Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ДИАГНОСТИКА ОГЛЕЕННЫХ ПОЧВ НА ЛЕНТОЧНЫХ ГЛИНАХ И ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДРЕНАЖНЫХ ВОД

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ДИАГНОСТИКА ОГЛЕЕННЫХ ПОЧВ НА ЛЕНТОЧНЫХ ГЛИНАХ И ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДРЕНАЖНЫХ ВОД"



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА; ОРДЕНА . ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕЙЛ. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. В. ЛОМОНОСОВА

Факультет. Почвоведения

- ^ На правах рукописи САНЖАРОВ Андрей Иванович

ДИАГНОСТИКА ОГЛЕЕННЫХ ПОЧВ НА ЛЕНТОЧНЫХ ГЛИНАХ И ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ' ДРЕНАЖНЫХ ВОД :

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на сонсканне ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 1982

(У

Работа выполнена на кафедре физики л мелиорации почв факультета Почвоведения Московского государственного университета имени М. В-Ломоносова.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук профессор Ф. Р. Зайдельнан

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

старший научный сотрудник В. Д. Васильевская

кандидат биологических наук М. Е. Гинзбург

Ведущее учреждение: Почвенный институт имени В,-В. Докучаева

Автореферат.разослан.«./У.».- 198 3г. ; ...

Защита состоится « » -¿¿¿Г<А 19 в час.

на заседании специализированного Совета по почвоведению в МГУ им. М. В. Ломоносова на факультете Почвоведения,, ауд. М-2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета Почвоведения МГУ,

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного Совета по. почвоведению в Московском университете, Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 117234, Москва, Ленинские горы, ■МГУ, факультет Почвоведения, Ученый Совет,

Ученый секретарь Совета доцеят

Актуальность проблемы. Почвы на ленточных глинах широко распространены в северо-западных районах Европейской части СССР.

Анализ материала по этим почвам показывает, что основным объектом исследований до последнего времени являлись почвы, находящиеся в стадиях интенсившге заболачивания. Наиболее подробно изучены агрохимические, физические и водно-физические свинства. Смеете с тем, сведения о химических и иных спой с т пах изаимоевязанного ряда дерново-подзолистых почв на ленточных глннах, образованного неоглеенными и в разной .мере оглеенными почвами в раинах единой катены, почти отсутствуют. Поэтому представления о генезисе и диагностике таких почв весьма ограничены, что сужает теоретические представления об этой чрезвычайно распространенной группе почв. Существенно и тс, что почвы на ленточных глинах представляют частый объект мелиорации и сельскохозяйственного использования. С условиях культурных ландшафтов большое значение в эволюции почв приобретают вторичные антропогенные факторы и, в частности, вынос химических элементов с дренажным стоком.

Цель и задачи исследования. Рациональное освоение почв на ленточных глинах, повышение их плодородия предполагают всесторонний анализ их свойств, уедовий формирования и развития. Нами Пыла, предпринята попытка на примере почв мелиоративного иичвеино-гидрологического стационара «Нитка» (Новгородский район Новгородской области) решить следующие задачи:

1. Изучить изменение химических свойств дерково-п од зол истых почв на ленточных глинах под влиянием нарастающего (в пространстве) оглее-ния в естественных условиях и оценить (во времени) изменчивость поч-вообразуюгцей породы под влиянием этого процесса в модельных условиях,

2. Изучить новообразования, свойственные этим почвам (кутаны и ортштейны), их изменчивость в результате прогрессирующего заболачивания.

3.-Оценить возможность использования свойств кутан и о>ртштейнов для разработки системы критериев при оценке степени оглеения почв, в том числе для количественной оценки степени забплоченности почв.

4. Изучить влияние степени '.заболоченности почв и применения глубокого мелиоративного рыхления и осушения на химический состав дре- ' нажных вод.

Научная новизна работы. На основании изучения ряда почв, пира- — __ зующих единую в геохимическом отношении кагену, показаны основньи 0 2 закономерности изменения морфологических и химических свойств поч р лих новообразований под влиянием прогрессирующего заболачивания Ш и ¿-ч^ Выявлены закономерности изменения поч во образующей породы под в л и я и^^й» нием оглеенкя в »модельных условиях. Впервые рассмотрены условия фор Н1 , чарования дренажных вод почв разных стадий пироморфизма, и пот;аза|-& но влияние глубокого рыхления на состав дренажных вод, , Г ^ ^

Практическая ценность работы. Предложена диагностика и клаесИ-^ п 01 фикация дерново-подзолистых почв на ленточных глинах по степени за болоченности. Разработана количественная оценка степени заболоченна сти для практики почвенно-меличративиого картирования. Показана во;

-а к ^ -к § п

мощность ухудшения работы дренажа в глеевых почвах за счет выхода лилчитсль'нт ттоличеств желт е дренажными водами!' При внесении минеральных удобрений глубокое мелиоративное рыхление способствует увеличению содержания нитратов в гренажных водах.

Апробация. Результаты раооты были доложены на заседании кафедры физики й мелиорации почв факультета Почвоведения МГУ (1980),:"на Всесоюзной конференции «Мелиорация, использование'и охрана почв Нечерноземной зоны» (Москва, 1980), 'на VI Всесоюзном съезде' почвоведов (Тбилиси, 1981).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, из них одна напнеана'в соавторстве.

Объем работы.' Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, выводов,'Содержит / страниц машинописного текста, рисунков," таблиц. Список литературы включает' наименований, В том числе V/ 'иностранных. ! * ' ' ' 11 *

ОБЪЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ ' *

Территория мелиоративного иочвенно-гидро логического стационара «Витка»,■ где проводились наши исследования,- расположена на северо-западе РСФСР в пределах Приильченекой низменности, Почвообразующие породы — ленточные глины мощностью 2—4 м, подстилаемые супесча-но-песчано» мореной. Последняя покоится на девонских известняках.

Непосредственным объекте« не следования явились почвы, приуроченные тс плоской катене второй надпойменной террасы р. Волхов. Исследованный ряд бш образовав дерново-подзолистыми неоглеепной, слабо-оглеенной, глееватой и глеевон почвами. Все разрезы заложены па пашне. Почвы увлажнены или заболочены поверхностными водами. Разность гипсометрических уровней неоглеенной и г леев ой почв, удаленных друг от друга на 1 км, не превышала 2—2,5 м. Не о глее иная и слабооглеенная почвы непосредственно приурочены к участкам с глубоко врезанной реч-иой сетью, обеспечивающей заметное дренирование (гркмьтатщего плоеного почти безуклонного водораздела.

С нарастанием степени заболоченности закономерно изменяются признаки гидроморфизма почв.'В неоглеенной1 почве эти' признаки выражены довольно слабо. В гор. Апах относительно редко встречаются буровато-серые плотные ровные ортштейны; в гор. Вг и Вэ — мелкие темноокра-шенные марганцовистые пятна. В слаоооглеенной почве мощность элювиальных горизонтов значительно больше, количество ортште'йнов возрастает, появляются пятна гидроокиси железа, а с глупины'&О—йО см обилие марганцовистых примазок. Г> злювиалън-ой^ толще' глееватой ипчвы" много мелких'и крупных охристые пятен, ортштейны более ршлые', неровные, бурой окраски. С глубин1.1 40—50 см прослеживаются крупные пятна оглеения по 'вертикальным трещинам. По всему профилю глее по и почвы просматрншетсл мраморовидное прокрапгивание. '

Наряду "с'изменением морфологических'признаков оглеения прогрес-

сйругощее заболачивание вызывает определенные изменения аи крое троения почв. Изменяется цвет пахотного горизонта и формы гумуса.: и неог-леенной и слабоогдеенной почвах пахотный горизонт буровато-серого цвета, гумус тина модер, роже му.члеподобный модер, плохо свлзаи с минеральной частью цочвы; в глееватой пахотный горизонт серовато-бурый, и глеевой — бурый, гумус мулленодобный модер, тесно С1шан с минеральной частью почвы. Для оглеенных почв характерно сочетание в горизонте В осветленных (оглеоняых) л охристых (окисленных) микрошн, которое в наибольшей степени выражено в глее вой ночве. При заболачивании происходит уменьшение содержания кутан, что обусловлено затуханием процесса лессивирования. Определенным образом меняете:! цвет, сложение, Форма ортштейиов, степень их обособленности от вмещающей породы. Красноваго-оурые, округлые, хорошо обособленные ортштейиы сменяются темно-бурыми, неровными, с расплывчатыми контурами.

По гранулометрическому составу ве-ем почвам, свойственна четкая элювиальная дифференциация. Поверхностно-элювиальные горизонты всегда на од ну-две градации легче породы и содержат в 1,5—2 раза меньше илистых частиц. Иллювиальный горизонт х<Фишо выражен только в гор. lii не о глее иной почвы, где накопление ила составило 14 процентов. В слабооглееиной, глее ватой и глеевой ночвах отмечается обеднение ¡¡лом всех ночвенных горизонтов но сравнению с но ч во о б разую щей породой.

lice почвы сформировались ла тождественных по гранулометрическому составу ленточных глшш, что дает возможность вести сравнение в исследуемом ряду.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

Нарастание степени увлажнения и оглеения вызывает значительное накопление гумуса в пахотном горизонте. Содержание гумуса увеличилось от 3,4 процента в неоглеенной до (>,(> процентов в глеевой почвах, С глубиной количество- гумуса резко надает, li горизонтах L> существенных изменений не наблюдается, содержание гумуса практически остается постоянным.

В верхней части профиля почвы имеют сильно кислую реакцию (рН 3,8—4,5), которая [toстепенно понижается с глубиной. С нарастанием оглеения в гор. А пах и АзВ уменьшается рН водной к солевой вытяжек, повышаются значения гидролитической кислотности. Обменная кислотность обусловлена преимущественно ионами алюминия, причем, наибольшее содержание обменного алюминия в гор. Арах и Л*В гл^ с ватой и глеевой почв. Существенно, что в рассматриваемом нами случае изменение кислотности имеет иной характер, чем, например, для почв на кислых покровных суглинках (Зайдельман, 1974) и карбонатной морене (Никифорова, 1977), где с усилением оглеения наблюдалось увеличение рН в гумусовом горизонте. Возможно, это вызвано особенное! л ми химического состава поч во образую щеп породы, а талже тем, что почвы на ленточных глинах п'риурэ'чены к равнинным территориям, .и здесь поступление щелочноземельных металлов с водосбора в понижение имеет меньшие размеры.

Результаты анализа вытяжки Та хм а ползали, что для всех исследуемых почв распределение железа но профилю имеет идентичный характер. Наибольшее содержание подвившего железа отмечено в верхних горизонтах, наименьшее — в породе. Это можно объяснить переходом железа при ог.юении из окристаллизинанного состояния в аморфное. Обратная картина прослеживается при оценке содержания гндроокненых форм железа, извлекаемых вытяжкой Мгра и Джексона, где в элювиальном горизонте происходит уменьшение содержания железа.

Содержание железа, извлекаемого этими вытяжками, не обнаруживает связи со стенанью гидр ом орфизма почв. Следует, однако, обратить внимание на высокое, не свойственное почвам на других породах, содержание железа в оксалатной вытяжке верхних горизонтов по абсолютным значениям (около 1 процента

Характерным признаком почв исследуемого ряда является обеднение гор. А пах и ЛзВ почти всеми окислами, за исключением кремнезема, который здесь относительно накапливается, С нарастанием почвенного гидроморфизма в гор. Л пах происходит накопление алюминия и обеднение железом, марганцем, магнием. Распределение полуторных окислов гю профилям почв обусловлено содержание.« илистых часгац. Обогащение железом и алюминием но сравнению с почвообразукицей породой отмечается только в гор. 11; нсоглеенной ночш, т. е. там, где происходило накопление ила. Наибольшее элшвиирование произошло в глее ват ой почве. В отличие от неоглее-нной, слабоог.юенной и глеевой почв, в глееватой ^1^очве па к 01 тле И] гс кремнезема и обеднение железом и алюминием отчетливо проявились в толще мощностью 0-70 си. В целом, валовой химический состав мелкозема иллювиальных горизонтов оказался весьма близким.

В диагностическом отношении особый интерес представляют данные о валовом химическом составе илистой фракции, которая часто рассматривается как компонент почвы в наибольшей степени изменяющийся в результате педогенеза.

• Но сравнению с илом почвообразующей породы во всех почвах в гор. А га* происходит значительна накопление $¡02. (табл. 1). С нарастанием оглеения в иле элювиальных горизонтов закономерно уменьшается содержание железа. Если на начальных этапах заболачивания обез-железнение незначительно, то в глеевой почве содержание железа резко надает. Здесь же наблюдается заметное увеличение алюминия. Природа этого явления не ясна. Ф. 1*. ЗаЙдсльманом и Р. И, Нароковой (1978) было высказано предположение, что это может быть обусловлено распадом минералов крупных фракций, а также возникновением и аккумуляцией при интенсивном оглсекии вторичных тонко дисперсных минералов. Возможно, что в нашем случае увеличение содержания алюминия в составе илистой фракции пахотного горизонта вызвано аккумуляцией алюминия в виде труднорастворимых металл-органических соединений.

Илистая фракция иллювиальных горизонтов характеризуется близким химическим составом.

Таблица 1

Вапшй хниическмй состав илистой фракции неоглеенных и оглеенкых дерново-подзолистых почв на ленточных глинах (процент на прокаленную навеску)

Почва Горизонт, г^бина, см 5Ю2 РезОз | А1203 Са 0 щ>' МпО

силикат-(}6щее нов ГИДРл окис №

неоглеевяая Апах 4-9 55,60 8,72 5,80 2,92 2С81 1,23 2,67 0,05

Ш$ 11-14 52,99 10,63 6,97 3,66 26,60 1,47 3,41 0,05

Б: 40-50 52,75 11,53 7,83 3,70 26,44 1,19 3,67 0,05

С 105-120 ' 52,75 11,63 7,65 3,71 26,21 1,42 3,52 0,06

слабо- А пах. 5-10 55,88 8,49 6,22 2,27 26,98 1,22 2,64 0,05

оглеешш Б* 60-70 53,04 11,54 7,88 3,66 25,62 1,45 3,35 0,07

ВС 150-160 53,38 11,06 7,94 3,12 25,38 1,49 3,54 0,07

глееватая Апах. 5-10 56,12 8,12 6,13 2,19 27,11 1,22 2,52 0,04

АЛт-а" 20-28 52,79 10,79 6,82 3,97 26,89 1,28 3,52 0,05

Вгс>- 00-70 52,20 11,25 7,39 3,86 26,08 1,37 3,66 0,06

ВС 145-155 52,33 11,34 7,83 3,51 26,24 1,44 3,53 0,07

глееви Апах. 5-10 56,12 7,01 5,46 3,51 28,84 1,20 2,58 0,04

Бга"^ 55-65 52,76 11,02 6,92 4,10 26,98 1,42 3,52 0,06

Вещественны» состав почвенных горизонтов при оглеенки может в не претерпевать в целом существенных изменений, так как в процессе оглеения в почвенном мелкоземе и н плазме происходит перераспределение трехвалентных металлов, их сегрегация в толще горизонта. Это является главной причиной, по которой о течение мнотнх десятилетий, начинал с работ А. А. Завалишина (1928) до обобщений А. А. Роде (1972), отмечается отсутствие надежных химических методов диагностики оглее-нил и степени развития этого процесса.

В ятой связи особый интерес представляет изучение свойств новообразованна — кутан и орштеинов, генезис которых непосредственно связан с развитием почвенного гидроморфизма,

СВОЙСТВА НОВООБРАЗОВАНИЙ

Кутаны покрывают стенки пор, трещин, поверхности структуряых отдельной ей, т. е. они приурочены к наиболее активным зонам современного почвообразования. lía aro указывает и повышенное' содержание гумуса в кутанах по сравнению с горизонтом в целом (табл. 2).

Анализ химического состава ила кутан показывает, что с увеличением стпчш о глее ни я вынос железл возрастает. В неоглеенной почве, пе имеющей морфохро.матических признаков избыточного увлажнения, железо нянчено? подвижно и его содержание близко к содержанию железа в пле почвообразующей породы. С появлением усиливающихся признаков пироморфизма содержание окиси железа постепенно снижается до fifi,5 процента в интенсивно оглеенпых горизонтах глеевой почвы. Определение подвижном железа в иле кутан по методу Мера и Джексона показало, что о^зжеле.тнение при оглсении вызвано выносом главный образом гидроокиеных 'форм.

Прогрессирующие заболачивание сопровождается весьма незначительный увеличением как З'Ог так н AisO¿ , поэтому молекулярное отношение ^'^AtjOí остается довольно стабильным незавиенчо от степени оглеения почв. Молекулярные отношения РечОз и ^/ FeeOj изменяются состаегствлнпо от 1J до 25 н от 3,8 до 7,-1. Их увеличение с нора стаи нем степени пироморфизма почв адекватна уменьшению содержания л.чмеза в иле кутан.

Таким образом, химические свойствакутан несут определенную информацию о степени т пироморфизма почв. Однако из-за сложности извлечения этих новообразований их использование в качестве объекта исследования и диагностического теста затруднены. Значительно более доступной для изучения является другая группа новообразований — орпвтеКнм поверхностных горизонтов.

В рассматриваемом ряду почв прослеживается определенная связь между интенсивностью о рт ште iííto n lpa л и (шш я н степенью пироморфизма. В ряду неоглееиная-глееватая почт наблюдается закономерное увеличе-

'Гийлица 2

Валовой химический состав илистой фракции кутан неоглеенных и оглевнных дерново-подзопи-стых поча на ленточных глинах (процент на прокаленную навеску)

Глуфшна, Гумус) * £¡02 1 п Молекулярные отношевк«

Поча а, '1 см 1 ПО РеЮэ АРОз и л &02 ■ тог . А1 го*

разрез 1 Тюрнну, % 1 и А!303 1^03 / РегОз

шглеен- 40-50 1,35 55,14 10,29 26,34 1,22 3,6 14,3 4,0

ная, р. 1 60-70 0,75 55,02 9,54 26,14 1,32 3,2 15,3 4,3

80-90 не опр. 54,96 10,02 25,47 1,40 3,7 14,0 3,8

слайоигле- 40-50 0,98 55,89 8,45 25,90 1,29 3,7 17,6 4,8

енная, р. 2 60-70 0,98 55,88 9,20 26,57 1,32 3,6 16,2 4,5

80—90 не онр. 55,71 9,02 25,42 1,28 3,7 16,4 4,4

глеена- 40-50 2,48 56,08 6,94 29,42 1,05 3,2 21,5 6,7

тая, р. 3 60-7» 56,21 7,11 29,28 1,40 3,3 21,0 6,5

глет я, 40-50 2,07 56,52 6,64 28,34 1,22 3,4 22,6 6Д

Р. 4 60-70 1,25 57,05 6,57 27,92 1,16 3,5 23,1 6,7

80-90 не опр. 56,93 5,95 28,16 1,02 3,4 25,5 7,4

*) содержание гшса и мелкоземе кутан

нпе общего содержания ортштойнов и их размеров, причем количественный максимум ортштеинообразования отмечается в глееватой почве. На более интенсивных стадиях заболачивания происходит резкое уменьшение количества ортштеГгнов.

Данные, полученные при исследовании валового химического состава (та6,1. 3) свидетельствуют о существенных различиях ортштейнов исследуемых почв. Оглеение вызывает увеличение в составе ортштейнов гумуса и уменьшение марганца. Накопление алюминия в этих конкрециях отметается только в гжтшш пичве. На начальных этапах оглеения возрастает содержание железа, в глеевой почве содержание железа несколько уменьшается. Тем не менее, .кгкумуляция железа в ортштейнах этих почв в целрм весьма стабильна, независимо от степени гидроморфизма почв. Очевидно, что абсолютное содержание железа не дает возможности оценить степень оглеения почв. Более четким критерием может быть отно-ношенио > которое увеличивается от 25 до 80.

С практической точки зрения удобнее изучать не валовые, а кислото-¡>аетш>римые формы желе па и марганца. Абсолютное значение отношения железа к марганцу, извлекаемых 1 н Иг 5СЦ из ортштейнов, получило название коэффициента заболоченности и было использовано для количественной характеристики степени гпдроморфизма дерково-подзолистнх почв, сформированных на кислых покровных суглинках (Зайдельман, 1974). Этот показатель не зависит от погодных условий и остается весьма стабильным при незначительном изменении механического состава.

Отношения кислоторастворимых (1м НгЗОу ) форм лселеза к марганцу в ортштейнах исследуемого ряда почв обнаружили ту же закономерность, что и отношения валовых форм. Для выявления достоверности различий коэффициентов заболоченности (К. 3.) был проведен анализ образцов ортит и нов, выделенных из слоя 0—10 см 20 разрезов каждого вида иочв. Результаты статистической обработки (табл. 4) позволяют разделить по значениям коэффициентов заболоченности исследуемый ряд ночи на три группы. В первую группу включены почвы с К. 3. <30. Сюда относятся цео глее иные и слабооглеепные почвы. Вторую группу с К. 3, 30—110 составляют г.и-еватые почвы. Третья группа объединяет глесше почвы с коэффициентом заболоченности >140.

Морфологические особенности почв первой группы позволяют легко разделить их на неоглеенны-е и слабооглеенные по наличию или отсутствию цветовых признаков оглеения. Близкие значения показателей заболоченности этих почв могут указывать на сходный характер их водного режима в поверхностных слоях профиля.

Таоллца 3

Валовой химический состав ортштейнов дерново-подзолистых неоглеенных и оглеенных почв на ленточных глинах (процент на прокаленную навеску)

Плчва Горизонт. 1 Гумус, 1 Ре: Оз АЬОз МпО СаО ЧР I

глубин*, см % 1 1

Ре

Ми

леоглвеяная Апах. 0-10 М 62,32 19,10 11,91 0,68 0,79 0,77 25,4

слабоог-лееаиая Апах. АгВТз.й1 0-10 21-25 • 1,6 1,2 57,58 59,21 20,49 19,55 13,01 13,88 0,70 0,49 0,74 0,71 0,78 0,82 26,5 36,1

(О адеютая Апах. АгВ^г.а" 0-10 20-28 2,1 1,8 58.10 62.11 24,73 21,18 11,48 11,52 0,33 0,35 0,86 0,86 0,74 0,78 67,7 54,7

глеевая Апах. о-ю 9,2 61,34 16,02 16,71 0,18 0,88 0,68 80,4

Таблица 1

Статистические параметры, характеризующие коэффициент заболоченности дерново-подзолистых неоглеенных и оглеенных почв на ленточных глинах (ортштейны из моя 0—10 см)

1 Почва | Объем выборки, п Средкее1 М Стандартное отклонение, 6 Ошибка среднего, ГК Доверительные границы, М±*р т. Значимость различий

1. Неоглеевяая 20 24,2 2,84 ^ 0,63 24,2±1,3 Не значимы

между 1 н 2

2. Слабоог- 20 25,3 2,72 0,61 25,3±1,3 Значимы

жевная между

Глееватая 20 131,6 17,75 3,97 . 131,6±8,3 Значимы группам»

между Зи 4 1-2 и 3, 4

'Тлет! - 20 261,4 41,63 9,31 261,4± 19,4

Таким образом, впервые былп получены количественные критерий, позволяющие дифференцировать рассматриваемые почвы но степени оглее-нпя.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В МОДЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

В естественных условиях глее образован не обычно притекает на фоне других процессов, поэтому установить характер его влияния на ночво-образующую породу достаточно сложно.

С целью изучшия влияния глееобраздваиия на ленточную глину бш поставлен модельный опыт, который проводился в условиях периодически промывного режима. Образец по ч во образующей породы, растертый до 1мм, помещался в сосуд и заливался 1% раствором сахарозы. После сбраживания сахарозы через 10—12 суток раствор сливался через отверстие в дне сосуда. Контролем служил образец ленточной г.шкы, промываемый дистиллированной водой. Длительность опыта — 2 гида.

К моменту завершения наблюдений произошли заметные морфологические изменения исследуемого образца породы. Оказалось возможным выделить в исходно однородном образце породы три существенно различающихся горизонта, верхний, мощностью 0— 2см, имел ннк'псивно сизый, при высыхании сизовато-белесый цвет. Далее был выделен слой от 2 до 4 см, в котором па общем буром фоне отмечались мелкие и крупные сизые участки в виде затеков и нятен. Ниже этого слоя окраска менялась менее резко, и горизонт имел тождественный породе цвет. Шпересио отметить, что в шлифах оглеенной ленточной глины былп обнаружены сгустки гидроокиси железа, которые можно рассматривать как первоначальные стадии образования оргштейнов. По-видимому, при пульсирующей смене анаэробных я аэробных условий ортштейны могут в довольно короткий срок образоваться в почвенной толще.

Изучение химических свойств опытного образца показало значительную трансформацию его нод влиянием оглеения.

Произошло резкое подкисление породы, возросли актуальная, обменная и гидролитическая кислотности, уменьшилась степень насыщенности основаниями (табл. 5). Существенно, что после двух лгг экспозиции образца в условиях промывного режима значения рН солений вытяжки уменьшились на три единицы (6,9—контроль; 3,55—3,70 — опыт). Ог-леение вызывает переход железа лз окр иста л л изо вал но го состояния в аморфное (табл. 6). Нижние слои оглееиного образца содержат значительно больше железа, извлекаемого вытяжкой Тамма, чем сильно оглеешшй верхний слой. Такое распределение аморфного железа по профилю опытного образца связано с интенсивным его выносом при промывном режиме. Увеличение содержания железа но Тампу происходило лрн общей потере в оглеенном образце его гндроокисных форм, извлекаемых вытяжкой Мера и Джексона.

Данные валового химического состава (табл. 7) показывают,

И

Изменение некоторых физико-химических свойств ленточкой глины под влиянием огпеения в условиях модельного опыта

"Т[о1вн*ныёТо Соколову

Вариант

Глубина, см

рН

НгО

КС|

мг-экв на 100 г. абс.

1

Гидролитическая кислотность

| Степень на-| с к ¡ценности

I основаниями,

1 %

Концщль — 8,15 6,90 0,01 0,П1 нет 100

Оглеение на 0,3—2,0 4,20 3,70 0,13 0,05 9,90 60

фоне про- 2,0-4,0 4,20 3,55 0,18- 0,08 11,20 51

мывного ре- 4,0-7,0 4,45 з,ео 0,09 0,03 8,75 60

жима

Таблица 6

Изменение содержания железа и алюминия, извлекаемых вытяжками Таима и Мера-Джексона,

тр, влиянием оглвения в условиях модельного опыта

Вытяжка Таима | Вытяжка Мера-Джексона

Вариант Глубина, си РезОз | А1203 1 РезОз 1 Л! 20.1 [ РегОз

% на прокал. навеску 1 % "т вал. содержания на люкал. навес 1% от вал |сод

Контроль — 0,37 0,22 4,51 1,06 2,50 31,22

Оглеение на 0,2-2,0 0,48 0,17 8,45 0,78 1,00 15,53

фоне про- 2,0—4,0 0,73 0,18 9,25 0,82 1,82 23,04

мывного рс- 4,0-7,0 1,35 — 15,31 — 2,44 28,97

жияа

Изменение валового химического состава ленточной глины и ее илистой франции под влияние« огпеения в условиях модельного опыта (процент из прокаленную навеску)

Глубина, см; Ре20з 1 1

£эркант $Ф2 общее силикат- | гидро-иое окнекое ЛГзОз 1 СаО МпО

ленточная глина

контроль — 60,98 8,20 5,61 2,56 20,81 1,49 2,24 0,06

1;г.1сенная 0,3-2,0 62,47 6,44 5,44 1,00 21,80 0,76 1,98 0,03

глина в условиях 2,0-4,0 61,22 7,90 6,08 1,82 21,41 0,86 2,05 0,03

промывного режима 4,0-7,0 00,47 8,42 5,98 илистая 2,44 фракция 21,20 0,70 1,98 0,04

контроль — 52,78 11,27 7,29 3,98 26,02 1,42 3,54 0,06

огдееннзя 0,3-2,0 55,09 8,39 6,64 1,75 28,87 0,72 1,95 0,02

глина в условия.* 2,0-4,0 54,90 9,67 7,27 2,40 26,75 0,73 2,18 0.03

промывного режима 4,0-7,0 54,13 10,1:; 7,25 2,94 26,32 0.85 2,28 ОДз

что при оглеенин происходит интенсивное декальцировлвие лснточяо! глины. Вынос магния происходит в меньших размерах. Легко подвергается вымыванию марганец. На фоне относительно стабильного содержания алюминия и в меньшей степени кремнезема происходит значительное уменьшение содержания железа в слоях 0—2 и 2—4 см. Нижний горизонт характеризуется некоторым увеличением содержания железа, что обусловлено вмыванием соединений железа из вышележащих слоев.

Илистая фракция претерпевает примерно re же изменения, что и каловой химический состав горизонтов в целом. Однако, здесь четко прослеживается накопление кремнезема, что указывает ка возможное разрушение илистой фракции при оглеении. Как и в элювиальном горизонте глшшй почвы в слое 0—2 см происходит увеличение содержания алюминия. Нозможньге причини такого накопления были изложены выше.

Обезжелезненпе ила вызвано преимущественно выносом гидроокис-ных форм железа, и в меньшей мере затрагивается их силикатная фракция. Только в верхнем интенсивно оглеенном слое or лесине заметно затронул« еллшгатное железо.

Определенные изменения произошли и в гранулометрическом составе. 15 оглеенноГ! ленточной глине но сравнению с образцом промываемым дистиллированной водой в верхних горизонтах отмечается больший вынос илистых частиц и Солее резкое уменьшении удельной поверхности. Это позволяет признать, что оглеение на фоне промывного водного режима способно усиливать лессиваж.

Таким образом, результаты модельного опыта показывают, что оглеение играет важную роль в морфологической, гранулометрической и химической элювиально-иллювиальной дифференциации ленточной глины.

Особый интерес представляют сведения о составе лизиметрических вод, поступающих из промываемого образца, поскольку они отражают особенности трансформации породы под действием оглеения во времейи. Изучение химического состава лизиметрических вод в модельном эксперименте показало, что на начальных этапах оглеения наиболее интенсивно из почвоообракующей породы выкосится кальций и магнии.* Затем, после элювиирования основной массы щелочноземельных металлов в лизиметрических водах наблюдается резкое увеличение содержания железа. Алюминий вообще не был обнаружен в первых порциях фильтрата. Только в пятой-шестой пробах, ?, е. спустя три месяца после начала эксперимента и освобождения минеральных зерен от гидроокисных пленок железа, в пробах воды появляются незначительные количества алюминия. Максимальный выход в раствор (150 мг/л) был установлен в 2fi пробе, т. е. после более чем годовой экспозиции образца и прохождения максимальных кон- -центрациГг щелочноземельных металлов п железа. В конце опыта наблюдалось резкое уменьшение содержания всех исследуемых окислов.

Таким образом, состав лизиметрических вод в условиях модельного опыта претерпевал значительные изменения в процессе развития преобразования. Результаты наблюдений имеют определенное значение пря

оценке состава вод дренажного стока, поступающих из оглесшшх почв, развитых на ленточных глинах. Ламн был изучен химический состав дренажных вод из оглеенных почв в естественных условиях на действующих дренажных системах, которые мшкно рассматривать как крупные лизиметры,

ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ДРЕНАЖНЫХ ВОД ИЗ ОГЛЕЕННЫХ ПОЧВ НА ЛЕНТОЧНЫХ ГЛИНАХ

Дренажные коды являются нкчвенным раетвором, состав которого отражает процессы, протекающие it почве. Оиъем дренажных иод и их химический состав определяются климатическими условиями, плодородием, причинами и ступенью заболоченности почв, их генезисом, механическими минералогическим составом, системой удобрения.

Почвы на ленточных глинах являются частым объектом мелиорации. Поэтому изучение дренажных под из почв разно!} степени л,чмолоченное ти приобретает важное значение как для оценки скорости и направления современного почвообразования, так и дли оценки влияния дренажного стоки на воды рек и озер, на ландшафт в целом.

Исследование дренажных вод из дерново-лодзилиетых почв иа ленточных глинах проводилось на примере глесватых и глее к их почв. Летом 1978 года на стационаре «13игка» было завершено строительств) дреназ;-ной системы. Глубина залегания дрен составляла 1,0—1,2 м. Учет дренажных вод проводился с полигонов площадью 1—1,5 га. lice экспериментальные участки Г>ы л и произвесткованы (15 т/га доломитовой муки). Сток сформировался в сентябре месяце, с этого периода и начались наблюдения за дренажными водами, т. е. непосредственно после ввода s строй мелиоративной системы.

К концу осени произошло постеншное увеличение рИ и щелочности, чти, по-видимому, объясняется влиянием известкования. Лаибчльшии вынес Пыл установлен для кальция и магния, а также гидрокарбона г- и сульфат-иинон. ]i дренажных водах из глеевых ночв по сравнению с глееватыми прослеживается повышенное содержание железа и креине-кислоты, здесь же обнаруживаются незначительные концентрации алюминия.

Были отмечены сезонные изменения состава дренажных вод. ]>есной, по мере оттаивания почвы, увеличивается минерализация дренажных вод, и к концу паводка она была близка к осенней. В меженный период (в конце весны, летом и осенью) дренажные воды оказались более насыщенными водорастворимыми солями, чем во время наводка. Увеличение минерализации было обусловлено в основном повышением содержания кальция, магния, гидрпкарбонат-иона.

Особого внимания заслуживает сезонное изменение содержания железа. В глееватых почвах оно незначительно, и концентрации атого элемента не претерпевает каких-либо существенных изменений. В дропаж-ных водах из глеевых почв содержание железа всегда в 2—10 раз выше, Однако, во время паводкового стока, весной и осенью, его абсолютные величины содержания были невелики. Существенно 1Ч>, что летом и в начале осени во время капельного стока содержание железа резко воараста-

15

it и достигает в некоторых случаях огромных размеров — 50—60 кг/л. При этом наблюдается отложение гидроокиси железа в дренажных трубах, что создает предпосылки для ухудшения работы дренажа.

Как правил«, для почв поверхностного заболачивания на тяжелых ледниковых и постледниковых отложениях характерно низкое содержание железа в дренажных водах. В этом отношении почвы на ленточных глинах существенно отличаются, что обусловлено как их химическими, так и физическими особенностями. В почвах на ленточных глинах, кал отмечалось выше, высоко абсолютное содержание аморфного железа. Кроме того, они характеризуются крайне низким содержанием м акр опор (Якименко, 1981), что является причиной возникновения в профиле почв анаэробных условий да л; о при влажности близкой к предельной полевой влагоемкие? и. Глеи вые почвы содержат значительно больше агрессивной органики, чем глееваты-е (Латинян, 1968). Наконец, они более переувлажнены несмотря на дренаж. Таким образом, в глеевых почвах создаются наиболее благоприятные условия для периодического оглеения н мобилизации соединений железа, перехода их в растворимые формы,

1Гочвы на ленточных глинах характеризуются наличием в их профиле, неглубоки от поверхности, плотного водоупорного горизонта, на котором застаиваются поверхностные воды. Нисходящая фильтрация влаги здесь подавлена и осуществляется лишь гю редким трещинам. Яоэтому даже при наличии густой дренажной сети водный режим таких почв принципиально не меняется. Для эффективной мелиорации этих почв необходимо резко изменить неблагоприятные физические свойства подпахотного горизонта во всей толще выше дрен. Эффективным приемом, резко меняющим отрицательные свойства тяжелых ночв, является глубокое (до 0,8 м) безотвальное рыхление.

Летом 1079 года на все опытные участки были внесены минеральные удобренния (J\f i3cPi2oKi2«). После внесения удобрений осуществлено глубокое мелиоративное рыхление с использованиеиотечественкых пассивных рыхлителей рК-1,2 и РУ.0,65.2.5 и вибрационных рыхлителей

WS -1, WS -2 с подвижным лемехом фирмы «Брениг». На всех полигонах проведен сев озимой пшеницы.

Лето и осень 1979 года были засушливы, и сток сформировался только в ноябре месяце во время оттепелей и снеготаяния. Во всех вариантах с глубоким рыхлением увеличилось содерлсание кальция, магния и нитрат-иона. Особенно четко эта закономерность проявилась в весенний период (табл. 8). Здесь, кроме этих компонентов, увеличилось содержание сульфатов в рыхленных вариантах.

Таким по разом, при внесении минеральных удобрений глубокое мелиоративное рыхление может значительно повысить содержание нитратов в дренажных подах. С згой связи необходимо отметить, что в вариантах с рыхлением концентрации нитрат-иона превышала предельно допустимые значения (ПДК—40 мг/л) как в оееаниЙ, гак и в весенний период. Ноьтому при подборе доз и вида минеральных удобрений следует учитывать возможное увеличение нитрат-ад на в результате проведения глубокого мелиоративного рьшения.

Химический состав дренажных вод в весенний паводок 1980 года из почв, приуроченных к ленточный глинам

Таблица ?

Почва Вариант Меж дрен! ные рас-] стояния,* Рн | нсоз 1 К + , Р § 0 С Г , N 0/

мг| я

гдее&агая контроль 10 6,35 115,9 38 16,8 0,6 1,9 55,4 22,1 7,8

глссватая рыхление 10 6,10 97,6 54 27,8 0,6 1,8 92,3 28,8 88,6

РК, ГУ

глееватая рыхление 10 0,35 85,4 50 23,0 0,7 1,8 80,0 29,8 84,1

ТО1 2,0 30,9

глеевая контроль 10 6,00 73,2 24 12,1 3,2 13,4 9,1

пгеевая рыхление 10 о,90 42,7 34 20,6 1,1 1,9 57,8 16,8 88,6

глееватая контроль 20 6,60 213,5 60 32,7 0,6 2,0 79,2 25,0 22,2

глееватая рыхление 20 6,60 128,1 7С 38,4 0,4 1,7 172,7 23,4 104,9

глеевая ТО контроль 20 0,35 161,7 СО 35,1 1.4 1,9 145,5 14,8 51,9

глеевал рнхлеште 20 С.40 103,7 90 48,4 0,8 1,9 221,1 17,3 132,9

РК, ГУ

Важно также подчеркнуть, что после глубокого рыхления в результате усиления аэрации почвы наблюдалось заметное уменьшение концентрации железа к дренажных водах из глеевых почв. Однако и в этом случае абсолютное содержание железа остается достаточно высоким, что свидетельствует об интенсивном глееобразовании в дренированных и рыхленных почвах. Последнее позволяет признать, что процесс преобразования играет важную роль в жизни почв к после ввода дренажа.

ДИАГНОСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ИССЛЕДУЕМЫХ ПОЧВ ПО СТЕПЕНИ ЗАБОЛОЧЕННОСТИ

На основе изучения морфологических, химических и экплого-гидро-логнческих особенностей предлагается дифференцировать исследованные дерново-подзолистые почвы на ленточных глинах на 4 вида, важных в генетическом, мелиоративном и сельскохозяйственном отношенидх (табл. 9).

Задача прикладной диагностики и классификации заключается в том, чтобы дифференцировать в отдельные виды почвы с таким интервалом признаков, который отражает тождественные или близкие их производственные и экологические особенности. Поэтому при характеристике каждого вида ночв но степени заболоченности в диагностической таблице приведены признаки пироморфизма экстремальных разрезов почв разной степени заболоченности. Диапазон их изменчивости расположен в интервале между признаками избыточного увлажнения, свойственными почве в ее крайнем варианте и предшествующей почве с меньшей степенью гидроморф из.ма.

ВЫВОДЫ

1. Мощность и характер элювиальных горизонтов, цвет кутан и иллювиальных горизонтов, количество, форма и окраска ортштейнов отражают степень оглеения почв. Эти признаки являются надежными морфологическими критериями при оценке степени заболоченности дерново-подзолистых почв на ленточных глинах.

2. Почвам разных стадий оглеения соответствует определенное ми»> рпстроенне почвенных горизонтов. В пахотном горизонте неоглоеннок и слабооглеенний почв присутствует гумус тина модер; в глееватой и глее-вои — мулленодпбнып модер. Для оглеенных почв характерно сочетание в горизонте В осветленных (оглеенных) и охристых (окисленных) микрозон,-кощрие в наибольшей степени выражено в глеевой почве. При заболачи-нании происходит уменьшение содержания кутан, что обусловлено затуханием процесса лессивироваиия; округлые, хорошо обособленные от вмещающей почвенной массы( ортштейны сменяются неровными, с расплывчатыми контурами.

3. Нарастание степени гид ром орфизма (в пространстве) сопровождается накшменнем гумуса, алюминия в пахотном горизонте, увеличением кислотности, обезжелезненнем ила и мелкозема элювиальных горизонтов.

4. С нарастанием степени оглеения происходит усиление выноса пир о оки оно го железа из илистой фракции кутан. Молекулярные отноше-

5>0г/ МЧз/

ния /РегОз и ^закономерно возрастают от неоглеенных к глее-

вым почвам. Эти отношения можно использовать для количественной оценки степени оглеения.

5. По значению коэффициента заболоченности (К. 3.) исследуемые почвы целесообразно разделить на три группы:

I. К. 3, <30 — неоглеенные и сллбооглеенные;

И. В. 3. 30—140 — глееватые;

Ш. К. 3. >140 — глеевые.

Морфологические особенности ш>чв первой группы позволяют легко их ¡шделить на неоглеенные и слабооглеенпые по наличию или отсутствию цветовых признаков оглеения. Близкие значения показателей заболоченности этих ночв могут указывать на сходный характер их водного режима в поверхностных слоях профиля.

6, В условиях модельного эксшчжчI'ята установлено, что оглеение на фоне промывного режима вызывает резкое нодкисление породы и ее интенсивное выщелачивание. Важнейшим диагностическим химическим индикатором степени проявления этого процесса является вынос гилрп-окисных фо|>м железа из тонкодиспереной фракции. Ог.нччше на фоне нромывшго режима является достаточным условием для уфологической, гранулометрической и химический элювиально-иллювиальной дифференциации породы в процессе почвообразования.

7, Наибольшему выносу с дренажными водами из дерново-подзолистых почв на ленточных глинах подвержены щелочноземельные металлы, гндрмсарбонат- и сульфат-ионы. Дренажные воды ил глеелых почв характеризуются большим содержанием железа, чем воды из глеевашх ночв. Высокие концентрации железа в дренажных водах из глеевых почв создают предпосылки для загсунмрки дрен и ухудшения рабшы дренажа. Это явление наибилее отчетливо пробиллетел па спаде паводка и особенно при формирован»» капельного стока, что обусловлено наиболее интенсивным преобразованием (обезжеле.шение.м) в профиле почвы. Глубокое мелиоративное рыхление способствует усилению аэрации почв и уменьшению содержания железа в дренажных водах.

8. На дренированных почвах прн внесении минеральных удобрений наиболее сильному вымыванию подвержены нитрат-ионы. Глубокое рыхление может существенно увеличить концентрацию нитратов в дренажных водах. Поэтому при окультуривании осушенных заболоченных ночв на ленточных глинах н вовлечения их в интенсивное сельскохозяйственное' использование целесообразно вносил, иитрятпыо удобрения не о алый и чн дозами.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: 1. Санжаров А. И. Возможность неноль.юванпл новообразований дерново-подзолистых ночв на ленточных глинах для диагностики степени гидроморфизма. Тез, докл. Бсес. конф. «Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны». Изд. МГУ, 1980, с. 2-2,

Таблица 9

Диагностика степени заболоченности и оценка целесообразности осушения глинистых дерново-подзолистых почв на ленточных глинах, увлажненных или заболоченных поверхностными водами

Вид почвы по степени заболоченности Диагностика степени заболоченности почв Возможность сельскохозяйственного использования почв в естественном состоянии (без дренажа) Целесообразность осушения в годы с 10% обеспеченности осадками 10

по морфологическим примакам

по химическим признакам цветовые признаки огдеення горизонты окраска кутан орт штейны гор. А них и АгБ. примазки гор, В н другие типичные новообразован ' 7 "

ш В в сухие и средние годы 8 во влажные ГОДЫ

í I 2 3 4 6 9

g неоглеен-лая ")

слабоог-леенная

<30

морфохро-матические признаки оглеения отсутствии1 по всему профилю

Aílífs

I

Bifc красновато-бурая

преоблада- возможно возможно осушение

ют мелкие,

плотные,

округлые,

серовато-

бурые орт-

штейны

возделывание всех культур

возделывание всех культур, кроме озимых зерновых

для озимых

зерновых

культур

<30 оглеение в АяВ&У виде пятен в переход' ном гор А28: мелкие пятна оглеения по ходам корней и трещинам в

В буровато-серая

мелкие серовато-бурые и бурые орт-штейны; обилие мар-ганцово-в истых аморфных пятенсглу-

■оэможно возделывание всех культур

возможно возделывание зернобобовых, многолетии* трап

осушение

Для озимых

и яровых

зерновых

культур,

картофеля,

пастбищ

1 2 3 4 ■ 6 1 7 1 8 1 9 10

верхней метровой толще бины 50—60 см

глееватая 30—140 еиэовагыП АаИ^г,«" оттенок гор. Аижх и АзВ; крупные лятна огле-ения по вер-тнкальным трещинам по профилю

В(й>«ровато-

крупные и мелкие, неровные орт. штейны бурого цвета; обилие темных марганцовистых пятен по всему профилю_

(ез осушения возде- о тушение лываиие всех культур невозможно (за НЬ1Х куль. исключением влаголю- тур, садов,.

бивых злаковых трав) пастбищ,

кулыурнмх сенокосов

глее ваз

>140 интенсивное ЬВа'" оглеенне

всего Про 41 к ля

Вй>1Серая

мелкие, единичные, черные н бурые ортштейны; о ннжчнх гериз* нтах возможны кольчатые карбонатно-гл инистые конкреции

без осушения возде- осушение

лывание всех культур пр"

нгпользова-не возможно НИ))

*) — эколого-гядрологическая оценка почв дана по материалам исследований В. И. Якименко (1981),

**) — рекомендации даны для неоглеенных почв с поверхностью уклонов менее 0,003; при больших уклона* осушение неоглееных почв нецелесообразно при люоом использовании.

2. Санлсарбв А. li. Влияние оглеения на свойства новообразований и почв, сформированных на ленточных глинах. Тег докл. VI Всес. съезда почвоведов. Тбилиси, 1981, с. Г.И.

Сан жаров А, И. Изменение химических свойств почв па ленточных глинах иод влиянием оглеения. Вестник МГУ; сер- 17, «Ns 1, 1982, с. Iii — 50.

I. Яайдельйзн Ф. Р., Ca К жаров А. И. Моделирование г лее образования на ленточной глине. Вестник МГУ, сер. 17, 1982, „V* 2, с. 56—60.

Л-75874

г. Щигрц, тип. упр. издат. Курского облисполкома, 1982 г. Заказ 35

тир. 120x12