Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МОРФОЛОГО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ СОЛОНЦОВ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ ПРИ МЕЛИОРАЦИИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "МОРФОЛОГО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ СОЛОНЦОВ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ ПРИ МЕЛИОРАЦИИ"



ШОГЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

Шлввкоэв Елена Михайловна

УДК 631.41:631.445.63

ШРФЗЛОГО-ХИШЕСКАЯ ХАРАКТВРИСША И 1УМУСН0Е СОСТОЯНИЕ СОЛОНЦОВ ВОЛГОГРАДЖОЙ ОШСТЙ И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ ПРИ МЕЛИОРАЦИИ

Специальность 06.01.05 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА*1982

Работа вшолнева на кафедре химии почв факультета Почвоведения ИТ и в Поволжском почвенно-меяиоративном отделе Почвенного института им.В.В.Докучаева

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Б.Г.Розанов кандидат сельскохозяйственных наук Ф.И.Козловский

Ведущее учреждение - Донской сельскохозяйственный институт

Защита состоится 198-^г. час» на заседании

Специализированного Совета до почвоведению в ШУ в аудитории И-2 факультета Почвоведения, зона "Д".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Совета, а отзывы на автореферат в двух экземплярах просим направлять но адресу: 117234, Москва, МГУ, факультет Почвоведения, ученому секретаре.

Д.С.Орлов

Автореферат разослав

„/Л

г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, доцент

И.П.Бабьева

Введение." - • ■

Актуальность теми. В работах В.В*Докучаева, П.А.Костнчева, Н.И. Спйирцева, И.В.Тюрина, Ы.и.КонововоВ к др. показана зависимость чуть ли не всех свойств почвы от содержания и состава гумуса. Гумусовые вещества является регуляторами условий минерального питания растений. Продуктивность почв о оптимальный содержанием гумуса меньше зависят от неблагоприятных иогодакг условий, чем почв шлогумусныг.

Поэтому в условиях широко развертывавдихся мелиоративных работ в Поволжье в интенсивного сельскохозяйственного использования мелиорированных солонцовых вочв изучение параметров нх гуцусного состояния в совокупности о изучением основных морфолого-химичес— ххх характеристик имеет особое значение.

Достоверность сценки гумусного состояния и морфолого-химичес-ких свойств солонцов будет тем вше, чем глубже изучены закономерности их пространственное изменчивости. Вариабельность этих свойств а»ет ряд особенностей в почвах солонцовых комплексов, обусловленных, о одной стороны, природой данного типа почв, а о другой, - высокой степенью пестроты почвенного покрова. Кроне того, изучение прсстраяственной изменчивости свойств почвы имеет самостоятельное значение, так как, помимо решения методических вопросов; позволяет глубже позвать процессы формирования почва, ее "сегодняшнею жизнь* (Таргулъян и др.,1977) . выявить основные факторы.почвообразования.

Паль и задачи исследований. Целью работа явилась оценка гумусного состояния и связанных- с ним морфолого-хкмнческях характеристик почв солонцового комплекса, основанная на детальном изучении пространственной структура этих свойств, и их изменения под влиянием орошения в мелиорации.

В задачи исследований входило: I) установление закономерностей пространственной (объемной) изменчивости органического веще» ства и морфодого-химических характеристик солонцов на разных уровнях варьирования: комплекс, ЭПА солонда, почвенный индивидуум, -почвенная колонка; 2) изучение особенностей гумусного состояния солонцов в сопоставлении с другими почвами комплекса; 3) выявление влияния различных видов ыелкорацкй на морфолого-химические и гуыусные показатели солонцов.

Научная новизна. В работе впервые дана характеристика морфологических и физкко-хиыическнх свойств почвенного тела в трехмерном пространстве н обоснована горизонтальная анизотропность гевети-

г

z

ческих горизонтов солонцов. Определены комплексные,показатели изменчивости почвенных свойств ва разных уровнях (классификационная группа, ЭПА, почвенный кидивадуум, почвенная колонка) для степных каштановых солончяковатвх оолонпов, По единой классификационной . системе давя оценка гукусного состояния освоенных почв солонцового комплекса светло-каштановой подзоны Волгоградской области (Приволжская возвышенность). Разработана методика определения и .. охарактеризован дзета-потенциал гуыатов натрия в почвах солонцо-' вого комплекса,'

Практическое значение работы. Предложено при проведении полевых исследований учитывать горизонтальную анизотропность солонцов; рекомендованы способ заложения разреза на ЭПА. солонца, описания и замеров морфологических свойств, шаг опробования и число проб при" характеристике гуцусных и морфолого-хнмнческих показателей -солонцов: обоснована необходимость стандартизации размера исходного образца при определении содержания гумуса.

- Объект исследований^Лсследования проводились в Волгоградской области в подзоне светло-наштановнх почв, залегапцих в комплексе с солонцами. ' ' •' -

Объем работы. Реферируемая работа изложена на страницах наши-; ношеного текста, вюигаает 27 таблиц и 16 рисунков. Она состоит нз введения, 4 глав, выводов и 2 приложений. Список литературы насчитывает 197 наименований, аз них 16,иностранных авторов. Ргбдикащш. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.. Аяробапия. Материалы диссертации докладывались на конференции молодых ученых по охране почв в 107 в 1978 г., на конференциях молода* ученых Волгоградского СХИ в 1979 и 1980 г., на региональном совещании по мелиорации почв в Поволжье в 1980 г*

Глава I. ОБЪЫСГ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ '

Основная часть исследований проводилась на территории солонцового стационара Поволжского почвенно-мелиоративного отдела Почвенного института им. В. В. Докучаева на освоенных почвах в полевом опыте со-мелиорации солонцов. Опыт был заложен в 1976-1977 гг. с использованием следуицих мелиоративных приемов: отвальная вспашка - контроль, трехъярусная, двухъярусная,' плантажная, рыхление, плоскорезвая и фрезерная обработки, внесение половинной, полной и полуторной доз фосфопшса,.

В главе приводятся морфологическая характеристика и основные

- физические, химические и физико-химические свойства типичных для • данной подзоны почв опытного участка: светло-каптановой, солоида

степного, солонца поверхностно-лутоватого, поверхностно-луговато-кшиановой. Обсуздаюгся вопросы номенклатуры исследованных почв.

Изучен«« морфолого-хттческнх характеристик солонцов к их ту-мусного" состояния проводили рамочными методами: традиционным -по профилю; опорных разрезов; статистическим - ш пробных ллощад-юх с сетью скважин; с применением математического аппарата тео-риксдучайннхфутщий - в траншеях; с позядий анализа почвы как трехмерного тела - в "объемных" разрезах. Варьирование изучал* на следующих объектах:

1) на 12 пробных площадках размером ю х ХО м, расположенных на отдельных пятнах солонцов;

2) в траншеях на' целине длиной 20 и и на пашне, длиной 14 и;

3) в "объемных" разрезах, заложенных на целинном и пахотном солонцах» ~

На. дробных площадках были отобраны смешанные и индивидуальные образцниз 10 точек послойно до глубины 40 см. Измерение ыорфо-метрнческнх показателен в траншеях проводили с шагом 20 сы ва целине в 10 си ва шшше.

"Объемные" разрезы I (пашня) н 2 (целина) представляют собой серию параллельных вертикальных срезов почвы. В разрезе X проведено детальное исследование и зарисовка морфологии, замеры глубины границ с шагом 2 см на 50 срезах почвы. В разрезе 2 были отобраны образцы из двух взаимоперпендикулярщд: стенок во сетке квадратов со стороной 2 см.

Изучение изменения свойств солонцов под влиянием мелиорации проводил! на гаду последействия по двум взаимно перпендикулярным срезам почвы.

В работе были использованы следущив методики:

1) содержание и состав гумуса, выделение препаратов тумицовых кислот, инфракрасные спектры поглощения ПС определяли общепринятыми методами (Орлов,Гришина,Еропппева, 1969) ;

2) электропроводность - в почвенных пастах по мостовой схеме на установке переменного тока (Злочевская,1969) ;

3) спектральную отражательную способность - на регистрирующем спектрофотометре №-18 (Обухов,Орлов,1964) ;

4) дзета-потенциал почвы определяли методом злектроосмоса с учетом поверхностной проводимости (Кшшио, 1977) ; дзета-потенциал гуматов натрия - методом макроэлектрофореза с подвижной границей на приборе Чайковского (Григоров и др.,1964) . Методика измерений применительно к гуматам натрия разработана нами совместно с В.Ы. Кипшсом. Боковой жидкостью в измерениях служил боратный буфер

ípH 8,6), концентрация которого подбиралась таким образом, чтобы его электропроводность была несколько выше электропроводности гу-ыата натрия, что обеспечивало бы четкую границу раздела* Плотность препарата подбиралась опытным путем за счет варьирования концентрации щелочи-растворителя, при атом обеспечивалось послойное заполнение Ш-образной измерительной трубки.

Определение остальных физических, химических и физико-химических свойств почв проводили' по .общепринятым методикам*

Глава 2, ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ 11 .

ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ солонцов Пространственная изменчивость свойств почв. Пространственная изменчивость обусловлена положением почвы как индивидуального природного тела в непрерывном и в то же время меняющемся почвенном покрове, ели контидууме. Основная причина пространственной изменчивости - варьирование интенсивности воздействия факторов почвообразования. В зависимости от масштаба исследований различают разные уровни изменчивости: в пределах разреза, одного ЭПА, мех-' ду отдельными ЭПА, в пределах зоны (Боровский, 1972); на уровнях макромолекул и кристаллов, почвенного горизонта, педона, SHA, региона {Розанов,1975); аналитическую, контурную, районную, региональную (Крупенников,ШшпшшаД978); бяогеоценоэяую, парцеллярную и внутриларцедлярную (КарпачевскиЙ,1977).

Про изучении пространственной изменчивости выявляются закономерности как случайные, так и неслучайные, трендовые. Случайная изменчивость характеризуется варьированием свойств почв, при котором они имеют вид случайных колебаний в пределах исследуемой площади* Колебания могут обладать определенной квазнпериодвчноо-ты> в пространстве и описываются с помощью методов математической статистики (Дмитриев, 1972) и теории случайных функций (Дмитриев, Самсонова,Рохков,1974 ; Козловский,1970).

Пространственное варьирование морфометркческих и физико-химических свойств солонцов нами изучалось на нескольких уровнях изменчивости: уезду отдельными ЭПА солонцов, в пределах одного ЭПА, в пределах педона и его частей*

Варьирование физико-химических свойств между ЭПА солонпов* Кыш определены вариационно-статистические показателя изменчивости . содержания органического углерода, карбонатов и удельной электропроводности между отдельными ЭПА солонцов (табл.1). Исследуемые свойства обнаруживав? закономерный характер йзменевия по профилю. Наиболее вариабельным является содержание карбонатов (V= 44-7<íí).

. По степени варьирования рассматриваемые признаки можно расположить в убивящяй ряд: содержание карбонатов - удельная электропроводность - содержание гумуса.

Наибольшая степень изменчивости наблпдается в горизонтах, где сами признаки имеют наименьшие значения. Так, для гумуса коэффициент вариацяи увеличивается с глубиноЗ, тогда как величина самого показателя в этом направлении уменьшается. Для содержания карбонатов шксимальное варьирование фиксируется в слое 20-30 см, что обусловлено локальными скоплениями карбонатов в форме белоглазка. '

Били рассчитаны объемы выборок ддя получения среднего с погрешностью 5 ж 10 % нрв вероятности 0,95. Количество ЭПА, которое необходимо обследовать для определения среднего содержания гумуса в солонцах составляет от 4-6 (верхние горизонты) до 7-14 (нижние) при Pq gg- 10 %. С учетом повторностей в пределах ЭПА общее чио~ ло проб составит от 40 до 140.- Еце больших объемов достигают выбору для определения среднего содержания карбонатов я солей (по удельной мехтропроводностн). Причиной этого является пространственная ж временная изменчивость основного фактора, влияющего на формирование почв солонцового комплекса - микрорельефа. Длжтель- . ность существования отдельных однотипных элементов микрорельефа обусловливает значительное разнообразие внутри одного я того же типа почв ( Иванов,Демкнн,1978). При хараетерястихе солонцов обследуемой территория целесообразно применять дифференцированный подход, т.е. изучать солонце на основе группировки их по степени выраженности микрорельефа, размеру ж ков}жгурацжн ЭП4, о учетом почвы, с которое они граничат.

Варьирование физико-химических свойств в пределах отдельны! ЭПА солондов. В пределах отдельных пятен солонцов наибольшие коэффициенты варьирования присущи содерханив карбонатов (28-66 $), наименьше - сумме обменных катионов (5-9 ¡С). По степени, изменчивое» ти признаки образует убывапций ряд: содержание карбонатов - обменного калия - С^.: С^ - удельная электропроводность - относительное содерлаяне 4К, — содержание обменного натрия - обменного магния - гумуса - обменного кальция — относительное содержание DC - сумга обменных катионов. Ср^ди показателей органического в&-дества солонцов самым устовчжвым является относительное содержание гуминовых кислот, наиболее вариабельным - отнояение С^ гС^.. По мнению Ж.С.Орлова (1974) отведение С^: С^ следует использовать для характеристики вочв и выявления их отдельных особенностей с ветлой степень» осторожности. При изучении ШК солонцов

4 "г . Тайш» I .

. Варьирование содержания органического углерода,', карбонатов л удельной электропроводности в пределах одного ЭПЛ (числитель) и между ЭПА солонцов (эваыенатель)

Глуби- : Среднее . :Среднее:Коэф-:Абсолют:Вероятные гра:Необхо-на, см : значение :квадра-:ф*ци-:вая ве-:ницы колеба- :дикое - :тжчное :ент :роятная:ниЯ определя-:число :отклоне:вариа:погрегь :емой величины:опреде-:ние ;ция :ность : , :леяжй,

f(n*m). .>:.-{?) i(\Q Sf^gf»* (M ± twsmy* W10*,

Содержание органического углерода, %

0-10 1.00 ± 0.01 0.04 4 0.03 А?7 - á .

1,04 - 0,02 0,06 8 0,05 . 0,99 - 1,09 6

10-20 1.00 - О.СВ 0.09 9 . 0.06 0,94 1,06 6

1,06 ¿ 0,02 0,05' 5 • 0,04 1,02 - 1,10 4

20-30 0.82 ±0.04 0Л2 14 0.08 Г 0,74 - 0,90 •XL

• 0,95 i 0,03 0,10- 10 0,06 0,89 - 1,01 7

30-40 ; 0.57 ¿ 0.04 0.12 22 0,09 0,48 0,66 и

,0,76 ± 0,04 0,13 .17 0,06 0,68 - 0,84 ' 14

Содержание карбонатов, %

0-10 0.72 ±0106 0,20 2В ОдН 0.58 - 0.86 31

0,38 - 0,07 0,23 60 0,14 0,24 » 0,52 143

10-20 0.6^ — 0.04 о.п 18 0,06. Q.53, - 9,69 Ж:

0,40 - 0,07 0,24 60 0,15 . 0,25 - 0,55 143

20-30 2.06 ± 0.44 1.38 60 .&S2' Í.09 3,€7 m

1,12 - 0,22 0,78 70 , 0,50 0,62 - 1,62 200

30-40 5.18 ¿0.97 а.ое 32 2.19 2,?9 - 7.Э7 156

3,20 - 0,41 1,41 44 0,90 2,30 _ 4,10 78

Удельная электропроводность, ou* '1сяГ-1<Ги

О-ТО 6.8 ± 0.3 0.8 12 0,6 . 6.2 - V .

9,1 * 0,9 .... 3,0 32 . 2,0 - -7,1 - 11,1 41

10-20 8.6 ¿-0.5 19 1.2 - 9.8

9,5 ¿ 1,0 3,4 35 2,2 7,3 * 11,7 49

20-30 12.5 ± 0.8 19 1.7 10.8 - 14.2 1§

ИД ± 0,8 2,8 25 1,9 : 9,2 - 13,0 26 ,

30-40 Л7.6 ± 0.8 2.3 13 Ы 15.9 - 19,3 ' Jt"

14,4 * 0,8 ■ 2,5 17 - 1.6 12,8 16,0 14

наиболее устойчивый показателем оказалась сумма обменных катионов.

Отмечено увеличение степени изменчивости с глубиной для содержания гумуса, фудьвокислот, карбонатов; варьирование содержания гуиияових кислот и обменного натрия с глубиной уменьшается.

Сопоставление коэффициентов варьирования содержания гумуса, карбонатов и удельной электропроводности в пределах и между ЭПА солонцов (таблЛ) позволяет выявить различное влияние почвообра» зуиадих факторов на изменчивость этих признаков. Так, внутрипяхен-ная изменчивость содержания 1умуса больше, чем мехпятенная. Это свидетельствует о преобладанием влиянии на изменчивость данного признака факторов микроуровня, таких как перераспределение органических остатков, влаги, окислительно-восстановительных условий. Изменчивость содержания карбонатов и удельной электропроводности в пределах одного ЭПА меньше, чем между пятнами солонцов, за исключением содержания карбонатов в слое 30-40 см. Для этих признаков доминирующим фактором, определяющим их изменчивость, является микрорельеф. Кроме того, на величине варьирования свойств могут сказаться неодинаковость плодили объектов и размеров отобранных в поле образцов.

Для определения среднего содержания и состава гуг^са в пределах ЭПА солонца с погрешностью 10 % при Р*0,95 количество опробований составляет 4-11 в Пахотном слое и 5-29 в подпахотном. Для содержания карбонатов объем выборки колеблется в пределах 31-156, обменных катионов - 4-61, удельной электропроводности — 9-16. Иэтченяе пространственных последовательностей морфометгических показателей и содержания гтмгса в почвах солонцового комплекса. Пространственные последовательности морфоыетрических признаков н содержания гумуса, определенных по стенкам траншей, иояшо представить как случайные функции, свойства которых характеризуются автокорреляционными функциями.. Автокорреляционные кривые глубины нитии границ горизонтов А, И и Вй целинных почв имею сходный характер, длина периода для границы-гор. А составляет 7,5 м, для границ горизонтов И и ВЗ около 1&-12 м. Радиус корреляции приблизительно равен 2 м. Близкий характер автокорреляционных кривых гор. В1 и В2 свидетельствует о тесной взаимосвязи этих признаков и обусловленности их одним я тем же почвообразующим фактором -микро- и (или) йанорельефои.

Автокорреляционные кривые морфометрическвх свойств солонца пахотного в горизонтах (А+В1), В1, В2 и ВС имеют различный характер. Средняя длина периода изменчивости этих признаков в пахотных почвах больше, чем на целине, т.е. найлвдается в опреде-

8 ;.■-■■-■.д •

ленаой степени го1югениэация почвенного покрова солонцового комплекса в результате сельскохозяйственного освоения. .

' Значения радиусов корреляции (1-1,5 и) для границ генетических горизонтов и содержания гумуса в большинстве случаев совпадают, что, вероятно, является неслучайным, так как оба показателя взаимосвязаны и находятся в тесной зависимости от совокупности факторов почвообразования, определяющих одинаковый ход изменчивости этих величин. , ■

Проверка соответствия распределений свойств нормальному закону показала, что близкий к нормальному характер распределения имеют глубины границ горизонтов В2 и ВС, и глубина залегания солевого горизонта в целинных почвах, а такие глубина гор. В1 солонца пахотного. В остальных случаях распределения морфомехрических показателей значимо отличны.от нормального с вероятностью'0,95.

Пространственное распределение содержания гумуса подчиняется нормальному закону, за исключением гор. £8, где наблюдается большое количество затеков гумуса. Чередование участков с резко различным содержанием гумуса может являться причиной отрицательной " эксцессявностн его распределения в этом горизонте.

Причиной отличив распределений морфоиетрических признаков от нормального закона может быть пестрота почвенного покрова в пределах одного почвенного типа, а также разная степень выраженности почвенных процессов с глубиной в пределах горизонта.

Между границами горизонтов А и БХ, В1 и В2 солонца ва целине '.' существует прямая тесная связь(г « +0,71-0,75), что свидетельствует о.единстве процессов, оОусловливапцах мощность гумусово- , элювиального горизонта А, гумусированной толщи А+В1 я всей толщ ' активного почвообразования А+В1+В2. Равенство коэффициентов корреляции медцу границами горизонтов указывает, что формирование почвенного профиля солонца происходит в результате его развитии, т.е. взаимосвязанного,, одинакового по направления и скорости изменения как всей зовы почвообразования, так н отдельных ее горизонтов. В результате антропогенного воздействия наблюдается ослабление связи между сопряженными горизонтами в солонце освоенном. '' '■'... '■;:■. . . ■ Трехмерная характеристика" микроизмеяФшости морфологических свой— - ств солонца. В пределах обьеш почвы с поперечным сечением I кв.м наблюдается значительная изменчивость конфигурации я мощности горизонтов, яркости окраски, расположения в формы отдельных морфо-нов. Несмотря ва то, что разрез был заложен,втТипичном месте, в 0,5 м от центра солонцового пятна, вторую половину "объемного"

разреза можно диагностировать как'светло-кадггановую почву« По-вв-дямону, для комплексов солонцов в светло-каштановых почв • такад 1 ситуация является распространенной, а в практике чаще всего преходится иметь дело с почвами переходных зон.

■ Были вычислены статистические параметры варьирования- признаков в пределах каждого среза и по всему объему почвы (генеральные значения). Средние глубины границ отдельных срезов отличаются от генеральных значений на 5-30 %. Степень приближения среднего значения для.ряда реализаций (срезов) к величине генерального среднего можно оценить с помощью "остаточной" дисперсии (Козловский, 0рлов,Садовннк6в,1977). По мере увеличения.интервала осреднения, или числа усредняемых срезов, наблюдается, постепенное приближение линий границ.горизонтов х своим генеральным средним. Бели интервал осреднения велик, то полученная характеристика морфологии почвы в зтом объеме будет достаточно подвой. В качестве критерия достаточности расширения интервала мы использовали зависимость между интервалом осреднения и "остаточной" дисперсией при предедъ-1 во допустимой величине отклонения 6 =1 см. Выявлено, что для гор. (А+ВЙд^ минимально допустимым можно считать слой толщиной 20 см, для гор. ВТ - 50 си, т.к. в пределах этих интервалов заключена основная часть дисперсий. Это означает, что при традиционном, плоскостном, изучении почвенного профиля 'для того, чтобы подучить наиболее полное представление об изменчивости признаков', описание а замеры в нем мы рекомендуем проводить по колонке шириной,не менее 20-50 см. ■ ■

■■ Ширина колонок, вычисленная для этого же объема почвы в пер- -некдакулярном направлении составила 40-45 см, что свидетельствует об анизотропности почвенного тела, обусловленной конфшурацией солонцовшс пятен. 4

Микронеодрородность '1изико-гимических свойств. Изучение микронеоднородности отражательной способности, содержания Сорг и рН со- ■ лонца проводили по двум смежным стенкам "объемного" разреза 2. Характер профильного распределения признаков _ свидетельствует о закономерном изменении изучаемых свойств с глубиной.

Установлена тесная связь между коэффициентами отражения и содержанием органического углерода: прямая для К^о ИйЕ, и обратная для СорР и отражательной способности. Четко прослеживается зависимость между факторами почвообразования и изученными свойствами. Так,' языковатая форма распределения исследуемых признаков . обусловлена более интенсивной миграцией веществ в связи с дошд-' нительным поступлением влаги в небольшое понижение.

Различия в пространственной структуре выражены сильнее для одного и того же свойства в разных срезах, чем для,разных свойств в пределах одного среза. Таким образом, в почвенном теле объективно существует вычленяемые однородности, хотя ареалы локализации раз-' вых свойств могут и не совпадать. Рассдатриваедае профили существенно различаются и по морфологическим показателям.

1>адэента свойств по взаимоперпендшсуляршаг направлениям оказываются неодинаковыми, т.е. наблюдается горизонтальная анизотропность почвы. Следовательно, ееяв ограничиться изучением почвы только по одной' стенке разреза, то полученная характеристика будет неполной. Создается неверное представление о морфологии,* а, значит, и о почвообразовательном процессе. Горизонтальная анизотропность проявляется также в различной для калдого нз срезов ширине интервала, в пределах которого заключена основная часть дисперсии свойств (рисунок). Оптимальная ширина колонки для отбора проб составляет 12-14 см.

Размер образца по вертикали зависит от соотношения морфологи-" ческих и аналитических границ, которые в большинстве случаев не ' совпадают. Причиной этого является то, что границы выделяю; в двухмерном пространстве, а свойства почвы определяют в образцах, представляющих собой объемные тела. Кроме того, допускается некоторая формализация при выделения гранил, поскольку они проводятся по совокупности свойств.

ги я ^^»^ввностя некоторых свойств солонцов. Использование смешан- " вых образцов предполагает, что изучаемые свойства удовлетворяют правилу аддитивности (Дмитриев,1973). Проверка на аддитивность проводилась для содержания и состава гумуса и обменных катионов в солонце. При атом исследовали одновременно индивидуальные об-»* разцы, отобранные послойно нз 10 скважин н составленные из них смешанные образцы.

л Б большинстве случаев различия ыедду результатами физического ] в математического усреднения оказались, статистически незначимыми. 1 Единичные исключения отмечены для содержания обменного натрия в слое 10-20 см, содержания обменного кальция, суммы обменных катионов н отнояенкя С^: в слое 20-30 см. Для содержания обменного каляя различия в 3 случаях из 4 оказались значимыми, т.е. можно считать это свойство в исследованной почве величиной не-аддктивной. ■

О достоверности аналитических данных содержания гтмгса. Б аналитической практике зачастую не придают должного значения размера» образца, из которого отбирается проба на анализ. Изучение вави-

-\ 1

п

Боковой срез . Фронтальный срез

вое. бос.

Рисунок. Зависимость остаточной дисперсии от интервал осреднения свойства. I - СорГ1, 2 - рй, 3 - Ег^О,

симостн содержания гуыуса. от размера образца проводили следующим i" образом. Из крупных (около 10 кг) образцов отбирали проба массой 100 г. 500 г, 1кг, 2,5 кг и б кг. Из них били отобраны средние пробы на анализ. „: ■ ■ ■ ' . ■

Средние значения Сорр значительно варьиругг в зависимости от размера исходного образца. Различия вежду средники в большинстве. случаев являются значимыми с Р«0,95. Закономерное увеличение содержания гумуса о увеличением размера образца отмечено для всех горизонтов солонца. По-видимому, причиной этому является различная степень гумусированности крупноглыбистого материала н мелкозема и невольная их "сортировка" в процессе отбора исходных проб.

Глава 3. ТЖГСНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ СОДОШОВОГО КОМПЛЕКСА

Положительная роль гукуса в почвообразовании ж почвенном плодородии общеизвестна. Б солонцах^ высоким содержанием гумуса возрастает скорость обмена гатрия та кальций ( Минкин,1975), т.к. от содержания гумуса зависит степень диссоциации обменного нат-. рия ( Орлов.Альэубайди,1966). Ряд неблагоприятных физических свойств солонцов проявляется только при малом содержании гумуса (Горбунов,1967), Однако, гумусовым веществам в солонцах приписывается и отрицательная роль. Высокодисперсные гуматы натрия и магния способствуют пептнзации коллоидной части почв (Тюрин,1965; Панов, АддаД972; 6aver,tia(£,tI937í РиН. ,¿949). Щелочная реакция солонцов частично обусловлена гидролизом гуматов( Ковда,1937). Высокий электрокинетический потенциал иагриево-магнневыг ж особенно магниевых солонцов М.Б.Минкжя связывает.с содержанием в них гуматов натрия я магния (Мивкнн,19751.

Состав гумуса почв солонпового комплекса. Содержание гумуса в , * солонцах составляет 1,57-3,12$. Почвы участка в пределах террито-, ржи 4 га различаются по составу и содержанию гумуса в зависимости от их положения по отношению к элементам микрорельефа. Содержание ПС в верхнем горизонте изменяется от 14,1$.в солонце поверхност-но-луговатом до 33,4? в поверхностно-луговато-каотановой почве. Отношение Сга:, С^ в солонцах в светло-каштановых почвах состав- . ляет 0,7-0,9, в поверхностно-луговато-каштановой почве - 1,3. Основная часть гуминовых и фульвокислот связана с кальцием, что является типичным для почв стенного ряда. Количество КС, свободных в прочно связанных с минеральной частью почвы не превышает 10% от общего содержания ГК. В составе фудьвокислот доля пергой фракции несколько выше к составляет 14-44$. в солонцовом горизонте отмечено некоторое возрастание доли IK, что может быть объяснено под-

внжность» новообразованных гум&тов натрия и шгнжя,которые, пе» , реджжгаясь по профилю, постепенно насмдаются кальцием. На контакте с карбонатным гормонтом 1К осаждаются и аккумулируются. О перемещении гумусовых веществ по профнсо солонца свидетельствует ло-кажъвнй квксжыум гумуса в нижней част* горизонта В1. Оценка ггигеного состояния почв солондового кскпдекса. По классификации Д. С, Орлова и Л.А.Гржшиной (1981) гумусное состояние (табл.2) характеризуется, восновном, низким уровнем содержания и запасов гумуса, резко убывающим распределением его по профили. Степень гумификации органического вещества в солонцах и светло-каятановых разностях слабая или средняя, гумус гуштно-фульватыо- ' гО типа. -. Поверхностно-луговато-калтановая почва отличается высо-

- кой степень» гумификации и фульватяо-гуштнкм типом гумуса. Содер-.' жание "свободных" ПС во всех исследованных почвах оценивается кок ' низкое ■ очень низкое, содержание ГК, связанных с кальцием, - высокое и очеиь высокое, содержание прочно связанных ПС - низкое. Анализ связи Физико-химически^ свойств почв с содержанием и составом гумуса. С помощью информационного анализа оценивали связь меж« .ду данными фракционно-группового состава гумуса, набуханием и

. злехтрокинетнчесхим потенциалом почв. Кроме прчв солонцового комплекса в анализ были включены данные по черноземам и темво-кашта-иовын почвам и почвам лиманного комплекса®.

Отмечено, что при совместном анализе связи между рассматривав-; . мыми признаками для почв различного генезиса хвфорыативность свн- 1 зи низкая, тогда как по отдельным группам почв ьыявдяется опред&-

- ленная зависимость между свойствами. Так, отмечено увеличение на. бухания черноземов и гемво-каагтановых почв при увеличении содер- ,

жания гумуса. В дтаяурцт почвах с увеличением содержания 1К сни- ; лается набухание и отмечается тенденция в росту значений дзета-потендиала. В почвах солонцового комплекса о увеличением доли фракции ФК-2 снижается дзетл-щяенцвал. Таким образом, органичео-кое вещество может оказывать определенное влияние на физико-химические свойства почв.и, в зависимости ог его состава, это влияний может быть не всегда положительным.

Эдектрокинетический потенциал гтминовнх кислот. С целью выявления "собственного вклада" гумусовых веществ в электрокинетический потенциал почвы было проведено определение дзета-потенциала преда-' ратавно выделенных ГК. Идентификация ПС на основании анализа их: .

а) Данные группового состава гумуса и набухания черноземов и темно-каштановых почв любезно предоставлены В,А.Барановской, образцы почв лиманного комплекса - В.Н.И&ксютси. .

Таблида 2

Тучусное состояние почв солонцового комплекса

Почва

Показатель Яоверхностыо- луговато- каштановая : Светло- • : ; каштановая : . * Солонец

уоовень. характер пязнака

Содержакие гумуса в низкое низкое очень

профиле почвы, % низкое

Запасы гумуса т/га - низкие очень

в слое 0-20 см низкие

Профильное распре- резко убывающе«

деление гумуса в

метровой толще ■ >

Степень гумифика- высокая средняя средняя ■

ции органического вещества. ^гкЛОСЙ иобщ . Тип гумуса, фульватно-. гуматно-фульватный'

Сгй: . сфк гуматный.

Содержание "свобод- низкое . очень очень

ных" гуминовых кис- низкое низкое

лот, % к сумме ПС

Содержание гумино- высокое высокое очень

вых кислот, связанных о Са2+, % к высокое

сумме ПС

Содержанке прочно ниэхое низкое низкое

связанных ПС, % к

суше 1К

ИК-спектров показала, что »то типичные представители этой группы гумусовых веществ. Электроннаетические свойства гумусовых ве-деств исследованы очень мало. Для водных и слабокислых растворов ПС и их солей величина дзета-потенциала не превышает 30 мВ ( Лишт-ван и др. ,1976; 1Ьма»нов н др. ,1976; З&усг , А"лй?,1937). Формирование поверхностного заряда к связанного с ним дэ ета-пот енциала ГК происходит при набухании частиц (ассоцкатов) ПС и их производных. При этом происходит ионизация карбоксильных групп ври диссоциации и диффузии катионов во внешний раствор ( ГамагновД974) ;

Определение дэ ета-потенциала, разработанное для коллоидных сжо-тем с хорошо развитым ДЭС, ддя растворов полиэлектролитов применимо с некоторыми ограничениями (Воюцкиа,1976). Тем не менее, определение величины дзета-потенциала ГК является весьма ценным для оценки is природы и роли в проявлении солонцеватости почв. Измерения проводили при рН 8,6, т.е. в условиях, близких к щелочной реакции почвенного раствора солонцов. При расчетах использовали поправку Гюккеля на злектрофсретическое торможение, т.к. размер частиц IK шл по сравнение с толщиной ДЭС.

Величины дз ета-потенциала гуматов натрия всех исследованных почв близки между собой (табл.З4). Общей закономерность» является возрастание его значений вниз по профилю, что связано с увеличением количества способных к диссоциации функциональных гдоии.

' Таблица 3 , Электрокинетический потенциал гуштов натрия, мВ

Горизонт Почва

: Светло-каштан. * : Солонец * • Поверхности о-:луговато-каштан.

<A+BIW 88 89 101

BI 100 101 104

, В2 I 108 122 120

Величина дзета-потенциала гуштов натрия в щелочной среде в . 3-4 раза превышает его значения в нейтральных ж кислых растворах, Полно предположить, что находящиеся в растворе и адсорбированные на поверхности минералов гукатн натрия обладают в солонцах высоким дзета-потенциалом, который может непосредственно повывать злектро-кинетжческий потенциал почвы.

Пава 4. М0РШ0Г0-1ИШЧЕСКИ1 ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ГШСШГО

СОСТОЯНИЯ СОЛШЦОВ ПРИ МЕЛИОРАЦИИ В УСЛОВИЯ! ОРОШЕНИЯ,- -

Вшяуие ор^м^тпгя -^а морфолого-химические показатели и гумусное состояние'солонцов. Сравнительный анализ морфологического описания солонца па отвальной вспашке с его исходным состоянием позволил выявить изменения в морфологии исследуемой почвн под влиянием орошения за 5 лет. Пахотный слой стал более однородным по окраске. Структура горизонта перешла в категорию "мелжоглнбпетая". В гор. В2 обнаружены вертикально ориентированные пятна карбонатов диаметром 1-3 см, тогда как в исходной почве они отмечены лщь в

горизонте ВЗ.

Анализ литературных даннш но влиянию орошения на органическое вещество почв показал, что в зависимости от интенсивности его воздействия, климатических условий в типа почвн изменения органического вещества могут идеи в различных направлениях. В наших исследованиях отмечено некоторое увеличение содержания гумуса и карбонатов в нижней части корн е обита емого слоя солонцов. Трехлетнее орошение способствовало накоплению в составе гумуса гуихяовых кислот, в частности ГК-3. Отмечено перераспределение ФК по профилю, связанное с их миграцией в подпахотный гори зонт. Доля ФК-1 в составе гумуса увеличилась при одновременном уменьшении количества негидролизуемого остатка, что свидетельствует об увеличении подвижности гумусовых веществ солонца при ороаении. Влияние агротехнических приемов ва «щфолого-химические показатели я гум7Сное состояние солондов. Изучение изменения иорфометри-ческих показателей по взаимно перпендикулярным стенкам разрезов на вариантах мелиоративных обработок показало, что в результате несовершенства технологии обработок я усадки почвн мощность мелиорированного слоя оказалась меньше заданной. Обнаружены различия в мощности пахотного горизонта вдоль в поперек направление обработок, что связано о действием обрабатывающих оруддй в, возможно, анизотропностью почвн. Наиболее стабильный по мощности пахотный слой создает трехъярусная обработка, наиболее изменчивые - отвальная. Вариабельность мощности горизонтов выше на срезах, расположенных поперек вспашки.

Отмечается значительная микропестрота в распределении содержания карбонатов и гумуса в мелиорированных солонцах.

В результате мелиоративных обработок происходит некоторое увеличение содержания гумуса в слое 20-40 см. В слое 0-20 см содержание гумуса практически не изменилось. В составе гумуса основные изменения проявляются в.перераспределении отдельных фракций 1К в ФК в профиле солонцов. В пахотном слое отмечено уменьшение доли фракции ТК-2. Ьюсте о тем увеличивается доля фракций IX в Ш, прочно закрепленных минеральной частью почвы, а также фракций ФД-1 в ФК-2. Последнее свидетельствует об интенсификации процесса гумусообразования в мелиорируемых солонцах при орошении. .

Наибольший урожай люцерны подучен ва вариантах с фрезерной в ' трехъярусной обработками, а также на делянках с фосфогкпсом.

. 17

' " * * '

ВЫВОДЫ

1. Генепгческяе горизонты солонца обладает анизотропностью, которая проявляется в неодинаковости градиентов свойств по двук взаимно перпендикулярным направлениям и обусловлена конфигурацией ЭПА солонца, а такие микро- и нанорельефом.

2. Пространственное распределение содержания гумуса в солонце освоенном подчинено нортльному закону, отличие распределения от

- нормального наблюдается в гор. В2. Нормальный закон распределения соблюдается для глубины границ горизонтов В2, ВС и глубины зале-

■ ганжя солей в целинном солонце, а также гор. H солонца освоенного.

3. По степени варьирования исследованных признаков на разных t уровнях изменчивости установлен убыващий ряд: содержание карбонатов, удельная электропроводность, содержание гумуса. Степень варьирования содержания гумуса в пределах ЭПА солонца больше, а удельной электропроводности и содержания карбонатов меньше, чем между ЭПА солонцов* Варьирование медку ЭПА указывает на неоднородность солонцов в пределах классификационной группы. '

4. По степени варьирования в пределах ЭПА солонца исследованные признаки располагается в убивающий ряд: содержание карбонатов, обменный кадий, отношение С^: С^, удельная электропроводность, относительное содержание фульвокислот, обменный натри!,

- обменный шпшй, содержание гумуса, обменный кальций, относительное содержание IK, сумма обменных катионов. Среда гумуенш: показателей наиболее устойчивым является относительное содержание ХК, -наиболее вариабельным - отношение Сга: С^. Среди показателей хатионно-обменной способности почв наиболее устойчивым является сумма обменных катионов, наиболее вариабельным - содержание обменного кадия. '

5. Для характеристики среднего содержания и состава гумуса в

* пределах ЭПА солонца с погрешностью I0ÇE при Р=0,95 количество

опробований составляет от 4-II в пахотном горизонте до 5-29 в подпахотном. Для морфометрнческнх показателей объем выборки колеблется в пределах 7-35, содержания карбонатов - 31-156, обменных катионов - 4-61, удельной электропроводности - 9-16. >-

6. Наибольшая степень изменчивости наблвдается в горизонтах, где сами признаки жмеют наименьшие значения. С глубиной увеличл-вавтея показатели варьирования содержания гуцуса, относительного

' содержания ФК, содержания карбонатов; уменьшаются - для относительного содержания IK и обменного натрия. Увеличение козффвщен-

та варьирования содержания карбонатов связано с распределением белоглазки, а гумуса - с низким уровнем его содержания.

7. Автокорреляционные фуищеи глубины тиртт гранил горизонтов Л, BI, ,В2 солонца целинного характериsyrrrся четко выраженной периодичностью с длиной периода для гор.А — 7,5 м, горизонтов Ш я В2 - 10-12 м и радиусом корреляции около 2 м. Автокорреляционные 'фуяади морфоыетрических показателей солонца освоенного различаются между собой по форме и по величине радиуса корреляции. Для■ \ содержания гумуса я глубины границ соответствуглзи горизонтов значения радиусов корреляции (1-1,5 м) в большинстве случаев близки по величине.

8. В пределах почвенного индивидууш описание и замеры морфологических признаков следует проводить по колонке шириной 40-45 №. Горизонтальные размеры почвенных образцов из солонца целинного составляют J2-I4 см.

9. Наибольшая пестрота содержания гумуса, величины рН и коэффициента отражения %20 отмечена в гор, А целинного солонца. Для профильного распределения содержания гумуса характерно резкое его падение на границе A/BI и относительное накопление в нижней трети солонцового горизонта. Увеличение отношения С^: С^ в иллювиальном горизонте солонца освоенного обусловлено относительным накоплением здесь Ш. •

10. Анализ профильного распределения показателей выявил максимальные градаентн коэффициентов отражения R720 и в подсолонцо-вом горизонте, а также тесную прямую связь этих показателей между собой и обратную - о содержанием гумуса. В большинстве случаев морфологические и химические границы ие совпадают.

11. Отмечается тесная связь характера распределения свойств в почвенном профиле ó ванорельефом..Пространственная структура доследованных 'свойств не совпадает.

12.1^вдсное'состояние почв солонцового комплекса характеризуется низким уровнем содержанки и запасов гумуса, резко убыващим распределением его по профилю.' Степень гумификации в солонцах и светло-вавгановнх. разностях слабая или средняя, гумус гуматно-фульватный. Почвы одного типа в пределах исследованной территории площадью 4 га различаются по содержанию гумуса в 1,5-2 раза.

13. Величины дзета-потенциала гуМатов натрия исследованных почв близки между собой х, составляя в гор.(А+ВРпат - 88-101 иВ, rop.BI - I0I-I04 МВ, гор.ВЗ - 106-122 мВ. Общей закономерностью является возрастание его величин вниз по профилю. .

14. Под влиянием орошения произошло увеличение содержания гумуса и карбонатов в нижней части корнеобитаемого слоя солонцов. В составе гумуса возросла доля ПС. Отмечено увеличение подвижности органического вещества ори одновременном увеличении доли 3-й фракции ПС и ФК.

,- 15. Наиболее стабильный по мощности пахотный слой создает трехъярусная обработка, наиболее изменчивый - отвальная. Под влиянием мелиорации наблюдается увеличение содержания гумусав неЭ части корнеобатаемого слоя и перераспределение в его составе отдельных Фракций KilS,

Практические рекомвшигрг Г" "Т^ПТА Г^чвго состояния солонцов. ,

1. При выборе местоположения разреза следует учитывать анизотропность ЭШ. солонцов. Поэтому разрез целесообразно закладывать в центре ЭОЛ, передней стенкой вдоль наименьшего диаметра; на пашне передало стенку следует располагать перпендикулярно направленно вспашки.

2. Описание ж замеры морфологических показателей солонцов рекомендуется проводить по двум взаимно перпендикулярным стенкам разреза по колонке шириной не менее 40-45 см. *

3. Размер почвенных образцов в целинных солонцах составляет / 12-14 см. Пробы следует брать со всех стенок разреза или с одной, но в несколько приемов, отступя 1-1,5 см от границ горизонтов. Углубляться в толщу почвы можно не более, чем на 4-6 см. Поскольку гумуснне показатели удовлетворяют требование аддитивности, то составляется смешанный образец. В пахотных и мелиорированных солонцах размер образца составляет 20x20x20 см3. Из таких образцов Непосредственно в поле отбирается средняя проба.

4. Количество ЭПА и число точек опробования находят по величине коэффициентов межпягенного и внутринятенного варьирования. Точки опробования располагают не ближе 1,5-2 м друг от друга.

5. Для получения сравнимых результатов необходимо строго стандартизовать размер образца, из которого берется навеска для определения содержания гумуса.

Материалы диссертации опубликованы в работах: t

1.0 характере связи органического вещества различных типов почв с их физико-химическими свойствами. "Материалы докладов * к научной конференции молодых ученых ВСШ". Волгоград, 1979, ЧВ.М.Киднио,В.А.Барановская,В.Н.Максюта), с. 19-20.

2. Влияние различных способов мелиорации на содержание и состав гумуса солонцовых почв. "Материалы докладов к научной конференции молодых ученых ВС2И*. Волгоград, 1981, с.48^50.

3. Определение влеитрокднетнческого потенциала гуыиновых кислот методом электрофореза о подвижной границей. "Химия гумусовых кислот, их роль в природе а перспективы использования в народном хозяйстве4*? Тезисы докладов зональной научно-технической конференции. Тюмень," 1961, с.8ЧВ.Ы.Кипяпс). '

4. Простраяственйое варьирование свойств солонцовых почв я определение объемов исследуемых шйорок. "Почвоведение", 1981,

* 10, с.90-95.

5. Анизотропность почвы и учет ее в методике полевых исследований. "Вестник Моск. ун-та", £ер. почвоведение, 1982, ft 2, с.51-54 (Д,С.Ордов). *

€. Трезмедоая характеристика фиако-химических свойств солонцов. "Почвоведение", 1982, А 6, с.И-19 (Д.С.Ораов). -

Подя. к mm И"

Фи. в. *. ¿¿f ' » -СО

Закм /¡>5? Тираж /iff

Иэд-ю Московского угамрсатет*. Мосям, К-9.

у«. Герм», Б/7. _ .

Типошчфи« Им-м МГУ. Москва, Лшгоры ''