Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

КАРБОНАТНО-КАЛЬЦИЕВОЕ РАВНОВЕСИЕ В ПОЧВАХ ПОЛЕЙ ЗАТОПЛЯЕМОГО РИСА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "КАРБОНАТНО-КАЛЬЦИЕВОЕ РАВНОВЕСИЕ В ПОЧВАХ ПОЛЕЙ ЗАТОПЛЯЕМОГО РИСА"

. иосяовсккй ордена Ленина, сглгнл скгявръскоа ревоящщ и

ордена трудового красного знании государстшмй шверсетвр ю1.ч.е.яомоноссва

§ысудьтв* почвомдашм

Ни Правах рДОЙЯв*

АВДРБЕВ АНДРН2 ГШРИХОШЧ

УДК : 631.4X6 : 631.6 карвонатно-КАЛЬЦИЕВОВ РАВНОВЕСИЕ В ПОЧВАХ ШЕЯ зАТсшпаюго РИСА

Специальность 06.01.08*- оочммдепив (на русском язык»)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации яа соискание ученой степени кандидата биологических и&у*

Москва - 1963

Uoxl^ jicvC^b^ nc^ccu

Работа ©цдодиена на кафедре ocieero почвоведения факультета Лочвопедшмя Московского Гооулдрсгвсннагс уннверсятета шенв Н.В.Доиоаисоаа.

Научные доководятеля;' доктор го олого-ыия орал о гэт в с к«

«пук, ялек-корресионделт АН СССР, профессор В.А.Кояла; , доктор Сиадогимвскм наук. Профессор Ы.Б.МиЖин.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных н«у*

В.Л.Сав»«,

кандидат биологических нлук В.В.Снлкин.

Ведущее учреадеянэ - Одесский Государетаенный Университет.

Автореферат разослан " \_1983 г.

Завзята состоится ■ " _1983 г.

в 13.30 часов ш эаседаянн опациядкзнроваяного совета по почвоведению э МГУ им.М, В• Ломоносова аудаториа №-2.

С диссертация можно ознакомиться а библиотеке факультета.

' Припишем Вас врлаять участие в обсуждения диссертант» на заседании Ученого Совета, & стэави на автореферат я 2-х экземплярах просим лрженлать ас адресу: II723S, Москва, Ленягскяе гор«, МГУ, факультет почвоведения. УЧогай секретарь Совета "

доцент ■ ' " ■ ■ И.П.Бнйьева

- I -

В В К Д ü U iU

Работа nocansona изучению одного из вохнейхах природных явлений - кгц.бо>ттно-к!ЧЛьцасвоВ састемн рпыювеспй (ККСР) к сопряженной с ней сульфатно-кальциевое сигтеш равновесий (СНСр) в почвенных растворах в поверхностных водах рисовых нолей.

Актуальность проблем!. Эксплуатация рисовых систем на засоленных и заболоченных ранее бросовых зомдях предполагает улучшение et мелиоративного состояния л ввод в интенсивное сельскохозяйственное использование. Однако но всегда ожидаемый эф^«жт уду чтения s tu зеиодь иодтверждается практиков« ток как теоретические в опыт я^аксаерихеиталыше пути прогнозирования водно-солевого режиш ыалкорвруемих земель все ene разработаны недостаточно. Сдной нэ вркчдя такого волокшая в области прогиозирования является отсутствие сведений о закономерностях форсирования в характере физик о-хшяческнх равновесий солей в почвенных растворах я поаергяооткшг вещах.

Ваше(line(I группой фнаихо-аккческих равновесий солей в природных растворах является ККСР в СКСР. От состояния ККСР в JKCP, условий кх формирования в характера вднягших на них внешних факторов во многом зависят химические свойства, минерализация в рИ почвенных растворов, растворение, миграция л осадкообразование карбонатов в гипса в почвенном профиле а ландшафте, характер во-яообменных реахций, а, следовательно« состав обменных катионов к свойства почвенного поглощающего комплекса (ГШ).

Даль работы. На основания изучения влияния разных факторов ва ККСР к СКСР в растворах выявить »вдуете механизмы H аакономер-ноств кх формирования в почвенных растворах к поверхностных волах рисовых полей, что в дальнейшем может быть использовано для разработка мероприятий по повышению плодородия почв.

Основные задачи исследования. I. Разработка метода получают почвенных растворов яэ затопленных почв рисовых чехов без нарушения состояния физико-химических равновесий в них.

2. Составление алгоритма а програюш расчета ыа ЭВМ состояния ККСР и CKCF в растворах» проверка десговераостя вычислений.

3. Количественная оценка влияния химического состава, минерала эации, температуры, ¡>Ft я ассоциация юсов ва характер ККСР v СКСГ s растворах методом математического моделирования.

4. Исследование влияния ККСГ ■ СКСР яа химический соотпв ш

СВОКйТВН I4JÍ

г—; т ^"-"""-Tr-T-iT-i о почрпл.

цШЖ

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Мое«, еельскохоэ. академии

lt. Ай илиряэеаа И.чв .....

- г -

5. Изучение основных иехашэмов я закономерностей формирования ККСР к СКСР в потвенюп растворах я поверхностных водах рисовой система, выявление роли ККСР в создании реакции среди.

Научная новизна^ I. Гаэработаяа программа расчета на ЭВМ состояния изучаема* систем равновесий в растворах. Подтверждена необходимость лета лонных пар при определения активности новое.

2. Шяснена роль ККСР в СКСР в формировании химического состава растворов при уплрггааннп я контактирования с почвой.

3. Изучен качественный в количественны* состав оОпей иелоч-кости почвенных растворов я повехвостних вод. Показано» что она н основной {на 85-95Í) обусловлена карбонатной сслочностьо.

4. Сшпиены основные механизмы и закономерности формирования ККСР и СКСР в почвешшг растворах я поверхностных водах расовой систеш. Вскрыты причины я механизмы временного подщедачжва-нля поверхностных вод в чеках.

Практическая ценность. Выявленные «еханвзмы я закономерности ели mm я ККСР я СКСР на формирование и свойства почвенных растворов я поверхностных вод позволяют ва качественно ново» уровне подойти я вопросам генезиса почв, оценке я прогнозированию ах состояния при келяорадпи. Оптимизация расчета состояния систем равновесий в растворах за счет исеользевания ЭВМ позволяет в широких масштабах получать данные о характере ККСР к СКСР в природных водах при гочвеняо-мелио рангов wx исследованиях, что, в своо очередь,значительно повышает качество этих райот.

Апробапдя работы. Основные положения диссертация докладывались, на научной конференция Донского СХИ (Персжаловка, 1979)¡ на заседания кафедры обпего почвоведения МГУ (Носква,1979,1982) t na 71 Всесоюзное съезде почвоведов (Тйшшся,1901).

Публикацият Основные положения диссертация излсаепы в 8 печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоят из введения, 4 глав» Заключения, выводов, практических рекомендаций я списка литературы. Изложена на266 страницах машинописного текста, содержат 21 рисунок, 49 таблиц. Список литература на 34 страницах вшючает 227 отечественных я74 зарубежных наименований,

Автор выражает искреннюю благодарность к.с.-х.н., ст.н.с. ШНИИГпИа В.Д.Гутнре за помощь в организации я проведения полевых исследовали в, сотруднику НИВЦ МГУ Ю.П.Лясекко за практическую помете- при составлении алгоритма и отладке программы расче-

та lia ЭВМ и к.ф.-и.н., ст.u.c. института Почвоведения и ¿otochii-тезд АН СССР Я.А.Пачешскоку за помощь яри оформлении paúoru. CTUIIliL 113МИШ0СШ ÏKCP И СКСР В ПГИРОИШ РАСТВОРАХ Ковив возможности для познания грцроди и управления процессами в почве откроются при исследовании ККСР - одного из важ-нейинх и ctipoKo распространенных в природшлс растворах физик о-химических равновесий. ККСР можно представать следущоа схемой:

СО, Р Р * 5 J » 5

ККСР объединяет в едануи сестер компоненты газовое, жидкой и твердо! фаз я вкдхпает в себя рля сложных динамических равновесий, кагдос из которых с количественное стороны характеризуется тер-ыодмюшческжми константами, регулирующими соотношения между отдельными компонентами скстеш. Изменение в одной части обоего равновесия аизшпет соответствующие изменения во всеВ системе. Пра вгом саморегулирование систвш приводит к новому состоянию равновесия» далеко не всегда соответствующему исходному, СКСР схематично можно представить следушзш образом:

3Û* » Сл ^сьо,

CaJO, «olí»

S сравнении с ККСР, СКСР проце, так как шшнает в себя компоненты только жадной ж твердой фаз почвы, соотношения между которыми (как a s ККСР) определяется термодинамическими константами.

Благодаря фундаментальным работам эаруйежних и отечествен' roa автороз, (ЦJA&fau&Aj ¿k/.. 1936,1937; .

. Страхов,1951,1963; foei^^f-t-f*/. ,1960,1961,1962; Алехин,1966, 1970 я многие другая) состояние ККСР вповерхностних водах изучено достаточно полно. Сред« основных факторов я процессов, ока-шващхх воздействие на ККСР в природнах водах, выделяют следуй met I) изменение темпера ту pu, сказывающееся па растворимости

2) вспаренйе, увеличивающее язнцентрацил конов Са3' к COj* и общую минерализацию; 3) наличие цэнтров кристаллизации Ca.C0J( уенлинпюияе образование осадкаj 4) фотооинтеэ, «нмжающпП содержание COtn рпстпорв, дыхание, вызывание« обратный вффект в результате упелачения концентрации растворенной СО^; 5) физиологическая длительность микроорганизмов, водорсслеЯ в растений, лриводя-к и^чгнечии |iM за очот выделения C0f « ни зконол л^у л ярки* орт--

щпроких веществ; 6) смятение растворов разного химического со ■тава х минерализации (0трахов,1Э51; Алекия,1Э70),

Иэутепае ККСР вскршает одно из самых распространенных природных явлений - образование растворов пересыщенных кдрбснатом к an ьция. Одна из причин этого явления связана с особыми химическими свойствами ККСР- верхняя границ« метастабилького пвреоде-ния растворп определяется кратность» порядка 3,5 (TondzH и др., 1954). Другая прлчпна высоких расчетных значений насыщенности pacTBopostetOjсвязана с обраэозандем ионных парta1*,C0j и KC<Vj между codofl и с друтша ионам). Беля не учитывать их образование, активности свободных ионов будут существенно завышены, что приведет к искажению расчетов состояния ККСР а целой и загноению •¡телеки насыпонвости toCftj , в частности.

Р.Ы.Гаррелс с соавторами С ¿iti-* ,1961,1962) одним

яэ первых предложил использовать теорию ионных пар при расчет» ' активности ионов. Этики авторши било пгцечнтано, что при 25°С я I от и. обцего давления в морской воде в ионные пары связаны 91*С03*', 46%3IiHC0j, 13?м, ,9i Ca1* . I* , I% К*. Наиболее распространенные в нас толп ее время значения термодпнашчес -чвх констант диссоциации ионных пар, подученные Бьеррукон ' htj&liu** -"W,I958>, использованы автором данной работы.

Вопросам изучения СКСР а гидрохимии моря и поверхностен! континентальных вод уделено меньше внимания, чем ККСР. Наличие в ККСР кСКСР общего катиона fо1* ж большое различие между значенжя-мя термодинамических произведений растворимости карбоната и сульфата кальция ( S^^t и-«о3 , г*«о* ) приводит к тому, что здесь СКСР практически всегда находится в подчиненней йаьнсмости от ККСР. Роль СКСР возрастает а гидрохимии подзенпыз: вод,' где при изменении условий формирования ККСР (расширение, границ парциального давления ) формируется раствори, насыщенные ж Пересы- * пеннне гипсом. -

Изучен» ККСР и СКСР в почвах начато сравнительно недавно ■ ,1969; Мшшш и др., 1978,1979; Чнркин.1978, ' 1979; ПачепекиЛ и др.,1978,1980; Снакин и др..1979,19е1; Соколенке и др.,1981; Попизовский,IS8I в некоторые другие).

МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В основу работы положены материалы полевых и лабораторных исследований, выполненных автором в 1977-1978 годах. Полевые ис-сл'ч'гичния проводились в рисосовхоэе "Романовский" (Цимлянский

район, Ростовская область), расположенном п 25 км от г. Волгодонска на левобережной по,1нс Дона. Лабораторные испедовагия выполнены в лайораторля мелиоршсш соло;тои Донского СХИ.

В период полсптс последовалиЛ гочвегошо разрази аглладыва-лись в чеках после пссепа рлса до о* эатоллотхя. йиолшмось *opi олегпч с с к ое описание разрезов, по генетическим горизонтам отбиралась образцы почв для аналитических исследований, устанавливались изткродязиизтрц (¡.15) и бактрриалыше филътщ (СТ) для получения лочзе.чшгг расторов в вегетадяоншй период. Образцу для кодслыюго лабораторного эксперимента бшш отобраны яа чека 5 5 из средняя части генетически* горизонтов.

При изучении физико-химических систем равновесий в почвенных растворах трейуютсл иетодц, позволившие извлекать растворы из почвы бистро, с нахменьшмп язтшнкяш их состояния. В затопленной почве рпсочого чека наиболее нриеклешм для этого способом является лиэйкетрическай метод в полезем варианте (Шилова, 1955), В качество полез:тх ллзикетхюв использовались пластмассовые фотокввети размером 30*40 см (1Ш> и керамические бактериальные фильтр! (Б£) марка Ф-7 типа I-а с максимальным диаметром пор 1,2 ми* В еглкчив от полевых лизиметров Е, И. Силовой, МЛ и Б» в полевой варианте установки снабаеш системой разгермитизацяи подземного лркекника раствора, В лабораторном кодельксм эксперименте роль МЛ выполняло дно полиэтиленовой ванны.

Поверхностные води рксовоЯ сястеш отбиралась сифоном по общепринятой методам САдекин и др.,1973; Руководство...,1977).

Пробы почвенных растворов и поверхностных вод за полевой период отбирались 4 раза: 21 гая, 6 июня, 9 толя и II августа.

Методика проведения лабораторного модельного эксперимента следущая: измельченные до 0,5 си образцы почв весом 20-22 кг загружались в полиэтиленовые ванны (40x20x30 см) и затапливались дистиллированной водой слоем 5-6 си. Для снятия испарения ванны накрывались стекло». Пробы почвенных растворов и поверхностных вед отбирались на 3-й, 7-е, 15-е а 30-е сутки эксперимента.

При изучении фиэико-мехагщчеекгх в химических свойств почв определяли механический и микрсагрегатныЯ состав, удельную и объемную массу, гигроскопическую я максимально гигроскошпескую воду, коэффициент дисперсности почв по Качинскому, содержание легкорастворишх солей в водной вытяжке, общий lynyo по Тврину, кислотораотворгатай гипс, карбоватн, емкость погдоиеняя и состав

поглояешмх основания па

В пробах почвенных растворов ■ повертностних вод определяли пег-мапгаятнув окксляемость (ГКО), сульфида (ít-*^. ), окледителько-восстаноэятслышй потенциал (СВП), основные ткрокомлоненты химического состава (Ce**, Mj1', кв., * *, sc¿ . Ci*). Исследование состав ва общоЛ щелочности раст: opon проводили методом прямого и обратного потснштометрического титрования. При »том определяли рН , об-иую имочность раствора (А IX„£,), карбонаткут » обуслов-

ленную гил ро лат m еск и пелочндоя еоллмя (ГЕС) угольной кислоты) i or "нелетучих" кислот íitlKw ,обусловлекнуп ПЦС слабых мкнераль^ них и органических кислот). При исходной рн * 6,3 содержите нона Mj*определяли аналитически, а гтрнрк * 6,3 - р1счеттшы методом при общем расчете состояния Î5CCP в растворе.

Используя активность II* пона в величину Л1Хпо уравнением первой я второй ступеней диссоциации угольиоЗ кяслоти, раечнти-вали содержание иововto^" ,HtOjи'растворвняоЯ tt^ (С£>г ). Используя вдаеуказаннне уравнения, а такие ги-адятпчеекое содержание попов Сд ' ж поястаяту .рассчитцватт величину равновесно! cot ( сог ), соответстдоцгю данному ионному составу раствора* а такжг, «елл COj „ »■ - величину карбонатной агрессивности раст-

вора (tOj ). Степень насыщенности растворов карбонатом г

сульфатом кальция определяли по методике Алехина отношением реального срснзведешш активностей ионов Си и COj*, Со * ж к я* термгоданашчеекнм произведениям растворимости.

Все расчеты выполняли по активностям ионов. Шчяслекзл кооф— фпцаеятоэ активностей проводили по двучленному уравнению Дебая-Гглшеля. При «той использовали реальную ионную силу раствора« определенную по равновесный концентрациям свободных ионов, ж заряд несуща* ионных пар (Ир ). Расчет равновесии концентраций фо[ш ионов выполняли дал основных ассоциагообразущщ м^дрокомпонентсв раствора (Со * ,m¡*', *0f , СО*~,ИСО~, SO*'). При вычисления степени насыщенности растворов карбонатом ж сульфатом кальция использовали равновесные активности ионовСв*',со** расчет сор.«« я СОг отр»м проводили по равновесной активности нона С*1*. При вычислениях во уравнениям первой и второй ступеней диссоциации угольной кислоты в уравнениям« являющимся их производными (расчет f.Oj * »НСО*, ,со, р«м и Ctij*^), использовала суммарные концентрации ионов hCDj и со*" ,так как процесс протонного обмена охватывает не только свободные ионы, но и ассоциати этих ионов.

Для роаеняя задачи расчета состояния ККСР и СКСР в растворах Сил составлен алгоритм, реалнэоэдшшЯ в виде срогр<шш на алгоритмическом язике loitrajf ос Ж ддяЛМ bo-iocc.

no4b>3ulii покров ошкта иаасяоашт

Подсвио исследования пропылились на пг.опэди чеков № 3 (раз.I а 2) в * 5 (раэ.Э) первого риссаого севооборота, территория которого спланирована. В результате отого в раз.Л частично отсутствует гор.А, а шхелехакае "подтянулись" к поверхности.

Пор!«логическое огисанме и лабораг-дрнио исследошишя jiоказала, что изучав wie почви прсдстаминц одной разность» - луговой Темноцветной с o-i ончако ват о—с олонцеватоЯ средне эагипсошшно я почвой. По ысхоничесноку составу они тпжел^глшгастие, ирунноиилоипто-шгови ты е. Увеличивать! Я с я о глубиной ноэ-^фшшснт дисперсности (от 10 до 30) свидетельствует об ухудшении их вгрсшроьшшостя. Значения ВвЛИЧЯЯ УДМЬНСЯ II oütciaicS шсс возрастают о глубиной соот-вететпекно от 1(Й> да 1,53 г/си3 и от 2,73 до 2,93 г/см3.

Содеркакке гуцгеа ривноиерпо уменьвшися от 3.3-4,Ii в пахотной горизонте до 0,9-I,ttC на глубине I метр (гор.С). Содержание KflpöoftutoB иенлотся от 0,5-1,1% в гор. A„at> до 8,5-12^ в гор.С, & ггшеа - от 0,4-0,до I3,3-I0,3;i. Не следуете почви имеет невысокую емкость поглощения (1?~22 м>экв/100 г). Превалвру»-юш катионом я ПИК является Сч'Чдо 65 5&-зкв). Содержание иона it*-* колеблет ел от 8 до 24^-скв п с глубиной возрастает. Почвы с поверхности слабо- я ореднесолонцеватыв, а с глубины 40-60 ой -еильносслскдеватые. С поверхности почви слабоэасолешше, в нежной част* профплл - среднезаселенные. Содержание легкорастиорямих соде! увеличивается от 0,3-0,5 до 1,4-1,6 г/100 г. По химическое сосгаяу водные вытяжки оудьфатные и хлорадно-сутьфптные, калыга»» во-ватриевые.

Почв» с глубины 90 см оглеекы. Грунтовна вод» в веечнггай период вскрывались на глубино 90-110 си. По химическому составу они хлорвзшо-кальготеэо-натрг е вые (рдз.1 и 2) к сульфдтпо-натриевне (рав.Э) с минерализацией 9,2-11,6 г/л я pH = 6,95-7,30, почвавш растворы объекта мсследованш

За период йсслеловоний в полепмх и лабораторных условиях было полтчрно и проаяаляяировано порядка ?00 проб почвенных растпо-ров * пор"рхгюстшйг род, Хт/тесквП состав mmpimwx растворов и? рлэ.1 и 2 хчоридпого класса кальотево-нг грквэой грулпн Ш rt тит. ив.раа.Э - сульфатного класса натриевой груш« П тида.Обгсяя min«

раллаация с глубиной увеличивалась от 5-9 г/л а гор.АДЦ)._ до IX—15 г/л в гср.С, Дкшишкп их минерализации во времени доела тенденции к увеличению. Изменение содергшшя отдельных ионов во вре-иеяя не сопровождалось --.бтаиор1лэдциеЛ почвмпшх ■ растворор, ка-честоеюшГ химический оостап которых оставался постоянным.

Почвенные раствори, салучасшо ИЛ и И из одного горизонта в один срок отбору мало отличались кзаду ccrioft по содергглшз от- ■. дольних конов к минерализации (в среднем 7-1 Of). Солее су «ос то ен-tota различия наблюдались врЧ (до 50-7C(i по активности <f -иона тля 0,2-0,4 единицы f>H ), что связано с конетруктишишн разлячдя-мв Ш1 и Ш. В МЛ раствор поступает из печои непосредственно ч под-аемквв приемник. В Ct он проходит чериэ внутренней полость, где вступает в контакт о находящимся тгл воздухом. Различия в парциальном даолсшшСО^ \РС0 ) в почвенном растворе я атмосфере Dt ■ сняхают его соде^гише в расгворс: ICKCP сменяется вправо, иовикд-отоярН . Более достоверные результаты получалась при цсиольэова-нне цд По сраьненнь с ri. JIootci^ в дальнейшем itanoi рассматривается дашше химического состава почвепшх растворов из Ei.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ BOJÜJ ОШЗСТА ИССЛЕДОВАНИЯ Поверхностные воды на рисовой системе мошю разделить на тря групш: води ороси тслыых каналов, поверхностные води в чеках, дрснажно-сбросше води. Несмотря на тесную генетическую связь new ними, води кеядов группы JK-еют гнднввдуальнув спецп{шуг условие формирования состава я свойств. Отбор npod поверхностных вод производился в Донском Магистральном (ДИК), хозяйственном и распределительном каналах к гартовых оросителях, на чеках я районе разрезов, а также в картовсы и магистральном сбросах.

При движении оросительной води по системе каналов от водохранилища до чека ее химический состав изменяется за счет процессов упаривания или разбавления атмосферными осадкама, ионообменных реакций с ложем канала и выщелачивания легкораствиришх содеЯ. Интенсивность атих процессов возрастает с увеличением разветвлен-пости оросительной сети за счет снижения сжцюсти тока води, г^э-pacTtxttut ое температуры, увеличения контакта единицы объема вода •» леясм канала я атмосферой, Химический соотпв просительных вод ч период исследований был гидрокпр(ки*атпс- и гули'отно-гадрокпрво--чатно-галыщевой И имел найменьщую минорачпэпиии (0,4-0,С г/л) tic «(«пнению с лцутш поверхностным водастт. При дпияениц epeat-ТРДЬЯ'-Р ПОДЧ r;T ЛМК К чеку В fffl COC-TrtTiO, 114 ijvill' уос.чнчония'мине--

г- i* t

ралд задал о обрастало содержание ионов ьОч , Ыу и Ы<* .

Хю.зпеснлЯ состав поверхностных вод в спо большей степени определяется процессами упарила)пгя-разбавлення, вы—мачивания со-деЯ из почвц, водным режимом риса в то или иные фази его росте. Особу» роль здесь играет интенсяпность развитий и характер жизнедеятельности пльгофлори, С поступлением оросительной вод« на чей отмечалось еке большое увеличение ее минерализации (до 0,0-1,3 г/л), возрастание ad с слитного содержания ионов СО^", Ь0*~, СС" , Со *', Nq По хпюпескоьзг составу они сульфатно-гидрскарбояатно-■ сульфатно-натрпепо-кальцлсвие и патраовио.

iopfctpcsairne полного состава дренажпо-сбросиых вод обусловлено снесением потвенно-грунтояих вод со сбросннми водами чека. Он зацгект от фпльт patatoиных свойств и засоленности почв, perjura орошения ряса, глубины калолов. Воду дрснажно-сбросной сотк имеют неябольцую ганррализашш (от 0,8 до 3,2 г/л). По химическому составу они сулъ^атно-хлсрадно- и сульфатно-натряссые.

СОСТАВ ОШЯ ПРОЧНОСТИ ПРИРОДЛШ РАСТВОРОВ Кзучегаге ККСР в природных растворах с использованием расчетных методов поставило задачу количественной опенки составаЛМ^

В восстановительных условиях затопленных почв происходят изменения качественного и количественного состава Й1К1(14 почвенных растворов. От мая к августу и А1К«ар£ возрастает в 2-6 раз

(от 3-7 до 15-23 ыг-вка/л) ,fliKHlt в 10-20 раз (от 0,1-0,3 до 2,33,7 кр-экв/л),Ди„4- В 5-10 раз (от 0,03-0,04 до 0,2-0,5 мг-8кв/л). Одновременно величина ПМО возрастает в 15-30 раз (от 10-60 до 750-950 мгО/л), снижается ОШ (от +340**380 до +60*+170 мв). В мае доля ALK f от ALK^ составляла 95-97Í, ftlK HR - 2-4%. Л1КМ$- -менее IÍ. К августу это соотнооение изменилось: ALKKOpff -S0-90Í, ПК н*, - I0-I8Í, ALK MJ- - 1-2%. Наиболее интенсивно все эти изменения протекают в верхней части Почв.

В поверхностных водах от шя в августу доля /11. К^с изменяется от 93-97 до B9-94Í, ALU м - от 3-6 до 5-I2Í, а величина ШЛО возрастает от 10-20 до II0-I60 мгО/л. В наибольшей степени эти изменения отмечаются в водаг чеков а дренажио-сбросной сети. ШКн4- постоянно присутствует в водах чеков (I-2Í), в воде дре-нажво-сбросной сети она отмечается в июле-августе (до 0,5£Х

Абсолютные и относительные,характеристики состава dlК ^ почвенных растворов и поверхностных вод в молельном лабораторном эксперименте соответствуют вышеописанным для долевых условий.

Таким образом, состал JliK^ изучаемых природных растворов определяется в основном , доля когорого составляет а сред-

нем 85-03Í. В силу этого допустимо при расчотах состояния ККСР рспояьвовать величину AU^ , прянлшя со значения залт^, ( .

ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ РАСЧЕТОВ СОСТОЯ» U'Ji ККСР И СКСР В 14 пробах новерхнсстшгх вод аналитически било определено оодерзаняо копаСО^*. » й также рассчитано noíU^црН . Различия между аналитическим и расчотгам концентрациями СО*' не лревшзавт +17, -I4Í, в среднем составляя -2,4¿. В двух случаях било полное оовпадекяе, в пяти - расчетная больае, а в семи - расчетная меньше. Хорошая сходимость расчетного и алалаппиского методов определения нонаСО^' позволяла при оценке состояния ККСР в растворах попользовать расчетные конщштрвдш ионсв нСО^я С0*1

В работе B.C.CftBciPto (1978) приведены лонные по величине ' коэффициента активности ясна С«**, определенного аоиоселективным здектродом Cf ), » искусственно приготовленной морской воде о оолепоотьв от S до 35% По исходным данным были рассчятшш коэффициенты активности иона Си* * и его степень ассоциированности, что дало обяий коэффициент активности иона (fД ). Сравнение значений •( Í« х показало: I) при/ч< 0,2 * при ^»0,2

пря/к>0,21^/Д<(); 2) при солености раствора до 20"% различая ые«ду^ч ж j не лревшлаят -flot, при солености 35 +I8Í, а в среднем составляют +7.9Í. Хорошая сопоставимость fp4 я ^подтверждает необходимость учета иогашх пар при определения активности ионов.

В работе Э.Ъ.Штерниной и Е.В.Фроловой (1957 ) представлены материалы по раотсоримостислсо^я USO^-í.^Ob многокомпонентных растворах при различных значениях , i*с , состава осадка и кляе-ралиэоши. Раочет оостоянхя ККСР и СКСР п датшх растворах показал хорощуя сопоставимость расчетных параметров о теоретическими» Так над осадком CaCD} расчетная наетденнооть карбонатом кальция составила 0,7-1,3, а над ооалкомс«50ч.гн>0 сульфатом кальция -0,0-1,1, Эти ввачепия бяигки теоретически ожидаемой наоииенноо-ти растворов 9TITMH солями, рапной I, что свидетельствует о достоверности испольэувкиого расчетного метода. Расчет степени насынсч-ности без учета ассоциации ионог показал 2-10-и кратно» пересыщение KíipdoflaroM и сульфатом хальпия; Расчеты пипошоны дчи ра-CTTftpOB с иончой силой до 0,6,

состояние ккср и скср в растворах при вдцхусшшш 11а эвм усиоши! их форхгрозанзя (модель "программ")

Для изучения влияния мянпралкэацки, хп:япеско э состава, температуры, степени ассоциированности медов и рИ на ККСР и СКСР Сило оап:лкс»о кного1акторное» моделирование состотош «ткх сио-тем равнспеспЯ в "идеальном" рагтооро на ЭЮ1. "Идеальность" Цо— дели "Программа" состоит в том, что в широком диапазоне разведения химически!* состав растворов остается неизменным: состояние ККСР определяется рН , а не наоборот.

Вдитше химического состава изучалось на растворах сульфатно-натриевого и хлоридно-кальциево-яатрисвого химического состав ва при 500-кратном изменения минерализации (от 0,14 до 70 г/л) в интервале температур от 0 до 35°С к рН от 6,0 до 9,0.

Анализ донных Модели "Программа" показал:

- при однофакторнон измсккшш/и , 1*с или рН абсолютное в относительнее содержание* СО 1"-иока возрастает;

- по интенсивности а£социатобразования ионы располагается в следующей порядке: ео5"> во^нео' , с«1;»

- увеличение содержания в составе раствора предрасположенных к ассоциации ионов одного знака заряда приводит к снижении их ао-сощгарованности и росту ассоциированности ионов другого знака. Чем больше в растворе ионов-ассоцйатсобразователеЛ, тем выше общи ассоциированность раствора (больше отличиеот /На };

- о возрастанием 74 ассоциированность ионса увеличивается, а с возрастанием 1*с - уменьшается. При возрастания рИ ассоциированность анионов снижается, катионов - возрастает;

- при расчете степени насыщенности растворов СвСО^ и Сл50ч учет процессов ассоциированности ионов является обязательным;

- соотношения мольных доль £Ьрм производных угольно3 кислоты, определяющих величину рН , пе являются постоянное величиной для конкретней "рН. При однофакторном увеличениирл , 1*с или рН мольная доля уменьшается, а иона со*" - увеличивается, Для иона ЫСО~ в интервале рН , «6,0-8,0 с ростом и 1*С мольная доля увеличивается, достигая максимума ирирЧ «=8,0-8,3, а при более высоких рН - снижается.

Практическая ценность Модели "Программа" следующая:

- возникающие в определенных диапазонах /и , а рН пересыщения растворов СоСО^ и Со50^, накоплениес/{ев выше максимальной растворимости со (при Ре0 » I атм) или больше со. р««и поэво-

- 12 - ■

ля ют продольно понять механизм ыета^-орфиэшиш раствори за счет осадкообразования или растворсщы карбонат» калыиш и шлса, динамики газового рйжшлз, углскислотиой агрессивности вод.

ШИКШ1Е ККСР 11 СКСР на й-ои.шровашш дмншсого CoCiAHA

и свойств гаствсцюв при упаривании

6 диссертационной работе и.А.Абдоль-Цотталкба (1975) приведены данные химического состава и pH оросительной и грунтовой вод и шс аиалоратов при упарнианид в 2, !>, Ю, 15, 20 раз (табл.1).

Таблица I

Химический состав вод и некоторых их ивапоратов

i tT-оки/д I* конов,

объект i Л~;>кп Нт-экв/д

_Ico,1' ¿У1' CI- '

9 иоход- 0.034 2.13 2.1-1 2.24 1.04 2.35 3.33 13/:7 S пая l),¿¿ ííi.uü IU7T3 Ifj.UÜ 77Ö3 Г7Т79 i.t»7CRJ 0,41

ЗЙ16 3.24 6.68 14. »6 49.4G

¡¡ 5 TJ7ÜI I57C5 Г?ТТО 13,SI 30*01 1,ЬУ

g X20 O.S6Q 6.42 38.36 43.4G B.GB lU.flj 60.28 177.СО

g.____3J73C 21^17 _ TÍjT7

"исход- 0.142 "YTB ~28.92~ "4.92 9.С-Г 16.42 ~I5.C¿~ 83.42 нал u.17 9725 34,67 oo 1г755 19,ш iu.77 2¡7j ¡ X5 0.290 6.93 IIS.58 18,36 29.46 5-1. IB 58.54 283,34 ii u.1ü™ 77п ~07 10,"зу ly.l'j гц.б7 5772

í» J20 0.442 10.52 329.62 84.76 43.82 121.72 259.72 650.60 U705 Г727 да./ü a,yt> ' b,"I3 ' 14,32 '"ЗО.ЬЗ 1 wri7 Я/ концентрации ионов со** и uto" представлены раочстшии данными.

5 1

Увеличение концентраций отдельных ионов происходят с отставанием от кратности упаривания раствора. В меньшей степей« это относится к ионам Ct* , Wo* я 50*', в большей особе»-

но, HC0J, в результате «того химический состав изменяется у оро-ожтвлышх вод из хлоридно-сульфатно-гидрокарбонатно-натриевого в ооридно-сульфатно-натриевий, у грунтовых вод яз сульфатао-малпвво-натрневого в сульфатно-натриевый. Это обуславливается состоянием ККСР я СКСР в данных растворах (табл.2).

С увеличением кратности упаривания степени ассоциированности ионов я раствора в целом отЦа) возрастает. Исходная оросятельня* вода ненаонцеваСвСО^ !.■ в ней присутствует CP, 0(р»сс . Эвялиратн оросительной воды, а также грунтовая вода я ее tnano-рати пересилены CoC0s , однако эти переепщемпя формируются в пр*д«лчх »етаотябмьнпго, обусловленного химическими choíMtbwi'h

ТаОдкци -

Физико-химические свойства вод и некоторых их ави^иратиа

(ионная! (доля свойодних !степень касищ«н- (содорка-(сила I и 1 вонов. % 1иссти растпопоа ! ние с о,.

объект 1 I Н I со.»- I ¿о,*- ! И —!«г/д

В исход- , 0.009 е.15 37.0 В5.31,3-1 0,(ЦО*" I нал уи,ё От;! по ЩГ5 ЩТ7Г СТЛ

Я 15 0.030 8,35 ¿С.9 77.1 5.В1 ОД4 1л> ¡ни 1-1 ЭО Ж7 Т7ГТ ЩЛ ПП

§*хао 0.100 в,70 икс «Кб :.5,за о.со 1д

а" йсхол-~. о.ог>о ~а7оэ ~1в.с " ш 9,оу "о,71' ¡з,§ I нал 7Ги ЭТ77 Ен>75 ТТШ ТС^О ТОТ?

||15 № НА № ЧгЙ № «й

еттв Б!Т7Э ТТ7П ^,77 ттиз ТС7В

«/ С02 отмочо«а в негодное оросятельноЛ води <1,0 иг/л)

ККСР шш на иного вши«, причиной чего может оыгь расширенное органическое вовество, сконцентрированное при упаривании. В ввшю-ратах грунтовой виды при КЫфЛТИои упаривании и више найлвдает-ся иасидоние н пересыщение Содержание в ороситель-

( ной и грунтовой водах и их ввияоратах менее 6 иг/л.

Упаривание растворов вызывает нарушение исходного состояния систем. ИонНСО* в ККСР количественно связан сСО,с» в ионном го^* . Содержаше (С^е* определяется Рее * а концентрация иона ' лимитируется концентрацией ионаи через величину . Увеличение содержания и ионов НСО^ и(0}*~в ввапорйтах отстает от степени их упаривания в результата реакций, суммарным выражением которю является уравнение: ¡НСО*-»«^ * • м,.о. При атомСОг ** выделяется из раствора ж ев содержание поддеришается на достаточно постоянном уровне. Такой Механизм саиорегулирования ККСР в девой части системы. Саморегулирование ККСР в правой чаоги начинается при достижении произведением активности ионов си Са" величины и <гопровошдается осадкообразованием СаСО, .Содер-

ьание СО^* -кона в растворе при упаривании увеличивается за счет усяденая его асоошицюванностн я снижения коэффициента активности.

р И )>астворов является функцией соотношения мольных додь форм производных угольной кислоты. Увеличение концентрации ионов со*'

■ нсО^ ж относительно- постоянство содержания при упарил алии приводит ж снижению мольной доля СО, <в , росту рЯ . ^

При достижении произведением активности ионов й> и 50^ величины в рсстьорах начинается осадкообразованиеСо^о^ , о ' овапоратпх грунтов вот насыщенность Са ьоч отмечается при кратности уппрившшя вш>еХО ., начинал о »того раствора, наблихается сусественное отставание роста концентрации ионоэ Се'* я 50*от степени упорелности, Это вторая причина метоморфиза-даи растворов.

Неготррсе отставание увеличения концентрации яовоо/^'*, 5(\*,' се"от краткости упаризания раствора связано с ит сорбцией на растущих кристаллах п ивоиор^шы замсдением в кристелдическоЗ решетке 11ри обрааовашш осадка мрбсната и сульфата кальция, ккс? и скср в почвааих растворах и псвшноста вадн

ЫОЛЙШЮГО ;Л£ОРАТОРИОГО ЭКСПЕПМЯГГА Условия проведения эксперимента практически исключали вляя-ние испарения, температур!^ колебаний (20°С + 1°) в фитопланктона. Изолированное затопление образцов почв из трех горизонтов **пах.» дистиллированной водой исключало лржвнос солей

и позволило оценить влияние свойств почвы на формирование почвенных растворов и поверхностных вод к характер ККСР и СКСР в них.

Наиболее интенсивный солеобмен между твердой в жндкоЯ фазами почвы протекает сразу после затопления (табл.3,4). К Э-м стекам минерализация почвенных растворов достигает 40-505» от ее величины к концу эксперимента. Химический состав поверхностных вод определяется диффузией компонентов из почвенного раствора. Изменение их химического состава имеет те же закономерности, что в а потаенных растворах, отличаясь от них меньшими значениями.

Формирование почвенных растворов в восстановительных условия* и при изоляции от атмосферы сопровождается высоким накоплением в гост СО^са, вызывающим изменение химического состава растворов и состояния ККСР (в первую очередь за счет накопления и (0/ при гидратации в диссоциация Н^СО^}. В почвенных растворах из гор.Апах>это приводит к метаморфвзации химического состава из сульфатного в сульфатно-карбонатный. В более минерализованных почвенных растворах из гор.Вз ж С^ менее активное накопление СОг <230 к 130 иг/л к 30-« суткам), хотя и сопровождается ростом содержания иона НСО^ Сот 2,3 до 15 и б иг-экв/л), однако не принолнт к метяморфизации химического состава.

В <^емчтризаемых растворах рН среду является функцией

- 15 -

ХишческиВ состав растворов в мсдедыюи оксмршеите

Таблица 3

("Р-'Цах.>

Объект, сутки

мг-экп/л*

I * но-!кдасси-( ноя, , !фпкпдяя '^р-уУл 1по Але-Гг/л

отбора ! Л"!

ПРОб^ , \

НС О,

50/1 СГ | Со1*

I ; 1гм

0,002 1.92 18.00 1Г..78 16.00 и:иг ТГ^П ЭТ.ЬИ 17751 г;;-17

е.00 10,70 65,40 22 5717 ТОВ Т7ОТ 2,1

ни им

еО

& 7 15

за

30

О.01о С.ОЙ 21.00 13. ОС 1С.50 10.00 1С.СО 66.20 0,01" 77ПТ 1*7.115 1157131 ГЛГ4 ХГ.СО О.ОПЙ 24.25 25.00 И.в'^ 20,00 17,00 (],Ш' ГН7УУ 1а.¿Ь И; 11 Т57С5 13730 0.016 33,05 ^С.ЗО 15.70 21.50 23.00

и,ш_ тт^зо тз^ГУ

о». 26 2,8

1У,1'С 1 26.90 12^.60,.«. „ 37 Т^ТЙ ■ I 4.4

30.70 150,40,.^ 44 ГЦТТТ ^ 5,3

« Э 0.00-1 Г.В6 Г4.00 в.46 в.ОО 1С.00 7.40 44,65Г*.С. 15

| и,У1'' 7ГГ5 "ЗГ73В ГТ7ТВ 1У,4Ъ 1Й,Ьв "Т,44-)» 1,4

о 7 0.026 3.27 Ю.ВО 7.73 12.50 6.12 0.91 55.06 ^Гд 19

§3 ПТТКГ 5735 ^УТУЬ 1-1,04 ГТ.70 II" Ш 16718 1,Ц0д1 1,8

15 0.074 4.09 23,50 12.АО 13.00 8,50 18,97 80,93 сАЬ 21

| О.Щ " 5703 1.4701 Т5Г,В2 15,06 10,ЬУ 'Л,44 * 2,6

в 30 0.068 4.27 24.50 15.60 13.50 12.00 20.19 90.13 в № 25

О,и/ л^ТХ Г7,та 17,11,УВ ГСТГ '£1,40 с,и/! 2,8

Физкхо-хитесмв свойства

Таблица 4

ства растворов в модель«ои эксперименте (гор.Хпах.)

¿¿ъект! сутки отбора проб

ТЯоППНя" (сила.

ДОЛЯ СЙ000Д-ких ИОНОВ, %

!степень наск-I ценности ра-

СТВОСОП

I содержание ¿о^

рИ

|шо,' 1 (V"

3 7

13 эо

13

П 7

II г

ил 15

4>

е

м 30

0.041 75737" 0.052 77757* 0.073 77,35' 0.065

0.029

0,035

о.о-ге

ТО, 115 " 0.061 г^тгг

7,00 20,2 ТО72 7,23 19.2

927Е»

6,84 16,6

этт*

6,92 15.0 - - _

7,27 С2.9 9И7Т1 7,76 21.5 937Г 8,09 21,9 94,1 0.02 19Л

ЭТТ?

68.1 757Т 67,2 7075 63.6 Б77* 6Х.З

74.2 7574 70.2 7379 70,5 ■ 70,1 67.8 7Г7Т

0,42

идя

1,93 Ц739 2.63 0757 4.21

0,93 072В 1.05

1.00 0725 0,98

0.53 0.51

г7'° да

гО зт,г 1^0

Т575 297,5 168.2

"ТОТ? ззз.з аао,б

О^ТЕ 3.54

иттг

8.37 1,67 6,82 Т736

ОГК 0.73 ТТ71Э 0.87 0,23 0.87 Т77Я

9,0 0,1

7$ 3,6

3,0

пас

3,6

ККСР. Увеличение лочвензшх растворов х 7-м суткам связано с возрастанием абсолютного и относительного содеркшшя ионов ЦСО~ я(0*~,в осряую очередь, за счет растворения осадка Со^ прясугстяушк-цей в растворе С0г йгрГа. Дальнейшее увеличение содерианкл ионов

и СО^'связшю, в основном, с гидратацией н диссоциацией Н^СО^ Превалирование накопленияЦь* над растворением осадка СвСО^ , гидратацией Со^(6 и дяссоцпацкеЯ НгСв| сопровождается ростом мольной долиСО^щ . уменьшением^/ •

Степень наенщскнссти почвешшх растворов карбонатом и судь-<{шом кальция возрастает на протяжении всего эксперимента, яе достигая состояния насыщения. К концу модельного эксперимента формирование химического состава растворов ясэавсраено. Накопление СО1'возможно за счет гидратации ■ диссоциации Н^С^ яНСО~; Гл»- и 5~ за счет растворения солей, содержащих эти ноны.

Содержание щга в поверхзостных водах определяется, с одной стороны, ее поступлением из почвенного раствора, с другой - удалением в атмосферу под влиянием * Снижение и последующая стабилизация содержания С^^ в поверхностных водах на фоне постоянной дагффуэли я накопления других ионов, в том числе Усс^жС0*\ сопровождается возрастанием ¡>Н . Наличие в поверхностных водах в первые сроки С 0г агрм приводят к заметному возрастанию к 15-м суткам концентрации ионов и СО^ (за счет растворения Сос^), росту/>н ; чем больше сог , тем больше увеличение р>1 .

Насыщенность поверхностных вод ГоС04 изменяется от сильно ве-насыкеннсЯ до метастабхльно пересыщенной. Стабилизация ККСР происходит к 15-м суткам. Насыщение Са 50„ не достигается.

Различия а химическом составе н свойствах почвенных образцов, взятых для эксперимента, оказывали влияние на свойства я состав растворов. Наибольшие рН в перше сроки отбора проб отмечались в почвенных растворах и поверхностных водах из гор. В^, имеющего повышенную осоловдоваиность ва счет низкого содержания Со -иона и накопления иона СО^'. Самая высокая насыщенность Св5йч в почвенных растворах я поверхностных водах отмечалась из наиболее засоленного и загипсованного гор.С^.

ККСР И СКСР В ПОЧВЕННЫХ РАСТВОРАХ РИСОВЫХ ЧЕКОВ Анализ данных химического состава почвенных растворов СрпсЛ) показал, что наиболее динамичными компонентами являются С/^а и ионы нее", Со я Н ' - основные составляющие ККСР. Концентрация

Öütou/Wc-Iirttlfl

SoAt

m

m

faja S чеках

7Я.

ПочбвННШ Дрвпално растбары сбросное Soot*

Ш

Р

i

■SS.'

ш

ÉtÏÏ* i

1 m

i

ят

77

'А

s.S.

Vy77\ мстремадьнцф vSiit tM<t4tnu*

{ho-sfmJft

ЮжешщМносл»* раст&З'''* рпб ftMfV равна* f

do. 1. Распределение некоторых iwpiüeTpo» КИПР н ОКСР по основным мвценмм рмпопов оросительной си от ей U-

ионов HCOj и СО, постоянно увеличиилеген во времен», причем в верхних горизонтах их возрастание идет ннтоксиьнее, чем п нижних. Аналогична* закономерность отмечается для C0i(b, щм этом в раа.1 и 2 ее наишешее содорхан.ю отмечается в ше * 174 мг/л в rop.Aj,^)» а в раз.З - о августе (lL<i мг/л в гор.АВпах ) . Практически во всех почве мних растворах П(ИсутстиувтС01£ир#4с, В половит условиях механизмы 4о;-мироваиия ККСР в1 почивших ¡летворах аналогичны рассмотрен! о at выше для модедънсго лксиориыента: Гидратация ООщ, диссоциация МХ^и ПСО,, рпепюионие осечка GaCQ.

Почдоннио раствори исходно т>нас1.е;<мщ(дС(£и нл ¡^«тнаонии вегетационного периода нааедшность СаСС^ воэглоталп. Незначительное пересыщение отмечалось в пахотшк пшпонтлх j. 1:1 Л и 3 (1,06 И I»24j В августе. 3 сулЦлтио-натсиевш растворах из раз.З ВО вое сроки отмечалась Солее внеокал насценность С&СОл по сравне» яки с хлоридно-кальиипло-н&тгиивши растворами раз. I м 2,

Линамига рМ характеризуется снижением ее величины от мал к холю и незначительным повышением а августе. Скмение рН евляано в Превалированием накопления СС^днад ее гидратация ft и диссокка-ЦиейК|ОД> Повылепио pW обусловлено замедлением накопления СО*с» и возрастанием мольных доль ионов НС^ и СО^эл счет растворения С0|до«сгосадк& СаСО, и диссоциации Мщ .

Состояние СКСР в почвенных растворах характеризуетсяi I) ненарыщенностьюСоЦвесъ период исследований* ¿) возрастанием насыщенности вниз по про4яя» о увеличением засоленности к загип-сов&нностк почв( 3) возрастанием насыщенности во времени.

Формирований химического' состава, свойств н ККСН в почвенных растворах происходит Пря непрерывном накоплении СО^св * Источником поступления 00f в раствор служит почвенная хомоопганотроФ-яая михрофлора (Аристовеяая,1980). В затопленных почвах рисовкх чеков преимущественное развитие получают анаэробные бактерии рода шЛтл&Ч"* (Емцов,1974}, у которых одним из продуктов метаболизма является СО* . Кроме того, в процессе десуль{о<| икании при анаэробно* окислении органического вещества такие образуе~-ся tfz. (Стейниер и др.,1979). Динамика ОВП* ШО.ДбН'н«, /Неубедительно подтверждает вывод о микробиологическом происхождении COj В почвеннчх растворах.

Присутствие COtvpe* " почвенных растворах в течение всего периода ратоттления к сочетании в общей 1мпгевл$ииоетьр их

нения вниз под напорем поверхностных вод обуславливают выщелачивание карбонатов кальция из верхних горизонтов почв. Складывахн-каяся в почвенных растворах физико-химическая обст'ювка способствует увеличении раствориь-оств гипса и перенеиешго ого вшг», В результате »того происходит обсскальциваияе верхней толщ почвы -процесс, хорошо известный в мелиоративном почвоведении,* с которым связывают появление тшияе свойств почв как вторичное осолов-цсванне, сниженио содоустойчнности, содсвое засоление,

ККСР И СКСР в пошгаоепш вош гисооо.! систьмы Если в модельном лабораторном эксперименте формирование химического состава и свойств поверхностных вод определялось только диффузией компонентов из почвенного раствора к , то химический состав к свойства поверхностных вод рисовой снстеад является производной значительно большего числа впияхнщх факторов, суммарный вирахсилем которых служит состояние ККСР.

Наиболее динамичным компонентом поверхностных вод является с"г<л (табл.5, ржс.1). Влиянио ва динамику ярко выражено в водах оросительных каналов, где при движении води от ЩК к чеку за счет выделения С01 в атмосферу наблюдается увеличение насыщенности СвСОэ . В водах дренажпо-с1росной сети, формирующихся за счет смешения почвенно-грунтояых в сбросных поверхностных воД, режим С0г<» определяется двуия противоположными процессами: поступлением из выкликиваюидахся почвенных растворов а удалением я атмосферу под влиянием Рс0 . Эти воды, в сравнения с другая» имеют наибольшее содержание и наименьше значение рН

С поступлением оросительной води на рисовав чек содержание в веб СО^с* снижается еие больше. В дневное время ее концентрация зачастую ниже значений, определяемых . В первую очередь это связано с жизнедеятельностью зеленых ж синеэелеяых водорослей, активно использующих С04е* в процессе фотосинтеза. Уменьшение содержания С04 с* в воде чека приводит к глубокому изменению состояния ККСР. Наблюдается снижение содержания ионов НСО* в увеличение содержания ионов СО*' , вовяикает пересыщение СаС^. Изменение соотношения форм производных угольной кислоты в польщу С^'-иона сопровождается подщелачиванием средн. Это явление хорошо известно в гидрохимии поверхностных вод суш (Алехин и др., 1961; Алехин, 1970) ж называется биологической декальцинацией растворов.

Таблица 5

Некоторые физико-хгогаческие свойства поверхностных вож * экстремальный, значен'.'-я параметров» 1 среднее "элачошл параметров) '

' ^ ,!насивен! СО,ы , (молыые доли произвол-

объект ! „и ! ™ !чость I ?ныт угольной кислоты.Л

! г >мг-:ав ! &■»>> . | тг/д 1и*го ! и.0-!

1_! л— > 1УУГРл1 ш\ ( сол

ороси- 0.1- 8.7 2.2-й.9 0,6-3,3 0.5 -1.7 1.4-0.5 98-97 0,8-2,5

тельная 514 гтБ=г?7 и;й зттв- т?5=гтб

вола

вода в 8.а-10.3 0.7-7,2 1.7-21 0.01-3.5 1.1-0.01 98-36 1,1-64 чеках »!4--Ц;Ц Т^Т^В ¡#'-4.3 и!Г-1|и и'Ь-О'^ 37=95 1^,6

вода в 7,7—8.2 2.6-4,Э С.4-2,7 1.6 -6.7 3,9-1,1 96-98.0,3-1,1 дренах ы!х и!ц-Ш № -4;з дт^- и;4-0;и

Отбор проб проводился науи от 16 до 17 часов в период пан-яисией фотосинт еэяруюцей активности альго£шоры. Наиболее интенсивное проявление биологической декальцинации поверхностных вод рисовых чеков наблюдалось в июле. Содержание СО^ч составляло сотые доли иг/л, мольная доля со/' -иона возрастала до 50-60%, ие-ресшцэнность растворов С«СОъ достигала 12-20 кратных размеров, среда подщелачивалась корН =9,8-10,3. Биологическая декальцмеа-|ЩА поверхностных вод рисошг чеков - явление кратковременном (несколько часов в дневное время), хотя монет наблюдаться деятельны! период {тешше солнечные дни). Дневная фотосинтезирушря активность сменяется ночью процессами дыхания, сопровождающимися выделением С01 и накоплением ее в растворе, увеличением содержания ионов , снижением концентрации и мольной доли иона СОу~, уменьшением рн и степени насыщенности СаСОл . Процесс биологической декальцинации в водах оросительных в дренажно-сбросных каналов развит намного слабее в связи с меньшей численностью альго-фяорн в лих.

не является постоянный компонентом поверхностных вед. Присутствие СР, агр*с< отмечалось только в тех растворах, где ваблю-далось повышенное содержание сс|1# (чаще всего в дренажно-сбросных водах), я ее появление связало с динамикой со^ш . Снижение содержания сй,« под влиянием Р<вг сопровождалось исчезновением сог егре«* • ЭПНЭОДДЧвСКОв ООЯВЛбНЛб С0^ йгрсы. В ПОВбрХ* нпетних водах пе оказывает влеякяя ва миграцию сасО^ •

- 21 -

Таким образом, ведудам компонентом, формцруицом характер ККСР, а во многом химпескай состав и свойства в пг^ерхностных водах рисовой системы является Сог<а > Наиболее устойчивое соо-топние ККСР отмечается в водах оросительних каналов, а наивысшая напряженность ее - в поверхностных водах на чехах.

Состояние СКСР в поверхностных водах характеризуется значительной ншшсыцсниостьв ах сугьфатси кальция, не превышающей величины 0,2. Активного участия в формировании химического состава ж свойств поверхностных вод рисовой системы СКСР не принимает.

ВЫВОДЫ

1. IIa основании исследований, выполненных на дуговой темноцветной солончаковато-солонцсзатоД среднезагипсованной почве поймы Нижнего Дона, получены количественные.характеристики состояния вахнейсих физико-химических систем равновесий (ККСР, СКСР, ассоциация ионов) в почвенных раствсрах я поверхностных водах рисовой систеьш. дозволявшие лучае понять механизмы ж динамику процессов формирования химического состава и pH природных растворов, миграции карбоната кальция и гипса;

2. Наиболее динамичные компоненты ККСР в почвенных растворах -СО,« и ионы НС£Г и СО^'. Поступление C0L связано с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов, о чем свидетельствует днкаыиха ОЗП, Л1ХЯ1( , <LK,J-, ШО. Накопление ионов нее* и СО^' связано с гидратацией со1(# ж диссоциацией \1iC0) , а также о растворением осадка С» С03 агрессивной С02. Шсокое накопление С01<4 (до 140-250 кг/л) формирует fü в интервале 6,9-7,1. Насидейность растворов С$ Ci>s ж Со50у увеличивается со временем ж приближается к единице.

Растворение карбоната кадышя постоянно присутствующей в почвенных растворах сотрем. , а такие ненасыцеяность почвенных растворов CaCOj я Со50ч обуславливают обескальцивание ввтопленных почв рисовых полей. .....

3. Химический состав к овойства поверхностных вод на рисовой системе контролируются состоянием ККСР в целом ж наиболее динамичным ее компонентом - растворенной COt., в частности.

Состояние ККСР в водах оросительных каналов устойчивое, содержание СО^с» составляет 0,8-1,3 иг/л, насыщенность СаС03 » ш 0,9-2,0, 2-8,4.

- 22 -

Наиболее решая сиена состояния ККСР отмечаотся & иоверхпо-отннх вода! расовых чехов в период и^лшсшеа фотосинтеэируюдеЙ деятельности альгофлори: содорхдяао снижается н^тичоскв до нудя, происходит аодие/ачкванде среди до ^N«9,9-10,3, наблюдается 12-20-1 кратное пересицсние С«С0}. В основном ККСР в воде чекой характеризуется.кетаотабхльным пересыщишемГ<>СР,(2,2-4,Э)| содор-жааиен порядка о,з-1,о, величиной рн

Воды дренажио-сбросноД сети имеют наивысшее содержание W,« »3-4 иг/л, насыщенности CaW3 -0,0-1,1, рн ■?,8-8,1.

4. СКСР в формирования химического состава и свойств поверх-хоотных вод на рисовой системе не участвует, Степень насыиенно-отк поверхностных вод СаЗД, изменяется в Пределах 0,02-0,2.

5. Основным к.ьшонеятом ALKaí* в изучаешх почаешохх [<аство-рах в поверхностных водах является áUh , составляющая C0-S8Í, причем в 6CÍ случаев ео доля более 9UÍ. Доля /!Ш ^ составляет

а дола ЛА^.- 0,1-1, от МК^. В связи с етнм при расчете состояния ККСР допустимо использование величины АН ш качестве

6 .Для расчета состояния ККСР в СКСР о учетом процесса оСра-«ованжя ионных пар в растворах составлен алгоритм, реализованный в виде программ) ДЛЯ ЭШ ЕС-1022.

Математическое моделирование влияния некоторых факторов {М , t'C» ftí * химического соотава) ва состояние флзгко-ххшгчео-кхх равновесий в растворах показало:

- аосациировавность кона увеличивается с уменьшением его доли в химическом составе растворов в о возрастанием доли ассоциатоОра-stmk коков противоположного знака;

- доля*Мл OT/iff^^-повышаетоя о возрастанием температуры при постоянстве йначзняя jh ж рн . Э распорах о постоянной ¡>н при возрастании^ a t'C соотношение мольных доль форм производных угольной кислоты смещается в пользу ионов UCO¿ я С0*'\

- учет процессов аоооцжадик цоиов является обязательным upe вычислении степени насыщенности растворов карбонатом х сульфатом калымя.

■

Использовании модифицированного варианта оолсрого лн?и-twrpa конструктив Е.И.ЕЬиовоЙ для лонучепяч ппчоечичх растворов из затонлеятгг почв риооптг чеков ст^прпть про<1н u¡v\r-

плески без нарушения состояния фиэико-хиккческях равновесий.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РШИИЦЛГМИ

I. При стационарных исследованиях затопленных почв рноових полей для изучения солевого режима почвенных растворов * грунтовых вод целесообразно использовать модяфэпирозаккыЗ наш париант полевого лизиметра конструкции Е.И.СкловоЗ»

2. В виду большой роли ККСР и СКОР в формировании химического состава и свойств почленных растьороп а поверхностных вод, считаем обязательным изучение характера данных систем равновесия при кокллекашх аочвенно-мелаоратквких нсследова:шях. Для оценка состояния ККСР и СКСР в природных раствора* предлагаем использовать разработаю суп нами upo грамму расчета на SSM.

3. Во избежание искааенця результатов исследования, в силу высокой ддначзпности компонентов ККСР, необходимо строго выполнять следугше условия отбора проб растворов: а) время отбора проб свести до 1дашьума; б) емкость для пробы должна заполняться полностью х герметично закупориваться.

4. Анализ компонентов ККСР в пробах природных вод следует вшюлнять сразу после их отбора ели в ближайшее время. При атом необходимо и достаточно определять общую и карбонатную щелочность методом обратного титрозалил С аликвота не менее 20-25 мл) х величину pH потеяцлоиетретески, а также содержание нова Се** . ИонСО^и растворенную СОг можно не определять, так как их значения будут получены при расчете состояния ККСР на ЭВМ. Анализ других компонентов раствора может быть выполнен по зхв. •

5. При изучении динамики процессов в поверхностных водах 'рисовой системы, особенно в чеках, по причине высокой подвержев-ности ККСР влиянию внешних факторов Синсоляция, альгофлора, перемешиваемое» раствора к т.п.) надо строго выдерживать мосто х время отбора проб и фиксировать климатические услоаия.'

Материалы диссертации опубликованы в работах?

I. Расчет содержания равновесных форм ионов в природных растворах на ОВД. - В кн.: Приемы повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Персиановка, 1980, т.15, выл, I, о. 15-18 (в соавторстве с А.П.Шдовицклм).

2% Алгоритм и программа расчета состояния карйонатио-кялъ-циеаой системы в почвенных растворах н природных водах о учетом равновесных кснцьнтрациЛ форм ионов юкрокоьшепенгоа. (41 о.). -В кн.! Информационный гделстень ЙГП№птра "Алгоритмы в „рограм-ми", U.: I960, вид. с.30, per. Л ПСЮ43Э0 (в соавторстве с Ю.П.Дяченко, и.Б.Иашдашм, А.П. Е^доакцкии).

3. Методы полумения оочвешшх растворов в затопляешх рисовых чеках. - Вестник Цаскоаского Университета, Почвоведение, 1980, * 3, о,60-61 (в соавторстве о и.Б.Шшшшм).

4» КарЙоватно-кали^евая систош в почаенних растворах * поверхностных водах при иодслировшви< условий затопляемого pit с on ого чека. - В кн.: Проблемы диагностики к мелиорации солонцов, Новочеркасск, 1920, с. ICS—IIS.

б. Влияние условий формирования карбонатно-кальцдеооЛ системы на величину рН в природных растворах, - В кн.: Тезисы докладов 71 делегатского съезда Всесоюзного общества почвоведов. Тбилиси, 1981, t. 2t с»70-71»

6, Характер физико-химически* равновесий в почвенных растворах ватоплевкых рисовых чеков, - В кн.: Лроблеш диагностик*

к мелиорация солонцов. Новочеркасск, 1981, с.ПО-117 (в соавторстве о Н.С.Панвкозыи).

7. Динамика растворенной двуокиси углерода в карбокатно-калыиевога равновесия в поверхностных водах рисовод скстеив. - В кн.: Проблемы диагностик, в мелиорации солонцов. Новочеркасск, 1981* о. II7-I22 (в соавторстве о И.Б.Мшооошы).

В. Динамика яарбонатно-кадъциовой сшотеми в почвешпга растворах и поверхностных водах при возделывании риса. - Почвоведение, 198?, * 5, е.68-77 (в соавторотое о М.БЛйшкнным).

J!~íG3I2, Подписано к печати 24.Г2-83 г. Объем Г,75 п.я, íopim* СОзйО/XG. Тираж 100 акэ. Рака» * 49

"Искан", Ул, Горыюго 1(5/2.

♦

г i