Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СОЛОНЦОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОРОШЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СОЛОНЦОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОРОШЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи УДК 631.445.53:/631.67+631.5+631.821.2/ САНЕ МУССА

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СОЛОНЦОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОРОШЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1986

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научные руководители — академик ВАСХНИЛ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. П. Панов и кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А. Д. Кашанский.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. Я. Половицкий; кандидат сельскохозяйственных наук М. Е. Яковлева. '

Ведущая организация — Университет дружбы народов им. П. Лумумбы.

Защита состоится » . . . 198£ г.

в «/¿г г"» часов на заседании Специализированного совета К.120.35.01 при Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49, сектор защиты диссертаций ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « » . . . 198^* г.

Ученый секретарь Специализированного совета —

доцент Н. А. Гончарова

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧ.«/.Л Ь--.5Г.,':О.ТЕКА Моск. с.» ' «;•<>.• академии им. К. А. Тимирязева

Цня N2..

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В аридных зонах земного шара солонцы и почвы солонцовых комплексов-занимают значительные площади. В условиях общей ограниченности пахотопригодных земель мировой практике земледелия при решении продовольственной проблемы приходится обращаться к освоению и использованию малопродуктивных почв;. В этом отношении солонцовые почвы являются крупным резервом увеличения производства сельскохозяйственной продукции, а вопросы изучения особенностей их генезиса и мелиорации находятся в центре внимания почвоведов различных, стран. Солонцы распространены в различных природно-климатических зонах и отличаются по генетическим и агропроизводственным свойствам и поэтому являются сложным, мелиоративным объектом, требующим при освоении дифференцированного подхода.

Резкий, дефицит влаги в зонах формирования солонцов обуславливает более эффективное их освоение и мелиорацию на фоне орошения. Однако при неправильном орошении плодородие осваиваемых земель может понижаться вследствие вторичного засоления, заболачивания, слитизации и деградации почв. Разностороннее мелиоративное воздействие на солонцы в целях повышения их эффективного плодородия без обратимых отрицательных последствий должно опираться на строгую теоретическую-основу и передовой опыт. Научными исследованиями и практикой мелиорации солонцов показано, что многие стороны солонцового процесса, приемов их освоения и мелиорации изучены недостаточно полно и требуют дальнейшей углубленной разработки в региональном аспекте.

Особый научный и практический интерес представляют исследования направленности почвенных процессов под влиянием освоения, мелиорации и орошения солонцов в начальный период вовлечения их в культуру земледелия. На этой основе представляется возможным составить научно обоснованные прогнозы изменения их плодородия и целенаправленного воздействия на ограничение негативных процессов и свойств в целях более продуктивного использования солонцовых почв.

Цель и задачи исследований. Наши исследования ставили цель изучить профильное изменение свойств степных солонцов Поволжья в начальный период освоения под влиянием различных видов обработки, химической мелиорации и орошения. При реализации поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучение макро-, мезо- и микроморфологического строения почв по вариантам опыта в сравнении с целиной;

2. Проведение разносторонних исследований физических, химических, физико-химических свойств, качественного состава гумуса, форм соединения железа и минералогического состава тонкодисперсной фракции почв;

3. Выявление возможных изменений строения и свойств мезоструктурных компонентов профилей в связи с мелиоративным воздействием;

4. Уточнение особенностей взаимодействия мелиоранта с вмещающей массой (ВМ) гор. Ап и вовлекаемыми в нее при освоении солонца остаточными солонцовыми структурными отдельностями (ОССО);

5. Установление стадийности воздействия мелиоранта на ОССО и ВМ гор. Аь

Научная новизна. Получены количественные показатели изменения физических, химических, физико-химических свойств, качественного состава гумуса, форм соединений железа и минералогического состава степных солонцов Поволжья в начальный период использования после освоения и мелиорации в условиях орошения. Впервые для данного региона применены сопряженно макро-, мезо- и микроморфологические приемы исследования направленности изменений свойств профиля освоенных солонцов.

В полевом и вегетационном опыте показана стадийность вытеснения поглощенного N3+ под влиянием мелиоранта из ОССО, размещенных в создаваемом гор. Ап, с преимущественной потерей его из поверхностных слоев. Установлена определенная роль в потере поглощенного N3+ ОССО внутригори-зонтного его перераспределения между мезоморфологически-ми компонентами формирующегося гетерогенного гор. Ап.

Исследовано влияние степени дробления солонцового горизонта на изменение состава ППК пахотного слоя при внесении мелиоранта. Мезоморфологические исследования позволили отметить существующее несоответствие между теоретическими основами мелиорации солонцов, разрабатываемыми на ионно-молекулярном уровне, и практическим их воплощением, осуществляемым при современной технологии освоения солонцов лишь на агрегатно-мезоморфологическом уровне.

Практическая ценность работы. На основании исследований даются рекомендации сельскохозяйственному производству по

применению оптимальных доз мелиорантов, которые не только увеличивают урожайность сельскохозяйственных культур, ио н положительно влияют на плодородие, обеспечивая благоприятные физические свойства, рассоление профиля, вытеснение из ППК поглощенного Ыа+ и устранение избыточной щелочности.

Полученные результаты позволяют прогнозировать эволюцию освоенных солонцовых почв в новой экологической обстановке, с учетом ранних стадий их положительных и отрицательных изменений, и своевременно предотвращать развитие негативных процессов и свойств.

Апробация .работы. Материалы диссертации докладывались на научной конференции ТСХЛ (декабрь, 1983 г.).

Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликована одна работа.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы. Изложена на 198 страницах машинописного текста, иллюстрируется 20 таблицами и 4 рисунками. Список литературы включает 230 наименований, из них 14 на иностранных языках.

Объект и методы исследований. Исследования проводились в 1982—1985 гг. на территории ОПХ Нижневолжского НИИ сельского хозяйства, расположенного в Городищенском районе Волгоградской области, в стационарном многофакторном полевом опыте по мелиорации солонцов с использованием агротехнических, химических и биологических приемов на фоне орошения после 6-летнего освоения и выращивания люцерны синей.

Изучались следующие делянки опыта : 1. Целинный светло-каштановый степной солонец, среднесуглинистый (разр. 1); 2. Светло-каштановый степной солонец, освоенный обычной вспашкой на 25—27 см при орошении (разр. 2); 3. Светло-каштановый степной солонец, освоенный фрезерованием на 40—42 см+10 т/га фосфогипса+орошение (разр. 3); 4. Светло-каштановый степной солонец, освоенный фрезерованием на 40— 42 см+ 30 т/га фосфогипса +орошение (разр. 4).

Варианты опыта имели 3-кратную повторность, размеры делянок— 1200 м2. Полив осуществлялся дождевальной установкой ДКШ-64С годовой оросительной нормой 2800 м3.

На всех вариантах опыта были заложены 2-метровые разрезы и проведено морфологическое, мезо- и микроморфологическое исследование каждого генетического горизонта. Из генетических горизонтов почв по вариантам опыта отбирались образцы: 1 — с нарушенным сложением для аналитической обработки; 2 — с ненарушенным сложением для определения физических: свойств; 3 — ориентированные с ненарушенным сложением для микроморфологических исследовании в шли-

фах; 4— в текстурных горизонтах отбирались образцы кутан, послойные образцы на мезоморфологическом уровне; 5 — в гор. Л„ отбирались образцы ВМ и ОССО; 6 — из целинного разреза брались образцы гор. А1 и В1 для закладки вегетационного опыта.

исследования проводились в полевых и лабораторных условиях общепринятыми стандартными методами.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Макро-, мезо- и микроморфологическое строение почв вариантов опыта. Целинный солонец (разр. 1) отличается резкой дифференциацией по профилю ила, гумуса и химических новообразований. Зоной повышенного обеднения илом в профиле является нижняя осолоделая часть гор. А), на что указывает наличие в порах остатков фрагментарно ориентированных глин.

Микроморфологические признаки передвижения суспензий глинистого вещества проявляются лишь до гор. Вг. Усиление данного процесса глубже не стимулируется даже укрупнением и возрастанием количества пор в гор. В2.

При освоении солонцов создается гетерогенный пахотный слой, представленный ВМ (преимущественно материал гор. А|) и ОССО, сохраняющими цвет и свойства гор. Вь Наибольшей подвижностью отличается органическая часть солонцовых почв, усиление признаков миграции которой в условиях орошения обнаружено во всех разрезах по сравнению с целинной почвой. Даже внесение высоких доз мелиоранта (разр. 3, 4) заметно не ослабляет этот процесс. Освоение солонцов при орошении без внесения мелиоранта (разр. 2) сопровождается усилением миграции ила по порам и трещинам в гор. В2, Вк и ВС. "

Тонкодисперсное вещество, обнаруживаемое в этих горизонтах, по морфологии схоже с гор. В]. По-видимому, основная масса этого вещества мобилизуется вследствие размыва легкодиспергируемых ОССО в гор. А„, которые утрачивают острые грани и приобретают овальную форму. В гор. А„ обнаруживаются многочисленные глинистые новообразования из оптически ориентированной глины, которые являются обломками более стойких к размыву кутан, сохраняющихся после пептизации и выноса внутрипедной глинистой массы. . В освоенных солонцах с внесением фосфогипса (10 и 30 т/га) резко ослабляется миграция ила, о чем свидетельствуют: снижение оптически ориентированной глинистой плазмы в микрозонах гор. Ап и отсутствие в нем остатков кутан разрушенных ОССО; сохранение ОССО исходной острограиной формы; слабая выраженность натечных глинистых кутан по порам, 4.

трещинам и граням структурных отдельностен в нижних горизонтах.

Под влиянием орошения в освоенных почвах, независимо от способа обработки и доз фосфогипса, наблюдается усиление биогениости гор. Лп, связанное с увеличением порозности, ув** лажненности, 6-летнего виращивания люцерны и происходит очень резко выраженная трансформация химических новообразований в новые формы. Округлые включения белоглазки приобретают вертикально ориентированную эллипсоидную форму, в порах появляются кристаллы вторичных карбонатов; округлые твердые гипсовые новообразования диаметром до 2 см с глубины 160 см и выше размягчаются и приобретают форму вертикально вытянутых тяжей; в порах и по меж-педным трещинам выделяются кристаллы вторичного гипса. В нижних горизонтах появляются рыхлые сгустковые сегрегации железа, указывающие на начальные стадии трансформации его устойчивых форм в подвижные..

Макро- и мезоморфологическое изменение свойств светло-каштановых степных солонцов при освоении, мелиорации и орошении в начальный период использования

Механический состав в освоенных различными видами обработки солонцах устойчиво утяжеляется в гор. Ап и в профиле исчезает его резкая дифференциация, свойственная целинным почвам.

Создаваемый гор. Лп является неоднородным, состоящим из ВМ облегченного механического состава и более тяжелых ОССО.

Различия по механическому составу ВМ и гор. Л„, в целом, проявляются резче при внесении мелиоранта, который оказывает стабилизирующее влияние на пептизацию ОССО и переход ила во ВМ, а, следовательно, на виутригоризоитиое и профильное его перераспределение. Гетерогенность мезомор-фологических компонентов гор. Лп по механическому составу, ее контрастность и устойчивость следует рассматривать как положительное свойство почв, обеспечивающее в условиях орошения благоприятный водный режим и дренированность профиля.

Физические и водно-физические свойства определяют не только особенности водного режима и глубину промачивания, но и характер поведения солей в профиле. Освоение солонцов " сопровождается значительным снижением плотности и возрастанием общей порозности в 0—50 см толще, которые сохраняются после 6-летнего орошения (табл. 1). Освоение солонцов без мелиоранта (разр. 2) при орошении приводит к резкому уплотнению средней части профиля (до 1,67 г/см3), сни-

жению общей порозности и водопроницаемости подпахотных горизонтов, что оказывает неблагоприятное влияние на режим орошения.

На фоне внесения мелиорантов и фрезерной обработки (разр. 3, 4) водно-физические показатели заметно улучшаются и не образуют резких перепадов по профилю..

Таблица 1

Физические и водно-физические свойства исследуемых почв

разрезов Генетический ■ горизонт, глубина взятия образца, в см Содержание фракций, в % Плотность г/см3 Общая порочность, % Водопроницаемость, мм/мин.

<0,01 <0,001 почвы твердой фазы

А, 0—10 28,5 6.6 1,36 2,63 48 0,89

1 в, 10—25 58,7 42,5 1,51 2,69 44 0,69

в. 27—37 52,8 29,3 1,57 2,76 43 0,17

Ап 0—25 52,0 31,7 1,19 2.67 55 19,27

2 В2 29—39 57,7 37,2 1,46 2,78 47 0,34

в„ 50—60 57,3 40,7 1,67 2,75 39 0,10

А„1 0—22 47,6 29,6 1,19 2,65 55 19,49

3 АП2 22—34 51,5 32.2 1,27 2,74 54 7,81

Вг 36—46 53,5 33,6 1,32 2,77 52 2.53

А„1 0—22 48,8 30,7 1,21 2,68 55 8,40

4 Ап2 22—34 54,0 32,2 1,46 2,76 47 1,83

в2 36—46 56,0 34,6 1,46 2,73 47 2,46

Валовой состав солонцов в ходе освоения утрачивает резкую дифференциацию, свойственную профилю целинного солонца, особенно по распределению БЮг, ИгОз, СаО и МдО. Непродолжительное орошение освоенных солонцов с применением мелиорантов или без них не приводит к изменению валового состава. Некоторые изменения в валовом составе обнаруживаются в почвах на мезоморфологическом уровне: в гор. ВГг (10—17 см) целинного солонца в поверхностном слое структурных отдельностей отмечается увеличение содержания 5Ю2 по сравнению с внутренними слоями при противоположно направленном распределении ИгОз, что обусловлено влиянием осолодения в контактной зоне гор. А1 и В1.

В освоенных солонцах ВМ гор. А„ сохраняет близкий валовой состав со средними образцами, а по отношению к гор. А1 целинного солонца значительно обедняется ЭЮг и обогащается ИгОз, что связано с вовлечением в этот горизонт массы гор. В,.

Послойный анализ ОССО из гор. Ап существенных различий не выявил впочвах опыта, но в сравнении с целинным гор. В| во всех вариантах опыта обнаруживается потеря слоя-6.

ми ОССО освоенных ПОЧВ 1^0з и особенно при орошении бе I применения мелиоранта. Внесение фосфогипса 30 т/га устраняет потерю ИгОз ОССО гор. Лп.

Минералогический состав илистых фракций изучен по всем вариантам опыта в воднопептизируемых и водноагрегирован-ных фракциях с помощью рентгендифрактометрического и термографического методов. Исследованиями установлено, что наиболее контрастными по минералогическому составу являются фракции ила целинного солонца: в гор. Л] содержание смектитового компонента минимально — 24%, ил характеризуется пониженной гидрофильностью (Ю20О-200° 5,5 %); в гор. В1 смектитовая составляющая достигает 55—58%; в иле гор. А! преобладают гидрослюды до 61—64%, в гор. В1 их содержание снижается до 35%.

В освоенных солонцах гор. Ап приобретает материал гор. В1 и в нем резко увеличивается смектитовый компонент (до 55%) и дифференциация по профилю всех фаз илистой фракции по минералогическому составу выравнивается.

Внесение фосфогипса и орошение не приводят к изменению минералогического состава ила.

Состав поглощенных оснований определяет многие физико-химические, физические, водно-физические и другие свойства и режимы почв.

Целинный солонец относится к малонатриевому — в гор. В1 содержание обменного N3+ составляет до 12,51 % от суммы поглощенных оснований. Особенностью изучаемых почв является наличие максимума содержания поглощенного Ма+ в под-солонцовом гор. В2 до 23,31% от суммы поглощенных оснований. Освоение солонцов при орошении без применения мелиоранта (разр. 2) сопровождается снижением доли поглощенного N3+ в ПИК гор. Ап до 8,06% и переходом малонатриевых солонцов в разряд остаточно-натриевых. Рассолонцевание на глубинные горизонты профиля в этом случае не распространяется. Освоение солонцов фрезерованием с внесением мелиоранта при орошении (разр. 3 и 4) приводит к более активному рассолонцеванию не только гор. Ап, но и подпахотных горизонтов: содержание поглощенного N3+ в гор. В2 в этих разрезах понизилось до 9,19 и 11,47% против 23,30% от суммы поглощенных оснований в гор. В2 целинного солонца. Этот факт указывает на преимущество глубоких мелиоративных обработок, химической мелиорации и посева фитомелиораторов при орошении на положительное изменение состава ППК солонцов, а, следовательно, и всего комплекса неблагоприятных свойств.

Сравнение действия половинной и полуторной доз фосфогипса на фоне фрезерования и орошения показало, что половинная доза фосфогипса достаточна для вытеснения активной

части поглощенных ионов N3+ из ППК кзк гор. А„, так и гор. В2 в сравнительно короткий срок. Наблюдаемый рост активности ионов Ка+ и в гор. Лп освоенных солонцов и особенно с применением мелиорантов указывает на слабый вынос из профиля продуктов обмена и на возможность вторичного вхождения в ППК нонов N3+ и Мй2*.

Поверхностные слои структурных отдельностей гор. В1 целинного солонца имеют пониженную емкость поглощения по сравнению с внутренними и обеднены основаниями, в том числе и поглощенным Ыа+\ что следует признать причиной консервативных свойств гор. В1 при их освоении и мелиорации.

В солонце освоенном обычной вспашкой без химической мелиорации при 6-летнем орошении наблюдается незначительное увеличение поглощенного в среднем образце гор. Ап по сравнению с гор. А| целинного солонца — соответственно с 0,29 до 0,58 м-экв. на 100 г почвы, возрастает емкость поглощения и в составе ППК содержание ионов Са2* и Ме2*.

Во ВМ гор. Ап снижается емкость поглощения, она обедняется поглощенными основаниями при увеличении содержания поглощенного Ма+ по сравнению со средними показателями по горизонту с 0,58 до 1,20 м-экв. на 100 г почвы.

Сравнение состава ППК по слоям ОССО гор. Л„ и структурных отдельностей гор. В1 целинного солонца указывает на значительную потерю (в 2 раза) поглощенного Ыа+ первыми. Эти два факта свидетельствуют о том, что в процессе изменения состава ППК гор. Ап в освоенных солонцах определенная роль принадлежит инутригоризонтному перераспределению поглощенного \'а+ между мезоморфологическими компонентами, с переходом части его из ОССО во ВМ.

Внесение мелиоранта ослабляет процесс перераспределения поглощенного Ыа+ между ОССО и ВМ гор. Ап, хотя поверхностные слои ОССО также освобождаются от обменного \та, но ВМ заметно не обогащается им. По-видимому, в этом случае действует иной механизм удаления поглощенного N3 + из гор. Ап — в виде растворимых продуктов обменных реакций.

Солевой профиль, запасы солей и содоустойчивость. Целинный солонец (разр. 1) характеризуется с глубины 50 см сильным хлорндно-сульфатным засолением (сухой остаток 0,772%) с максимумом солей (сухой остаток 1,558%) на глубине 130— 140 см.

В результате орошения освоенных солонцов уменьшается содержание солей. Наиболее интенсивно протекает рассоление при фрезерной вспашке в сочетании с половинной дозой фосфогипса (разр. 3). При внесении полуторной дозы фосфо-гипса (разр. 4) наблюдается увеличение содержания водорастворимых солей в нижней части гор. Ап, что обусловлено высокой дозой внесенного мелиоранта и относительно замедлен-8

ным оттоком продуктов взаимодействия его С ПОЧВОЙ; В осво-ениых солонцах обычной обработкой без внесения мелиоранта процесс рассоления профиля ослабляется вследствие развития неблагоприятных водно-физических свойств.

Наиболее активной зоной количественного и качественного изменения солей в освоенных солонцах при орошении явилась 50 см толща, в слое 50—100 см отмечается ослабление выноса солей вследствие неблагоприятных физических свойств и тяжелого механического состава. Расчеты показывают, что запасы солей в слое 0—50 см в освоенных солонцах при 6-летнем орошении понизились с 21,98 т/га (целинный солонец) до 17,64 т/га (разр. 2); 8,31 т/га (разр. 3) и 10,99 т/га (разр. 4). Снижение запасов солей происходит за счетвыноса С1-, БО*2-.

Непродолжительное орошение не привело к заметному изменению содоустойчивости в гор. Ап и В2 — они остались в градации слабосодоустойчивых почв (20,0—26,4 м-экв. на 100 г почвы).

Содержание, групповой и фракционный состав гумуса как динамическая составляющая процесса почвообразования чутко реагирует на изменение внешних условий, связанных с освоением, мелиорацией и орошением солонцов.

Гумусовый профиль целинного солонца имеет слабо выраженный элювиально-иллювиальный характер: гор. А[ содержит 0,99%, а гор. В1 — 1,08% С. В составе гумуса гор. Ах и В[ содержание ГК и ФК приблизительно равно — С[К : Сф* = 1,04—1,09. Среди фракций ФК преобладает I — наиболее подвижная (25,3%) и III — прочносвязанная с минеральной частью (16,2%). Фракции I ГК и ФК в сумме составляют 40%," что указывает на высокую потенциальную подвижность гумусовых кислот при орошении. В гор. В( содержание I фракции ФК снижается, но она остается преобладающей.

В освоенных солонцах гумусовый профиль приобретает аккумулятивный характер, хотя гор. А„ беднее гумусом, чем гор. А] целинного солонца.

В гор. Ап по всем вариантам опыта гумус сохраняет низкое отношение Сгк : С ф, —0,90—1,39 и в его составе происходит резкое снижение подвижных фракций ГК и ФК и увеличивается негидролизуемый остаток. Накопление подвижной фракции ГК и ФК отмечается в гор. Вг. В целинной почве этой особенности не выявляется и ее полностью можно отнести за счет освоения и орошения.

Освоение солонцов без применения мелиоранта приводит к снижению содержания агрономически ценной II фракции ГК в гор. Ап (по сравнению с гор. В! целинного солонца с 17,2 до 13,1%), что сопровождается ухудшением водно-физических свойств.

&

Сочетание освоения с внесением высоких доз фосфогипса приводит к увеличению в составе гумуса содержания II фракции ГК и соответствующей фракции ФК, но не изменяет зональную направленность процесса гумусообразоваяия и не устраняет перераспределение в профиле подвижных фракций гумусовых веществ.

Содержание гумуса в отдельных мезокомпонснтах профиля превышает в 2 раза его среднее содержание в данном горизонте и превосходит гор. Л1 целинного солонца: кутаны призматических структур гор. В2 целинного солонца содержат 1,21% С, а средний образец гор. В2 и Л1 соответственно 0,63 и 0,99% С.

В кутанах гор. В1 содержание гумуса также несколько выше, а в его составе заметно снижается участие ГК и возрастает доля II фракции ФК по сравнению со средними образцами по горизонту. В поверхностных слоях структурных отдельно-стей гор. В2 по сравнению с внутренними прослеживается некоторое обогащение их гумусом (0,88 и 0,72% С). В кутане выше содержание I фракции ГК, а во внутренней массе структурных отдельностей всех фракций ФК и особенно связанной с Са и глинистыми минералами. Это указывает на наличие мезоморфологического фракционирования органических веществ при их закреплении."

В освоенных, солонцах ВМ гор. Л„ богаче гумусом во всех разрезах по сравнению со средними образцами: средние образцы гор. Ла в разрезах 2, 3, 4 содержат углерода 0,84; 0,78, 0,64, а ВМ соответственно 0,97; 1,02; 0,93%. В составе гумуса во всех разрезах уменьшается количество устойчивых фракций ГК и ФК (III) по сравнению с гор. А1 целинного солонца.

В слоях ОССО гор. Л„ сохраняется общее содержание гумуса, обнаруженного в гор. В1 целинного солонца, но по составу он обедняется подвижными фракциями ГК и ФК и, особенно, III фракцией ФК. Следовательно, развивающиеся внут-рипочвенные процессы при освоении солонцов в условиях орошения в первые же годы приводят к нарушению устойчивых связей гумусовых веществ с минеральной частью почвы, возрастанию их подвижности за счет деструкции агрономически ценной части — гуминовых кислот.

Внесение мелиоранта не устраняет при орошении отмеченные особенности изменения состава гумуса на мезочорфоло-гическом уровне.

Содержание и распределение групп и форм соединений железа (Зонн, 1982), показывает, что железо во всех разрезах представлено на 87—92% силикатной группой соединений, свободное железо составляет 7,90—12,11% от валового и большая часть его находится в окристаллизованной форме. В целинном солонце отмечается элювиально-иллювиальное пере-

Соотношение и распределение групп и форм соединений железа

Таблица 2

№Л» разреза Генетический горизонт, глубина взятия образца, см Валовое Ре.Оз, % Группы соединений Формы соединений

силикатное свободное окристаллизованные аморфные

С' Я % от валового 0'„ /0 % ог валового % % от валового % % от валового

А, 0-10 3.88 3,41 87,89 0,47 12,11 0,16 4,12 0,31 7,99

В, 10-17 7.28 6.61 90,80 0,67 9,20 0,39 5,40 0,28 3,80

в, 17-25 6,81 6,23 91,50 0,58 8,50 0,33 4,80 0,25 3,70

1. ОССО I 6,91 6,33 91,61 0,58 8,39 0,36 5,21 0,22 3,18

II 7,25 6,70 92,41 0,55 7,59 0,33 4,55 0,22 3,03

III 7,03 6,37 90,61 0,66 9,39 0,44 6,26 0,22 3,13

• В* 27-37 6,35 5,85 92,10 0,50 7,90 0,35 5,50 * 0,15 2,40

А„ 0-23 6,03 5,42 89,89 0,61 10,12 0,38 6,30 0,23 3,81

вм 6,21 5,61 90,34 0,60 9,66 0,44 7,08 0,16 2,58

2 ОССО I 6,57 5,89 89,65 0,68 10,33 0,53 8,07 0,15 2,28

II 6,39 5,72 89,51 0,67 10,49 0,53 8,29 0,14 2,20

III 6,61 5,88 88,96 0,73 11,04 0,60 9,08 0,13 1,96

В2 29-39 6,64 6,10 91,90 0,54 8,10 0,37 5,60 0,17 2,50

А„, 0-22 6,07 5,48 90,28 0,59 9,12 0,35 5,77 0,24 3.95

вм 5,41 4,86 89,83' 0,55 10,17 0,33 6,10 0,22 4,07

3 ОССО I 5,99 5,38 89,92 0,61 10,18 0,41 6,84 0,20 3,34

II 6,02 5,40 89,70 0,62 10,30 0,38 6,31 0,24 3,99

III 6,19 5,51 89,01 0,68 10,99 0,47 7,59 0,21 3,40

А„2 22-34 6,67 6,11 91,60 0,56 8,40 0,33 4,95 0,23 3,45

Продолжение таблицы 2

Х»Хя разреза Генетический горизонт, глубина взятия образца, см Валовое реА, % Группы соединений Формы соединений

силикатное свободное окристаллизовашше аморфные

% % от валового % % от валового 0/ /0 % от валового % % от валового

оссо 1 6,23 5,60 89,89 0,63 10,11 0,41 6,58 0,22 3,53

и 6,17 5,57 90,28 0,60 9,72 0,37 6,00 0,23 3,72

III 6,13 5,49 89,56 0,64 10,44 - 0,42 6,85 0,22 3,59

в2 36-46 6,75 6,14 90,96 0,61 9,04 0,39 5,78 0,22 3,26

4 А„1 0-22 5,88 5,24 89,12 0,64 10,88 0,36 6,12 0,28 4,76

вм 5,58 4,99 89,43 0,59 10,57 0,38 6,81 0,21 3,76

оссо I 6,33 5,66 89,42 0,67 10,58 0,50 7,90 0,17 2,68

II 6,25 5,65 90,40 0,60 9,60 0,42 6,72 0,18 2,88

III 6,18 5,48 88,64 0,70 11,33 0,51 8,26 0,19 3,07

АР2 22-34 6,95 6,30 90,65 0,65 9,35 0,39 5,61 0,26 3,74

ОССО I 6,58 5,93 90,12 0,65 9,88 0,45 6,84 0,20 3,04

II 6,41 5,78 90,17 0,63 9,83 0,47 7,33 0,16 2,50

III 6,21 5,53 89,05 0,68 11,95 0,51 8,21 0,17 2,74

В* 36—46 6,73 6,18 91,83 0,55 8,17 0,35 5,20 0,20 2,97

распределение железа между гор. Л1 и В;, связанное с-переносом силикатных форм в составе ила и свободного железа, накапливаемого в гор. В1 в окристаллизованной форме (табл. 2).

Освоение солонцов приводит к усреднению по профилю содержания групп и форм железа. В формирующихся гор. Л„ отмечается увеличение свободного железа за счет окристал-лизованиых и аморфных форм, первые из которых в большей степени были свойственны гор. Вь а вторые гор. А! целинного солонца.

Непродолжительное орошение без мелиоранта сопровождается слабо выраженным выносом аморфных форм железа из гор. Ап и В2 по сравнению с целинным солонцом и вариантами, где вносился фосфогипс. В составе мезокомпонентов также преобладают силикатные группы от 88,76% до 92,41%, группа свободного железа не превышает 7,59—11,95% и оно преимущественно представлено окристаллизованными формами 4,55—9,08% от валового содержания.

В освоенных профилях ВМ обедняется аморфным железом по сравнению со средним содержанием в гор. Ап. На фоне применения мелиоранта ВМ сохраняет более высокий уровень содержания аморфного железа по сравнению с вариантом опыта без внесения мелиоранта. Послойный анализ ОССО гор. А„ показал, что орошение без применения мелиоранта сопровождается потерей аморфного железа слоями ОССО как по отношению к гор. В1 целинного солонца, так и аналогичным мезокомпонентам освоенных солонцов, прошедших химическую мелиорацию.

Полученные данные показывают, что орошение освоенных солонцов без применения мелиоранта вызывает потерю железа, наиболее отчетливо выраженную в начальный период по мезоморфологическим компонентам гор. Ап.

Результаты вегетационного опыта по установлению* влияния различных соотношений гор. А^ и В1 на ; •

физико-химические свойства и урожай зеленой массы пшеницы при орошении и химической мелиорации

В опыте решались научные и производственные вопросы, возникающие на начальных стадиях освоения и использования солонцов, о чем свидетельствует схема опыта (табл. 3).

Опыт закладывался в сосуды объемом 0,5 л, повторность вариантов 4-кратная, норма полива составляла из расчета 2800 м3 на га, фосфогипс вносили в половинной и полуторных дозах, как в полевом опыте.

Для набивки сосудов использовались гор. А1 и В1 целинного солонца. Соответствующие количества массы горизонтов и

Таблица 3

Схема вегетационного опыта и изменение физико-химических свойств почв

Урожай, г/сосуд абс. сухой массы Поглощенные основания

Варианты опита рН НаО м-экв. на 100 г почвы % от суммы

зел. масса корн, масса Саг+ мв»+ N3+ Са2+

До опыта А,+25% В, А1+50% В, Фракция: I А1 <3мм >3мм 2,04 0,31 7,15 7,35 7,44 7,50 1,10 1,67 0,69 0,77 8,35 11,25 9,41 9,10 7,95 9,40 6,03 5,34 6,32 7,48 4,28 5,06 48,00 • 50,40 58,34 59,83 45,70 42,11 37,88 35,11

II В, <3мм >3мм 1,46 0,32 7,95 7,89 3,62 3,44 14,80 14,78 12,90 12,59 11,54 11,17 47,16 47,97 41,30 40,86

III А, + 25% В! <3мм >3мм 1,90 0,31 7,63 7,63 1,57 1,44 10,10 10,68 6.99 7,95 8,41 7,17 54,13 53,21 37,46 39,61

IV А1+50% В( <3мм >3мм 1,80 0,29 7,79 7,74 2,40 2,54 11,36 11,60 ' 9,48 10,56 10,32 10,28 48,88 46,96 40,79 42,75

V А,+25% В,' <3мм + 10 т/га фосфогипса >3мм 1,70 0,31 7,53 7,48 1,30 1,21 12,23 13,76 7,98 9,10 6,04 5,14 56,86 57,10 37,10 37,76

VI А,+50% В,+30 <3ми т/га фосфогипса >3мм 2,09 0,41 7,40 7,44 1,44 1,41 18,84 19,79 10,99 13,16 4,61 4,10 60,25 57,60 35,15 38,30

VII А,+ 25% В, <3мм >3мм оссо 1,59 0,25 7,25 7,21 7,35 0,81 1,12 1,80 7,35 8,80 14,95 5,21 6,86 12,05 6,00 6,65 6,25 54,97 52,61 51,91 38,97 40,74 41,84

Урожай, г/сосуд

абс. сухой массы рН Н20

Варианты опыта

зел. мас- корн.

са масса

VIII А,+50% В, <3мм

>3мм ОССО

IX А[ + 25% В1+10 <3мм т/га фосфогипса >3мм

ОССО

I

II

III

ХЛ,+500/о В,+фос- <3мм фогипсаЗОт/га >3мм

ОССО

I

II

III

НСРо,5 НСРо,ю

7,30

1,54 0,36 7,40

7,20

6,90

1,68 0,33 6,84

7,60

7,60

7,45

7,10

1,99 0,40 6,95

7,30

7,25

7,30

0,46 0,10

0,38 0,08

Продолжение таблицы 3

Поглощенные основания

м-экв. на 100 г почвы % от суммы

ДОа* Са2+ Ка +

1,01 8,57 7,35 5,97 50,62 43,41

1,77 10,44 9,09 8,31 49,01 42,68

2,23 14,15 12,00 7,86 49,86 42,28

0,51 12,70 7,24 2,49 62,10 35,40

0,65 11,00 7,11 3,46 58,64 37,90

1,10 16,20 11,80 3,78 55,67 40,55

1,39 16,20 11,80 4,73 55,12 40,15

1,64 17,20 11,65 5,38 56,41 38,21

0,84 22,15 9,90 2,55 67,35 30,10

0,97 17,14 10,73 3,36 59,43 37,20

1,11 19,50 11,00 3,51 61,69 34,80

1,37 17,82 13,08 4,24 55,22 40,53

1,50 18,65 11,50 4,74 58,93 36,33

» •

фосфогипса тщательно перемешивались перед набивкой сосудов. В каждом сосуде обеспечивался дренаж и выращивалось по 4 растения пшеницы Саратовская 42 в течение 60 дней летом 1984 г. В опыте проводили учет зеленой и корневой массы пшеницы и анализировали почву до и после опыта. В вариантах VII—X после опыта выделяли крупные солонцовые структуры, очищали от ВМ и готовили образцы на мезоморфологи-ческом уровне (I слой — поверхность 1 мм; II — 2—3 мм; III— центр структур). По всем вариантам опыта почва анализировалась по двум фракциям <3мм и >3мм.

В опыте установлено, что добавление возрастающих количеств гор. В( к гор. А] приводит к последовательному снижению урожая зеленой и корневой массы пшеницы независимо от размера вносимых фракций гор. Вь Причиной снижения урожая могло явиться подщелачивание реакции среды с рН 7,15 (А1 + 25% В,) и 7,35 (А1 + 50% ВО соответственно до 7,69 и 7,74 и возрастание активности ионов Ыа+ с Рыа 2,33 до опыта и 2,18—2,26 после опыта.

Влияние степени раздробленности гор. В) на урожай зеленой и корневой массы пшеницы достоверно в опыте не выявлено, но по всем вариантам с внесением мелиоранта или без него при добавлении фракции гор. В1<3мм получен более высокий урожай. По-видимому, отрицательное влияние вносимой фракции гор. В1 на свойства почвы в вариантах III, IV, V, VI перекрывается ее участием в дополнительном-снабжении растений элементами питания.

Наивысшая общая биопродуктивность, превосходящая вар. I, получена по вар. VI и Х. где вносился фосфогипс из расчета 30 т/га — соответственно 2,50 и 2,39 г/сосуд. Доза фосфогипса 10 т/га при прочих равных условиях обеспечивала общую биопродуктивность на 14,5% ниже вар. I.

В полевом опыте при дозе фосфогипса 10 т/га наблюдались устойчивые положительные изменения свойств почв и менее значительные различия в урожае люцерны по сравнению с дозой 30 т/га.

Анализ почвы после опыта показывает, что добавление к гор. А| возрастающих количеств гор. В] приводит к увеличению емкости поглощения и поглощенного Ыа+ в составе ППК. Фракция гор. В,<3мм активнее влияла на изменение физико-химических свойств, чем >3мм. Уменьшение размеров фракций гор. В1 в вар. V и VI ослабляло воздействие мелиоранта на вытеснее N3+ из ППК. В вар. VII и VIII солонцовые структурные отдельности теряли поглощенный Ыа+ при одновременном увеличении его содержания во-ВМ, что еще раз подтверждает наличие процесса перераспределения N3+ между мезо-морфологическими компонентами создаваемого гор. А„. Во всех вариантах опыта с добавлением мелиоранта наблюдалось 16

смещение реакции среды в нейтральный интервал й снижалось содержание обменного N3+ по сравнению с исходными образцами.

Анализ послойных образцов ОССО в вар. IX и X показал, что вытеснение обменного Ыа4" из ППК происходит стадийно по слоям, возрастая в следующем ряду: ПК11<1.

Общие выводы

1. Под влиянием освоения степных светло-каштановых средних солонцов, при последующем 6-летнем выращивании люцерны, создаваемый гор. Лп сохраняет гетерогенность. Свойственная целинным солонцам резкая дифференциация по профилю ила, гумуса, поглощенных оснований и форм соединений железа в этом случае сглаживается.

2. В начальный период орошения освоенных солонцов наблюдается усиление макро- и микроморфологнческих признаков миграции по профилю ила и гумусовых веществ, особенно без внесения мелиоранта. Стабилизирующее влияние вносимого фосфогипса на миграцию ила в профиле выражено отчетливо, но не отражается на снижении подвижности гумусовых веществ.

3. В освоенных солонцах под влиянием орошения, независимо от способа обработки и доз фосфогипса, наблюдается усиление биогенности гор. Ап; трансформация химических: новообразований, свидетельствующая своей формой о приобретении подвижности соединениями, заключенными в них*г появление рыхлых сгустковых микроморфологических сегрега-цнй железа в нижних горизонтах. •

4. Механический состав освоенных солонцов в гор. Ап утяжеляется, но сохраняет существенные различия по мезомор-фологическим компонентам (ВМ — легче, ОССО — тяжелее). Контрастность этих различий ослабляется при освоении солонцов без внесения мелиоранта. В этом случае под влиянием орошения ОССО диспергируется, ил становится более подвижным, что приводит к заметному уплотнению профиля, снижению общей порозности и водопроницаемости. На почвах, освоенных фрезеровзнием с применением фосфогипса, приобретаемые благоприятные физические и водно-физические свойства сохраняются и после 6-летнего орошения и использования.

5. В освоенных солонцах меняется исходное элювиально-иллювиальное распределение гумуса в профиле на аккумулятивное. Непродолжительное орошение сопровождается уменьшением в составе гумуса гор, Ап III фракции ГК и подвижных фракций I ГК и ФК вследствие выноса их и накопления в гор. В2. Изменение качественного состава гумуса является одним из важных показателей, отражающих развитие негативных явлений в начальный период освоения и орошения солонцов.

6. Вытеснение поглощенного \'а+ из ПГ1К в освоенных солонцах при орошении протекает более активно и распространяется глубже по профилю при внесении фосфогипса. Половинная доза фосфогипса по эффективности изменения состава ППК не уступает полуторной.

7. Освоение солонцов различными видами обработки стимулирует при орошении опреснение корнеобитаемого слоя 0— 50 см: по обычной вспашке без применения мелиоранта вынос солей.за 6-летний период орошения составил 19,7%, а по вариантам с фрезерованием и внесением 10 и 30 т/га фосфогипса он достиг соответственно — 62,1 и 50% по сравнению с целинным профилем.

8. Освоенные солонцы утрачивают дифференциацию профиля по минералогическому составу ила, свойственную целинным почвам. Химическая мелиорация и кратковременное орошение не изменяют минералогический состав тонкодисперсной фракции.

9. Орошение освоенных солонцов без мелиоранта сопровождается выносом аморфных форм железа из гор. Л„ и Вг, с увеличением дозы вносимого фосфогипса этот процесс ослабляется.

• 10. Мезоморфологическими исследованиями установлено наличие внутригоризонтного перераспределения обменного N3*-в гор. Ап между ВМ и ОССО при освоении солонцов без мелиоранта. Внесение мелиоранта делает невосприимчивой ВМ к приему обменного N3+ из ОССО, хотя слои последних заметно его теряют. Это указывает на наличие различных механизмов освобождения от поглощенного Ма+ ОССО при освоении, орошении и мелиорации солонцов.

11. Исследования показали, что вносимый мелиорант при освоении солонцов размещается во ВМ, занимающей ограниченный объем гор. Ап, и воздействует на ОССО опосредовано после взаимодействия с ВМ.

12. Применяемые расчеты доз мелиорантов, опирающиеся нз теоретические представления взаимодействия мелиоранта с почвой из ионно-молекулярном уровне, практически реализуются при современной технологии освоения солонцов лишь на агрегатно-мезоморфологическом уровне. Поэтому расчетные дозы мелиоранта любым из применяемых методов для гетерогенных гор. Ап вновь освоенных солонцов являются завышенными, так как вззимодействуют с ограниченной массой гор. А„.

13. Положительное влияние на создание благоприятных физических и водно-физических свойств, изменение состава ППК, вынос солей из профиля, при освоении солонцов на фоне орошения оказывают глубокие мелиоративные обработки с

внесением половинной дозы мелиоранта и посев культур — фи-томелиораторов в первые годы использования.

Рекомендации производству

Освоение степных солонцов при орошении должно сопровождаться проведением химической мелиорации, обеспечивающей устранение отрицательных свойств солонцовых почв и развития негативных явлений, обусловленных орошением. Применение половинной дозы фосфогипса, рассчитанной по поглощенному Ыа, на фоне глубокой фрезерной обработки на 40—42 см и выращивание в течение 6 лет культур-фитомелио-раторов при орошении на освоенных солонцах приводит к устойчивому положительному изменению физических, водно-физических, физико-химических свойств почв и позволяет получать в начальный период их использования высокие урожаи люцерны.

Развитие процессов деградации почв при орошении в начальный период их использования следует-контролировать по изменению качественного состава гумуса и фракционного состава железа, наиболее подверженных трансформации.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Мусса Сане, Паков Н. П., Кашанский А. Д. Качественный состав гумуса солонцов Поволжья при различных видах обработки и мелиорации на фоне орошения.— Известия ТСХА, 1984, вып. 6 с. 78—82.

Объем 1'А п. л.

Заказ 3412.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Бесплатно