Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ ДОЛИНЫ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ ДОЛИНЫ"

Московский ордена Левина, ордена Октябрьской революции к ордам Трудового Красного Знамени ГосударстЕвнянЯ университет шш М.В.Ломоносова

ФИЗМСО-ХИИИЧВСК® СВОЙСТВА АЛЛШИА7 ЗАСОЛШНЫХ ПОЧВ ЛОЛШ) и**'

Специальность 06.0t.03 - почвоведение На русском языке

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологически* наук

На оравах рукописи

Адель Айдвль Рахман Шиха

УДК 631.41; 631.445

Москва - 1982.

Patota выполнена на кафедре хмшш лочв факультета Почве»- ^ вадеаая Московского государе таенного унявероятета ии.М.В.Лоио- 1

яоеова.

Научный руководитель - доктор биолотеокях наук, црофэсоор Д.С.ОРЛОВ.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,профессор ' Б.Г.РОЗАНОВ

кандидат географически* ваук Е.И.ПАНКОБА

Ведущее учреждение - Уаиверсятет дру*бн народов яменв Патрюа Яумумбн, 'ТО

Защита состоится 2? декабря 1962 г, в /у^ часов на заседании Специа лв эяр йаая в oro Coserá по почвоведению в МГУ в аудитории М-2 факультета почвоведения (зова *£")•

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета.

фиг даваем Вас принять участие в обсуждении диссертации не заседании Совета; отзывы на автореферат в двух экземплярах просим направлять по адресу: 117234, Москва, В-234, МГУ, факультет почвоведения, ученому секретарю Совета,

Автореферат разослан " / 1982г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, доцент

V />

л//.-, И. II. Бабье ва

- л -

Актуальность работы.

Работами почвоведов Египта (Таыиас, 1970; Бальба,1Э72) показано, что почвы меолинн и, особенно, дельта р.Нил весьма разнообразна и различаются по минералогия, текстуре, фазяко-химическим и водно-физическим свойствам, по характеру водного режима. Сложность сельскохозяйственного освоения многлх почв этого региона и повышение эффективности их использования связана о высокой щелочностью и засоленностью ори тяжелом механическом составе и близком уровне грунтовых вод, что влечет существенные трудности в высокую стоимость их мелиорация н поддержания в продуктивном состоянии* Литературные данные» характеризующие свойства почв и условия вх мелиорации в долине Вила, во многом противоречивы, что частично объясняется большим разнообразием почв и слоеной структурой почвенного покрова. Все это обусловливает необходимость детального в систематического изучения химических и физико-химических свойств различных вариантов почв, встречающихся в дельте Нила. Следует также отметать, что не все показатели химического состояния почв дельты изучены в одинаковой степени. Мало данных по гу-цусвоцу состоянию почв, по биохимии макроэлементов, хотя именно эти параметры в некоторых случаях могут сказаться решающи.

Цель и дадагщ цсследозрнця,

Целью настоящей работы было изучение физико-химических свойств наиболее трудных в мелиоративном отношении аллювиальных почв, часть которых из-за высокой степени засоления не используется пока в сельской хозяйстве.

В задачи исследования входило:

- изучать химический состав (включая микроэлементы) двух групп аллювиальных почв долина Нила: тяжелых и легких по механическому составу;

- охарактеризовать минералогический состав илистых фракций и оценить его влияние на свойства почв;

- оценить особенности гуиусооОразовадня в качественного ■ состава гумуса аллювиальных почв, фордаруадахся в условиях субтропического аридного климата;

- вдевать некоторые закономерности выщелачивания ионов при промывке почв (без гипсования и с добавкой гипса).

Научна^ новизна» В работе впервые дана комплексная характеристика важнейших показателей химического состояния аллювиальных

почв долины Нила в районе озера Маязааа. Определены валовой химический состав, включая микроэлемента, состав водорастворимых солей в обменных катионов. Выявлены возможности определения а уточнения минералогического состава илисты* фракций и почва в целом с помощью метода инфракрасной спектрофотоывтрии, Выявлены особенности формирования качественного состава 17470а в его природа в условиях накоплены) аллгаиальянх отложений. Установлены закономерности выщелачивания катионов из засоленной почвы в влияние на их миграционную способность вторичных реакций ионного обмена и образования труднорастворишх солей.

Цр^тячес^ое зда^нае идботы. Материалы диссертация могут быть использована при проектировании работ по мелиорация тяж»- . лых засоленных аллювизпьных почв долины Вила и почв аналогичных территорий. Предложено использовать метод инфракрасной спектр о-фотоиетрин для определения минералогического состава почв в целом я уточнения шш ера логического состава и ластах фракций, а также для обнаружения карбонатов к сульфатов в твердых фазах почт.

*гтгиягти<г рзззтц. материалы диссертационной работы обоухде-ны на заседаниях кафедры химии почв факультета почвоведения ШТ.

Птбдияацид. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи.

Обгец садртц. Диссертационная работа изложена на страницах машяноцисяого текста, включает в рисунков ш 30 таблиц; работа состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы аэ-//^ наименований, из них иностранных авторов.

Объект я метода иссладовзд^

Б качестве объектов исследования были выбраны почвы, находящиеся в долина северного Нила, к югу от озера Цанзала, Климат территории субтропический аридный, максимальная температура воздуха в ноле +35°С, минимальная в январе +6°С. Среднегодовое количество осадков 29 мм, в летние месяцы довдей нет. Среднегодовая величина относительной влажности воздуха 74%, средняя испаряе-шоть - 37 мм/су тка.

Почвы данноа территории образовались ва дойных озерно-адл»-вн&льных отложениях; материнские порода содержат значительное количество солей, Механичерхий состав как почвообразупцих пород, таи ж почв характеризуется большой пвотротой, изменяясь от тяжелых суглинков ■ глиа до веочаяых отложений. Вса отобранные для

исследования почва относятся к васоленным аллювиальным почвам гадроморфного ряда. Грунтовые воды залегают на глубине 90-100 см от поверхности и_ сильно минерализованы. Растительный покров изреженннй, представлен растеняямв-галос^ятами: сятнак, девясил, оарсазан, солерос. Почва хараятеризуются слабо сформированный профилем, дифференциация на горизонты вырсзева слабо.

Нами было заложено 17 разрезов, большинство из вех находятся на территории, которую еще не используют в сельской хозяйстве, часть разрезов заложена на территория, занятой культурой риса.

Образцы почв исследовали на содержание гумуса, гяпса, карбонатов и электропроводность. Были сделаны водные вытяжки для определения типа эасолевяя и определены обменные катионы методом Пфеффера. Специальные исследования дали проведена для изучения характера гумуса (групповой и фракционный состав) и минералогического состава почв. Такие был выполнен валовой химический анализ я исследовалось содержание микроэлементов. Поставлена модельные эксперименты по промывке почв с использованием гипса в качестве мелиоранта.

Валовой химический состав определен рентген-флворесцеатаым методом, содержание микроэлементов-эмиссионным спектральным анализом; в водных вытяжках МС я К* определяли пламенно-фотометрическим методом; ж - комплексоаометрическим методом, - по Мору, - методом осаждения ВаС£± , ЦСО/ - титрованием.'

Минералогический состав илистых фракций определен дифракто-ывтрвческим методом на дифраятометре ДРШ-2, а также по инфракрасным спектрам, полученным на приборе ИКС-29. Групповой состав гумуса определен методом И.В.Тсрина после отмыванкя солей, оптические плотности растворов гуматов измерены на спектрофотометре ОЭ-18. Нолекулярно-массовое расфеделеаае гумусовых веществ изучали методом гелевой хроматографии на гелях типа Сефадекс с использованием проточной кмета (модификация Орлова и др.).

Результата исследования я щ ?бстждеяяе

Исследованные нами почва относятся к типу солончаков гидро-морфяого ряда и разделяете« по мехадоескоцг составу на две большие группы. Верхние горизонта первой группа тяжелых почв (разр.1-6) содержат, как правило, около 60% физической глина, причем ял Bt.ee составе преобладает. Вторая преобладающая (фракция

механического состава - крупная пуль (около 30%). По -классификация Н.А.качияского для солонцов в сильяосолонцеватых почв эти почвы должны быть отнесены к крупно-пыдеватой среднее глине* Вторая группа почв -легкие почва {раэр.?-12, 15-17). Содержание физической глины в аах обычно менее 30%. в соизмеримых количествах с физической глиной в этих почва* содержатся фракции мелкого песка и шля. Такие почва - песчано-крупно-пшш-в?тые средние суглинка. Промеауточное положение занимают paspe« вы 13 я 14. Валовой химический состав исследуемых почв также колеблется в широких пределах (табл.1). Тяжелым почвам присуще повышенное содержание , $£■ , Сл. , , Ah , и отчасти К. причем обращает внимание относительно высокое накопление ; железа* Химические характеристики аллювиальных почв как лепсого, так а тяжелого состава весьма разнообразны, хотя а прослеживается ряд общих закономерностей. Почвы характеризуется невысоким содержанием гуцуса (табл.2). Среднее содержание гучуса для верхних горизонтов легких почв составляет около для тяжелых почв - около 1,5%, Низкий уровень гуиусовакопления вызван, конечно, неблагоприятными климатическими и биологическими факторами, а также неудовлетворительными физико-химическими свойствами почв. В тяжелых почвах илистая фракция сорбирует и удерживает большее количество органических веществ, предохраняя их от последу щей минерализации. С этим связано повышенное содержание гуцуса в тяжелых почвах. По класси$икацкй Л.АЛ^шшшой и Д.С.Орлова (1977) содержание гумуса во всех .изученных аллювиальные почвах является очень низким, а величина отношения СхЫ -средняя. Почвы обеих групп содержат 2-4% карбоната кальция, которые распределен в профиле сравнительно равномерно. Прямые определения показали, что все исследуемые почвы характеризуются высокой степенью щелочнооти, величина рН достигает 9-10. Все почвы содержат очень небольшое количество гипса 0,1-0,5?. Такое количество гипса недостаточно для садомелиорации почв, поскольку в верхних горизонтах содержание обменного ЛЬ. достигает 10 я даже 16-17 мг-skb на 100 г почвы (табл.2).

Практически все почвы и тяжелого и легкого механического состава характеризуется крайне неблагоприятным ооставом обменных катионов. Доля обменного натрия в большинстве образцов составляет 25-35? от суммы обменных катионов, повышаясь в ряде почв до 40-47Í, Только в немногих горизонтах, преимущественно

Табляпа I

Валовой ыимческнй состав аллсвнадьвыг почв северной части лоляяы рем Нил, %

Номер раэре-ва ' Гдубина, см Щ т ПА СаО м$о МгО

Тяжел не почва

13 0-30 57,05 17,39 9,51 4,58 3,75 5,0 1,48

30-60 56,39 17,58 9,76 3,79 3,39 4,0 1,45

60-120 57,59 16,98 9,КЗ 3,10 2,59 4,6 1,38

14 о-зо £5,57 16,95 9,54 3,93 3,09 4,8 1,38

30-60 57,21 16,95 9,55 3,91 • 2,83 4,2 1,38

60-130 56,82 17,34 9,42 4,07 3,01 4,0 1,40

Легкие почва

15 0-20 68,78 14,52 6,11 2,66 3,39 1,5 1,19

20-70 75,24 II, 40 3,51 2,75 2,65 1,6 1.4?

70-100 88,61 5,64 1,20 1,23 1,82 1,5 1,01

16 0-30 71,52 12,57 4,36 3,53 3,21 1.5 1,65

30-60 77,57 10,15 2,86 2,54 2,72 1.5 1,33

50-120 83,93 7,93 1,75 1,34 1,91 1.0 1,33

17 0-30 79,61 8,95 2,76 2,43 2,43 1,5 1.СИ

30-70 82,35 7,91 2,24 1,81 2,46 1.0 1.М

?0-120 83,81 7,21 1,75 1,69 2,05 1,0 1,30

. Таблицу 2

Химическая характеристика аллювиальных почв :

Номер Глуби- " 1?Л в * ще катионы ,мг-

раз- на, см ОаСОш ГИПО гумуо Ш

реза ОТ М1* К*

Почвы тяжелого механического состава

I 0-20 28,0 4,2 0,3 1.8 9,9 14,9 12,2 16,4 2,66

20-70 11,6 3,7 0,2 1.0 10,2 12,9 10,4 11,7 1,6

70-100 5,8 3,8 0,1 0,9 II ,0 10,4 9,1 9,5 1,87

2 0-30 22,8 3,5 0,4 1.7 9,3 10,4 13,8 17,0 1,20

30-60 16,3 4,1 0,4 1.2 9,6 9,2 16,4 14,0 1,78

60-90 8,7 3,2 0,3 1.0 10,2 8,7 16,8 11,0 •1.83

3 а-яо 37,4 4,3 0,2 1.9 10,2 8,7 13,2 16,9 1,28

20-60 20,0 2,8 0,2 1,5 11,0 9,7 10,7 16,7 1.26

60-100 12,0 2,5 0,4 0.9 11,3 7.0 9,9 15,0 1,33

4 0-30 18,3 3,1 0,5 0,9 8,9 6,9 15,6 14,0 1,30

30-60 12,5 2,7 0,3 0,5 9,1 4,3 13,2 12,0 0,68

60-90 6,2 2,0 0,5 0,4 9,8 5,6 10,4 15,0 0,75

5 0-20 30,0 6,1 0,3 1Л 9,1 15,7 10,5 13,3 1.47

20-70 17,0 3,9 - 0,9 9,5 16,0 II,5 7,5 1,46

7СИ10 7,0 1.8 0,1 0,6 Ю.1 12,0 7,3 8,5 1,38

ПМЕИ легкого меканячеекого осстава

7 0-30 8,8 2,9 0,3 0,9 в.з 4.0 7,2 10,9 0,84

30-60 6,6 3,2 0,3 0,7 8.1 3,5 3,9 12,4 0,86

в 0-90 5,1 3,3 0,4 0.5 10,7 3,1 2,8 10,9 0,80

в 0-30 9,3 3,5 ОД 0,6 7,7 4.0 4,4 4,6 0,83

30-60 4,4 з,а 0,2 0,4 7.9 зд 4,4 3,7 0,76

60-90 2,9 3,1 - 0,3 6,8 4.9 4,3 2,6 0,71

9 0-30 4,7 3,4 0,1 0,2 7,9 6,2 4,6 4,5 0,70

30-60 4,4 3,1 - 0,2 6,4 3,7 3,9 3,0 0,63

60-90 2,0 2,6 ОД 0,1 8,6 3,3 2,5 2,2 0,75

10 0-30 4,1 1.9 0,4 0,7 8,2 6,6 6,7 12,6 0,89

30-70 2,3 1.1 0,3 0,6 9,0 6,1 8,7 7,6 0,91

70-120 2,3 0,5 0,5 0,4 9,2 6,6 10,0 7,6 0,94

Примечание: ЕС - электропроводность насыщенной водной вытяжки, выраженная.в ^/шллиом-* на I си при температуре 25"С.

легких аочв, она снижается до 15-20$, не опускаясь ниже 14,5*. Количество обменного натрия в большинстве случаев првваиает количество обменного кальция, иногда даже в 3,5 раза. Неблагоприятные свойства усиливаются и вследствие высокого содержания обиов-ного магния, количество которого во многих случаях значительно вше количества кальция (даже в раза), и лишь в немно-

гих случаях превалирует кальций нал магш-эм. Такой состав обменных катионов является прямим следствием качественного состава водораотворншх солей. Ориентировочные подсчет по уравнению Б.П,Никольского покааади, что при состава солей, приведенном в табл.3, л ори значениях констант обмена от 4

до 16 (что отвечает литературным данным) доля обменного натрия в гор. 0-20 см разреза X должна составлять от 35 до 55£ от суммы обменных катионов. По результатам анализа дол$ обменного уУл* составляет около 3535, что следует (дознать хорошей совладением, учитывая условность расчетов*

Невысоким содержанием гумуса и присутствием карбонатов -обусловлена сравнительно светлая окраска аллювиальных засоленных почв. Полученные кривые спектрального отражения вполне типичны н уровень отражательной способности близок к гумусным горизонтам оветлояаштановых почв и сероземов южных районов СССР (Орлов я др., 1976). величавы интегрального отражения варьируют от 20 до Полученные кривые спектрального отражения могут использоваться в дальнейшем для дешифрирования аэроснвмков и мониторинга за развитием засоления орошаемых территорий.

Распределение легкорастворишх солей в почвенном профиле указывает на преобладание шпотного водного режима я процесса интенсивного современного соленакопленяя. % анализов водных вытяжек оледует, что все почвы должны оать отнесены к хлоридно-ду илд сульфатно-хлорвдноцу типу засоления {табл.3). Отношений [СС~] •* намного превышает величину, равауг 2, которая

принята как предельная для хлоридного типа засоления, достигает 40-45 и даже, в одном случае, 75, Только в двух горизонтах разреза II втс отношение оказалось равным 0,6 (хлорядво-сульфатвов засоление).'По классификации В./икэгш, В.В.Егорова (1960) изученные почвы являются солончаками. В почвах тяжелых по ыэхаал-ческочу составу концентрация солей превышает 11-1Столь высокие ковтвтрашш солей свидетельствуют о невозможности иополь-

Состав ЕОдсрастЕоримнх солей аасолеаяих аллгаиалъвнх до» ХэЗОДйЗ ;

' тяжелого механического состава (вытяжка 1:5) {иг-зкв ва IDO г почт)

Номер разреза Гдуйжаа, си нщ С£~ Stf Со» Mf М* >

0-20 1.6 194,4 4,80 24,4 40,4 135,5 0,51 9,6

I 20-70 1.6 63.0 4,86 6,9 I9.I 43,0 0,46 9,9

70-|00 1.0 33.0 3.40 6.4 4.3 26.1 0.56 8.1

■v 0-30 1,4 204,8 27,0 6,8 60,6 165,6 0,20 9,3

30-60 1,4 133,30 20,8 4,0 46,4 109,8 0,30 8,7

* $».90 1.3 78.87 14.0 4.9 3^5 58.5 0Л6 8.6

0-20 0.5 172,3 2,3 43,6 37,8 93,2 0,44 10,1

3 20-60 0.6 85.3 4,0 10.8 12,2 67,7 0,15 9,6

RO-TOO 0.7 60,0 5.0 4.9 6.9 54.7 0.13 9.2

0-30 0.8 110,20 56,8 31,3 37.3 99,0 0,16 8,3

4 30-60 0,6 61,33 42,0 S.5 28,6 - 86,9 0,18 7,8

60-90 Т,0 55.60 8.1 Ч 20.6 48,9 0.14 7.6

5 0-20 20-70 70-100 0,76 0,45 0.49 159.70 94,30 42.70 3,5 6,3 18.9 44,8 28,2 19.6 45 Д 17,9 8.5 73', 5 54.4 33.5 0,52 0,56 0.56 ¿,6 8.1 8.2

0-20 0,6 92,5 27,0 5,4 26,5 88.0 0,21 7,7

6 20-60 0,4 32,0 28,7 5,5 16,2 39,0 0,29 8,0

60-100 0.9 20,8 5,8 3,4 5,9 18 0,14 8,1

эовалия таких почв в сельском хозяйстве без необходимых мелиоративных мероприятий. В составе катионов на первом иесте находится ЛЬ.4 , на втором - .¿/р** (табл.3). Катионннй и анионный состав водных вытяжек, л следовательно, почвенных растворов, весьма неблагоприятен. Явное преобладание натрия в составе катионов обуславливает возможность развития процесса солоацеобразования. Из этого следует, что изученные почвы невозможно использовать в фактика сельского хозяйства без предварительной мелиорации. Мелиорация этих почв потребует в первую очередь создания дренаж-tyog системы, позволяющей понизить уровень грунтовых вод к удалять избыток солей из профиля почвы при промывках. Лая создания благоприятных физических и химических свойств дочв щ>ошвкя целесообразно проводить совместно с другими мелиоративными мероприятиями: гипсованием почв и внесением органического материала.

Результаты определения микроэлементного состава почв в селом согласуется с литературными давними о почвах Египта, хотя такие публикации цока единичны. По вашим данным содержание В колеблется в пределах 4,8 - 36, V - 3-150, Мп, - 76-1300, Со - 2,1-40, Ai - 7,4-140, Си. - 3,8-100, Су - 6,6-130, 71 - 480-5000 мг/кг. Распределение микроэлементов тесно связано о характером почвообразущпх пород, которые подразделяются на две группы. В первую из шг входят породы обогащенные микроэлементами, содержание их в этих породах превышает величины кларков. Почвообразущне породы второй группы бедны микроэлементами, содержание их ниже кларка. Для этой группы характерна высокая концентрация титана, которая присуща песчаным отложениям, что связано с накоплением элемента в наиболее устойчивых шн ера лаг,

В почвенных профилях микроэлементы распределены сравнительно однородно, не выявляя четко выраженной тенденции к аккумуляции, хотя в некоторых случаях отмечается относительное обогащение бором, что связано с засоленностью лочв я близость» их к морю, а также некоторая обедненноеть макроэлементами гор. А в разр.14 и относительное обогащенле гор. А в разрезах 15-17, что мохет быть выэваао неоднородностью наносов, на которых с^эргаро-ванн почвы.' Биологическое накопление макроэлементов при слабо развитой растительности вряд лл возможно.

Минералогический состав почв, как указано вазе, был определен двумя методами - обычным м£р4ктэ:летрлческл:а и методом

- ю ~

инфракрасной спектрофотометрия /ИКС/. Использование ИКС позволило изучить состав не только илистой фракции, во и нерасч лен ев-ной на фракция почвы.

По данным рентгев-дифрактометрии (табл.4), ооиованм компонентом илистой фракции является разбугавдив минералы груаш монтмориллонита, которые более точно диагностируются как смеланно-сдойные идлит-смектиты о блоками смехтнтовых пакетов (Градусов, 1976). Лабильные оиликаты, близкие х мовтморядлоянтовым мипера-лам составляет 40-61^ от силикатной фазы яла. Вторым компонентом илистой фракции являются каолинятовые минералы, составляющие 26-42? силикатов влиотой фракция. Остальные 12-335 приходятся иа 1 доле яллитов, которые пэедетавяван вяеокожвлвзватвмя раэковядво?» тяма, что подтверждается результатами анализа валового состава почв, показавшими высокое'содержание калеза.

Для определения минералогического состава мы применили метод ИКС, одно из преимуществ которого состоит в возможности получения информации о строении и составе компонентов любой степени дисперсности, вплоть до молекулярных уровней, тогда как рентгеновский метод имеет ограничения, связанные с размерами кристаллитов. Съемки инфракрасных спектров выполнены по стандартной методике (Орлов ,1971).

По общему облику я набору полос поглощения в области 4200400 см'1 не расчлененные на фракции почвы можно разделять па две группы (рис.1). Спектры первой труппы почв (разрезы 13 я 14) обусловлены, главным образом, монтмориллонитом и отчасти идлятом. В коротковолновой области для спектров этой группы почв, характерна широкая полоса о максимумом 3450-3420 си. В более длинноволновой области спектра характерно присутствие полос с максяцу-маиа 1630 я 1410 см"1 и интенсивной полосы при 1035 см"1. Спектры второй группы почв {легкий механический состав) обусловлены кварцем, в этих почвах обнаружены также глинистые минералы группы монтмориллонита я возможно, иллит. Спектры второй группы почв в коротковолновом диапазоне имеют только одну широкую полосу о максимумом оря 3450-3420 см"1, появляются интенсивные полоса с максимумами 800 и 780 см"1 (дублет). Различие между двумя группами почв явно связано в ях механическим соотаввм.

Илиотые фракции в се Х; почв характеризуются сходным набором полоо поглощения. Особенность их инфракрасных спектров - более

Раареэ НЭ.

Paipesw см

Palpes ib Разр«3

РисЛ. Типичные ИК-спвлтрм аллтаиальнмх поч& долины Р.Ни.лз(А') к ин илисты* фракций (б), I, I, В - ГЛ у Дины 0-30, 30-60 и 60-4 20 см (или 0-20,20-70,70-420} соответственно, -(3-47- номера paipejot.

интенсивные и ярко выраженные полосы поглощения глинистых минералов при практически полной отсутствии полос поглощения кварца. Интенсивные волосы поглощения ври 1650-1635 см*1 и 1450-•1410 см-1 свидетельствуют об обогащенности илистых фракций гядратаросадными минералами. Характерный набор полос поглощения в длинноволновой области указывает на то, что илистые фракции содержат в своем составе преимущественно главногае минералы типа монтмориллонита, а также иллит, каолинит и слюды.

Таким образом, анализ Ш-спектров подтвердил возможность использования инфракрасной спектрометрии для минералогических исследования почв. Ш-спектры показали принципиальную однородность минера логического состава илистых фракций с преобладанием монтмориллонита я позволили выделить группу почв, в составе которых значительную роль играет кварц, дальнейшее развитие метода ИКС требует выбора стандартной дэдготовки образцов и стандартного состояния минералов при съемке инфракрасных спектров.

Особо важное значение при химической характеристике почв.я оценке их плодородия приобретает качественный состав органического вещества, с которым связаны {фактически все важнейшие показателя плодородия н экологическая устойчивость почв.

Для характеристики гумусного состояния аллювиальных почв были проанализированы их верхние горизонты, и для контроля один образец вэ слоя 30-60 см. Содержание гумуса определяли методам Тюрина после отмывания солей, групповой состав гумуса по методу Тюрина, оптические плотности фракций гумусовых кислот измеряли на спектрофотометре 01-18.

Результата определения группового и фракционного состава гумуса приведены в таблица 3. Как уже отмечалось, го всех изученных почвах общее накопление гумуса невелико и для верхних горизонтов разрезов 13-17 содержание Сорг колеблется в пределах 0,3-0,7?. Характерно, что в более засоленных, но и более тяжелых почвах (разрез 13 к 14) содержание С„г составляет в верхних горизонтах 0,6-0,7?, в менее засоленных и легких - 0,3-0,4$. Вниз по профилю содержание, гумуса падает сравнительно медленно. Слабо выраженная дифференциация профиля по содержании гумуса может быть обусловлена аллохтонныа характером гумуса.

Групповой ж фракционный состав гуцуса имеет, в целом, общий характер, хотя и наблюдаются вполне закономерные отклонения.

Тавмяа 4

Содержание овнов)шх групп глиниста ¡с минералов и илистых фракциях (менее 0,001 мм) почв .

Номер разреза Глубина в см ЛЬонанТ- от шшмы-хоех ломшгаенюв Приоут» отвив ХЛОрвТ£

Каолинит Иллнт Монтмориллонит

13 0-30 42 18 40 + ■

30-60 36 12 52 -

60-120 35 16 49

14 0-30 42 22 36 + ■

30-60 35 16 49 ■ -

60-120 35 9 56 -

16 0-20 . 28 15 57 _

20-70 26 13 61 V*

70-120 30 17 53 + *

16 0-30 не определено

30-60 31 12 57 -

60-120 33 23 44 -

17 0-30 31 21 48 +

30-60 30 16 54 _

60-120 31 18 51

связанные о конкретными свойствами почв. Во всех почвах полно« стью отсутствуют гуминовые кислоты фракции I, предположительно свободные или связанные с подвижными полуторными окислами. Коли« чество гумииовых кислот фракции П - предположительно связанных о кальцием, довольно устойчиво в разных почвах и составляет около

от общего содержания органического углерода. Фракция Ш гумивоЕах кислот мало информативна. Отсутствие фракция I гуми-вовых кислот обусловлено высокой щелочностью почв: при рН более 8 гуминовые кислоты в свободном состоянии не существуют и легко осуществляется реакция замещения водорода на металлические катионы. Этому способствует я высокая концентрация катионов в почвенном растворе* Преобладание гуматов кальция, несмотря на высокий

Таблица 5

rpjnnOEoa состав гуиуса адядоальныг поп северо-восточной часп долинв Енл

Глубина см ,Собщ FvrajaotHe кислота '&оьрэкяслота Негядрэ-

¿©акции лазуем. остаток

Т П i I И Ш

* ti 0-30 0,57 ■ н«т 2Jâ . ЗзтЗ 07и 0.06 Ш 0.007 ЩЗ 3X Г7з 2,2 0,42

30-60 0,52 кет 0Л7 0,06 32^7 П75 0,07 0,03 0,013 ОДЗ SITS г;о 0,39

Г 4 Ö-30 0,60 нет ОЖ 008 ' 3Ü7 TITS' 0.18 0.03 0.006 жТГ Î,5~ I37T- олэ жтг 1.3 0,35

15 Û-20 0,35 нет 0.12 0.04 о.оа о.ок о.оз 4,6 нХ СЩ 34/3 2,4 0,24

16 0-30 0,29 нет 0,00 0,07 22$ 0,01 0,02 0,03 !р~ 0,08 2,3 0,26

17 0-30 0,27 нет 0.00 . ОЛ) 33,3 Щ? 0.006 0,027 0.007 3,0 " 10,0 2,6 0.09 §3/3 3,3 0,13

отношения [Mi] : [CaJ в водных вытяжках, указывает да выоо-куп прочность гуыатао-кальциеЕых соединений, до сравнении о гу-маташ натрия.

Содержание фульвокислот фракции I повышено в почвах с нан-мвяыиш количеством i^uhhobux кислот. Это, видимо, характерная особенность карбонатных алдввяальных дочв, в которых растворение карбонатов вызывает переход в раствор значительной части фудьво-кяояот.

По групповому составу гумус аллювиальных почв долины Нила следует отнести к гуматному типу: для изученных почв отношение

: С^д не ниже 1,3 н обычно, превышает 2,0, Наиболее гумат-ныЗ гуыуо характерен для почв с наименьший содераанием легкораст-. воршшх солей.

Для получения данных о степени полидисперсности и молекуляр-ио-массовом распределении гумусовых киолот исоледуемых почв, нами были подвергнуты фракционировании образцы фракций гуминовых кислот, связанных с кальцием. Анализ проводился на геле J -75.

_ При гель-фильтрации гуминовые кислоты четко разделяются на две фракции (peo.2)t первый максимум на геяь-хрэматограммах соответствует фракциям гуминовых кислот с молекулярными иасоеми раваши я более 75 ООО, второй макоиыум - фракции о молекулярными масоа-ми около 30-40 тысяч. Близкие результаты подучены и цри регистрации оптической плотности алювтох при Алине волны 465 нм, но с большей интенсивностью максимума второй фракции. Таким образом, анализ гель-хроматограмм показывает оравнятельно нязкую отваепь полидисперсяости гуминовых кислот аллювиальных поч! в виоокую дол» участия (или даже преобладания) в ях составе хушногык kbci aoi о молекулярными массами около 30-40 тысяч. Ото - однц-из свидетельств высокой степени гумяфицироеанноста органического вещества аллювиальных почв долины Нила.

Почвам аридных регионов не свойственны, обычно, туиатный тип хуцуса в высокая "зрелость" гумусовых кислот. Обсуждаемые особенности гумуса аллювиальных почв долшш Нила могут быть вызваны двумя причинами. Во-первых, несмотря на интенсивное засоле* вне, цри достаточном увлажнении н высоких температурах глубина ', гумификации может быть высокой. Следствием этого являются вис о-' кяе отношения Сга : С^, высокие коэффициенты ажсишкции, малая* степень полидисперсяости я сравнительно невысокие средаевесошв молекулярные.массы гуминовых кислот. Во-вторых, нельзя нсклотнл.

Разрез * 0-30 си

Разрез <3, 30-60 см

Разрез , 0-30 см

Разрез 0-30 см

Разрез -<6, 0-30 сн

Разрез АТ, 0-30 си

V.

.♦'»с. 2. Гвль-*роматогра«мы гуминовых кислот/фракций П/ а*,*юбиальны* почь долины р.Нила,

что уже с наносами Нила поступают преимущественно наиболее хумафи-цированвае, "зрелые" гумусовые вещества, поскольку движущиеся о водным потоком взвешенные частицы ила подвергаются интенсивной атаке микроорганизмов, в первую очередь разрушающими легкодоступные* веспецифические вещества я соединения типа Фульвокислот, что Приводит к относительно^ обогащению илистых наносов гуминовымя кислотами.

Изученные нами тяжелые засоленные почвы долины р.Нил обладают неблагоприятными физико-химическими свойствами и для аффективного сельскохозяйственного использования нуждаются в коренных мелиорациях я, в первую очередь, в рассолении.

№ не ставили своей задачей полностью проанализировать условия л технологи» промывок тяжелых засоленных почв: »то требует специальных исследований. Цель проведенного опыте - выяснить ие-которые закономерности выбывания катионов и анионов из почвенных колонок, однако результаты опыта позволяют также дать предварительное заключение о возможности и целесообразности промывок.'Б , опыте использовалась почва, к которой предварительно.был добавлен гипс (из расчета 30 т на I га) и почва в естественном состоянии. Промывки выполнялась дистиллированной водой и собранные порции фильтрата анализировали на содержание катионов , •

К* и ааиояов НС03 , ,, . Динамика вымывания катионов и анионов позволяет проследить некоторые общие закономерности поведения различных солей в процессе выщелачивания. Наиболее бистро и »фиктивно выщелачиваются ионы СС~ , второе место по скорости выщелачивания занимает и затем с наименьшей скоростью удаляется К* (рио.З). Согласно получен*-ним данным, на удаление из 500 г почвы 9С$ М>С£ необходимо щшбляэитедьно 400 мл воды (рис .4). Добавление к почве гипса ' существенно изменяет условия и темпы выщелачивания. Вынос катионов и анионов возрастает, кривые выщелачивания (рис.3,Б) опускаются более круто. Порядок выноса также несколько меняется, Й относительно больших количествах в первой порции фильтрата содержится сульфат-ион, усиливается вынос . Для удаления Э0?С АЬСС при промывке с гипсом требовалось в два раза меньше воды.

Относительную подвижность ионов при выщелачивании можно охарактеризовать до отношению концентраций (или выноса) в двух * последовательных порциях элита. Величины относительной псдвих-

фНЛЬТрАга ь

Рис. 5. Дмыаммка е-ьицелачикания ионоб при пропек« почвы.

д,обаь*и гипса; Б- с гипсом,

<- нсо$ -- а- Си**----

з- к* -----—

М)

_ е - сг

м

M

X

X

Oí

1

«

»4 л »<

и

л

«0

»

to

30 га

teto

И»

*<><>. <ш istt QQoo

OSМЛ

Рис.4. Общий бмиос иомиь при промывке ПОЧ»Ь|. б5оаначвиня как на рис.5,

в-ML+...... ï-СГ____.„_

- го' -

ности и приведенияэ на рис.3 кривые выщелачивания показывают, что миграционная способность катионов о анионов, их податливость вымыванию зависит как от растворимости солей, находящихся в почве, так н от различии* вторичных реакций, включая обменные реакции о катионами почвенного.поглощающего комплекса.

Характер выщелачивания кальция в гадрокарбова т-яона явно связан с карбонатно-кальциевым равновесием и растворимость» карбонатов кальция, на что указывает сходство кривых выщелачивания этик ионов и практически одновременная задержка выщелачивания при пропускании 500-1000 мд раотвора. На выщелачивание ионов калия, невидимому, существенно влияют реакции ионного обмена. На кривых выщелачивания калия обнаруживаются один или два максимума, формирование которых можно объяснить непрерывно идущими обменными реакциями; в каждом элементарном слое колонки калий входит в почвенный поглощающий комплекс, скорость его движения замедляется н формируется зона (фронт движения) с относительно повышенной его концентрацией. Наличие такой зоны а проявляется в вяде максимумов ва кривых выщелачивания.

Табляпа 6

Содержание обменных катионов в почве до и после промывки

Вариант мг-экв. на 100 г почва \% от егммы катионов

Са" л'а К+ ¿4*+ М^ ¡С

Почва до промывки После промывки: без гипса 0 гипсом 10.4 ,13,8 17,0 1,20 17.5 9,5 10,0 0,91 30,0 6,1 2,9 0,82 32,6 40,1 2,8 46»! 26,I 26,4 2,4 75,3 15,3 7,3 2,1

В результате промывок почвы произошло изменений состава • поглощенных'катионов (табл.6). В исходной почве около 4С$ суи-ич обменных катионов представлено » второе место занимает

(32,6?). на дэлп Кальция приходится всего 24,52. После .троящей в присутствия гипса ргэкз снизилась доля яэглоиешшго Л л (до 7,3*), в д?э раза упало количество обменного Мд и гя-ьцаЯ стал преэ-5 лад аязя^ кзтпэнэм (75£). Поло китель но е изме-

некие состава обменных катионов произошло я в опыте промывки почвы без добавления гвша. Однако результат выражен много ела-бее (табл.6).

Существенное значение имеет тот факт, что количество обменного калия в составе поглощенных оснований во всех вариантах опыта изменялось очень мало. Это обусловлено выоокой оорбцион-иой.способностью калия, способностью многих минералов илистой фракции почв прочно связывать обменный кадий, удерживая его от выщелачивания.

ВЫВОДЫ

* I. В районе озера Шнэала (дельта Нила) формируютоя трудно-мелиорируемые аллювиальные почвы, характеризующиеоя интенсивным засолением хлорадного типа в результате которого отношения

0~: достигают 40-45, а в составе катионов водорастворимых солей резко преобладает ион натрия.

2. При обща» сходстве почвообразовательного процесоа в ' сяхелых и-легких по механическому составу почвах они имеют ряд существенных различий: тяжелые почвы относительно обогащены полуторными окислами, щелочноземельными металлами, микроэлементами гумусом, s них выше сумма обменных катионов, они более засолены, чем почвы легкого механического состава.

3. Валовой состав аллювиальных"тяжелых почв характеризуется повышенным накоплением минералов грутш окислов и гидроокислов железа, что обусловлено характером аллювиальных отложений и возможностью перераспределения железа в результате развития временных восстановительных процессов при выпотном водном' режиме. v"

4. В почвенном поглощающем комплексе почв легкого я тяжелого механического состава преобладает ион натрия, доля которого в составе обменных катионов соответствует катионноцу составу водных вытяжек. Второй характерной особенностью этих почв является значительное участие магния как в составе водорастворимых солей, так и в ооставе обменных катионов.

5* Микроэлементный состав аллювиальных почв долины Нила *, обусловлен, преимущественно: характером почвообраэугаик пород; профильная дифференциация не выражена и роль биологического \ фактора в накоплении я перераспределении микроэлементов невелика.

6* Главным компонентом влистов фракция является разбухаю-ане минералы группы монтмориллонита (40-602) ори значительном учаотхи каолинита (25-40ЯК Дм характеристика минералогического состава илистой франции л нерасчлененной на фракция почвы пригоден (в имеет ряд преимуществ) метод инфракрасной спектрометрии, для эффективного использования которого необходима дальнейшая разработка и унификация способов подготовки в стандартизации состояния исследуемых образцов.

7. Аллювиальные засоленные почвы характеризуются низким содержанием гумуса (как правило, не более 2% даже в верхних горизонтах) при очень постепенном его убывании вниз до профилю. В почвах более тяжелого механического состава, даже цри повышенном уровне засоления, гумус накапливается в больших количествах, чему способствует закрепление гумусовых веществ глинистыми минералами.

6. Б составе гумуоа преобладает группа гумиаовых кнолот, отличающихся слабовмраженной полядисперсностью (только две фракции по данным гель-хроыатографии) и высокой оптической плотяо-отью* Тип гумуоа гуматный при отношениях 0^ : С^ от 1,3 до 3,3.

9. Для всех аллювиальных засоленных почв характерно преимущественное накопление гуминовых кислот, предположительно связанных с кальцием, что обуодовлево высокой щелочностью почв и их карбонатностью.

10. Специфический характер гумусного состояния аллювиальных засоленных почв в значительной мере обусловлен накоплением высокогумлфяцированного, »материала за счет его приноса с паводковыми водами Нила.

11. При цромывке^заселенных аллювиальных почв тяжелого механического состава наиболее быстро выщелачиваются ионы ££

и второе место занимают ионы , затем Сед* . Выщела-

чивание юнов К* происходит наиболее медленно.

12. Миграционная способность яонов при выщелачивании почвы водой (в ходе промывок) зависит от растворимости доминирующи* соединений ивнов данного рода, вторичных реакций образования труднорастворимых соединений и реакций ионного обмена. Миграционная способность Са*~* обусловлена, преимущественно, реакциями образования в растворения карбонатов я бикарбонатов, дли главную роль играют иэяообмеввые процессы.

1 ч

13. При промывке засоленных почв улучшается состав обменных катионов, снижается доля обменного натрия и магния, повышается холя кальция.

14. Добавление гицоа значительно ускоряет процесс промывки засоленных аллювиальных почв долины Нила н приводит к резкому снижена в доли натрия в составе обменных катионов. Механизм влияния гипса связан о тем, что он растворяется сравнительно медленно и на протяжении всего хода промывки поддерживает в почвенном растворе минимально необходимую концентрацию ионов кальция.

По теме ииссеататми опубликованы олатгидиа работы

Шика Л.

Оиха А.,

Шаха А.

"Физико-химические особенности еасоленвых, аллювиальных почв северо-восточное частя долины Нила я возможность их мелиорации", Биол.науки, U*, 1982 (рукопись депон. в ВИНИТИ 19.5.82 № 2547 -82 деп.).

Осипова H.H., Соколова I.A. "О возможности характеристики минералогического состава почв методом анфра- , красной опектрофотометрил". Вестн.ШУ, сер.17 почвоведение, 1982, к 3, с.36-42.

"Особенности гумуса аллювиальных почв оеверо-аооточаой части долины рехн Нил". Почвоведение, 1982, Я 12.

унл r/ф игу шоу? тирдаа 1982г.