Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ КРЕМНИЯ, АЛЮМИНИЯ, ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА В ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА ЮЖНОГО ЗАВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ КРЕМНИЯ, АЛЮМИНИЯ, ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА В ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА ЮЖНОГО ЗАВОЛЖЬЯ"

А-зоб&б

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ЖАЛАБ БАДЕР ЕДДИН

УДК 631.445.53:631.67(470.31)

ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ КРЕМНИЯ, АЛЮМИНИЯ, ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА В ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА ЮЖНОГО ЗАВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.03 — агропочвоведение и .агрофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им К А. Тимирязева.

Научные руководители доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН Панов Н. П.; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Гущин В. П.

Официальные оппоненты, доктор сельскохозяйственных наук Большаков В. А.; кандидат сельскохозяйственных наук Мясников В. В.

Ведущее учреждение—кафедра физики и мелиорации Московского государственного университета.

Защита диссертации состоится « » . . 199^ г 15 * /<2 » час на заседании специализированного совета К 120 35 01 в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева.

Ваши отзывы и замечания в двух экземплярах заверенные печатью, просим присылать по адрес\ 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул , 49 Ученый совет ТСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХ \

Автореферат разослан «'У

»

1992 г

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук, доцент

М. В. Вильяме

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ •

\ - 'Актуальность теш. Орошение в засушливых районах мира, Ь том числе и в Сирии,, резко повышает производительность почв. Од-"Нако орошение без тщательного учета почвенно-мейиоративной обстанов-' хи и без применения целого комплекса агромелиоративных мероприятий, как правило, приводит к деградации почв, потере ш плодородия и исключении из сельскохозяйственного использования. В настоящее время -орошение осуществляется различными способами и нормами. Следовательно», только по гидрологическому режиму имеет место большое разнообразие орошаемых почв - от небольшого дополнительного увлажнения до длительного затопления." Однако до сих пор остаются еще недостаточно ■ изученными процессы, протекающие в орошавшее почвах, тем более в почвах с различной интенсивность®'орошения» Знание же общей направ-; ленности почвенных процессов в . тех или иных мелиоративных условиях в скорости их протекания позволит предупредить мшгие нежелательные -последствия. . . ".; ■ • ' • ■ ^

Несиликатные соединения являются «Шжайшм; вещественным резервом, который в первуо очередь вовлекается в почвообразовательные .процессы. Существует обширная литература о то«, что трансформация, миграция и аквдмуляция несиликатных соединений кремнезема, алюминия, железа и маргавда самым, активным образом влияют на формирование про- -. филя почв,;во многом определяют их свойства и являртся свидетелями протекающих в них почвенных процессов, т.е. диагностируют их. Между : тем аналогичные сведения.применительно к орошаемым почвам весьма ограничены, разрознена и неоднозначны; ' , , " "

Актуальность исследований определяется слабой изученностью вопроса о роли несиликатных соединений в'почвообразовательных процессах орошаемых почв и особенностях проявления, атих процессов в ' почвах различной1 степени гидроморфизма* ; ./. .. .. ,

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЛ^ЧНДП Г'-ЛНОТЕКА Моск. СОЛ . . . . ;Д0ЫИН

Ила Ш ЖЗШ^Ь

Цель и задачи исследований. Целью работы явилооь изучение процессов трансформации, миграции и аккумуляции несиликатных соединений кремнезема, алюминия, яелеэа и марганца в орошаемых солонцовых и каштановых почвах Заволжья; на основании полученных материалов выявить направленность почвенных процессов в орошаемых почвах различной степени их пироморфизма.

Конкретными задачами явились следующие:

1. Используя существующие химические метода исследований определить несиликатные, окристаллизованные, аморфные и водораот-воршше соединения кремнезема и полуторных оксидов.

2. Проанализировав статиотичеокие данные распределения несиликатных соединений по профилю изучаемых почв, выявить тенденцию шс трансформации и миграции.

3. Выявить особенности содержания и распределения несиликатных кремнезема и полуторных оксидов в зависимости от проявляющихся процессов в орошаемых солонцовых и каштановых почвах.

. 4. Установить закономерности в соотношении и распределении различных форм несиликатных соединений в изучаемых почвах разной степени увлажненности.

Научная новизна работы. Проведено комплексное изучение содержания, соотношения и распределения несиликатных форм кремнезема к алюминия, железа и марганца с целью выявления направленности процессов в орошаемых почвах солонцового комплекса Кйшого Заволжья.

Дана сравнительная характеристика изучаемых почв по формам весиликатных соединений и выявлены закономерности между формами соединений и проявляющимися процессами гидролиза и оглеения в условиях орошения.

Установлены некоторые показатели изучаемых несиликатных соединений, диагностирующие гадроморфизм орошаемых почв.

■' Практическая ценность рдбот^ Определены подхода для разработки конкретных диагностических показателей проявляющихся щелочного гидролиза и оглеения при различных условиях орошения, что , крайне необходимо в настоящее время для создания мониторинга орошаемых почв, выбора оптимальных режимов орошения.и предотвращения их деградации. . / ■

. Апробация работы. Результаты исследования апкдятгнраяипт, ия кафедре почвоведения (1990-1992 гг.) а научной конференции моло-- дых ученых MGXA в1991г.,

.. :ШйШШЗШл По материалам диссертации опубликована X статья. " Объем габоты. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы и дргшшшка. В тексте помещены 22 табли-да; в приложении ' 36 таблиц.. Общий объем работы составляет '-£¡"2 страниц. Список литературы включает 23' работ, в том числе 21 на иностранных языках. "...

, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ШСДЕДОЗАНИЙ

' ' Объектами исследований служили дугово-стагшые сояокчалоныа солонцы влагозарядкового орошения (ВЗО) ^каштановые почвы, оро-шаедае агрегатами. "Волжанка" и "ДИА-ЮО" .Кисловской оросительной системы Волгоградское области. Для сравнения изучались неорошаемые аналога, а такжв луговая солода в небольшом лимане, расположенном вблизи изучаемых солонцовыхлочв.

Механическийсоотав каттановнхпочв я солода среда есуглинио-тый, солояцов - лвп?о^1линистый. Содержаниегу^са в солонцах составляло'i»6-2,8 каштановых яочвах ~ в солода - 4$,

Водорастворимые соли в профиле каштановых почв я солода оракигее-ски отсутствовали. В солонцах целинных к богарного освоения с глубины 40-50 см содержание солей сульфатного тепа составляло 2,5%.

В орошаемых солонцах произошло выщелачивание половины солей до глубины 100-120 см.

Г.ри выборе объектов исследований принималась во внимание различная степень увлажненности почв. Так, у тливных и осшевннх в богарных условиях почв увлажнение било минимальным в условиях сухо-степной зоны. На солонцах участка ВЗО первые 6 лет с 1965 года проводились регулярные влагозарядковыв и вегетационные поливы оро-оитальной'нормой до ЪООО м3/га, в результате чего грунтовые вода поднялись с 6-7 до 2->* метров. В последующем во избежание вторичного засоления вегетационные поливы осуществляли периодически только в сильно засушливые года. Луговая солоць имела максимальное поверхностное переувлажнение за счет паводковых вод, накапливавшихся в лимане. Орошение каштановых почв проводилось с Г-)7Ь года оросительной нормой около >Ю00 ы3/га. В зависимости от применяемого агрегата условия увлажнения несколько различались. Позиционное орошение "Волжанкой" без автоматизированной системы регулирования водного режима часто приводило к переполивам. Более высокая степень гидроморфизма каштановой почвы в этом варианте по сравнению с вариантом орошения "МА-100" выражалась а нерву» очередь морфологически более сильным оглеением почвенного профиля и наличием железо-марганце-вых конкреций.

достаточно убедительным подтверждением различной увлажненности почв изучаемого ряда может служить глубина залегания карбонатов В них. Солонец целинный имел карбонаты в горизонте В^ с глубины 9-10 см, а солонец богарного освоения - с поверхности. Орошение снизило их содержание в пахотном и подпахотном горизонтах в два раза. Однако полного выщелачивания из верхчих горизонтов не произошло. В солоди карбонаты обнаружены на глубине 70 см. В каштановой неорошаемой, почве карбонаты залегал.! в горизонте В2 с глубины 40 см. Такая же глубина их аккумуляций характерна и для вариан-

:, та орошения "ДДА-100". При.орошении "Волжанкой"'глубина залегания, карбонатов снизилась до 100 см.'- • ' ■ ...•

-У. В 1989 году на участках с вышерассмотренвыми почвами были заложены основные разрезы, в которых сделано морфологическое описание, отобраны по генетическим горизонтам образцы для лабораторных; исследований. С помощью бура определены глубины залегания грунтовых вод; Кроме-того, в радиусе 100-150 м от каждого основного раз- -', реза из трех дополнительных точек отбирались' образцы верхних горизонтов до глубины 50 см для статистической обработки основных изучаемых параметров,--у,- ■ . ; ..у-':'.'..

В отобранных образиах были выполнены следующие анализы: механический состав - по Качинскому; рН водный "-'потенциометрически;. 17МУС - по Тюрину ; карбонаты - на калышметре; водорастворимые соединения - по Аринушкиной; поглощенные основания в засоленных почвах - по Пфефферу,..в:каштановых почвах поглощенный натрий опреде- •, лялся в вытяжке углекислого аммония, кальций и магний - по Тюрину:• валовые кремний, алюминий, железо и марганец - методом плавления, а также на приборе УЙА-ЗО; несиликатные желез о - в дитионитовой вытяжке по Мера-Джексону и алюминий - в 1,0 ИаОН вытяжке; свободный {потенциально подвижный) кремнезем - до Гедройпу; аморфные формы железа, алюМшия и марганца - по Тамму, аморфный кремнезем рассчитывался по Гедройцу; оргаяоминераяьные соединения - в пирофоо-фатной вытяжке по Александровой. • ■ У: :

Определение:конкретных химических элементов из вышеперечисленных вытяжек осуществлялось на атомно-адсорбционном спектрофото- . метре. Все аналитические определения осуществлялись в 3-х кратной повторности. По основным формам-несиликатных соединений проводилась статистическая обработка методом дисперсионного анализа.^'

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛГМЬАНИЙ I. Влияние орошения на подвижные формы кремнезема

Количество потенциально подвижного кремнезема, извлеченного 554 КОН вытяжкой по Гедро.зду, составило от 0,63 до 1,95% - в солонцах и каштановых почвах и до 2,87£ - в солоди (тасЗл.1 и 2). Его распределение по профилю неорошаемых солонцов носит поверхностно-ахкумудятивный характер, В орошаемых солонцах характер распределения сохранился, но общее содержание существенно увеличилось. В нижних горизонтах увеличение составлло 0,4-0,5$. В условиях повышения влажности орошаемых солонцов очевидно усиливается разрушение кремяийсодерасащих минералов, вследствие чего в увеличивается содержание потенциально подвижного кремнезема. Кроме того, накопление его в нижних горизонтах может происходить за счет перераспределения наиболее подвижных форм. Содержание кремнезема делочной штяжки в верхних горизонтах оолоди было в 1,5-2 раза выше, чем в солонцовых почвах. Следовательно, солодеоОраэованиа сопровождалось более интенсивным разрушением минералов и накоплением общего подвижного кремнезема и« -^оЛько в горизонтах А| и , но и в горизонтах В^ и В£.

В каштановых почва* распределение кремнезема щелочной вытяжки было несколько иным но сравнению с солонцами и солодью. По мере увеличения пироморфизма каштановых почв (от неорошаемых до орошаемых "Волжанкой") распределение его изменилось с поверхностно-аккумулятивного ца эловиально-иллйваальное, что несомненно является следствием усиления трансформационно-миграционных процеосов.

По К.К.Гедройцу (1926), свободная (аморфная) кремнекислота представляет собой остаток после связывания алошшия и кремния в алюмосшшкатные соединения типа каолина. Аморфный кремнезем в неорошаемых солонцах, так же как а потенциально подвижный, макси-

мально накапливался в верхнем пахотном горизонте, книзу его содержание уменьшалось. Подобный характер накопления аморфного многие исследователи объясняют биологической аккумуляцией .^.Тюрин Й.В., 1937; Усов Н.И., 1943; БазилевйчН.И., 1947; Болышев ■ И.Н., 1964 и др.). При орошении произошло выр^ивание его содержания по всему, профилю, Причём,если в верхних горизонтах колича-. ство свободного кремнезема превышало богарный аналог на нижнем -статистически доказуемом уровне, то в нижележащих горизонтах превышало в 4-5 раз.,Это свидетельствует о том, что природа аморфного кремнезема обязана не только биологическому фактору, но и ще-' лочному гидролизу, проявляющемуся при содообразовании в солонцовых почвах в повышенных условиях увлажнений (Антипов-^Саратаев И.Н. 1953; Буйлов В'.В., 1972 и др.). В солоди наблюдалось максимальное количество 51 С>2 по сравнению со всеми изучаемыми почвами, что может быть объяснимо и биологической аккумуляцией, как отмечалось- ран ее,, и щелочным гидролизом, который К.К.Гедройц (1926), считал ,основной .причиной проявления процесса осолодения почв. Не" менее важной причиной высвобождения и накопления аморфного... кремнезема являются процессы оглеения, интенсивно проявляющиеся в солодях (Каувичев И.С., 1971).

• В каштановых почвах аюр£ный кремнезем распределялся по аналогии с солонцами. Но орошаемые каштановые почвы отличались меньшим его содержанием. Очевидно процессы, приводящие к накоплению аморфного кремнезема в каштановых.почвах, протекали значительно слабее. По-видимому..накопление аморфного кремнезема в каштановых почвах имеет преимущественно биологическую природу. Трансформация минеральной массы при орошении каштановых почв агрегатом ' "ДиА-ЮО",- вероятно, проявлялась на уровне взаимопревращений' , окристаллизованных, аморфных и водорастворимых форм несиликатных

Таблица I

Несиллкатные соединения кремнезема и алюминия в солонцах и солоди

! Si Оо j AloO-i

—-"-1-1-.-^-1-

Горизонт (по Гедройцу) водо-}общий ,окри-:аморф|водо-

и обашй ¡связан 1свобопраст""!неаи~ SSfgl ный ¡раст-

см !шально AIpOo Каморф!"™ !ный 1ный Г !шй

I подвиж— I * J S ныйУ! t ! ! ! !ныЯ I ' 111

% от почвы 1 % от почвы ifi^ _¡100 rj_[100 г

Солонец - богара

Ап ( 0-35) 1,12 0,82 0,30 12,68 0,70 0,40 0,30 1.24

В2 (45-5а)х 0.90 0,70 0,20 3,о4 0,63 0,32 0.31 0.06

ВС! (62-72) 0,63 0,54 0,09 1,50 0,4t> 0,15 0,30 сл.

ВС2 (II5-I25) 0,68 0,58 0,10 2,00 0,49 0,21 0,28 ft

С (180-190) 0.73 0,67 0,06 1,90 0,47 0,29 0,28 _ II

Солонец ВЗО ,

Ап ( 0-30)Х 1.32 0,82 О.оО 6,01 0.70 0,30 0,40 0,72

Bg (30U0)X 1.02 0,58 0,44 6.76 0,50 0,20 0,30 0,04

BCj (50-60) 1,08" 0,69 0,39 2,92 0,59 0,31 0,28 сл.

ВС2 (80-90) 1,10 0,72 0,38 1,90 0,61 0,j3 0,28 n

С (180-190) 1,06 0,62 0,45 1,90 0,53 0,21 0,32

Солодь

А£ ( 0-15)х 2,67 0,94 1,93 13,36 0,75 0,54 0,21 2,34

Ag (15-25)* 2,13 X .19 0,94 9,30 1,01 0,72 0,29 2,22

В£ (33-43)" 1.77 . 1,77 нет 7,72 2,05 1,54 0,51 0,20

BJJ (60-70) 1,49 1,49 _ч_ 4,90 1,45 1.05 0,40 0,33

ЭСК (97-107) 0,69 0,69 __ и I.bj 0,85 0,63 0,23 сл.

С (150-160) 1,03 1,03 3,20 0,91 0,63 0.28 «•"а.

НСР0,05 0,16 0.09 0,16 5.07 0,09 0,10 0.06 0,53

* - среднее значение пространственной повторности для ЬСР,

. < , ;. , . Таблица 2 ; Несиликатные соединения кремнезема и алюминия в каштановых почвах.

5! Ог

Горизонт

и . глубина>. см

(по Гедройцу)

А1г0з

¡общий !свя ,|потен-¡зан

!циаль-!ный с;(амор$! !но-под!А1оОо ный) ! 1вижный1 л I

(вижный! ! % от почвы

[ный !

мый

|мг/г | % ОТ ПОЧВЫ ;

100 г

' Каштановая - богара

Ап ( 0-23)х 1,95 1,20 0,75 \ : 14,10 1,02 0,71 0,31 1,20

^ (23-33)х 1,53 .1,18 0,35 7,22 1*00 . 0,69 0,31 0,38

Ез (38-48). 1,23 1,03- 0,20 3,80 0,88 0,58 • 0,30 сл.

В3к (69-79) 1,01. 0,89 .0,12 5;82 0,74 0,44, 0,30 _.»_

ВО (130-140) 1,08 0,81 0,27 4,70 0,68 0,45 0,23 сл.

С' (180-190) 1,04 0,77 0,27 4,83 0,66 0,46 0,20 п

Каштановая - "ДДА-ЮО"

Ап (0-27)1 ; > 1,46 1,07 0,39 7,76 . 0,91 0,61 0,30 0,36

В^ (27-37Р 0,96 0,96 нет' 6,82 1,00 0,70 0,30 0,22

Вг (44-54) „0,80 •0,80 п 3,10 0,81 0,53 0,28 сл.

ВзК( 66-76) 0,88 0,64 0,24 3,02 0,54 0,27 0,27 <1

ВС (97-107) 0,64 0,50 0,14 3,30 0,41 0,18 0,23

С (180-190) 0,73 0,59 . 0,14 3,91 0,49 0,23 0,26

Каштановая - "Волжанка" •

Ап ( 0-25 )Х 1,49 . 1.40 0,09 16,27 1,25 0,94 0,31 4,30

Вх (27-37)Х 1,16 1,16 нет 9,54 1,30 0,99 0,31 1.71

Вз (45-55) - 1,59 1,59 « •• 7,30 1,42 1,04 0,38 0,65

Вз (74-84) ■ ; 1,39 1,14 0,25 . 7,31 1,00 0,67 0,29 0,55

ВСк (И8-128) 0,92. 0,81 0,11. 4,33 0,69 0,43 0,26 сл.

С (190-200) . 0,90 0,80 ..о,ю4 2,30 0,57 0,45 0,22 ~ п

н2Р0,0о 0.19, .0,16 0,15 3,31 о.п • 0,08 0,04 0,87

х - средние значения простраагтвеняой повторности для НОРд^

соединений. Однако при орошении "Волжанкой" в метровом слое (до глубины залегания карбонатов) содержалось значительно больше S> О2, связанного о AI2O3. Такая же закономерность отмечена и в солоди. Таким образом, если 8 солоди трансформационно-миграционные прошо-оы проявлялись в виде разрушения минералов, интенсивной миграции полуторных окислов, других соединений в нижележащие горизонты и накопления в верхних горизонтах аморфного кремнезема, то в каштановых почвах, орошаемых "Волжанкой", по-видимому, происходит трансформация с последу шим образованием или синтезом вторичных минералов типа каолина.

Содержание водорастворимого кремния в изучаемых почвах характеризуется невысокими показателями (1,5-16,3 мг/100 г). Максимальное его количество содержалось в верхних горизонтах. Во всех почвах изучаемого ряда в нижних горизонтах содержалось значительное количество карбонатов, а в солонцах - и водорастворимых солей, которые осаждают и связывают соединения кремнезема, обуславливая минимальные количества в почвенном растворе. По мере выщелачивания карбонатов опускался и максимум водорастворимого кремния, что наблюдалось в солоди и каштановых почвах, орошаемых "Волжанкой".

2. Изменение фракционного состава алюминия в орошаемых почвах

Преобладающей в составе валового алюминия изучаемых почв представлена группа соединений, входящая в состав алпмосиликат-ных минералов, которая составляла 86,0-96,12.

Содержание весиликатного алюминия составляло 0,41-2,05Í или от валового (табл.1, 2). Распределение его в солонцовых ПоЧвах, а также а каштановых богарного освоения и орошаемых агрегатом "ДДА-IOQ" носило явно выраженный поверхностно-аккумулятивный характер. В солоди и в каштановых почвах, орошаемых "Волжан- 10 -

кой", наблюдалось 'элювиалъко-иллювиальноераопределение. В последних проявлялись процессы,оглеения, а также увеличивалась миграционная способность свободного алюминия, что обусловило его перераспределение по профилю. В неорошаемых же и орошаемых небольшими нормами почвах происходила, как уже отмечалось, аккумуляция несиликатного алюминия в верхних горизонтах почвы без перемещения в. нижележащие горизонты. .По-видимоцу, соотношение сили- -катного алюминия к несиликатвому, по аналогии с железом, может характеризовать степень выветривания. По нашим результатам наимень шее соотношение (6,5-14,6) характерно для'солоди. Более низкое соотношение должно свидетельствовать о более интенсивном выветривании. В солонцах этот коэффициент составлял 19,4-30,8,в каштановых почвах, орошаемых агрегатом "ДПА-100." - 11,3-25,1, в каштановых почвах, орошаемых "Волжанкой", приближался к солоди (8,6-15,6). . • . .

'•' В составе несиликатного алюминия солонцов окристаллизованные и аморфные формы были представлены примерно, равными количествами. В солоди же резко преобладали окристаллизованные формы над аморфными (в 2-3 раза) ^ Следовательно < увеличение содержания несиликатного алюминия в солоди обусловлено преимущественно за счет окристаллиэоваяньсх форм. Накопление аморфного и окристаллизован-ного алюминия в иллювиальных горизонтах;.по-видимому, связано не со щелочным гидролизом, который проявлялся в элювиальных горизонтах,- а с процессами оглеения. Как отмечает В.М.Можейко (1960), в нейтральных я щелочных почвах свободный алюминий может накапливаться только за счет оглеения. Наши исследования свидетельствуют о слабом проявлении щелочного гидролиза в иллювиальяо-глеевых •горизонтах солода, что подтверждается отсутствием в них свободного кремнезема (по Гедройцу); Появление же в этих горизонтах

не связанного с алюминия а накопление окристаляизоваяных

его форм подтверждают очевидность ран руле ]ия алюмосиликатов в процессе оглеения.

Кашатновые почвы по количеству и распределению аморфных форм не различались. Их содержание было в 2—1 раза меньше, чем окристал-лизованных. Распределялся аморфный алюминий равномерно, чего нельзя сказать об окристаллизованном алюминии, который накапливался в верхних горизонтах. Причем, в почвах, орошаемых "Волжанкой", его количество существенно превышало два других варианта каштановых почв. А глубина максимального содержания соответствовала бескарбонатной оглеенной части профиля, что наолхшалось и в солоди.

Таким образом, накопление а распределение окристаллизованных форм алюминия в каштановых почвах, так же как л в солоди подчинялись общей закономерности, а именно - содержание ©кристаллизованного алюминия увеличивалось с усилением оглеения. Следовательно, алюминий может диагностировать гидроморфизм изучаемых почв. Однако в отличие от железа не аморфными, что будет показана далее, а окристаллизованными формами.

3. Лзменение фракционного состава железа а орошаемых почвах

Силикатное железо, как известно, связано в минералах и может ийСвобождаться из них при выветривании, трансформируясь в неоили-катнив формы. В солонцовых почвах и солоди силикатного железа содержалось «3,11-0,23;?, в каштановых - 3.12-4.45Я, что составляло 70-82? от валового. Профили силикатного и валового железа в изучаемых почвах идентичны. В освоенных почвах они распределялись более равномерно. Солонцы целинные и солояь отличались элювиальными профилями. Максимальные колебания в содержании силикатного железа, как и валового, характерны для сотоди.

Неслликатное железо - свободное и не связано в силикатные минерала. В известной мере оно характеризует их трансформацию, ьго содержание в почве колебалось в пределах 0,84-1,Л, т.е. по градации А.А.Кармановой (1979) и С.К.Зонна (1982) было низким (табл.3, 4). Это объясняется слабым выветриванием в условиях недостаточного естественного увлажнения. Солонцы слабо различались по данному показателю. Свободное железо распределялось по профи-. го данных почв более-менее равномерно с некоторым накоплением в порхних горизонтах. В солоди характер его распределения элювиаль-

■л

ный, в каштановых почвах - поверхностно-аккумулятивный. Соотношение силикатного железа, которое принимается за показатель интенсивности выветривания (Зонн C.B., 1982) изменялось в соответствии с отмоченной закономерностью. Наименьшие значения этого показателя, что соответствует более интенсивному Еьветриванию, в сравнении с другими почвами характерны для горизонтов Aj и Аз солоди, а также для верхнего горизонта каштановых почв, орошаемых "Волжанкой" (3,70 - в солоди,и 4,24-4,30 - в солонцах; 2,80 - в каштановых почвах, орошаемых "Волжанкой" и 3,I5-3,jû - в богарных и орошаемых "ДДА-100"). Таким образом, увеличение гидроморфлзма в напряженных термических условиях оухостепной зоны усиливало процессы выветривания, сопровождающиеся трансформацией минералов и высвобождением из них железа, переходящего в свободные формы.

Содержание окристаллизованных и аморфных форм в составе несиликатного железа позволяет судить о степени гидроморфности и автоморфности почв. Чем более гидроморфны почвы, тем больше в них образуется и накапливается аморфного железа в результате чередования восстановительных и окислительных процессов. В автоморфных почвах при господстве окислительных процессов, наоборот, накапливается и преобладает окрьсталлизованное железо (Зонн C.B., 1982).

1 Таблица 3

■ Несиликатные соединения железа и марганца • , в солонцах и солоди

| Ре^ .у-, |: Мпо :

!0Т0НТ «КЗ*- «28*: "(ИР*-

глуЗияа, |В°в

1 1 - I

_ } % от почвы ) }100 г мг/100 г

Солонец - богара ,

Ап ( 0-35? 1,20 0.93 0,27 0,29 2,46 4П 0,07

В2 (45-55? 1,00 0,72 ' 0,28 0,39 . 1,43 51 0,07

ВСх (62-72) 1,02 0,76 • 0,26 0,34 0,49 50 0,07

ВСг (115-125 ) 0,96 / 0,69 0.27 0,39 0,68 40 0,05

С (180-190) 0,90 0,61 0,29 0,48 0,60 40 0,07

Солонец - ВЗО

Ад ( 0-30)* 1,09 0,81 0,28 0,35 0,97 , 69 . 0,07

% (30-40)* 1,11 0,86 0,25 0,29 0,74 50 0,07

ВСХ (50-60) 1,00' 0,81 0,19 0,23 0,51 50 0,11

ВС2 (80-90) 1,00 0,80 0,20 0,25 0,48 40 0,05

С (180-190) 1,07 0,81 0,26 0,32 0,52 40 0,11-

Солодь ; ' • * '

А1'( 5-15)* 0,84 0,14 0,70 5,00" 1,47 29 ' 0,09

^ (15-25)* 0,85 0,25 0,60 2,40 1,83 50 ' 0,05 "

Вх (33-43)1 1,21 • 0,71 0,50 ' 0,70 0,63 74 . 0,05 :

% (60-70) 1,29 0,89 0,40 0,45 . 0,68 60 0,05.

ВСк (97-107). 1,14 0,98 0,16 0,16 0,33 30 0,03

С (150-170) 1,20 1,01 0,19 0,19 0,24 40 0,02

НСР0 05 - °'06 " 0,06 °'05 _ 0,67 II 0,01 •

х

- средние значения пространственной ^повторвоотж для НСРд^д

Таблица 4

Несиликатные соединения железа и марганца в каштановых почвах

, | МпО

шдорф-1водора-. аморф- Iводораст нов »СТВООИ-«Н1Г» ¡потгамыЛ

т

Горизонт и

глубина,

СМ

(общее ¡неси-¡ликат-|ное

!окри-'стал-■1лизо-Iванное I_

лг\Т_* с

аморфное

% от почвы

нов'" ;створи-|ный окрист!м°а • |мг/100г|

мгДОО г

Каштановая - богара

А п( 0-23)* 1.19 0,95 0,24 0,25 Г,05 40 0,07

^ (23-33)* 1,21 1,02 0,19 0,12 0,66 33 0,05

Ва (38-48) 1,18 0,99 0,19 0,19 0,28 20 0,02

ВзК (69-79) 1,10 0,92 0,18 0,20 0,27 20 0,03

ВС (107-117) 1,09 0,86 0,23 0,27 0,44 20 0,03

С (180-190) 1,10 0,86 0,24 0,28 0,34 20 0,03

Каштановая- "ДДА-100 N

Ац ( 0-27)* 0,98 0,68 0,31 0,46 0,47 61 0,05

В^ (27-37^ 1,03 0,75 0,28 0,37 0,72 49 0,03

Е^ (44-54) 1,01 0,76 0,25 0,33 0,19 30 о,оз

(66-76) 1,00 0,75 0,25 0,33 0,21 20 0,02

ВС (97-107) • 1,13 0,90 0,23 0,26 0,12 20 0,03

С (180-190) 1,08 0,83 0,25 0,30 0,12 20 0,02

Каштановая - "Волжанка"

Ап ( 0-25)Х 1,15 0,73 0,42 0,58 2,79 61 0,05

В^ (27-37)* 1,21 0,84 0,37 0,44 1,81 50 0,05

В^ (45-55) 1,31 0,97 0,34 0,35 ' 0,76 40 0,03

В3 (74-84) 1,19 0,73 0,46 0,63 1,12 60 0,03

ВСк (118-128) 0,95 0,60 0,35 0,58 0,29 30 0,03

С (190-200) 0,93 0,70 0,23 0,33 0,22 20 0,03

тор0,05 0,13 0,15 0,05 - 0,92 II 0,01

х - средние значения пространственной повторности для НСРд од

В изучаемых почвах, за исключением солоди, окристаллизованные формы значительно превышали аморфные, что свидетельствует о преобладании в них окислительных процессов. Заметных различий по содержанию указанных форм в солонцах не обнаружено. Наблюдались лишь некоторые признаки поверхностного накопления окристаллизованного железа в неорошаемых солонцах. Нерегулярные поливы солонцов в течение довольно длительного периода затормозили трансформацию окри-сгаллизованного железа* § аморфные и не способствовали его накоплению. . ,: • ••'*.,*.•

Полученные данные о содержании и распределении рассматриваемых форм железа в солоди ярко демонстрируют высокую степень пироморфизма этой почвы. В составе яесиликатного железа в верхних осолоделых горизонтах (Ах и Аз) отмечалось значительное преобладание аморфных форм над окристаллизованными. В горизонтах В^ и В2 их соотношение изменилось, но количество аморфного железа осталось все еще довольно•высоким. Временное,поверхностное переувлажнение,ха-. рактерное для солоди, обуславливает активизацию глеевых процессов. При этом устойчивые окристаллизованные,несиликатные соединения, : восстанавливаясь, становятся более растворимыми и подвижными. В условиях более глубоких глеевых процессов происходиу расшатывание и разрушение алюмоферрисилккатов (Кауричев И.С., 1974; Кауричев И.О., Орлов Д.С., 1982). 4 ' ' '

В каштановых почвах увеличение увлажненности при орошении заметно повлияло на содержание аморфного и окристаллизованного ' , железа. В неорошаемых почвах низкое содержание аморфных форм и . довольно высокое - окристаллизованных было равномерным по всему . профилю. В орошаемых почвах содержание аморфного железа заметно. : возрастало, а окристаллизованного;снижалось.• Что касается соотно-тения рассматриваемых форм железа (аморфлоечокристаллизованное), то более высокими, а следовательно",, характеризующими .и большую ' .. .

степень гидроморфизма, обладали: солодь, затем каштановые почвы, орошаемые "Волжанкой", затем орошаемые "ДДА-1С0".

В составе аморфного железа часто довольно интересную информацию дают связанные и не связанные с органическим веществом формы. Содержание аморфного органического железа в изучаемых почвах довольно сильно колебалось (1,46-44,05$ от несшшкатного). Неорганические формы составляли 10,97-40,00^. Однако указанные формы и. „ лх соотношение в изучаемых почвах оказались менее показательными, чем общее аморфное железо-? и особенно отношение аморфного к окри-сталлизованному.

4. Влияние орошения на свободные формы марганца

Содержание аморфного марганца составляло в ореднем 70-120 мг/100 г или около 50^ от валового в солонцах и несколько меньшую часть - в каштановых почвах (табл.2, 4). По профилю почв аморфные формы распределялись примерно так же, как и валовой марганец. Аналогичная закономерность прямой зависимости количества подвижного марганца от валового его содержания отмечена в работах Н.Г.Зырина, В.А.Большакова (1964) и др. 3 неорошаемых солонцах максимум аморфного марганца отмечени в верхних наиболее гумусированных горизлнтах. Подобная биогенная аккумуляция овойственна многим элементам -органогенам.

Свободный марганец в орошаемых почвах, по данным многих исследователей, может и увеличиваться, и уменьшаться (Тонконоженко Е.В., Ткачева H.A., 1970; Луда В.И., Обухова А.И., 1976; Каркути Р.Т., 1Э83 и др.). Наши исследования показали, что даже при периодическом орошении солонцовых почв содержание аморфного марганца увеличивалось в пахотном горизонте о 40 до 70 мг/100 г. В солоди аморфный марганец распределялся по элювиально-иллювиальному типу. Максимум содержалось в наиболее оглеенных иллювиальных горизонтах, т.е.

в данном случав на фоне усиливающихся глеевых процессов просматривается четко выраженное его перераспределение. "

В каштановых почвах сохранился поверхностно-аккумулятивный-:. характер распределения аморфного марганца. При орошении его содер^ жани% а верхних горизонтах увеличилось в 1,5 и более раз. Несомненно, это увеличение саяэано о увеличением биомассы на орошаемых почвах.- Однако наши результаты■свидетельствуют о том, что в кашта- . новой почве, орошаемой "Волжанкой", произошло .значительное увели- . • чение аморфных форм и в более глубоких горизонтах (В2 и З3). Не-''., сомненно, это результат восстановительных процессов при более.интенсивном оглеении указанных горизонтов по сравнению с другими ва--риантами. ' *,

Увеличение аморфного марганца в орошаемых солонцах при нерегулярных поливах, а также в каштановой почве, орошаемой агрегатом . "ДДА-100", свидетельствует о проявляющихся и в этих почвах восстановительных процессах. Интенсивность же их невелика, так как накопления аморфного железа в указанных почвах практически~не происхо- . . дило. По-видимому, при нерегулярном влагозарядковом орошении и • контролируемом орошении дождеванием анаэробиозис глубоко не заходил, ОШ не опускался ниже 150-200 мв. Такой уровень окислительно-восстановительных условий достаточен для восстановления и высвобождения марганца, но далеко не достаточен для восстановления железа. •Как известно, восстановление железа происходит при снижении окислительно-восстановительного потенциала до 60-70 мв;' .

В то же время в более:гадроморфных почвах изучаемого' ряда: (солодь и каштановые почвы, орошаемые "Волжанкой"), количество, аморфного марганца не превышало его содержания в менее увлажненных ■ почвах (орошаемый.солонец и каштановая почва, орошаемая "ДЦА-100"). Следовательно, орошение, сопровождающееся развитием восстановитель-^; .'

- 18 - . V - V : ' • '

них процессов, только до определенного момента способствует повышению свободного марганца, а при длительном переувлажнении его содержание может даже уменьшиться, что свидетельствует об очень высокой подвижности марганца в анаэробных условиях. Поэтому даже при небольшой дренированности почвогрунтов марганец иожет мигрировать по почвенному профилю и выноситься за его пределы.

Однако количество водорастворимого марганца в изучаемых почт вах представлено невысокими величинами. В солонцах его содержалось 0,0о-0,11, в каштановых почвах - 0,02-0,0? мг/100 г. Наряду с окислительно-восстановительными условиями концентрация марганца в почвенном растворе в значительной степени определяется кислотно-цепочными условиями. В солонцовых почвах рй составлял 7,8-9,1, в каштановых - 6,5-9,0. Таким образом реакция среды лежит в том интервале, в котором марганец выпадает в ооадок в форма карбонатов, гидрооксисолей, фосфатов и других соединений. Это является причиной низких величин содержания марганца в водной вытяжке из сухих образцов. Тем не менее обращает внимание тот факт, что в верхних более гумусированных горизонтах водорастворимый марганец характеризуется более высокими показателями. Работами А.И.Карпухина, • В.И.Савача (1980), А.И.Карпухина, И.С.Кауричева (1984) и других исследователей показано, что концентрация марганца в растворе регулируется аа только растворимостью, но и другими факторами, например, растворимыми органическими веществами.

ВЫВОДЫ

I, Изучаемые солонцовые почвы характеризуются высокой засоленностью (до 2,¡з%) и карбонатностью (8,4-11,0?) подсолонцовых горизонтов. При орошении произошло частичное перераспределение солей аз первого во второй метровый слой; карбонатный профиль практически не изменился; в подсолонцовом горизонте; содержащем

гшга, произошло уменьшение обменного натрия 1о 69 до 37,4%) и

V- ■ ■ '

увеличение калышя Iо 11,5 до 34,7%).

2, Каштановые почвы отличались высокой карбонатноегыо с глубины 40 см (3,4-13,4^5); небольшой засоленностью сульфатяо~оодово~ го типа, реЛсим повышением обменного натрия (с 0,8-1,6% до 15-1ЭД) и реакции среда (о 6,5 до 8,9 рН) глубже I м. При орошении агрегатом "ДДА-100" карбонатный профиль не изменился; водорастворимые соли поднялись до 40 см о соответствующим резкам увеличением в этих горизонтах обменного натрия и подщелачиванием средн.,В результате орошения "Волжанкой" карбонаты выщелочены ниже I м, водорастворимые соли - ниже 2-х метров ери отсутствии обменного яат~. ■ рия и нейтральной реакции среды....

3, Аморфный кремнезем (по Гедройцу) в большей мере яаяапли-' вался в верхних горизонтах изучаемых почв. Источником его были.

растительность, первичные и.глинные минералы, трансформирующиеся в процессе почвообразования. Максимальное накопление аморфного кремнезема в элювиальных горизонтах солода, значительное количество по всему профилю орошаемых солонцов, а также отсутствие или минимальное содержание в нижних горизонтах каштановых почв свидетельствуют о том, что существенная роль в его образовании а накоплении, принадлежит щелочному гидролизу минералов.

В более оглеенных ххэризоятах средней части профиля солоди • а каштановых почв, орошаемых "Волжадкой", накапливался кремне- . зем, связанный с алюминием. ' . .

4, В составе аесшшкатногх> алюминия солонцовых: почв ояристал-лизованные и аморфные формы имели равные соотношений.' В солоди я каштановых почвах окристаллмзованный алюминий составлял около 70%.

Аморфный алюминий, распределялся равномерно,, за «сключением солоди, в которой выдеадлся максимум содержания в иллювиальных у. ,

(В£ и Вд) горизонтах. Окраствллизованный алюминий накапливалоя в верхней части авгоморфных почв. В более гвдроморфных почвах (сололъ и каштановив, орошаемые "Волжанкой") аккумуляция окри-стаглизоваяного алюминия происходила в средней, более оглеенной части профиля.

5. В почвах изучаемого ряда содержание ©кристаллизованных *орм железа снижалось, а аморфных - увеличивалось от менее увлаж- 4 I енных к более увлажненным, что свидетельствует об усилении в них гяоаБЦХ процессов. Наиболее активным железо было в солода и каштановых почвах, орошаемых "Волжанкой". Активность железа в каштановых почвах, орошаемых агрегатом "ДЕА-ЮО", была заметно ниже, т.е. оглеание в них проявлялось минимально. Активность железа в орошаемых солонцах также снизилась в связи с прекращением регулярных поливов.

Аналогичная закономерность проявлялась и в содержании неорганических форм железа, однако выраженность ее была слабее.

6. Содержание аморфного марганца в верхних горизонтах орошаемых почв было выше, чем в неорошаемых, что связано, как о биологической его аккумуляцией, так и о процессами оглеения. На начальной стадии восстановительных процессов (каштановые, орошаемые "ДДА-ЮО") количество аморфного марганца увеличивалось, в дальнейшем при более сильном увлажнении (каштановые, орошаемые "Волжанкой") стабилизировалось вследствие высокой подвижности. Таким образом, его содержание в почвах различной степени увлажненности и оглеецности оставалось одинаковым.

7. Процессы, протекающие в почвах солонцового комплекса, при орошении можно диагностировать по несиликатным соединениям кремнезема, марганца и полуторных оксидов. Процессы щелочного гидролиза диагностируются по накоплению аморфного (свободного по

Гедройцу) кремнезема. Гидроморфизм на ранней стадии диагностируется по накоплению аморфного марганца. В диагностике процессов ог-лееяия весьма доказательным может быть, содержание аморфного железа и соотношение аморфных и ©кристаллизованных ею форм. Более глубокие стадия элювиально-глаевых процессов в осолоделых почвах, наряду о аморфным железом и кремнеземом, можно диагностировать по накоплению в средней части профиля свободного глинозема.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ тШЖЩШ ', •

I. Для предотвращения процессов выщелачивания и оглеения в ' • орошаемых почвах солонцового комплекса, приводящих к их деградации, следует проводить предварительную химическую мелиорацию и \ осуществлять контроль, sa режимом влажности с цельс предупреждения лереполивов и переувлажнения почв.: „

. 2. Для разработки диагностических показателей степени пироморфизма орошаемых почв следует использовать совокупность яесили-катных форм марганца, железа, алюминия я кремния. . ',

Списокработ, оцуйликованиых по теме диссертации; ' ,, - I. Гущин В .П., Жалай Ведер Едпдн. Групповой и фракционный состав железа в орошздмых солонцах я каштановых почвах Швого ; Заволжья // Изв.ТСЗА. * 1992. -*б. , . - "

Объем 1' 2 п л

Заказ 2249

Тираж 100

Тнпсм рафия Московской I. х академии им К А Тимирязева 127550 Москва II 550 Тимирязевская VI 44