Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

КАРБОНАТЫ В ЦЕЛИННЫХ И МЕЛИОРИРОВАННЫХ ПОЧВАХ ПОЛУПУСТЫННОЙ ЗОНЫ (НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА)

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "КАРБОНАТЫ В ЦЕЛИННЫХ И МЕЛИОРИРОВАННЫХ ПОЧВАХ ПОЛУПУСТЫННОЙ ЗОНЫ (НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА)"



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА. ЛЕНИНА, ОРДЕНА. ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ, ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В ЛОМОНОСОВА'

А

Факультет почвоведения

На правах рукописи

РОМАНЕНКОВА Елена Кирилловна

УДК 631.413.3

КАРБОНАТЫ В ЦЕЛИННЫХ. И МВЛЮРИРОВМШЫК ПОЧВАХ ПОЛУПУСТЫННОЙ ЗОНЫ (НА. ПРИМЕРЕ ПОЧВ ДОШБЕКСКОГО СТЩЮНАРА)

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ кас сер гащш - на сои екание ученой степени кандидата биологических наук

Мооква

- 1990

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

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор Т.А.Соколова

Официальные оппоненты: доктор селхскохозяйсгвенных наук Б.П.Градусов

кандидат биологических наук, научный сотрудник И,Н.Курганова

Ведущее учреждение - Институт почвоведения и фотосинтеза

в аудитории М-2 на заседании специализированного совета по-почвоведению К-053.05,16 б МГУ ии. М.В.Ломоносова; I19859, Москва, Ленгоры, ИГУ, факультет почвоведения, ученый совет.^

С диссертацией .молено ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.,

АН СССР.

Защита состоится " _ __ в 15 чао.30

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализиров^ " " """

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЮйГ

Актуальность проблеме. Карбонаты являются существенным компонентом большинства почв аридных областей. Они оказывают значительное влияние на многие важнейшие химически© и физические характеристики почв. Содержание, профильное распределение и морфологические формы карбонатов позволяют судить о формировании, развитии и современном состоянии почвенных профилей.

В условиях выщелачивания гипса из пахотных горизонтов мелиорированных солонцовых и засоленных почв карбонаты, остающиеся в верхних горизонтах, могут окезывэть мелиоративное воздействие,-являясь источником кальция в почвенном растворе и в П!Е. Поддерживая хорошую водопроницаемость почв, карбонаты в ряде случаев способствуют удалению за пределы почвенного профиля легкорастворимых солей. Поэтому изучение почвенных карбонатов имеет больное теоретическое и практическое значение.

Цель работы. Изучить комплексом методов яарбояаты в целмн-лых и мелиорированных почвах глинистой полупустыни (на примере почв Джэныбекского стационара Лаборатории-лесоведения АН СССР, расположенного на севере Прикаспийской низменности) и оценить их возможное влияние на концентрацию кальция в почвенном растворе.

Основные задачи исследования. I. Изучение морфологии карбонатного материала на макро-, мезо- и макроуровнях, оценка доли сегрегированных карбонатов от их обкего количества в целинных и мелиорированных почвах и определение минералогического состава и некоторых кристаллехимических особенностей карбонатного материала исследованиях почв. 2. Исследование содержания, профильного распределения и баланса карбонатов в целинных и мелиорированных почвах. 3. Установление зависимости между содержанием "активных" карбонатов, определенных по методу Друино и количеством кэрбоиа-

Инв

тов, диссоциирующих при различных температурах. <п Изучение активности иона кальция в целинных и мелиорированных почвах в свя-

I . ' ■■ ■

аи с присутствием в них карбонатов. 5. Оценка мелиорирующей роли карСонамого материала в исследуемых почвах. 6. Разработка методики термического количественного определения карбонатов в почвах.

Научная новизна. Комплексом морфологических, инструментальных и химических методов осуществлено исследование карбонатного материала в основных типах почв пилупустынн Северного Прикаспия. Установлено, что карбонаты представлены рассеянными и сегрегированными формами, причеы на долю-последних -приходится 2-15% от общего содержания карбонатов. В минералогической составе карбонатов преобладает кальцит, диссоциирующий в двух температурных интервалах (620-780а-и 780-920°) в связи с особенностями иикро-страенпя. Высказано предположение о возможности кристаллизации кальцита из коллоидных растворов. В процессе мелиорации происходит некоторое увеличение общего содержания карбонатов при снижении количества новообразований за счет их механического разрушения при обработке. В мелиорированных почвах при выщелачивании гипса из пахотного горизонта карбонаты являются основный источником кальция в почвенном растворе и ППК,

Практическая значимость. I. Установлено, что термический метод, по сравнению с другими методами количественного' определения карбонатов, обеспечивает лучшую правильность получаемых результатов при хорошей воспроизводимости и пожег давать некоторую информацию об особенностях ыикросгроения карбонатного материала. 2, В исследованных почвах мелиорирующее действие карбонатов мо-хег проявляться на поздних этапах мелиорации солончаковых солонцов, когда гипс оказывается выщелоченным за пределы верхней полуметровой толщи.

Апробация. Материалы диссертации докладывались на заседании кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ» на заседании сотрудников Джаныбекского стационара Лаборатория лесоведения АН СССР (Дженабек, 1969), на IX конференции молодых ученых факультета почвоведения МГУ (Москва, 1987), на школе-семинаре факультета почвоведения ;.1ГУ по методаи и проблемам современного почвоведения (Пу-щино-на-Оке, 1985), на Всесоюзном координационной совещании "Подели состояния и управления плодородием почв" (Москва, 1388).

■ Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, тезисы сданы на депонирование.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и приложения, содержит 176 страниц машинописного текста, имеет о приложением 7 рисунков, II таблиц. Список литературы содержит 150 наименований.

7 СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. ПРИР0ДН0-ГЕ0ГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ. ' ~ СИСТЕМА МЕЛИОРАТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ, РАЗРАБОТАННАЯ НА ДШЫБЕКЕЖОМ СТАЦИОНАРЕ

Климат района континентальный, засушливый, сумма осадков за год составляет 200-300 мм. Почвообразущини породами являются хвалынские карбонатные слабозасоленные суглинки, довольно однородные по химическому и гранулометрическому составу {Роде, Польский, 1961). Территория характеризуется четко выученным мево- и микрорельефом, являющимся активным перераспределителем влаги атмосферных осадков (Роде, 196^). Почвенный покров характеризуется высокой неоднородностью, тесно связанной с комплексностью растительного покрова и представлен почвами солонцового комплекса, приуроченными к меяпэдшаой равнине (солончаковые солонцы на по-

пышекиях, светло-кашгановда почва на склонах, темноцветные по<цц в западинах), черноземовидными почвами больших падия и солодями

г

лиманов.

На Дааныбекскоа стационаре АН СССР для почв солонцового комплекса была разработана система мелиоративных мероприятий, заклкн чающаяся в одновременном проведении рассоления - удаления легко-г растворимых солей из почвенного профиля и рассолонцевания - удаления иона Мэ* из ПШ (Роде, 1974). Рассолонцеванне достигается глубокой плантагкной вспашкой (на 45-50 см), вовлекающей в пахотный слой гипс первого подсолонцового горизонта и последующими обработками, первые шиз а юти ии почвенный материал в пределах пахотно^ го горизонта. Рассоление осуществляемся дополнительным увлажнен«-» ем, создаваемым о помощью снегозадерживающих древесных и кустарниковых кулис.

Глава П. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучались почвы четырех траншей, секущих все почвы солонцового комплекса. Траншея Г-84 находятся на целине, недалеко от участка "Новый спит", траншея 2-84 - на территории участка "НовыЦ опыт", мелиорированного в течение 14 лет. Граалея 3-63 заложена на участке "Госфонд", где мелиорация проводится в речение 25 лет, Траншея 2-86 пересекает кулису и межкулисное пространство. Оиа заложена на территории "Гоелесополосы" (участок 1У-С), мелиорированной в течение 34 лет. В большой падине были исследованы разреза темноцветной чернозеыовидной почвы - под целинной растительностью и под посадками дуба. В лимане было заложено два разреза -на целике (разрез № 6) и на территории бывшей лесополосы, впоследствии подвергшейся распашке (разрез № 8). Из исследованных почв были отобраны присутствующие в них карбонатные новообразования, а гакле почвенные образцы по генетический горизонтам и колонкой

.через .каждые 10.см.

По "Базовым,шкалам свойств морфологических элементов почв" (IS83) были описаны морфологические свойства всех исследованных почв, включая,детальное описание карбонатных'новообразований." Для получения кратной- химической, характеристики исследованных почв: в образцах, отобранных по; генетическим горизонтам, были определена гуаус; (по" Тюрину), сумма обменных оснований, рН водной вытяшш. . Карбонатные новообразования исследовались комплексом морфологических, химических и инструментальных методов, Мезоморфологичес-кие наблюдения проводили под бинокуляром, уточняя сведения о размере и форме кристаллов, наличии примесей, характере взаимодействия новообразовании с вмещающей почвенной кассой. Микромереологические исследования выполняли на сканирующем электронном микроскопе HSH-2A.

Для выявления кристаллохимических особенностей различных типов новообразований образцы некоторых карбонатных стякени!! были исследованы методом ИКС на спектрофотометре Й1С-29. Для изучения минералогического состава карбонатного материала почв Северного Прикаопия на дкфрзктометре ДНШ-2 иоследовзлись все карбонатные новообразования и почвенные образцы, взятые колонкой через 10 см из траншей 1-64, 2-84 и разрезов солодей.

Образцы почв, отобранные колонкой через 10 си и карбонатные новообразований исследовалась термически« методом на дериватогра-фе типа ОД-102 И венгерской фирмы ЮМ л атмосфере С02. Била дэна оценка правильности и воспроизводимости термовесового метода количественного определения карбонатов в почвах (табл. I).

'йэ таблицы! следует, что о.5-процентнын уровнем значимости термический метод, по сравнению о другими иетодэия количественного определения карбонатов, обеспечивает, лучшую правильность полу-

- б -

Таблица I

Сравнение различных методов количественного определения карбонатов

* j Ациди'метрический | Объемный метод I Термический

ллпячртт 1 метод ! (с помощь» каль- j метод ищмасч j | . ■ __1 цииетра) ___

! М ! (Г I V Гм г i ■ М 1 ^ l(r>=5) j й j j(n =5) 1 . I V

, Г Г7

Стандартный образец {содержание карбонатов - 1056) 8,34 0,094 1,12 9,26 9,71 0,190 1,98

Светло-каштановая мелиорированная

почва 15,47 0,109 1,24 Г7,10 0<499 4,93 19,09 0,2411,91

Темноцветная целинная почва 10,01 0,271 1,69 И,Ю 0,385 3,46 14,31 0,300 2,10

Солодь целина 6,34 0,228 1,41 8,91 0,422 4,51 9,&Г 0,230 2,31

чаемых результатов при хорошей воспроизводимости. Раздельное определение карбонатов Са и Щ по данным термовесового анализа не всегда возможно, т.н. на тешературу диссоциации карбонатных минералов большое влияние оказывают размер и упаковка кристаллов при неизменном минералогическое составе.

По данным потери массы и с учетом того, что в составе карбонатов резко преобладает СаС03, в новообразованиях исследованных почв было рассчитано процентное содержание карбонатов. Во всех типах почв было ориентировочно оценено количество сегрегирован-

ного карбонатного материала. Для всех типов почв был рассчитан ■ общий баланс карбонатов в почвенном профиле по сравнении с породой.

В почвенных образцах, отобранных колонкой через 10 см (кроме образцов, содержащих новообразования гипса) было определено процентное содержание "активных" карбонатоз по Друино (^чСаспени, 1942),

В почвенных образцах, отобранных по генетическим горизонтам, на иономере ЭВ-74 были измерены активность иона Са2+ и рН в почвенных суспензиях (соотношение почва : вода = 1!1) и в образцах о соотношением почва : вода =1:0,22, что для разных типов почв соответствует диапазону влажности от наименьшей влагоемкости (НВ) до влажности разрыва капиллярной связи (ВКС). Активность иона Са^+ измерялась с помощью кальциевого мембранного ион- селективного электрода (ЭМ- Са- 01), рН- с помощью стеклянного электрода ЭСЛ-■ 63- 07. В качестве электрода сравнения использовали хлорсеребряный ^электрод марки ЭВЛ- 1МЗ.

Глава 1!1. ШР<И ЛОГИЧЕСКИЕ ФОРШ КАРБОНАТОВ,И СТЕПЕНЬ ИХ СЕГРЕГАЦИИ. ' ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ СаС03 В КАРБОНАТНЫХ НОВООБРАЗОВАНИЯХ

В исследованных почвах карбонаты представлены формами, равномерно рассеянными в почвенной массе, которые не видны морфологически, но диагностируются по вскипания о НС1, и различными типами •новообразований. Установлено, что карбонатные аккумуляции представлены в солончаковых солонцах пропиткой.и белоглазкой} в светло-каштановых почвах - пропиткой, чешуйками и белоглазкой; в темноцветных почвах - пропиской и белоглазкой; в черноэемовидных почвах больших падин - белоглазкой, »уравчикэми и прожилками; в со-лодях - белоглазкой, журавчиками, кутанами, прожилками, выцветами карбонатов по отмершим корням растительности.

Все.карбонатные :н о во о б р аз ов ан ия ~ ис сле дованных-почв : приу ро т -чены к: иллювиальна-карбонатны^ горизонтам, в ¿которых; наблюдается;; максимальное общее содержание'карбонатов; Наибольшее¿разнообразие карбонатных стяжений обнаружени и .солодях, .что объясняется кон- • трастностью их гидротермических условии, приводящей, к быстрому':и сильному пересыщению почвенных.'растворов. .Следствием .этого является; выпадение, кристаллов кальцита:при.испзрелии.почвенных, раотво--ров.яа стенках .пор самых:разнообраэных'размердв:и,конфигураций и:; образование различных:форм:карбонатных.новообразований.,.

Приуроченность различных морфологических видов карбонатных: новообразований к определенным почвенным типам И1 генетическим горизонтам, отсутствие.карбонатных.аккумуляций в почьообразующей породе, соответствие морфологических форм карбонатных стяжений , современным условиям водного режима и конфигурациям порового.пространства различных почв свидетельствуют.о том, ,что карбонатные^ новообразования имеют почвенное происхождение..

Белоглазка присутствует во всех: исследованных - почвах;\причем. в ряду; солонец - светло-каштановая почва—темноцве*ная почва за-, падин - черноземе видна я почва больших..падин -сслодь, ;а также при проведении:мелиорации белоглазка приобретает:более.светлую окрас--ку, увеличиваются ее обилие и размеры. Вероятно, .высокая биологическая активность, повышающая.концентрации С0£ .почвенного^воздуха темноцветных почв западин и больших падин, «'.контрастные гидротермические условия солодей создают благоприятные условия для формирования более обильной и крупной.белоглазки..

Количество сегрегированных карбонатов^в большинствеисследованных почв составляет от:2 до от*их общего содержания . (табл. .2); Мелиорация приводит к уменьшению количества: сегреги- -ровзнных карбонатов; что связано с механическим разрушением'кар-?-

Таблица 2

Содержание СаС03 в стяжениях {%) и количество карбонатоз, сегрегированных в новообразования <% от их общего содержания)

Г

У чао- !

тон

Почва

Горизонт, глубина, см

!кодиче-" Тип ново-1ство (обраэова-|сегре- ¡нии

1 тирован} ных кар+ боватов)

I ^ !

Содержание карбонатов в новообразованиях (% на воз-дуишо-сухуи навеску)

Целина Солончаковый

солонец В2^а2(14-32) 51,30 белоглазка 11,50

Светло-кашта-

новая Вг^а2(69-Ю9) 21,80 белоглазка 39,90

Темноцветная

лочва западин В2С_2(61-104) 11,96 белоглазка 40,60

Чернозеыовид-

кая почва боль- 23^2(81-135) 14,00 белоглазка 61,65

июс ладин ВСС8г(135-220} 9,00 белоглазка 57,72

Солодь ВЗСа2С 100-170) 8,50 белоглазка 51,29

журавчия 60,50

."Новая Светло-яашга- В2^аг<65-1Ю) 5,95 белоглазка 41,40

опыт" новая вз^гцю-ш) \ ■ чешуйки 10,12

Темноцветная

почва заладив В2Са2(75-164) 3,12 белоглазка 63,90

"Гоо- Солончаковый

фоад" солонец 2,64 белоглазка. 80,40

Свегло-каага-

вовая вгСагсб5-юо) 4,98 белоглазка 17,97

Темноцветная

почва западин 8,2^2(75-105) 1,79 Оелоглаэна 26,70

Мелио- Чернозеыовнд- ВЗСа2(7б-Ю0) . 3,00 белоглазка 45,45

риро- ная почва взСагсюо-пб) 15,00 белоглазка 31,08

ванный больших падив ВССа2(Ш-180) 9,00 белоглазка 16,53

яуравчик 61,36

Солодь всСаг<1эо-1бО) 4,20 белоглазка 65,09

' журавчик 83,90

бонагных конкреций при плантажной вспашке и их растворением под влияв иен дополнительного количества влаги. Содержание СеС0_ в

I 3

различна* типах новообразований увеличивается от пропитки и бело- -глааки с диффузными границами (11-4855) к белоглазке с отчетливыми границами и журавчикам (47-7?%) и для однотипных новообразований в ряду почв солонец- светло-каштановая-темноцветная почва эаладин-черноземовидная почва больших падин-солодь (табл. 2). Глава 1У. МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ й НЕКОТОРЫЕ ШСТАМШМИЧЕШШ ОСОБЕННОСТИ КАРБОНАТОВ При исследовании карбонатного материала рентгеновским методом было установлено, что преобладающим минералом в них является кальцит. На основании величины межплоскостного расстояния 0,302-0,303 ни, соответствующего наиболее интенсивному дифракционному максимуму, можно заключить, что карбонатный материал исследуемых почв содержит незначительное количество М^ООд (< 5%), В качестве примесей в составе карбонатных новообразований присутствуют кварц, полевые шпаты и глинистые минералы, причем их содержание уменьшается от пропитки и белоглазки с диффузными границами к белоглазке с отчетливыми границами и журавчикам, а в однотипных новообразованиях - в почвенном ряду *солонец-светло-каштакови! почва-темноцветная почва западин-черноземовидная почва больших падин-солодь.

Изучение кристаллохинических особенностей некоторых типов. карбонатных новообразований методом ИКС показало, что известковые стяжения черноземовидной пахотной почвы представлены более совершенными кристаллами кальцита, по сравнению с почвами солонцового комплекса.

Главе У. ТЕРМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, СОДЕРЖАНИЕ, ПРОФИЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И БАЛАНС КАРБОНАТОВ В ПОЧВАХ Карбоната исследованных почв диссоциируют в двух интервалах температур «20-780°, 780-920° (иногда появляется третий средне-температурный эндотермический эффект - 780-890° (рис. I), Существование двух и более эндотермических эффектов диссоциации карбонатов связано о их разным содержанием и различием в размерах, фор-

Рис, I. Термограммы карбонатов: А - белоглазка из целинной солоди, . . горизонт ВЗГп2, глубина 100-170 см; Б - рассеянные карбонаты из целинной светло-каштановой почвы, глубина 70-80 си.

*

В исследованных целинных солонцах.рассеянные карбонаты встречаются с яоверхвооти, а в ряду почв светло-каштановая-темноцветная почва эаладин-чернозешвидкая почва больших падин-солодь граница вскипания опускается, что связано с особенностями водного режима (ряо. 2). Во всех целинных почвах на глубине 50-130 ем наблюдавтоя иллпвиально-карбонатный горизонт, л которому приурочены характерные для данного типа почз'карбонатные отяяения (рис. 2).

Проведение мелиоративных мероприятий для почв солонцового комплекса приводит к увеличению содержания карбонатов в верхней 20-сант«метровом олое солонца и к появлении их с поверхности з

12 îSCaCCL

8 . 12 '-------

4 8 12 £СаСО„ О

16.

4 8 12 №аСО„

2. Общее содержание карбонатов, содержание активных карбонатов и распределение карбонатных

новообразований в почвах полупустынной зоны: солончаковый солонец - I- целина, 2- "Новый-

опыт", 3- "Госфонд", "Гослесополоса" (под кулисой), 5- 11 Гослесополоса" (меккулиеный);

светло-каштановая почва: 6- целина, 7- "Новый опыт", 9- "Госфояд% 5- "Гослесополоса";

темноцветная почва западин: 1С- целина, II- "Новый опыт", 12- "Госфонд", 13- "Гослесо-

полоса" ; черноэемовидная почва больших падип: 14- целина, 15- мелиорированная; солсдь:

16- целина, 17- мелиорированная. Профильное распределение:—общего содержания карбонатов

-содеряаяня активных каобонатов. Карбонатные новообразования: о - белоглазка, • - белоглаз-

ка с диффузными границами, й - пропитка, ♦ - чеыуйки, с=1 - журавчики, м - прожилки,

У - кутаны, <™ - выцветы карбонатов по отмершим корням-

остальных почвах солонцового комплекса, при этой происходит обеднение карбонатами аижележащего 20-сантиметрового слоя, что связано с воздействием плантажной вспашки с оборотом'пласта для солонцов, а для светло-каштановых и темноцветных почв западин -привносом карбонатов с солонцов. Максимальное содержание карбонатов в верхней 20-сантиметровои слое наблюдается в почвах, мелиорированных в течение 25 лет.

Высказано предположение о возможности образования кальцита из гипса в мелиорированных почвах. Система агролесомелиоративных мероприятий не вызывает потери карбонатного материала из почвенных профилей даже за № года воздействия мелиоративного процесса. В условиях выщелачивания гияса под влияниец дополнительного увлаж-ненияостающиеся в пахотном горизонте карбонаты являются основным источником кальция в почвенном растворе и в ооетаве ПШ.

Во всех исследованных почвах наблюдается отрицательный баланс карбонатов. Абсолютные потери карбонатов из почвенных профилей максимальны в темноцветных почвах западин, больших падин я соло-дях (100 кт/н?), а в солонцах и светло-каштановых почвах состав-ляп; линь десятки кг/м^ (табл. Э),

Содержание активных карбонатов, представленных наиболее высокодисперсными частицами, диссоциирующими в области низких и средних температур, составляет в исследованных почвах 0,5-15$ ■ (ЭО-655( от общего содержания карбонатов). Кривые профильного распределения активных карбонатов повторяют кривые общего содержания карбонатов, Наибольшее содержание активных карбонатов (11-13$) приходится не,иллювиально-карбонатный горизонт (рис. 2).

Таблица З -

Бал - .ерОонатов в почвах

Участок } Почва {^Баланс, кг/м2

Целина солончаковый солонец -50,90

светло-каштановая

темноцветная почва западин -135,90

черноземовидная почва больших падин -52,12

солодь -107,20

"Новый опыт" оветло-к в ютановая -50,90

темноцветная-почва западин -135,70

"ГООЦЄЄОЛСЛМА" ' солончаковый солонец (под кулисой) -21,60

солончаковый солонец (иежкулисвый) -33,90

светло-каштановая

темноцветная почва западин

Мелиориро- черноземовидкая почва больших падин -m.

ванный солодь -121,1)5

хБалано - разница в содержании карбонагов между почвенный профа-. лем и почвообразующей породой".

Глава її. ОСОБЕННОСТИ ШКРО С ТРОЕНИЯ КАРБОНАТОВ Все типы карбонатных аккумуляций исследованных почв, кроме внутренней части журавчика солодея, характеризуются хорошей окристаллизованномыо материала и резко отделяются от глинистой плазмы (рис. 3). В ряду солонец-светло-каштановая почва-темноцветная почва запалив, а также при их мелиорации наблюдается тенденция к формированию в составе белоглазки более крупных кальцитових кристаллов, обладающих более правильными идиоморфныыи очертаниями и более плотно упамиэнных (рис. 3,1, 3.2, 3.3). Неправильная форма и сглаженные очертания кристаллов кальцита белоглазки солончаковых солонцов свидетельствуют об их частичном растворении и перекристаллизации (рис, 3.1), Идиоморфные очерта-

X ¿0

X гооо

X 3000

х 10000

Ч$- да-: ¿а

х 3000

ш

тш

X 1000

■Ч1 I У

Щт

>и*| г*

к. 14

X 3000

Рио, 3, Электронные микрофотографии карбонатных новообразований: I- белоглазка с диффузными границами из целинного солончакового солонца, глубина 20-Й см; 2- белоглазка из

целинной: сБегло-каштановой; лочвы,■ глубина 40-60 см; 3- белоглазка -из целтшсйтемноцветнай.почвы,,глубина 70-90 см: 4- белоглазка из черноземной.целинной.почвы, глубина .135-220 ем, 5- белоглазка из целинной солоди, „глубина 170-190 см; б- белоглазка из.;целинной.светло-каштановой, почвы, глубина 40-60 см; 7- внутренняя поверхность ¡куравчияа из:черноземовидной мелиорированной почвы, глубина II6-I80 cu; 8--внешняя поверхность луравчика из черноземовйдноН.мелиорированной почвы, глубина 116—ISO см; У—внутренняя поверхность куравчика из мелиорированной солоди, глубина 130-200 см. . *

нияу .прямые ребра, слоистый, гранный рельеф кристаллов кальцита ..в з белоглазке: в.светло-каштановой.и темноцветной почвы западин. яв—~ ляшся .признаками.их:современного роста (рис, 3.2, 3.3); ,

Белоглазку исследованных почв можно отнеети к первой и второй стадиям формирования кристаллических агрегатов но Д.П.Григорьеву .(1961) ;--стадии свободного роста индивидуальных кристаллов:-в.поровом .пространстве и:стадии совместного роста беспорядочно ориентированных кристаллов;

Белоглазка темноцветных черноземовидных почв больших падин и:солодей предетавяена более крупными кристаллами (8-10 мкм), но имегшшьменее правильную форму, чем кристаллы белоглазки почв солонцового комплекса.(рис. 3.4, 3.5).

В^отличие ог;журавчиков чарноземовидных почв больших падин,

внутренние.и внешние поверхности которых представлены кристалла-

1

ми с оплавленными неровными ребрами размером 6-12 мкм {рис. З.б, 3.7); .внутренняя поверхность журавчинов солодей представлена сплошай, карбонатной плазиой, разбитой многочисленными тончайшими-трещинами (рис.,3.8),,что связано с более рыхлим сложением чернозеиовидных.почв..

В:ряде случаев кристаллы кальцита сложены мелкими овальными ■ частицами, .ииеющимв^разаэра коллоидных частиц. Это позволяет предположить, чю кристаллизация кальцита может происходить из коллоидных растворов'(рис. 3.9),

Глава УЛ. О ГЕНЕЗИСЕ КАРБОНАТОВ В ИССЛЕДОВАННЫХ ПОЧВАХ

. Так как в большинстве изучении почв рассеянные карбонаты в нижних горизонтах являются единственной формой существования карбонатного.материала, можно предположить, что они наследуются почвой от материнской породы и, следовательно, являются первичными. Унаследованные от материнской породы расоеяпные карбонаты имеют повышенную способность к мобилизаций и сегрегации в горизонтах, которые подвергаются ежегодному промачиванию и характеризуются максимальной концентрацией С02 в почвенном воздухе. Перешедшие в раствор карбонаты подвергаются выщелачиваний из верхних горизонтов в нижние в форме истинных или коллоидных растворов, причем часть карбонатов выщелачивается за пределы почвенного профиля, а часть подвергается перекристаллизации и сегрегации, образуя иллю-виально-кербонетный горизонт и приуроченные к нему новообразования. Основная масса рассеянных карбонатов наследуется почвами от материйской породы, в то время как карбонаты,* сегрегированные в различные типы карбонатных аккумуляций, являются продуктами почвообразования. Разнообразие морфологических форм карбонатных аккумуляций и особенности их микростроения в исследованных почвах объясняются особенностями водного режима почв и структурой поро-.вого пространства. В солодях контрастные условия увлажнения определяют наибольшее разнообразие карбонатных аккумуляций. Крупные размеры белоглазки в темноцветных черноземовидных почвах западин и больших падин связаны с наличием крупных пор. Глава УШ. АКТИВНОСТЬ ИОНА Са2+ В ИССЛЕДОВАННЫХ ПОЧВАХ, В СВЯЗИ

■С ПРИСУТСТВИЕМ В НИХ КАРБОНАТНОГО МАТЕРИАЛА - - -В большинстве образцов из карбонатных горизонтов, не содержащих гипса растворимые соли, активность Са^+ при соотношении почва-вода * 1:1 колеблется в пределах от 0,0020 до 0,0040 моль/лц

а величины рСа2+ в диапазоне от 2,4 до 2,7 (табл. 4).

Таблица 4

\ ' ' Оценка состоянии карбонатного равновесия в карбонатных

горизонтах исследованних почв по данным измерений

ионоселективными электродами

' йй Почва Гори- Глуби- Ойа^хЮ' -3 4 риа ¿рн-р^а-ри.^

о зонт на, см моль/л

о при соотношении почва:вода

(Л >. 1:1 1:0,2 1:11:0,2 1:1 1:0,2

I 1 ? ! з 1 4 ! 1 5 " I 6 ! 7 | 8 ! 9 1 Ю

Светло- В2гса 48-69 2,8 5,5 2,56 2,26 9,70' 9,40

каштаа. вгКаг 69-109 3,6 ' 6,3 2,44 2,20 10,32 9,68

Темно- в^а2 61-104 2,5 10,0 2,60 2,00 ,-£,74 9,40

га цветная БЗСа 104-175 5,0 8,3 2,30 2,08 10,46 9,62

Б § всСа 175-230 5,1 ' 12,6 2,29 1,90 10,55 9,74

Черно- взСа 61-82 3,0 8,9 2,52 2',05 9,42 9,35

земовиД' - взСа2 82-135 3,0 И,2 2,52 1,95 10,18 9,15

нея БССв2 13^-220 2,3 5,8 2,64 2,24 10,10 9,В4

Солонец АП8Х.Са 0-26 0,5 4,6 3,30 2,34 9,32 8,70

Светло- Апах.Са 0-33 10,0 10,5 2,00 1,98 10,82 10,22.

кашта- Б2Са 33-65 3,3 4,0 2,48 2,40 10,74 10,14-

* нован вг1Са 65-110 г,6 2,9 2,58 2,54 11,18 10,34

Я Д ф Темно- В2Са 47-75 3,5 _ 3,9 2,46 2,16 10,06 9,92

в' цветная вг^г 75-120 2,5 7,2 2,60 2,14 9,70 9,70

(Ч о Б2Са2 120-164 2,8 2,56 2,34 10,24 10,10

П-1 164-220 3,2 5,0 2,50 2,30 ГО,20 10,00

Солонец Апах>Са 0-40 5,1 . П,2 2,29 1,95 10,79 10,65

Светло- .Апах.Са 0-42 М 14,5 2,34 1,84 10,34 9,94

кашта- Б21Са 42-65 3,2 5,3 2,5 2,28 10,14 10,12

новая 65-100 1,9 4,6 2,73 2,34 10,25 10,24

БЗСа 100-145 1.Э '3,9 2,73 2,41 10,49 10,11

II' I >.г I "3 I 4 15 16 17 \ Э ! 9 ! 10

[Темноцвет- - Апах.Са 0-50 2,5 9,0 .2,60 2,04 -9,88 8,82

ная 32Са 50-75 2,8 7,9 2,56 2,10 10,06 9,28

'В2Са2 . 75-105 2,3 21,9 2,64 1,66 10,18 9,76

взСа 105-190 2,0 7,9 , 2,70 .2,10 10,08 -9,62

"й* всСз 130-215 1,7 21,9 . 2,76 1,66 10,24 10,14

о ■©1 Солонец Апах.Са 0-43 2,6 1,7 2,58 "2,76 9,54 : 9,22

1 (кулиса) взСа 43-7? 1,7 л1,7 2,76 2,76: 10,22 9,10

.Солонец Апах.Са "0-31 0,6 : м 3,23 2,37 9,15 9,19

(межку- Апах.Са2 31^0 1,3 4,6 : 2,50 2,34 10,18 9,82

ЛИСНЫЙ) взса 40-84' 0,9 4,6 3,05 2,34 10,29 9,34

Светло- Апах.Са 0-20 4,5 8,3 2,35 2,08 9,91 10,09

каштано- Аплант»£а 20-34 2,5 7,6 ;2,б0 2,12 9,88 9,86

*Ь о вая вэСа2 34-73 I»? 1,1 2,77 2,98 10,11 9,24

о ч о взСа 73-111 4,7 2,1 3,33 2,68 10,41 10,12

с о ц Темно- Апах.Са 0-24 5,8 21,4 2,24 1,67 9,18 7,65

« цветная Апах.Сд 24-42 27,5 2,38 1,56 10,06 9,74

о а : В2Са2 42-55 3,3 11,0 2,48 1,96 9,30 9,42

с ВЗСа 95-121 1,2 7,2 2,92 2,14 5,44 9,30

« а БЭСа 121-157 0,7 2Л ■3,16 2,6с! 9,70 9,52

« я л (Ч Черноэемо- " В2*.Са 51-76 2,2 10,0 2,66 .2,00 8,60 8,72

о . р. видная ВЗСа2 76-100 2,8 7,9 2,55 2,10 9,89 9,56

СО взСаг 100-116 2,6 8,9 2,55 2,05 9,93 9,57

■ ез ВССа2 116-180 3,5 7,6 2,45 2,12 10,05 9,60

/Расчет карбонатно-кальциевых равновесий при/соотношении ::почва:вода 1:1 показывает, что в 20& образцов из карбонатных не-гзасоленных горизонтов уровень активности:Са2+ в жидкой $азе хорошо соответствует реакции осаждения - растворения кальцита. 8 основной массе образцов (61%) наблюдается некоторая :пересып;ен-ность жидкой фазы по кальциту, что мокио объяснить1 наличием-в.

системе пузырьков воздуха с более высоким Рэд^, чем атмосферный воздух-

Расчет карбонатно-кальциевых равновесий при соотношении почва:вода = 1:0,22 обнаруживает недонасыщенность жидкой фазы по кальциту, что объясняется, вероятно, замедленным растворением СаСОд при пониженной влажности (табл.

Карбонаты являются существенным фактором поддержания достаточно высокой водопроницаемости исследованных почв, что благоприятно сказывается на протекании процесса мелиорации,

В Ы 3 О Д Ы .'... .. ■

1. В исследованных почвах карбонаты представлены формами, равномерно рассеянными в почвенной массе, и различными типами новообразований» Предполагается, что основная масса рассеянных карбонатов наследуется.почвой от материнской породы. Установлено, что карбонатные аккумуляции представлены в солончаковых солонцах . пропиткой и белоглазкой, в светло-каштановых почвах - пропиткой белоглазкой и чешуйками,'в темноцветных почвах - пропиткой и белоглазкой, в черноэемовидных почвах больших падин - белоглазкой, куравчява.ми и прожилками, в солодях - белоглазкой, куравчиками, кутанами, прожилками, выцветами карбонатов по отмершим корняи растительности. На долю сегрегированных карбоаатов приходится 2-15% от их общего количества.

2. В ряду солонец-светло-каштановая почва-темноцветная почва западин—черноземовидная почва больших падин-солодь в связи с особенностями водного режима снижается верхняя граница вскипания, возрастает обилие и размеры белоглазки и содержание в ней СаС03.

3. Приуроченность различных морфологических видов карбонатных новообразований к определенным почвенным типам и генетическим горизонтам, отсутствие карбонатных аккумуляций в почвосбра-

зувдей породе, соответствие морфологических форм карбонатных стякений современным условиям водного режима и конфигурации норового пространства различных почв свидетельствуют о том, что карбонатные новообразования имеют почвенное происхождение.

4. Карбонатный материал исследованных почв представлен чио-тым кальцитом различной степени совершенства кристаллической решетки.

5, При нагревании почвенные карбонаты диссоциируют в двух температурных интервалах (620-780° и 780-920°С), что объясняется особенностями их микростроекия. Количество карбонатов, диссоци-

. ируодих при более низких температурах, в большинстве исследуемых почв соответствует содержанию активных карбоиаюв, определяемых по методу Друияо.

6. Термический метод, по сравнению с другими нетодаыи количественного определения карбонатов, обеспечивает лучшую правильность получаемых результатов при хорошей воспроизводимости и ио-жет давать некоторую информацию об особенностях микростроения карбонатного материала.

7, Все типы карбонатных аккумуляций, кроме внутренних частей куравчиков в солодях, характеризуются хорошей окристаллизован-носгью.

8. 3 белоглазке из солончакового солонца кристаллы кальцита имеют признаки растворения, что можно объяснить высокой конвой силой почвенного раствора. В остальных почвах для кристаллов кальч-цига в новообразованиях характерны признаки роста. Белоглазка откосится к первой и второй стадиям формирования кристаллических'.' агрегатов по Д.П.Григорьеву.

9, Выявлено, что кристалла кальцита в новообразованиях состоят из овальных частиц коллоидного размера, что согласуется с

гипотезой некоторых авторов о возможности образования кристал-1 " лов кальцита из коллоидных растворов.

^ 10. В процессе мелиорации наблюдается некоторое увеличение общего содержания карбонатов в пахотном горизонте при снижении количества новообразований за счет их механического разрушения сельскохозяйственными орудиями при ежегодной обработке почв. Высказано предположение о возможности образования кальцита из гипса.

11. На поздних стадиях мелиорации, когда дополнительное увлажнение приводит к полному выщелачиванию гипса из пахотного горизонта, сохраняющиеся в нем карбонаты- являются Основным источником кальция в почвенном растворе и ППК и, следовательно, оказывают определенный иелиоративный эффект,

12. Акгивгость ионов кальция1 в карбонатных кезасоленных безгипсовых горн ai ¡иах при соотношении почва:вода = 1:1 колеблется

в пределах 0,0р2-0,004 ноль/л, что соответствует активности кальция в pacïsopax, насыщенных noCaCOg при Рц^ атмосферного воздуха или несколько превышает эту величину, -

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Карбонаты в целинных и мелиорированных .почвах Северного Прикаспиа. Сб.: 11 Микро морфологи я антропогенно измененных почв", M.î "Наука", 1988, с. 58-97 (в соавторстве).

2. Карбонаты в солодях Северного Прикаспия. Сб.: "Свойства и пути мелиорации засоленных почв", Новочеркасск, 1585, с. 32-40 (в соавторстве).

3. О термической методе количественного определения карбонатов. Сб. ¡"Химическое состояние солонцов я их мелиорация"Новочеркасск, I9S6,"о. 73-76 (в соавторстве).

- гь -

Опыт комплексного изучений почвенных карбонатов. Сб.: "Современные физические и химические методы исследования почв", МГУ, с. І7І-І94 (в соавторстве).

5. Анализ данных по содержанию карбонатов в кэрбонагно-иллЬ-эвальком горизонте лиманной солоди. Почвоведение, 1588, № 5, о, с. 2Э-ЭЭ (в соавторстве).

6. Карбонаты в целинных и мелиорированных почвах солонцового комплекса и солодях, Труды IX конференции молодых ученых факультета почвоведения МГУ, 1987 (в печати).

Л10678 от 22/П-90г.?ак,293р.Тяр.Ю0.Тип.В/0 "Знание"