Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Гумусное состояние мочаристых почв Восточного Донбасса

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Гумусное состояние мочаристых почв Восточного Донбасса"

. 3 кй V»5 -

1 КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ /iTPAP±3ii УНИВЕРСИТЕТ ■

На правах рукописи

\

ИЛЬИНА ЛЩЩИМ ПАВЛОВНА

ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ МОЧАРИСТЫХ ПОЧВ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА Спациальность: бб.ОГ.ОЗ-агропочвовадениа я агрофизика

"АгВ ТО РЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар-1995

Работа заполнена на кафедре почвоведения и ¿ лаборатория "Повышения плодородия лоча" Донского государственного/аграрного университета

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор М .Б .Минкин

' Научный консультант: • Официальнав оппоненты:

задутая организация:

доктор биологических наук, профессор В ,П .Калиниченко

доктор биологических наук, профессор В.Ф.Вальков

доктор биологических наук, профессор Е.В.Тонкононенко

кандидат сельскохозяйственных наук Е.М.Цвылев

Юкгипроводхоз

.ишг.

1995 г.

Зашита соотодтсе " 30 на заседания Диссертационного совета Кубанского государственного аграрного университета К 120. 23.05

Адрес: 350044 г.Краснодар, ул.лалинша 13, КГАУ С пдссертацие! могш.3 ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета. Автореферат разослан "_"_..... 1995 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент ¿^¿тСг^Ли^ . В-В-Кобляко:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Современное развитие сельскохозяйственного- производства обусловливает коренные изменения в экологии природных условий. Это вызывает эволюцию почвенного покрова и плодородия слагавших его почв. Одним из основных факторов, антропогенно обусловливающих деградации агрозкосистец в черноземной зоне является широкое распространение среди автомор-фных черноземов, своеобразных гидроморфных почв склонов, называемых иочараыи. Эти почвы занимают спорадически подтапливаемые участки местности в автоцорфных условиях. Только в черноземной зоне площади под такими почвами достигают более 10 млн.га. Они распрстранены ъ Молдавии, на юге- и юго-западе Украины, Северном Кавказе. В Ростовской области мочары приурочены к Восточным отрогам Донецкого кряяа и занимают плоцаль 60-80 тыс.га.

Ареалы мочаристых почв постоянно расширяются. Этому способствует рост культуры земледелия, направленного на более полное поглощение осадков путем глубокой пахоты, широкое применение прогивоэрозионных мероприятий, агротехнических приемов уменьшения испарения влаги с поверхности.

Формирование ыочарсв связано с цикличность» осадков, характеризующейся повышенной увлажненностью последних лет. В то ке время эти почвы изучены крайне недостаточно. Нет единого представления об их генезисе, классификации, номенклатуре. В литературе мало сведений по проблеме оптимизации агроэкосистемы с участием мочаристых почв, их мелиоративного, гуыусного состояния ■/. путях повышения плодородия.

Органическое" вещество в значительной степени влияет на все почвеяна-целиоративные процессы и в конечной итоге является интегральным показателем плодородия. В связи с этим актуально изучение способов ранней и поздней диагностики трансформации почв,? частности эволюции черноземных почв в ыочаристые на основе изучения показателей гумусного состояния, а'также комплексные после-..;-д овация иочаров с целью решения вотэосов^овышения плодородия и ; рационального использования этих земель.

Цель и 8адачи исследования. Цель наших исследований- изучить гуыусное состояние комплексов черноземов с участием мочаристых почв Восточного Донбасса.

Программой исследований предусматривалось решение следующих задач":

- изучить генезис и почвенно-мелиорат'ивные процессы в мочарах;

- изучить гумусное состояние мочаристых' почв: определить различия в качественном составе гумуса, исследовать распределение под-винных гумусовых веществ по профилю, а также различных категорий ила и гумуса в его составе; изучить состав и строение препаратов гумусовых кислот;

- изучить влияние различных приемов мелиорации на показатели гумусного состояния, условия гумусообразозания и урожай сельскохозяйственных культур в агроэкосистеме с участием мочаристых почв;

- охарактеризовать особенности гумусного состояния мелиорируемых мочаристых почв и на основе этого выявить наиболее надежные и информативные показатели для выбора наиболее эффективных приемов мелиорации мочаров.

Научная новизна. В работе впервые на основании современных методов исследований изучены гумусное состояние и почвенно-мелио-рагивные процессы комплексов черноземных и мочаристых почв. Выявлены особенности качественного состава гумуса, содержание к распределение подвижных гумусовых веществ по профилю, а такяе ралич-ных категорий ила и гумуса в них. В препаратах гумусовых кислот определен элементный состав, выполнены дифференциальный термоанализ и инфракрасная спектроскопия.

Изучено влияние комплексного способа мелиорации,.включающего посев многолетних трав и крогование почвы на глубину 50 сы, на почвенно-мелиоративное состояние мочаров и улучшение их плодородия.

Практическая ценность работы. Результаты исследований позволили выделить наиболее характерные показатели гумусного состояния мочаристых почв по сравнению с зональными- черноземами обыкновенными. Это дало возможность обосновать оптимизацию гумусного состояния, улучшить агро-физические свойства и повысить плодородие мочаристых почв при интенсивном сельскохозяйственном использовав нии на фоне мелиорации. Результаты исследований позволяют рекомен довать комплексный способ мелиорации, включающий посев многолег-них трав и- крогование почвы на глубину 50 см, как наиболее эффективный для мочаристых почв.

Разработки вошли в состав рекомендаций "Мелиорация мочаристых почв Ростовской области " (1988 г.) и Технология мелиорации избыточно-увлажненных (мочаристых почв) склонов в Ростовской области" (1991 г.)

Апробация работы. Материалы и результаты работы долояен'ы и обсуддены на научных конференциях ДопГАУ (1589,1590,1991 г.г.).

/III съезде почвоведов иговосибирск, 1989 г.), региональной научно-технической конференции "Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа" (Новочеркасск, 1990 г.), региональной конференции молодых ученых и специалистов (НИИСХ ЦЧП иы.В.В.Докучаева, 1990 г.), конференции посвященной 100-летию Д.Н.Прянишникова (РГУ, 1990 г.), конференции "Гуыиновге вещества в биосфере: народнохозяйственное значение и экологическая роль" (Москва, 1990 г.), региональной научно-практической конференции "Биотехнология и производство экологически чистой продукции сельского хозяйства" (Персиановка, I994 г.).

Основные положения диссертации изложены в 9 печатных работах.

Место и время выполнения работы. Настоящая работа выполнена . на кафедре почвоведения и в лаборатории "Повышения плодородия почв Донского аграрного университета. Полевой опыт был заложен в,совхозе "Каменный Брод" Родионово-Несветаевского района Ростовской области.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 236 страницах машинописного текста, включает 34 таблицы и 24 рисунка. Состоит из введения, 4 глав, общих выводов, приложения. Список литературы включает 186 наименований, из них 21 иностранных.

I. УСЛСВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ МОЧАРИСТНХ ПОЧВ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА.

Центральное место орфографической основы Донбасса занимает Донецкий кряж.Поверхность кряжа сильно пересечена балками и оврагами, причем разница между глубиной вреза речных долин, балок и высотой водоразделов составляет 100-150 ы. Характерно, что более территории Донецкого кряжа занимает покатые и крутые склоны, поэтому здесь сильно развита эрозия почв.

По физико-географическому положению этот район находится в зоне недостаточного увлажнения. Среднегодовое количество осадков составляет 430-450 мм. Гидротермический коэффициент равен 0,7-0,8, что характеризует климат как засушливый. 1аким образом, на этой территории нет условий для промывного водного режима. Однако, образование мочаристых почв здесь не случайно, т.к. именно "открытому Донбассу" присущи своеобразный состав и строение почво-грунтов, наличие водоупорных пород (скифские глины и глинистые сшнцы), интенсивные эрозионные процессы, связанные с постепенный относительным поднятием территории Донбасса, что способству-Э1 более высокому эалеганип водоупорной толщи, таким образом, близость водоупорных глин к поверхности, высокая культура земле-

Желт, направленная на накопление и сохранение влаги, пирокое применение противоэрозиоиных мероприятий, а также увеличение за последние годы количества осадков способствовало созданию на отдельных участках незначительного положительного водного баланса. доказательством этого может слуаить анализ дебита родников бассейна реки Кундрюч{>я, расположенной на территории Восточного Донбасса. Многолетняя динамика суммарных атмосферных осадков, кросс-корреляционный и периодограшишй анализы показали устойчивую тенденции нарастания увлажнения климата. Причины этого-ес1эственная цикличность многолешего хода атмосферных осадков, возросшая загрязненность атмосферы, увеличение площадей внутренних водоеков и массивов орошения (Мишин, Калиниченко, Назаренко 1591).

2. Объект и методы исследования.

Исследования выполнены на гидрокорфных почвах склонов Восточного Донбасса в пределах Ростовской области. За период исследований было заложено 30 разрезов глубиной до 2 м с морфологическим описанием и отбором почвенных образцов по генетическим горизонтам.

Во второй главе дана морфологическая характеристика, описаны физические, физико-химические и-химические свойства почв мочарис-того комплекса. ,

Предполагается, чю мочаристые почвы в степной зоне представляет в разной степени преобразованные вследствие подтопления зональные черноземы.

1ля выбора наиболее эффективного способа мелиорации мочарис-тых почв в совхозе "Каменный Брод" Родионово-Несветаевского района Ростовской области был заложен полевой опыт по схеме:

1. Черный пар (контроль) ' '

2. Пар занятый эспарцетом

3. Пар занятый донником ' А Повторность опыта трехкратная, площадь делянки 640 и. Изучение

влияния различных приемов мелиорации на показатели гумусного состояния, условия гумусообразования и урожай сельскохозяйственных культур проводилось по двум фонам:.

1. Фитоиелиорагивннй (посев, многолетних трав донника и эспарцета) ,

2. Комплексный С-включающий-посев -многолетних трав и проведение , крогования на глубину 50 см).

Лабораторные исследования.отобранных образцов, выполняли по общепринятым методикам, изложенным Е.В.Аринушкиной (1970).

Кроле анализов, выполненных общепринятыми методами, проводили следующие исследования:

-содержание-,, состав гумуса определяли по методу Тврина в модификации Никитина; групповой и фракционный состав гумуса по методу Тцрина в модификации Поношревой, Плотниковой (Орлов, Гришина, -198Т"):

"-¡йгределенне подвижных гумусовых вецзств переходящих з водцув, целочнув и нейтральную ппрофосфатнув вытяжки- по методике Почвенного института (1534);

-для определения элементного анализа гушшавых и фульвокислот использовали автоматический С,Н,М анализатор фирмы Паккард; -ИК-спсктры снижали на приборе ПЯС-14 используя метод габлетпро-вания препарата гуыиновой к::сло1ы с бромистым калием; -термический анализ гуминовкх кислот выполнен при ¡¡вменении температуры от комнатной то ЮОО°С на дериватографе С[-150О Д (ВНР) , скорость повышения температуры Ю°С в минуту, в качестве эталона лепользевали прокаленную М2О3 (Орлов, Грпаина, 1981).

3. ГУУУСН02 С0СГ0ЯНИ2 МОЧАРИСТЫХ ПОЧВ.

3Л..Содержание и запасы гумуса.

Важнейшими показателями, определяющими почвенное плодородие являются содержание, запасы и состав гумуса. Особенности гумус-ного состояния тесно связаны с их формированием в сухостепной зоне. ¿ля них характерно повышенное содержание гумуса в верхних горизонтах и постепенное уменьшение с глубиной.

Повь'пенкш содерванием гуыуса отличаптся лугов о-чзрноземнке (4,60-5,32?) и лугово-болотные (4,84-5,56/?) мочаристыз почвы. Чернозеыно-луговке мочаристыз почвы характеризуются несколько меньшим содеркакпеи гумуса (3,83-4,63!?). Наибольшая гуиуоирован-ность моча ров по сравнению с зональными почвами- черноземами, объясняется тса, что онк лучяе увлажнены, в связи с чем складываются благоприятные условия дляIразвития растительности, интенсивнее идут процессы накопления-разложения органического вещества.

Запасы гуыуса в слое 0-1,2 ы чернозема обыкновенного сос-гавляст-383 г/га, лугово-черноземноя мочаристой-404 т/га, лугово-эолотноя мачаристой-462 т/га.

3.2. Оракционню-групповоя состав гумуса.

Одним из основных факторов в значительной степени определявших состав и урогень -накопления органического вещества в ночаркс-г.«х почвах является длительный период их устойчивого переуман-

нения с последующим периодом иссушения. Взаимосвязь процессов увладнения и иссушения оказывает существенное влияние на деятельность почвенной микрофлоры, на характер поступления в почву органических остатков, биологическую активность почвы, что в конечном итоге вызывает существенные сдвиги биохимических процессов.

Сезонные колебания уровня минерализованных грунтовых ъоа> приводят к развитию йроцессов засоления, осолонцевания и огле-т ения; и сопровождается изменением гуыусного состояния избыточно-увлажненных почв склонов.

Результаты исследований (табл.1) показали, что во фракциок-но-групповом'составе гуыуса как мочаристых почв, так и чернозема гуииновые кислоты преобладаю! над- фульвонислотами в верхних горизонтах, а вниз по профилю соотношение меняется в сторону увеличения дели фульвокислот. Низкое соотношение Сгк:Сфк в нижележащих горизонтах почв U.U.Кононова (.1963) объясняет высокой напряженностью биохимических процессов', что обусловливает образование менее сложных гумусовых кислог хипа фульвокислот.

В мочаристых почвах происходит образование фульватно-гумат-ного типа гумуса. Наблюдается увеличение подвижных фракций ГК-1, SK-Ia и ФК-I.Установлена тенденция потери фракций ГК-2 и ФК-2, связанных с обменным кальцием, что приводит к ухудшению почвея-пой структуры, появлению слитизации, образованию гумусовых затеков в нижележащих горизонтах. Отмечено увеличение содернания фракций ГК-3 и ФК-3, связанных с глинистым минералами и устойчивым формами полуторных окислов, что возможно обусловлено трансформационными превращениями слоистых силикатов, вызванными мо-чаристым процессом (Назаренко, 1990).

Таким образом, развшие мочарисюго процесса на черноземах приводит к образованию лугово-черноземных, черноземно-луговых и лугово-бсяотных мочарисиос почв, состав гумуса комрых отличается ог зональных почв.

3.3. Распределение подвижных гумусовых веществ по профиля мочаристых почв.

При смене экологических условий ранняя диагностика изменения гуыусного состояния почв возможна на основе изучения динамики подвижных, наименее стабильных и. не прочно связанных "С минеральной частью гумусовых веществ.

Наименьшее количество подвижных гумусовых веществ экстрагируется водой (рис.1). Для чернозема обыкновенного абсолютное содержание этой фракции в-горизонте Ап- 2,7 мг/ЮО г, вниз по

Габлица I.

Фракционна-групповой состав гумуса ыочаристых почв ( в % ог Собщ.почвы )

Глубина ! Гумус,! Собщ.! Гуминовые кислоты_! Фульвокислогы__[ н 0 ¡сгк

оЖа, ! ! ПТЫ! 11 2 3 °У1Ша! 1а ! I '! 2 '! 3 'Сумма! ' ' ¡адГ

см ! ! - ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

Чернозем обыкновенный

0-20 4,78 2,78 3,25 32,72 6,82 42,79 1,46 4,27 9,78 4,60 20,11 37,10 2,13

20-45 3,75 2,18 2,63 32,60 6,24 41,37 1,65 4,84 10,47 5,23 22,10 36,44 1,86

45-60' 2,65 1,54 2,48 24,58 5,86 32,92 ' 2,24 5,52 19,37 5,87 33,00 34,06 0,99

60-85 1,92 1Д2 1,65 18,97 5,29 25,91 . 2,62 6,64 20,95 6,24 36,65 37,44 0,71-

85-120 0,95 0,55 ^>46 14,35 5,43 21,24 3,42 7,53 23,61 7,16 41,73 37,03 0,51

Чернозеыно-луговая ыочаристая

0-20 3,66 2,25 5 ;05 28,64 7,62 41,31 1,66 5,63 7,36 7,62 22,27 36,42 1,86

20-35 3,48 2,02 4,19 25,26 7,58 37,03 1,84 7,27' 9,12 8,18 26,41 35,56 1,40

35-50 2,79 1,62 3,32 22,31 6,43 32,06 2,58 8,77 18,87 9,26 39,48 28,46 0,81

50-75 '1.95 1,13 2,15 16,18 6,29 24,42 3,07 -, 9,86 20,64 10,63 44,20 31,18 0,56

75-110 0,72 0,42 • 2,11' 12, 5,87 20,46 < 3,56 10,23 22,45 10,98 47,22 32,32 0,43

- Лугова-болотная мочаркстая

0-20 5,56 3,27 7,32 20,7(5 ю,еб 39,93 2,70 5,74 '7,89 7,62 24,03 37,03 1,62

20-30 4,84 2,81 6,18 18,3%^ 10,63 35,15 2,66 6,53 9,84 8,47 27,50 34,35 1,28

30-60 3,77 2,19 ' 4,46 15,62 9,84 29,92 3,25 6,87 14,62 10,58 35,36 34,72 0,85

60-80 2,72 1,58 3,84 10,56 7,72 22,12 3,62 9,73 16,78 9,89 40,02 37,86 0,55

80-120 1,64 0,95 2Д1 Б,37 5,64 16,12 3,78 10,66 15,65 10,45 40,63 43,25 0,39

профилю равномерно уменьшается до 0,5 иг/100 г. Для всех мочарис-тых почв выявлена следующая закономерность- в слитых горизонтах происходи! накопление воднорастворимых гумусовых веществ, так в черноземно.-луговых до 2,5-3,0 иг/100 г, лугово-бологаой до 4,5 мг/100 г. почвы.

Установлено, что максимальное количество подвижных гумусовых веществ, извлекаемых щелочной вытяжкой сосредоточено в пахотных горизонтах почв и постепенна убывает с глубиной (рис.2). В вытяжку переходят преимущественно фульв окис лоты, отношение Сгк:Сфк не превышает 0,36. Для чернозема обыкновенного характерно постепенное уменьшение как ГК так и ФК вниз по профилю. Для всех мочаристых почв отмечается увеличение фракций подвижных фульвоккслот, особенно в слигых горизонтах до 25-35 мг/100 г.

Количество гумусбвых веществ экстрагируемых нейтральной пирофосфагной вытяжкой в ыочарисгых почвах в 1,5-2 раза выше, чем в черноземе обыкновенной. Установлено, что в пахотных горизонтах происходит увеличение фракции гуминовых кислот, а вниз по профилю идет постепенное уменьшение. Для фракций фульвокислот характерна обратная закономерность- вниз по профилю происходит увеличение, ч4™ приводит к сужению соотношения Сгк:Сфк.

Повышенное содержание подвижных фракций гумуса в мочаристых потвах по сравнению с черноземом, объясняется, вероятно, специфичностью условий трансформации гумусовых веществ, новообразованных из корневых и пожнивных остатков, заключающейся в повышенном пироморфизме этих почв и интенсивном поступлении растительного опада(. С другой стороны, обогащение почвенного профиля соединениями неспецифической природы, которые могут накапливаться в результате периодической смены режимов увлажнения и иссушения, развития процессов засоления и осолонцевания.

ЗЛ. Элементный состав гумусовых кислот.

Элементный состав гумусовых кислот служит для выяснения особенностей процессов гумификации в различных почвах и для определения строения вещества, в связи с этим является необходимым этапом исследований при изучении гумусного состояния почв. Следует отметить, что подобные исследования в мочаристых почвах ранее не проводились.

Элементный состав как гуминовых гак и фульвокислот мочарис-1ъх почв неодинаков (табл. 2). В препаратах гумусовых кислог исследуемых почв отмечено преобладание углерода над водородом. Для мочаристых почв установлено, что содержание углерода в гуминовых

Li.Mr/lUUT.

О

Рис. I Распределение водно-растворимых гумусовых веществ по профили:

1-чернозеы обыкновенный;

2-лугов о-че рн озеиная мочаристая;

3-лугово-болотная мочаристая.

Рис.2 Распределение подвижных гумусовых веществ, переходящих в щелочную вытяаку по пробили:

I-чернозем обыкновенный;

II- черноземно-луговая мочаристая;

III- лугово-болотная мочаристая.

кислотах вниз по профилю увеличивается, другим важным элементом -является водород. Лля чернозема обыкновенного отмечено уменьшение вниз по профилю этого элемента. Лля мочаров единой закономерности нет. Увеличение содеркания водорода в лугово-болотно;! цочаристой почве возможно связано с тем, что профиль её оглеен, что откладывает .отпечаток на окислительно-восстановительные процессы. Содержание кислорода в препаратах гуминовых кислот мочаров ниже чем в черноземе, вниз, по профилю происходит уменьшение. По содержанию азота мочары очень близки к зональным почвам, установлена тенденция к уменьшении этого элемента вниз по профилю.

Элементный состав препаратов фульвокислот исследуемых почв указывает на большое сходство их между собой. Однако, следует отметить, что препараты ФК мочаристых почв являются более окисленными чем чернозема, ддя всех препаратов фульвокислот содержание водорода выше чем углерода. Содержание углерода, кислорода и азота очень близко к чернозему обыкновенному. Отасчалось постепенное уменьшение азота ФК вниз по профилю, что как и в препаратах ГК связано с поступлением растительных остатков в почву.

Расчет степени окисленности гуминовых кислот мочаров показал, что они в больней степени окислены чем ГК чернозема, за исключением лугово-боло1ной мочарисюй почвы, где для более глубоких горизонтов гушшовые кислоты носят восстановительны!'! характер, что такие связано с оглееностьо профиля этой почвы.

3.5. Инфракрасные спектры и дифференциально-термический анализ гуминовых кислот.

Чтобы лучае понять природу главной составной части гумуса-гуминовых кислот были использованы современные истоды исследований- инфракрасная спектроскопия и дифференциально-термический анализ.

На рисунке 3 представлены ИК-спектры изучаемых почв. Сопоставление коле (За тельных спектров показывает, что они имеют большое сходство со спектрами гуминовых кислот, представленных в ряде работ (Орлов, 1985; Орлов, 1974 ). Во всех препаратах гу- . миновых кислот мочаристых почв есть широкая, переменной кнтен-■ сивности полоса поглощения с несколькими неярко вырагешуши максимумами в области 3460-2960 см"*, ¡что указывает на присутствие группы спиртовой, фенольной и кислотной природы. В бпекграх не появляются полосы ароматических С-Н групп при 3030 см"1. Это .. подтверждает, что ароматическое ядро представлено многозамецен-

Таблица 2.

Элементный состав гуминовых и фульвокислот почв мочаристого комплекса (весовые % ).

Глуб ина ' ■'! " Гуминовые кислоты__'___j_ Фульв окис лоты

взятия образца, см 1 i е ! Н . I 1 ж ' ' 0 и ! I Зола i ! С i Г ! Н |! ! 0 ! 5 1 i (! Зола

Чернозем обыкновенный

0-20 .56,43 4,72 39,63 5,60 5,12 40,69 4,67 48,65 3,90 12,23

20-45 55,82 4,53 38,37 4,27 6,07 41,52 4,62 48,52 .3,68 12,32

45-60- 55,74 4,46 37,92 4,18 5,28 41,64 4,54 49,37 3,75 15,84

60-80 55,67 4,30 36,64 3,23 6,34 .41,66 4,48 49.25 3,54 15,76

0-20 59,12 4,58 Черноземно-луговая мочарисгая 37,89 5,28 8,-32 43,25 4,62 49,42 4,40 18,12

20-35 59,64 4,47 37,66 4,37 7,18 43,38 4,97 52,61 3,62 : 17,35

35-50 —£0,73 4,52 '36,58 4ДЭ 8,06 42,64 5,18 52,84 3,53 16,24

50-75 60Г45 4,38' ' 35,47 2,96 9,15 42 ¿5 2 4,87 52,67 3,17 - 18,43

. - ^ Лугово-болотная мочарисгая

0-20 59,85 4,32 37,75 5,28 8,11 42,86 4,76 51,23 3,67 16,74

20-30 60,44 4,26 ^7,68 4,37 9,24 43,69 4,89 52,42 3,72 18,53

■30-60 61,53 4,67* 36,56 4,13 10,16 43,84 . 5,12 53,30 3,51 18,46

60-80 61,87 4,76 36,45 2,39 10,37 43,57 Ч 5,да 53,70,. 3,20 18,32

пьхи кольцами (Орлов,IS72). ría и более интересна область волновых чисел от 1710 до 1050 см"1, где есть различия. Для всех препаратов гуциновых кислот наблюдается интенсивная полоса пглощенкя с ааксимумом I7I0-I720 см"*, которая обусловлена карбоксильными группами и может быть представлена кетонами, альдегидами^ карбоновши кислотами. Хорошо выражена полоса I650-I5I0 см-" характерная для амидной группы (Амид I). Наблюдаются и неболыдие уступы на этой полосе .которые полно объяснить деформационным колебанием А/Н или смешанным колебанием ОСА/иД/н (полоса амид II). Наиболее интенсивно полоса I7IQ и I65Q см-1 проявляется в лугово-болотной мочаристой почве. Далее отчетливо прослеживается полоса с максимумами 1400-1420 см-1, в образовании которой могут принимать участие ион карбоксилата С00Г деформационные колебания C-il, колебания групп СН спиртов и фенолов. Уступы III0 и 1150 см"1 обусловлены влиянием минеральных компонентов, присутствующих в г yi! и нов их кислотах в виде примесей органо-минеральньицкомпонен-юв. Наблюдаемые полосы слабой интенсивности при 820, 840 и 860 см-^, возможно связаны с внеплоскостными деформационными колебаниями С-Н групп в ароматических кольцах.

Таким образом, можно предположить, что в иочаристых почвах .•ароматическое ядро гукиновых кислот представлено в виде нногоза-псцснных соединений, содержащие внешние сопряженные двойные связи, преимущественно за счет карбоксильных и карбонильных групп. Уменьшение полос поглощения, соответствующих компонентам периферических структур ( 1400, 1230, 1(5О см"1), возможно происходит за счет отщепления гидролизуемой части от молекулы гуминовых кислот, что приводит к увеличению доли наиболее ароматизированных молекул.

Дифференциально-термический анализ подтверждает двухкомпо-нентное строение гуминовых кислот: периферическая часть включает алифатические цепочки различной длины и функциональные группы а центральная часть представлена более устойчивыми формами алифатических цепей, отдельными циклами и ароматическими кольцами, бензоидными структурами. Полученные в ходе анализа кривые "ДХА" возникающие в процессе пиролиза гуминовых кислот, характеризуют интенсивность эндо-/и экзоэффектов (рис.4). Сходство основных термических эффектов позволяет утверждать, что гуминовые кислоты иочаристых почв очень близки во своему составу к ПС чернозема обыкновенного. Однако, они отличаются большей термостабильностью. Не менее выразительны и особенности, связанные с глуби-

Рис. 5. Инфракрасные спектры гу-ииновых кислот следующих почи: I - чернозема обыкновенного гор. Л (20-45 см), 2 — гор. В (45-65 см), 3 - черноаемно-луговон ыочарпстой гор. А (20-35 см), 4- гор. И (35-45 см); 5 - лугово-болотной мо чаристоц гор. А (20-40 см), в-гор. В (40-60 см)

Рис. Ч. а - Кривые ДТА гуминоаых кислот чернозема обыкновенного: / -гор. Апах (0-20 см), 2 - гор. Л (20-45 см), 3 — гор, В (45-68 см); 6 - черноземно-луговой мочаристон .почвы. 1 -гор. Апах (0-20 см), 2-гор. А (20-35 см), 3 -гор. Н (35-48 см); в - лугово-болотнон мо-чаристой почиы: 1 - гор. А (0-20см), 2-гор. ЛI (20-40 си). -У-гор. и (40-60 см)

Рнс.З

I'«.-- ч

ной взятия образцов. Вниз по профилю наблюдается общая тенденция к повшению' устойчивости препаратов гуминовых кислог. Эю позволяет считать, что гуминовые кислоты верхних горизонюв не являются столь зрелыми, как ГК более глубоких горизонтов. Это объясняется тем, чю в верхнюю часгь профиля поступает большое количество свежих растительных остатков, накапливается много новообразованных гумусовых кислот, несущих признаки исходных продуктов. Б результате кривые "ДТА" несколько сглаживаются за счет наложения несколько близко расположенных эффектов. В гуми-новых кислотах из нижней части профиля ароматическая и алифатическая части в значительной степени обособлены: каждая из них вступает в реакцию в строго определенном интервале температур (Орлов, Дубинин, Елькина, 1968).

На основании кривых "лТА" индивидуальных соединений установлено, что термическая устойчивость веществ возрастает с увеличением количества циклических структур в их составе, а также с увеличением степени конденсированноспгциклов. Поскольку исследуемые наыи препараты гуииновых кислот мочаристых почв разрушались при более высоких температурах, чем гуминовые кислоти чернозема обыкновенного, можно полагать,, что они в большей степени обогащены циклическими, в той числе, и бензоидными фрагментами,

ВЛИЯНИЙ РАЗЛИЧНЫХ ПРИЗНАВ МЕЛИОРАЦИИ ЙГ'ПОШАШИ ГПУСНОГО СОСТОЯНИЯ, УСЛОВИЕ ГУИУСОСЕРАЗ(ЗВАНИЯ И УРОШ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В АГРОЭКОСНСТЕМЕ С УЧАСШЕЫ ИОЧАРИСШ ПОЧВ.

В нашей работе в условиях полевого опыта были изучены такие способы мелиорации, как фитомелиорация и комплексный способ, включающий посев многолетних трав и кротование почвы на глубину 50 сы. В качестве фитомелиоранюв высевались многолетние трави- эспарцет и донник. Предполагалось, что возделывание в течение 2-х лет этих бобовых трав улучшит в первую очередь показатели гумусного состояния', а также водно-физические, физико-химические свойства. Просев многолетних трав на первых этапах мелиорации позволит более рационально использовать территории совхоза, так как большинство мочаристых почв сильно засолены и не все сельскохозяйственные культуры могут развиваться хорошо даже при отсутствии переувлажнения.

Изучение динамики гумуса в полезем опыте с многолетними

\

травами. прежде всего показало нестабильность его состояния по., сезонам и неоднозначный характер изменений в отдельные годы. По всем вариантам опыта установлена четкая закономерность- от весны к ле1у содержание гумуса несколько уменьшается, а затем к осени возрастает. Через 3 года после мелиорации установлено, что наиболее эффективным является комплексный' способ. Максимальное увеличение гумуса было в варианте с дойником- на 0,38$ от контроля, что составляет около II т/га гумуса. Это возможно, связано с тем, что кротование почвы на глубину 50 см на фоне дренажа, способствует созданию благоприятных условий водно-воздушного режима, чю в сочетании с возделыванием бобвых трав улучшает процессы гумификации.

Для - осуществления контроля'за уровнем плодородия необходимо выбрать наиболее надежные и информативные показатели, отражающие изменения свойств почвы. В работе Д.С.Орлова и О.Н.Бирюковой-(1979) показано наличие тесной овязи между, .величиной отношения СгкгСфк и другими показателями гумусыго состояния: Авторами сделан вывод, что этот-показатель наиболее полно отрапает связь гумуса с факторами гумификации, глубину гумификации в первом приближении можно оценить по величине Сгк:Сфк.

Нами также установлено существование тесной связи между величиной Сгк:Сфк и содержанием гуминовых кислог, связанных с кальцием +0,95, а также количеством гумусовых веществ переходящих з;щелочную вытяжку без декальцировапия -0,95 в связи с чем эти показатели выбраны в качестве диагностических.

Следует отметить, что через 3 года после мелиорации в чер-нозеыно-лутовой мочаристой почве существенно снижается уровень подвижности органического вещества, .уменьшается количество свободных и связанных с полуторными окислами гумусовых веществ более чем в 1,5 раза. Возрастает доля фракций ГК-2 и Ф1С-2, связанных с обменным кальцием и фракции ГК-3, связанной с глинистыми минералами. Все это способствует улучшению гумусного состояния мелиорируемых почв.

Для мочаристых почв надежным показателем, позволяшцим отразить процессы коагуляции почвенных частиц является содержание в почве водопептизируеного ила, так как в его состав попадают часгацы < 0,002 мм. В полевом опыте установлена четкая закономерность- в мелиорируемых почвах происходит уменьшение количества водопепшзируемого ила (А) и гумуса в его составе, а также увеличение агрегированного ила (Б) и гумуса, в нем. На комплексном фоне установлен наибольший'мелиоративный Э'Т^кт.

В результате проведенных исследований установлено, что крогованке почвы на глубину 50 см на фоне дренажа коренным образом изменяет гидрологический реким, что обусловлено своевременным отводом грунтовых вод по кротодренам, В варианте с донником отмечено максимальное уменьшение количества легкораство-'римых солей в пахотном горизонте с 0,746 до 0,158л, а в нижележащем с 0,517 до 0,11253.

Существенное улучшение состава почвенно.-поглощающего комплекса мелиорируемой черноземно-луговой мочаристой почвы происходит после проведения комплексного способа. В.вариантах с мно-■ голегниыи травами происходит увеличение кальция в среднем на

10-145?, уменьшение магния на 8-10?, уменьшение натрия на 2-3» от суммы поглощенных катионов.

Установлено, что наиболее эффективной культурой на засоленных мочаристых почвах является донник, вследствие способности его корней поглощать легкорасгворпмые соли кальция и вытеснять натрий из ППК.

леллоративные обработки положительно повляли и на урожайность сельскохозяйственных культур. В 1988-1990 г.г. на опытных делянках выращивались только многолетние гравы. Как видно из таблицы 3, на комплексном фоне уронайность эспарцета возрастает с 45,2 до 87,7 ц/га, а донника с 68,7 до НО т/га. В 1990-1991г. г. после проведения мелиорации на опытных делянках возделывалась озимая лыенйца. Проведение только-фитомелиорации не обеспечило значительных прибавок уроиапности: они находятся в пределах 12,5-15,9 % ' . При комплексном способе прибавка урожайности озимой пшеницы составила 35,2-45,6% и соответственно увеличивается урожайность до 20,4-26,5 ц/га.

Таким образом, установлено, что лучшим предшественником для озимой пшеницы на мочаристых почвах является донник, так как он обеспечивает большую урожайность чем эспарцет. Наиболее эффективным является комплексный способ мелиорации, включающий посев многолетних трав и кротование почвы на глубину 50 см на фоне дренажа. После проведения мелиорации в черноземнотлуговой мочарисюй почве происходит существенное снижение влажности, улучшается гумусное состояние, происходит рассоление и рассолон-цевание почвы. Все эю приближает мочаристую почву к оптимальным рриродныы условиям окружающих их зональных почв- черноземов обыкновенных.

Таблица 3-. I

Урожай сельскохозяйственных культур при различных приемах '

мелиорации черноземно-луговой мочаристой почвы.

Варианты 1989 - травы 1991 - озимая пшеница

(зеленая масса)

Урожай,ц/га 1 Урожай,ц/га | Прибавка урожая

опыта 1 1 | 1 ц/га | %

> I фон - фитомелиоративный

Черный пар - 17.6 -

(контроль)

Пар занятый 45,2 19,8 2,2 12,5

эспарцетом

Пар зарятый 68,7 20,4 2,8 15,9

донником

НСР0. 95 1.5 1,7

II фон - комплексный

Черный пар - 18,2 -

(контроль)

Пар занятый 87,8 24,6 6,4 35,2

эспаоцетом

Пар занятый 110,5 26,5 8,3 45,6

донником

НСРо. 95 1,3 1,5

ВЬШОДЫ

1. Изучены гумусное состояние и почвенно-нелиора'тивные процессы почв мочарисгого комплекса .Восточного Донбасса. Показано, что особенности этих почв, обусловлены агро-зколого-техногенными условиями формирования.

2. Мочаристые почвы генетически близки по основным показателям гумусного состояния к зональным почвам-'черноземам обыкновенным и характеризуются средним уровнем содержания и запасов гумуса, фульватно-гумагным ran ом гумуса с преобладанием фракции гумусовых кислот связанйых с обменным кальцием. Установле-но, что мочарисгый процесс на черноземах сопровождается- увеличением подвижных фракций ГК-1, ФК-Ia,.ФК-1, существенном уменьшением фракции ГК-2 и ФК-2, возрастанием количества фракция ГК-3 и ФК-3, все это приводит к образовании мочаристых почв, гумус которых отличается от гумуса зональных почв.

3. Инфракрасная спектроскопия и дифференциалыю-териичес-кий анализ показали двухконпонентное строение гуипновых кислот, включающее периферическую и центральную части. Фрагменты центральной (ядерной) части молекулярной структуры гуминовых кислот мочаристых почв характеризуются большей термостабильностью. чем у чернозема, следовательно, они обогащены циклическими, в том числе и бензоидными фрагментами. Эта указывает на возможные пути сохранения стабильного состояния системой гумусовых веществ в изменяющихся^гидротермических-условиях, при наличии процессов засоления и осолонцевания- через отбор наиболее устойчивых форм гумуса.

Исследование природы гумусовых кислот показало, что б элементом составе препаратов ГК мочаров содержание углерода выше чем в зональной почве, отыечено увеличение вниз по профилю' вбдорода и уменьшение кислорода и азота. Степень окисленное ти у мочаристых почв выше чем у черноземов.

5. Банными показателями интенсивности гуиусообразовакия в мочаристых почвах являются содержание, состав и распределение по профилю подвижных гумусовых веществ переходящих н водную, щелочную и нейтральную пирофосфатную вытяжки. Интенсивность образования этих гумусовых веществ в мочарах выше, чем в черноземах.

. б. Отличия почв мочаристого комплекса по содержанию илов разных категорий и гумуса в их составе характеризуются текден-

цией накопления водопептизируерого ила (Л) в слитых горизонтах и увеличением агрегированного ила (Б) по всему профили, что свидетельствует о внутрипочвенноц переносе тонкоднсперсной части почвы и формировании слитого горизонта.

7. В мелиорируемых ночаристых почвах установлена тенденция к увеличению содеряания и запасов гунуса, происходит уменъ-яение подвижных и возрастает содержание устойчивых фракций гумусовых веществ.

8. Через 3 года после проведения мелиорации в ночаристых почвах прсизоало рассоление и рассолонцевапие, наблюдалось уменьшение увлажненности почвенного профиля и повышение урока.:-ности сельскохозяйственных культур.

ПРА1ШЧССКИЕ РЕХШБПДЩШ ИРСВВОДЛВУ

1. Для окультуривания ночаристых почв рекопендуется комплексный способ мелиорации, Еключаюций посев многолетних грав и крогоззание почвы на глубину 50 см. В" мочаристоп почве при этом создаются благоприятные агро-флзпчсские, ^пзико-хицичес-кие условия для оптимизации гу::усного состояния.

2. В качестве показателей оценки эффективности нелиорат:: . ных мероприятий на ночаристых почвах рекомендуется определять содержание подвижных гумусовых веществ, величину СгкгСфк, количество водопептизируемого ила и гумуса в его составе.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Мелиорация ночаристых почв Ростовской области: рекомендации. Персиановка, 1988. 27 с. (в соавторстве).

2. Приемы мелиорации ночаристых почв Восточного Донбасса// Тез.докл. ЛИ Всесошн.съезда почвоведов. Новосибирск, 1989. I.У. с.222 (в соавторстве).

3. Характеристика качественного состава гумуса чернозеыно-луговых ночаристых почв восточных отрогов Донецкого кряка// Тр.Донского СТ. Персиановка, 1989. с.40-46.

4. Распределение воднорастворнмых гумусовых веществ по профилю ночаристых почв Восточного Донбасса// Гр.НИИСХ- ЦЧП им.В.В.Докучаева. Каменная степь, 1990. с.45-46 (в соавторстве).

5. Технология, мелиорации избыточно увлажненных (цсчарнс-тых)почв склонов в Ростовской области: рекомендации. Персиановка, 1991. 31 с. С в соавторстве).

6.Влияние фиюмелиорации на гуиусное состояние мочарио-тых почв // Улучшение и использование малопродуктивных почв

Новочеркасск, 1991.-с.80-88 С в соавторстве).

7. О гуыиновых кислотах мочарисгых почв Восточного Донбасса// Почвоведение. 1992. Л I. с.84-88.

8. Сравнительная характеристика качественного состава гуку-са черноземно-луговых ночаристых почв вооючних отрогов Донецкого кряка (в соавтрстве, в печати).

9. Распределение подвижных гумусовых веществ по профили мочаристых почв Ростовской области С в соавтор-тве, в печати).