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"

Ю5Ю

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

—

На правах рукописи КРУТИЛ И НА 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 Лишна и ордена Трудового Красного Знамен I сельскохозяйственной академии нм«_нн К А Тимирязева

На\4ный руководитель—доктор сельскохозяйственных на\к, профессор В. И. Савич.

Официальные оппоненты доктор биологических на\к, старший научный сотрудник Л. О. Карпачевский; кандчдат сельскохозяйственных наук, доцент Н. Н. Дубенок.

Ведущее предприятие — Моа овский институт гидротсч ники н мелиорации

Защита диссертации состоится « * \

1992 г в Чие )в на заседании сгециализированного со-

вета К 1^0 35 01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева

•\дрес 127550, Москва И 550, Тимирязевская ул , 49 Ученый совет ТСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХ \ Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просьба направлять в двух экземплярах

Автореферат разослан « ^. . . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

с н с

М. В. Вильяме

ОЬЩЛЯ ХАРАКШ г.СТККА ГА/ ОТУ.. ■ ''.•,' -

Дктуялыюсть проблемы. 'Для наиболее »ЭДектиШого использования земель необходимо знание ¡закономерностей изменения свойств почв в зависимости от гид{х>термичсских условия территории, ¡до' необходимо для пройюэа каменения рааличшх свойств почв при подтоплетш, орошонии, при составлении мелко[«тиьнмх проектов»:Однако, в Настоящее время» методика составления щюгноза изменения свойств почв в зависимости от степени, гид] О|:о^ности .терр«то(1ии не разработка. С;ачестny*a >1 в принципы' и методики оценки степени пореувлад-ления почв несогецдашы, что .в, коночном итого приводит к ..значительным эхономшеокии и окологичес-. кии потерям при реализации'проектов мелиорации и погыгсения плодородия почв;'Необходима ^хзеерка ранее' предложенных 'методик /:ЭДдвльман:Ф.Р,,,. liüfe/: и'разработка новых, оригинальных методов опенки и прогноза свойств мелиорируемых почв", состояния в них подвилашх'фогт плементов, .необхо-'-ЛИ1ш..длйдоот«!'й:|ш'гитйя-т них сельскохозяйствен«« культур*

'' Двдь-'н^аадуччи: исследования. Целью дачных'исследований была раз раб от-!ка И апробация методик оценки степени анаэробиоаиса почл с. учетом , конкретных .особенностей, почвы, ^'основные направления исследования ; входило га/., оценка степени переувлажнения л составления прошоза их ' изменения с учетом усиления степени гидроыор{изма территории ло данным сравнительно-географического метода анализа, путем постановки но-' ; дельных опитов, методом физико-хииического мэделироышмяр 6/. разработка кадробацин. методики полевого определений окислительно-весста-■ новлгельноЙ /CB/;Cyíe¿-«o/! еккости почв; в/, оценка возможности использования. показателей Fe: «л, Hl^iMJÍj, /Са+Slj /t/Fc-^i/ для оценк* сте-пш1и гидрсмо^Ио<51?и: почв| г/, теоретическая оценка еознодаого изменения ео<зтно»«нив fe:Ж в почвенном растворе в зависимости от рИ, F.k

ЦЕНТРАЛЬНАЯ • НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сельскохоз. академии им. К. А. Тимирязева

Имв.

среда, конкретных почеьныяс условий почв; д/. разработка и апробация методик для оценки CT6.ií.w< переувлажнения почв и развития акаэробио-змса.

Лаучнач H0ii'3üa рдооты, 1. Душ прогноза изыишния • ;,эико-хлш.чеак1!х свойств почв при ус> л«нил степени гидро^орфизма проверено определение след^^ос rapauerpoBj ph, Hh,, xH¿, Оупорность и буерная епкость в 0J интервале, количество потенциально по, ыс.-нкх Са, ,Ре, íi,AI»S • Определение вшеуказа.шых параметров проводилось комплексно о оСя-¡¡Л'а..ьио1. ориентацией и конкретную изучаемую почву и э. оьч. и"ы ыезо-У1 ¿.¡крорэльи^ ьиучаьь-го массиьа. 3. , сследоволия г^чв щ.! ирогно м-роьа!ыи rvi^t-io^op^'ji-i tcj ,-лтэрли и глуслиы гидра. op,i,oíi сит^ахмк лро-

не только т родные шаля ьеюди.-м, ьо и хорошо себя мрико-ц^кдоваьи-'ми и-еюд^ли jruipecc-аналмза почв, нетид.им хпьшчео/о,1 ав-torpai¡i.n на ochces koh.ítobhx мембран и иодаселе»т».е*.лх злемродов.ио-чааага гакл.а Парсгамиьн^сть использования новой, ан^обиро^шшоР nawt, Методики определения cv ,e^jío;: емкости ru ja в (,¡3 интервале в полевых jC."obh«jc. tíbffljeyjiaaí„La.o ii-тоды дают вон-илость оыстро и достаточно точно ооследсвить ' и ,з" лечвенныв оо< ti-ты.4. Наряду с псиилли ím-следоьанияш! степени 1t-i'-j* ^..ьип'я почв по rpyrir.au по/аойге.ч-'И и прогноза рги.л"тия гидре st>. te с. т>сь-ии изутелол то{ ритчрьи,ии»1 шгелишм и ивооходиьщм являлось j^'ozi'ü петлит,м «одил^ного опыта, ./Стаьов-•н-'щ Htvcxo,v ^осэт- i ал и уточни tii. ..о, ешх иссладоьанлк по с< ен-Z9 лаиенекия {иикчо-д. wiCivtx свСетв П{и ¿атс.иенли их в течении определенного п он. j т;-а в^ьмеш» и т^ызерат/р«, а так. о ¿i знко-лшичесвов (..одели ¡.onui/.u,

н^актичвекая аназд ■ t * ц..г;о-ч,'. , слсль^оъ лше ь рас от в t етоднки очеп-гл стег ял п-1дроь j.i, t» rt ьоч." с > .-тем <„лкрег>ых г^чвенлих условии

переданы и предлагаются к ис1штанию в шст1ггутахчх>шт115Х)1-одхоз и Ьологдаггпроводхоз.'

» Апробация работы, ¡»материалы работы докладывались на научной конференции ТСМ» научно-техническом совете института Ссюзгипроводхоз, вошли в проекты по,прогнозу изменения свойств почв при увеличении степени гидронорфностк территории Щзисухонской" пойш Вологодской области и пойш р.Костромы Сандогорского района Костромской области. . Публикации. По материалам диссертации опубликовано три статьи и две сданы в печать в гг. . • >■ ■

Объем работы.^&ссергация состоит из введения» глав, таблицу выводов, спискалитературы. Приложение включает» таблйц, графики и диаграммы. Общий объем работы стр. ' '

Объекты исследования. В полевых условиях изучались свойства основных типов почв поймы,,расположенных на различных элементах пезо- и микрорельефа. В ПрисухонскоП пойме Вологодской области исследовались почвы, расположенные на 5-7 м выше моленного уровня - дерново-аллювиально-глееватыв слоистые, дерново-аллювиальные и аллювиально-глееватые зернистые, дерново-подзолистые супесчаные и легкосуглинистые,дерново-гле-евые тяжелосуглинистыв. В по'Ые р. Костромы Сандогорского района Кост- • рокской области исследовались почвы - пврегаойно-глее вые грунтового типа, торфяно-перегеойно-глеевые, дерново-слабо и средне-подзолистые ог-леенныв игрунтово-глеевые.

7 В модельных опытах^ для сопоставления, испольэованыпочви, резко отличающиеся по генезису и свойствен - лугово-черноэеыныв почвы Краснодарского края, дерново-подзолистые, окультуренные и слабоокуль-туренные почвы Йюксвской области, чериоземныЛ колокюрившЯ солонец Оренбургской области, каштановые почваВолгогродокой области,охарактеризованные предыдущим! исследованиями кафедры почвоведения ТСХА.

.«етодика исолидоь,ы»ы, итодика иссли^оианий ыишчала проведение по-доьих и^ыска-шЯ, постановку иоделышх опытов и ироиидопна лаооратор-ншс анализов. L полевых условиях на территории 1 (мьулоцоко»! пинии j&HOjLtiiO JXi точек и отобрано аналогичной количосиво ooju. ou. Ьидц проведет идштциьац>и» их сьоыств, отвнони оюр( мнения и оглоення, гранулометрического cooraia, уровня груптошх ьсд />ГВ/. Ь cuauix oopcuu&x при соотношении ночьа!ьоди-и I, оп^е^илокы рН, Lh, , [itO^pCa, pijj , О ИСПОЛЬЗОигИШии СООТВ«ТСТВуицпХ ионосьлокт. ышх ОЛЫКТрОдОВ. j ^лльтрате он, вд<,льмО оо^вр^алие Ca, ,Fa, Il | в ыл,)ио иы oOj^ij-U&x - P^Ojj но К-.рошюву, ,(¿0 - в I н UijCOUU^, азот - no liuptiny.cyu-ш поглоцвшшх ociivbiuuiii и гид|лшгт».исския ьг.слотаость но K.1IJ.etty, rptuiyA0uuTp>i4ucKkut систре - цо .^чшокиии, ки, л л пои-

кал jaBHOiuocTb глусшш сплоыюго оглешшм поч л в .швисимооти от /II) в период наОладении /июнь-август/.

/«дя оценка подыушоотм совды|шши ионо < в почве •юпользошиюя t от од хииичс-вой автогрцфли на основе и^нитоыка ыеиоран типа; ык-*ю-»41, Ж'чО-Н, Определялось содир^шэ подвиьных катионов ь

отдельньи rofiuctttox л ubjoaonax, 1>о всея i-aoco почвы и в прикорневой зоне растений /Савич г. ., .

ь поиие р.по^т^сш jtuioaoho jju точек /из них 41 pajfwa/.Ь отосланных оОраэ„ах оделены pii, ûh, tca, pig pca определен ь почьсшой суспензии соотношения иочьа.!ьодА^1 jl, с&, ig "to « ъ иочвеиноп cycijktijuii олри^ьдплл с tuiojioi <1ч11ш сиотноьшщеи почвоведа, ь^ва^ьно реКоГНОС ,»ipUb04rfoe оссдйноьги 1.1 е структуры почбенного покрова, установлены, xa^/uu,44,ia для дышо., тор,.лги,ли .»гв, которые кодеблят-

СЯ О» л) ДО ~1л) t.J. la-t-c ар^ь.0Н01Щ Vt-ТОДЫ jchui4ookoh аитогри.;ии ,

l иодельюи 1.п_тал Ивтодика иоол^^оьандя закдичадаОь ь следу»)«

щем: образцы почвц компостировались в 3-х кратной повторности при температуре НО и «Ю°С и при влажности „ более 100Х ПВ /I см водр над почвой/ в течении 60 дней. Через лоедые 10 дней в почве определяли- . рН, ВЬ, ,'л0з, К, Са на иономерв типа 2В-74 с хлорееребряным электродом сравнения и соответствущиш ионосеяентивныш электродами измерения,, те а;е показатели эамеряди'в напочвенной воде. В отобранном почвенном растворе и в воде.определяли Ре, Ш на атоыно-абсорбционном спектрофотометре, Р20& - на фютоэлектрокалориметре /по Труогу/. По полученным экспериментальным данным расчитаны величины - «№■>, 1ЕК / , лрн, ¿ЕН- /¿I , , . Д¿й/Л4 , разница изучаемых величин в

почве и в воде Над почвой /напрякеннооть коицентрационных и электрохимических потенциалов на границе почвенный раствор-почва/,соотношение Ж13/Ш4, Са/К, Ре/№, характеризутацие степень анаэробиозиса, теоретические значения растворимости осадков Са, Ре, Ш, Р^Од при данных условиях среда. '

. ■ • ■ Пр1 определении С® буфера емкости почв - к 10 В почш добавляли 20 мл Н20 и смещали природное равновесие добавлением из тарированных ампул 0,1 н растворов Ш4п04, ЗпС!^» $2°з* Измерения величин рН и Е Ь»; проводили через 15 минут и через I сутки о использован: нием иономера типа 3-74 клм К-102. ' - . Экспериментальная часть. .

I. Прогноз изменения свойств почв в зависимости от

степени гидроморфности по данным палевых. исследований.

Прогноз изменения свойств почв в зависимости от степени пере-увлагяения территорш может быть проведен, как по данным полевых исследований и модельных опытов, так к иа осноишаш теоретических расчетов. На основании полевых исследований токая оценка предусматривает

изучение аналогичных территорий, почв исследуемого ыассиьа на различных влеиентах иакро-, иезо- и шжрор^льеца при НиОлюдении аа УГВ, иосхышоке ьшкропсмовых опытов с сс-адиниаи ни иослодуоиоы ыюсиье условия различно!» степени переувлажнения. Ь проведенных исследованиях на почвах пойш р.Сухоны ьологодскои ооласти и р.Костромы Сандогор-ского района |Состроиско>) ооласти изучались почш различной степени ушииления с соответствующими УГЬ и мезорельефом. Ь таодице I приведена характеристика ночь ирисухонской поиш при глубине залегания I ъ - .Зо-Юо см /в период наолцдения/.

1аблица I.

ЕЬ, , содержание Ре, Л1, соотношение Ре/.Л, ¡Ш^/кО^ в почвах и грунтаык водах поиш р.Сухоны.

Гори- Eh. Jmb Fe i<n Fe/Mn K«4/lft

зонт по ur-д

tазраз 10, УГВ-Зй eu

А1 U,4 ¿,4 - 0,4

-jJ 0,8 . 0,4

в» -Л 0.У bï>,7 0,5

1а -11л - 4,b - 0,3

rujpoj УГВ=10о cm

а1 Х07 4,7 h 0,4

V л C.03 ICo.Q u,4

г* •i.l 0,0d IJ7.7 0,4

6 Jriti Î.J 0,0, ?<i,3 0,4

1и лХ - 0,0/ - 0,3

Как видно ьз ирздетаьлвпшх дан»1Ых, при достаточно высоком УГВ ьеличини СЬ nult-н njuih mue по cjaWiuwuï с почыЛ., где УН глуй.,е, lia» иене .ю со^ерл-алия лого 4елеза не сиотье.ств^ет Изиопгаи» Eh. •

Соде^иние vue лнениЬ г,ai, таклв азота 0Чеь.|ДН0, в Оинььей

*.те бни, свяаано с ою^ек ю^тями ночь^иЛо пород и типом почв,

приуроченных к различным элементам мезо- и микрорельефа, ив меньшей степени зависит от степени гидроморфизма территории в целом. Не обнаружено и существенных различий в соотношениях Ре:Мп в зависимости от степени гидроморфности территории. Таи, при УГВ^до 50 см,50-100 и 100-150 см соотношение Ре:Мп в почвенном растворе соответственно составило - 72,3} 75,7} 69,Это соотношение достоверно не зависело от гранулометрического состава почв, составляя для средне-суглинистых почв - 74,7} тяжелосуглинистых - 72,51 торфяных и шрегнойных горизонтов - 70, ¿.В то же время, для почв расположенных вблизи большинства разрезов соотношение водорастворимых Ре, Мп существенно отличалось. Составляя для точек вблизи разрезов! 6 - 73,6$ 6 - 52,0} 7 - 65,6} 8 - 163;¿¡} 9 и 10 - 62*6» Иными словами, соотношение Ре:Мп увеличивается, с изменением почвы от. дерново-глееватой и глеевой /разрезы 5-7 и 10/'к дедоово-аллювиально зершстым/разрез б/. ~

, ' достоверными оказались различия по соотношению подвижных форм Ре:Гл, полученные для.их фракций» вытесняемых из твердой фазы ионито-'вими.мембранами А; таблица. 2/. , , ' • • .

.* - V ' ' • Таблица 2.

; Соотношение подвижных Зорм соединений.Ре и Ш-в ' .!, <' - отдельных горизонтах пойшнных почв.'р.Сухоны -

" -/т-&'ЭкТА,-мкг/см2 /.' .

Почва "- Горизонт ' " ■ Ре:Ш

Дерново-адлюаиально-глеевая ' / •.' AJ, . . 0,53

Дернистая, разрез I. .• ./' В} '•' \ . 0,42

дернсдО-аяливлально-глееватал _ А^ • 0,31

зернистая, разрез • • . ■ 0,46

дерлово-аддивиально-глееватая А| ; . • 0,38'

слоистая, разрез 4« • С,38

Продолжение таблицы 2.

Почва Горизонт Ре»Мп

дерново-подзолистая глеевая А^ 1,41

супеочаная, разрез ¿. ' В| 0,63

По данным полевых исследований установлена ^висииость степени оглеения от УТВ. Математическое описание этой зависимости оказалось для отдельных групп почв неоднозначной, Уравнения регрессии зависимости глубины сплошного оглеения /X, ом/ от УГВ /У, см/ таковы* для дирново-аллювиалыюгглееватой слоистой почвы /разрезы 5,6/ с УПВ-для разреза 5 - 4'5-130 см; Х«=У.0,73-15} для р;ыроэа б, где УП.«=50-170 см уравнение выглядит так: Х«У.О,5£3-8. )ля деркто-аллвьивльной сло-иотой почвы /разрез 7, УГВ-45-00 см/ уравнение регрессии таково» X» У,1,7-о0 и для разрезов У и 10 /дерново-подзолистая глеевая супесчаная, УГВ-70-И0 см/ и /дерново-глеевая т яжелооуглинистая, У1В-35-У0 см/ уравнения регроссии - Х-У.0,9-27 и Х-У.0,36-46. Для УГВ-70-1С0 см и Г30-1Ь0 см - Х-У.О.^зб-Зб, для УГВ-ч35-100 см'- )<-У.О,л+е. Согласно проведенным исследованиям, подъем УГВ сопровождается развитием оглеения и тем в большей степени, чем блихе УГВ к повержности, Однако, рассматриваемая зависимость неоднозначна для почв различного гранулометрического состава, а также связана с другими свойствами этих почв и предисторнея их развития самым тесным образом.

По проведении!.! исследованиям, содерллиие Ш во всех полугидро-морфных почтах не поднималось выше I мг/л, а Ре - 10-30 мг/л. Повр-ыение УГВ способствовало оторфянению верхнего горизонта этих почв, усугублению гидроморрнои ситуации. Поэтому, при увеличении степени гвдрошрфности территории Присухонскои поймы /на ее примере/ можно выделить следующий эволюционный рад почв: аляоыальные дарновые, аллювиальные луговые, аллювиальные луговно глеевыа, алл^Екальные луговые

глеевые, аллювиальные луговые болотные и иловато-торфяные /иловато. торфяно-перегнойные/., Проведенное полевое обследование позволило ус, твносить, что на данном нас сисе при увеличении степени гидромор^иэма будет происходить падение ЕЬ< «увеличение оушы поглощенных оснований, уменьшение:кислотности, накопление плохо разлагаицихся органических веществ, но увеличение количества водорастворим« соединений Ре и Ш /но превышающее 1ДДК/. Молмо предположить, что токсичных концентрация • таких соединений, как Н^ 3 и Ш3 пр» увеличении гидроморфности данных почв не накапливабтоя*АналЬлпшый принцип прогноза был применен для почв Костромской области, 1

Все же разработанный прогноз дает слишком общую картину, конкретизировать которую можно лишь с помощь» поотпноьки модельных опытов, что дает более детальное описание ситуации,

2. Изменение свойств почв при усилении степени

гидроморфизма по данным модальных опытов. •

Ланныа модельных опытов показали, что изменение свойств почв с усиление!', степени гидромор$изыа зависит от температуры, длительности компостирования образца и далеко неоднозначно для различных типов почв. Выборочные данные, подтверждающие это, приведены в твЛянцеЗ, ,

Таблице 3.

Изменение некоторое свойств почв при компостировании их в условиях избыточного увлажнения через 10 и 60 ' . = . дней /{"С -20°С/.

Н о ч в а Дни ЕЬ.ыв пЯ 1Л0"5 Са.10"*3 ' Р20=

по ХСЭ „ иг/л ' : «г/100 г

I 2 3 4 б б 7

Пойменная . 10 175 5,6 1,1 2,9 0,2

; •' ; , 60 33 5,1 19,3 26,9 0,4

Продолжение таолвдд 3.

I à 4 5 6 7

Тощяная 10 40,0 13,1 U,4

ьО 17 Л, 0 49,9 11,9 0,o

¿.-п., 10 40i 0,1 b,9 3,3 0,2

00 ¿¿ïy u,а 13,1 0,® U,3

10 4Û7 0,b k,Q 1,3

60 ич i.0,0 24,a ¿,6 0,3

Ьак видно из представленных данных, изменение сьойств почв,при компостировании их в условиях избыточного уьлимытн, су^ьстивпно зависит от времени компостирования ос^-азца. С увеличением длительности коипостирования изменяется величина Lh, в сторону уменьшении, увеличивается содержание подьижншс фосфатов, i.афганца, калия, в Оольыинст-ве случаев и Са, В то время, содержание подвижного «елиза увеличивается не всегда, очеьидно, в связи о одновременным изменением рН / при подцедачивании ьОомашо ооразование гидроокисей/ о pa^Hoii степенью з„доыглвкооьши(исти соединений лелезц и других элементов. Ь связи с притеканием одноь^аыетю неоколькил процессов, неоднозначным uoj. ut Сыть и изменение других показателей о увеличением степени ансирооио-зиса. v/ro оО'ьектиьный „актор и его следует учитывать при припоев изменения свойств почв. чд.юьр«меш<о меняется и соотношение эде-с»яоа. Так, по полученным да1нш, соотношение ьодорастсоримых Peiîn в почвах Прасухонской nOiiiiî при компостировании их в условиях иаоыточного

/

увлажнения в течении I и 10 суток составило для де^ово-вллюинильио-глееьой почвы 0,57 и ¿,64s для втой же почвы, но кратковременного пьреуьлаашениа в естественных условиях - и ~*?,0| для лерегнойно-гдееьои тя*.едооугдшшсто1. - 0,44 w 10,à.

PAS, всех случись иаолюдадиьь пашиацие соотношения ре: in о

-J0-

увеличением длительности переувлажнения, но величина, изменений для

разлитых типов почв была неоднозначной. Величина изменения /х/ в

значительной степени определяется буферностью почв в ОВ интервале:

Лх/л{ »/йЕк , что возможно частично объясняет вышеизложенное.

. Данный показатель значительно разнится для отдельных почв и зависит

. от температурных условий их компостирования /таблица 4 /.

; Таблица 4.

Бурернооть почв в Ш интервале, £ » Ю-СО дней.

II о ч в а , |ЕЬ./л4 . Е)ь ,мв по ХСЭ после 60 дней

, . компостирования

Пойменная : 20 -2,84 „• :■:-.' зз

40 ■ -1,50 ' „ эо

Торфяная '' 20 * "' 57

. 40 ■ "2,4 . ' 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 налочвеннойЕоде. Это определяется рН, Ек,ионной силой, кокплексообраэуюцей способность» раствора, рядом других причин. , Для большинства почв установлено,, что разность концеггтраиии и активности ионов мезду почвой и слоем воды на ее поверхности для рН ■ и £К отрицательна, но по показателям концентрации К, К303,УН4,Са, М| , Ре, Ш, Р - отрицательна. Для-нейтральных и кислых почв, учитывая на-, личие суспензионного е$$екта, напочвенный раствор имел менее кислую реакцию, чем почва, что обуславливает и меньшее содержание в нем Ре,

л.1, г*. Ь те лв Ъ}*и. I, при нвпосрвдс1 вшаюы контисте с ки-

слородом 1ч -.иг Со^ие высокш ЬЬ потенциал и ивны-со <,о~ер-

лише С0_( что в ос^и-то подтверждает вышеизложенное с точи 1 Ы ситуации, [.оамц,, содержание ионов ь напочвенной воде, очевидно, определяете» как рЧ, тая и ЕК> /таблица !»/.

Таблица Ь.

Градиент концентрационных ri0Tbu-.ja.i08 ь системе напочвенный раегьор-почва, I-сО днеЬ, 1°С«<0°С.

¿рЛ ьЬ ,мв по дШ^м/лЛО'4 д Ре а Д РА

иг/л -л71*л) г

1 о р <1

О,*) -У 0,5 30, ¿л -10,У О,'л

^гоьо-черниаишшл почаа.

О,си -1,7 -0,0ь -4,4 -О,XX

„врново-подэолистая,ОК^

0,3* 1ЪЬ -0,0 . -0,й1 -3,2 -0,19

дирново-подлолистая,0Кз 0,о7 Л1 -/¿,1 -0,4о -«{3,1 , -0,1.2

Данные таодицы доказывал/г, что торфяная почва существенно отличается от исоледуе»..цх минеральных почь по большинству ьокао лелей, ь цедои, данлые модельных онытоь потыили, что илшнйния сьон-ста почв в чзависшости от длительности гшреувпаглениа не всегда со-отве1 ствуот обцей схе*е, принятой в почвоведении и ьелиоршик. При раэьитии переувлажнения интенвивнисть процесса глееооразования проявляется в конкретных почвах неодинаково. Одноьреишио возможно про-текыше нескольких, в ^яде случаев, раоконаправленных процессов и конечный ре^лмат заь< сит от времени переувлажнения, конк{азткых

свойств почв и качества воды. Пр^бидепьно исследования показали,что компостирование почв в условиях избыточною уела.лшния явл««гоя необходимой операцией для >точнения прогноза изменения свойств почв с

ju.ie.itrtuu степени х'идроиор^изиа, проьидиио! о о использованием cpai.-ь.пвльно-геогри.,йчьского метода. ь то е время и донные только этою югода не могут 1Л}~лть единстве пца< K^HTejneM оценки точности Такого л,огиоза. ЬеоОхоли«.о исследоьал "о "/.jibux" почв, нахо,,>и^ихся псд ьоз-ме. ствием естесгьенных полей ,.аол. »той п ироды или внесения поправок на некоторое На^/шшше <лльои сьо^ыиы в процессе моделирования.

й ^ыбито показала Hopciia тиьность использования для данных ue-леи погода химической автографии на основа ионитовых меморан и ионо-селоктиьных злыстро^ов. Г1ридло,ь.ел долевой, способ пссп^аес-онред&пения Iемкости ночь, заключившийся ьо внесении в еве. ую почву ненарушен-цло ело:оиия, отделанную от ооцеи массы почвы, стенками устроьетва, нальминшицого ьочьепный бур, распоров окисли1! олеи или восстановителе I, запаянных предварительно, ь полизтклоноьые упаковки. Ори нарушении упаковки /тарированной в лаОораторшх условиях/, ее содержимое ьносиаон и Перевешивается о исследуемым (кассированным /как описано ымшо/ объемом почвы.При аюм, происходит нарушение ес!вотве того ки-едеино-основного и UB состояния почиы, i.e. происходит изменение рН,

ночш, актиьносаи и т.д. 1акое направленное нарушение eci-

естьекиого равновесия идентифицируется с использованием полевого метода и соответствующих ионоселектиышх электродов, изменение! подвижности катионов и анионов, оцениваемого о аоиоцью метода химической аьтогр^фии на основе нонитиш^. i выбран,

3. Определение ОВ емиости почв в полевых условиях. Как было указано ранее, д. я прогноза изменения свойств почв под влиянием избыточного увлажнения необходимо, в первую очередь, знать показатель aCfv/flt - о/,ернооть почв в ОВ интервале,которая, ь значительной степени, определяется ОВ буферной емкостью почв, т.е.

-/3-

способностью почвы противостоять изменению окислительно-восстановительного потенциала при добавлении к почве окислителя или восстановителя. Более правильно было бы оценивать такой показатель в полных условиях, что и было проделано. В работе предложен и апробирован новый экспресс-метод определения ОВ емкости почв с использованием соот-Ветствущих титрантов, таких как КМп04, КШО4 в 0,1и Н^бОд. йпС^, 4 " 11^2 52°з 0,1н концентрации. Полученные данные для некоторых почв приведены в таблицах 6 и 7. *

* Таблица 6.

ОВ буферная емкость почв, мин.,

ЕК ,мв по ХСЭ.

-П'о.чва •Контроль +№i04 + Snci2 +fí"a252°3

Чернозем > 144 492 207 . 163

Дерново- ' подзолистая .145 562 , 283 ' 148 -

Дугово- 134 . "474 ; 168

черноземная 76 ;

Торфяная 158 752 295 ' . 118

'.Таблица 7.

. ОВ буферная емкость почв в зависимости от степени , увлажнения, t сутки; Elk ,мв по ХСЭ. Почва Состояние +КШ04 + 5пС1г -tí^S^

Чернозем сухая' 443 350 103

- > ЮСЕЩВ .431 363 103

Дерново» , . V. . '

подзолистая сухая 681 372 • 107',.

>1СШШ 350 . 283 * ' 103 '

Как видно из представлннах даныдс,; почвы находящиеся в условиях избыточного увлажнения в естественных условиях и накопившие значительное количество восстановленных веществ /особенно лугово-чернозем-ная/ не отличаются особенно низким ГО потении илом, но имеют достаточно

высокую буферную емкость по отношению к онислителяыгих Etv при до-оииденим к почве ICiiiO^ оказался ниже, чем у остальных почв. То же сгшое - у луюво-черно-сшой почьц отмечаетоя в отношении к восстановителям, их Суперная ешшсть гнию окаоалась меньшей, а ОВ потенциал дооаьлиши SnCI^ и I S^jüj значительно ниже /особенно с vu 3 0./, чем наЯ[имер, у aopja. Перспективность метода показана и

«W «V

ни цифровом материале таблицы V. Почвы, компостированные в условия* и^ошичного увлаглания, по сравнению с сухими образцами, имеют явно большую буферную емкость по отношению к окислителям и иеньшую - в отношении восстановителя. Целью проведенных исследований было установить оптимальные технологические варианты ислольлования данной методика. иоетоцу, в полевых условиях, определяли, а затеи расчитывали показатели такие, как 4 Ufe,/дОХ, ¿Lk /it , дРе/дОХ, дРe/¿t , ¿л/ДОХ, ¿ л/it , где Да - изменение подыиности катионов и анионов в почве при дооавлшши окислителя или ьосстанови1 еля. Душ полученных регрессионных зависимостей в отдельные навески вносили различное количество окислителя или восстановители / из тарнровшшых ампуд или полиэтиленовых упаковок, о которых упоминалось выше /.

4. ¿иэино-хидачеокое описание свойств почв при

развитии оглеения и усилении степени гидромор^изна территории.

Прогноз изменения свойств почв по данный сравнительно-геогра-,ического метода и метода моделирования на ооразцах позволяет с максимальным уроьним приближения оценить изменения при развитии анаеро-Сксзиоа состава тьардои фазы почш, протекания процессов, режимов и <)ьсшциош)Ых ал-инениЯ иичв. В дополнение к этим методам, перспективно ».споль^овать иегода цилико-хиыииеского, математического моделирования, J-гПп условий tuiaapoOHOj.ica они используются и хорошо шшюстрп-wмед раооташ» Г.Споаита /1.64/, д.А.Ьоробьевой /1->66/,Б.и.Савича

~/s

/1990/, H.A.I£аннуниковой /IfOíY и другими авторе?«. В проюеденных исследованиях подтверздвна возможность описания содер-.ания п раствора* Fe, мл в зависимости от рН и Efe по су] ехтивнсй растгоршлсп: осадков. Показано, что так как содержание Fe, Мн в растворе оагисит от рН и изменяется неодинаково, го соотношение РеРл »'растъорв будет ; также изменяться» При различных значениях рН; ЕЬ», свойств почв и условий рельефа будут и свои градации величины коэ\<;ш1ке.чга заболоченности. В первом приближении, теоретически («.считана величина R:.',tn в заивисыости от и pfí. Она определяется, в свою очередь, доле» окисленных и восстановленных соединений при различных зиачишях ОЕ потенциала, а чеха,в их растворимостью в зависимости о* рН. В то же врс!.т, проведенными расчетами показана пока неудовлетворительная сходимость теоретических и эмпирических данных по содержанию ^Од и при определенных показателях ЕК и ре, что связано со значительным влиянием на процессы их трансформации биологических факторов. Таким образом, на основании Проведенных исследований удалось показать, что общая схема прогноза изменения свойств почв и качества вод прм усилении степени гидрошрфизма территории состоит в последовательной решении следующих задач: I, установление воэылжного у|юшя грунтовых вод На изучаемой Территории, длительности подтопления отдельных горизонтов, состава грунтовых вод, 2. установление математической ■ зависимости уро- . вня оглеения и УГВ по данным полевых исследований, связи степени ог-леения и УГВ с отдельными свойствами почв, классификационной прмнад-леаяоетью почв, 3. составление карты эголюции почв, л в зависимости от этого,, прогноза почвенного покрова, 4. постановка модельных опытов для выяснения изменения свойств почв в зависимости от температуры и длительрости затопления /подтопления/ грунтовыми водами ожидаемого со- ■ става, или в первом приближении, дистелировангой водой, 5. корреяти-

' '■ -S6- ■ v . . - .

ровка, физико-химическое и иатеыатичесное описание изменения отдельных свойств почв в зависимости от степени и длительности переувлажнения, 6. составление математической модели изменения свойств почв и почвенного покрова.

Ь. Комплексная оценка степени развития оглеения и гидроыор$нзма.

В работе показана целесообразность рассмотрения влияния разной степени переувлашения ландыафюв на свойства почв, состояния ок-руглющей среды, водного и воздушного редимов, состояния и состав растений. Причем, следует различать влияние избыточного увлаьления, недостатка кислорода, иэоытка углекислого газа, а таю.е одновременного Елияния избыточного увлажнения и анаэробиозиса, сочетали« определенной последовательности воздействия изоыточного унлаклония и анаэробиозиса. Ландшафт, почва и да?е растшия, в какой-то степени, обладают определенными буферными своРстваш к воздействию футоров, а такте определеыцдш адаптационными механизмами. Развитие и проявление уело-виЛ анаэробиозиса и оглеения неоднозначно в зависимости от параметров внешен среды и свойств почвы. Роиеолее валлыш параметрами, определяющий развитие и характер, напршер, глееоорисования, яняяется вла-„ л ость, наличие органического вец-ютва И микробиологическая активность, температура, СИ. емкость почв, рН среды, наличие токогкаитов в потенциально подьиллоЬ форма, степень открытости системы. 1'а основании отих показателей нормируются группы почв для оценки степени развития аназрооиозиса с определеншши набором методов определения ицутри каждой группы. Доказывается, что для оценки степени проявления анаэробиозиса почв необходима система сводов, п^.шеняешх в ну>лом длн прогноза сочетании. Ь такую систему могут входить: определение влаглости, ЕЬ , ъН^ /ре/, <ракцнокного состава ОЬ сьстемы, ОВ оуфорной емкости

в ОВ интервале, соотношения Ре:Мп в конкрециях,,Ре»Мп, 1ГН^!»Х)3,Са1К, /Са+М^ /г/Ре+Мп/ в почвенном растворе, в подвижной форме извлекаемой из почв методом химической автографии на основе ионитовых мембран,а также определение О^СС^Н^ й ,в почвенном воздухе, содержание водо-раствориыых и подвижных соединений ре, Мп, А1, количество.и доля суль* фатредуцирующих микроорганизмов, мощность зоны восстановления в про-.; филе почвы, доля в структуре почвенного покрова с восстановительным режимом во времени и пространстве.;

Отрицательное влияние анаэробиозиса на рост и развитие сель- ■' скохозяйственных 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, что только по величине ЕЬ. или гН^ агрономическая оценка сте- ' пени анаэробиозиса проведена быть не мо;:;ет. Иллюстрацией отого.'служат

данные,, представленные в таблице 8. : . , * . .. ^':-' '.:*•

Таблица 8.

Агрономическая оценка степени анаэробиозиса: - • почв по сумме показателей, 1°С»20оС, 1--60 дней^

По ч в а : ЕЬ, ¿мв . гНР ' Ре Ш ' .„■ ДЕК,

по ХСЭ к ; мг/л

Пойменная ': зз ' 15 * 0,08 ' 9,1 262

Торфяная '„ .„■ 57 .15;', 5,50 21,0 . -43

Лугово-черноземная 80 ' 17 0,06 4,4 325

Дерново-подзолистая, . 235 , 20"С 0,52 12,5 175

Дерново-подзолистая,<Жз . ; 127/ ;■ го 0,45 • 25,0 271:

Каштановая 140 20 . 0,04 ; 5,2 267

Как видно из представленных данных, минимальные значения ЕЬ..' и «Из не всегда соответствует накоплению подвижных соединений Ре и . Мп. Очевидно, могло предположить, что поскольку ЕК. в большей степе- ■

ни определяется Eg, а не соотношением окисленных и восстановленных

^орм ооединешй потонциалопрс^слиицнх пар, а гак~е резко отличается для пар свободных и закомплексованных ионов, но коррелирует с конс-таню{ устойчивости образующихся комплексов, то в почве, содержащей,, ирогмуцесгвоыш ьошшо форш . слеза при достаточно высоких значениях потенциала, иозъ-олшо образование значительного количества закис-ного ->елеза. Ьизуально, ото определяет, как правило, сизый цвет профиля почвы. Хаким ооразом, ни ^К, , ни цвет профиля, ни соотношение Fe: ..л не дают однозначного отььта о степени проявления анаоробиозиса и его агронок-ической оценке. Ь^лее правильным, с агрономической точки зрения, О или оы оценивать степень проявления аназробиозиса учитывая и соде^ание токсичных соединений со всей совокупность» прочие параметров. Iipx этом, возмоада оценка для растений, почв, грунтовых вод, приземного слоя ьоздуха.

Очень ьа*ным мом/ентом при оценке степеш1 переувлажнения почв, ¡Развития оглеения является не только оценка состояния системы, но л прогноз проявления неолагоприятных свойств почв. При этом, учитывается: условие /условия/ превышения ГУ Л по отдельным компонентам, содержащимся в почве, при развитии ана-фобиозиса, экспериментально определяемые величины; условия снижения концентрации до уровня 1Щ{ или Mi'j гих предвльно допустимых duju 41л, набор методов необходимо диф-ц.о^л«щиироьать для указанных ptuiea почв и их подгрупп. Предлагаемый подход к зтоЬ проолеми проверен о поиоктах прогноза изменения почв Яри лодтоллен.1л ко.'ш р.Сухоны Зологодской ооласти и р. Костромы Костромской ооллоти.

выводы.

I. ^ ля (ijOrHOja изме1ения своим а почв при ьзненении степени гидра-

-id-

ыорфизма территории необходимо комплексное обследование почв по . группам показателей, включающее: рН, Efe-VbH^i ОН буферную емко-, сть, потенциально подшщще Са, Mg ,Ре, Ш, AI, 3 о учетом элс-' центов незо- и микрорельефа изучаемого массива.'. ' .

2, В процессе отбора образцов и их подготовки к анализу происходит^ «, ; их существенное изменение, а значит и изменение свойств почв,

характеризующих степень гидроморфизма. Поэтоцу, целесообразно . использовать, для изучения степени переувлажнения, "хивые" почвы, применяя методы химической автографии на основе ионитовых мембран и ионоселективных электродов, определения ОВ буферной емкости почв в полевых условиях.

3. Соотношение Fe:Mn в почвенном растворе существенно изменяется в

', зависимости от ЕК среды, рН, расположения почв. по элементам рельефа, УПЗ. Так, прт УП5-0-50 см соотношение Fejlin 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 температуры, времени компостирования и определяется градиентом рН, Efc, суспензионным эффектом.. йо подтверждаетел,как правило, падением вели: чины Ек , сюсг.ением кислотности, увеличением сукам поглощенных оснований в райках определяемых групп почв. ' 5, Затопление почв и уменьшение ОЕГГне всегда сопровождается значи-. тельным увеличением подвижности Fe,что объясняется одновременным протеканием нескольких,в том числе, противоположно влияющих на его псдвшкость процессов. Однако,при усугублении годроыорфноЯ си-

• ito ' 1 1

туации,как u модельных oiiutux, так ty в нолевых условиях, наблюдается яшиан тенденция к повышению количества подвижных и водо-ристш^.мых ьсе^даении ir'-j и Mil.

0, Ьеличипа ОЫ ночь, s ряде случиев, сильно эавиоит от степени эа-коынлексованнооти И» и ',л, надели от соотношения их окисленных и постановленных 40 ры, т.к. аничешя Eh. и ïH^ дцдеко не всегда оиотьитствоаидм накоплении подышних соединений Ре и lin. Это,' & свою очередь, не позволяет считать убедительный критерием оценки стейини гидро-ор^иама такие показатели, как цвет почвенного про-г.1ли, Ltv и lii^,.

?, (.оказатольной ларыжхеристикой глубины появления анаоробиозиса явлветои расположение почв по еяеиентам иезо- И микрорельефа,глу-оина стояния грунтовых вод. Ото подтверждается регрессионными зависимостями. Так, для гидроиор^ных почв с УГВ-100-170 ом регрессионные зависимости имеет отрицательное приращение, типа Х«У.1,7-30) для тех *е лочв о УПВ«-30-100 см уравнения регрессии имеют всегда положительные приращения, типа .^«/.0,36+^»

а. При компостировании почв в условиях избыточного увлажнения отмечено у большинства исследуй!.дх почв, что разность концентраций и активности ионов ываду почвой и слоем воды над ней по показателям pft u Eh - положительна, по показателям К, и др.ионов - отрицательна, Такая тенденция не всегда отмечается лишь у торфяной почвы.

Производственной рекомендации.

1. Сценку степени переувлажнения почв, развития огдеекия необходимо проводить только комплексно, .¡еооходим четкий подбор совокупности взаимосвязанных меаду собой методов, информативность и целесообразность использования которых дол-ла быть ориентирована на конкретные

группы почв, а также четкую оценку уровня токсичного влияния анаоробйозиса, на определенные свойства почв, биоту, растения, грунтовые воды. /.'"■"

2. иредлагаотся методика оценки ОВ буферной ешсости почв в полевых ■ условиях о .использованием тарированных ампул /полиэтиленовых упа-•• ковок/ о окислителями Или восстановителями при идентификации изменений в почвах, используя соответствующие ионосолектявние олек-троды и ионитовые мембраны. "' . .

Список работ, опубликованных по теме диссертации*".

1. Савич Б.И., Крутилина H.A.» Вишнякова Л« Г. Содержание подашшх. .'■" '. форм элементов питания в пойменных почвах в.зависимости от степе* ■, ' : ни их гидроморфности; Известия ТСХА, b'öV, с.91-95.

2. Трубицина Е.В.1Срутилина H.A. Хииичеокая автография поЯмешшх . почв таашо-лесной зоны. Сб.научн. трудов "Состав, свойства и плодородие почв", МСХА, I&90, с.70-77. ■ ,

3. Савич Ь.И., .&ан Екуань, Крутилнна H.A. Изменение свойств Лота и , качества воды под влиянием длительного затопления. >' •

1 Известия ТСХА,1991, Гб,: е.'58-67;- ; . • >. . '

-2Z-

Объем 1 '/г п .а

Заказ 1680

Тираж 100

Типография Московской с -х академии им К А Тимирязева 127550, Москва И 550, Тимирязевская >1, 44