Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Прогноз изменения некоторых свойств пойменных почв при увеличении степени гидроморфизма

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Прогноз изменения некоторых свойств пойменных почв при увеличении степени гидроморфизма"

12 1 О '3 9 2

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

КРУТИЛИНЛ Нина Анатольевна

УДК 001.18: 631.445.1

ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВ ПОЙМЕННЫХ ПОЧВ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ СТЕПЕНИ ГИДРОМОРФИЗМА

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена в Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. И. Савич.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Л. О. Карпачевскнй; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н. Н. Дубенок.

Ведущее предприятие — Московский институт гидротехники и мелиорации.

Защита диссертации состоится « » ¿¡¿Т^е^**. . . .

1992 г. в </4 » часов на заседании специализированного совета К-120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К- А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просьба направлять в двух экземплярах.

Автореферат разослан « 3» . . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук,

с. н. с М. В. Вильяме

•î!AÎJ

• ШЛЯ' ХАРАКГгЛШШ Г Ai OI'U. I

Актуальность проблем». /,лл наиболее элективного использотишя зе-голь необходимо гнанио законогорноетей иагвненля cpoîIctd почв в яаги-с.шости от пууютерничееких уело util территории. ;,то необходимо для прогноза изменения различных свойств почв при подтоплении, ороиюнии, щи составлении мелиоративных проектов. Облако, в настолщсо время, („отодика составления П|юг<юаа измонения свойств ночь п зависимости от степени пригодности территории на разработана. Существую:^ принципы и методики оценки степени переувлажнения почв necoi оциешш, что П. коночном итого приподпт к значительным эконошчоехим и якологнчос-киы потерям при реализации'прооктов мелиорации и погкмнил плодородия почв, (¡посходила проьерка рлнее пррдло.теннюс методик /.-аЬдзльтн V.P., 1:6Ь/ и разработка ноинх, оригинальны* методов огенки и прогноза свойств мелиорируемых почв, состояния в них подкигяшх -S оуч ллоыонтов, необходимых для роста и разштия иг* них сельсйохозяЛстылшпх культур. Цель и аадачи ясслсдонания, Целью да^шх исследогши.'! Оылэ разработка и апробация методик оценки стёпени анаэробно ;uica ночи с учетом ' конк{-етных особенностей почвы. Б основные и.т^влония исследоганил ьхедлло: а/, оценка степени переувлажнения и состамения прогноза их изиенония с учетом усиления степени гидрошрНзиа территоцш ло длн-нки сравнительпо-гьог'ра^чсского истода анализа, путей пооганоыш ио-делышх опытов, .методом физико-хиикческого моделкрокания} б/, разработка и апробация методики полевого определения ояислительно-весста-новитеглнаЙ /СП/ (Sy',etuoli еккОсти почв; в/, оценка воз1'о?лости использования показателей Ро::л, /Ca».v!j /s/Fe+fëi/ для оценка сто-пеня rKflpçMOf^rtoctH iiowpj г/, теоретическая оценка возиодаого изменения cooTHûS«HHfi £о:.;п g почвенном растворе с Зависимости от рН, F.li

среди, конкретных почвеншхх условии почв; д/» разработка и апробация методик для оценки степени переувлажнения почв и развития анаэробио-

зиса.

Научная новизна работы. 1, Для прогноза изменения (Ьизико-хишческих свойств почв при усилении степени гидрошр$изма проведено определение следующих параметров» ,рН, ЕЬ , гН^, буферность и буерная ешгость в ОВ интервале, количество потенциально подвижных Са, ,Ре, А!п,Л 1,5. ¿¡, Определение вышеуказанных параметров проводилось комплексно о обязательной ориентацией на конкретную изучаемую почву и элементы пезо» и ьлкрорельефа изучаемого кассива, 3. Исследования почв при прогнозировании гидроуор^изш территории и глубины гидроыорфной ситуации проводились не только традиционным! методами, но и хорошо себя зареко-мовдовавшиш методами окспресс-анализа почв, методами химической автографии на основе ионитовых мембран и ионоселективних олектродов.Показана такле перспективность использования новой, апробированной нами методики определения буферной емкости почв 'в ОВ инторвале в полевых условиях. Бшшукаэаншо методы дают воздалость быстро и достаточно точно обследовать "ышшэ" почвенные обьекты.4, Наряду с полевыми обследованиями степени пераувла\ления почв по группам показателей и про шоза развития гидропонной ситуации изучаемой территорииобязательны и необходимым являлось условие постановки ¿.одольного опыта, Установлена необходимость проверки и уточнения полевых исследований по оценке изменения физико-хи;шческих свойств почв при затоплении их в течении определенного н;.о(,.е..,утка времени и температуре, а таюг.е фпзико-1 хкмичесвое моделирование, , '

Практическая значимость работы. Использованные в работе методики оцеп

щ: степени гидроморрнооги почв с учетом конкретных почвенных условий

-

переданы и предлагают с л и испытанию в институтах иошгипротодхоз и Ьолсгдаптроводхоз.

Апробация работы. Материалы работы докладывались на научной конференции ТСХА, научно-техническом совете института Ссюзгипроводхоз, ноши о проекты по прогнозу изменения свойств почв при увеличении степени гидроморфности территории ПрисузсонскоЙ поиш Вологодской области и пойш р.Кострош Саидогорского района Костромской области. Публикации. Но материалам диссертации опубликовано три статьи и две сданы в почать в ['.91-1192 гг.

Объем работы.Диссертация состоит из введения, глав, таблиц, выводов, списка литература. Приложение включает: таблиц, графики и диаграмш. Общий объем работы стр.

Объекты исследования, В полевмх условиях изучались свойства основных типов почв поймы, располокеших на различ)шх элементах пезо- и микрорельефа. В Присухонской пойыэ Вологодской области исследовались почвы, расположенные на 5-7 и иио меженного уровня - дерново-аллювиально-глееватые слоистые, дерново-аллювиальные и аллювиально-глеевагые зернистые, дернозо-подэолистые супесчаные и легкосуглийистыо,дерново-гле-евые тяжелосуглгашстнв. В пойме р.Кострош Сандогорского района Кост- • ромской области исследовались почва - перегнойно-глеовые грунтового типа, торфяно-перегнойно-глееше, дерново-слабо и средне-подзолистые ог-леенныэ и груитово-глеевые.

В модельных опы*ах, для сопоставления, использованы почвы,резко отличающиеся по генезису и свойствам - лугово-чернозешше почны Краснодарского края, дерново-подзолистые окультуренные и слабоокуль-туренные почвы Коскевской области, черноземный ¡.шонатривЕНй солонец Оренбургской области, каштановые почвы Волгоградской области,охарактеризованные предвдуирши исследованиям! кафедры почвоведения ТСХА.

методика исследований, „отодика исследования вюшчала проведение полевик изысканий, постановку иодолышх опытов и проводоние лаОоратор-ных анализов. I) полешх условиях на террито^ш Пцюухонсяо!'. иоиш заложено ¿90 точек м отобрано аналогичной количество оорц.и<,ов, 1ша проведена идентификация их свойств, стопшш ото^инения и оглоения, гранулоиет^ческого соотага, уровня грунтовых вод /УГЦ/. Ь сьошх ооразцах при соотношении ночва1вода«Ш, определены pil, Iih, ,р№^,рСа, piig с ионользовашшы cootbetctbjul^ix и01юсолшст,.ышх олоктрудоь. . il цильтрате определимо еодирмишо Са, ¡4j 41 ) в высуи-саных ooj*iu-Н&х - но Кирсанову, К^О - а 1 » СИ^СиОИ^, азот - цо Турину,сум-ua поглоценних оеновадЫ и гидролитически« кислотность no каанеку, гралулоиотрнческки состав - но ^чннскоыл, Устш^^лона Kot роляцион-ная зависимость глуошш онлошюго оглиения поч.мы в оависииос?и от УП> в период наОладенил /шснь-август/,

^я оценки шдвнднооти соединении hoiio j ь почве использовался штод хишчсовой авюгри.£ми на основа иони'тоьва нембран типа» 1!К-40-t-a( tô(»4Q-H, ЙА-40-ОД'А. Определялось содержание подвижных катионов ь отдельных горизонтах и' ыезоэонах, i>o bcoîi t-acce почвы и в ирикорнидей зоне растении /Савнч f.ti,, 1',/ЬО/. .

Ь поИье рЛЮотроцц заложено оОО точек /из них 41 раароз/.В ото-оршшых ооразаах о^ч/дельны pit, ¡¿h.,рСа, pig ,рК. рСа определен ь аочьонной сусциниии соотношения почва;вод**1}1, Са, Мц ,Ре, Мд -• »' . почвенной еуспенаип определяли с аналогичным соотноипшец аочьильсда, 1цовидено рекогносцировочное ооследоьииие структуры почвенного покрова, установлены, xupua'ejuaje для дшшо;; торриго,.ш1 УГУ, которые колеблят-сн от 40 до дл) си. Ч'ак-.е iipiititiHtîiuj ьстоды химической автографил ,.'...

Ь ыоделышх uiLJTax Методика исследования заключалась ь следуй

-н-

щоы: образцы почвы компостировались в 3-х краткой повторности при температуре ¿0 и 40°С и при влажности более 100# ПВ /I см вода над почвой/ в точении 60 дней. Через халдые 10 дней в почве определяли-рН, Е(ь ,л0з» К, Са на ионокеро типа ЭВ-74 с хлорееребряным электродом сравнения и соответствующей ионоселектигзшгж электродами измерения, те г;о показатели замеряди в напочвенной воде. В отобранном почвенном растворе и в воде определяли Ре, Ми на атошо-абсорбционном спектрофотометре, Р^О^ - на фотоэлектрокалориметре /по Труогу/. По полученным экспериментальным данным раечктаны величины - "¡¡Н2, /ЕК, / лрн, /Л1 , лРе/Л 1 , ЬУп/ьЬ , разница изучаемых величин в почве и в воде над почвой /напряженность концентрационных и электрохимических потенциалов на границе почвенный растБор-почва/, соотношение И?0з/МИ4, Са/К, Ре/Мп, характеризующие степень анаэробиозиса, теоретические значения растворимости осадков Са, Ре, Ш, при дшпмх условиях среды.

При определении ОВ буферной емкости почв - к 10 С почва добавляли 20 мл Р^О и смеп'оли природное равновесие добавлением из тарированных ампул 0,1 н растворов КМпО^, ЗпС12, 1Ра2 82°з» Измерения ве-ли'шн рН я Е1ъ проводили через 15 минут и через I сутки о использовэч" кием иономера типа ЗВ-74 или И-102. Экспериментальная часть.

I. Прогноз изменения свойств почв в зависимости от

степени гидромор^ностл по данным полевых исследований.

Прогноз изменения свойств почв в зависимости от степени переувлажнения территорш ио:.-:ет быть проведен, как по данным полевых исследований и ыодельннх опытов, так и иа основании теоретических расчетов. На основании полевых исследований такал оцожа предусматривает

-5-

изучение аналогичных территорий, почв исследуемого пассива на различных елеиентах иакро-, пезо- и михрорель&ра при ниОлюдении аа УГВ, постаноьне ыикроподешх опытов с созданием на исследуемой шссиье условий различной степени переувла&нения. В проведе^ых исследованиях на почвах пойш р.Сухоны вологодской оолаоти и р.Кострош Сондогор-ского района Костромской ооласти изучались почвы различной степени уьла/ления с соответствующими УГВ и мезорельефом. В таблице I приье-дшш характеристика почв Присухонской пойш при глубине залегания Гь - ЗВ-Юо см /ь пе^юд наОлюдения/,

Таблица I.

ЕК I содержание Ре, 4Й1, соотношение Ре/.'.й, М^ЛО^ в почвах и грунтовых водах пойш р.Сухоны.

Горизонт

ЕК. »мв

по ХСО

Ре

Ып

Ро/Мп

мг-л

Ш4/»Оа

Газраз 10, УГВ-Зо см

-19 14,2 . 2,7 • 5,2 0,4

А,В -аз 4,9. 0,8 5,4 . 0,4

ве ' -v? 7,2 0,9 65,7 0,5

гв -106 ' - 4,Ь - 0,3

¡ъзрез У, УГВ-10& см

А1 107 4,7 С,0и из,6 0,4

А.^Ь ¿94 а,2 0,03 1Сс,0 0,4

заз 4,1 0,03 137,7 0,4

е 34с 4,3 0,0-1 72,3 0,4

Гь аы - 0,07 - - 0,3

Как ьидио из придстаьлешшх данных, при достаточно высоком У1и величина ОБ !1<*ш;иад& «и»в по сравнению с почвой, где УП: глу&че, Изменение сиде^шааш поди. лого железа не соответствует изменении Ь'к. , Содър4л1ше подь.ллих соццииени!. Ш, тахлв азота очевидно, э Оолыией степени, связано с особенностями почвоо^рпзуыцил пород и типом ночь,

-в-

приурочо.ших к различным элементам мезо- и микрорельефа, и в меньшей степени зависит от степени гидроморфизма территории в целом. Не обнаружено и существенных различия в соотношениях Ре¡Мл в зависимости от степени гидроморфности территории. Так, при УГВ=до 50 см,Б0-100 и 100-150 см соотношение Ре:Ул в почвешюм растворе соответственно составило - 72,3; 75,7} 69,2. Это соотношение достоверно не зависело от гранулометрического состава почв, составляя для средне-суглинистых почв - 74,7; тяжелосуглинистых - 72,5? торфяных и п, регнойных горизонтов - 70, Б то же время, для почв расположенных вблизи большинства разрезов соотношение водорастворимых Ре, Мп существенно отличалось, составляя для точек вблизи разрезов: 5 - 73,5,' б - 52,0} 7 - 65,6} 8 - 163,2} 9 и 10 - 62,6. Иными словами, соотношение ре! Мл увеличивается с измшонием почвы от дерново-глееватой и глеевой /разрезы 5-7 и 10/ к дершово-аллювиально зершстшд /разрез 6/.

достоверными оказались различия по соотношению подвшсных форм Ре:Гл, полученные для их фрак ;ий, вытесняемых из твердой фазы ионито-емми мембранами / таблица 2/.

Таблица 2.

Соотношение подвижных 4орм соединений Ре и Ул в отдельных горизонтах поименных почв. р.Сухоны /¡„К-Ю-ЭДТА, мкг/см^ /.

Почва Горизонт Ре-.Мл

Дврново-адлювиально-глеевая А1 0,53

Збрнистая, рлзрез I. В1 0,42

о.еркоео-аллювдально-глееЕатая А1 0,31

зернистая, разрез 0,46

Зерново-зддюгиально-глееватая 0,38

здоистая, разрез 4« д^з 0,38

-7 -

Почва Горизонт Ре»Мп

Дерново-подзолистая глее вал А^ 1,41

супеочаная, разрез '¿, ' ' В| 0,63

По данный полевых исследований установлена зависимость степе» ни оглеения от УГВ. Математическое описание этой зависимости оказалось для отдельных групп почв неоднозначной, Уравнения регрессии зависимости глубины сплошного оглеения /X, см/ от УГВ /У, см/ таковы» для дирново-аллювиальнотлееватой слоистой почвы /разрезы 5,6/ с УГВ» для разреза 5 - 45-130 см! Х«=У.0,73-15| для разроза б,где УП]=50-170 см уравнение выглядет так; Х»У.0,5й-8. ^я дерново-аллввиалыюй слоистой почвы /разрез 7, УГВ»45-90 см/ уривнение регрессии таково: X« УЛ,7-30 и для разрезов 9 и 10 /дерново-подзолистая глсевая супесчаная, УГВ*70-П0 сы/ и /дерново-глеевая тя*елосуглинистая, УГВ-35-90 см/ уравнения регроссии - Х«У,0,9-27 и-Х-У.О,36-46. Для УГВ-70-150 см и 130-180 с« - Х-У.О,36-36, для УГВ»35-100 см"- Х«У.0,36+8. Согласно проведепньш исследованиям, подъем УГВ соггровоздается развитием огле-шшя и тем в большой стбпени, чем ближе УГВ к поверхности, Однако, рассматриваемая зависимость неоднозначна для почв различного гранулометрического состава, а также связана с другими свойствами этих почв, и предисторией их развития самым трсным образом.

По проведенным исследованиям, содержание Ш во всех полугидро-ыорфных почтах не поднималось выше I ыг/л, а Ре - 10-30 ыг/л, Повышение УГБ способствовало оторфяиению верхнего горизонта этих почв, ■ усугублен;«) гидроыоррной ситуации. Поэтому, при увеличении степени гвдроморфности территорш Присухонской иойш /на ее примере/ можно выделить следующий эволюционный ряд почб: аллювиальные дерновые, ал-лювиалыше луговые, аллювиальные лугоьые глеевые, аллювиальные луговые

глеевие, аллювиальные луговые болотина и илопато-торфянно /иловато-торфяно-перегнойные/, Доведенное полевое обследование позволило установить, что на данном массива при увеличении степени гидроиор1иама будет происходить паденио ЕЬ »увеличение суммы поглощенных оснований, уменьшение кислотности, накопление плохо разлагающихся органичесшсх веществ, но увеличение количества водорастворим« соединений Ра и № /но превышающее Щ<К/. Мо.чгно п]«дположить, что токсичных концентраций таких соединений, как Но 3 и Ш3 при увеличении гидромор[ности дшпшх почв не накапливается.Аналогичный принцип прогноза был применен для почв Костромской области.

Все же разработанный прогноз дает слишком общую картину, конкретизировать которую можно лишь с помощыэ поот/шоьки модельных опытов, что дает более детальное описание ситуации.

Изменение свойств почв при усилении степени гидроморриэма по данным модельных опытов. Данные модельных опытов показали, что изменение свойств почв с усиление;: степени гидромор^пама зависит от температуры, длительности компостирования образца и далеко неоднозначно для различных типов почв. Выборочные данные, подтвередаицие это, приведены в тайлице 3. .

Таблица 3.

Изменение некоторых свойств почв при компостировании их в условиях избыточного увлажнения через 10 и 60 дней /ГС «20°С/.

Почва № ЕЬ, ,мв Мл В. КГ5 Са.Ю"3 Р2°!

по ХСЭ иг/л

I 2 3 4 б б 7

Пойменная 10 175 5,6 1.1 2,9 0,2

. 60 33 М 19,3 26,9 0,4

I 2 3 4 Ь 6 7

Торфяная 10 24а : 40,0 52,2 13,1 0,4

. ¿0 • 57 • 21,0 49,9 11,9 0,6

ю 402 0,1 В,9 3,3 0,2

60 12,6 13,1 0,9 0,3

д.-п.(ОКд ' 10 4а/ 0,5 2,0 1,3 0,2

60 129 25,0 24,0 2,6 0,3

Как видно из представленные данных, изменение свойств почв,при компостировании их в условиях избыточного уълитшт, суцественно зависит от времени кошостирования образца. С увеличением длительности компостирования изменяется величина ЕН- в сторону уменьшения, увеличивается соде ¡лание подвижных фосфатов, марганца, калия, в большинстве случаев и Са. В то же время, содержание подвижного жедоза увеличивается не всегда, очевидно, в срази о одновременным изменением рН / при подцедачивашш ьозио<шо образование гидроокисей/ о раышй степенью закомплексованности соединений «елеза и других элементов.. В связи с протеканием одновременно нескольким' процессов, неоднозначны ио:.х-т быть и изменение других' показателей о увеличением степени шширобио-зиса. сто объективный фактор и его следует учитывать при прогнозе из-, менения свойств почв. Одновременно меняется и соотношение оле^ентов, ' Так, по полученным дашаш, соотношение ьодорастводных ?е;Ьп в поч-' ьах Присухонской пойш при компостировании их в условиях изйнточного" увла-ления в течении I и 10 суток составило для дорноьо-аллюьиально-глеевой почвы 0,57 и 2,64; для втой же почвы, но кратковременного пиреувлашшшя в естественных условиях - 2,В и ¿,7,0; для перегнойно-глеевой твледосугдншютс!; - 0,44 и 10,2.'

дад всех случаев наблюдалось повышение соотношения : Шх о '

-¿о-

увеличением длительности переувлажнения, но величина изменений для различных типов почв была неоднозначной» Воличина изменения /х/ в значительной степени определяется буферностью почв в ОВ интервале: Ах/л£ , что возмогло частично объясняет вышеизложенное.

Данный показатель значительно разнится для отдельных почв и зависит от температурных условий их компостирования /таблица 4 /.

Таблица 4.

Бурерность почв и дв интервале, £ » 10-60 дней.

Почва ^ °С л ЕЬ. /а4 Е Ь , мв по ХСЭ после 60 дней

компостирования

Пойменная 20 -2,84 33

40 -1,50 30

ТорГяная 20 -3,0 57

40 кг,4 14

Лугово- 20 -3,0 80

черноземная 40 -1,2 117

Каштановая 20 -5,4 140

40 -4,8 - 32

Буферные свойства почв в 'значительной степени- определяют и градиент концентрационного потенциала в системе "напочвенный раствор-почва". Далеко не всегда концентрация элементов в почвенном растворе была выше, чем в напочвенной Еоде. Это определяется рН, ЕЬ,ионной силой, кокплексообразующей способностью раствора, рядом других причин. Для большинства почв установлено, что разность концентрации и активности ионов ме.яду почвой и слоем воды на ее поверхности для рН и ЕК отрицательна, но по показателям концентрации К, Н'Од.Ш^.Са, Ре, ?.'л, Р - отрицательна. Для нейтральных и кпелнх почв, учитывая наличие суспензионного э^екта, напочвенный раствор имел менее кислую реакцию, чем почва, что обуславливает и меньшее содержание в нем Ре,

Ш, F. Ь le ьь ъреш, риствор, при непосредственном контакте с кислородом коздуха, имает более 8ысокий ОВ потщиал и неньи-ео оодер-лыше СО^» что а оощсм-то подтверждает вышеизложенное с точки арония ОН ситуации. Поэтому, содержание ионов ь напочвенной водо, очевидно, определяется как рН, так и Eh, /таблица Ы,

Таблица 5.

1'радаент концентрационных потенциалов в система напочвенный раотьор-ночва, t=£G дней, t°C»2QûC,

дрН Kfi, ,мв по XCli à К^ы/дЛО"'1 4 Fe 4 iVtn 4

мг/л иг/100 г

Т о р ф

О,U3 -43 0,6 30,Ь6 -10,9 0,95

Jiyrobo-uepiioaaiiuiaa почва.

0,03 ¿¡¿5 -1,7 -0,06 -4,4 -О,И

дерново-подаоллстоя,OKj 0,3*: luti -0,5 , -0,51 -8,2 -0,19

Дорново-подаолистая ,Шз 0,37 гл -2,1 ; -о,4о • «¡#,1 -0,12'

Данные таблицы доказывают, что торряная почва существенно отличается от исследуема, минеральных ночь по большинству показателей, Ь цодом, данные модельных о пит о ь покиашш, что изменения свойств почв в зависимости от длительности переувлшшения не всегда соответствуют осцей схе^е, принятрй ь почвоведении и мелиорации,'При ■'• разьитии первувла^ления интенсивность процесса глееооразовгшия про-яьдается а конкретных почвах неодинакоьо. Одновременно ьозмоадо протекание нескольких, в ряде случаев, разнонаправленных процессов и конечный результат зависит от времени нореуы1а:*нения, конкрот>шх .

сронств почв и качества ьоды. Проьвдеыше исследования попадали,что компостирование почв ь условиях избыточного увлш.атния яалиится необходимой операцией для уточнения прогноза 'изменения свойств почв а

-и-

усиленном степени гидромо]лфиамц, проводимого с использованием срав-иительно-геогра^ического метода. Ь то время и донние только этого метода не ыогут служить единственны»: критерием оценки точности такого прогноза. Необходимо исследование "ллвых" ночи, находящихся под воздействием естественных полей различной природы или внесения поправок на некоторое нарушение ьивой сис^ещ в процессе моделирования.

& риОито показана перспективность использования для данных целей метода химической автографии на основе ионитовых меиоцял и ионо-селактивных электродов. Предложен полевой способ экспресс-определения 01) емкости ночь, заключающийся во внесении в сворую почву ненаруиен-ного сложения, отделенную от общей пассы почвы, стенками устройства, напошнаюцего почвенный бур, растворов окислителей или восстановителей, запалтшх предварительно, и полизтилецишэ упаковки. При нарушении упаковки /тарированной в лаборатории условиях/, ее содержимое вносится и перемешивается с исследуемым фиксирова-ишы /как описано ы.ыь/ объемом почвы,При этом, происходит нарушение естественного кислотно-основного и ОБ состош1ИЯ почш, т.е. происходит изменение рН, Б К почва, активности КО^ЬЦ^ и т.д. Такое направленное нарушение естественного равновесия идентифицируется с использованием полевого метода и соответствующих ионоселектиышх электродов, изменением подвижности катионов и анионов, оцениваемого о помощью метода химической автографии на осмосе понитових мембран,

3. Определение ОВ емяости почв в полевых условиях. Как было указано ранее, д;.я прогноза изменения свойств почв под влиянием избыточного увлажнения необходимо, в первую очередь, знать показатель ЛЕ(ь/йЬ - бу:;ерность почв в ОВ интервале,которая, ь значительной степени, определяется ОВ буферной емкостью почв, т.е.

-/3-

способностью почвы противостоять изменению окислительно-восстаноЕи-тельного Потенциала при добавлении к почве окислителя или восстановителя. Более правильно было бы оценивать такой показатель в полВых условиях, что и было проделано. В работе предложен и апробирован новый экспресс-метод определения ОВ емкости почв с использованием соот ветствушцнх титрантов, таких как КМпО^, ЮИПО4 в 0,1и Но 504, йпС!;?, N'^2 - 0,1н концентрации. Полученные данные для некоторых почв приведены в таблицах 6 и 7.

Таблица 6.

ОВ буферная емкость почв, 1 »>1.г. мин., ЕК ,мв по ХСЭ.

Почва Контроль +КИп04 + 5ПС12 ^а232°3

Чернозем . - 144 492 207 163

Дерново- 145 562 283

подзолистая 148

Лугово- 134 474 168 76

черноземнал

Торфяная 158 752 295 118

Таблица 7.

. ОВ буферная емкость почв в зависимости от степени •увлалления, 1 «I сутки; ЕЬ ,мв по ХСЭ. Почва Состояние

Чернозем сухая

>Ю0Я1В

Дерново-

подзолистая сухая

>100*ПВ

Как видно из представлнных дальше, почвы находящиеся в услови' ях избыточного увлажнения в естественных условиях и накопившие значительное количество восстановленных веи.оств /особенно лугово-чернозем-пая/ не отличаются особенно низким СП потенциалом, но имеют достатош

4КМП04 + 5ПС12 яРз

443 350 103

431 263 ЮЗ

681 372 107

350 283 103

шсокую бу^жрную емкость по отношению к окислителям:их ЕН при до-твлешш к почве ШШО^ оказался ниже, чем у остальных почв. То же )ам><5 - у лугово-черноземной почвы отмечается в отношении к восста-юиителям, их буферная емкость также оказалась меньшей, а ОВ потенциал И]« добавлении и (¡'а., значительно ниже /особенно с ^а. 3..0.У. чей например, у тор1а. Перспективность метода показана и

С О

1а цифровом ьгатериале таблшщ 7. Почвы, компостированные в условия* Убыточного увлшгления, по сравнению с сухими образцами, имеют явно !ольшую буферную еыность по отношении к окислителям и меньшую - в от-юшении восстановителя. Целью проведенных исследований было усталость оптимальные технологические варианты использования данной методики. Поэтоыу, в полевых условиях, определяли, а затем расчитывали юказатели такие, как ДЕ^/ДОХ, ДКК , дРе/дОХ, дРо/д£ , А1/&ОХ, 1 Х/Н , где Дл - изменение подышюсти катионов и анионрв в почве [ри добавлении окислителя или восстановителя. Для полученных регрео-ионных зависимостей в отделвные навески вносили различное количест-10 окислителя или восстановителя / из тарированных ампул или полиэти-еновых упаковок, о которых упоминалось выше /.

4. ¿изико-хиьшческое описание свойств почв при

развитии оглеения и усилении степени гидроморфизма территорш.

Прогноз изменения свойств почв по данным сравнительно-геогра-ического метода и метода моделирования-на образцах позволяет с мак-нмальным уровнем приближения оценить изменения при развитии анаэро-иозиса состава твердой фазы почвы, протекания процессов, режимов и ьолж>чИонлЫх изменений почв, Б дополнение к этим методам, перспектив-о использовать методы цизико-хишческого, математического моделиро-ания. Для условий аназробиозиса они используются и хорошо идяюстри-уются раоотами Г.Спозито /ХШ4/, Л.А.БоробьевоД /1.<8б/,Б.Й.Савича

/1Р90/, Н.Л.Каннуниковой /ПО1-/ и другим! авторам!. Б проведенных исследованиях подтверждена возможность описания содрц .шшл в растворах Ре, ¡/л в зависимости от рН и Kh.no г'1)активной растьо]лп:остп осадков. Показано, что так кок содержание Ре, Мл в растворе зависит от рН и изменяется неодинаково, то соотношение Ре:Мл н ¡«створе будет таюке изменяться. При различных значениях рН, КК», свойств почв и условий рельефа будут и свои градации величины коэффициента заболоченности, В первом приближении, теоретически {»считана величина в заивисыости от ЕЬ. и рН. Она определяете«, в свою очередь, долой окисленных и восстановленных соединений при разлкшвгс значениях ОЕ1 потенциала, а такхе их растворимостью в зависимости о® рН. В то .те времг, проведенными расчетами показана пока неудовлетворительная сходимость теоретических и эмпирических данных по содержанию 11-О3 и при оп-ределешшх показателях Ек и ре, что связано со значительным влиянием на процессы их трансформации биологических факторов. Таким образом, на основании проведешшх исследований удалось показать, что общая схема прогноза изменения свойств почв и качества вод при усилении степени гидроморфизма территории состоит в последовательном решении следующих задач: I. установление возшшного уровня грунтовых вод на изучаемой 'территории, длительности подтопления отдельных горизонтов, состава грунтовых вод, 2. установление математической -зависимости уровня оглеения и УГВ по данным полевых исследований, связи степени ог-лее!шя и УГВ с отдельными свойствами почв, классификационной принад-ле;.иостью почв, 3. составление карты эволюции почв, и в зависимости от этого, прогноза почвенного покрова, 4. постановка модельных опытов для выяснения изменения свойств почв в зависимости от температуры и длительности затопления /подтопления/ грунтовыми водами ожидаемого состава, или в первом приближении, дистклировшгой водой, 5. корректи-

ювка, физико-химическое и математическое описшыэ изменения отдельное свойств почв в зависимости от степени и длительности переувлажне-;ия, 6. составление математической модели изменения свойств почв и ;очвенного покрова.

5. Комплексная оценка степени развития оглеения и гидроморфизма.

В работе показана целесообразность рассмотрения влияния раз-ой стенега переувлажнения ландшафтов на свойства почв, состояния окупающей среды, водного и воздушного редимов, состояния и состав ра-те!шй. Причем, следует различать влияние избыточного увлажнения, неостатка кислорода, избытка углекислого газа, а так..е одновременного лияния избыточного увлажнения и анаэробиозиса, сочетания определен-ой последовательности воздействия избыточного увлажнония и аназроо'и-эиса. Ландшафт, почва и дах:е растения, в какой-то степени, обладают пределенннми буферными свойствами к воздействию факторов, а такие проделешшми адаптационным!) мохштэмаки. Развитие и проявление усло-ий анаэрсбиозиса и оглеения неоднозначно в зависимости от параметров пешней среда и свойств почвы. Наиболее вакшш параметрами, определимыми развитие и характер, например, глееобраьования, является шт-ность, наличие органического Бегства и микробиологическая активно-ть, температура, ОБ емкость почв, рН среды, наличие токсикантов в по-енциально подышюй форме, степень открытости системы. На основании тих показателей нормируются группы почв для оценки степени развития наэрооиоаиса с определеннпыи набором методов определения внутри ка-дой грушш. Доказывается, что для оценки степени проявления анаэроби-эиса.почв необходима система методов, применяемых в нужном для прог-оза сочетании. Б талую систему могут входить: определение влаиюсти, к, чН^ /ре/, фракционного состава ОВ системы, ОВ буфорной емкости

-Л-

з ОВ интервале, соотношения Ре:Мл в конкрециях, Ре:?,{п, П^:лЮ3,Са:К, /Са+М^ /г/Ре+Мп/ в почве!шом растворе, в подвижной форме извлекаемой из почв методом химической автографии на основе ионитовых мембран,а также определение ^СО^»^ 3 в почвенном воздухе, содержание водорастворимых и подвижных соединений Ре, Мл, А1, количество и доля суль фатредуцирущих микроорганизмов, мои;ность зоны восстановления в профиле почвы, доля в структуре почвенного покрова с восстановительным режимом во времени и пространстве.

Отрицательное влияние анаэробиозиса на рост и развитие сельскохозяйственных культур обусловлено недостатком кислорода, избытком углекислого и некоторых других газов, токсичной концентрацией ряда органических и неорганических соединений, неблагоприятным изменением их соотношения в растворе» ухудшением физических свойств почв. Очевидно ь что только по величине ЕЬ. или гН^ агрономическая оценка степени анаэробиозиса поведена быть не мо;:;ет. Иллюстрацией отого служат данные, представленные в таблице 8.

Таблица 8.

Агрономическая оценка степени анаэробиозиса

почв по суше показателей, 1°С=20°С, ^=60 дней, »

II о V в а ЕЬ. ,мв г Н? Ре Мл АЕК.

по ХСЭ £ мг/л

Пойменная 33 15 0,08 9,1 262

Торфяная 57 15 5,50 21,0 -43

Лугово-чернозеыная 80 17 0,06 4,4 325

Дерново-подэ олистая,0К| 235 20 0,52 12,5 175

Дерново-подзолистая,ОК3 127 20 0,45 25,0 271

Каштановая 140 20 0,04 5,2 267

Как видно из представленных данных, мшимальные значения ЕЬ и чНз не всегда соответствует накоплению подвижных соединений Ре и Мл. Очевидно, молно предположить, что поскольку ЕН, в большей степе-

-М-

ни определяется Е0, а не соотношением окисленных и восстановленных

цорм соединений потенциалоприделямцнх пар, а так:;е резко отличается для пар свободных и закомплексованных ионов,' но коррелирует с константой устойчивости образующихся комплексов, то в почве, содержащей,, преимущественно ионныо форт ;/.елеза при достаточно высоких значениях потенциала, возможно образованно значительного количества записного лолеза, Ь'пзуально, ото определяет, как правило, сизый цвет профиля почвы. Таким ооразом, ни КЬ , ни цвет профиля, ни соотношение Ре:мл не дают однозначного отьота о степени проявло!Шя аназробиозисе и его агроноь-ической оценке. Ьолее правильным, с агрономической точки зрения, было бы оценивать степень проявления анаэробиозиса учитывал и содержание токснч!шх соединений со всей совокупностью прочи;: пара-петров, При этом, возможна оценка для растений, почв„ грунтовых вод, приземного слоя воздуха.

Очень ыи;нш мом/ентом при оценке степени переувлажнения почв, развития оглеения является не только оценка состояния системы, но и прогноз проявления неблагоприятных свойств почв. При этом, учитывает-зя; условие /условия/ превышения ЦЫС по отдельным компонентам, содержащимся в почве, при развитии анаэробиозиса, экспериментально определяемые ьеличиш; условия снижения концентрации до уровня ЦЦК или других предельно допустимых величин, Набор методов необходимо диф-.иренциироьать для указанных ранее почв и их подгрупп. Предлагаемый юдход к этой лроолеми проверен в проектах прогноза изменения почв ?ри подтоплении аойш р.Сухоны Вологодской области и р.Костромы Кост-.оаскои оолаоти.

И ы а о д ы.

.Ддя П|Х)ГН0за изменения свойств почв при изменении степени гидро-

(.'орфизма территории необходимо комплексное обследование почв по группам показателей, включающее: рН, ЕЬ, гН-, 00 буферную емкость, потенциально подвилше Са, М^ ,Ре, 1/л, А1,3 с учетом элементов мезо- и микрорельефа изучаемого массива.

2, В процессе отбрра образцов и их подготовки к анализу происходит их существенное изменение, а значит и изменение свойств почв, характеризующих степень гидроыорфизма. Поотому, целесообразно использовать, для изучения степени первувлагошшя, "кивые" почвы, применяя методы химической автографии на основе иоштовых мембран и поноселективных электродов, определения ОВ буферной емкости почв в полевых условиях.

3. Соотношение Ре:Мп в почвенном растворе существенно изменяется в зависимости от ЕК среда, рН, расположения почв по элементам рельефа, УГ1). Так, при УГЪ=0-50 см соотношение составило 72,3; при глубине 50-100 и 100-150 см соотношение составило 75,7 и 69,2 соответственно, что является характеристическим показателем степени оглеения при условии градаций в рамках определяемых групп почв.

4» Градиент концентрационных потенциалов /катионов и анионов/ в системе вода над почвой-твердая фаза почвы зависит от температура времени компостирования и определяется градиентом рН, ЕЬ, суспензионным эффектом. Сто подтверждается,как правило, падением величины ЕК. , енлт.ениеы кислотности, увеличением сумш поглощенннх оснований в рамках определяемых групп почв.

¡5. Затопление почв и уменьшение 0П1 не всегда сопровождается значительным увеличением подвижности Ре,что объясняется одновременным протеканиоы нескольких,в том числе, противоположно влияющих на ого подвижность процессов. Однако,при усугублении гвдроморфно.": си-

туш|и«,каи й модельных опытах,..таи 'в полевых уоловиях, наблюдается ¡тиня тенденция .к повышению количества подвижных и водо-ос единении Р;з и Мл.

>, Ьеличина ОЬЛ почъ, а ряде случаев, сильно зависит от степени закомплексованности {-е й Ьл, модели от соотношения нх окисленных и . постановленных форы, т.к. значения ЕН и чН^ далеко не вовгда. соответствовали накоплении подвижных соединений Ре и Мл. Это,' в оьои очередь, на позволяет считать убедительный критерием оценки степени гидрочор^.изма такие показатели, как цист почвенного профиля, ЦК и

, Показательной характеристикой глубины проявления анаоробиозиса явлеетап расположение почв по элементам мазо- и микрорельефа,глубина стомшд грунтовых вод. Это подтверждается регрессионными зависимостями, Гак, для гидромор^ных почв с УПЫ00-170 си регрессионные зависимости имеют отрицательное приращение, типа Х-У,1,7-30{ ^пп тех жа почв о УГВ-ЗО-ЮО см уравнения регрессии имеют всегда положительные приращения, типа ;>У,0,36+8,

, Нри компостировании почв в условиях избыточного увлажнения отмечено у оолыкинства исоледуешх почв, что разность концентраций и активности ионов между почвой и слоец вода над ней по показателям рН и В К - полоадтельна, по показателям К, КЮд и др.ионов - отрицательна, Такая тенденция не всегда отмечаемся лишь у торфяной по-чш.

Производственные рекомендации,.

Оценку степени переувлажнения почз, развития оглеения необходимо проводить только комплексно. Необходим четкм! подбор совокупности взаимосвязанных кеяду собой методов, информативность и целесообразность использования которых долила быть ориентирована на конкретные

группы почв, а такле четкую оценку уровня токсичного влияния анаоробиозиса, на определенные свойства почв, биоту, растеши:, грунтовые вода,

2. Предлагается методика оценки ОВ буферной емкости почв в полевых условиях о использованием тарированных ашул /полиэтиленовых упаковок/ о окислителями или восстановителями при идентификации изменений в почвах, используя соответствующие ионосолективныо электроды и ионитовые мембраны.

Список работ, опубликованных по томе диссертации.

1. Савич В.И., Крутилиia H.A., Вишнякова Л.Г. Содерсанио подвалшх форм элементов питания в пойменных почвах в зависимости от степени их гидроморфности. Известия ТСХА» 108?» га, с.91-95.

2. Трубицина Е.В., Крутилина H.A. Хишчеокая автография пойменных почв тае:шо-лесной ооны. Сб.научн. трудов "Соотав, свойства и плодородие почв", МСХА, 1990, с.70-77.

3. Савич Ь.И., Фан Екуань, Крутилина H.A. Изменение свойств почв и качества воды под влиянием длительного затопления.

Известия ТСХА,1991, ?"6, с. 58-67.

-2Z-