Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Коллоидно-химическая характеристика процесса трансформации органо-минеральной тонкодисперсной части дерново-подзолистых супесчаных почв Украинского Полесья при длительном применении удобрений

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Коллоидно-химическая характеристика процесса трансформации органо-минеральной тонкодисперсной части дерново-подзолистых супесчаных почв Украинского Полесья при длительном применении удобрений"

г

УКРАИНСКАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ ЯШ УКРАИНСКИЙ НАУЧНО-ИССШШАетЬСККЙ ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

и Агротт ж. а.н.сожловского

/

/ На правах рукописи

Мирошниченко Николай Николаевич

УДК 631.4 '

кожйдо-хишческая характеристика

/ ПРОЦЕССА ТРАНСФОРМАЦИИ ОРГАНО-МИНЕРАШОЙ ТОНКОДСТЕРСВОЙ ЧАСТИ ДЕЕВОВО-ПОДЭОЛИСШХ СУПЕСЧАНЫХ ПОЧВ УКРАИНСКОГО ПОЛЕСЬЯ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПИШЕНЕЭШ УДОБРЕНИЙ

Специальность - 06.01.03 - агропочвоведеяие и агрофиэгяа

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Харьков - 1992г.

Диссертационная работа-выполнена в Украинском научяо-иссле довательском институте почвоведения и агрохимии им.А.Н.Соколовского

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор ДНЩПЦЕНКО А.Я.

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук,

ПОЛЛШ Н.И.

доктор сельскохозяйственных наук, "<;;г:сс:. ашьянинов и.и.

Ведущее предприятие - Украинский НИИ земледелия

Защита состоится " "_____ 1992 года

в _ часов на заседании специализированного совета К 020.43.01 . в Украинском научно-исследовательском институте почвоведения и агрохимии им.А.Н,Соколовского по адресу : '310024, г.Харьков, ул.Чайковского, 4

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан п/3™ апреля 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат сельскохозяйственных наук 'уЬ&ъю Е.Ф.Павленко

ОЕЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОЩ

Актуальность теш. Украинское Полесье занимает 14,5% плода респу&шкк.В структуре почвенного покрова этого региона здущее место принадлежит дерново-подзолистым почвам преимутцест-шно легкого гранулометрического состава,занимающим в пашне бо-эе 2 ыля.га.Своеобразие этих почв состоит в том, что различия на ювне подтипа тесно связаны с ыезо- и микрорельефом а обуслов-тают значительную неоднородность ряда их ваднейикх свойств.

Наряду о изменчивостью свойств дерново-подзолистых супесча-IX почв,определяемой генетическими особенности,существуют оп-здалешше коррактивы.налагаеше хозяйственной деятельностью чэ->века ж приводящие к антропогенной изменчивости почв,Однако в ^стоящее время нет достаточно ■ четки диагностических показате-зй,позволяющих подразделить эти почвы по степени их изменения процессе окультуривания (Полевой определитель пстав,IS8I) .Рядом :следователей отмечается усиление алшиаяьных процессов под шшием антропогенной нагрузки,однако выводы делаотся на осяо-авш лишь- некоторых морфологических и агрохимических свойств, ведения разрознены -к не дают возмаякосиг' счкгать наблюдаемое зление достаточно выраяеяным процессом» •

Таким образом,в ресурсосберегаюзщх и природоохранных целях • еобходшо углубленное изучение воздействия различных агроприе-эв.яа потенциальное плодородие я дальнейшее развита© дерново-эдзодшзтых супесчаных почв,а также поиск эффективных методов ¡гагностш® деградадиоянЕХ процессов..

Паль и задачи исследований. Цаяью вант исследований явля-ось изучение воздействия длительного применения минеральных,ор-аническах удобрений я извести на органо-шнеральнук тонкодис-ерсную часть (коллоидный кошиеяс) дерново-подэйлястах супесча- . их почв, установление закономерностей и полек диагностических оназатеигей этого процесса.

Б задачи исследований входило

1.Разработать систему кйллоидно-хз.тческзх показателей,доз-одяющузо наиболее полно характеркзоёать изменения в коллоидной омплексе и в то ае время пригодную для широкого прюгекёнпя.

2.Выявить существенные изменения свойств дерново-подзадис-ых супесчаных почв при длительном применении удобрений,которые отут служить диагностэтесклш. шказателяил этого процесса.

3.Изучить воздействие дательного применения удобрений на органический и минеральный компоненты тонкодисперсной части де£ ново-подзолистых супесчаных почв Украинского Полесья и основные его последствия.

Научная новизна. Разработан комплекс коллоидно-химических показателей,характеризующий важнейшие свойства поверхности тон-кодксперсной части почвы.На базе длительных опытных стационары располскенных в Украинском Полесье,установлено существенное вт яние применения минеральных и органических удобрений на количе( венные и качественные характеристики тонкодисперсноЁ части дер] во-подзолистых супесчаных почв .Полученные данные позволяют пpeJ полошись наличие самостоятельного процесса -"антропогенного аи вяяровашя", обусловленного длительным воздействием ионов удобр-ниё на коллоидный комплекс почзы и приводящего к обезыливашго элювиальных и шшпвгтльннх горизонтов.

Основные защищаемые поддавши :

1.Длительное применение минеральных и органических удобре приводят к потере верхними горизонтами дерново-подзолистой суп чаноп почвы ее тонкоддсперснай части,что особенно-лдюявдяется переходных элшиально-ишшвиальных горизонтах.

2.В результате процесса антропогенного вливиировашш оста и;аяся тонкодпсперсная часть почвы.характеризуется более крупны средними размерами частиц, большим содераанием гумуса ш большей емкостью поглощения на единицу поверхности.Однако в целом в пс пахотных горизонтах почвы снижается емкость поглощения и соде! хание основных элементов питания.

3.Диагностическими показателями процесса антропогенного элввиированкя могут слузить содержание в почве тонкодасперснш частиц I группы пепткзадионного анализа и содерканае в почве илистых частиц гранулометрического анализа (в меньше!! степени! а показателя!»; стабильности коллоидного комплекса - насыщенно* его двухвалентными катионами и эяектроышетическиЁ потенциал почвы. .

Практическая ценность работы. Проведенными исследованиям установлено,что в дерново-подзолистых супесчаных почвах под к якяем длительного применения генеральных и органических удобр ний уменьшается содержание тоакодисперс ых частиц, емкость пог. щения, снижается способность почв адсорбировать питательные ве

1ества,что обусловливает снижение потенциального плодородия.Это ¡ледует рассматривать как частный случай деградации название • юча.Дия оценки изменения тонкодисперсной часта почв сод влияет ем удобрений обоснована система показателей .позволяющая ха-зактеризовать качество поверхности частиц я пригодная дая мас-:ового примен ешя. Нехохорые из показателей могут быта испсяьзо-¡аны для диагностики деградации дерново-подзолистых супесчаных ючв.Предложен экспресс-метод определения содержания тонкодпе-шреной часта почвы.Результату исследований были использованы зотрудниками Черниговской ж Волынской опытных станций в подго-совке рекомендаций по системам удобрений и обработки почвы.

Апробация работа. Результаты исследований, основное научные изложения и выводы далакены и обсуядены на конференциях молодых гченых в УкрШЙ почвоведения и агрохимии (г.Харьков,1989г.,1990г. :991г.),Северо-Западном НИИ сельского хозяйства (г.Санкт-Петер-5ург, 1990г. ),УкрНЮ1 земледелия (г.Киев,1991г.),а"такяе на конфэ-зенции,посвященной ЮО-летаи Харьковского СХЙ (1991г.).

Публикации. Материалы исследований опубликованы в 5 научных заботах.

Структура к объем диссертации. Диссертационная работа состо-' гт из введения,6 глав,общих выводов и предашений,списка исполь-юванной литературы.Общий объем работы страниц машинописного текста.В тексте таблиц, рисунков.Спксок литературы насчитает названий,в том числе источников на иностранных языках.

СОДЕШНИЕ РАЕОШ

Природные условия объектов исследования

В главе приведены особенности геологического и геоморфологи-теского строения, климата,растительности я лочвообразуицах пород Украинского Полесья.Установлено,что по климатическим условиям зпытные стационары Черниговской ГОСЮС и Украинского Ш5И земледелия близки мазду собой и характеризуются большей конгинент&чь-юстыо.чем объект,раслояскенный на территории Волынского Полесья [ГТК соответственно 1,23 ; 1,28 ; 1,52) Дана характеристика ти-ичного состава и строения водно-ледниковых отложений.ва которых йоршруются изучаемые почвы.

Почвеяно-генетическая характеристика изучаемых объектов ж метода исследования почв

Объектом наших исследований были дерново-подзслистые супесчаные почвы »которые являются зональными доы Полесья Украины и преобладают в почвенном покрове.Наиболее характерными признакам этих почв являются низкое содержание илистой фракции,органического вещества, слабая буферность и низкая емкость поглощения.!? составе гумусовых веществ углерод фульвокислот' преобладает над углеродом гушноЕых кислот.Перечисленные свойства неблагоприята сказываются на продуктивности дерново-подзсишстых почв (Деревянно Р.Г. .Кузьшчев В.П., 1975).Усиление дренированности Полесской низменности привело к более интенсивному выщелачиванию,что способствует большей элювиированноста профиля (Ковалишин Д.И.,1981 Изучаемые наш объекты расположены на территории Волынског Киевского и "Черниговского Полесья,что позволяет обобщить результаты исследований для всей зоны Полесья Украины.На всех объекта были заложены базовые разрезы,морфологическое описание которых приводится в главе.

На Черниговской опытной станции влияние продолжительного внесения минеральных и органических удобрений на коллоидный ком плекс почвы изучалось на следующих стационарах :

- многофакторный палевой опыт по изучению систем обработки почв (вспашка,плоскорезная,дисковая и комбинированная) при различном фоне удобрения (0,1,2 КРК) - ведется с 1977 года ;

- полевой опыт по изучению систем удобрения (зеленое удобрение, минеральное,роганнческое,комплексное) - ведется с 1981 года ;

- опыт в стационарных лизиметрах по системам удобрения - ведете с 1974 года.

На опытном стационаре Украинского НИИ земледелия,заложенно в 1970 году,изучали следующие варианты : I.Контроль,без удобрений и мелиорантов 8.Навоз Ют/га + Я70Р65К65 + известь 1,0 Нг

14.Навоз 10т/га"+ ЙХ40Р130КХ30

15.Навоз Ют/га + Л^^зо^зд + известь 1,5 Нг.

На опытном стационаре Волынской П5СЯЗС длительностью 21 го изучали варианты : контроль,фон-известь. 1,0 Нг,а также с минеральной .органической и органо-минеральной системами удобрения.

Почвенные образцы отбирали согласно общепринятой методике 1сяевой определитель почв,1981) по генетическим горизонтам и по Э- и 20-сантиметровнм слоят.

В лабораторных условиях в отобранных образцах почвы определяй : гранулометрический состав почвы (по Качинскому H.A.),сосав водной вытянкй (по Аринушкиной Е.В.)»содержание обменяо-по-ющенных оснований^вытескяешх CHgCOOßH^,активность ионов (Ca2t» it) о помощью ионоселективных электродов ,рН в пасте потвнцяо-зтрическим методом,емкость поглощения (по Крупскому Н.К.),общее >деря:ашге гутдуса (по Тюрину И.В.),фракционно-групповой состав нуса методом Тюрина И.В. в кодификации Пономаревой В.В.и Плот-шовой Т.А. )1дянералогическпй состав (по положению базальных флексов,Горбунов H.H.,1971),содержание аммиачного азота опрэ-шпш в вытякке KCl калориметрическим методом,содержание под-сшых фосфора и каляя-по Кирсанову А.Т,

Определение содерзания в почве тонкодксперсного материала и •о фракционирование выполняли методом Талина А.Ф.,модай1циро-1нным в лаборатории коллоидно-химических,способов охраны почв ¡КИПА (Дешдиенкс А.Я.,Еелоненко Г.М. .Квашна А.Д.,Мирспшичэн-' | H.H.).

В выделяемой тоякодисперсяой часта почвы определяли : удель-ю поверхность (по Кутклеку М.),емкость поглощения (по Крупско-• Н.К.),содержание гуцуса (по Ткршу И.В.),а таксе содержание тательЕых веществ вытеперёчисленнымя-методами,

В изучаемых почвах определяли комплекс электрокинетяческих казателей,включающий дзета-потенциал методом элзктроосмоса,по-рхностную проводишсть,коэффициента' эффективности и етруктур-го сопротивления (Злочевская Р.И.,3ридрихсберг Д.А.).

Намученные результаты обрабатывали матемагически с приз,юнеем факторного анализа по методу главных компонент,а такге медом дисперсионного анализа,

Для выявления связи коллоидно-хишчсских показателей с био-одуктивностыо сельскохозяйственных культур бнл заложен модель-й опыт в делительных колонках.а такае использовались данные окайности,предоставленные сотрудниками опытных станций.

Изучение коллоидно-химических свойств почв (обзор литературы) В главе прослеживается история изучения ксшгоидяо-хишческкх

свойств почвы,состава и строения коллоидных частиц.Особое внимг ние уделено изучению электрокинетических показателей,в частносз определеншо дзета-потенциала различит® методами,недостаткам и достоинствам этих методов.Сделан вывод о необходимости создаяш системы коллоидно-химических показателе?:,которая бы отражала сс тояние коллоидного комплекса почвы и могла применяться в практи ческих и теоретических исследованиях.

Выделение и фракционирование тонкодисперсянх частиц и их I

в формировании плодородия дерново-подзолистых супесчаных г

Принципиальные подходы к выделению и йракдаонироваяию оргг мн'еральша; тонкодислерсннх частиц. До настоящего времени не 05 шествует единого мнения ни о последовательности фракционирован! тоякодясперсной части почвы.ни о природе выделяемых фракций.Исс дования А.Н.Соколовского (1921,1924) и К.К.Гедройца (1933) поле кили начало изучению тонкодисперсных частиц путем их' пептизацш послэ насыщения натрием.Пркнцип разминания для выделения тонкодисперсной части впервые был предаояен Г.Ф.Нешедовым в 1901 го; В дальнейшем он изучался В.С.Шаровым(1941),Р.Х.&"диняном (1947, 1986)и Н.И.Горбуновым (1967).Наиболее'обстоятельные работы по фракционированию почвенных тонкодисперсных частиц были проведе! А.Ф.Тюлиным (1938,1943,1946,1958),однако методы выделения и их обоснование у последнего претерпели значительную корректировку во времени.

Такая же неопределенность имеется и в отношении собствен» размеров коллоидной фракции.В.Оствальд считал коллоидами частш менее 0,0001 ш.К.К.Гедройц - менее 0,00025 ым.Мы не считаем в< мо.глш устанавливать строгие пределы коллоидной фракции ,посколз согласно классическим определениям,келлоццы - это прекде всего состояние вещества,при котором первостепенное значение приобрел ют поверхностные яааеппя на границе раздела фаз.Таким образом, частицы близких размеров могут иметь различно вяракенные ката« ные свойства в зависимости от своего состава, заряда поверхности . я т.д.Дня почв л глинистых минералов поверхностные явления ша существенное значение у частиц размером 0,001-0,002 щ к менее (Горбунов Н.К.,1582).В своих исследованиях мы выделяли именно ; йракцшо.

Как показали наши исследования, объединение даспергации атрием и.разминания в одной методике пептизациовног" анализа ает наибольшую полноту выделения тоякодисперсша частц как дая ¡тлусированного верхнего слоя дерново-подзолистой супесчаной эчвы.так и дня подпахотных слоев о различным содераанием тонко-юперсного матеряала.Ири этом для пахотного слоя пептизация атрием способствует ввдаленшо более мелких частиц, а пептизация азшнашем - более крупных.

Необходимо заметать, что для углубленных исследований весо-ое выражение результатов пептизашганного анализа является не полне корректным, так как основная единица измерения дисперсной азы коллоидных и предксшгоидккх систем - это es поверхность,а е масса.В нашей работе определяемые для тонкодасперсяой час те одержание гумуса и емкость поглощения пересчитывали» на I оверхности,что дает батгее точнуэ картину качественных особен-:остей выделяемых частиц,чем в весовом выражении.

Известно,что в деряово-лодзодастых почвах поглощающий ксм-леке представлен в основном электроотрицательными частнцами.В :вязи с этим в качестве ведущего показателя адсорбционной спо-;обноста фракционируемых тонкодидперсиых частиц в наашх'иссле- » юванзях применялась емкость поглощения катионов.Выделениа тон- . содасперсдах частлц методом пептизационвого анализа способству-2т высвобождении новнх активных ^ест в следствии диспергации злокул и агрегатов,которые образуются при высоком содержаний .-■линистых минералов в почве.Это приводит к значительному (до [00/П увеличении емкости катионного обмена тонкодисперсных час-гиц I группы (выделяемых разминанием йа-насыщенных образцов) по сравнению с их емкостью в скоагулкрованном состоянии. Гем не ме-зее ЕШ почвы тесно коррелирует с суммарной ЕЮ частиц I группы (>/=0,91) и подтверждает наша полаженяо о том ¡что основная изменчивость емкости поглощения' почвы обусловлена именно частицами I группы.Кроме того,емкость катионного обмена почвы к частиц I группы подвераена одной закономерности : при дательном внесении удобрений возрастает в пахотном слое и снюхается в подпахотном. EKD тонкодисперсных частиц II и,особенно,Ш групп Спеп-тазяруешх слабой щелочью к кксяотно-шаточяой обработкой) значительно вше ИШ частиц I группы,однако в силу бедности дерново-подзолистых супесчаных почв частицами II и III групп,¡к доля

в суммарной EKD почвы незначительна,

В связи с тем,что в дерново-подзолистых супесчаных почвах содержание тонкодисперсного материала подверхено значительным изменениям и это сказывается на физических и водно-физических свойствах,наш был поставлен эксперимент по выяснению агрегирующей способности йоакционяртешх тонкодисперсных частил.Сущность эксперимента заключалась в определении удельной поверхности (как показателя дисперсности) почвы при последовательном удалении'из нее тонкодисперсных частиц различных групп.При этом удельная поверхность обезшгешюго остатка увеличивалась с 4,4 до 6,8 м^/г после удаления тонкодисперсных частиц II и III групп.Это позволяет сделать вывод о том,что в дерново-подзолистых супесчаных почвах агрегирующие функции на уровне первичных частиц могут выполнять коллоиды II и III групп при условии высокой их гумусиро-ванности.Коллоиды,выделяемые разминанием,не способны агрегировал более грубые частицы,однако мевду собой могут образовывать более крупные флокулы при коагуляции в концентрированной суспензии (ко-гезионная способность),Коллоиды,дополнительно пептизируемые нат-рием,преимуществеяно закреплены на более крупных агрегатах,(адгезионная способность).

Антропогенное элшиирование дерново-подзолистых

супесчаных почв Украинского Полесья

В отечественном почвоведении не раз обсукдался вопрос с неоднозначности окультуривания дерново-подзолистых почв.Ряд исследователей (Кауричев И.С.(1965),Суворов А.К.(1974),Коротков A.A. (1972,1975)) отмечает значительное усиление'элювиальных процессов в современных пахотных почвах с преобладанием выноса веществ без разрушения минералов.Тюлин B.B.ÍI98I) наблюдал усиление выноса ила из пахотного слоя,Муха В.Д'.(1979,1987) и Ковалшшш Д.И. (1982) - из элювиального горизонта при внесении высоких доз навоза,Панов Н.П..Байбеков Р.Ф.Ц985) и Хлыстовский А.Д, с сотрудниками (1988) - при внесении больших доз минеральных удобрений. По мнению Никитина Б.А.(1975),такое явление мояет иметь место при значительном сезонном переувлажнении.

bin считаем,что наблюдаемое усиление процесса злшщрования mosho обозначить как антропогенное элювиирование,поскольку сущ-

Содержание тонкодисперсных частиц I группы в дерново-слабоподзойистой супесчаной почве при длительном (12 лет) применении удобрений (Черниговская ГООГОС), в %

Вариант __Глу би н а , с м

опыта 0-10 10-20 20-30 30-40 40-60 50-70 70-90 90-110 110-130 130-15

Контроль 6,7 6,7 8,9 11,2 12,0 12,6 12,0 8,7 9,2 9,0

* 60*40%) 6,1 6,5 6,8 7,5 9,9 11,1 10,3 9,7 10,9 10,1

Л120Р80К120 5,7 6,1 5,9 6,8 ' 6,9 9,6 9,9 10,4 12,8 11,2

3,5 2,7 2,7 3,8 6,4, *> т 0,41 0,53 1,9 4,5

?05 3,7 3,7 3,7 3,7 3,7«: 3,7 3,7 3,7 5,1 5,1

КСР05 - - - 3,6 3,5 - - - - -

ность его состоит в изменении состава коллоидного комплекса почвы и перемещении части тонкодпсперсного материала по профилю под воздействием антропогенной нагрузки.Интенсивность антропогенного эльншровання зависит от состояния коллоидного комплекса почвы, механического состава,фактора климата,а такзе интенсивности и вида антропогенной нагрузки (вид обработки,удобрения,севооборота)

\ Основным диагностическим показателем антропогенного элюви-ирования в наших исследованиях стало содержание в почве тонкодас-персных частиц I группы, пептизиру ешх при растирания натрий-насыщенных образцов.Как видно из таблицы I (средние данные по восьми повторностям),процесс антропогенного злювиирования характерен для всего профиля почвы,однако достоверные различая в содержании тон-кодясперснкх частиц получены лишь в слоях 30-40 и 40-50 см,что соответствует перехода" от элювиального к иллювиальному 'горизонту и верхней части иллювиального горизонта.Следует отметить,что часть вымытого материала переоисладавается низе 90 см и,таким образом, перемещается не только верхняя,но г'ииш граница аллювиального горизонта.

Аналогичные данные получены на дерново-среднеподзолистой почве опытного стационара УкрЕШ земледелия и на дерново-сильноподзолистой почве Волынской опытной станции ,что подтверадает значение содержания тонкодасперсных частиц как диагностического показателя.

Кроме того(Получены данные о том,что перераспределение тон-кодисперского материала ыоает иметь место и в пахотном слое под воздействием обработки почвы.В таблице 2 показано,что уменьшение глубины обработка приводит к дафференцнацяп пахотного слоя по содержанию тонкодисперсннх частиц X группы,что особенно проявляется при-внесении минеральных удобрений. -

"Наряду с диагностикой асовилроЕанэд по результатам пептп-зацпонного анализа возмогло таккз применение для этих неле^ нудных сог.ещания в почве ила гранулометрического анализа.поскольку и тонкодасперсные частицы I группы,п ид гранулометрического анализа следуют одной закономерности б распределении по профилю почвн.Тел.на опктнои стационаре Черниговской Г0СХ00,результаты поягизадлонногс анализа по которому представлены в таблице I, получено достоверное сшг::енке содержания чла гранулометрического

Таблица 2

Содержание тонкодисперсных частиц I группы в пахотном слое дерново-слабоподзолпстой супесчаной почвы при различной обработке и удобрении

Способ Глубина, обработки см Солетканпе частиц I группы . в %

на фоке без удобрений \ на $овв J-ri20?80KI20

Вспашка * 0-10 6,0 5,5

10-20 6,Г 5,6

Плоскорезная 0-10 6,2 4,6

обработка 10-20 6,8 7,2

анализа на,варианте с применением ^i20%}%20 в слов}40-50 см.

Одним из основных различий мекду «ракхг-онируеуими группами тонкодпсперсных,частиц является количественное содержание и качественные особенности нх гумусового компонента.В пахотном слое дерново-подзсяистых супесчаных почв основным носителем физико-химических и ряда других свойств тоякодлсперскых частлц являются их гумусовые обсяочки.В количестве 0,2-0,6 мг/м2 гумус покрывает поверхность частиц I группы,для II я III групп частиц этот показатель монет быть на порядок вше.Процентное содержание rywyca в частицах II и III групп в 2-3 раза выше,чем в первой группе, что обусловлено их "различной природой и объемом минерального ядра.

Применение минеральных и органических удобрений в целом повышает содержание гумуса в почвенных тонкодисперсвнх частицах. При этом для II и,особенно,III групп.частиц увеличивается одновременно и валовое содержание гумуса.Для тонкодисперсных частиц I группы прослеживается четкая обратная взаимосвязь маэду содержанием их в почве и гумусированяостью.Зтот факт объясняется тем, что разрушению и вышваняэ в первую очередь подвергаются слабобуферные коллоиды с низким содержанием гумуса.Тажпм образом,почвы, относительно более богатые тонкодасперскш.материалом, обладает-болывши 3anacai.ui гумуса в I rpjnne частлц,но более низким содер- " ланием в них гумусового компонента.Данные фракционного состава гумуса подтверждают то,что применение минеральных и органических удобрений на дерново-подзолдстых супесчаных почвах не только усиливает гу1«усо-акку«улятавннГ: процесс,но и создает предпосылка дая развития элювиальных процессов.

В подпахотных горизонтах почвы,где органо-минеральные тонкодисперсные частицы большей частью .лишены гумусовой оболочки, свойства их поверхности определяются и минеральным компонентом.Как показали наш исследования, антропогенное элювиироваше затрагивает весь спектр глинистых минералов .В слоях почвы,где ваш ус- -тановлено достоверное снижение содержания тонкодисперсных частиц, сливается такзе содеркадае хлорита, каолинита, гидрослвды и сме-шанослойных минералов,не приводящее,однако,к каким-либо качественным изменениям..

Изучение изменения йсзико-химаческях свойств дерново-подзолистых супесчаных почв при длительном применении удобрений, выявило тесную связь »тих свойств с состоянием коллоидного комплекса. Для всех изучаемых стационаров на вариантах о минеральной,органической и оргаво-мняервльной системами удобрения содержание кальция и магния существенно ниве по всем глубинам,где наблюдается снияеняе содержания тоякодасперсной части почвы.КоэЯшициент корреляции содержания тонкодасперсных частиц I группы с кальци-ей составляет 0,69,а с магнием -.0,80.Емкостъ'катионного обмена на единицу площади поверхности частиц I группы изменяется пропорционально содержанию в них-гумуса.Нзменение этих показателей для элювиального горизонта при длительном применении удобрений показано в таблице 3.

Вышесказанное позволяет предположи., что наблюдаемая потеря почвой двухвалентных катионов происходит в пахотном слое путем вытеснения катионами удобрений,в частности калием и аммонием,а. в подпахотном , слое - совместно о тонкодасперсноЗ частью.Переход от элювиального к иллювиальному - горизонту является наиболее контрастным ыевду вариантами по содержании обменных.катионов, что указывает на его чувствительность к изучаемым воздействиям. . По данным наших исследований .разовое внесение извести в севообороте не предотвращает усиления алкшированности, поскольку на известкованном фоне наблюдалось такое se снижение содержания тонкодисперсной части,как и на неизвесткованном.Очевидно.что низкая растворимость кальция известковых материалов не позволяет противодействовать насыщению тонкодисперсных частиц пептпзи-' ругащии ионами в микрозоках вокруг гранул внесенных удобрений.

•В такое исследованиях получена четкая взаимосвязь ыезду количеством тонкодисперсннх часдац I группы в почве и солена-

Таблица 3

Качество поверхности тонкодисперсных частиц I группы' горизонта Е дерново-подзслистых супеочаных почв при длительном применении удобрений

Объект Вариант Содеряание. Удельная Емкость Содержание

исследований опыта частиц 1гр. поверхность поглощения гумуса

гДООг почвы кг/г мэкв/ЮООм2 мг/ЮООм2

Волынская ¡Контроль 1,6 250 2,1 165

ГОСХОС,

21 год %р55к130+ 0,9 135 3,3 530

навоз 14т/г. а

Стационар Контроль 9,1 185 3,8 205

УкрНИИЗ,

20 лет Л140Р130К130 6,2 Х70 4,3 340

Ч -ршпговская Контроль 9,5 210 3,4 155

ГОСХОС,

12 лет %20Р80К120 7,8 165 4,9 235

кием в ней основных элементов питания ; и аммиачного,1^0 и что обусловлено снижением адсорбционной способности подпахотных слоев и вымыванием адсорбированных элементов питания с тонкодисперсным материалом .Так, например, в опыте Черниговской ГОСХОС сна-ненае содержания тонкодисперсннх частиц I группы в слое 40-50 см на варианте с внесением ^120*80%20 ^Р™8710 к соответственному понижению содержания аммиачного азота с 3,3 до 1,5 .фосфора - с 9,8 до 7,6 и калия - с 6,6 до 5,1 ыг/100 г почвы.Таким образом, антропогенное алювиирование неизбежно приводит, к увеличению потерь элементов питания с нисходящим током влаги.

Применение коллоидно-химических показателей для

характеристика дерново-подзолистых супесчаных почв

В качестве показателя, отражающего состояние коллоидного комплекса потан к сводящего воедино многочисленные его характеристики, наш был использован злектроюшетический (дзета) потенциал .Принцип метода электроосмоса,использовавшегося наш,основан на движении ионов диффузного слоя под действием электрического поля,при котором вследствие внутреннего трения увлекается вся масса гздкости, заполнявшая капилляры .Известно, что на величину электроканетического потенциала частицы оказывает влияние как число ■ электрических зарядов,так и толщина сольватационного слоя. Однако структура а толщина сольватационного слоя представляет собой только одну сторону свойств поверхности почвенной частицы, а тленно,количество и качество обыенно-поглощенных ионов, нахо-дадпхся в динамическом равновесии с доровыю раствором.При переходе от теоретической единичной частицы к слоеной полидисперсной поровой системе,какой является почва,большое значение приобретает и фактор дисперсности,т.е. насыщенность почвы частицами коллоидных и предколлоэдннх размеров - основных носителей двойного электрического слоя.

В дерново-подзолистых супесчаных почвах оба фактора практически одинаково участвуют в изменчивости дзета-потенциала (коэф-Гсядаент корреляции с содержанием обменного кальция - 0,40,магния - 0,30,с содержанием обманных катионов - 0,42,с содерзашем тоя-кодасперсных частиц I группы - 0,40).В связи с тем.тао содержание обменного кальция к магния в дерново-подзолистых почвах легкого

грансостаза на порядок вше содержания калия и з несколько десятков раз - натрия,то влиянием последних на сумму катионов,а следовательно, и на дзета -потенциал в первом приближении монно пренебречь. Тогда зависимость мевду изучае: л параметрами манко представить в виде : __/___ .

В случае более узкого соотношения катионов их сеязь с электрокинетическим потенциалом главно представить как

где коэффициенты соответствует дзета-потенциалам гомопонных почв.

В интервале размеров пор, сопоставимых с размерами двойного электрического слоя,увеличение со^ерзания тонкодисперсной части приводит к уменьшению величины р ц На рис.1-представлена зависимость ? дзета0-потенциала калий-насыщенных з образцов от содержания тонкодисперсных частиц I группы для почв 2 опытных стационаров Волынской (I) и Черниговской (2)ГОСХОС.Насыщёнпе

образцов калием' позволяет не учи- -з---■*-■ %чцсг.

тывать влияние соотношения обмен- Рис.1. ^-потенциал при разных катионов,концентрацию и рН. личном содержании частиц 1гр.

Поверхностная проводимость ^ ,почти не изменяясь с концентрацией,возрастает с уменьшением радиуса пор,а следовательно, служит электрокинетнче'с! ой характеристикой величины удельной поверхности (Фридрихсберг Д.А.,1956).Введение в дзета-потенциал поправки на поверхностную проводимость нивелирует влияние структурных параметров поровоы системы и дает качественную характеристику поверхности раздела фаз. Как видно из таблицы 4, £ ^-потенциал прямо коррелирует с ЕКО и содержанием гумуса начООО поверхности частиц I группы.Длительное применение удобрений способствует увеличен:® дзета-потенциала и ЕКО,а следовательно,более легкой пепгизации.

Основываясь на природе электрокиязтического потенциала,характеризующего поверхность "онкодасперсной части почвы,ронно использовать его как показатель стабильности последней в пепти-зационном отношении .Насыщение коллоидного. комплекса ионами Ла+,

Таблица 4

Качество поверхности тонкодисперсных частиц I группы при длительном (20 лет) применении удобрений (оп.стационар УкрНИИЗ)

Вариант Глубина, опыта см Содержание. частиц 1гр. а р> Удельная поверхн. ь?'/т ЕЮ, мэкв ЛШОм2 Содерк. гувд-са, мг/ЮООм2

Контроль 0-20 5,2 170 4,'25 390 ' 41

20-40 9Д 185 3,76. 200 55

4(5-60' . 17,5 360 2,30 45 ■ и

60-80 20,0 380 2,16 32

Навоз Ют/га 0-20 - 5,9 185 4,51 560 ¥

^иЛзо^зо 20~4й 6,2 175 4,21 340 £-9

• • •• 40-60' 11,9 325 2,53 73 ¥

60-80 16,8 390 2,03 43 V

в результате внесения высоких доз органических и минеральных удобрений приводит к расширению сольватационной оболочки,при атом возрастает и дзета-потенциал.

Другие электрокинетические показатели .определявшиеся в на-, ших исследованиях,дагат характеристику почве как поровой системе» Так,коэффициент структурного сопротивления^ показывает,во сколько раз сопротивление диафрагмы увеличивается вследствие уменьшения поросого пространства.Поэтому большее содержание тонкодлс-персных частиц в подпахотных1 слоях приводит к увеличении этого коэффициента,а равно и коэффициента' эффективности е( .характеризующего долю участия удельной поверхности в переносе заряда е, следовательно,возрастающего с уменьшением радиуса пор.

Шя подтверждения значимости содержания тонкодисперсного материала в подпахотных горизонтах для естественного плодородия дерново-подзолистых супесчаных почв , нами был заложен модельный опыт .Б .колонках диаметром 100 т и высотой 800 мм создавалась модель трех верхних горизонтов почве с различным содержанием тонкодисперсных частиц I группы : Вариант I - 0-25еы (Не) - 5,5$ частиц 25-50см (Е ) -10,5£ 50-75см (I ) -15,0? Вариант 2 - 0-25см (Не) - 5,5,^ частиц ^

25-50см (Е) - 5,6$ 50-75см (I) - 6,7? Вариант 3 -то же,что вариант I + ^120^120%20 Вариант 4 -то яе,что вариант 2 4- ^Х20?120К120*

Результаты эксперимента,приведенные в таблице 5,показывают, что наибольшая эффективность, вносимых минеральных удобрений характерна для варианта с большим содержанием тонкодисперсного материала.

Таблица 5

Продуктивность сельскохозяйственных культур при различном со-дериании тонкодпсперсных частиц I группы в подпахотном слое

Вариант опыта Продуктивность с/х культур, г/сосуд

овес оз,рожь на з/к . кукчтта на з/к

I 1,39 17,0 16,7

2 1,09 17,0 13,8

3 - 37,5 29,1

4 - 34.0 21.2

НСР05 - 4,2 4,1

Аналогичные данные получены на Черниговской опытной станции.

Для установления взаимосвязи изучаемых показателей в дерново-подзолистых супесчаных почвах Украинского Полесья нагж был применен факторный анализ по методу главных компонент.На основании данных 31 почвенного,5 экономических и 9 климатических показателей факторным анализом было выдалено 12 компонент,определяющих Ш% суммарной изменчивости .Исходя из проведенной группировки, нами были выделены группы показателей,определяющие шациалъные изменения изучаемых почв,специфичность-объектов,изменение адсорбционных, адсорбцяонно-пептизадионных и агрохимических свойств,гумусового состояния ж урожайности.Математическая обработка подтвердила наши вывода о том,что такие важнейшие показатели плодородия, как ЕКО почвы и содержание в ней кальция и магния,определяются в первую очередь содержанием тонкодисперсных частиц I группы,их емкостью поглощения а суммарной поверхностьго.Математическая обработка такяе выявила особое значение дзета-потенциала.отражающего адсорбционные,пептизаплошше и фациальные особенности почв.

ВЫВОДУ И ПРЭДШШШН :

I,Усовершенствован метод выделения органо-шнеральных тон-кодисаерсных частиц (фракцщк0,001 мм) в пептизационяом анализе путем совмещения метода диспергация по Гедройцу (путем насыщения почвы натрием)и метода диспергирования механическим разминанием почвы.Сочетание этих обработок более эффективно,чем использование каждой в отдельности.

¿.Показана вед-щая роль тонкодасперсных частиц различных групп (I группа - выделяется разминанием яатрий-яасыщекных образцов,II группа - пептизируетоя 0,04н ЯаОН,и III группа - пеп-тазируется переменной кислотно-щелочной обработкой )в определении емкости поглощения и структурообразовании дерново-подзодно-тых супесчаных поче.

3.Емкость поглощения дерново-подзолистых супесчаных почв в основном обусловлена емкостью поглощения частиц I группы, что подтверждается высоким коэффициентом корреляции (^=0,91).Доля емкости поглощения тонкодисперсншс частиц I группы в суммарной емкости поглощения почвы увеличивается вниз по профилю почвыв

4.Длительное применение минеральных,а такав минеральных и. органических удобрений на дерново-подзолистых супесчаных почвах приводит к снижению содержания тонкодасперсных частиц I группы в верхних горизонтах почвы.Наиболее существенные потери характерна для перехода от элювиального к иллювиальному горизонт, что свидетельствует об усилении алюнкированности профиля и .снижении верхней граница х-оризонта I.

5^3. качестве диагностических показателей этого процесса антропогенного аяшиирования предлагается использовать содер-каняе -в- почве тонкодасперсных частиц I группы, а также содерка-•ние ила-гранулометрического анализа (в меньшей степени),

6.В результате антропогенного элювшровашя верхние горизонты дерново-подзолистой супесчаной почвы теряют слабобуферную часть тонкодисперсного мат ори ал а. О с таски е ся частицы характеризуются повыиеняым содержанием гумуса и повышенной емкость» поглощения на единицу площади поверхности .более крупными размерами и низкам порогом коагуляции.

7.Вшшгена четкай взаимосвязь мавд* содержанием в почве токкодкспеосннх частиц I группы и содержанием двухвалентных катионов С^-Са=0,69 }-агм =0,80),представляпцих собой единый

адсорбционно-пептизацяонньй комплекс .Под влиянием внесения минеральных и органических удобрений этот кошдекс трансформируется в более устойчивый, окруженный более активным кальцием. Внесение извести не приостанавливает процесс трансформации тела почвы.

8.Основываясь на природе электрокинетического потенциала как характеристики поверхности тонкодзсперсной части почвы, предлагается использовать его величину в качестве показателя стабильности в пептизационном отношении.Насыщение коллоидного комплекса ионами аммоняя, натрия и калия сникает устойчивость тонкодасперсных частиц к пептизацгш и увеличивает величину дзета-потенциала.Сшшение содержания тонкодисперсной части -в почве изменяет электрокинетическне параметры поровой системы .: увеличивает дзета0-потенциал ), снижает удельную проводимость ) и коэффициент структурного сопротивления (J3 )..

ЗШотеря тонкодисперсных частиц в результате антропогенного элювиирования сшиает величину поглощения почвой аммиачного азота,фосфора;-налвд,что .способствует единении миграции последних .с нисходящим-током влаги.

10.Таким образом,антропогенное элювшгрование можно рассматривать как частный случай деградаций,поскольку при этом сниаается потенциальное плодородие дерново-подзолистых супесчаных почв.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

I .Дзета-потенциал в диагностике естественного плодородия дерново-подзолистых почв // "Состав, свойства.и .'плодородие почв Украины":Сб.науч.тр.Дарьк.с.-х.ия-т им.В.В.Докучаева.Харькоз, 1990,с.92-99,(в соавт.).

2.Пряменёние коллоидно-химических методов в целях повышения бпопродуктлвности и охраны от загрязнения сельскохозяйственных утодий разли<шыми токсическими веществами // Тез.докл. III съезда почвойедов я агрохимиков Украинской ССР.Мелиорация и охрана почв .--Харьков, 1990, с. 206-207, (в соавт.).

3.Процесс антропогенного злговиирования дерново-подзолистых почв Полесья при интенсивной химизации // Тез .докл.научно-практической конференции молодых ученых и специалистов по теме:

"Вклад молодых ученых в интенсификацию сельского хозяйства УССР" ч.Ы,Чабаны,1991,с.61.

жУ&^у " /ж?^ /Я?/, ^

5.Трансформация органо-ыинеральных коллоидов дерново-подзолистой супесчаной почвы при интенсивной химизации // Сб.научных трудов СЗШШСХ,(в печати).

Ответственный . .

за выпуск . E.S.II авленко

Подписано в печать .. .5. Формат I/I6

Бумага тип Объем усл.печ.л. •

■Тяраа 100 экз. Заказ & 618

310002, г.. Харьков, ул. Маршала Еааанова, £ 28. ротапринт ОП ХОУС.