Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Формы железа и их роль в почвообразовании горно-лесных почв юго-восточной части Большого Кавказа (в пределах Азербайджанской республики)

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Формы железа и их роль в почвообразовании горно-лесных почв юго-восточной части Большого Кавказа (в пределах Азербайджанской республики)"

о О*

,гоЦ АКАДЕМИЙ НАУК АЗЕРБАйдаАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ , и ' ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ

На правах рукописи

ЮСЮБВЮВА ЗИЕЕОД ГУРБАНШ кизы

УМ 631.4:546.72 (473.24)

20ШЫ ЯЕЛЕЗА И ИХ РОЛЬ В ПОЧВООБРАЗОВАНИИ ГОРНО-ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ

БОЛЬШОГО КАВКАЗА (в пределах Азербайджан схо й Республики)

Специальность - 03.00.27 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на согскение ученой степени кандидата сельскотозяПственнцх наук

БАКУ - 1994

Работа выполнена в отделе "География почв" Института Географ! АН Азербайджана.

Научные руководители:

доктор биологических наук Б.И.ГАСАГОВ, кандидат сельскохозяйственных наук Ш.И.МИРЗОЕВ

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Ш.Г.ГАСАНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук Х.Н.ГАСАНОВ

Ведущая организация: Азербайджанский научно-исследовательски институт Лесного хозяйства и Агромелиорации. ^

Защита диссертации состоится " СЦЮи^ъ 1994 г.

на заседании специализированного совета К 004.16.01 по присуждению* ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук при Инт туте почвоведения и агрохимии АН Азербайджанской Республики.

Отзывы на автореферат просим присылать в двух экземплярах ш адресу: 370073, Баку-73, ул.Кришва, 6, ученоыу секретарю совете

С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения в агрс-.лшии АН Азербайджана.

Автореферат разослан

•Д» ьК&д^- 1994 г.

Ученый секретарь азецншгизкрсвшшого совета, доктор сельскохозяйственных наук профессор

,{'})>' ГЕРАЙЗАДЕ А.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ \

Актуальность теш. Разработка научных основ генезиса, географии и эволюции поив в значительной степени связана с исследованием поведения железистых соединений в почве и их направляющей роли в почвообразовании.

Железо имеет многостороннуг связь с органическим веществом и активно участвует в различных процессах преобразования почв. Оно играет особую роль в формировании водно-физических, физико-хими- . ческих свойств почв и структурообразовании, повышая тем самым почвенное плодородие. Соотношения различных форм железа во многом связаны с окислительно-восстановительными условиями почвы. Количественное соотношение форм железа является основой диагностики различных типор и подтипов почв, что имеет прямое отношение к их генетической классификации. Железо оказывает непосредственное воздействие на рост и развитие растений, участвует в процессе фотосинтеза и препятствует возникновению болезни растений - хлороза.

Изложенные функции железа в почве и растениях свидетельствуют с том, что изучение различных форм железа как генетических и диагностических показателей шчв и как соединений, повышающих почвенное плодородие, необходимо уделять самое серьезное внимание-Тема является актуальной тем, что на территории Азербайджана в этой области специальные исследования не проводились.

Сложность проблемы состоит в том, что формы железа в почвах разнообразны и границы между ними во многом условны, поэтому выявление содержания и распределения в почвах различных форм железа возможно только на базе оопряженного пртаененчя различных методов его извлечения, позволявших наиболее полно и точно определить те или иные формы железа.

Предлагаемая работа выступает как один из этапов на пути познания роли железа в -почвообразовании и генезисе почв Азербайджанской республики, в которой гкогообрвзие шчв и экологических условий гас формирования создает болыгоо неоднородность количественного распределения я различных форд железа в них.

Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось изучение количественного сод ер* лия и различных.форм железа в горнолесных почвах вго-восточного склона Большого Кавказа с попыткой впервые в республике дать разъяснение .их роли в почвообразовании с учетом экологических условий, формирования почв. Достетенкв

данной цели были подчинены следующие задачи:

- Изучение основных закономерностей количественного содержания и распределения железа в почвах с учетом условий их формирования;

- определение количества валового железа, с подразделение! на силикатные и несиликатные (свободные) группы;

- определение окристаллизованных и аморфных форм железа с установлением их связи с физико-химическими свойствами» в том числа и кислотностью почв;

- определение связи меаду накоплением аморфных форм железа и количеством гумуса;

• определение подвижных форм кремнезема и алюминия в почвах и их связи с подвижными формами железа;

- определение содержания железа в золе зеленых листьев« опада

и подстилки различных типов лессобразуппих древесных пород и выяв-, ление его взаимосвязи с подвижными формами железа в почвах;

- выявление роли железа в элементарном почвенном процессе (ЭПП) происходящее в оргада-минеральной части почв, в частности формировании иллювиального горизонта и т.д.;

- разработка рекомендаций по дальнейшему более глубокому исследованию количественного содержания и различных форы железа в почвах республики с целью более глубокого выявления юс роли в генезисе, эволюции почв и повышении почвенного плодородия;

Научная новизна. Впервые в горно-лесных почвах юго-восточного склона Большого Г.авказа изучены различные формы железа, являвшиеся важными гоказателяыи почвооб^лзовйния; определено содержание железа в зеленых листьях, спаде и подстилке основных леоообракующих древесных город к показано его значение в круговороте веиеств между почвой, пзчвообрязуисими породами и растением; определены подвижность и закрепление в почвах различных форм железа во взаимосвязи с-растениями; изучено содержание подвижных форм кремнезема и алюминия и показана их взаимосвязь с железок; установлена связь между накоплением аморфных форы железа и количеством гумуса, а также с карбонатностью почв и реакцией почвенной среды.

Практическая ценность. Изученные формы железа позволяют уточнить и детализировать классификационный список почв и их диагностических показателей в иго-восточной части Большего Кавказа, глубже познать элементарные почвенные процессы (ЭПП), генезис и эволюцию шчв в различных регионах республики в целях оценки практи-

ческой их ценности.

Внедрение. Материалы диссертационной работы используются институтом почвоведения и агрохимии All Азербайджана в целях уточнения диагностических показателей горно-лесных пс«р. республики (акт от 16.05.1994) и одобрены Производственным Объединением лесного хозяйства "Азерлес" для внедрения в районах его-восточного склона Большого Кавказа при улучшении лесорастительных условий и на лесс Бедственных работах (№ 02/5-6-56 ст 06.05.1994).

Апробация И публикация. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзном совещании почвоведов, госвдасянои вопросам оценки лесорастительных свойств почв и их антропогенной динамике (Брянск, 1990), Республиканском почвенно-агрохкмичесгом совещании, посвященном экологии, воспроизводству плодородия и охране почв (Баку, 1990), научно-методических семинарах Института география АН Азербайджана (1988, 1994).

По материалам диссертации опубликовало б работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, и выводов. Она изложена на страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, 19 рисунков. Список литературы насчитывает 178 наименований республикански* и иностранных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Современное состояние изученности различит« форм железа в почвах

Источником железа п плчвах являются первичные и вторичные минералы почвообраззгсэдюс пород. Оно также находятся в гро-мкгознх, илъыенитовых, кагнетитОвых, гематитовых скиеткх jiyzex. В процессе выветривания и почпообрааования железо освобождается из первичных м вторична* минералов, приобретая раэяичнуг) подвижность в зависимости от ферм его соединений и экологических условий коры выветривания. В зависимости от подвижности железа, гвдротермкческогс режима и реакции среды почвы в почвенном профиле происходит вынос, перераспределение иди даже накопления железа. Кроме того, накопление железа зависит от таких элементарных почвенных процессов, как гидрлиз минералов, окисление-восстановление, гцдратация-де-гедратация, гукусонаксплегче, лессиваж, подзолообразование, а также от возраста гочв и степени юс развития, биокляматических условий.

Железо в почвах представлено силикатными и несиликатккыи (сьо-

бодными) формами. Силикатное железо входит в состав кристаллической решетки, несиликатное присутствует в вцде ионов в гючвен-ном растворе, в аморфном и окристаллизованнои состоянии, в виде железо-органических соединений.

Окристаллизованные формы желеаа представлены в минералах гетит, гематит, лепвдокрокит, магнетит, ферригадрит. Гетит образуется при медленном гидролизе аморфного трехвалентного железа в кислой, а иногда и в нейтральной среде, при достаточной влажности и хорошей аэрации. Гематит образуется в условиях высокого окислительного потенциала среды, при нейтральной или слабощелочной реакции. Лепвдокрокит формируется в слабокислой или нейтральной среде при окислении закиси железа. Магнетит встречается в почвах реже остальных железистых минералов и не является типичной для почв окисью. Иаггемит образуется в присутствии органического вещества при высоких температурах почвы и нейтрально-слабощелочной среде. Феррит адрит встречается в кислых и богатых гумусом почвах, при умеренно-холодной климате.

АмопЬные формы железа образуются в значительных количествах в начальной стадии выветривания силикатных железистых минералов в условиях интенсивного естественного дренирования, а также при избыточно* поверхностней увлажнении, низких температурах, больной удельной поверхности почв, когда заболачивание обусловливает переход окристаллиэс ванных форы в аморфные. Аморфные формы железа играют важную -пль в формировании почв, ускоряют процесс синтеза вторичных минералов. Они относятся к активным соединениям, поскольку не являются конечной стадией превратения железа в земной коре (БТБ.Пзлынов, 1534).

Содержание в почвах больших количеств свободных активных форм железа свидетельствует о глубоком выветривании почвенной массы и способствует сгрухтурообраэованию.

Изучение отдельных фор« желеаа может служить основанием для толкования некоторых эволюционных процессов. Остаточные формы закисного железа свидетельствуют о древнем процессе почвообразования.

Глава 2. Объект и методика исследований

Объектом иесяф.ованн& послужили характерные уч.четко лесных гассгаов юго-восточного склсна Большого Кавказа, под которыми

развиваются бурые, перегнойно-карбонатные и коричневые лесные почвы. Для выполнения исследований были заложены 7 почвенных разрезов, охватывающие главные типы лесов и почв, многообразие по «геообраз утедос пород, склоны различной крутизны и экспозиции, а также различные экологические условия почвообразования. С учетом всех этих параметров разрезы )№ 3 и 4 заложены на Пиркулин-ском массиве, разрез № 9 - в Исмаиллинском районе, разрез £ 10 -на Ахсуинском перевале, разрезы JW II, 12 и 14 - на горе Пиркули.

Разрез № 3 заложен на перегнойно-карбонатных горно-лесных почвах под буковым мертво покровным лесом. Бонитет леса III, полнота 0,7, средний возраст 70-80 лет, рельеф ровный с уклоном к югу и юго-востоку 2-3°.

Разрез $ 4 заложен на бурьпс горно-лесных типичных почвах в буковом мертвопокровном лесу. Склон юго-восточной экспозиции, неровный, сильно расчлененный, выпуклый, общий уклон 25-30°.

Разрез № 9 заложен северо-восточнее села Топчи Исмаиллинского района на коричневой выщелоченной маломощной горно-лесной почве под грабово-дубовым иертпо покрошим лесом. Лес низкого бонитета -У, возраст граба - 40-45 лет, дуба - 50-55 лет.

Разрез № 10 заложен на Ахсуинском перевале, на сильнорасчле-ненных низких горах, расположенных на высоте 850-900 м, в зоне коричневых горно-лесных типичных почв под дубово-грабовым лесом, на склоне северо-восточной экспозиции вогнутой формы с уклоном 25-30°.

Разрез N° II заложен на горе Пиркули, расположенной на высоте .1450 м, на склоне северной экспозиции с общим уклоном 18-20°, на бурых горно-лесных типичных почвах под грабовом овсяницево-разно-травнмм лесом бонитета III, полноты 0,7, среднего возраста 90100 лет.

Разрез № 12 расположен в 100 м от вершины горы Пиркули, на склоне северо-западной экспозиции с уклоном 25-30°, на бурой ос-таточно-карбонатшй маломощной слабо скелетной почве под грабовым лесом бонитета III, -полноты 0,7, срезэтего возраста 50 лет.

Разрез № 14 заложен на склоне селеро-еосто«ной экспозиции с уклоном 19-20°, на бурых горно-леских остаточко-карбснатных почвах под грабовым овсяницеРп-разно?равннм лесом, бонитета 1У, полноты 0,7, высоты деревьев 20 м и среднего возраста 60-70 лет.

Исследования проводились в IS88-I99I гг.. Разрезы закладывали

с учетом закономерностей вертикальной зональности и рельефа местности на глубину до вскрытия гючвообразующей породы. Почвенные образцу отбирались по генетическим горизонтам. Радом с разрезом отбирались растительные образцы зеленых листьев превалирующих деревьев, подстилки и опада.

В химико-аналитических работах были применены общепринятые химические, физические и агрохимические методы. Обший гумус определяли по И.В.Тюрину. (1937), общий азот - го Къельдшж, рН водной и солевой суспензии - потенцио метрическим методом, поглощенные основания (Са, М^ ) - в карбонатных почвах по Иванову, в бескарбонатных - по Гедройцу (1955), СОг, карбонатов - кальцшетри-ческим методом Голубева, максимальная гигроскопичность (ЫГ) - по методу Николаева, гранулометрический состав - пипеточныы методом НД.Качинского (1965), валовой состав почвы - по методам описанным в книге Е.В.Аринуппсиной (1970),' валовой анализ илистой фракции - с ев ввделениеы по методу Н.И.Горбунова (1974), зольный анализ - сухим сжиганием по методу Родина и Еазилевич (1968).

Различные формы железа определяли в Почвенной институте им.В.В. Докучаева по методам, рекомендованным С.В.Зонной (1982) по следующей схеме:

- валовое железо - по методу, описадгоиу Е.В.Аркнушкиной (1970);

- несиликатное железо, как сумма окристаллИзовйнШх и аморфных его форы - гв ке зду Мера-Джексона;

- силикатное железо - как р; эность меЯДу валовым и Не сил штатным железом, определенным по методу Мера-Джексона;

- окристаллизо ванное железо - как разность иевду несидЮа'гнш железом, определенным по методу Вера-ДкенсОйГа и аморфным железом, определенным ш методу Тамма;

- ашрфное железо - по методу Тамма; (

- валовые алтиниЯ и крсшезем - по штодйсп, изложенной в книге Е.Б.Аринушсшой;

- ьшрфные алюминия и крсшезем - по методу Тампа.

Глава 3. Особенности факторов почвообразования

В данной главе собраны к обобщены литературные источники с анализом экологических особенностей рельефа и геоморфологических у сто в ий, геолог.гческо го строение и почвообразугяцих город, клипа-

тических условий и растительного покрова района исследований.

Глава 4. Генетическая характеристика изучаемых почв

В данной главе приводятся морфологическое описание профилей и физико-химические показатели бурых, перегнойно-карбонатных и коричневых горно-лесных почв.

Еурые горно-лесные почвы по гранулометрическому составу тяжелосуглинистые и среднеглинистые с признаками оглинения горизонта В, Гумус накоплен в горизонте А и с глубиной резко уменьшается. Изменение обшего азота по почвенному профили коррелирует с изменением гумуса. Карбонаты в профиле типичных почвенных разностей отсутствуют, а нижние горизонты остаточно-карбонатных почвенных разностей сильно окарбоначены. рН водной суспензии колеблется в пределах от 6,03 до 7,80, сумма поглощеншпс оснований составляет 24,5-47,0 мг-экв, в которой сильно преобладает кальций.

Валовой химический состав почв показывает на уменьшение с глубиной почти всех окислов, кроме СаО. В илистой фракции, сравнительно с почвой, повышается содержанке , МдО и уменьшается содержание СаО, МпО,

ПерегкоШо-карбонатнгле горно-лесные почва характеризуются темной окраской в верхних горизонтах, переходящих го профили в буроватую, а затем в белосовптую окраску. По гранулометрическому составу почвы легко- и среднеглинистые. Для них характерно Ексокое содержание гумуса и азота, уменьшающиеся с глубиной. Содержание азота коррелирует с содержанием гумуса. Нижние горизонты высоко окарбоначены, что обусловлено карбонатностью тгачвообразуютих пород. рН водной суспензии варьирует в пределах 5,5 -8,24. Сумка поглошгнных оснований наиболее высокая в верхних горизонтах, в которых она составляет 53,6 мг-экв. Поглопеннкй "горизонтам

изменяется более ррзко, чем Са.

Валовой химический состав данных почв, разртггых на карбонатных породах и их делювт показывает на нетто прение в верхних горизонтах почти всех окислов, кроме СаО. Основная часть валового химического состава состоит из бсОц, и А^г^л , несколько кеньне из Рб2. Оз и С3.О . Распределение остальных окислов по почвенному профилю более заниженное 11 равномерное. В илистой фракции уменьшаются с глубиной СаО, ¿сО^ , 11 увеличиваются ,

А/е^О, • Содзржание повшено в горизонте В, а

и ¿¿Од,- е шр^аонтах А и АВ. Железо в почвенном профиле накапливается равномерно, больших колебаний не наблюдается как в почве, так и в иле.

Коричнта рэсяо-лесные почвы по гранулометрическому составу тяжелосуглини§1ае 'л глинистые, наблвдается заметное оглинение средней и н «ней частей профиля. Перегнойно-аккумулятивный горизонт содержит основное количество гумуса и азота. Карбонаты в профиле почв почт* выщелочены, наблвдаются лишь в нижних горизонтах, что связано с почвообразуицими породами. рН водной суспензии изменяется от 5,95 да 8,10. Емкость поглощения высокая, она возрастает дс 68,8 ыг-ухв, в которой преобладает поглощенный кальций.

Данные валового химического состава подтверждают высокую обо-гащенность профнлк ¿¿¡.0$ и .0$. Содержание СаО и М%0 повышается с глубиной. 3 илистой фракции, по сравнению с почвой, содержание г/.х 0э , №уО более высокое, а содержание СаО, /Уе^О и МпО Солее низкое.

Глава 5. Групгщ и формы соединений железа в почвах

Исследованиями установлено, что бурые, перегнойно-карбонатные и коричневые лесные почвы, формируюшиеся на юго-восточном склоне Большого Кавказа отличаются такими особенностями, при которых во многих случаях содержание и соотношение различных форм соединений железа находите* в прямой корреляционной зависимости от таких вшшейших показателей почв, кш. карбонатность, реакция среды, содержание органического вещества и др.

В бущх горно-лесных типичных почвах валовое железо распределено по профилю равномернее, чем в остаточно-карбонатных почвах (таблица I). В типичных почвах под буковым лесом оно составляет 5,32-6,93£, а под грабовым лесом - 6,49-11,63%. В остаточно-карбонатных почвах под грабовым лесом с глубиной валовое железо уменьшается от 6,67-8,58% до 3,97-5,35?, что обусловлено карбо-натностью нижних горизонтов почв. Количество валового железа в нижних горизонтах бурых горно-лесных почв, почвосбразукших породах и в элювии коры выветривания мало чем отличается. Это объясняется тем, что в данных почвах главным источником железа являются остаточные силикатные его формы, унаследованные от породы. В илистой фракции железа значительно больше (9,932), чем б почве.

Таблица I

Соотношение и распределение групп и форм соединений железа в бурых горно-лесных почвах

Глубина,

см

2-9 9-32 32-55

55-84 84-120

120-150

2-12

12-22 22-39 39-56

56-85

•1-7

7-21 21-40 40-60

I-8

8-20 20-36 36-65

Валовое Ре, %

Группы соединений

Силикатные

5,32 6 39 6 58 6,83 6 93 6 43

6,49

6 41 6,88

7 33 Н|бЗ

8,53 7,86 5,68 5,35.

6,67 6 94 7,11 3 97

Несиликатныё (свободные)

Фермы соединения

Скристаллизован-ные

Аморфные

% от веса % от ва- % от ве- % от за- % от веса % от ва- % от ве- % от ва-

почвы лового са почвы лового почвы лового са почвы лового

содержания содержа- - содержа- содержания

ния ния

Разрез

3.20 3 94 4,01

4.21 4,43 4)06

Разрез № 3,24 3 26 3 73

3 98 8,60

Разрез № 5,94

■ 51. 2,68 2 *60 Разрез №

3,32 3,89

4 36 2,82

4. Еурая горно-лесная типичная почва под буковым лесом

II.

60,15 61 65 60*94 61,63 63,92 63,14

2,12 2 45 2 57 2,62 2,50 2 37

39.84 38 70 39,05 38,36 36 07

36.85

1,64 2 07 2,11 2,18 2 20 2,10

30,82 32 39 32,06 31,91 31 74 32,65

0,48 О 38 0,46 0,44 О 30 О 27

Бурая горно-лесная типичная почва под грабовым лесом.

......-71 ¿¿,ьз ■ " &,УВ-0772 .

50,85 3^15 49 14 2,57 40,09 0 58

54,21 3,15 45 78 2,60 37,79 0,55

54,2? 3!33 45,70 2 76 37 65 0 59

73|9| 3^03 26 05 2,51 21,58 0 52

9,02 5,94 6,99 6,44 4,32 4,19

11,09 9,04 7,99 8,04 4,47

12. Бурая тошо-лоснагг остаточно-карбонатная почва под грабовым лесом

67,94 2,75 32,05 2,27 26,45 0,48 5,59 65 01 2^75 34|б9 2,11 - 2б;84 0 64 8,14 47,18 3;00 62,81 2,82 49,64 0,18 3,16 4 48)59 2,75 51)40 2,58 48)22 0)17 3,17

14. Бурая горно-лесная остатоино-карбонатная почва под грабовым лесом

2,35 50,22 2,71 40,62 0,0 ' 9,5?

56,05 61,32 71 03

3 05 2,75 1,15

43 94 38,67 28 96

2,71 2 50 2 27 1,03

36 02 31,92 25,94

О 55 О 48 0,12

7,92 6,75 3,02

Количество валового железа в типичных павах и в их иле повышается с глубиной.

Соотношение силикатных и несилихатных (свободных) форм железа различное. Силикатные формы и в типичных и в остаточно-карбонат-ных почвах почти не отличаются. Под буковым и грабовым лесом в типичных почвах силикатное железо составляет соответственно 60,163,9 и 49,9-54,2% от валового содержания. В нижних горизонтах под грабом силикатного железа больше (73,950, что обусловлено сильно охзрбоначенными почвообразуюцими породами, В остаточно-карбонатных почвах под грабовым лесом силикатное железо составляет 47,1-71,056 от валового содержания. В целом в бурых горнолесных почвах силикатного железа больше, чем несиликатного.

В содержании несилихатных (свободных) форм железа под буком и грабом наблвдается заметная разница. В типичных почвах под бухом несиликатное железо с глубиной уменьшается от 39,8 до 36,8?, а под грабом - от 50,0 до 26,0? от валового содержания. Такую разницу можно объяснить различной потребностью данных древесных пород в железе. В остаточно-карбонатных почвах под грабом несиликатное железо уменьшается также с глубиной от 50,2 до 28,956 от валового содержания. Значит потребность граба в железе значительно большая, чем потребность бука.

Почти все несиликатное железо в бурых горно-лесных почвах представлено окристаллизованными формами, что обусловлено интенсивной кристаллизацией свободных форм железа в сухие сезоны в условиях хорошей аэрации. В типичных почвах под буком окристаллизо-панные формы составляют 30,8-32,6%, а под грабом - 21,5-40,0%, кеда как в остаточно-карбонатных почвах под грабом они увеличивается до 25,9-49,656 о? валового содержания.

Аюрфные форш железа в типичных почвах более высокие, чем в сстаточно-карбонатных. В типичных почвах под буком аморфное железо составляет 4,19-9,0!?%, под грабом - 4,47-11,09%, тогда как в остаточно-харбонатных почвах под грабом оно уменьшается до 3,029,59% ст валового содержания. Во всех изученных почвах аморфное железо накапливается в верхних гумусовых горизонтах, что свидетельствует о его свгзя с ергано-минеральным комплексом почвы. Накопление же в отдельных случаях в горизонте В обусловлено его выдаванием из верами: гсризонтов совместно с илистс-коллоцглой фр&хцкей. Несмотря на нсбсльоое количество в почвах, аморфное

Таблица 2

Соотношение и распределение групп и форм соединений железа в перегас йно-карбонаткьгх

горно-лесных почвах

Группы соединения

Форш соединений

Глубина, см

Валовое Ге, %

Силикатные

Не силикатные (свободные)

Окристалли-

зованные

Аморфные

% от ве- % от вало-са почвы вого содержания

% от ве- % от вало- % от ве- % от в а- % от ве- % от вало-са почвы вого со- са почвы лобого са почвы вого содержания содержа- держания ния

Разрез № 3. Перегнойно-карйонатная горно-лесная почва под буковым лесом________

1-8 5,43 2,08 54,88 2,45 45,11 1,72 31,67 0,73 13,44

8-22 7,25 4,6? 64,41 2,53 35,58 1,97 27,17 0,61 8,41

22-41 7,69 5,07 65,92 2,62 34,07 2,11 27,43 0,51 6,63

41-65 8,01 5,39 67,29 2,62 32,70 2,27 28,33 0,35 •4,55

65-80 6,88 4,у2 71,51 1,96 28,43 1,76 25,50 0,20 2,90

80-110 4,26 3,43 80,51 0,83 19,48 0,70 16,43 0,13 3,05

м

I

железо представляет наиболее активную форму железа с генетической точки зрения,

В перегнойно-карбонатных горно-лесных почвах под буковым лесом валовое железо варьирует по профилю в пределах 4,26-8,01% с максимумом накопления в средних частях профиля, что связано с процессом оглинения (таблица 2). В илистой фракции валовое железо составляет 10,1-12,9% с максимумом накопления также в средней части профиля.

Соотношение силикатных и несиликатных (свободных) групп железа в этих почвах отличается от бурых и коричневых почв. Здесь наиболее высокое содержание силикатного железа, увеличивающиеся с глубиной от 54,8 до 80,5% от валового содержания, но зато■наименьшее содержание несиликатного железа под буковым лесом, уменьшающееся с глубиной от 45,1 до 19,4%, что связано с повышенным содержанием СаС03 и СаО в нижних почвенных горизонтах. Несмотря на пониженное количество несиликатного железа в перегнойно-карбонатных почвах, в нем содержатСл все основные формы железа, изменяющиеся в зависимости от условий почвообразования и в первую очередь от количества карбонатов, препятствующих накоплению подвижных железистых соединений в почвах.

Несиликатное железо в основном представлено окристаллизованными формами, уменчпавдиыися С глубиной под буковым лесом от 31,6 до 16,4% от валового содержания.

Аморфное железо в перегнойно-карбонатных почвах заметно^ более высокое, чем в бурых и коричневых почвах. Его количество изменяется от 2,90 до 13,4% от валового содержания при максимуме накопления в верхнем аккуиулятшзно-перегнойюы горизонте, обусловленного количеством гумуса.

В коричневых горно-лесных типичных почвах под дубово-грабовым лесом валовое железо распределено более равномерно, оно варьирует в пределах 8,09-9,56% (таблица 8). В выщелоченных почвах под гра-бово-дубовым леооы валовое железо повышается с глубиной от 5,54 до 6,40%. В илистой фракция коричневых горно-лесных типичных почв дубово-грабовым лесом валовое железо составляет 9,97-11,4%, а в выгдеяоченивх почвах год грабово-дубовыи лесом - 7,11-11,6% от валового содержания. Как водно, с глубиной железо повышается как в тачвах, так и в иле.

В коричневых горно-лесных типичных почвах под дубово-грабовьш

Таблицд 3

(¡отношение и распределение групп и форм соединений железа в коричневых горно-лесных почвах

Группы соединений _Формы соединений

г, „. г. Силикатные Кесиликатные Скристалли- Аморфные Глубина, Валовое И, _ (свободные)_зованные___,

см % % от ве- % от вало- % от в е- % от вале- % от ве- % от ваш- % от в е- % ст вало-

са почвы вого со- са почвы вого со- са почвы во го со- са почвы во го со-держания держания держания держания

Рь^реэ № Ю. Коричневая горно-лесная типичная почва nor дубово-грабевым лесом

2-13 8,74 3,94 45,08 4,80 54,92 4,42 50,57 0,38 4,34

13-32 8,09 3,39 41,90 4,70 58,09 4,33 53,52 0,37 4,57

32-57 8,31 3,51 42,23 4,80 57,76 4,47 53,' Э 0,33 3,97

57-96 9,46 4,83 51,05 4,63 48,94 4,32 45,66 0,31 3,27

96-126 9,56 4,98 52,09 4,58 47,90 4,27 44,66 0,31 3,24

126-175 8,26 3,61 43f70 4,65 56,29 4,43 53,63 0,22 2,66

Разрез {? 9. Коричневая горно-лесная выщелоченная почва под грабово-дубовым лесом

3-14 5,54 2,64 47,65 2,90 52,35 2,57 46,40 0,33 5,95

14-<6 4,19 1,95 46,53 2,24 53,46 1,95. 46,53 0,29 6,92

26-42 5,33 2,46 46,15 2,67 53,84 2,59 48,59 0,28 5,25

42-65 6,40 3,58 55,93 2,82 44,06 .2,55 39,84 0,27 4,21

I

лесом силикатное железо составляет 41,9-52,0% от валового содержания при максимуме накопления в нижней части профиля. А в выщелоченных почвах под грабово-дубовым лесом силикатное железо составляет 45,1-55,9% от валового содержания при максимуме накопления также в нижних горизонтах, что обусловлено составом почво-образуших пород.

В типичных и выщелоченный почвах содержание несиликатного железа сильно разнится. В типичных почвах оно составляет 47,9-58,0% от валового содержания, с максимумом накопления в верхних горизонтах. В выщелоченных же почвах под грабово-дубовым лесом несиликатное желеь„ составляет 44,0-53,8% от валового содержания, с максимумом накопления в верхних горизонтах. Накопление несиликатного железа как в типичных, так и в выщелоченных почвах в верхних горизонтах является результатом его биогенного образования.

В коричневых горно-лесных, бурых и перегнойно-карбонатных почвах несиликатное железо состоит в основном из окристаллизован-ных форм, что свидетельствует о высокой кристаллизации свободных форм железа в условиях хорошей аэрации почв. Окристаллизованное железо в коричневых почвах распределено неравномерно. Максимальное его количество сосредоточено в верхнем гумусово-аккумулятив-ном горизонте и находится в тесной связи с органо-минеральным комплексом. В типичной коричнево? почве под дубово-грабовым лесом окрист^лизованное железо составляет 44,6-53,7%, а в выщелоченном подтипе - 39,0-48,5% от валового (»держания.

Содержание аморфных форм железа в коричневых горно-лесных почвах невысокое. В типичном подтипе под дубово-грабовым лесом аморфное железо составляет 2,66-4,57, а в выщелоченных почвах под грабово-дубовым лесом - 4,21-6,92% от валового содержания. При этом, в обоих подтипах почв аморфное железо сосредоточено в верхних гумусовых горизонтах, что свидетельствует о биогенном поступлении этих форм в почву через зе/Йшх листьев, опада и подстилки.

Глава б. Распределение подвижных форм кремнезема и алюминия

Валовое содержание кремнезема в бурых горно-лесных почвах уменьшается с глубиной, что свидетельствует о наличии процесса лессиважа. В верхних горизонтах типичных почв его содержание составляет 69,7-74,1!?, в то время как в остаточно-карбснатных почвах максимум кремнезема приходится на горизонт Б, что обусловлено некоторой растворимостью и передвижением его по почвенному профилю. Но в целом для изучрнньос "счв характерно слабое перераспределение кремнезема по почвенному профилю. В илистой фракции типичного подтипа кремнезем уменьшается с глубиной от 69,9 до 61,9?. НодвижныЯ кремнезем в верхних горизонтах составляет 0,180,28?, повышаясь в нижних горизонтах до 0,33% от валового содержания. .

Валовой алюминий в верхних горизонтах составляет I",6-14,8$, С глубиной он увеличивается и достигает в средней части профиля 17,5?, что свидетельствует о его слабой растворям&стй. В илистой фракции алюминий с глубиной почти не изменяется и составляет 13,0-14,9?. Подвижный алюминий накапливается также в верхних горизонтах, где он достигает 4,57? от валового содержания.

В перегнойно-карбонатных горно-лесных почвах под буковым лесом валовой кремнезем уменьшается с глубиной от 69,4 до 62,6?, что обусловлено высокой карбонатностью почвообреэуших пород, характерной для данных почв. Невысокое содержание кремнезема в этих почвах связано с протекавшим в них процессом оглшения. Кремнезем в илистой фракции почти не изменяется с глубиной и варьирует в пределах от 58,1 до 61,4?. ГЬдвижьые формы %кремнеэема неравномерно распределены по почвенному профилю, "Дв они составляют 0,190,31? от валового содержания. Наибольшее их количество накоплено в нижних горизонтах, что свидетельствует о слабой подвижности кремнезема.

Валовой алюминий почти не изменяется по профилю почвы, где он варьирует в пределах 16,2-16,9^. Незначительное его перенакопление в средита частях профиля можно объяснить внутрипоивенныы оглинением. Валовой алюминий в илистой фракции увеличивается с глубиной от 19,4 до 23,Здес; подвижный алюминий по своему количеству занимает среднее место среди изученных псов. Он уменьшается глубитой от 1,99 до 0,79? от валового количества. 1Ло-

давление его подвижности в нижних горизонтах связано с высокой окарбоначенностью почв.

В коричневых горно-лесных выщелоченных почвах валовой кремнезем невысокий и уменьшается с глубиной от 77,0 до 67,6%, что обусловлено повышенным оглинением и возрастанием в целом полуторных окислов. В типичном же подтипе почв под дубово-грабовым лесом валовой кремнезем уменьшается с глубиной от 67,3 до 61,0%. В илистой фракции коричневых типичных почв валовой кремнезем варьирует в пределах от 56,7 до 58,1%, тогда как в выщелоченных почвах его количество уменьшается с глубиной от 69,5 до 57,4%. Подвижный кремнезем в типичном почвенном подтипе под дубово-грабовым лесом составляет 0,25-0,29%, а в выщелоченных почвах под грабово-дубовым лесом - 0,15-0,29% от валового содержания.

Валовой алюминий в коричневых типичных почвах изменяется в. пределах 14,8-18,1%; а в выщелоченных - в пределах 12,3-15,6%, повышаясь с глубиной. Накопление алюминия в средней части профиля связано с внутрипочвенныи оглинением, являющимся характерным для субтропическом почвообразования. В иле коричневых горно-лесных типичных почв валовой алшиний составляет 20,5-24,2%, а в выщелоченных почвах его количество повышается с глубиной от 17,5 до 25,7%. Подзижный алюминий распространен по профилю неравномерно и составляет в коричневых типичных почвах 0,77-1,21%, в выщелоченных - 1,70-2,23% от валового удержания. Максимальное количество в 'вышелоченных почвах сосредоточено в нижних горизонтах.

Изменение подвижных аморфных форм алюминия в бурых, перегной-но-карионатных и коричневых горно-лесных почвах связано с количеством аморфного железа, определенного по методу Таыма. С повышением количества железа повышается и количество алюминия в почвах, которые достигают максимума, в основном верхних горизонтах.

Глава 7. Железо в биологическом круговороте веществ лесного биогеоценоза и диагностике почв

Биологический круговорот железа в лесном биогеоценозе сложный. Его характеристику проводим по содержанию железа в зеленом листе, опаде и подстилке.

Среди изучаемых древесных пород в золе листьеб бука РехО} на-

ходится в наименьших количествах (0,02%). Количество его возрастает соответственно до 0,03 и 0,04% в листьях дуба и граба, что объясняется большей потребностыэ этих древесных пород в железе. Невысокое содержание железа в листьях бука, дуба и граба юго-восточного склона Большого Кавказа является результатом его неподвижности и высокой окярбсначенностью почв.

Лесной опад, как наиболее динамичная часть органического вещества, играет важную роль в круговороте химических элементов, в том числе и железа. Его количество составляет в золе спада бука 0,03-0,07%, дуба 0,04%, граба 0,05-0,07%.

Железо в подстилке резко высоко, чем в листьях и спаде, где оно в подстилке букового леса составляет 0,40-0,61%. Зольный состав подстилки дубово-грабового леса отличается превалированием

Р&^Рз , которое варьирует в пределах 0,52-0,56%. А в золе подстилки грабового леса его количество составляет 0,42-0,52%.

В листьях, опадё и подстилке букняков, дубняков и грабовни-ков имеются как отличительные, так и похожие особеннгсти. К Идентичным особенностям следует отне-сти превращение листьев в опад, спада в подстилку; интенсивное разложение подстилки, накопление золы и зольных элементов в подстилке. К отличительным особенностям относятся разное накопление железа в золе, сильное различие в содержании желрза. Оно отличается в зольном составе всех древесных город. Его количество повышается по мере превращения листьев в опад, а опеда в подстилку. Из подстилки железо переходит в почву и активно участвует в биологическом круговороте веществ.

вывода И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Определены содержание и формы железа 6 горно-лесных почвах под различными лесами юго-восточного слона Большого Кавказа. Сопряженное применение различных методов определения железа позволило выделить силикатные и несиликатньге (свободные) его группы с подразделением несиликатных групп на о кристаллизованные и аморфные фермы.

2. Коричневые горно-ле<"?ые почвы отличаются от перегнойно-карбонатных и бурых горно-лесных почв повышенным содержанием о кристалл и: венных форм несиликятного железа, что обусловлено теплим субтропическим климатом, гь.лным развитием почн, составом

почвообразующих пород и повышенным содержанием органического вещества.

3. Максимальное содержаь е аморфных форм железа установлено в выщелоченной части профиля перегнойно-карбонатных горно-лесных почв, что вызвано повышенным количеством гумуса.

4.Установлены закономерности распределения и характер изменения железистых соединений в почвенном профиле. Несиликатные (свободные) формы железа зависят от состава почв, содержания гумуса и реакции почвенной среды, постепенно накапливаясь в выщелоченной от карбонатов части профиля, при повышении кислотности почв и нарастании содержания органо-минеральных соединений.

5. Подвижные аморфные формы кремнезема и алюминия накапливайся в верхних "•умусовых горизонтах и выступают как производные органо-минерального почвенного комплекса. Между аморфными формами железа и алюминия установлена прямая корреляционная связь.

6. Выявлена .зависимость накопления в верхних почвенных горизонтах несиликатных (свободных) форм железа от типа и состава лесов, под которыми формируется почвенный покров, в результате чего установлен следующий ряд генетич'еских типов почв под различными лесами с убыванием неоили^атных (свободных) форм железа: коричневые типичные под дубово-грабовым лесом коричневые выщелоченные под грабово-дубовым лесом бурые типичные под грабовым лесом > перегнойно-карбонятные под буковым лесом > бурые остато тто-карбонатные под грабовым лесом ;> бурые типичные под буковым лесом.

7. В зольном составе ле-свой подстилки накапливается значительное количества железа, принимающего активное участие в биологическом круговороте вешеств и в обогащении верхних почвенных горизонтов подвижными его формами.

8. Несиликатные формы железа играют большую роль в почвообразовании, формировании почвенного плодородия и выступают как надежные диагностические показатели при определении типов, подтипов, родов и видов почв. Установленные количественные и качественные их характеристики и этапы накопления в различных изученных наыи почвах позволяют рекомендовать в качестве диагностических показателей окраску, физико-химические показатели, почвенную структуру, видоизменяемые несиликатными формами железа.

9. В горно-лесных почвах юго-восточной части Большого Кавказе под различными лесами количество и соотношение различных форм железа связаны с генетическими особенностями почв, величиной илистой фракции, природой органе-минеральных соединений, водно-воздушным режимом, величиной актуальной и обменной кислотности. Несиликатные формы железа, передвигаемые по профилю с подвижными формами гумусовых соединений й коллоедной фракции, играют активную роль в формировании иллювиального горизонта бурых, перегной-но-карбонатных и кор. «невых лесных почв.

10. Изученные формы железа в различных типах горно-лесных почв, формирующихся под различным!, лесами, позволяют высказать мнение о том, что естественное возобновление лесов в значительной степени зависит от количественных соотношений несиликатных (свободных) форм железа,

11. Для выявления диагностических показателей и регулирования плодородия в условиях глубоко-выщелоченных,, кислых и слабокислых почв, должны применяться все разработанные в литераторе методы определения несиликатных (свободных) форм железа.

Основные положения диссертационной работы опубликованы а следующих трудах:

I. Особенности накопления зольных элементов в лесной гаэдетил-ке на юго-восточном склоне Большого Кавказа и их динамика.//Гези-сы Всесоюзного совещания "Лесорастительные свойства и антропогенная динамика лесных почв". - Брянск, 1990, с.49

Содержание железа в органах древесных пород Пиркулинского массива. /Материалы Республиканского почвенно-агрохимического совешания, посвященного экологии, воспроизводству плодородия и охране почв. - Баку, 1990, с.218

3. К вопрос^ исследования форм желес\ в почвах и растениях. // Труды почвоведов Азербайджана. В.1, Баку, 1962, с.З?

4. Же-лезо и его формы в сурых горно-лесных почвах гого-во сточной части Большого Кавказа. //Гоуда почвоведов Азербайджана. В.2. - Саку, 1993, с.21

5. Соединения келеза в почве и их роль в жизни растений. // АП -:рная наука ЛэсрСаАджанп. 1993, №1-1!, е.87-69

Ь, Соединения железа и растения. //Азербайджан ТЭЕ1ЭТИ,. 3990 » 4-6, с.28-30

X У Л А С 9

Торг тларын кенезиси, чг"рафиЗасы, тэкамулу вэ мун6итли;)инин елми эсасларынын е;}рэнилмэси мтэ^зн ма"нада торпагда дэмир бир-лэшмэлэринин Ьэрэкэти вэ топлашасы, онларын торпагэмэлэхэлмэ просесиндэ истигамэтверичи ролу илэ элагэдардыр.

. Илк дэфэ олараг 1988-1991-чи иллэр эрзиндэ Ба^ук Гафгазын чвнуб-шзрг Ьиссэсинин даг-мешэ торпаг типлэривдэ дэмирин форма-лары вэ онларын мигдары, Ьэмин формаларын торпагын карбонатлиги, туршулуту вз Ьумусун мигдары илэ элагэси е^рэнилмищдир Е^ни заманда дэмирлэ билаваситэ элагэдар олан силисиум вэ алуминиу-мун да аморф формалары муэ^эн едилмипщир. Тэдгигат эразисинин гач нввлэринин ¿ашл Зарпагы, токунту вэ дешэмэсинин кул тэр-кибиндэки дэмирин мигдарынын биоложи девранда эЬэми^эти кес-тэрилмищдир.

- гэЬвэ^и даг-мешэ торпаглары гонур вэ чурунтглу-карбонатлы даг-мешэ торпагларына нисбэтэн дэмирин геЗри-силикат (сэрбэст) формаларынкнустунотзу вэ онларын даЬа чох кристаллашмасы илэ фэрглэнирлэр

- чурунтглу-карбонатлы даг-мешэ торпагларынын Ду^улмуш уст гатларында дэмирин аморф формаларынын максимум мигдары топлан-мывдир ки, бу да Ьумусун мигдары илэ элагэдардыр

- торпагда силисиум вэ алуминиумун аморф формаларынын мигдары дэмирин аморф формаларынын мигдары илэ элагэдар олараг дэ^и-шир •

- ыешэлэрин типи вэ тэркибиндэн асылы олараг торпагларын уст гатларында дэмирин геЗри-силикат (сэрбэст) формаларынын шхтэ-лиф мигдары топланыр ки, онларын биоложи девранда чох бе Згк эЬэ-миЗЗэти вардыр

Дэмирин формаларынын торпагларын мухтэлиф гатларында топлан-масындан асылы олараг торпаг профили мухтэлиф рэнкэ, дифференси-асиЗаЗа, физики-ким^эви вэ структур кестэричилэринэ малик олур ки, бу да торпагларын мэншэ^и Ьаггында фикир Зурутмэ^э эсас верир, тип, Зарымт..л, нев вэ чинслэринин тэ"3ин едилмэсивдэ муЬум диагностик кестэричи кими чох бе^ук эЬэмиЗЗэт кэсб едир.

TUB ABSTRACT

The working out of geneais,geography and evolution of soils in considerable degree is connected with the investigation of ferriferous oombint conduct,especially their o non-silicate(free) forms in soil anc their directed roles in soil-formation.

For the first time in I9b8-I991 in mountain-forest soils of the south-eastern part of the Great Caucasus are studied the ferriferous forms and their content,aa well as their connection with the curbonate,acidity f soils and humus quantity.lt is studied the accompanying iron p of amorphous forms of ereamnozem and its aluminium!

-the brown mountain-forest soils are distinguished from grey and humus-carbonate,the mountain-forest soils more high content of non-silicate (free)iron and its great ocriatallization,that is con nected comparatively warm subtropical|

-in compaeition of humus-carbonate mountain-forest soils,in h their leached parts is contained the maximal quantity ^f amorphous iron forms,that is connected with humus quantity.

-the mobile amorphous forms of creamnozem and aluminium in de finite degree la connected with iron quantity,their contents come to upper humus horizonts.

-in dependence of composition and type of forest under which are formed the aoila in upper horizonts are accumulated the different quality of non-silicate (free)forma of iron,considerable part of which take part in biological matters.

The quality and quantity characteristics oil non-allicate iron forms in soils art reliable diagnostic indexes.In dependence of quantity and on stage accumulation of non-silicate iron-forma of soil profiles acquire the differentation,colour,physico-chemical Indexes,the structural condition,which a,pear as the diagnoatical indexes in definition of types,undertypes,kinds and soil sorts.