Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ВАРЬИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНОГО ЖЕЛЕЗА. В ПРОФИЛЕ ПОЧВ ПОДЗОЛИСТОГО И БОЛОТНОГО ТИПА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ВАРЬИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНОГО ЖЕЛЕЗА. В ПРОФИЛЕ ПОЧВ ПОДЗОЛИСТОГО И БОЛОТНОГО ТИПА"



ФАКУЙ>ТЕ1 ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

БИЕШОКОВ БИКТСР 1РИГ(УШВИЧ УДК 631.416,8

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ВАРЬИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНОГО ЖЕЛЕЗА В ПРОФИЛЕ ПОЧВ ЯОДЗОДЖТОГО И БОЛОТНОГО ТИПА

Специальность 06.01.03 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА« 1984

•Г:-. r rjr {Г s Crttt , fJ - ftC-tS' C& '/■': f ' '.C ri' ■■ -

Работа выполнен- на кэЬедре общего земледелия факультета Почвоведения МГУ им. УЦ В. Ломоносова,

Научнцй руководитель:

кандидат биологических наук,

допент Б. А. Дмитриев

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Ф. Р.Зайдельмая

кандидат биологических наук Б. Б.Сквордова

Ведущее учреждение - Ленинградский Государственный

У нив ере к -

Защита состоится ^¿¿¿¿S 'I98S г.

в-/У час.мин, на заседании спегщализфованного совета K053.05.IS; ЖУ им. М.В. Ломоносова, II9899, Москва, Ленинские горы, МГУ, ф-т Почвоведения, Учёный Совет,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета Почвоведения МГУ.

Автореферат разослан J*^"' I98S г.

Просим вас цринятъ участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного совета или прислать отзывы на диссертацию в 2-х экземплярах, заверенные печатью по адресу: II9699, Москва, Ленинские горы, МГУ, ф-т Почвоведения, учёному секреток» совета.

Учёный сещ>вт£фь еяециализ ованного совета

И, П. Бабьева

; ' В В Е Д Е. Н И Е ' . , \

А^туедьнодть тем^. В нашей саране, в широких масштабах осуществляется мелнорапия избыточно увлажненных яочв. Все такие почвы характеризуются повышенной подвижностью железа. Эта особенность^ избыточно увлажненных почв играет важную роль как в их диагностам и классификация, так и в особенностях мелисршии. Цедя и ^адач^. Цель работы состояла в изучении степени и особе в- .' ^ н остей пространственной вариации содержания подвижных форм соединений 'железа и способов изучения этих свойств в почвах подзолистого и болотного тала.. * 1 В работе основное внимание было обращено на решение следумцих ьогросов: I) оценка степени варьирования содержания различных, Ферм железа в почвах подзолистого а болотного типа и дннапткн варьирования во времени;, 2) выявление элементов организации почв по содержанию подвижных форм железа; 3} установление зависимости показателей, хф актер изувдих содержание подвижных Ге(II) я Ре (III), 07 размера анализируемых образцов; 4) изучение связей между содержание!/ подвижных Ге(П) и Ге(П1), а также связей содержания Ге(И) с другими свойствами почв; 5) оненка пригодноети хемогр 1. фических-методов; для анализа распределения подвижного железа в почвах» . .. • " ■ ■Наагчнад новизна результатов исследования. Изучен» особенности, распределения и варьирования содержания подвижного железа и -его динамики в почвах разной степени гилрошрфнооти.. Дана сравнительная оценка варьирования ферм соединения железа, извлекаемых разными вытяжками. Впервые показано решающее влияние размера образцов на величину отношения между содержаниями■ подвижных форм сое-' дниений Ре(П)-и Ге(Ш) и на степень и направление• корреляцией- ■ нов связи между ними* Всп^лгго наличие двух уровней организации почв по содержанию подвижных форм железа, отличающихся характером взаимной изменчивости содержания Ге (II) а Ге (III )иежяу'элементами

• ■ п ЦЕНТРАЛЬНА! ¡'" • .'.'■'

, -- НАУЧНАЯ &Й5ЛИОТС.КЛ „ - Маек, оэльско-г.} --'-1.{ 1

организаций соответствующего уровня. Показана возможность исполь- • зованая хемюрафических /методов дая определения 151 оетранотвезйой неоднородности содержания Г©(II) и Ге(Ш) на полуколичеотвеином уровне.. , Ч;' '1 у. ;У- У .■ У.:'". ■■■

рралткЧеское значение ра^ур. Доказана существенная пространствен-' пая неоднородность-почв по содержании подвижных форм соединений : железа, что лимитирует .возможность полутени надежных опенок сред- ' него содержания железа прлтгракгическп возможных повторностяг < , , анализа. Показана пригодность хемографячесжих методов анализа, для \ полевой диагностики морфологических особенностей оглеения почв', 'У.: Публикация.1 По, теш диссертационной работа опубликовано 3-статьи. Стоткттра'и объем райотц, ■ Диссертационная работа изложена иа' 214 страницах; состоит.иа введения, шести.глав," заключения, .быво-; дов и приложения; включает 15 таблиц и 57 рисунков., Список литература насчитывает около 200 наименований, из них . 36 шос1ранных у авторов. "V ' / >

Глава!. ПР ОСТР АНСШЕШШВАРЫФ (ВАШЕ СОДЕРЖАНИЯ " ' У

' СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА 3 ПОЧВЕ ." .У"

- £елезо- один из самых распрштранеяншс элементов в. литосфере -играет важную роль в генезисе почв. Его. окислы и гвдроокисла опре-делают ряд мифологических признаков,. которые могут быть ис пользе^» ваны для опенки пространственной неоднородности в распределении ■ ■ '. свободного железа. Раыфеделениа содержаний в -грсфшю почвы раз- , личных, форм железа, определяемых специальными аналитическими ме-У тодами, диагностирует основной почвообразовательный процесс (Зонн, Ерошкют, Кфманова,1376; Зош, 1983). .'У

» Все превращения железа в почва определяются его основными свой-

."У' % , » . ' . г ' л •

'ствэми как элемента 2-й:труппы периодической системы - способностью к относительно легкому■изменению своей валентности. Присутствие ^е.*« а в почве в виде Ге^+ и Ге^ обусловливается почвенными У .

■режимами, с чем связана растворимость «го гияроокислов (Воробьева, Рудакова, 1960). Образованна в почве значительного количества закисного железа связано ' о глеввыми Тфоц&есеми, развитей которцх . зависит от многюс факторов, е которым можно отвести условия влах- . . ностя, аэрации почвы, температуры ж ' связанные ■ о ними этнические и биологические процессы, содержание а Форш органического веща- ' мва к др. (СердобольсхиЙ, -1Ж0; .Рнтикова, 1337; Веселкша,1Э&5; Обухова, Васильевская, 1969; Орлов, 1969; Непомидуев, Коэьрев, ХЭТО; Горбунов идо., 1960; Гречия, -Снухива, 1932; и т.д.). Действие * перечисленные факторов на почву в каждой точке пространства j различно и регламентируется её физическими ■ свойствами — мехаяи—-ческим составом, плотностью, пор о зное ты) и т.д., Пространственная • неоднородность в распределении■ этих свойств.приводит к неравномерности в воздействии восстанавливающих факторов на почву, что является- причиной, возникновения неоднероднооти в распределении вод— -вихного железа Ифяшу'с неоднородностью в раг^аделенли аморфного железа,» основного источника закионого железа при развитии глеевых ' процессов (Шсрупа, 1958). '_/ - ' - ' V

В яоедадвеэ вреия большое вниманае^уделяе тся изучению пространственной вариации химических и - aipox лшческих,, а такие -физических ( свойств'почв, при этом показано, что варьирование свойств зависит, от размера отбвраемше обра^дов а разиероЬ изучаемой площади • (Важенин, 1963; Крупеяников, Махлив, Шяямцша, 1968; Дмитриев, .. 1376; Саысовова, 1976). Но до сих пор не уделялось внимания зави-' симости корреляционных связей между свойствами почвы от изменения' соотношения размера образцов и размера элементов неодаародкост;ей , - по изучаемым свойствам. Выяснение этого вопроса имеет большое значение, поскольку, неодинаковость такого^ соотношения может являться. причиной противоречивости результатов, например, при определении . . корреляции мекду, содержанием Те (XI ) и ОШ (Обухов, Обухова, 1970; Комгров, Калининский,'-1Э72; Лжшша, 1ЭТ2;, Николаева,Дершкискал,

• 1962).. • ■,.' ■■

Глава* II. ОБНШЫ,Й МЕТОДЫ ШСЛВДСВАНШ

Исследования доводились в период с 1978 по-1933 г. Основными объектами служила дерново-подзолистые, торфяно-глеевые к.торфяные

почвы Московской области в районе КлЕнско-Дмитровской тряан в л©-'

> - ( - ■■

линах рек Хилетовки, Клязьмы, Ящюмы. Варырование, содержглгл железа в.почвах подзолистого типа изучалось на территории Луза-Сы-сольского округа подзоягстнх и болотно-подэолвстых почв ига Коми АССР. . • - ' ' ' „ ■ *. ' ■

При гфоведешщ исследований наблюдения гцэоводшшаь как на чран-даях, так и в отдельных разрезах.' , -

Зраншея I Сталинское лесничество, пойма р. Жилетовки) дшшой ■ ■12 метров ~ переход от аллювиальной лугово-болотной почвы к дерно-

- * - . j .

ЙО-ДУГОЗОЙ.

_Траншея 2 (АБС фаяультега Почвоведения 7ЯУ "Чашиково"; ipar-i.kht катеш на переходе от .1-Й надпойменной террасы р.. Клязьмы к -водоразделу) длиной 6 метров - переход от торфяно-глеевой к дер-, ново-подзолистой глееватой почве..' / , _ ,

- Отдельными разрезами бит охарйктеризованы три профиля, зало- ' ;кешще в долине р. Яхромы на территории ШХ Ц1Б0С (Дмитровский р-н, Московской области). • * . •

■ . Профиль Г. Торфяные окультуренные почвы в ряду: илоэато-торфя-ные, ¿ере гнойно-торфяные железистые, лерегнойно-торфяные железис-то-кг^бонатные (по ИЛ1. Сярынниковой,' I9SI). ;

^[ройкль II. Дерново-лолзолястая сяабодйфХ-ереявдфованная, торфянисто-подзолистая грунтовооглеенная, тор^яно-подзсшгетая грунтово-оглеенная почвы, сформяроваянне на песчаных отложениях 1-Й над— поденной террасы р. Яхромы. 1 , . : . ■ ':■.■'

ilpci-иль >111. Почвы"дерново-слабоподзолистые изучались на трех . разрезах,* заложапкцх в разных частях склона коренного берега . р.:Ьф01<ы на делив дальних слоистых отложениях.

Во всех разрезах! я III профилей ж в разрезе га торфянисто-подзолистой трунтовооглеенной почве XI Гфофиля изучение в£рьц>о~ :&анжя содержания железа проводилось в два срока в июне в сентябре. На sire Коии АССР варыфованиэ содержанка железа изучалось на почвах: тишиной сильноподзолиотой среднесуглинистой, торфянисто- . подзолистой срелвесутдиниоюй к тсрфявнсто-подзолистой вжядаяаль-во-гуцусовой на контрастных двучлекных пародах (песок по главе).

Во всех перечисленных траншеях я разрезая офазцн отбирали суриком 100 см3 но линиям параллельны« поверхности почвн в середиве ссновнвк генетических горизонтов черв з каждые 15 си (в траншеях) ниш ХО ек (в разрезах с передней стенкой цротяженвостьи I иетр). Во всех разрезах в точках отбора образцов прибором СК СВадшина, Корчагина, 1973) измеряли удельное электрическое сопротивление Ср) и 0Ш. Дшг изучения пространственной картины распределения подвижного гелэза исполь зоваяись хемогр эпические методы (Дмитриев, 1371). Для этого среза почва опрыскивались водными и сернокислыми (0,1 и 1,0 в.) растворами грасной (ККС) и желтой (ЖКС) кровяных солей.

В свежеотобрангаос образцах почвы определяли содержание Fa (II) в ?е (III), извлекаемых 0,1 в 1,0 в. серной кяслсяов, влажность, рН-водаый, удельное электрическое сопротивление в суспензии. В сухих растертых образцах определяли содержание Ге, извлекаемого вытяжками Таима л Мера-Джексона. В образцах из верхних. гор изоатов минеральных почв отделяли содержание органического углерода по Тгрину.

В районе траншеи I били отобраны образцы для проведения модельные опытов в лаборатории, а также изучались особенности о*рапщва-емости почвн раствором КШ в связи с выявлением путей движения жидкой влаги с использованием крахмальноЙ метки. В траншее 2 проводился отбор специальных образцов - монолитов для определения вярыфования содержания железа в пределах малых объемов почвы. В

6 - . нескольких weipax от траншей 2 были заложены два разреза на дерно-во-слаболодзолистой глееватой почве для определения особенностей вфыфовагаш железа в образцах разного разыфа.

Проводился ряд специальных экспериментов для: выяснения особенностей применения хемографических методов и особенностей методик извлечения из почв- железа разными вытяжками.

Глава III. НЕКОТОРЫЕ ТБСРВИГШСКИЕ И МВТОШБСКИЕ ВОПРОСЫ ИЗУЧЕНИЯ ПОЛБИШК ФФМ ССЕДЩЕШЙ ЖЕЛЕЗА

Существующие методики определения подвижного железа кислотными вытяжками значительно различаются Еременем взаимодействия вочвы с ' кислотой. Для оценки влияния этого фактора было определено количество ГеШ) л Га (III), переходящего в 0,1 в. Hg304, при встряхивании суспензии в течение 5 минут 2 X часа, а также при 12-ти часовом настаивании. Оказалось, что с увеличением времени взаимодействия, во всех образцах дер ново-подзолистой глееватой почвы (траншея 2) количество извлекаемого Ге(II) существенно увеличивав ется. Так при 5-ти минутном, I-но часовом и 12-ти часовом времени взаимодействия соответственно имеем: в гор. AI - 80, 120, 150;. в гор. А2В - 46, 90, 220; в гср. BQ. - 42» 90, И5 мг/100 г почвы.-В горизонтах А2В и Bg увеличения количества Гв(Ш) при этом не происходит, а в горизонте ¿1 даже снижается (40,15,13 ыгДОО г почвы).

Специальными лабораторными опытами, поставленными с цель с уточнения источников подвижного железа в почве при оглеении было установлено, что увеличение содержания хвслоторастворшого Гв(И) в Fe (III) происходит в силу увеличения подвижности соответствующей части соединений железа! извлекаемых вытяжкой Тамиа. Наряду с -этим установлено, что последовательными вытяжками 0,1 н, H^SO^, Тамма и Мера-Джексона из образцов горизонта AI дерново-подзолистой глееватой почвы, извлекается суммарное количество железа примерно

на 305» превышающее количество. железа, извлекаемого одной вытяжкой до Мера-Джексону. Для образцов горизонтов бедных органическим веществом (Д2В и В^) количество железа, езвлекаетго даследоватедь-таали вытяжками м вытяжкой Мера-Джексона практически совпадают.

Учитывая известное влияние реавдии среды на подвижность железа в почве, большой интерес представляет окрашиваемостъ почвы раствором ККС при различных рН. При проведении опыта с хорошо окрашиваемым в естественных условиях образцом почвы из гор. Вф (транш.Й) СрН-7), кислотность которого искусственно менялась путей внесения буферного раствора от рН 3 до рН 10, оказалось, что образец очень хорошо огранивается водным раствором ККС при рН-7 и ниже, при увеличении рН от 7 до 8,8 интенсивность окрашивания снижается и при рН более 8,8 не щюявдяется. При юроведенив этих качественных реавдиЗ было обнаружено, что при рН ниже 5,6, железо реагирующее о раствором ККС, способно переходить в раствор.

Цри разработке хешхрафичеокого метода определения закясного железа в профиле почв по реакции с раствором КВН была предпринята попытка установления того количества железа, которое обнаруживается по изменению окраски в связи с образованием турвбуллевой* сини. Оказалось, что количество железа, извлекаемого 0,1 н. Н^^Юд, из свежеотобранных образцов почвы с одинаковой интенсивностью ограски, может заметно колебаться. Это отчасти может бить связано о различиями в его содержании на поверхности среза и в объеме анализируемых образцов (Дмитриев, 197С) . При проведении лабораторных опытов по настаиванию растертых увлажненных до пастообразного состояния образцов (траншея I) было получено, что видимое окрашивание цри обработке проб почвы раствором ККС возникает в образцах из разных горизонтов в разное время при близких значениях рН (6,1 - 6,7), но достаточно отличных величинах ОШ (от 270 до 400 мВ). Первые признаки наличия реакция с ККС проявляются при содержании ГеШ), переходящего в 0,1 н. превышающем

47-71 кг/100 г. Пробы почвы на фильтре после получения сернокислой вытяжки даст вядицув ограску с ККС уже при первом определении: ж еле »а в образцах. Это свидетельствует о том. что уже через сутки после увлажнения образцов почвы в них имеется такое количество Ге(П), которого достаточно для его качественного обнаружения по реакции с ККС, но это железо, если не все, то в какой-то своей части, может, реагировать с ККС лишь в кислой среде; Отовда следует, что даже столь "мягкая* вытяжка, как 0,1 н. Й^О^, извлекает 'из почвы закисного железа больше, чем его может вступить в реак-■ ш с ККС в водное среде.

Путей внесения в навески почвы известного количества турнбул-' левой сини и нахождения того эквивалентного количества Ге(11), которого достаточно для изменения цвета почвы, показано, что в минеральных горизонтах среднесуглинистого механического состава оно зависит от исходной ояраски почвы и возрастает от наиболее светлого гор.^ (более 4 кг) к текно-серощу А1 (более 8 мгДОО г), Ещ§ выше оно в темно-кор ичневом гср. Т (более 10 мг>. При интенсивном огративании почвы количество ^среагировавшего с ККС Ге(1Х) равно или превышает 14 мг/100 г почвы в минеральных горизонтах или 28 ыг на 100 г в торфе. Игр аллель но было определено количество Ге(1П), необходимое для образования такого количества берлинской лазури при реакции с ЖКС, которого окаж'юеь бы достаточно для изменения естественной отфаски почвы ( табл. I).

Количества Ге (II), которые обеспечивают соответствующие интев- ■ . сивностн оярапивания почвы при реакции с ККС, близки к тоцг количеству Ге(П), которое извлекается 0,1 н. ВаС12 из образцов,выдерживавшихся в увлажненном до пастообразного состоянии и из свеже— -отобранных образцов. Близкие количества были подучены также щэи определении количества Ге (II), реагирующего с ИКС, ■ по разнице в содержании Ге(П), извлекаемого 0,1 н. Н^ЗО^ в навесках образцов из гср.АГ, А2В и Бд- (траншея 2) не обработанных и офаботанных ККС.

Таблица I.

Интенсивность скашивания образцов аллювиальной лугово-болотной почвы в зависимости от количества внесенной турибуллевой сини ж берлинской лазури в пересчете на Ге(11) и Feilll),

иг на ТОО г почвы - { горязоати

Ге(II) \ Ге(III) ' } АХ 1 ! f 1 Т

2 г _ _

4 4 — - —

6 S - + + —

8 8 + + ++ —

10 12 ++ ++ +

14 IS ■ ++ ++ •и-

21 23 ++ -н- ++

28 31 ** ++ -н- ++

Примечание¡-отсутствие видимого окрашивания; + слабое, -и- сильное скашивание раствсрши ККС и ЖКС.

При доведении нолевых исследований било замечено, что общий характер я интенсивность окрашивания раствором ККС аллювиальной дугово-йолотаой почва (граншея I) от шаля к октябрю враятячвсхх не изменились. Малая изменчивость Во времени общей кертиин окрашивания почвы при её обработке водвым раствором ККС молей г бить свидетельством устойчивости пространственного размещения в почве участков с различным СВ-режимом. Одним из фактсров,' определя-юцим пространственную неоднородность QB-режима может быть неодинаковая степень воздухо-и влагойроводности и различия в степени застойности влаги в отдельных точках к участках почвенной толщи*

Серии опытов По впитывании меченой крахмалом вода на аллювиальной дутоьо-болотной почве показала, что участки, проводящие воду, никогда не обнаруживают наличия Pa (II) в наоборот. На

рисунке I видно, что Вер яду с участками, где идет Фильтрация З'/ьсх

вода и где обнадеживается Ге(И), имеются участки не дающие окрашивания ни с йодной водой, ни с ККС.

Рисунок I.

Горизонтальные срезы аллювиальной лутово-болотной почвы на глубине 17 (А) и 18 (Б) см (горизонт АВ) : I - участка фильтрация влаги меченой зфахмалом;■ 2 - участки с наличием Ре (II) по реакции о раствором ККС.

Таким образом на срезах почвы хемогрэфияески выделяются три категории участков, которые допустимо рассматривагь как раздача-ющиеся по ОВ-режиму. Полученная хеьамрафическая картина может рассматриваться как свидетельство весьма сложной пространственной структуры (©-обстановки в теле почвы. При этом генетичеекии методически важным является то, что линейные размеры элементов неоднородности часто измеряются единицами сантиметров л даже миллиме тров (рве. X).

Глава 1У. РАСПРЕЯБЛЕШЩ И ВАРЫРШАНИЕ РАЗГОННЫХ. ФОШ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА

Известно, что закономерности распределения различных Ферм соединений железа служат диагностическим трнзнаком при идентификация почв 1умщшой зоны. Характеристика почвообразовательных процессов в этой зоне возможна ери определении Кфяду с аморфными и кристаллическими формами железа долее подвижных его форм, определи- -емых в кислотных вытяжках и хемографическн. При атом весьма важно изучить количественное соотношение содержаний этих форм железа, а также различия а степени их варьирования в пределах одного почвенного разреза.

Анализируя данные по содержанию железа, извлекаемого разными вытяжками, нужно отметить, что четко выраженного снижения

коэффициента Вфиащш с уменьшение» степени подвижности железа (точнее в ряду: железо, извлекаемое вытяжкаш 0,1 и 1,0 в. Твыма к Мера-Джексона) не наблшается во всех изучаемых почвах за исключением торфяных окультуренных почв. Б них влрьирование содержания Ге, извлекаемого вытяжкой Тамма, ниже, чем варьирование Ге, извлекаемого кислотными вытяжками. Сравнивая степени варыфовакия содержания Ге(И) и Ге(ПХ), извлекаемых 0,1 и 1,0 к. В^ЭО^, нужно отметить, что наиболее общим для окультуренных торфяных почв является более высокая степень варьирования Ге(П) по сравнении с Ге(П1) в верхних пахотных горизонтах и более низкая в подпахотных. Для почв типичных сидьноводзолистых, торфянвсто-подзолистых, торфянисто-подзолистых шиговиальво-гуму совых, дерново-подзолистых слабодийерешдровштннх, напротив, отмечается более низкая степень варырования содержания Ге(И) по сравнении с Ге (III) в верхних горизонтах АО, А1, А2 и а более высокая в иллювиальных горизонтах. Наибольшая степень варьирования содержания железа, извлекаемого всеми исдользуемнми вытяжками, приурочена к гумусовым и железоакнумудятивным горизонтам, где наиболее высоки их абсолютные значения.

Во всех исследуемых почвах, а особенно в гумусовых и глеевых горизонтах, 0,1 и 1,0 нЛ^ЗО^ извлекают близкие количества Ге(П), тогда как Ге(П1) 1,0 н.Н^О^ извлекает, чаще всего, на порядок выше. Максимальные значения содержания Ге(Н) приурочены к глее-вым и гумусовш горизонтам. Профильное распределение железа, извлекаемого вытяжкой Тамма а вытяжкой 1,0 к. Н^О^, сходно, а количества железа, извлекаемые эта втяжками, близки;

Использование хемотрафических методов определения железа позволило внявить пространственную картяву его распределения в почвах разных типов, разной степени гщромсрфности. Реакция на Ге2* с раствором ККС прежде всего появляется в горизонтах с признаками

сглеенпя. В гуыусово-аккумудятивных и торфяных горизонтах окрашивание раствором ККС диатвостяруе т щ>остранствеиное расположение процессов раскисления не всаженных морфологически. Озфашиваяна раствором ККС отражает распределение каслотор ас творимого Ге(И),

диагностирует в профиле почв зоны с низкими значениями ОВД (пред-

<

почтительно ниже 345 ыВ, и ниже 25,2). Наибольшая контрастность окрашивания раствором ККС обнаруживается в полутидроморфннх ночвах, что проявляется в наличии пятен и языков разной форма линейной протяженностью от единил сантиметров до дециметров и метров. Полугццромсрфнце почвы также окрашиваются раствором ГОС, которое чаще всего проявляется 1$>и условии дополнительной обработки срезов почвы растворами 0,1 и 1,0 н. Н^йО^. Без кислоты реаншя ЗКС на ион Ге^* в изучаемых почвах фолвляется только в гср.А2 типичной сильноподзолистой и торфянисто подзолистой почв (Коми АССР). Обработка профияя более концентрированной кислотой во всех исследуемых почвах значительно усиливает и существенно расширяет границы окрашивания раствором ЖС* Интенсивность и морфология' окрашиваемое та раствором ККС при дополнительной обработке кислотами существенно меняется на торфяных о^льтуренных и аллювиальной лугово-болотвой почвах. На-почвах дерново-подзодистнх, подзолистых и торфянисто-подзолистых обработка кислотами малоэффективна. Изменчивость морфологии окрашиваемости при использовании кислот возрастающей концентрации является показателем градиента содержания соответствующих элементов в почве.

Глава У, ЗЖ'ШШ СРГАНИЗАЦИИ ПОЧВ ПО ССЩЕРЖАНШ П0ЛЗИ2НЫХ «РМ ЖЕ ДЕЗА

Сравнивая схему распределения содержания Ге(П) и Ге(Ш), извлекаемых 0,1 н. Н^БО^ из 2X6 обраэцов-кубиков с рефом 1,5 см, на которые делился куб-шнолит о ребром 9 см, взятый в гор. АХ в траншее 2, и схему окрашивания одной из поверхностей 6 пластин, на которые делился монолит, раствором ККС, нужно отметить, что

cm

зоны с большим содержанием Ге(И) в зоны окрашивания хотя и проявлю; некоторую тенденцию к взаимной приуроченности, не являются повторением друг доуга. Вместе с тем к окашиваемой части монолита приурочены и зоны с высоким содержанием Ге(Ш) (рнс,2),

а к ^ ^ ^ к Рисунок 2.

Схема содержания Ге (II) (а) и Гв(1И) (б), извлекаемых 0,1 н. и окр ашиваемости почвы раствором ККС (в) в объеме г^ба монолита с ребром 9 см (дерново-подзолистая глееватая почва, горизонт AI, траншея 2).

до 80 мг

80-160 иг

более 160 щ> ГеШ) я Fe(III)

на 100 г почвы.

не окрашиваемые

опрашиваемые ККС участки

Это указывается на то, что в условиях оглеения, благодаря обратимости реашни окисления-раскисления железа в почве, увеличивается содержание подвижных форм соединений Ге(П) и Ге(Ш) за счет более консервативных форм.

Регрессионный анализ, проведенный отдельно по данным содержания железа для окрашиваемых и неокр вшиваемых ККС участков, для обнЕруженпя связи между содержанием Ге (II) и Fe (III) в кубиках показал, что эта связь для окрашиваемых участков отрицательна

(1= -0,44), в неофшпгоаемнх'участках связь отсутствует (t«= -0,09). В целом по: монолиту рассматриваемая связь отрицательна ("£= -0,21). Важно отметить, что слшль этой связи не безусловна, и при укрупнении офазцов в 4 и 8 раз (путем усреднения данных содержания Ге(И) и Ге (III) в соседних кубиках объемом 3,4 см3) она уменьшается соответственно iota -0,15 и -0,05. Обычно между содержанием подвижных форм Fe(II) и Ге (III) констатируется наличие положительной связи'. В нашей работе такого характера связь была обнаружена в случае анализа офазцов 100 см3, отофанных в транше 2 через 15 см расстояния, как на трех глубинах 15, 35 и 05 см в целом ( t = +0,45), так и в пределах одной' верхней линии опробования на глубине 15 см (гор. AI, к которому принадлежит монолит - куб, рассматриваемый выше ) (■&•= +0,47).

Изменение корреляционной связи между содержанием Ге(II) и Ге(П1) было обнаружено не только при математическом усреднении значений содержаний этих элементов, но и при анализе офазцов разного размера, которые отбирались, в разрезе на дерново-слабоподзо-лиетой гдееватой почве, заложенном в 30 метрах от траншеи 2, Отбор офазцов.производился по двум горизонтальным линиям в середине горизонтов AI и , на глубинах 10 а 45 см. Образцы отбирались без промежутков, так, что вся пачка офазцов представляла собой призму размером I х 6 х 106 см, которая делилась на лкшщ--приэмы I х I х 105 см, каждая из которых делилась на 5 серий аз 1рёх офазцов длиной I; 4 я 16 см. Таким образом было получено по 30 офазцов трёх размеров из которых, каждый последующий больше предыдущего в 4 раза по объему и линейной протяженности. Из сваже-ото^оатшх офазцов приготавливались вытяжке 0,1 н. %Д>4 при I часовом встряхивании. Офазцы шли в анализ целиком при соотношении - почва : раствор - I : Ю. При проведении регрессионного анализа для обнаружения корреляционных связей между содержанием Ге(П) в Ге(1П) оказалось, что в гср. AI для офазцов I см3

связь озрипательна с т = -0,72, для офазцов4 си3 отрицательна с Хв -0,55,, для офазцов 16 си3 - положительна с +0,79 (рнс.3),

аОО

30

15С

10и ■

*50

15 АШ~

II •

150

100

50

М .V

ТВЕГ

XIX

50

13а миг

Рисунок 3*Зависимость мевду содержанием Га (II) н Ге (1П),

извлекаемого 0,1 в. Но?04 из образцов почвы разного размера в горизонта А1 дерново-слабоподзолистой глееватой почвы: образцы I си3 - 1;4см - II; 16 см3-!!!.

Эти особенности хорошо отражаются и в изменении отношения между Ге(11) и Ге(Ш) в офазцах разного размера (таблица 2).

Таблица 2

Статистические параметры отношения Ге(П) к Ге(Ш), определенного в офазоах разного размера дерново-слабоподзолистой гдееватой почвы. Число повтор ноете а п= 30.

Горизонт Статистические пя эаметои в офазцах т ^зного сазмева ' |м

I см кубжческ. 4см кубяческ. 16 СМ К7ЙИЧвСК.

X 5 ОС 5. ¿с 5

А1 н- 1,79 0,56 3,64 1,10 1,19 0,22 1,73 0,18 0,35 0,21 0,15 0,10

Изменение коэффициента корреляции от положительного до отрицательного есть следствие того, что в почве имеются элементы неоднородности но содержанию Ее (II) и ?е(П1) разного уровня.

TG

1-2 ыигфоуровень (в рамках проводимого эксперимента) - элементы организации с линейной протяженностью в единицы сантиметров» Эти элементы организации отличаются степенью вцреженноети противоположно направленных процессов окисления - раскисления в характеризуются тем» что в них увеличение содержания Ге(II) соответствует уменьшению содержания Ге(Ш) и наоборот. При размере образцов, соизмеримых с размерами этих элементов организации, связь между Те (III) я ГеШ) отрицательная. На втором уровне элементы организации с линейной протяженностью в десятки сантиметров отличаются друг от друга величиной их дифференцированноети по пространственно—ременной контрастаости окислительно-восстановительных условий. При этом элементы организации 2-го уровня состоят из скоплений разного рода элементов организации первого уровня и здесь в среднем увеличение содержания подвижного Fe (II) может сопровождаться увеличением содержания Ге(НХ). Это обнаруживается в положительной корреляции при размере образцов 16 см9. Есля бы отсутствовал этот второй уровень организации, то i-стремился бы к 0 о ростом размера образцов, так как это происходят в гор. (образцы I см3 -2= -0,40, 4 см3 - 7 я -0,30, 16 см3 - t = -0,14).

Наличие двух уровней элементов организации по содержанию под- '' в итого железа хорошо заметно на зарисовке морфологии окрашиваемо-сти раствором ККС разреза, в котором отбирались образцы (рис.4).

г

.—___________Рисунок 4. Морфология почвы и

--¿г-sgftifr ai отфшиваемостъ раствором ККС

щредней стенки разреза на дерново-слабоцодзолистой гле-

------------------------------------еватой почве: хорошо oiçaaœ-

- S ваемые - I, слабо oipannroa-^v^vvv^Vv^^ емые - 2» положение линий от-

0 25 SO 75 100 125 сн бора образцов - 3.

-----5

Бели считать алементами организация 1-го уровня нео1ф аживаемые и опрашиваемые ККС участки-пятна (последние от 3 до 10 см в

поперечнике) то на втором уровне элемент и JftfiMMM буду т пред— ставлс лы как участки, содержащие или но содержащие сковдения этюс пятен*

Рассматриваемые элементы организации so распределению в почве подвижных форм железа должны определять особенности ближнее и дальней миграции железа, а тем самым и особенности морфологической организации почв (пфашроввдщость горизонтов, гнеэдовость распределения ортпгтейнов и т.д.).

Глава УХ. СВЯЗ> MEW СОДЕРИНИШ Ге(11) и Ге(И1), И ДРУГИМИ СВОЙСТВАМИ в подах

Если связь между содержанием Ге(11) и Fe(III) зависит от размера отбираемых для анализов образцов, то при условии отбора 067 разцов постоянного разтра она будет определяться размерами

и уровнем организация элементов неоднородности по этим свойствам. Так, положительная связь, отмеченная в траншее 2, при размере образцов 100 см3, при том же размере образцов на других объектах обнаруживается ве всегда. Во всех изучаемых разрезах характер связи между содержанием Ге(П) и Ге(Ш) может быть разным в каждом отдельном горизонте. Так, связь между содержанием Ге(П) и Fe(III), извлекаемых 1,0 н, H2SO4 (просаль II) на глубине 7 см (верхняя часть гумусового горизонта) положительна, а на глубине 25 см (середина гумусового горизонта) - отсутствует (рис. 5Г).

Сходная картина ваблхщается а на других исследуемых разрезах. В отдельных горизонтах и даже ва разных глубинах одного и того. же горизонта обнаруживаемая связь может быть разной - положительное, нулевой или отрицательной. Индивидуальный характер связи между рассматриваемыми формами железа, определяется особенностями строения почвенных горизонтов по окислительно-восстановительной обстановке и зависит от соотношения размеров отбираемых для

Рисунок 5. Связь между- некоторыми свойствами в переходе от дер новоподзолистой слабодщЕференлированноЙ в тсрфяно-подзолистой почве на глубинах: ? сы(1), 25 см(2), 55 см(3), 85 см(4). -I о°о -2 ^тг-З

анализа образцов о размерами элементов организации. При условия отбора образцов размером 100 см3 положительная связь между содержанием Ге(И) и Ге(П1), извлекаемых; 0,1 в. Н^бО^, свойственна псшугЕдроморфнвм почвам и отдельным горизонтам с контрастным окис-лительно-воостзновительным режимом, а отрицательная связь свойственна гидроморфным почвам и горизонтам с сильно развитыми процессами раскисления, В автоморфных почвах связь между изучаемыми элементами нулевая.

При определении связей между содержанием Ге (XI) и 1Я2» содержанием Ге(П) и , а также между и 1&2 оказалось, что эти связи также индивидуальны в пределах отдельных почвенных горизонтов и разрезов. Так,-между содержавшем Ге(И), извлекаемого 0,1 н.Е^04, В (рис .5А), и и (рио.5Б) ва глубинах 7 и 25 см в целом по врофшпо II обнаруживаются теоретически объяснимые отрицательная и положительная связь. На дру!их глубинах связь либо отсутствует, либо аналогична связям, обнаруживаемым на глубинах 7 и 25 см, образуя доя каждого отдельного разреза данного профиля индивидуальные скопления точек. Важно, что ври разном характере связи между содержанием Ге(11), извлекаемого 0,1 н. Н^О^, и ъ отдельных горизонтах разрезов, в целом по рассматриваемому профилю II обнаруживается экспоненциальная связь. Такой характер связи наблюдается также между р и содержанием Ге(И), извлекаемого 1,0 н Н26О4. и содержанием Ге(1П), извлекаемого 0,1 и 1,0 в. кислотами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сложность картины пространственной неоднородности распределения содержания Ге(1И) и, особенно, Ге(Ы) внутри отдельных горизонтов, пространственно временная её устойчивость и несовпадение о выявляемыми путями фялырации воды позволяют сделать некоторые предположения о возможности миграции подвижного железа в почве. Так, если в гумусовых горизонтах гидромсрфных почв, где наиболее

вероятно интенсивное восстановление железа, зоны раскисления, обнаруживаемые no Fe (II) хемогрэфячески, распространена по всему горизонту и не перемежаются зонами окисления, то воздож&к процесс дальней миграции железа из гумусового горизонта, в том числе и в грунтовые водя при развитии процессов раскисления в нижележащих гсризонтах, В случае, когда зона раскисления и окисления, т.е.,'. элемента организации 1-го уровня по содержанию Fe {II) и Те (III),' имеют малые размеры от нескольких миллиметров до дециметра в поперечнике и перемежаются в пределах горизонта, дальняя миг^здия' может быть существенно ограничена, а возможна только ближняя. Это теоретически обосновывает прием глубокого рыхления г кротовая осушаемых почв как метода борьбы о закупоркой древ оэфой, поскольку искусственное дробление крупных элементов организации с преобладанием процессов раскисления, создание зон окисления, ограничивает дальнюю миграцию железа*

Определение содержания подвижных киелоторастворимых ферм железа с иреешемой погрешностью (например, Р=10£) в образцах цилиндрической фермы объемом ICO см9 даже при уровне вероятности 0,90, требует весьма большой вовторности, особенно для определения железа, извлекаемого 0,1 н. HgSO^ Например, в окультуренной иловато-торфяной почве в верхних горизонтах до 100 образцов, в нижних - до 20, в тсрфяно-подзолистой почве - до 300 офазцов, в почвах на делювиальных отложениях - до 1000 образцов. Уменьшение затрат на определение железа с заданной точностью может быть достигнуто снижением количества образцов за счет отбора образцов вытянутой вдоль горизонта формы. Так при увеличении протяженности офазцов на дерново-слабоподзоластой глееватой почве в 4 раза необходимое число образцов уменьшается в два раза. Большое практическое значение в плакировании необходимой протяженности образцов может иметь предварительное изучение морфологии окрашивания срезов почвы растворами ККС и ЯСС. Например, для общей

характеристики почвн по содержанию подвижных ферм железа необхо- . димо, .чтобы образец вклшал до меньшей мере разные; элементы организации 1-го уровни, а при возможности и 2-го уровня. Для определения крайних значений содержания Fe(II> и Fe(III) в почвах необходимо отбирать индивидуальные офазцы внутри «фапшвёемых или ве опрашиваемых 1КС и ККС участков, а 1ри изучении связей, между, со-' держанием Ге(Н).и Ге(Ш), а' также(связей содержания этих элементов о другими свойствами почв, необходимо учитывать размеры .элементов организации по содержанию "разных форм железа, выявляемые . хемогр афиче ски. ' ,

' Таким офазом, нгряцу с тем, что хемогр афическне методы могут использоваться для псхлуколичестввнноЗ оценки содержания Fe (II) и Fe(III) с большой пространственной рафевгашей способностью, они могут быть широко использованы шя планирования отбора офазцов а'интерфитацш данных анализов по определению содержания подвижных форм_ соединений железа. ''-.'.

' ... ' -V в н..Б.од а . ■ ' , ;">

. I. В почвах подзолистых, торфянисто-подзолистых,- дерново-подзо-

. листах, тсрфяно-подзояистых и торфяных профильное распределение среднего содержания Ге(II),. извлекаемого 0,1 и 1;0 н.В^>04„ сходно-и характеризуется наличием максимума в клеевых и гумусовых горизонтах. В iyi^rcoBicc горизонтах минеральных почв .с признаками оглееняя я в торфяных почвах 0,1 и 1,0 н. H^SO^ извлекают близкие количества Ге (II) 1 Распределение содержания F&ÍIII), извлекаемого 0,1 ^ и 1,0 н. H¿S04, в профиле большинства исследуемых почв также близки ко Ферме, но по абсолютным значениям содержание Ге(Ш), извлекаемого 1,0 н. HjS04, в 4-10 раз вше. В минеральных почвах с сильно выраженными признаками оглеения профильное распределение средних и всех кьантилей содержания Fe(II) и Fe(III)„ извлекаемых

кислотными 'вытяжками, однотипно. Во всех изучаемых почва! распре-, деление по профилю содержания Ге, извлекаемого 1,0 н. и вы-

тяжкой Тамма,сходно, а количества железа, извлекаемые этими еы- 1 : тяжками,., близки, • ■ . ' ;

■ . 2. Относительное варьирование содержания железа, извлекаемого различными'вытяжками вз офазцов объемом 100 см3 в пределах фик— скованных глубин, те» вше, чем выше' средние значения. Наибольшая. степенъ вфЬ1фовшия содержания опредедяемшс форм железа обнару- ; . хавается вгумусовнх и железо-аккумулятивных горизонтах.

3. Результаты жемографического анализа с использованием врасной 1фовяной соли . (ККС), а'таюте увеличение содержания, заквсннг и , окисвшс форы железа, извлекаемых кислотными вытякками, свидетель- , ствуюто том, что, зоны перехода от есвтоморфннх в гцфошрфннм почвам, а также, полугтароморфные почвы характеризуются наибольшей контрастностью ОВ-р ежима. '.

4. Характеристика почвы по особенностям содержания1 в ней Подвижных форм Ге (II) и Ге (III) зависит от' особенностей самой почвы 1 и от размера отбираемых для-анализа офазцов. С увеличением раз- ; мера офазцов дисперсия,; хярактериэугадая варьирование содержания : железа, уменьшается. Теснота, а иногда и направление ксррелашюн-ной связи между содержанием в почве кислотсраетвсримнх форм Ге(11) и Ге(Й1) изменяется с изменением размера офазцов. -Зависимость дисперсии и характера зшррелягшошой связи от размера офазцов ; связана о наличием в почве элементов организации разного-уровня , по содержанию подвижных .форм соединений железа. В горизонте А1 -дерново-подзолистой глееватой почва элементы организация низшего уровня, отличающиеся противоположно направленными процессами окисления-раскисления, имеют линейную протяженность, измеряемую единицами сантиметров.. Элементы организаций более высокого уровня, отличающиеся степенью напряженности СВ-проде'ссов,' характеризуются ■

линейной' протяженность» измеряемой единицами дециметров. В горизонте В^. элементы организация первого уровня менее, выражены, а - . элементы организации второго уровня не обнаруживаются. Они или; . отсутствуют или имеют протяженность" на порядок большую, чем в горизонте А1. ■ ■ ■ г --... ■ " '■ ■

■■' ■ 5. В пределах отдельных'горизонтов при постоянстве^размеров образцов и расстояний между ними' характер; связи между содержанием Гв(П), извлекаемого 0,1 н.Н^Од, о одной стороны и содержанием ГеСШ), ХЙ2 , ©-(удельное электрическое сопротивление) о другой, 'зависит от генетической природы почв и особенностей отдельных горизонтов. В частности, от организации этих свойств в пространстве почвенного тела.' '.-..-*-.,.--'■'■' .' V

'6. Визуальная оценка количества закисного железа, вступавшего' в реакцию с ККС в почве, возможна щ>и количествах* Ге (XI), не ма- ' нее 4-10 мгЛОО г почв». Увеличение количества Гв(П), вступающего в реакцию с ККС, сверх 28 мгЛОО р не приводит к заметному возрастанию антенсивностиокр вшивания. Реакция ККС о Те (II) предпочтительно обнаруживается в участках почв со значениями "СЕЛ ниже 345 мЗ, а^ ниже 25,2. . ' . 1 .'■.

; ч 7.. Использование фатальной метки для выявления в теле почвы участков с.активным влаго- и воздухообменом при обработке ср езов почвы водны« раствором ККС, могут оказаться'полезными для анализа дя^ференцированности почвенной толщи по СВ-условиям и для оценки возможности ближней и дальней миграции железа. Наряду о хемохра-фичесхиш методами, размеры элементов организации по содержанию . Ге(11) и Ге(111) могут оцениваться о помощью корреляционного анализа между содержанием этих элементов в образцах разного размера.

8. В условиях отчетливо выраженной динамики подвижного железа1 в почвах обнаружиэаетсяопр оделенная устойчивость пространственной дЗйФеренцфованности почвы, по СВ-обстановке.

Э.В лроцессе огдеения, увеличение содержания подвижного закио-ного железа, извлекаемого 0,1 н. В^^, щоисходит цря уменьшении содержания ?е, извлекаемого дополнительно вытяжкой Тамма,.что позволяет считать источником подвижного железа, извлекаемого сер-, ной кислотой, ранее вераствершые сргано-мрнеральанв и аморфные фермы* ■ ' '

• 10. Количество Ге(И), извлекаемого 0,1 н.^ЭЭ^, суще огненно увеличивается с увеличением семени экстрагирования от 5 минут до 12 часов. , '

' Ори анализе- образцов почв из тумусовых горизонтов, в.отличие , от образцов нижележащих геризонтов, общее количество Ге, извлекаемого последовательнши вытяжками : 0,1 и. Е^^, Тйама и Мера-Джексона или вытяжками Тамма и Мер а-Джексона превышает количество

Ге, извлекаемого одной вытяжкой по Мера-Джексону.

... . ^ ^ ,

Материалы диссертации опубликованы в работах: "

1. Хемографичесаое изучение распределения эакисного железа в ' почвах (в соавторстве). Вестник МГУ, сер. почвоведения, А 4,1991, с. 13-25. .

2, Распределение железа в тффяных окультуренных почвах. В сб, "Проблемы' с/х освоения торфяных месторождений", вып, 6,-М.,1962, с. 174-182. '' _''■■.',

" 4 • ч- 4 "

■ З. Содержание подвижных форм соединений хелеза в образцах Почвы малого объема (^соавторстве). ВестнккМГУ, сер .почвоведения, -№ 2, 1964,'с. .18-24. ;

Поникало к п«ч«т« / 0£>.

¡U7S/39 »орм« 9o/fe

Уел. ни. я. ffS Уч.-im, n.jjö Тираж fOC ю. 3uu {(tCX,

Изп*т*льетво Мосжоьсиого увимрсвтвтд 10Э009, Мосжы. ул. Герцми, 5/7. Типограф« Иэв*м МГУ, Моски* Лемпгея» горы