Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ТИПИЧНЫХ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И ЮЖНОЙ МОЛДАВИИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ТИПИЧНЫХ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И ЮЖНОЙ МОЛДАВИИ"

'Л-2&Ч03

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ К ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В.ЛОМОНОСОВА

Факультет Почвоведения

На правах рукописи

МОТОК Василий Ефимович

УДК 631.417.2

ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ типичных почв ЦЕНТРАЛЬНОЙ И ЮЖНОЙ МОЛДАВИИ

Специальность 06.01.03 — Почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

/

Москва — 1986 г.

Работа выполнена на кафедре химии почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова,

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Д. С. Орлов

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор А. Д. Фокин; кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Н. Л. Титова

Ведущая организация: Молдавский НИИ почвоведения и агрохимии им. Н. А. Димо

Защита состоится |да/С г в 15,30 на заседа-

нии специализированного совета К.053.05.16. пс> почвоведению в МГУ им. М. В. Ломоносова; 119899, ГСП, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения. Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат рачлргтэц а г

Ученый секретарь специализированного совета

И. П. Бабьева

Актуальность, пели и задачи исследований. Интенсификация сель-' скоро хозяйства требует углубленных исследований почв и разработки рациональных приемов максимального использования потенциального плодородия почв, повышения йх плодородия и охраны. Органо-минераль-. ныв вещества-(ОМВ) относятся к числу наиболее важных^и сложных , специфических компонентов почв. Они отражают особенности формирования почв, участвуют в миграции продуктов.почвообразования по поч-векнокцг профилю; обуславливают многие биологические» физические и-физико-химические свойства почв.'Работами И.В.Тюрина» Д.В.Хана» Н.М.Кононовой, В.В.Пономаревой, Л.Н.АлександревоЯ, Н.И.Горбунова, ■ И.С.Кауричева» И.Н.Антипова-Каратаева, Д.С.Орлова, А.Д.Фокина, Й.С.Степанова;и других исследователей были раскрыты основные закономерности формирования ОМВ преимущественно.в модельных опытах; Л естественные органо-минерал ьные образования природных почв изучены недостаточно. Не решен вопрос о способах извлечения и фракционирования нативиых ОМВ. .. ■■ ■ . ■

. Целью работы является изучение состава и свойств органо-мине-ральных веществ и механизмов их образования в зависимости от фиэи-, ко-химических и эколого-географических условий почвообразования на . примере главных почв Центрально-лесной и Придунайской-степнойпоч-венных провинций Молдавии. В связи с этим в диссертационной работе были поставлены следующие задачи: ■ v . ':* .-'. .''

1) Уточнить классификацию, номенклатуру, и символику ОМВ; разработать методы их выделения из почв; изучить состав и свойства гуцусовых -кислот и.их органо-минеральных производных, включая формы связи, орт" ганических и минеральных компонентов в щелочных экстрактах из почв;

2) Выявить формы связей гумусовых-кислот с минеральными.компонента- '-■' ми почв и их зависимость от эколого-reoграфических и фи зако-химически х условий развития почв.

3) Дать комплексную оценку-гукусного состояния почв по .групповому и фракционному составу гумуса и органо-минеральных веществ.' .", ■;.. '

; 4) Изучить, влияние условий почвообразования» физико-химических. .'■■'.■"

Ii. А, j '

свойств и минералогического свставапочв на процессы и формы гумусо накопления, а также На прочность связи гумусовых кислот с минеральными компонентами в почвах. * '

5) Вскрыть особенности генезиса бурой и серой лесных почв, карбонат 1 ного и обыкновенного черноземов и слитых чернозема и пойменной почв Молдавии на основе комплексного изучения ик гумусного состояния.

" Объекты и ивтори исследование. Для реализации поставленных эа-дач~0шга"выбраны три генетико-геогрофическив пары почв. Из шести разрезов образцы отбирали послойно через каждые 10 см. В почвах определяли; показатели основных фиэико-химических свойств почв и ми нар&логическиа состав ила методами, изложенными в руководствах Н.Г. Зырина и Д.С.Орлова (1960), Е.В.Арннушкиной (1970),А,Ф.Вадшиной и З.А.Корчагиной (1973)» И.С.Кауричева (1973) и Н.И.Горбунова (1974); •состав минералов и золы препаратов ГК- методом ИК-спектроскопии (Орлов,1970; 0сипова,19?3); содержание и состав гумуса - по И.В.Корину (Орлов, Гришина, 1981), Препарат гумусовых кислот и ммнерало--орпнических соединений выделяли по разработанной автггюм методике. Элементный состав и свойства ГК и ФК определяли п<).описанию Д.С.Орлова и Л^А.Гриамной (1981), а спектры поглощения и коэффициенты эк-стинкции - по Д.С.Орлову, М.П.Аранбаеву и Н.Н.Осиповок (1975). Содержание минеральнык компонентов в щелочных экстрактах определяли после, окисления органических веществ смесью НСЮ^+Н^О^, а в кислых экстрактах - непосредственно в растворах.. Во всех растворах определяли: К*"' —на пламенном фотометре, Са^+ и - комплёксо номе три- ' чески. - спектрофотометрически с хромаэурслом, ¿¿0^ - весовым

методом (Аринуткина,19?0); - методом атомно-абсорбционной спек-

трофотометрии (Львов,196б). В илистых фракциях и минерал о-органических соединениях определяли: валовые (Аринушкина,1970)и подвижные (в вытяжке Мера и Джексона, 1963) соединения Ре и АТ, содержание аморфной) кремнезема - ъ вытяжке по Хлшимото (НавА*ле4> 1960). .. ' Научная новизна. I. Уточнены классификация и номенклатура орга-'но-минеральных веществ поча, а также принадлежность фракций гумусо--

вых веществ, выделяемая методом И.В.Тприна, « тилям и видам ОМВ. 2. Разработан метод ввделения из почв малозольных препаратов гуми-ноеых кислот (ГК) и минерало-врганичвских соединений (МОС). 3. Дана . комплексная генетическая характеристика гумусного состояния главных почв Центрально-Лесной и При дунайской почвенных провинций Молдавии с учетом минеральных, органо-минеральных и минерало-органических соединений. 4. Установлено, что гумусовые кислоты лесных и пойменных почв, по сравнению с гумусовыми кислотами биохимически ахтивних мицеллярно-карбонатных черноземов, менее способны к реакциям солео-' браэования, но более активны при адсорбционном взаимодействии *с глинистыми минералами. 5. Предложено различать в почвах два типа нераст воримого остатка органического вещества (НО): а) лесной тип НО, отличающийся высоким содержанием слабогумифицированных, неразложив- -гаихся и углефицированных растительных остатков; б) степной тип НО, . представленный минерало-органическими соединениями.

Практическая ценность работы. Результаты могут быть использованы для уточнения классификации почв, для научного обоснования и разработки мелиоративных мероприятий, обеспечивающих оптимальный уро-. вень накопления и состав гумуса, улучшение'агрофизических свойств и повышение плодородия почв при их интенсивном использовании. Результаты исследований.позволяют прогнозировать направленность.изменений процессов гумусонакопления как при естественной эволюции ландшафта, так и в результате агротехнических и мелиоративных мероприятий. Прямое практическое значение для изучения гумусовых веществ имеет'' метод выделения из почв высокоочищанных препаратов Тумановых кислот и минерал о—органических соединений."

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Л У Все-: союзном делегатском съезде почвоведов, Алма-Ата,' 1970 г.У наВсесо-.' юзной научно-исследовательской конференции,- посвященной100-летЯЮ ; со дня рождения академика Н.А.Димо, Кишинев, 1973*, на 1У и У1 Все-, союзных семинарах по изучению органического вещества современных и; ископаемых осадков, Москва, 1974 и 1979 гг., на.Всесоюзной научно-

исследовательской конференции молодьпс ученых; Минск, 1975 г», на республиканской конференции молодых ученых, Кишинев, 1970 г. и на "республиканской научно-исследовательской конференции по вопроса» оптимизации природной среды в условиях концентрации и специализации производства, Кишинев, 1978 г. Диссертация доложена и обсуядана на кафедры химии почв факультета Почвоведения ИГУ 14 пая 1986 г..

Публикации. По материалам исследований опубликовано 12 работ.

Объем и структура работы. Диссертация написана на русском языке, содержит 149 страниц машинописного текста, 22 рисунка и 34 таблиц; состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 330 наименований, в том числе' 70 иностранных авторов, и приложений. ...

Во введении дано-обоснование актуальности работы еэ задач и -выбора объектов исследования. Первая глава посвящена критическому анализу современных представлений об органо-минеральных «оединениях почв и методах, их исследования; предложен новый вариант классификации, номенклатуры И символики органо-минеральных веществ, описаны, условия и способы пвделения из почв и фракционирования ОМВ. Во второй главе изложены эколого-географические условия образования и общая характеристика исследованных почв'. В третьей и четвертой -■ главах приведены результаты анализа группового и фракционного состава гуМуса, состав и съойства гумусовых кислот, их способность к реакциям органо-минерального- взаимодействия; рассмотрена зависимость гумусного' состояния почв от эколого-географических условий; дано описание метода выделения препаратов гумусовых кислот и минерале--органических соединений из почв. В пятой главе содержатся сведения о содержании и-состоянии в почвах потенциально-подвижных соединений Са,Ы^, К. Ре.АГ и5Ь ; обсуждается природа зольности препаратов ГК. Шестая глава посвящена характеру связи гумусовых кислот с глинистыми минералами а почвах, составу и уровням накопления в почвах мине-, рало-органических соединений. . •

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ Классификация орГало-минеральных веществ и их номенклатура. Органические (в том числегумусовые) кислоты 6 почвах присутствуют в основном в форме органе-минеральных веществ (ОМВ). В соответствии с особенностями состава и свойств,взаимодействующих компонентов и предполВгаемши типами связей мещцу ними, и на основании литературных терминов, понятий и категорий. ОМВ, мы составили классификационную схему (включал номенклатуру и символику) намволее вероятных представителей ОМВ й предложили условия извлечения последних из почвы. От предшествующих(включая классификацию И.С.Оепано-' >а> предложенная классификационная схема отличаетс^^етальнш отражением многообразия.ОМВ и их группировкой по категориям соединений. Среди ОМЙ мы различаем: группу органо-минеральных.соединений (ОМС), 'представляющие собой стехиометрический продукт взаимодействия органических кислот е. лростдаи и/или сложными ионами минеральных элементов и группу минерале-органических соединений (сорбционны£ "комплексов" - МОС) - иестехкоМетрические продукты взаимодействия ют- ; мералов с органическими кислотами и ОМС. Среди ОМС. - выделяем 2.типа и 3 подтипа, а среди МОС- 3 типа и 2 подтипа соединений, разли-чаюцихся по составу и типам связи компонентов в них и, предполош-.тельно, по свойства»* и их роли в почвообразовании. Показателями' таксономических различий на уровне вида и разновидности принимали,' соответственно, вещественный состав преобладающего или второстепенного компонента 0№. Для обозначения групп и фракций гу^совых ве- 1 ществ и ОМВ ниже приняты следующие сокращения: ГК -гуминовые кис-.лоты; ФК - фульвокислоты; ГВ - гумусовые'вещества (ГВ= ГК+ФК) ГВ(ГК; ФЮ-1 - гумусовые вещества,.извлекаемые 0,1нУа0Н (фракция I) ГВ(ГК; ФК)-Са - гумусовые вещества, предположительно:связанные с . Са и М^; ГВ(ГК;ФК)-3 - гумусовые вещества, извлекаемые попеременной экстракцией 0,1 н-/КаОН и 0,1 н (фракция 3); ФК-1а - вещества

дакальцинага; НО - нерастворимый, остаток гуму с а ;0МС - органо-мине-ральные соединения; МОС - минерале-органические соедине]!

ЮС'- 3; - фракции I, 2 и 3 минерало-органических соединений.

. Краткая характеристика почв,и минералогический состав ила

Бурая и серая лесные почвы развиты на карбонатных лессовидных суглинках в условия* периодически промывного водного режима; они имеют типичный для лесостепной провинции Молдавии профиль элювиально-иллювиального типа.'Сарая лесная почва, более дифференцирована на генетические горизонту, для нее характерен оподзоленныЯ горизонт А^Ад. Почвы характеризуются элювиально-иллювиальным типом глинистого профиля с максимумом содержания ила и физической глины в гор. Bj и Bg и минимумом - в элювиальных горизонтах, выщелоченноетью от карбонатов, слабокислой реакцией, высокой (85-95Á) степенью насыщенности основаниями. В состав ила входят смешаиослойный иллит-монтмориллонит, иллит, каолинит, хлорит и небольшая примесь смешано--слойного!иллит-хлорита и монтмориллонит-хлорита, а также высокодисперсный кварц. В почвах выявлено повышенное содержание иллита, каолинита и кварца в гор. Aj дерн. И повышенное содержание смешано. -слойных минералов и монтмориллонита, а также окислов железа и алюминия в гор. Вт и B¿. Дифференциация Профиля Ojpott "лесной почвы по составу глинистых минералов лырахена слабее.

Карбонатный и обыкновенный чернозем характеризуйтея небольшой мощностью, пылевато-суглинистым механическим состадом и аккумулятивным типом глинистого профиля. Им свойственна слабощелочная реак-- - * *

ция, насыщенность основаниями, высокое ипостепенно увеличивающееся в глубоких горизонтах содержание карбонатов и свободных окислов железа; состав ила иллит-монтмориллонитовый при высокой доле монтмориллонита.

Слитым почвам свойственна слабая текстурная дифференциация профиля, периодическая переувлажненность, тяжелоглинистый механический состав, слабощелочная или нейтральная реакция среды. 5 составе ила преобладает монтмориллонит¿ Характерно высокое содержание обменных оснований, при значительной доле обменного магния; своеобразный "висячий" (а для чернозема - и двуярусный) карбонатный

профиль. Присутствует олуговел&я известь в виде журяечиков, бобо—. вин, которые вместе с сизовато-матовоИ окраской свидетельствуют о реликтовом (в черноземе) и современном (в пойменной почве) гидро-морфизме почв.'

Содержание и запасы гумуса и азота в почвах Лесным почвам свойствен лесной тип гуцусонакопления, малые за-, пасы в метровом слое гумуса (165-166 т/га), относительная обогащен--ность гумуса^азотом, 1«ицеллярнр-карйонатные черноземы характеризуются постепенно убывающей по профилю гумусированностью^ средними* запасами {182-300 т/га) гумуса в метровом слое, но высокими запасами (12,7-13,4 т/га) азота в слое 0-60 см (рис, 1а). Это объясняется высокой степенью разложения органических веществ при высокой численности азотфиксирующих микроорганизмов. В более легком по механическое составу и "молодом'.' карбонатном черноземе содержание и общий запас гумуса в 1,5-2 раза меньше, чем в обыкновенном черноземе. Для слитых почв характерна высокая и равномерная гумусированность ло всему профилю, а также очень высокие запасы гумуса и азота, но меньшая обогащенность гумуса азотом (рисЛа5. Высокая гумусированность и большая мощность слитых почв является результатом лая реликтовой, так и современной луговой стадии почвообразования; высокое содержание илистых частиц способствует закреплению продуктов гумификации и ослабляет минерализацию гумусовых веществ. _ Групповой|состав гумуса , В исследованных почвах на долга липцдов приходится I,3-7Й от ^общ. * Наибольшее их количество обнаружено в биохимически менее активных лесных и пойменной почвах, а также в генетических горизонтах' средней части профиля всех почв (рис 1в). В составе липидов обнаружены вещества порфириновой группы, что свидетельствует об ослаблш-ности процессов гумификации в лесных и слитых почвах. В составе гу-миновых кислот лесных почв и карбонатного чернозема обнаружен также зеленый.Ш1гмент )^, свидетельствующий об ослабленной биохимической активности почв. Принципиально важно, что состав гумуса ^веных и.

Серея лесная тякелосуглинистая почва

О г. V б ^ / ^

0 20^0 $0 %

Чернозем обыкновенный тядвлосуглинистый

>, ; I,

го

я 40-

*

60-

<я в> 80

в

100 Н

О) 1

I

Щ ! •

Щ

Щ!

Ь* 10 I?

Пойменная влитая глинистая лоч'ва

20-

Рпо/Х'. Содержанке гуиусв, 5Е.к.почва {а) и его групповой (б) и фракционный (в) составы, С групп и фракций в $ от

- гумуо.ЕЭ- «£-18,^3- »К-Са,СЗ- ГК-1.-ЕЗЗЧ- ГК-5,

- липидыЕЗ" ФК-3 гк-са,2Х1- но.

слитых почв однотипен по вс ему.профилю(фульватный тип е лесных почвах, гуматный — в слитом черноземе, фульватно-гуматный - в поймен ной почве), что указывает на сходные условия гумификации в пределах калщого профиля (рис.16). В лесных почвах высоко содержание . . фульвокислот фракция 1а. Наибольшее их содержание обнаружено в серой леской почве, что, видимо« объясняет интенсивное разрушение минеральной части почвы. Для мицеллярно-карбонатных черноземов характерен фульватно-гуматный гумус в гор. А, и фульватный - в гор В и ВО. Негидролизуемый остаток составляет около 30-45# от С^^ | в наибольшем количестве он обнаруживается в слитых почвах и в гумусо-аккумулятивных горизонтах лесных почв. '

Составсвойству гумусовых кислот

В целях снижения зольности, минимизации искажений состава и свойств и полного выделения из почв*основных групп гумусовых кислот и оргако-минеральных веществ в нативном виде ми предложили метод дробного разделения компонентов щелочных вытяжек. Он вклсчает приемы центрифугирования экстрактов при разных значениях рН. Для коагуляции коллоидных частиц применяли сольЛаЫ, доводя ее концентра- ' цию в суспензиях до 2 моль/л. Полученные препараты ГК имеют зольность 1-гХ, а ФК - 14-¡20л. Одновременно этот метод позволяет фракционировать ОМВ,и вццелять три фракции МОС по химико-минералогическому составу и степени гумусированности.

Гумусовые кислоты мицеллярно-карбонатных черноземов, по срав-.

нении с гумусовыми кислотами лесных и пойменной почв, отчетливее

дифференцированы на группы ГК и ФК, характеризуются более высокой

окислекность» ■ , .

обуглероженностьс, и емкостью обмена, меньшей гидроксилированностью,.

более "компактным, сложением молекул'и большей'устойчивостью к термодеструкции. ГК имеют четко выраженный бензондный скелет ядра и слабо развитые алифатичекие цепи; они^относятся к группе "черных" окисленных ГК (ЧГКО);.ФК менее ароматичны, оптически менее плотны и имеют относительно высоко развитые боковые цепи. Последние в ГК и ФК черноземов короче, но более часты; состав молекулярных группи-

• Рид.2. Профил*иыв кривые ивиенения ошичеокоЙ плотности ( ■ Дб5 ям ) гуиуоо»ых «поли ПОЧВ1 I - Сурея лесная суглинистая, г » рврвя лвсяая 1я*влооугли«иога«, 3 - черноееч карбонатный пылв-ввто-оугл*кио1ый, 4 - Чернове* обыкновенный тпхелооуглинистый, 5 -г Чйрло«вм .олмюЯ »««логлиниоты*, б - поименная олитал глинистая*

- ро»ои » вй* оолв» рввноооравш я он» ъ Оол»ми и?»пенм предо*в1лены воткем." вел*й**»|р*до*, вшрхох, каолородоодврхаииы» * ио?ндънгшя (Ч1йд) Грдомм - Мр««ЧЯ|ММ * «торичныый •хидзии.вто ПО-

вмлпв» првдисммг*( что гуиусовыэ кисло»ы ||яц»д1ярно~к0рбоне*ных чедоевмо* оояадам больави способное»» к реакциям ооявойрмоевяия ■*» вовкибдвйо^и» о иинвраляки , чем ХК .4« »вены* и пойменной почвы.

Гк лесных и слитых почв относятся х группе "бурых* восстановленных ГЙ (ЕГНН), характеризуются высоким содержанием азотистых группировок,высокой полидисперсностью и развитостью алифатических цепей.

Оптические плотности.гумусовых кислот хорошо согласуются с . термовесовой характеристикой и тесно связаны со степенью обуглеро-женностн и окисленности ГК, с емкостью обмена и содержанием карбок сильных групп. В почвах с хорошо выраженной текстурной дифференциацией гумусовые кислотч отчетливее дифференцировании на фракции, чем в слитых почвах (рис.2).В них ГК и ФК (за исключением ГК-1) из иллювиальных и переходных горизонтов (В^(В2|ВС) оптически более плотны,менее полидисперсны и,вероятно, обладают болыпей способностью к реакциям солеобразования и химического взаимодействия с минеральными компонентами,чем ГК и ФК из Гор.;А| к А, В ели тых почвах ГК и ФК характеризуются срагиительно постоянными по профилю коэффициентами экстинкции. Это позволяет предположить,что изменение по профилю состава и свойств Г*К и ФК обусловлено не миграцией веществ по профилю почв, а неодинаковыми уровнями биохимической активности в почвенных горизонтах вследствие различий е. механическом и минералогическим составах,водно-физических и физико-химических свойствах почз.

Фракционный_состав гумуса

Для лесных почв характерна высокая растворимость гумуса з • О.ЫЛ'аОН.В составе гумуса преобладает А1- и Ре- гукусойые (прей-' мущественно,фульвокислотные) соединения, слабо связанные с минеральной частью почв (фракция ГВ-1), но относительно высоко и содержание гумусовых:веществ прочно связанных с полуторными.окислами (фракция ГВ-3)(рисЛв).МицелЯярно-нарбонатные черноземы характеризуются слабой растворимостью гумуса й относительно высокой прочностью его связи с минеральной частья.'В этих,а.также в ели -тых почвах■преобладают гун^усовые вещества,предположительно связан, ных с Са и (фракция ГВ-Са).

Принципиально важно,что в суглинистых лесных и мицеллярко-

карбонатных черноземных'почвах прочность связи гумуса о минеральной частью и количество ГВ-Са и ГВ-3 увеличивается вниа по профилю. В слитых«избыточно увлажненных глинистых почвах, прочность связи гумуса о минеральной часть» ослаблена.фракционный состав его однороден по всему профилю.а содержание ГВ-3 примерно в два-раза меньше,чем в суглинистых почвах и представлены они преимущественно тупиковыми кислотами.Это дает основание предположить,что в суглинистых лесных и черноземных почвах имеются более благоприятные условия для прочного закрепления ПК и ФК в форме их соединений с полуторными окислами.чем в слитых почвах.В чернозёмах и пойменной слитой почве минеральный субстрат интенсивнь связывает гумусовые вещества а виде минералог-органических образований.

Минеральные компонентыкислых и щелочных экстрактах из почв Ёмтяжки,полученные в ходе определения фракционно-группового состава гуму с а,содержали значительные количества минеральных ком-

V *

понентов.Они "были представлены & кислотных экстрактах - Са, Ы^.Ре, А1 и К, аа цепочных окстракта* - преимущественно 31- и А1. Наименьшим содержанием потенциальна-подвижных соединений Ре,А1,54,а также Са и М^ харавтеривуются Лесные почвы и,особенно, их влюаиалыю-иллювиальные {А^О и А^А^)горизонты. Для мицеллярно-к ар<501 |а тных черноземов характерно постепенное уменьшение содержания подвижных Ре, А! и$1 от поверхностных горизонтов к нижним и некоторая обога-ценность ими подпахотных .слоев,а также обогащенность нижней части профили Са и Мр.Слитым Почвам свойственно равномерное распределение подвижных Ре» А1 иЗ^ по профилю и большая обогащенность верх ' них слоев Са и ^.Обнаружено, что в суглинистых лесных и черноземных почвах гидроксиды Ре, А1. и аморфные оксиды 31 более труднорастворимы; они в болыгих количествах извлекаются при попеременной обработке почв аислотой и щелочью и,вероятно,более дегидратированы, чем в слитых почвах -Гучус и глинистые фракции суглинистых почв , (особенно средней части профиля) более обогащены гидроокисями Ре и А1, чем слитых глинистых почв.

СРАЗИ минеральных компонентов с ГК и ФК (jig .дацнич щолочных вытяжек) Сопряженные определения органических веществ и минеральных компонентов показали следующев11) щелочные окстракты до и после декалыдирования почв извлекает и» одних и тех же генетических горизонтов равные количества гумусовых веществ, но примерно одинаковые количества «Н ,Ре и А1;2) количества Pe,AI,К )частично иЛ)(Извлекаемые каждой щелочной вытяжкой.умен ыиаютоя одновременно с падением содержания ГВ-I,ПВ-Са и ГВ-Э вниа по профилю почв{Э) в щелочных экстрактах не обнаружены даже следа Са и Мр вследствие полного извлечения их при д екал ьциро ват почв.Все это дает основание предположить,что зольные элементы щелочных экстрактов (по крайней мере;частично) входят в состав гумусовых соединений. Гумусовые вещества,извлекаемые щелочными экстрактами после декадьцированил, представлены в виде ГН-Са и ФН-Са и/нли в виде солей кальция и магния с АГ- «Ре - гумусовыми соединениями. Связь ГКк ФК с Са и Ир в этих соединениях осуществляется по-видимому, за счет олектрова-лентных сил и легко разрушается в кислой среде.

Судя,по отношениям Ре;С, А1:С в щелочных экстрактах,*наиболее обогащены железом и алюминием гумусовые вещества мицелллрно-карбо-натных черноземов и лесных почв, а в числе фракций наибольше обога щены ими фракции ГВ-Э. Степень обогащенности всех фракций железом и алюминием в этих почвах увеличивается вниз по профили, тогда как в слитых почвах она постоянна по профилю.

Методом гельфильтрации на сефадексах Г-75 и Г-100 показано. (рчс,3),что около 60-70% Fe и AI (возможно и Si) в щелочных ечетрак-тах прочно связано с наиболее ниэкомолекулярюй фракцией г*у усовых кислот; они являются составной частью различных ОМС и элпируются совместно с гумусовыми кислотеми-Около 30-4Qji Ре и AI в щелочных' . , экстрактах присутствует в форме высокомолекулярных гидроксидов или глинистых минералов и минерало-органических соединений, и глюирует-ся из колонок геля в внешнем объеме■>

Рйо.З. Кривив вйоироваиип на геле оефэдеков Г-75щелочворво-твориишс кинеральншс и органо-ииноральных компонентов Фракции II.

Дяя уточнения форм связи минеральных компонентов о ГВ мы разделили последние на ГК и ФК, а органические и неорганические форм-мы минеральных компонентой разделили фильтрацией последних через активированный уголь марки АГ-О.

Результаты фракционирования показали: а] гумусовые кислоты всех почв е кислой среде Наиболее активно связывают А1 (около 84-95Ж от,общего ег:: Количества в щелочных экстрактах) и меньше Ре (64-67*){ б)Ре и А1 наиболее активна связываются фуяьвокислота-ми к самыми высокодисперсными ГК).связь между и АГ и гумусовыми кислот-ми весьма прочна и эти соединения на разрушаются в разбавлен нчх растворах кислот и щелочей в пределах рН от 1-2 до 13. Полученные данные не подтверздают мнение ряда исследователей о неустойчивости/1- и Ре гумусовых комплексов в щелочных и кислых растворах; ! з) калий в кислой среде не связан с ГК и ФК, а в щелочных экстрак-; так вероятно был.связан с ними электровалентно с образованием ге-терополярных солей.

Методом ИК-спектроскопии показано, что зольность ГК исследо- -ванных почв обусловлена присутствием сл&боокристализованных окси-

' 14 ' Ч'-4.

дов кремния,железа,адшиния и высокодисперсных глинистых минералов 0рг«но-минеру1ы^ыа ц фцзико-чим^дщ

' шйашлана

Одинаково высоко насыщенные основаниями карбонатный и обыкновенный черноземы содержат разные коднчяатва ГК-Са и, наоборот* в слитых (черноземе и пойманной) почва*, различающихся па содержанию поглощенных оснований, содержатся Примерно равные количества ГК-Са В серой лесной почве,содержащей больше поглощенных оснований, отно сительное содержание ГК-СаокаэалоОь нише,чек » бурой лесной, а слитые почвы □ высоким содержанием монтмориллонктовых минералов и ' полуторных лкислов содержат относительно мен»ш< ГК, наиболее прочно связанных с минеральньыи компонентами (ГК-3), а также НО, чем суглинистые почвы.

Чтобы выявить факторы, определяющие формы накопления гумуса и его фракционный состав, мы расчитали коэффициенты корреляции между показателями фракционного состава гумуса И фиэико-химических свойств почв и выявили следующие коррелятивные связи! а) содержание ГВ-1 и ГК-1 обратно коррелирует с содержанием карбонатов и легкорастворимых оксидов Ре,А1 иЗ£, а также (еа исключением ГО—I и ГК-1 лесных почв) с содержанием поглощенных Са и М^ ;б) содержание ГВ-Са и ГК-Са прямо коррелирует с содержанием поглощенных Са и Мр, содержанием потенциально подвижных (легко- и трУДнорастворимых) соединений Ре,А1 и$1; в) содерлчние ГВ-3 прямо коррелирует с содержанием ила(за исключением слитых почв} и труднорастваримых соединений Ре,А1 иЛ».В слитых почвах обнаружена тесная прямая иоррвля--тивнал связь содержания Ре Вдекальцннате с содержанием ГВ-Т н ГК-1 и обратная связь с содержанием ГВ-С- и ГК-Са, а также слабая прямая связь содержания ГВ-Са и ГК-Са с содержанием карбонатов,В лесных почвах установлена обратная связь содержания ГВ-Са и ГК-Са с гидролитической кислотностью. , . •

Установлено,что; I) метод И,В.Тюрина позволяет фракционаролать гумусовые вещества в основном, по прочности их связи С мине;' льной

части почв-и количественно равлич&ть в составе гумуса группу мине-рало-органических соединений (МОС)в виде НО,а также органо-мине - ' ральные соединения (ОМС)двух типов и видов по формам связей в них . органических и минеральныхкомпонентов|2) прочность связи гумуса с■ минеральной частью почв и уровень накопления ГВ-1, ГК-1, а также ГВ-Са в исследованных почвах обусловлены как содержанием поглощенных оснований,так и содержанием и степенью дегидратированности ги-дроксидов Ре и А1 и аморфных оксидов51(3) карбонат кальция снижает уровень накопления свободных гумусовых соединений (ГВ-1)|4)иэбы -точное увлажнение в слитых почвах вызывает увеличение степени гидратации оксидов Ре,А1,51,частичное восстановление Ре и приводит к ослаблению прочности связи ГВ с Минеральными компонентами.уменьшению содержания ГВ-Са,ГК-Са,ГК-3 и НО,и к увеличению содержания

ГВ-1. *■ ■

Минерало-органические соединения..*! .характер связи

гумусовых,кислот с минералами Содержание и состав минерало-органических соединений (МОС) оценивали по количеству и составу осадков«Которые были выделены ив щелочных экстрактов,разработанным нами методом дробного осаждения.

Этим Методом были выделены три фракции ГОС:1)фракЦня ИМОС-1), отделяемая Центрифугированием из исходной Вытяжки при рН 13' ; она представлена соединениями ГВ с каолинитом»хлоритом и гидрослюдами; 2)фракция1(М0С-2)- центрифугированием после выделения ЫОС-1 и прибавления ЛГаС1 до концентрации 2 Ыоль/л(это преимущественно высоко-гидратфованные монтмориллонит-гумусовые соединения; 3) фракция 3 (МОС-Э), осаждаемая из суспензии после выделения НОС-2 и ее нейтрализации до рН 6,8-7, представлена аморфными оксидами и соединениями ГВ с высокодисперсными ионтмориллонитовдаи минерала--ми и-гидроокисями Ре и А1.

В серой лесной лочве и ыкцеллярно-карбрнатных черноземах МОС представлены преимущественно фракциями МОС-1 и М0С-2 при некотором' преобладаю! первой,а в бурой лесной и здктнх почвах - в основном.. фракцией: НОС-2. Содержание МОС-3 во ; всех почвах на высоко (таблица ); • ■.■'■■■ ■'. • " 16 ■■-.■'.■

' . ' . .Таблица

Выход.минерало-срганических соединений (%) и содержание в них гукуса (в числителе - % к кассе

' фракции, в знаменателе - % от гуиуса шита)

¡Содержа- ! ■ ' "! (Гу*<уе 8 1.

1ние илис-! Выход минерало-органи-!1^1^е¡составе !Гуиус в составе мкнера-Почва, глубина вэняяя образ-!тих частиц ческих соединений .!почвы 1предтл-(рало-органически* сое- ца, си ■ !взделенных"" ^ ' !" Г" % Члокдного! диненяй' ;

!по Р.ХДЙ+ ! ' . : Т Мигояло-! 1 !

У,М0С-Г 1ЮС-г !Я0С-3 ' ! ■ 1идиого (МОО-Г !И0С-2 !ЮС-3

■ -_ ■ "' ! 1 '» -Г !м.....'......1 ;..-■„,!,"у, та.., ,1 1 I ■

Бурая лесная суглшистая, ■

2-10 15,7 8,07 6,25 0,40 6,15 _„ 4,52 ■ 7,96 11,14

' ' 16,8 ' " 4,1 11,5 0,5

Сеем лесная тяжело суглинистая

! 5.7 ' . - 12,9' 7,96 6,34 0,37 7,07 __ЦО 10.05 9.71

' ' . • 14,7 3,5 . 9,0 : 0,5 Черноэеи карбонатный пьшевато-

суглинистый, 0-20 - , 23,0. ,12,70 -10,36 0,28 . 2,48 _ 1,78 8,36

* 45,0 9,1 . 34,9 0,6

Черноэе« обыкновенный тяжелосуглинистый. 0-20 а.5 13^2 11т99 0,27 3,79 __2^ . 9^7 9^7

32,3 8,0 . 30,3 0,7

Чернозем слитой тяжелоглннис-

тый, 0-20 59,4 15,44 41,® * 1,23 . 6,05 ___ : 4,93 : 5*19 . 4^57

- \ 36,5 ■ 12.6 " 35,9 - 0,5

Пойменн&я слитая глинистая 42,0 ' 21,6В '24,71 • 0,40 4,57 ___. 1,64 ■ 4,47 2,84

0-20 30,8 7,4 24,2 0,3

Для сравнения проанализировали илистую фракции, выделенную по Р.Х. Айдиняну (1960).Общее содержание тонкодисперсных фракций МОС в почвах близко к содержанию илистых частиц по Р.Х.Айдиняну,. а общее количество гумуса,прочно связанного в МОС, близко к его количеству, заключенному а илистой фракции (таблица)I Это дает основание предположить,что связь ГВ с минералами прочна и не разрушается в палочной среде „ , '

Основная часть гумуса ила сконцентрирована в предколлоидной фракции, а гумуса МОС - в МОС-й.в форме иллит-монтмориллонит - и монтмориллонит-гумусовых соединений. Содержание гумуса во фракциях ила и МОС увеличивается по мере увеличения степени дисперсности■ * минеральных частиц, но коллоидная фракция ила и МОС-3 почв (за исключением лесных)сравнительно менее гумусированны,чем предколлоиды и МОС-2; наиболее гумусированны илистые фракции суглинистых лесных и мицеллярко-карбонатных черноземных почв, тогда как в слитых поч- ■ вах, несмотря на монтмориллонитевый состав и высокое валовое содержание окислов Ре и А1, илистые Фракции и МОС не только менее гумусированы, но. значительно менее обогащены азотом и менее насыщены окислами Ре и А1.Эти данные позволяют считать:1) в исследуемых почвах ГВ прочно удерживаются преимущественно на внешней поверхности минералов за счет катионно-мастичной связи через Ре и А1 и,возможно,электровалентными силами через аминогруппы;2)в суглинистых лесных и мицеляярно-карбонатных черноземных' почвах дегидра-тировашыеокислы Ре и А1 и ГВ прочнее удерживаются в поглощенном состоянии, чем в слитых почвах.Возможно,что часть ГВ поглощается

интерламелярно, на что указывает уменьшение межплоскостного расстояния 10-16 А после окисления органических веществ раствором Н^О^.

Ииабольшее сужение решетки минералов обнаружено в лесных н пойменных почвах, наименьшее - в слитом черноземе.

■ * ' вывода

I Бурой и серой лесным почвам Молдавии свойственны невысокая ■

• • ¥ " • " , * .

18 '

степень гумификации растительных остатков, однородный по профилю фульватный тип гумуса, накопление слабоокисленных ФК и слабообу -глероженных.гидроксилированных и восстановленных бурых ГК.Гумусо-,вые кислоты этих почв отличаются развитой периферией алифатических целей,они обладают высокой контактной поверхностью для адсорбционного вз&миодействия с минеральньми компонентами.Для лесных почв характерно сочетание высокой растворимости гумуса.в кислотах и щелочах при относительно повышенном содержании ГВ,прочно.связанных с минеральной частью,низкое содержание ГК-Са и 4К-Са,преобладание в составе ГК фракций ГК-Са и ГК-3, а в составе ФК - фракции

2 Мицеллярно-карбонатным черноземам свойствены высокая сте пень гумификации ,,}:ульватно-гуматный тип гумуса в гор.А и гуматно- ■ фульватный - в гор.В и ВС,накопление высокообуглероженных и окисленных черных ГК.Молекулы ГК и,ФК этих почв имеют слаборазвитые боковые цепи,характеризуются высокой емкостью обмена и высокой способностью к органо-минеральным- взаимодействиям. Для мицеллярно -карбонатнмк черноземов характерно'слабая растворимость гумуса В кислотах и щелочах, высокая прочность связи с минеральной частью, преобладание фракций ГВ-Са, высокое содержание фракции ГВ-Э и НО.

3 Характерными особенностями гумусного состояния слитых почв являются повышенная "консервация" растительных остатков»присутствие хлорофиллов, однородный по профилю -уматный или фульватно-гу-, матный тип гумуса, накоплений высокообуглероженных гидроксилиро-г^нных и восстановленных ГК и слабо окисленных ФК.Слитым почвам свойствена повышенная растворимость гумуса и его слабая связь с минеральной часть», пониженное■содержание ГК-Са и ГВ-3,слабая гу-мусированиость минерало-органических.соединений и илистых частиц.'

. 4.Дифференциация фракционно-группоього состава и свойст. гумуса по почвенному профилю обусловлен различными уровнями биохими-. ческой активности и физико-химических свойсв почвенных ганэтических горизонтов.Содержание гумусовых веществ, связанных с минеарль-

19

ными компонентами (фракции ГВ-Са и ГВ-3)4степень их насыщенности гидроксидами Ре,А1 и 61 и оптическая, плотность ГК и ФК этих фракций в суглинистых.лесных и мицеллярно-карбонатных черноземных , почвах увеличивается по профилю почв от поверхности.к средней часи, *. г 1 •

5,Прочность связи гумусовых веществ с минеральной частью почв зависит от. состава и содержания обменных оснований,содержа -ния и степени д ег и дратиро в а! (ноет и гидроксидов Ре,А1 и5£ .Карбонаты кальция в почвах снижают долю ТВ-1 В составе гумуса4а избыточное увлажнение-в слитых почвах вызывает увеличение гидратироран- . ности оксидов,Ре,А1и 81 .частичное восстановление железа и приво- ■ ' дит к ослаблению прочности связи гумусовых веществ с минеральной ; частью. ' ■ • .

6.'Накоплению гумусовых веществ(прочно Связанных с, минеральной частью (ГВ-З),способствует повышенное содержание дегидратированных -гидроксидов Ре,А1 й 81» а также илистой фракции. ■

■ ^.Преобладающая часть, (60-70:')Ре, А1 (возможно и). в щелоч ных экстрактах йэ почвпрочно связан^ с наиболее низкомолекулярны-■ ми фракциями гумусовых кислот. Около 30-40;* Ре и А1 присутствуют

в вытяжках в виде:высокомолекулярных гидроксидов или'входят в . состав глинистых минералов и минергло-органических соединений.-.Связи мелщу органическими и минеральными компонентами не разрушается в пределах рК 1-13. - , ;

. 6.Связь гумусовых кислот с минералами.осуществляется преимущественно за счет хемосорбции на внешней поверхности минералов»и, ; частично,за счет интерламеляркого поглощения ГВ.Поглощение гумусовых веществ увеличивается с уменьшением размера частиц минераюв-, .увеличением содержания монтмориллонитовых,минералов и увеличением степени дегидратации окислов.В суглинистых мицеллярно-карбонатных, черноземах и лесных почвах .гумусовые кислоты прочнее удерживаются в адсорбированном состоянии, чем в слитых почвах.

. 9.Выявлено два вида нерастворимого остаткагумусагЦлесной, ■■ ' ' : ,"20 '' " "

представленный слабо гумифициро ванными и неразложившимися органическими остатками и характерный для почв с низкой биохимической активностью;2) степной,представленный минерала-органическими соединениями и формирующийся в автоморфкых степных почвах с высокой степенью гумификации, ;

' 10.Для выделения гумусовых кислот и минерало-органических соединений разработан метод«основанный на коллоидно-химических свойствах МОС,степени их гидратации и удельном обьеме гидратированных минералов. Метод обеспечивает по л ну »экстракцию гумусовых кислот, , низкую зольность препаратов ГК,полное выделение илистых частиц и минерало-органических соединений,разделение последних на три фрак ции по хнмико-минералогическому составу и степени гумусированности II.Предложены уточненная*номенклатура,символика и классификационная, схема органо-минеральных веществ,в которой основным пока--зателем таксономических различий ОМВ на уровне подтипа приняты формы и прочность связи между-органическими и минеральными компонентами. *

По материалам диссертации опубликованы следующие^аботы:

1.Влияние длительного применения удобрений на плодородие лесных почв и продуктивность звеньев севооборота.В сб."Труды 1У Всесоюзного делегатского'сьезда почвоведов",книга 2,часть 2.Алма-Ата,— . 1970.(е соавторстве с В.П.Грати.М.А Хынку и В.Ф.Кожокарь),■

2. Состав и свойства гумуса лесных почв Нфлдмии.Вестник Московского университета.Серия биология, почвоведение, №6, 1973.

Особенности состава и свойств гумусовых кислот некоторых почв . Молдавии.В сб."Тезисы докладов научной конференции посвященной 10О-.летию со дня ро годення академика Я. А. Чимо".Кишинев, 1973. 4. () применении гельфильтрацни для изучения органо-минерального взаимодействия в природных объектах.' В сб."Органическое вещество "в современных и ископаемых осадках"ЛУ Всесоюзный семинар М.1974. (в соаегт<?рстве ^ Д С Орловым)

■ . 5.Термовесовая характеристика гумусовых кислот почв Молдавии. В сб."Почва, плодородие. Урожай".Шнек, 1975.

6.Глинистые минералы в лесных почвах Молдавии.В сб."Генезис и рациональное использование Почв Молдавии".Кишинев, 1977 (в соавтор-, стве с В.Е.Алексеевым, В.П.Грати, Э.А.Синкевич). ■'.

7.Методика выделения глино-гумусовых образований и низко-зольных препаратов гуминовых кислот из минеральных почв.В сб."Задачи молодых ученых Молдавии по повышения эффективности науки в условиях специализации и концентрации сельского хозяйства".часть II. Кишинев, 1970.

©■Зависимость между составом гумуса и отдельными свойствами почв. В сб."Оптимизация природной среды в условиях концентрации и специализации производства". Кишинев "Штиинца", 1979.

9.Спектральная отражательная способность почв Молдавии и содержание в них различных форм соединений железа.В сб."Почвы Молдавии и их использование в условиях интенсивного земледелия".Кишинев, . . "Штиинца1*, 1970.

10.Характеристика минёрало-органических образований некоторых, , почв Молдавии. В сб."Органическое вещество в современных и ископа емых осадках".У1 Всесоюзный семинар,-М., 1979 (в соавторстве с ; Д.С.Орловым).-

11.Выделение высокоочищенных препаратов гуминовых кислот И минера лс-органически» соединений из почв методом дробного, их осаждения из щелочных суспензий, рукопись. №69 депонирована Молд. НШНТМ. В указателе ВИНИТИ "Депонированные рукописи" №11 за-1979 г. (в соавторстве с Д.С.Орловым).

12.06 органо-минеральных соединениях и о распределении зольных элементов по молекулярно-вееовым фракциям гумусовых веществ.Рукопись №69 депонирована Иолд.НШТИ. В указателе 'ВИНИТИ "Депониро-.ванные рукописи VII за 1979 г.(в соавторстве с Д.С.Орловым).

Подписано в печать I8,Ç?.(â5t АБ 05330,формат 60x90f/I6( Печ.л, 1,5. Уч.-яэд л,- 1,р. Отпачатадо на ротапринта. Заказ 78gг> Тираж 100_ ;кз. , '

Типография.вздательотва "Штяшща". 277ÇQ4, . лрияев, ул.. Берзарина, 8.t