Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Природа щелочности солонцов Аршань-Зельменского стационара и ее изменение при антропогенном воздействии

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Природа щелочности солонцов Аршань-Зельменского стационара и ее изменение при антропогенном воздействии"

4841774

Климанов Анатолий Викторович

ПРИРОДА ЩЕЛОЧНОСТИ СОЛОНЦОВ АРШАНЬ-ЗЕЛЬМЕНСКОГО СТАЦИОНАРА И ЕЕ ИЗМЕНЕНИЕ ПРИ АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Специальность 03.02.13 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2011

3 ' идр 2077

4841774

Работа выполнена на кафедре химии почв факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

Научный руководитель:

Доктор биологических наук, профессор Воробьева Людмила Андреевна Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук Любимова Ирина Николаевна Кандидат биологических наук Розов Сергей Юрьевич Ведущая организация:

Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева

Защита состоится 5 апреля 2011 г. в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.001.57 при МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, стр.12, МГУ им. М.ВЛомоносова, факультет почвоведения

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ им. М.ВЛомоносова.

Автореферат разослан « 4_» марта 2011 года

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью организации, просьба присылать по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, МГУ им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, ученый совет.

Ученый секретарь диссертационного совета

Никифорова А.С.

Актуальность темы. Щелочность почв или их способность проявлять свойства оснований неблагоприятно влияет на химические и физические свойства почв и является одним из факторов способствующих образованию солонцов.

В России около 30 млн. га солонцов и солонцеватых почв, более половины из которых используется в сельском хозяйстве. Сельскохозяйственное использование солонцов часто коренным образом меняет их профильное строение и влияет на химические свойства солонцов (Любимова, 2003).

Аршань-Зельменский стационар, организованный в 1950 г. Комплексной экспедицией по вопросам полезащитного лесоразведения АН СССР в рамках государственного плана преобразования природы засушливой зоны (1948 г.), расположен на территории Северной Калмыкии. Основной задачей стационара являлась разработка научных основ защитного лесоразведения в засушливых условиях полупустыни на засоленных почвах солонцового комплекса.

На стационаре проводились комплексные исследования, в которых участвовали почвоведы, лесоводы, геоботаники, метеорологи, микробиологи, гидрологи. Исследования почв были прекращены в 1970-е годы и возобновлены лишь в 2005 г. Почвенным институтом им. В.В. Докучаева.

Сопряженное исследование целинных и антропогеннопрсобразованных солонцов Аршань-Зельменского стационара, спустя 55 лет после их освоения, и сопоставление полученных результатов позволит оценить воздействие лесоразведения и сельскохозяйственного использования солонцов на их свойства за более чем полувековой период, что делает тему работы актуальной.

Цель и задачи исследования. Целью работы является оценка природы щелочности, засоления солонцов Аршань-Зсльменского стационара и их изменения при антропогенном воздействии. В задачи исследования входила оценка:

1) Природы щелочности целинных и антропогенноизмененных почв стационара;

2) Химизма и степени засоления целинных и антропогенноизмененных почв стационара;

3) Изменений произошедших в солонцах стационара за последние 55 лет (с начала освоения и агролесомелиоративных мероприятий).

Научная новизна. Показано, что целинные автоморфные, полугидроморфные и гидроморфные солонцы Аршань-Зельменского стационара относятся к одной группе солонцов - нейтрально засоленных с повышенной щелочностью солонцовых и подсолонцовых горизонтов.

Показано, что в солонцовых горизонтах исследуемых солонцов сода отсутствует, рН и карбонатная щелочность (С032~ + НС03") контролируются карбонатно-кальциевыми равновесиями (ККР). Щелочность подсолонцовых горизонтов контролируется ККР в сочетании с содой, образующейся в этих горизонтах in situ по реакции Гедройца.

55 летнее антропогенное воздействие не уничтожило горизонты максимального проявления щелочности в нейтрально засоленных профилях агросолонцов и агроземов солонцовых, но привело к увеличению мощности этих горизонтов, глубины их залегания в агроземах солонцовых, уровней рН и карбонатной щелочности.

Апробация. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях: V съезде Докучаевского общества почвоведов (Ростов-на-Дону, 2008), XII Докучаевских молодежных чтениях (Санкт-Петербург, 2009), «Ломоносов - 2010» (Москва, 2010).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 5 работ, в том числе 2 статьи в журналах, включенных в список ВАК.

Положения, выносимые на защиту.

1. Диагностические солонцовые горизонты исследованных солонцов, имеющие высокую долю обменного натрия (14-42%) от суммы обменных оснований и значения рН в пределах 8.2-8.7, не содержат соды, а рН и карбонатная щелочность этих горизонтов контролируются карбонатно-кальциевыми равновесиями (ККР).

2. Б подсолонцовых горизонтах наличие СаССЬ и обменного натрия, доля которого от суммы обменных оснований в исследуемых солонцах составляет 15-42%, приводит к образованию соды в результате ионного обмена натрия ППК на кальций СаСО, по реакции Гедройца. Уровни рН и карбонатной щелочности в этих горизонтах контролируются ККР и содой.

3. При антропогенном воздействии горизонты максимального проявления щелочности в антропогсннопреобразованных почвах имеют большую мощность, в агроземах солонцовых залегают ниже и имеют более высокие значения рН и общей щелочности, чем соответствующие горизонты в целинных почвах.

4. При наличии обменного натрия границы распространения соды в профиле исследуемых целинных и антропогеннопреобразованных солонцов контролируются соединениями кальция: верхняя граница, граница образования соды - СаС03, нижняя граница возможного существования соды - гипс.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения; изложена на'|"| У страницах; содержит /(// рисунков и ^С] таблиц. Список литературы включает^?") наименования, в том числе иностранных. Приложение состоит из /^страниц.

Благодарности: Автор выражает глубокую признательность научному руководителю профессору Л.Л. Воробьевой за постоянную помощь и внимание к работе, ценные советы и консультации. Автор благодарен к.с.-х.н. А.Ф.Новиковой и к.с.-х.н. М.В. Конюшковой за совместную экспедиционную работу, поддержку и позитивное отношение, сотрудникам лаборатории химического анализа почв факультета Почвоведения за благожелательную рабочую обстановку. Руководителю Аршань-Зельменского стационара института Лесоведения РАН Беспалову В.П. за помощь в выполнении научных исследований на опытных участках стационара.

Глава 1. Щелочность почв и ее проявление в солонцах

На основе анализа отечественной и зарубежной литературы в главе рассмотрена природа щелочности почв, обусловливающие ее компоненты и показатели, с помощью которых характеризуют щелочность почв. Рассмотрены особенности проявления щелочности в солонцах.

Согласно природного (Доскач, 1979) и почвенно-мелиоративного (Александров, 1996) районирования территория стационара охватывает три геоморфологических района: Ергенинскую возвышенность, Приергенинскую равнину или шлейф Ергеней и Сарпинскую ложбину (рис. 1). Эти районы располагаются в сухостепной зоне светло-каштановых почв, но характеризуются разной историей развития, что определяет различия в рельефе, степени дренированности, почвообразующих и подстилающих породах, глубине залегания и минерализации грунтовых вод. Комплексность растительного и почвенного покрова характерна для всех рассматриваемых районов.

Рис. 1 Схема размещения исследованных участков в пределах геоморфологических районов. Условные обозначения: 1 - участки исследования; 2 - геоморфологические районы: А - Ергенинская возвышенность, Б - Приергенинская равнина, В —

Сарпинская ложбина. 3,4, 5 - границы: 3 - республики Калмыкии; 4 -Сарпинского административного района Калмыкии; 5 - геоморфологических

районов.

Глава 2. Объекты и методы исследований

Ергснинская возвышенность (Ергени) представляет собой плоскую равнину с уклоном на восток (абсолютные отметки - 132-160 м) с ярко выраженным микро- и мезорельефом. Грунтовые воды расположены глубже 10-20 м и лишь в понижениях поднимаются до 5 м. На востоке склоны Ергеией переходят в Приергешшскую равнину (шлейф Ергеней), понижающуюся от абсолютных отметок 40-45 м до 0-7 м. Ширина равнины составляет 5-6 км. Грунтовые воды залегают на глубине 3-6 м, в мезопонижениях - на 1.5 м. Далее на восток равнина переходит в Сарпинскую низменность и Сарпинскую ложбину с уровнем залегания грунтовых вод от 2.5-3.5 м до 0-1.5 м (Доскач, 1979; Зайцев, 1971).

В 1950 г. для выполнения поставленных перед стационаром задач в разных геоморфологических районах были организованы опытные участки. На территории Ергенинской возвышенности был заложен богарный опытный участок, состоящий из четырех лент лесополос длиной 1 км и шириной 60 м с межполосным расстоянием 300 м. На каждой лесной полосе было выделено по два ключевых участка для проведения детальных исследований. В общей сложности было заложено 8 ключевых участков, на которых была проведена почвенная и геоботаническая съемка М 1:500. На всех лентах лесополос была проведена плантажная вспашка на глубину 45-55 см, а на пашне между ними -на глубину 25-27 см. На шлейфе Ергеней в 1951 г. был заложен опытный участок под орошение (длиной 900 м, шириной 350 м), на котором высаживались сеянцы дрсвесно-кустарниковых пород и различные сельскохозяйственные культуры. Весь участок был вспахан на глубину 22-25 см, после чего дополнительно была проведена плантажная вспашка до 45-50 см, по концам участка с обеих сторон были оставлены 50-метровые полосы с обычной (22-25 см) пахотой (Труды института леса, 1959). С 1974 г. орошение участка не проводилось.

В 2005 г. для выполнения поставленных в диссертационной работе задач был заложен почвенно-геоморфологический профиль на основных элементах рельефа. Работы выполнялись в рамках экспедиционных исследований Почвенного института им. В.В. Докучаева при финансовой поддержке РФФИ.

7

Исследовались целинные солонцы и светло-каштановые почвы, а также антропогеннопреобразованные почвы.

На антропогеннопреобразованных территориях разрезы закладывались на солонцовых контурах ключевых участков в соответствии с картами, составленными Н.М. Зайцевым в 1950 г. (Зайцев, Зворыкина 1955). Это давало возможность считать, что разрезы были заложены в пределах контуров, занятых солонцами до освоения территории.

Методы исследования. Засоление исследуемых почв оценивали по результатам анализов водных вытяжек. Содержание анионов и катионов определяли традиционными методами (Аринушкина, 1970). Степень засоления оценивали по содержанию токсичных солей, тип засоления (химизм) - по соотношению анионов и катионов в водных вытяжках. Значения рН измеряли потенциометрическим методом в водных суспензиях (1:5) и водонасыщенных пастах и в фильтратах из суспензий и паст. Общую, карбонатную и органическую щелочность определяли в фильтратах из водонасыщенных паст и в водных вытяжках методом прямого и обратного потенциометрического титрования (Воробьева, Замана, 1984).

Состав обменных катионов определяли по методу Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой. Карбонаты определяли по методу Ф.И. Козловского. Гипс извлекали из почв 1М раствором ЫаС1 с рН 2,0 (Руководство по лабораторным методам..., 1990). Гранулометрический состав определяли пирофосфатным методом.

Глава 3. Химические свойства целинных почв стационара Для профилей солонцов всех геоморфологических районов характерна резкая дифференциация гранулометрического состава. В надсолонцовых горизонтах содержание частиц размером менее 0.01 мм составляет 12-18%, наиболее высокое содержание частиц физической глины характерно для солонцовых (45-51%) и подсолонцовых (39-48%) горизонтов.

Общее содержание обменных оснований дифференцировано по почвенному профилю в соответствии с гранулометрическим составом. Оно максимально в солонцовых горизонтах. Доля обменного натрия (табл. 1) в

8

солонцовых и подсолонцовых горизонтах составляет 15-42% от суммы обменных оснований ( £ ). В профиле светло-каштановых почв доля обменного натрия, как правило, составляет менее 2%.

Светло-каштановые почвы Вргеней и шлейфа Ергеней промыты от легкорастворимых солей соответственно до 70 см и 100 см (рис. 2, табл. 1). В светло-каштановой почве Ергеней засоление в слое 70-100 см слабое сульфатное, глубже переходящее в сильное сульфатное. В светло-каштановых почвах шлейфа Ергеней на глубине 100-160 см засоление среднее хлоридное, в нижележащих горизонтах - среднее хлоридно-сульфатное.

Ергенинская возвышенность

30 20 1 0 0 10 20 30

Приергенинская равнина

30 20 1 0 0 1 0 2 0 30

{»кв}/100г почвы

Светло-каштановые

почвы 1

Солонцы

ммоль (Ж8((100Г почвы

Разрез 3 Солонец

200

Рис. 2 Солевые профили почв.

ммоль (же)ПООг почвы

Разрез 7

200 ' 200 Сарпинекая ложбина

30 20 1 0 О 10 20 30

ммоль {жв)ПООг почвы

Разрез 2

В солонцах исследуемых геоморфологических районов соли залегают выше, чем в светло-каштановых почвах. В автоморфном солонце Ергеней и в полугидроморфных солонцах шлейфа Ергеней (рис. 2, табл. 1) соли, как правило, появляются в подсолонцовых горизонтах на глубинах, зависящих от мощности вышележащих генетических горизонтов. В мелких солонцах соли обнаруживаются на глубине 18-20 см, в среднем солонце они залегают на глубине 26 см. В гидроморфном солонце Сарпинской ложбины легкорастворимые соли обнаруживаются в солонцовом горизонте с глубины 3 см (рис. 2, табл. 1). Солонцы Ергенинской возвышенности, как правило, имеют сульфатно-хлоридный и хлоридно-сульфатный химизм засоления. Так в мелком автоморфном солонце Ергеней до глубины 80 см преобладают хлориды, в более глубоких горизонтах - сульфаты. В полугидроморфных солонцах Приергенинской равнины по всему почвенному профилю преобладают хлориды. В корковом солонце Сарпинской ложбины хлоридное засоление солонцового горизонта с 13 см переходит в хлоридно-сульфатное и сульфатное. С глубины 140 см засоление хлоридное.

Среди катионов, переходящих в водную вытяжку, во всех солесодержащих горизонтах солонцов преобладает натрий и лишь в содержащем гипс горизонте солонца Сарпинской ложбины содержание кальция, переходящего в водную вытяжку, выше чем натрия. Такое же соотношение кальция и натрия характерно и для некоторых содержащих гипс горизонтов светло-каштановых почв. Необходимо отметить, что содержание кальция, переходящего в водную вытяжку из трех верхних горизонтов всех исследуемых солонцов, как правило, составляет 0.4-0.7 ммоль (экв)/100 г почвы, тогда как в нижележащих - 0.9-1 ммоль (экв)/100 г почвы и выше (рис. 2). Более высокое количество переходящего в водную вытяжку кальция в нижележащих горизонтах обеспечивает гипс, содержание которого в этих горизонтах находится на уровне 1%. Гипс, содержание которого составляло до 0.5%, не увеличивал количество извлекаемого методом водной вытяжки кальция.

Таблица 1. Некоторые химические свойства целинных почв.

Район Горизонт Глубина, см № от 1,% Етокс солей, % рН,л Щелочность, ммоль (экв)/100г почвы

Общая Карбонатная Органическая

Ергенинская возвышенность Светло-каштановая солонцеватая почва. Разрез 28

А 0-12 0.50 0.01 8.00 0.49 0.27 0.23

В1 12-22 0.60 0.01 8.34 0.61 0.43 0.19

В2 30-50 0.49 0.02 8.33 0.83 0.58 0.30

ВСса 60-80 1.12 0.03 8.84 0.62 0.46 0.15

С1 100-130 н/о 0.23 7.88 0.41 0.22 0.28

С2 140-190 II II 0.69 7.98 0.38 0.18 0.22

200-250 II II 0.91 7.72 0.30 0.14 0.20

250-270 0.87 8.45 0.40 0.20 0.28

Солонец мелкий. Разрез 7

А 0-6 8.48 0.01 7.50 0.24 0.10 0.16

В1 6-20 31,90 0,08 8,73 0.37 0.15 0.22

В2 20-28 40,17 0,49 9,40 1.07 0.74 0.33

ВСса 30-50 36.64 0.56 9.35 0.77 0.53 0.24

С1 60-70 32,18 0,68 8,50 0.43 0.23 0.22

80-90 н/о 0,71 8.30 0.36 0.18 0.20

С2 110-120 0.77 8.24 0.30 0.14 0.16

140-150 0.83 8.15 0.37 0.18 0.19

Приергенинская равнина Светло-каштановая сипьносолонцеватая почва. Разрез 30

А 0-14 0.86 0.01 7.10 0.20 0.08 0.16

В 14-40 0.78 0.02 7.60 0.49 0.28 0.26

Вса 40-60 1.99 0.04 8.75 0.78 0.60 0.18

ВС 70-90 Н/о 0.16 9.07 0.78 0.59 0.20

С1 С2 100-140 и» 0.18 8.42 0.44 0.28 0.18

160-170 0.29 7.53 0.36 0.21 0.20

Солонец мелкий. Разрез 2

А 0-7 5.73 0.02 7.62 0.20 0.08 0.14

В1 7-18 22.06 0.05 8.49 0.28 0.07 0.21

В2 18-25 33.62 0.44 9.32 0.82 0.54 0.28

ВСса 25-41 32.76 0.62 9.01 0.59 0.37 0.22

41-65 н/о 0.65 8.93 0.42 0.24 0.18

С1 70-85 0.62 8.74 0.27 0.17 0.10

С2 90-120 И м 0.37 7.95 0.83 0.59 0.24

130-150 0.44 7.65 0.37 0.25 0.12

180-160 II н 0.49 7.27 0.70 0.52 0.18

к « со Солонец корковый луговой. Разрез 3

А 0-3 22.96 0.04 7.29 0.23 0.07 0.16

В1 3-13 42.52 0.13 8.23 0.35 0.06 0.29

ё * В2 13-25 41.71 0.32 9.42 1.30 0.93 0.37

£ <2 с ? а о га С О ВСса 30-50 31.70 0.61 8.24 0.42 0.10 0.32

С1 С2 60-80 н/о 0.50 7.70 0.30 0.15 0.15

90-100 и и 0.12 8.35 0.40 0.29 0.11

140-150 и и 0.96 8.56 0.30 0.20 0.10

В почвах Ергеней и Приергенинской равнины гипс появляется лишь с глубины 100-120 см. В разрезах, заложенных в Сарпинской ложбине, гипс залегает выше - с 30-60 см.

Согласно классификации почв России (Классификация..., 2004) среди засоленных почэ выделяют, засоленные нейтральными солями (хлоридами и сульфатами), и щелочные почвы, засоленные гидролитически щелочными солями - главным образом карбонатами и гидрокарбонатами натрия.

Результаты исследования почв методом водных вытяжек показывают, что все горизонты солонцов, кроме солонцовых и подсолонцовых, относятся к нейтрально засоленным. Солонцовые и подсолонцовые горизонты, как правило, имеют щелочное засоление, для этих же горизонтов свойственна максимальная общая щелочность и, как будет показано ниже, наиболее высокие значения рН.

В соответствии с группировкой солонцов, рассмотренной JI.A. Воробьевой и Е.И. Панковой (2008), солонцы Аршань-Зельменского стационара относятся к нейтрально засоленным с повышенной щелочностью в солонцовых и подсолонцовых горизонтах

При исследовании природы щелочности почв стационара в составе компонентов, обусловливающих щелочность, были определены карбонатные ионы (карбонатная щелочность) и анионы органических кислот (органическая щелочность). Боратная щелочность обнаружена не была.

Органическая щелочность свойственна всем горизонтам исследуемых почв. При низкой общей щелочности (до 0.5 ммоль (экв)/100г почвы) доля органической щелочности в некоторых горизонтах достигает 90%.

В большинстве почвенных горизонтов преобладает карбонатная щелочность. При этом наиболее высокие значения рН и карбонатной щелочности соответствуют не солонцовым, а подсолонцовым горизонтам, по верхней границе которых проходит линия вскипания от НС1 (рис. 3, табл. 1). Значения рН солонцовых горизонтов изменяются от 8.2 до 8.7, а вскипающих от НС1 подсолонцовых горизонтов - от 8.9 до 9.4 единиц рН. При определении рН и видов щелочности методом -насыщенных водой почвенных паст выявляются те же закономерности, но выражены они менее резко: рН

12

солонцовых горизонтов изменяется от 7 до 7.7, а подсолонцовых карбонатных горизонтов - от 7.9 до 8.8 единиц рН.

Ергенинская возвышенность Приергенинская равнина

Светло-каштановые почвы

О 0,5 1 1,5

I .иыоль (1 ИИ 1'Н'Г ПОЧБЫ

I

[ Разрез 28 I У

0 0,5 1 1.5 7

100 -

200

Солонцы

|нмоль (жв)'100г пфчвы

5

рН

I

Разрез 30 ^

О 0,5 1 1.5 7 з 9 ю

О 0,5 1 1,5

— —щк -рН

3 9 10

^ЫМОЛЬ (ЗКЕИООГ ПОЧБЫ

-Л-

рН

_ )ми«>ль 0ге|1О0г почеы —I РН

Разрез 7

---Щк

-рН

Разрез 2

I

---щк

-Рн

Сарпинская ложбина. Солонец

О 0,5 1 1,5 7 8 9 10

1тI"гь 0кр>.1ООг

РН

Разрез 3

---Щк

-Рн

Рис. 3 Карбонатная щелочность и рН почвенных горизонтов целинных

почв. И - линия вскипания от НС1, •--линия, ниже которой

количество Са2+, извлекаемого методом водной вытяжки превышает 1 ммоль (экв)/100г почвы, содержание гипса составляет около 1% и выше

Карбонатная щелочность может быть обусловлена растворением легко- и труднорастворимых карбонатов (при наличии компонентов в системе), а кроме того, появление карбонатных ионов может быть связано с гидролизом содержащего обменный натрий ППК: ППК-Ыа+Н20<->ППК-Н+0Н"+Ка+ и реакцией ионного обмена натрия ППК на кальций СаСОз, протекающей по схеме: ППК=2№ + СаС03 ^ ППК= Са + 2Na++ С032" (реакция Гедройца).

Максимальная щелочность обнаружена в подсолонцовых горизонтах, обладающих как высокой долей обменного натрия, так и содержащих СаСОз. В этих горизонтах доля обменного натрия составляет 20-42% от суммы обменных оснований, рН = 8.9-9.4, карбонатная щелочность - 0.55-0.95 ммоль (экв)/100 г почвы (табл. 1). В бескарбонатных солонцовых горизонтах, где доля обменного натрия в максимуме также достигает 42%, щелочность проявляется в меньшей степени - рН составляет 8.2-8.7, карбонатная щелочность - 0.05-0.2 ммоль (экв)/100 г почвы. В свеггло-каштановых почвах повышенная щелочность также проявляется в карбонатных горизонтах. Например, в светло-каштановой почве Приергенинской равнины в верхних невскипающих горизонтах карбонатная щелочность составляет 0.16-0.56 ммоль (экв)/100 г почвы, рН - 7.1-7.6, в то время как в горизонте ВСса (40-60 см), по верхней границе которого проходит линия вскипания, карбонатная щелочность достигает 1.2 ммоль (экв)/100 г почвы, рН - 8.75.

При анализе почв методом насыщенных водой почвенных паст также было выявлено, что рН и карбонатная щелочность максимальны в подсолонцовых горизонтах, содержащих карбонат кальция (карбонатная щелочность составляет 2.4-3 ммоль (экв)/л). В бескарбонатных солонцовых горизонтах карбонатная щелочность составляет 1.3-2.6 ммоль (экв)/л.

Для выявления механизмов, контролирующих концентрацию карбонатных ионов в фильтратах из паст и в водных вытяжках исследуемых почв, с помощью компьютерной программы LIBRA были построены диаграммы. Они характеризуют соотношение Рсог, рН и карбонатной щелочности в системах, содержащих кальцит, легкорастворимый карбонат натрия и смесь этих компонентов (рис. 4).

На рисунке 4 кривая 1 характеризует взаимосвязь между концентрацией карбонатных ионов (СО]2' + НС03~), рН и парциальным давлением диоксида углерода (Рсо2) в системе СаССЬ - Н20 - С02. Кривая 2 характеризует систему СаСОз - CaS04 • 2Н20 - С02 - Н20 и показывает, что при появлении в карбонатно-кальциевой системе гипса величины рН и карбонатной щелочности уменьшаются, что вызвано взаимодействием карбонатных ионов с кальцием гипса.

Кривые 3 (рис. 4) характеризуют взаимосвязь между концентрацией карбонатных ионов, рН и Рсо2 в системе, содержащей легкорастворимые карбонаты и гидрокарбонаты натрия. Они показывают, что при заданном Рсо2 увеличение концентрации карбонатных ионов приводит к некоторому росту рН; к резкому увеличению рН может привести уменьшение Рсо2 (Воробьева, 1995). При уменьшении парциального давления С02 содовая кривая идет параллельно оси ординат (стрелка на рис. 4). Кривые 4 характеризуют взаимосвязь между концентрацией карбонатных ионов, рН и Рсо2 в смешанной системе, содержащей и карбонаты кальция, и карбонаты натрия. В присутствии карбоната кальция положение содовой кривой меняется, она в большей мере отражает форму кривой карбонатно-кальциевых равновесий, которая при низких парциальных давлениях С02 (KT'-IO"5) сдвинута вправо относительно кривой 1 на расстояние соответствующее количеству соды, присутствующей в системе.

Наибольшую информацию о природе щелочности почвенных горизонтов солонцов дает сопряженная оценка рН и карбонатной щелочности. На рис. 4 их соотношение показано соответствующими значками. Рисунок 4 свидетельствует, что в подавляющем большинстве почвенных горизонтов карбонатная щелочность и рН обусловлены карбонатно-кальциевыми равновесиями. Значки, обозначающие соотношения рН и карбонатной щелочности фильтратов из паст и рН суспензий и карбонатной щелочности водных вытяжек из этих горизонтов, в основном либо соответствует линии, характеризующий систему СаС03-Н20-С02 при разных Рсо2, либо располагаются ниже ее, т.е. в этих горизонтах сода отсутствует.

15

подсолоццовых (□,■), переходных карбонатных (<>,♦), других горизонтов солонцов, включая солонцовые ( Д ), и светло-каштановых почв ( О, • ). Значки без заливки — метод водных вытяжек, значки с заливкой - метод водонасыщенных паст. Для кривых 1-4 пояснения даны в тексте.

Иная картина наблюдается в подсолонцовых горизонтах. В них щелочность контролируется карбонатно-кальциево-натриевыми равновесиями, то есть щелочность этих горизонтов, обусловлена содой в сочетании с СаС03. Значения рН и карбонатной щелочности фильтратов из паст и pli суспензий и карбонатной щелочности водных вытяжек из этих горизонтов располагаются выше и правее линии 1, характеризующей карбонатно-кальциевую систему.

В подсолонцовых горизонтах, также как и в солонцовых, высока доля обменного натрия, но, в отличие от солонцовых, подсолонцовые горизонты содержат в своем составе СаС03. Сочетание высокой доли обменного натрия, наличия СаСОз и соды в этих горизонтах позволяет считать, что образование соды в подсолонцовых горизонтах происходит in situ и обусловлено реакцией

ионного обмена натрия ППК на кальций карбоната кальция, или реакцией Гедройца. В то же время сода отсутствует в горизонтах ВСса и С1, карбонатных и, возможно, содержащих обменный натрий. Например, доля обменного натрия в горизонте С1 (60-70 см) разреза 7 составляет 32 % (табл. 1). Таким образом, в этом горизонте высокая доля обменного натрия, он содержит карбонаты кальция, но сода в нем, по соотношению рН и карбонатной щелочности, не обнаруживается (рис. 4). Учитывая тот факт, что в этом горизонте содержание кальция, извлеченного методом водной вытяжки, превышает 1 ммоль (экв)/100 г почвы (рис. 2), можно полагать, что возможность существования соды в этом горизонте контролируется концентрацией кальция. В горизонте присутствует гипс, кальций которого препятствует образованию соды (рис. 3). В подсолонцовых содержащих соду горизонтах, как указывалось выше, количество кальция, переходящего в водную вытяжку, не превышает 0.4 ммоль (экв)/100 г почвы.

Таким образом, высокие (9 и выше) значения рН подсолонцовых горизонтов, наличие в этих горизонтах карбоната кальция, высокая доля обменного натрия в ППК и присутствие соды, как особенности именно этих горизонтов почвенного профиля солонцов, позволяют утверждать, что сода в подсолонцовых горизонтах образуется in situ по реакции ионного обмена (реакции Гедройца).

Глава 4. Свойства антропогеннопреобразованных солонцов стационара

Сопряженное исследование целинных и антропогеннопреобразованных солонцов Аршань-Зельменского стационара позволяет рассматривать различия в их химических свойствах как результат более чем полувекового (1950-2005 гг.) воздействия лесоразведения и сельскохозяйственного использования.

При антропогенном воздействии произошли изменения морфологии почв. В соответствии с классификацией почв России (2004) распахивание почв на глубину 25-27 см привело к образованию агросолонцов, для которых характерно сохранение диагностического солонцового горизонта. Морфологическая солонцеватость сохраняется в почвенном профиле

17

агросолонца пашни Ергеней: в пахотном слое (0-20 см) наблюдаются очень плотные и круппые глыбы солонцовых горизонтов, ниже (20-33 см) - плотная призмовидная структура. Плантажная вспашка почв под лесополосы на глубину 45-55 см, в соответствии с классификацией почв (2004), привела к образованию агроземов солонцовых светлых, в которых морфологические свойства изменились более резко. Слой, подвергавшийся в 1950-х гг. вспашке, уплотнился и мощность его составляет теперь 38-40(50) см. Он негомогенный: в верхней части белесоватый от карбонатов, в нижней части четко выделяются темно-бурые фрагменты солонцового и подсолонцового горизонтов, которые в отличие от фрагментов солонцового горизонта на пашне и, тем более, солонцового горизонта на целине легко разламываются.

В антропогеннопреобразованных почвах, особенно в агроземах солонцовых, в отличие от целинных солонцов, частицы физической глины более равномерно распределены в почвенном профиле, например, в агроземе солонцовом лесополосы содержание физической глины в слое 0-95 см находится практически на одном уровне и составляет 50-52% (разрез 24 Ергеней), а в агросолонце пашни в слое 0-40 см - 43-59% (разрез 25 Ергеней).

Общее содержание обменных оснований дифференцировано по почвенному профилю. В агросолонце пашни наибольшая сумма обменных оснований отмечается в сохранившемся солонцовом горизонте на глубине 2330 см. В агроземе солонцовом лесополосы максимум обменных оснований находится в слое 0-25 см, при этом резко падает в нижележащих горизонтах. В агросолонце пашни доля обменного натрия от суммы обменных оснований (табл. 2), по сравнению с целинным солонцом, меньше во веем профиле: в пахотном слое (0-23 см) составляет - 6%, в сохранившейся части солонцового горизонта (23-30 см) - 26% , вниз по профилю доля обменного натрия увеличивается и достигает максимума - 42% в слое 60-80 см. В агроземе солонцовом лесополосы доля обменного натрия существенно ниже, чем в целинном солонце: в слое 0-50 см не превышает 3%, увеличение до 13% происходит в слое 60-80 см, в слое 85-95 см доля обменного натрия достигает максимума - 28%.

В агросодонце залежи Приергенинской равнины наибольшее содержание обменных оснований отмечается в горизонте 30-43 см. Доля обменного натрия здесь также несколько ниже, чем в целинном солонце (табл. 2). В пахотном горизонте она составляет - 4 % (слой 0-15 см) и И % (15-30 см), вниз по профилю увеличивается и достигает максимума - 25 % в слое 43-65 см.

В агросолонцах Ергеней, по сравнению с целинными солонцами, наблюдается существенное уменьшение содержания легкорастворимых солей (рис. 5. табл. 1): пахотный слой (0-20 см) не засолен, слабое гидрокарбонатное засоление отмечается до глубины 60 см, глубже 60 см засоление сильное сульфатное, хлориды в небольших количествах появляются на глубине 150 см.

Ергенинская возвышенность

Агросолонец Агрозем солонцовый

зо го ю о ю го зо зо го « о ю го зо

Приергенинская равнина.

Агросолонец зо го ю о ю го зо

Же а2* тмд2* ш N8* шщ то- Ж5042-

Рис. 5 Солевые профили антропогеннопреобразованных солонцов.

В агроземах солонцовых лесополосы Ергеней (рис. 5, табл. 1) пахотный слой (0-50см) не засолен; слабое гидрокарбонатное засоление отмечается на глубине 60-95 см, ниже засоление среднее сульфатное, с 220 см - сильное сульфатное. Хлориды промыты до 120 см, до глубины 3 м они присутствуют в небольшом количестве. Таким образом, за период освоения, в солонце, расположенном в лесополосе, соли были промыты гораздо глубже, чем на пашне.

На участке залежи Приергенинской равнины соли также залегают несколько глубже, чем в целинных солонцах.

Среди катионов, переходящих в водную вытяжку, в антропогеннопреобразованных солонцах во всех солесодержащих горизонтах преобладает натрий, лишь в агроземе солонцовом лесополосы Ергеней кальций преобладает в верхних 50 см и в горизонте максимального содержания гипса. Количество кальция, переходящее в водную вытяжку, в антропогенноизмененных солонцах в слое 0-60 (80) см не достигает 1 ммоль (экв)/100 г почвы (рис. 6).

В агросолонце пашни Ергеней гипс появляется несколько выше (70-80 см), чем в целинных солонцах, вниз по профилю гипс обнаруживается во всех горизонтах. В агроземе солонцовом лесополосы Ергеней гипс залегает ниже -120-150 см. В агросолонце шлейфа Ергеней гипс наблюдается с 65см.

При исследовании природы щелочности антропогеннопреобразованных солонцов было выявлено, что максимальные значения рН и общей щелочности характерны для горизонтов, в которых одновременно присутствуют карбонат кальция и обменный натрий.

Наиболее высокие значения рН и карбонатной щелочности в антропогеннопреобразованных солонцах отмечаются на разной глубине. Во вскипающем с поверхности агросолонце Ергеней (рис. 6, табл. 2) относительно высокие рН и карбонатная щелочность отмечаются уже с поверхности, в пахотном горизонте рН равен 8.74, карбонатная щелочность - 0.52 ммоль (экв)/100 г почвы. Вниз по профилю (23-60 см), вместе с увеличением доли обменного натрия от суммы обменных оснований (26-28%), увеличиваются рН

20

(от 9.1 до 10) и карбонатная щелочность (от 0.61 до 1.52 ммоль (экв)/100г почвы). С появлением гипса (количество кальция, переходящего в водную вытяжку, превышает 1 ммоль (экв)/100 г почвы) в слое 70-80 см, где доля обменного натрия от суммы обменных оснований максимальна (42%), pH не достигает 8.5, а карбонатная щелочность составляет всего 0.28 ммоль (экв)/100 г почвы.

Таблица 2. Некоторые химические свойства антропогеннопреобразованных

почв.

Район Горизонт Глубина, см Na от L% Itokc солей, % pHi;5 Щелочность. ммоль(экв)/100г почвы

Общая Карбонатная Органическая

Приергенинская | _ павнина I Ергенинская возвышенность Агрозем солонцовый светлый. Разрез 24

TUR[AJ+ BSN+BM К+ВСА] 0-25 1,55 0,01 8,48 0.57 0.31 0.24

25-50 2,94 0,02 8,44 0.56 0.36 0.22

ВСА 60-80 12,56 0,09 9,58 1.27 1.02 0.22

Cca.s 85-95 27,73 0,15 9,97 1.60 1.26 0.21

120-150 н/о 0,66 8,03 0.32 0.10 0.22

150-200 п и 0,63 8,12 0.44 0.20 0.25

200-250 •l «1 0,50 8,43 0.43 0.26 0.16

250-300 И и 0,57 8,30 0.38 0.24 0.16

Агросолонец светлый. Разрез 25

Р 0-23 5,90 0,04 8,74 0.72 0.52 0.20

BSNs 23-30 26,29 0,13 9,10 1.00 0.61 0.40

BMKs 30-40 28,84 0,16 9,62 1.90 1.52 0.30

BCAs 40-60 32,58 0,30 10,0 1.72 1.36 0.26

Cca.s 70-80 41,96 0,60 8,40 0.46 0.28 0.22

110-130 н/о 1.21 8,01 0.30 0.11 0.21

160-180 1> к 0,99 8,40 0.35 0.20 0.18

200-250 и я 1,01 8,26 0.28 0.17 0.15

290-300 1,02 8,62 0.30 0.18 0.18

Агросолонец светлый. Разрез 32

Р 0-15 3,66 0,02 7,44 0.25 0.05 0.22

15-30 10,96 0,04 8,20 0.23 0.10 0.16

BMKs 30-43 16,38 0,14 9,16 0.87 0.58 0.29

BCAs 43-65 25,10 0,31 9,14 0.75 0.48 0.24

Cca.s 65-90 н/о 0,78 8,31 0.40 0.20 0.19

95-125 0,87 8,31 0.39 0.20 0.18

130-150 II N 0,73 8,36 0.37 0.17 0.18

Cca.g.s 170-180 •1 К 0,70 8,37 0.42 0.22 0.18

Агрозем солонцовый лесополосы Ергеней (рис. 6) также вскипает с поверхности, но в верхних 50 см, где доля обменного натрия не превышает 3%,

рН составляет 8.44-8.48, щелочность карбонатная - 0.31-0.36 ммоль (экв)/100 г почвы. Вниз по профилю резко возрастает доля обменного натрия (табл. 2): в слое 60-80 см она составляет 13%, на глубине 85-95 см - 28% и вместе с этим резко возрастают показатели щелочности: рН достигает 9.58 и 9.97 соответственно; щелочность карбонатная - 1.02 и 1.26 ммоль (экв)/100 г почвы.

Ергенинская возвышенность

Г™ ч рн

. 1 л !

i о- \

i ,' Разрез 32 0 i Агросолоиец i

i -Щк -рН

Рис. 6 Карбонатная щелочность и рН почвенных горизонтов антропогеннопреобразованных почв. I - линия вскипания от НС1,

•--линия, ниже которой количество Са2+ извлекаемого методом

водной вытяжки превышает 1 ммоль (экв)/100г почвы, содержание гипса составляет около 1% и выше

В агросолонце Приергенинской равнины вскипание отмечается с 30 см (рис. 6). В этом разрезе в слое 15-30 см, хотя доля обменного натрия составляет 11% (табл. 2), рН не достигает 8,5, щелочность карбонатная составляет 0,1ммоль (экв)/100 г почвы. В нижележащих горизонтах к увеличению рН и карбонатной щелочности привело наличие в этом горизонте карбоната кальция (30-65 см), доля обменного натрия составляет 16-25%, рН - 9,14-9,16, а щелочность карбонатная - 0,48-0,58 ммоль (экв)/100 г почвы.

Таким образом, в антропогеннопреобразованных солонцах, также как и в целинных, наблюдается максимум проявления щелочности почв в средней части профиля, но горизонты максимального проявления щелочности более растянуты, т.е. мощность этих горизонтов при антропогенном воздействии увеличивается, показатели щелочности выше, чем в целинных солонцах. Следует отметить, что под лесополосами максимальная щелочность проявляется на большей глубине, чем в почвах пашни и целинных солонцах.

антропогеннопреобразованных солонцов - содержащих СаСОз обменный натрий и гипс в количестве менее 1 % (В ); - остальных горизонтов (О, •). Значки без заливки - метод водных вытяжек, значки с заливкой - метод водонасыщенных паст. 1-4 соответствуют условным обозначениям рис. 4

Сопоставление рН и карбонатной щелочности исследованных антропогеннопреобразованных солонцов с графическими изображениями карбонатных равновесий (рис. 7) показало, что экстремально высокие (выше 9) значения рН и наличие соды отмечаются в горизонтах: содержащих обменный натрий и карбонат кальция; не содержащих гипс (содержание кальция менее 1 ммоль (экв)/100 г почвы). В этих горизонтах присутствует сода, рН и карбонатная щелочность контролируются карбонатно-натриево-кальциевыми равновесиями (значки, соответствующие соотношению рН и карбонатной щелочности, залегают выше кривой 1). Во всех остальных горизонтах, где отсутствует хотя бы один из этих факторов, сода отсутствует, а рН и карбонатная щелочность контролируются карбонатно-капьциевыми равновесиями.

В общей форме можно утверждать, что при наличии обменного натрия границы распространения соды в профиле исследуемых целинных и антропогеннопреобразованных солонцов контролируют соединения кальция: верхнюю границу, границу образования соды - СаС03, нижнюю границу возможного существования соды - гипс (рис. 3, 6).

Выводы

1. Автоморфные, полугидроморфные и гидроморфные солонцы Аршань-Зельменского стационара относятся к группе нейтрально засоленных с повышенной щелочностью солонцовых и подсолонцовых горизонтов. Для них характерно нейтральное засоление почвенного профиля и, как правило, щелочное засоление солонцовых и подсолонцовых горизонтов.

2. Сравнение рН и карбонатной щелочности солонцовых горизонтов с параметрами карбонатно-кальцисвых и карбонатно-натриевых равновесий позволяет утверждать, что щелочность этих горизонтов обусловлена карбонатно-кальциевыми равновесиями, то есть процессами осаждения-растворения карбоната кальция. Сода в этих горизонтах отсутствует.

3. Резкое возрастание рН и карбонатной щелочности подсолонцовых горизонтов с появлением в них карбонатов кальция и сопоставление этих показателей с параметрами карбонатно-кальциевых и карбонатно-натриевых равновесий позволяет утверждать, что щелочность этих горизонтов связана с содой, образование которой происходит in situ по реакции Гедройца.

4. Установлено, что при использовании солонцов Аршань-Зельменского стационара в сельском хозяйстве (многократная вспашка) и при лесонасаждении (однократная плантажная вспашка при закладке опыта) легкорастворимые соли перемещаются в более глубокие горизонты.

5. При антропогенном воздействии горизонты максимального проявления щелочности сохраняются, но в агроземах солонцовых залегают ниже чем соответствующие горизонты в целинных солонцах. При этом и в агросолонцах, и в агроземах солонцовых увеличивается мощность горизонтов и показатели щелочности (рН возрастает до 9,1-10, щелочность общая до 1,2-1,9 ммоль (экв)/100 г почвы).

6. При наличии обменного натрия границы распространения соды в профиле исследуемых целинных и антропогеннопреобразованных солонцов контролируют соединения кальция: верхнюю границу, границу образования соды - СаС03, нижнюю границу возможного существования соды - гипс.

Список опубликованных работ

1. Воробьева Л.А., Климаиов A.B. Щелочность природных и антропогеннопреобразованных солонцов Аршань-Зельменского стационара // Сохранить почвы России: Материалы V съезда общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростов-на-Дону, 2008 г. С. 368.

2. Юшманов A.B. Щелочность целинных и антропогеннопреобразованных солонцов Аршань-Зельменского стационара. // «Почвы и продовольственная безопасность России»: Тезисы докладов XII Докучаевских молодежных чтений. Санкт-Петербург, 2009. С. 89.

3. Воробьева Л.А., Климаиов A.B., Новикова А.Ф., Конюшкова М.В. Щелочность целинных солонцов Северной Калмыкии (район Аршань-Зельменского стационара РАН)// Почвоведение, 2010, № 2, с. 1-9

4. Климанов A.B. Щелочность целинных и антропогеннопреобразованных солонцов (район Аршань-Зельменского стационара РАН). // «ЛОМОНОСОВ-2010»: Тезисы Международного молодежного научного форума. Москва, 2010. С. 65

5. Новикова А.Ф., Конюшкова М.В., Новикова Н.М., Климанов A.B., Вышивкин A.A. Засоление почв солонцовых комплексов Северной Калмыкии // Арндпые экосистемы. 2010. Т. 16, №1 (41). С.51-65.

Подписано в печать:

01.03.2011

Заказ № 5078 Тираж -120 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Климанов, Анатолий Викторович

Введение.

Глава 1. Природа щелочность почв и ее проявление в солонцах.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

Глава 3. Химические свойства целинных почв Аршань-Зельменского стационара.

Глава 4. Свойства антропогеннопреобразованных солонцов

Аршань-Зельменского стационара.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Природа щелочности солонцов Аршань-Зельменского стационара и ее изменение при антропогенном воздействии"

Щелочность почв или их способность проявлять свойства оснований неблагоприятно влияет на химические и физические свойства почв и является одним из факторов способствующих образованию солонцов.

В России около 30 млн. га солонцов и солонцеватых почв, более половины из которых . используется „ в сельском хозяйстве. Сельскохозяйственное использование солонцов часто коренным образом меняет их профильное строение и влияет на химические свойства солонцов (Любимова, 2003).

Аршань-Зельменский стационар, организованный в 1950 г. Комплексной экспедицией по вопросам полезащитного лесоразведения АН СССР в рамках государственного плана преобразования природы засушливой зоны (1948 г.), расположен на территории Северной Калмыкии. Основной задачей стационара являлась разработка научных основ- защитного лесоразведения в засушливых условиях полупустыни на засоленных почвах солонцового комплекса.

На стационаре проводились комплексные исследования, в которых участвовали почвоведы, лесоводы, геоботаники, метеорологи, микробиологи, гидрологи. Исследования почв были прекращены в 1970-е годы и возобновлены лишь в 2005 г. Почвенным институтом им. В.В. Докучаева.

Сопряженное исследование целинных и антропогеннопреобразованных солонцов Аршань-Зельменского стационара, спустя 55 лет после их освоения, и сопоставление полученных результатов позволит оценить воздействие лесоразведения и сельскохозяйственного использования солонцов на их свойства за более чем полувековой период, что делает тему работы актуальной.

Цель и задачи исследования. Целью работы является оценка природы щелочности, засоления солонцов Аршань-Зельменского стационара и их изменения при антропогенном воздействии. В задачи исследования входила оценка:

1) Природы щелочности целинных и антропогенноизмененных почв стационара;

2) Химизма и степени засоления целинных и антропогенноизмененных почв стационара;

3) Изменений произошедших в солонцах стационара за последние 55 лет (с начала освоения и агролесомелиоративных мероприятий).

Научная новизна. Показано, что целинные автоморфные, полугидроморфные и гидроморфные солонцы Аршань-Зельменского стационара относятся к одной группе солонцов — нейтрально засоленных с повышенной щелочностью солонцовых и подсолонцовых горизонтов.

Показано, что в солонцовых горизонтах исследуемых солонцов сода 2 отсутствует, рН и карбонатная щелочность (CCV" + НСОз") контролируются карбонатно-кальциевыми равновесиями (ККР). Щелочность подсолонцовых горизонтов контролируется ККР в сочетании с содой, образующейся в этих горизонтах in situ по реакции Гедройца.

55 летнее антропогенное воздействие не уничтожило горизонты максимального проявления щелочности в нейтрально засоленных профилях агросолонцов и агроземов солонцовых, но привело к увеличению мощности этих горизонтов,- глубины их залегания в агроземах солонцовых, уровней рН и карбонатной щелочности.

Положения, выносимые на защиту.

1. Диагностические солонцовые горизонты исследованных солонцов, имеющие высокую долю обменного натрия (14-42%) от суммы обменных оснований и значения рН в пределах 8.2-8.7, не содержат соды, а рН и карбонатная щелочность этих горизонтов контролируются карбонатно-кальциевыми равновесиями (ККР).

2. В подсолонцовых горизонтах наличие СаСОз и обменного натрия, доля которого от суммы обменных оснований в исследуемых солонцах составляет 15-42%, приводит к образованию соды в результате ионного обмена натрия ППК на кальций СаСОз по реакции Гедройца. Уровни рН и карбонатной щелочности в этих горизонтах контролируются ККР и содой.

3. При антропогенном воздействии горизонты максимального проявления щелочности в антропогеннопреобразованных почвах имеют большую мощность, в агроземах солонцовых залегают ниже и имеют более высокие значения рН и общей щелочности, чем соответствующие горизонты в целинных почвах.

4. При наличии обменного натрия границы распространения соды в профиле исследуемых целинных и антропогеннопреобразованных солонцов контролируются соединениями кальция: верхняя граница, граница образования соды - СаСОз, нижняя граница возможного существования соды - гипс.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю профессору Л.А. Воробьевой за постоянную помощь и внимание к работе, ценные советы и консультации. Автор благодарен к.с.-х.н. А.Ф.Новиковой и к.с.-х.н. М.В. Конюшковой за совместную экспедиционную работу, поддержку и позитивное отношение

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Климанов, Анатолий Викторович, Москва

1. Айлер P.K. Химия кремнезема. М.: Мир, 1982. Ч. 1.416 с.

2. Алекин O.A. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 444 с.

3. Александров В.А. Природно-мелиоративное районирование территории Калмыкии // Охрана почв Калмыкии. Вып 1. Элиста: AIJUL1 «Джангар», 1996. С. 29-34.

4. Андреев А.Г. Состав общей щелочности почвенных растворов и поверхностных вод рисовой системы // Освоение засоленных земель в условиях орошения. Новочеркасск, 1984. С. 131-137.

5. Антипов Каратаев И.Н. Вопросы происхождения и географического распространения солонцов СССР. // Сб.: Мелиорация солонцов в СССР. М., 1953. С. 11-266.

6. Антипов-Каратаев H.H., Поляков Ю.А., Будаговская A.C., Дубильнер К.В., Зворыкина К.В., Якишина A.M. Южный стационарный отряд // Тр. Компл. науч. эксп. по вопросам полезащитного лесоразведения. Т. 1. Вып. 2. М.: Изд-во АН СССР, 1951. С. 36-66.

7. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд—во МГУ, 1970. 487 с.

8. Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Опыт классификации почв по засолению // Почвоведение. 1968. № 11. С. 3-15.

9. Буйлов В.В., Ачканов А.Я., Подлесный И.В. О щелочности почв и почвенно-грунтовых вод на рисовых оросительных системах Приазовья // Почвоведение. 1981. № 6. С. 83- 89.

10. Валяшко М.Г. Методы физико-химического изучения минеральных озер и лиманов // Методика комплексного изучения минеральных озер. М.-Л.: Госгеолиздат, 1935, с. 4-63.

11. Виленский Д.Г. Засоленные почвы, их происхождение, состав и способы улучшения. М.: Новая деревня, 1924. 160с.

12. Власов С.И., Зайцев Н.М. Защитные лесонасаждения в орошаемых условиях Прикаспийской низменности // Труды института леса. Т. XLII. М.: Изд-во АН СССР, 1959. С. 98-131.

13. Воробьева Л.А. Солонцы Западного Прикаспия: Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1956. 218 с.

14. Воробьева Л.А. Теория и методы химического анализа почв. — М.: Изд—во МГУ, 1995, 136 с.

15. Воробьева Л.А. Щелочность почв: показатели, структура, природа // Почвоведение. 1993. № 5. С. 21-28.

16. Воробьева Л.А., Герасименко Н.М., Хитров Н.Б. Щелочность вторично-гидроморфных черноземов Азовской оросительной системы // Почвоведение. 2002. № 11. С. 1333-1345.

17. Воробьева Л.А., Горобец A.B., Герасименко Н.М. Влияние легкорастворимых солей на щелочность темно-каштановой почвы в модельном эксперименте // Вестник Моск. Ун-та. Серия 17. Почвоведение. 1999. № 4. С. 24-29.

18. Воробьева Л.А., Горобец A.B., Герасименко Н.М. Влияние легкорастворимых солей на кислотно-основные свойства почв // Роль поч в биосфере. Тр. Ин-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова и РАН: Макс Пресс, 2002. Вып. 1. С. 107-128

19. Воробьева Л.А., Замана С.П. Природа щелочности почв и методы ее определения // Почвоведение. 1984. № 5. С. 134-139.

20. Воробьева Л.А., Панкова Е.И. Щелочные засоленные почвы // Почвоведение. 2008. №5. С. 517-532.

21. Гаррелс P.M., Крайст Ч.Л. Растворы, минералы, равновесия. М.: Мир, 1968. 368 с.

22. Гедройц. К.К. Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв. М.: Сельхозиздат, 1955. Т. 1. 559 с.

23. Гедройц К.К. Химический анализ почв. М.: Сельхозиздат, 1955. Т. 2. 615 с.

24. Герасимов И.П., Иванова E.H. Процесс континетального соленакопления в почвах, породах, подземных водах и озерах Кулундинской степи (Западная Сибирь) // Тр. Почв, ин-та им. В.В, Докучаева. М.-Л.: изд. АН СССР, т. 9, 1934. с. 100-136.

25. Грачев В.А., Павлов В.Г., Любимова И.Н. Солонцеватость, конкретизация понятия // Научн. тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева РАСХН. Почвы засушливой зоны и их изменение под влиянием мелиорации. М., 1994. С. 3-9.

26. Димо H.A. Сода в почвах Средней Азии // Известия ин-та почв. И геоботаники САГУ. Ташкент, 1925, в.1. с. 79-84.

27. Доскач А.Г. Природное районирование Прикаспийской полупустыни. М.: Наука, 1979. 142 с.

28. Зеличенко E.H., Соколенко Э.А. Динамика карбонатной системы в почвах и грунтовых водах // Сб.: Генезис и мелиорация засоленных почв Казахстана. Алма-Ата: Наука, 1979. С. 32-42.

29. Каменский Г.Н. Принципы гидрогеологического районирования СССР // Вопросы изучения подземных вод и инженерно-геологических процессов. М.: изд. АН СССР, 1955. 190 с.

30. Карандеева М.В., Геоморфология Европейской части СССР. М.: Изд-во МГУ, 1957. 314с.

31. Кирюшин В.И. Солонцы и их мелиорация. А-Ата: Кайнар. 1976. 175с.

32. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342с.

33. Классификация и диагностика почв СССР. М., Колос. 1977. 223с.

34. Ковда В.А. К вопросу о движении и накоплении кремнезема в засоленных почвах. // Тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. M.-JL: изд. АН СССР, 1940. т. 22, вып. 1, с. 3-27.

35. Ковда В.А. Миграция и аккумуляция соединений кремнезема в почвах // Сб.: Мелиорация почв аридных территорий СССР. Фрунзе: Изд-во «Илим», 1985. С. 12-37.

36. Ковда В.А. Основы учения о почвах. Общая теория почвообразовательного процесса. М.: Наука, 1973. Кн. 1. 447 с.

37. Ковда В.А. Проблемы борьбы с опустыниванием и засолением орошаемых почв. М.: Колос. 1984. 302с.

38. Ковда В.А. Происхождение и режим засоленных почв. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1946. Т. 1. 574 с.

39. Ковда В.А. Солонцы. В кн.: Почвы СССР. М.-Л.: изд. АН СССР, 1939. т. 1, с. 299-348.

40. Ковда В.А. Солончаки и солонцы. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1937. 246с.

41. Ковда В.А. Щелочные почвы содового засоления // Докл. симпоз. по сод. засолению почв. Будапешт, 1965. Т. 14. С. 49-82.

42. Ковда В.А., Быстров C.B. К вопросу о природе щелочности солонцов // Тр. комиссии по ирригации АН СССР, 1936. Вып. 6. С. 227-249.

43. Ковда В.А., Егоров В.В., Муратова B.C., Строганов Б.П. Классификация почв по степени и качеству засоления в связи с солеустойчивостью растений // Ботанический журнал. 1960. № 8. С. 189-201.

44. Ковда В.А., Шаврыгин П.И., Гевельсон Т.А. Динамика щелочности в почвенных растворах при поливах // Почвоведение. 1944. № 2, с. 65-71.

45. Коссович П. Солонцы, отношение к ним растений и методы определения солонцеватости почв //Журн. опытн. Агрохимии. 1903 T. IV, кн. 1. С. 1-57.

46. Крюков П.А., Шульц Н.Е. О карбонатном равновесии в почвенных растворах (метод исследования) // Гидрохим. мат-лы. 1955. Т.23. с. 110-137

47. Лавренко Е. М. 1980. Степи // Растительность Европейской части СССР. Л.: Наука. С. 203-272.

48. Лобова Е.В., Хабаров A.B. Почва. М.: Мысль, 1983. 303с.

49. Любимова И.Н. Агрогеннопреобразованные почвы солонцовых комплексов сухостепной и полупустынной зон. Автореф. Дис. докт. С.-х. наук. М., 2003. 48с.

50. Любимова И.Н. Профильное строение агрогеннопреобразованных солонцов и их место в новой классификации почв России // Бюл. Почв. Ин-та им. В.В. Докучаева. 2002. Вып. 55. С. 69-83.

51. Любимова И.Н., Горобец A.B., Грачев В.А., Никитина Н.С. Природа щелочности целинных и агрогенно-измененных почв солонцового комплекса Волгоградской области // Почвоведение. 2004. № 11. С. 1325-1334.

52. Мамутов Ж.У., Байменова А.Т. Формы щелочности такыровидных почв и оросительных вод рисовых полей // Известия HAH республики Казахстан. Серия биологическая, 1994. № 2. С. 71-76.

53. Матыченков В.В., Бочарникова Е.А., Аммосова Я.М. Определение доступного растениям кремния в почвах // Агрохимия. 1997. № 1. С. 76-80.

54. Минкин М.Б., Андреев А.Г. Динамика карбонатно-кальциевой системы в почвенных растворах и поверхностных водах при возделывании риса // Почвоведение. 1982. № 5. с. 68-77.

55. Минкин М.Б., Андреев А.Г. Природа общей щелочности почвенных растворов и оросительных вод рисовых полей // Почвоведение. 1985. № 8. С. 66-72.

56. Минкин М.Б., Ендовицкий А.Н., Калиниченко В.П. Карбонатно-кальциевое равновесие в почвенных растворах. М.: Изд-во МСХА, 1995. 212 с.

57. Минкин М.Б., Камынина JI.M., Манихина A.A., Ендовицкий А.П. Влияние органического вещества на карбонатно-кальциевое равновесие в водных вытяжках из солончаковых солонцов // Известия СКНЦ ВШ, Естественные науки, 1979. № 4. С. 90-94.

58. Мироненко Е.В., Пачепский Я.А., Понизовский A.A. Моделирование массобмена фаз почв на основе термодинамических уравнений физико-химических равновесий // Материалы по математическому обеспечению ЭВМ. Пущино, 1981. Вып. 5. 52 с.

59. Моделирование процессов засоления и осолонцевания почв. М.: Наука, 1980. 264 с. .

60. Новикова A.B. Исследования засоленных и солонцовых почв: генезис, мелиорация, экология. Избранные труды X. КП "Друкарня 13", 2009. - 720 с;

61. Новикова А.Ф., Габченко М.В., Беспалов В.П.Изменение засоления почв солонцовых комплексов Ергеней. в результате длинного антропогенного воздействия (исследования почв Ашань-Зельменского стационара РАН) // Почвоведение. 2009. № 4. С. 391-402.

62. Панкова Е.И., Новикова А.Ф. Мелиоративное состояние и вторичное засоление почв орошаемых земель Волгоградской области. // Почвоведение. №6. 2004, с. 731-744

63. Полынов Б.Б. Избранные труды. М.: изд. АН СССР, 1956. 751с.

64. Понизовский A.A., Пинский Д.Л., Воробьева JI.A. Химические процессы и равновесия в почвах. М.: Изд-во МГУ, 1989. 103 с.

65. Почвоведение, в 2 ч. Ч. 2. Типы почв, их география и использование. Под ред. Ковды В.А. и Розанова Б.Г. М.: Высшая школа, 1988 г. 368 с.

66. Почвоведение. Под ред. И.С. Кауричева. М.: Колос. 1989. 495 с.

67. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка водной вытяжки. ГОСТ 26423-85. М.: Госкомстандарт, 1985. 7 с.

68. Роде A.A. Несколько данных о физико-химических свойствах водорастворимых веществ лесных подстилок // Почвоведение. №3, 1941. С. 103-128

69. Розанов А.Н. Новые данные по генезису и мелиорации солонцов СССР // Почвоведение. 1955. № 11. С. 5-25.

70. Розов Л.П. Солонцовые процессы в мелиорации // Почвоведение. 1932. № 3. с. 304-341.

71. Роуэлл Д. Почвоведение: методы и использование. М.: Колос, 1998. 486с.

72. Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных щелочных минеральных почв. М.: Изд-во ВАСХНИЛ, 1990. 237 с.

73. Сафронова H.H. 2002. О фитоценотическом разнообразии опустыненных степей Причерноморско-Казахстанской подобласти Евразиатской степной области // Геоботаническое картографирование 2001-2002. Санкт Петербург: БИНРАН. С. 44-65.

74. Скопинцев Б.А., Бакулина А.Г. О некарбонатной щелочности природных вод //Гидрохимические материалы. 1969. Т. 50. С. 72-79.

75. Скрынникова И.Н. Общая характеристика почвенных растворов почв Румянцевского и Поушкинского участков // Современные почвенные процессы в лесной зоне европейской части СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1959.С.85-86

76. Смагин A.B. Газовая фаза почв. М.: Изд-во МГУ, 1999. 200 с.

77. Справочник-Путеводитель по Аршань-Зельменскому стационару. Сталинград: изд. АН СССР. 1958. 19с.

78. Степанов Н.Н. Солонцы Ши пова Леса // Журн. опытн. Агрохимии. 1903 Т. IV, кн. VI. С. 674-695.

79. Ташнинова Л.Н. Красная книга почв и экосистем Калмыкии. Элиста: АПП «Джангар», 2000. 213 с.

80. Труды Прикаспийской экспедиции МГУ. Растительность и кормовые ресурсы западной части Прикаспийской низменности и Ергеней. М.: Изд-во МГУ, 1957. 314 с.

81. Хитров Н.Б. Генезис, диагностика, свойства и функционирование глинистых набухающих почв Центрального Предкавказья. М.: Рос. Акад. с.-х. наук. Почв, ин-т им. В.В, Докучаева. 2003. 504 с.

82. Шилова Е.И., Крейер К.Г. Углекислота почвенного раствора и ее роль в почвообразовании // Почвоведение. 1957. № 7. С. 65—72.

83. Alexander G.B., Heston W.M., Iler R.K. The solubility of amorphous silica in water // J. Phys. Chem. 1954. V. 58. № 6. P. 453-455.

84. Antweiler R.C., Drever J.I. The weathering of a late Tertiary volcanic ash: Importance of organic solutes // Geochim. Cosmochim, 1983, Acta 47. p. 623-629.

85. Beckwith R.S., Reeve R. Studies on soluble silika in siols. II. The release of monosilicic acid from soils // Aust. J. Soil Res. 1964. V. 2. № 1. P. 33^15.

86. Cass A., Summer M.E. Soil pore structural stability and irrigation water quality. I Emperical sodium stability model // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1982, V. 46, №3, P. 503-506.

87. Cummins A.B., Kelley W.P. The formation of sodium carbonate in soils. Univ. Calif. Tech. Paper № 3, 1923. 35 p.

88. Diagnosis and improvement of saline and alkaline soils. U.S.D.A. Agriculture Handbook, № 60, 1954. 160 p.

89. Dickson A.G. An exact definition of total alkalinity and a procedure for the estimation of alkalinity and total inorganic carbon from titration data // Deep-Sea Research. 1981. V. 28 A. № 6. P. 609-623.

90. El Hosary A.A., Ibrahim M.E. A pH titration method for the determination of ortho-, meta-, pyro- and triphosphates in the presence of one another // J. of chem. of the U.A.R. 1973. Vol. 16, № 6. P. 515-528.

91. Elgawhary S.M., Lindsay W.L. Solubility of silica in soils // Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 1972. V. 36. № 3. P. 439-442.

92. Frenkel H., Goertzen J.O., Rheadles J.D. Effects of clay type and content, exchangeable sodium percentage and electrolyte concentration on clay dispersion and soil hydraulic conductivity // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1978, V. 42, №1, P. 32-39.

93. Gupta R.K., Abrol J.P. Salt-affected soils: their reclamation and management for crop production // Advances in Soil Sci. Soil Degradation. 1990. V. 11. P. 223-288.

94. Kamphorst A. and Bolt G.H. Saline and sodic soils in book Soil chemistry Saline and Sodic soils. Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam-Oxford-New York, 1976. p.171-191

95. Kelley W.P. Alkali soils. Their formation, properties and reclamation. New York. Book division. 1951. 176 p.

96. Kelley W.P. The formation, evolution, reclamation and the absorbed bases of alkali soils // J. Agric. Sci. 1934. V. 24. Part 1. P. 72-92.

97. Kelley W.P., Brown S.M. The solubility of anions in alkali soils // Soil Sci. 1921. V. 12. №3. P. 261-285.

98. Lindsay W.L. Chemical equilibria in soils. N.Y., 1979. 449 p.

99. Mashhady A.S., Rowell D.L. Soil alkalinity. I. Equilibria and alkalinity development // J. Soil Sci. 1978. V. 29. № 1. P. 65-75.

100. Nadler A., Magaritz M. The effect of sodium carbonates presence on the soil extracts chemical composition // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1982. V. 46. № 6. P. 13331336.

101. Nighttingale H.I., Smith R.L. Evidence for the presence of calcium-organic complexes in sodic soil // Soil. Sci. 1967. 103. p. 261-264.

102. Osozawa S., Hasegawa S. Diel and seasonal changes in carbon dioxide concentration and flux in an andisol // Soil Sci. 1995. V. 160. № 2. P. 117-124.

103. Oster J.D., Shainberg I., Wood J.D. Flocculation value an gel structure of sodium/calcium montmorillonite and illite suspentions // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1980, V. 44, №5, P. 955-959.

104. Ponnamperuma F.N. A theoretical study of aqueous carbonate equilibria // Soil Sci. 1967. V. 103. № 2. P. 90-100.

105. Ponnamperuma F.N., Castro R.U., Valencia C.M. Experimental study of the partial pressure of carbon dioxide on pH values of aqueous carbonate systems // Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 1969. V. 33. № 3. P. 239-241.

106. Pupisky H., Shainberg I. Salt effects on the hydraulic conductivity of a sandy soil // Soil Sci. Soc. Amer. J., 1979, V. 43, №3, p. 429-433

107. Reddy 'K.J., Lindsay W.L., Workman S.M., Drever J.I. Measurement of Calcite Ion Activity Products in Soils // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1990. V. 54. January-February. P. 67-71.

108. Shainberg I., Rheadles J.D., Pratner R.J. Effects of low electrolyte concentration on clay dispersion and hydraulic conductivity of a sodic soil // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1981, V. 45, №2, P. 273-277.

109. Shugang L., Zhouqiong W. Alkali soil of desert area. China Ocean Press, 1997. 214 p.

110. Soil survey laboratory Methods Manual // Soil survay investigation report No. 42. Version 4.0. November 2004. 700p.

111. Soil Taxonomy // Agriculture Handbook. 1999. № 436. 869 p.

112. Whitney M., Cameron F.K. The chemistry of the soil as related to crop production //U.S. Dep. Agric., Bureau of soils, Bull. № 22. 1903. 71 p.

113. Willey L.M., Kharaka Y.K., Presser T.S., Rapp J.B., Barnes I. Short chain aliphatic acid anions in oil field waters and their contribution to the measured alkalinity // Geochim. Cosmochim. 1975. Acta 39. p. 1707-1711.

114. Yousof M., Ali O.M., Rheadles J.D. Clay dispersion and hydraulic conductivity of some salt-affected arid land soils // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1987a, V. 51, №4, P. 905-907.

115. Yousof M., Ali O.M., Rheadles J.D. Clay dispersion from salt-affected arid land soils aggregates // Soil Sci. Soc. Amer. J. 19876, V. 51, №4, P. 920-924.