склона 17 .6 -о ¡4 14,4 - 7,4 300 1,5 16,4

1л;з склона 17 .3 15,1 14,0 6,6 463 2,4 23,6

дерноЕО-подзолисткх почвах 3-х площадок. По полученным данным почвы на разных элементах рельефа отличались по содержанию и соотношению водорастворимых соединений катионов. Для исследуемой дерново-подзолистой почвы низ склона отличается от почв на , других элементах рельефа более низкой температурой на глубине I, 10, 30 см; более широким отношением подвижных Ре:Мп, большим содержанием водорастворимых Са и К. Очевидно, что изменение химических свойств почв на разных элементах рельефа, обусловлено в основном процессами миграции и аккуедляции вещества и энер-. гии, на интенсивность которых влияет и температура. В то же время температурный режим определяет не только интенсивность, но и направленность процессов.

В полевых условиях прослеживается связь температурных и концентрационных полей. Температура почвы влияет на разложение растительных остатков и образование гумуса, количество и состав микрофлоры, протекание процессов ионного обмена. При более высоких температурах более вероятно поглощение ионов с большей энергией гидратации (Савич В.И., 1980). В свою очередь химиче-

ские свойства почв определяют ее еодно-боздушный режим, <Т.изн-ческие свойства и, как следствие, тепловой ре." км. При о том важна не только величина параметров температурных и концентрационных полей в отдельных мезо- и млкрозонах, но и градиент этих полей. Градиент перепада температур меклу слоями почвы, мезо- и микрозонами, почвой и корнем, корнем и стеблем, стеблем и листом является характеристической величиной и, безусловно, определяет процессы передвижения веществ и энергии в системе, влияет на рост и- развитие сельскохозяйственных культур.

•1. Содержание положительно и отрицательно заряженных соединений катионов в системе почва-растение па дерново-подзолистых почвах склонов разной экспозиции

Различная температура почв определяет неодинаковое поглощение растениями элементов питания. Согласно литературным данным (Дадыкин В .11;, Штраусберг Д.В., Ь'урбицкий Ii.Б., Савич В.И., Худяков B.W.), при низкой температуре затрудняется поглощение растениями Р, Ы, что определяет более низкий коэффициент их использования из почв и удобрений, сдвиг оптимума в соотношениях Ы:Р:К в системе удобрений. Так как тепловой ре:шм влияет на процессы трансформации и.миграции-соединений ионов в почвах, то его изменение приводит и к изменению подвижности, усвояемости элементов питания, поступления их в отдельные органы растении,

В работе проведена оценка этих процессов с использованием метода химической автографии на основе электролиза. Метод химической автографии на основе электролиза позволяет оценить содержание и состояние соединений ионов в "лснвых" почвах, б

полевых условиях без высушивания образца и нарушения газового состав.! почв. В табл.6 приведены данные о содержании Са, Зг'е в системе почва-растение на сшюнах сазной экспозиции, Оценивались су(£а подвикных фргиошй Са, Ре, содержание их поло-

I ^ + I П ^ I »Л "

"птелъпо и.а и ; \~e-l_ и отрицательно заряженных Са ; ГеИ^ооединешп;, представленных в основном коыплекседи и ас-

ООЦИОПНЯГ,!;.

Таблица 5

Содержание Са, Ре в системе'почва-растение на северном и килом сшйзнах, мг/л

Объект г ...... | 1Са | 1 ! Г Ре ! ! ! иА^-! Щ?" ! ! Ре С РеГ- £ а-. Е Ре

Северн ый склок

почва ¿•0,3 1,9 1,2 0,4 10,7

дорспь 1й,0 4,3 2,0 0,2 3,2

Стебель 13,1 7,1 1Д ОД 1,8

Лист 12,5 4,5 }аоный 2,4 склон 0,4 2,8

Почва 19;: 2,0 1,6 0,8 9,3

Корень II,э 2,9 1,5 0,4 4Д

Стебель 12 ,2 6,2 1.7 0,2 2,0

Лист 1/., ■ ■ о ,с О О 0,4 3,7

Судя по порченным данным в исследуемых почвах и растениях имеются ж .пояояштельно и отрицательно за^я;кенные соединена Са, Ре, Ши Дерново-нодзолистые почвы и растений на них (картофель и кукуруза), произрастающие на склоне северной

экспозиции отличаотся по содер;кани:о подви.чиш.с катионов от почв и. растений на склонах южной экспозиции. Соотношение суммы-подвижных соединений составляет соответственно для северного и южного склонов = 1,6 и 1,7; Ре:Мп = 6,4 и 5,7; Са:Ре =11,3 и 9,6. В растениях южного склона выше доля отрицательно заряженных соединений Са, Ре, шире, отношение 2Са : 2 Ре в органах растений.

Таблица 6

Градиент концентрационного потенциала в системе почва-растение на разных элементах рельега почв северной и южной экспозиции (корень/лист)

! Состояние ! Северный склон | Ккный склон

растении ! Са ! \ Са 3 1 Рс

Верх склона

лорошо развитые 0,8 .3,2 0,8 1,7

Плохо . развитые 0,2 Низ склона 7,8 0,4

.Хорошо развитые 0,8 2,2 0,7 1,0

Плохо развитые 3,2 2,4 0,7 0,5

Судя по градиенту концентрационного потенциала (табл.6) в растениях северного склона по сравнению с растениями южного склона в корнях задерживается и хуже поступает в листья Са по сравнению с ¡Л^и !Лп по сравнению с Ре.

па склонах южной экспозиции по сравнению со склонами северной зкспозищш Са и Ре легче поступают из корней в листья.

Для плохо развитых растеши! это отмечается в меньшей степени.

6. Связь температурных нолей, возникающих в почве с энергетикой почвоос!разоваиг.я и плодородия

и ;поI^актооом, определяющим уроглй сельскохозяйственных яультуо, является количество солнечной радиации, посту-||н\.>";С.' иг. I лГ поверхности, для шяыйонкя Кйд использования сол.чоч!ю5. эи'рргии в агроценозе используется: вымащивание сортов сольсчохоз.'.'Иотпешшх культур с (куше высоким коо.:х!чщкен-•гоя ксйолозокй«;;«! фотос/птетпчсской йктлвной тадиацип (¿АР); онтя.лз«::;.я густоты и структуры посевов с цвльп более полного использования -гА?;. 0пгс'-'<"кзйикя отруктуок севооборотов, введе-1ШО про..'.е;:;у точных кульг.ур; опиилазапия подбора выращиваемых ¡-.ультур в соответствии с их экологическими требованиям, свойствам; почв. Ьрп китеясхгаю!.'. ведении сельскохозяйственного производства более правильно рассчитывать КПД использования . солнечного света для системы почна-рас, тсние-окружающая среда.

Каучно-практическая реализация проведенных исследований может быть проведена при анализе по следующей возмоглой схе-' ме - оцэнка радиационной энергии на объектах исследования -оценка возможного поглощения энергии растениями - фактического поглощения - определение КПД использования ФАР - поиск путей увеличения КПД за счет подбора культур, их размещения, многоярусности в почве и в надземном пространстве, размещение с учетом экологических требований, введения промакуточных посевов - оценка оптимумов свойств почв с энергетической точки зрения (с учетом относительности оптимумов, затрат энергии на потребление элементов питания, воды...) - разработка приемов увеличения КПД использования плодородия почв (оптимизация

свойств почв, более полное испсльзокшио яотонхЦ'Ола кш ncone-нии севооборота, за счет многоярусности корневых састсы, ¡¿г.ото-образия видов в напочвенном покрове и т.д.).

Наглядной оценкой энергетических свойств почв и энеэгетики агроценозов являются технологические картограммы энергетики агроценозов, в которых для иочв разного генезиса, глдоошррно-сти, гранулометрического состава и расположенных па определенных элементах рельефа укг.зышется радиационный баланс, количество доступной влаги, су.лма активных, температур.

lia основании полученных данных оценивается возмомшый урожай на отдельных участках, вегетационный период, время сева, обработки, особенности системы удобрений и агротехники обуславливаются тепловым ражило;.:. При этом вся территориях хозяйства разбивается на ряд коитусов соответствующей определеаноЛ йко-продуктивности в зависимости от экспозиции склона северного, южного, западного, восточного; рельефа - плато, ciuioh 0-3°;

> 3°; ложбина; различий гранулометрического состава - песок, супесь, легкий, средний, тяжелый суглинок, глина; различий в степени гидроморфности почв - автоыорфная, полуглдроморфная, гидроморфная; различий в уровне окультуренности. Составляется несколько вариантов картограмм - для холодного, среднего, теплого по теплообеспеченносгц года; для сухого, среднего по увлажнению и влажного года. В диссертационной работе приведены примеры расчетов для дес::ойо-подзоллотой почвы учхоза ""..пхай-ловское" ¿московской области.

В и В 0 Д U

I. Энергетика почвообразования и плоцоро;>::я почв оиредо-ллется не только радиационном балансом теооиторш» л коз.« ..ил-

ситом относительной увлажненности, но также всеми свойствам; почв, тепловыми эффектами взаимодействия с почвой воды, удобрений и мелиорантов. Эти показатели отличаются для почв разного гранулометрического состава, на отдельных элементах рельефа и сглонах определенной экспозиции; определяют содеокание состояния и ссо?!;оабН!'я соединений конов в почвах и растениях.

2. Тоадовпс эфтюктн реакций взаимодействия эоды, удобрений и г.;елко1)а:;ток с почвой хорошо идектифлцируются терьюиндакатор-пыми пленка;.л:, тепловизором, АОА-7Ш, .'/.здь-константапозой термопаре^ в сочетании с шкрОЕОЛЪтметроь, термометром Бетаина, прибором "д.1сектер!/а:.;".

внесение в почву удобрений к мелиорантов сопоовождает-ся тешгавш э^иекгом реакции, распростраяяэдшлоя волнообразно от очага внесения :: затухающи,: с .удалением от внесенного сор-бата.

4. Беличиш хтрадиентов температурного и концентрационного полей при их распространении в почве коррелируют к определяются буферными свойствами почв, кия исследуемых дерково-подзо-листых почв изменение при внесении ЫИ^ХЕОд подвижности Са в зонах, находящихся на разном удалении от очага внесения сор-бата, коррелирует с возникающим температурным градиентом.

5. Градиент возникающих те:.шературных полей взакмодекст-вия удобрений и мелиорантов с почвой зависит от способа заделки удобрения, формы его внесения, концентрации и уменьшается

с течением времени взаимодействия.

' 6. Тепловой эффект взаимодействия удобрений и мелиорантов 'с почвой определяется плотностью заряда ее сорбционных мест,

степенью их сродства к сорбату, степенью насыщенности почвы

1

сорбато!Л, что дает возможность оценивать но тзилоаому о.<; »ту взаимодействия .удойрени;! к иелкорачтов с почвой, неоохоцпиооть их внесешш.

7. Больший тепловой эЬфект взаимодействия почв о ЫаОа установлен для кислых дерново-подзолистых и подзолистых почв, а больший тепловой эффект взаимодействия, почв с Ь^О^ установлен для нейтралышх почв, чернозема и каштановой почвы,

8. дерново-подзолистые почвы на разных элементах рольеТа отличаются по температуре, что коррелирует с изменением содержания и соотношения подвижных соединении катионов в почве и в растениях. Почвы пониженных элементов рельефа в связи о протеканием процессов миграции и аккумуляции вещества и.оперши отличаются от почв плато и склонов более низкой температурой, более широким отношением подвижных фора Ре-.Ми, большим содержанием водорастворилах Са и К. Дерново-подзолистые почвы зжных склонов отличаются от аналогичных почв северных склонов более узким отношением подвижных Ре:1Лп - 5,7 и 5,4; соответственно, Са:Ре 9,6 и 11,3. В растениях южного склона выше доля отрицательно заряженных соединоний Са, Ре; шире отношение подвижных 2 Са: 2 Ре в органах растений. На склонах южной экспозиции по сравнению со склонами северной экспозиции Са, Ре легче поступают из корней в листья.

9. Для целей сельскохозяйственного производства предлагается составление технологических картограмм теплового режима почв определяющих на отдельных участках потенциально возможный урожай, накопление в почве энергии, вегетационный пеоиод, время сева и обработок, особенности системы удобрений и интегрированной защиты растений, зависящих от рельефа; экспозиции

- 1С

склонов, гранулометрического состава, для теплых, холодных и обычных; влажных, обычных и сухих лет.

Описок опубликованных работ по теме диссертации:

1. Савнч ьолтенков A.B., ы.уради >1.1.1., Тепловые поля

в почве как фактор плодородия // Сб.науч.тр. / Управление плодородие:.; ;юча в условиях интенсивного их использования. -:-д.: •№//., Ivü'I. - 0.17.

В.Я., Болтекков A.B. Энергетика плодородия почв // Böc.'iJUK с.-:с. наук. - ¿¡., 1991. л В.: .. - С.43. ^

ю