Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОЦЕССЫ КАТИОННОГО ОБМЕНА В ЧЕРНОЗЕМАХ, ОРОШАЕМЫХ ВОДАМИ РАЗЛИЧНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ПРОЦЕССЫ КАТИОННОГО ОБМЕНА В ЧЕРНОЗЕМАХ, ОРОШАЕМЫХ ВОДАМИ РАЗЛИЧНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ"

. - .

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЙА ОКТЯБРЬСКОЙ РЮШЦИИ . ' Я ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАШИИ ГОСЩРСТВШНЙ ЛШВН»СИГЕХ №. М.В.ЯОМОНОСОТА

«АКГДТЕГ ГОЧВОВВЕШИЯ "

На Правах рукооисш

РОЗОВ СЕРГЕЙ тш

УДК 631.41 : 631. 6

ИРСЦВССЫ КАТИОННОГО ОБМЕНА В Ч8РЮЗШМЕ, • ОРОПАЯСОС ВОДАШ РАЗЛИЧНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ

Слбщтпвость 06.01.03 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ дмесвртацгя не соискание учено! отепеня кандидате вноюгнчесгах наук

МОСКВА- 1968

работа выполнена не кафедре ode»го почвоведения фмужьтега почвоведения Московского Государственного университета ян. Й,В.Ломовосова

Научный ружаводжтель! вайаидат бвояогичвсикх неук

Нккоааева С,Ж. ; - , ;

Официальные тшояедаи: доктор Оволоцическик неук

Зшдоец Б. Д.

* ♦

(адвдиаат Оиодогически! ваук ■ _ *■ ■ Шеш В.В.

■ Ведущая органиашщя; Ивститут почвоведения в фотосинтеза / Ш COQP .--.■■....■•

'■* Эшцвта состоится ;?,* f I96g г. » тес.

9 аудитор ви U-Я ви восівданиш Спадна юаиро на иного совета да почвоведе«*»К Q53.0S.IÊ, ИТ юн. K.B.ÎDMûBOCOSe.

. G днооертшрю! можно ояшкомгаьая в Оябяжотеке факультета почво»вдвши ÄT, Otaw m автареферас просим дапревить в 3-х ек»вшаяражн"в««учеиего секреЯвд оовата^ II9699, Москва, Іаавшжме горы, IS7, факультет почвоведения, ТчешШ совет.

Автореферат маоовад " » І9ЄВ р,

Учены! секретарь сгсвциатаэврсааняого совете/, Г.В.Мотуадва

Актуальность тема. Растущие потребности-с тра!ш в сельско-хо-? ■ аяйственной продукции и отсутствие- экологически Н ВКОНОМИЧОСКИ годин* для осовоения территорий выэываот необходимость интенсификация агропромышленного производства« Проводимое о этой- цеяыэ расширение орошаемк*;площадей в степной зоне европейской территории страны по ряду причин сопровождается снижением продуктивности культурных растительных сообществ. Значительна роль в развитии вегатн&кгх тен- . денций ягропт процессы взаимодействия оросительной водыс обменным' комплексWI черноземов.,

Сведения о механизме обменных^реакций в системе "почвенные по-гпощвшийкоьшлекс (ШК) - почвенный раствор <ПР) - оросительная вода <РВ)" неполны и'отрывочны. Это не позволяет давать адекватный прогноз, изменении почвенных свойств щ5н использовании ОВ различного состава и минерализации. Остается необходимость в уточнении предельных параметров ОВ; применительно к существующим оценкам ик качества р учетом особенностей конкретных почвенно-меяиорэдсшлых ус-.яовий. . • ,

Ц е я ь|и работа. Из основании сопряженного анализа состава ШК и ПР в натурных я модельных условиях установить характер изменений ШК и связанных с ним свойств предкавказских черноземов под влиянием орошения и вскрыть механизм этих изменений.'

3 а д*а ч и работы.■ I. Установить направление<н скорость катиокного обмена, происходящего в черноземах при орошении. ,

2. Изучить особенности обменных реакций.в различных горизонтах предкавказского чернозема в модельных экспериментах с использованием' метода "меченных, атомов".

- Э. Уточнить уровень содержания обменного натрия, при котором в исследуемых почвах наблюдается возникновение морфалогических признаков сойонцеватости^. ■

Цектрлыча Гаусгя EKii^-irtri

2 ' ' . .

4. Оцениль с позиций химической термодинамики предельные характеристики РВ, пригодных -для орошенияпредкавказских черноземов.

5, .Выявить степень адекватности закономерностей'катионного обмена, на блеща ешх в уо*овнях модельных экспериментов ир натурных• исследованиях. " • •

Ивзчная' новизна. В динамических условиях физической модета изучены особенности сорбшши десорбции катионов при взаимодействии черноземов ореальными и гипотетическими ОВ различного состава. Показано, что' модельный внспериыент позволяет качественно оценить изменения физико-химических ¿войств почвы под воздействием орошения, . определить скорость', о;которой достигается состояние ДинэшзческЬго равновесия между.Ш и ШК дня конкретной системы с. вадавным,режимом орошения. Впервые с использованием метода "меченных атонов" подтверждена гипотеза о йяйнюшояаяьности чернозема, как ионообменное си- . стещ, которая обусловлена наличием двух разнородных групп обменных; центров, связанных о органической и минеральной часть» ПШ£. Устано- • вдено/что ори низком содерхашш обменного натрия гумусироваиные ' горизонты предкавказского чернозема облачают повышенной селективностью к натрии по сравнении с безгумусовым лессовидным сугтанком.

¡фактическая данность работы. -Шяучевше данные могут сдужить основанием д*я разработки оптимальных режимов орошения о учетом термодинамических характеристик оросительных вод я почв, подлежащих орошению. Уточнены предельные параметры ОВ, пригодныхдяя орошения средковказсках черноземов без угрозывдашшювения соло кие ват о ста.' Показано, что метод фиаического моделирования на оочвешшх колонках может быть использован в целях прогноаа - аводвдии черноземов при ороиевии. '

Апробация работы. Диссертация рассмотрена и рекомендована к азиате на' заседа'яяикэфедрн общего почвоведения факультета вочво-

ведения МГУ ии. ' М. В. Ломоносова я октябре 1987 г. Основные положение работы били доложены на XX (Лежведомствеиной мокодекяой научной конференции по рациональному исаользовашш и охране почв, Ленинград, 1983; на конференциях молодых ученых МГУ, Москва, I9S4, 1967; на 4 научно-практической конференции но меджфашта,' Новочеркасск, 1985{ па научно-практическоit конференция во орочйемоод земледелию, Ставрополь, IS0S.

.'Публикации. • По -материалам исследование опубликовано 6 работ.

Объем диссертации. Диссертация сботоит из введения, 4 глав» • заклячения, выводов н-списке литер&турм из f&6 ка именований і,: на них 35 на иностранном языка. Изложена на ' страницах машинописного текста,, содержит (S рисунков, 22. таблиц, иэ-нпх Є в приложении.

, (жеишш работы ' ^ ;

X. Ионообменные процессы. В чернозейёх в проблема, вторично! -

солонцеватости-(литературный обзор). 1 - ' , ,

Необходимость изучения обменных процессов в черноземах и оптимизации их физико-химических свойств неоднократно подчеркивалась в , литературе (Егоров и др.,1975) Орлов,1965; Ковда, [968; Розанов и др.,1963). К настоящему времени сложились представления об основных особенностях чернозема, как физико-хидайеекой системы, изучены про- . цессы и факторы, активно изменяадие параметры этой системы и отдень-

* S ' і

ных физико-хіїмических свойств. Особый .теоретический и.практический интерес вызывалзи вызывает проблеме солокцеватости черноземов введу широкого распространения этого явления в орошаемых зонах. .Шеется обширный материал, вскрываидай роль химизма ОВ, баланса обменных . катионов, ¿состояния карбонати е.-ке л ьциевой я сульфатно-калЬциевой систем орошаемых почв в развитии вторичная солонцеватости. Раэрабо-

тайгрегмонадыыекяассифшацин ОВ, сдвдаш Богштга создания уии-версвхышх нохаэатехев качества йв на 'основе термодинамических характеристик. Известен опыт математического моделирования процес- -сов взаимодействия Ш о черноземными почвами..Рвзнообрааив сочетаний почв и 0D приводит к необходимости проверки применимости ранее разработанных критериев оценки качества ОВ и на гема течее кях моделей для конкретных агромелиоративных условна. Требуют внимательного в&учбния в суцесадувдм приемы мелиорации солонцеватых черноземов. ' 'V , Я. Объекты в методы иосдедовзная.

В основу работы поюжены материалы полевых в дабораторшх исследований, выполненных автором в ІШЗ-І96? годах. Нолевые исследования проводились на территории Кавказского и Ленинградского рай. ода» Краснодарского «рая в пределах КуСанс-Йриазавской равниш. Почвенный покров района доследования предетавлев преимущественно предаавкаасішмв чериозімаїші'подчшсшгое положение иыеот дугоао-черновемные, хуговые оочви ж со ходи. Кроме того, I реэухьтате 8Я-/ тропогвнногч воздействия в почвенном ііоісрове существенную часть стада авниыать содондеватиершш.: ■ - ■ ,

Изучение каткоиноро обмена в черноземах? орошаемых пресными водаїш р*Кубань (табл.І), проводная на территории Краснодарской оросительной системы (И£0С) но землях к«, км.Кирова (Кавказские р-н), Освовдая часть исследований, посвященная нэучешт катионооб-ценных процессов в черноземах при орошении минера яиэовэшшш водами местного стока, проведена на территории колхозов им. Ильича, вм. Горького н "Кубань" Женен градского р-на. Отделыше орошаемые участка» ве объединенные в едиауо свстецу, оавимаот здесь соответ^ ственяо Ш5, 560 ■ 1315 га, что составляет Z5-3QH всех пахотных

угодий данных гоэяйств; Орошаемые а частки вводпвиоь а эксплуатации постепенно о 1965 по 1905 год, причем источники и состав ОБ .практически не изменялись (табл.I),-Это дало аоэмоиность проследить во временном'ряду характер изменений почв под влиянием орошений не. прибегая к постановке'.специального полевого опите. ,

Для решения поставленных задач были использованы следушдае методы исследования:

I. Шалевые наЙподання яв первых клччэх вкточая полное морфологическое описание. 5 разрезов неорошаемых и 14 разрезов ороіваєміХ пЬчво последу пойм выделением типичные в хронологическом и пространственном ряду почвенных резностей для дальнейшего исследования. Схем? аэяожеишг разрезов,представлена в таОи.2. .

2, Сравнительно-энаиитический методі Отбор образцов почв для анализа осуществлялся как из разрезов; так и при'помощи буре по генетическим горизонтам (из середини горизонтов) а нэ гор,А (0-50) послойно кэадие ю см. Вкегодно производился атвор ОВ из источников и дождевальных установок о но с «едущим определением их химического состава (Арину шиша ,1961) и активностей катионов (Физико-химв» ческие методы..,19803. атекже электропроводности (кондуктометром о компенсационной схемой). . *"•'.'

В почвенных образцах определяли; ¿одержэняе легкораотворймгс солей (ЛРС1 и органического, углерода по Терпну (Арянуюгиня*1ЭБ1); состав обменных катионов во методу ГЗфеф^ера (Беляева,1967); содержанке влаги термостатяо-весовым методом,^извухвемоегь, усадку (Вадпнчна, Корчагина,1973); минералогический состав илиотой фракции (Применение метода рентгенографии.,,197В); содержание во,лно-пептй-эируемого ила (ВПИ) (Горбунов,1978). В насыщенных пастах, приготовленных из образцов с естественной вададостьо, определяли активности катионов потенщюметрически (КрулсклЙ, Александрова ,1975).

Teúi,I Хшяесккй состав { УІ^^Л ), аакоторые теркодинамические показзтега к оценка OB.

TT

Источник, (В Bscj. ci"' so|" ça®* кег+ - PS «Ca

р,К?йэЕь(КрОС) 2.35' 0.83 "3,13 2.80 1.40 1.85 12.3? 0,14 ' 0,03 . 0,15 0,06 0,02 0,04 0,44 8,05 1,73 :І,68

р.Чеіввс (шзовья) . "5.86: 2.87 33.60 . 8^25 14.14 18.72 83.44 0,36 ОДО 1,01 0,17 0,17 0,43 2,64 8,31 2,3? 13,85

p.Cocwca 6.70? 2.51 42.00 II.50 17.22 19.20 99.53 0,48 0,09 2,02 0,24 ' 0,21 0,44 3,40 ' - * &,55 3,48 В,82

SAB' рНс

Шаров, • I960

2x22 7,65

'9.SO 7,70

жн

6,55

пригодна

возможно осогоще-вэние и sacoлвние

не пригодна

Примечание: -І) сіедиОС^" ; 2)sjä - яриведеншй (Воробьева, 1984). ..'

район " ■ . *..*.' Двшнградснй ■ \ Кавказский

источник GB р. Соскяа р. ЧйЕйас .. р. Кубань "

хозяйство ." JHŒ.' ВМ.ЙШЯЭ . * т. Горького- ¿м.Кирова

£ разреза ' ' I . 2 ■ .3- 4; ■5.. 6» 7 8: 9 34 Ю il 12 ІЗ 14 15 16 17 ,18

продолжительность оролеюи (дет) sa осель 1985 г. . ■■ .0' л 2 : 14 19. 14 10 0- 's'- 7' 0 в И 0 II 3 о'

Цртаечэнке; I) paspes 6 -, гугово-чернозенваа почва.

З«' Метод физического модештрования орошения па почвепшх колонках. в'ооиове данного метода лежит опыт работ Нібіе^ Іаі^з (1955), Орлова (1963), Орлова я АльзубаЙдя(1967)йюэк и Куя (1975), боЬгапе^ОІ. (1962) и'др. Подробное описание методика проведения модельного эксперимента приведено! В- работе: Никоіавва» Ро- -зов.Иеиов, 1967 (см. список работу опубликованных ш теме диссертации).

<4. Метод "метенных атомов". Данный метод а комбияанни с физическим модеяированием. ранее применяли (їеЛ(у, З&іЕоІсз (1974), бгии-Ьу^асії (1974) я др. В серии екслфітментов на почвенных колонках 8 качестве радиоактивной метки был использован Радиоактив-

ность проб почвы и растворов определяла на гаша-ввтонате "Тезіа,''; (ЧССР). . '■*' .

- * 5. ІЛетод итематичеокогомоделировапия. Результаты эксперимент та, по физическому моделирование орошения„бьви подвергнуты* обработке на ЭВМ в целью идентификации некоторых параметров ионообменное сорбции в системе "почва - 0В? и'оптимизации планирования дальнейших исследований. Расчеты иыподиены 8 ІІИВЦ ЙШС АН СССР' по Врог-^ раммв ?£1&ЗД',~лри непосредственном участим авторов Программы Я.Д. . Пачепского, А.А.'Понивовсвого и Е.В.Мироненко, которым автор васто-ящейдиссертацші выражаеттлубокуо благодарность»

Ырц расчете активностей к&тиоков в растворах использовали

средние коэффициенты активности (Орлов, а^рин,1955). С помощью об*, - . ^ ■ . ратного пересчета, правомерность которого обоснована в работах Орг

лова (1365), По вазовского я да.(І9В6), были шчнсяеш концентрации латионбвв почвенных растворах по данным об их активностях^ измеренных & насыщен:-ых пастах. ,

3. КаТионныЯ обмен в орошаемых черноземах (натурные .накладання). ' * •

' Водный режшр орошаешхчерноэемов складывается но типу периодически призывного (Стою, №>ШД384*; Николаева и др.,10В8), что предотвращает возможность прогрессивного засоления корнеоаитаемого слоя исследуемых почв при современном уровне грунтовых воде (STB > 10 м). -В so же вреыя^ в opotaaéwx почвах может насыщаться существе иная трансформация ПР, степень проявления которой зависит от качества 0В. Так вода р.Кубань обладает гидрокарбонатно-сульфатяо-кальциевин хвмнзиом, сходным с химизмом ПР предкавказских чернозе-. ков,; и орошение такой водой невыэывает осолонце ванна дашшхноте. НебшгосриятшД состав одлившх вод, нслодьзуещх на орошение в : ряда хозяйств Ленинградского р-на, обусловливает изменение химизма ПР исследуемых почв с гидрокарбонатно-кальциевого на еульфатно-нагриевий. Орошаемые ночшадеоь несут черты солоицеватости, кото-рея, выражается, вметаиорфизации структуры, развитии признаков.эло-виально-илдсвиаяьной дифференциации профиля, в ухудшении физвко-мехашаческлх свойств почв.

Анализ данных вотенциометрии и коццуктометрни почвенных наст выявил возрастание оодерэгания. ЛРС в профиле орошаемых почв. Степень возрастании величин ВС и Qjfa веввсит от минерализации ОВ и продолжительности орошения.*

Ёогарвые предкавкавские черноземы характеризуется низким содержанием ЛРС и по показателям рЛб>3 (Новикова, I98Z) в Ш< 4. «См/ ■ j см {RicbturJa ,1954) рденивастся как незасопешше; Через 1-2 года после введенняполя в орошаемое земледелие О^в слоеО-ЕЮсмдое--тигает la-13 (мг-»кв/д)г что позволяет охарактеризовать данные почвы, как слабо засоленные. По значению ДО>4 мСы/см они также попадает в 1радацию слабозаселенных. Через 4-6 лет рост солесодержа-; нжя охватывает уже полутораметровую товду почвы, причем на глуби-м 60-220 см-Образуется горизонт накопления ЛРС. Коэффициент кор-

' ' 9 .

реляции между Од^ в этом слое и продолжителыюстыо орошения < в годах) составляет 0,95. . . 4

. Значения активности катионов Са*^ в пастах Из образцов гор,А орошаемых почв я 1,5-2 раза ниже, чем для неорошаемых аналогов.. По классификации Крунекого и др.(1963) почвы С такой низкой активностью Са3* (4-6 мЬ-экв/л) и соотношением Qvfy^a^" равным 5-7 относятся к среднееолоицеватим. Профиль орошаемых черноземов косит отчетливые слеш дифференциации по указанному с о отношена». Наибольших значений пока зате ДЬ^^УсЇса" достигает встароорояюе-мйх почвах, оказываясь приуроченным к самым уплотненным и мете-морфиэировакным горизонтам в профиле (гор. ^ и Ауп)[). Это позволяет рассматривать данные горизонты, как образования солонцявоЯ .природа.(рис.I).. ' . *

Изменения в химизме ПР вызвали соответствующие изменения в ППК орошаемых почв. После двухлетнего орошения сульфатно-натрзе- -выми водами р.Сосыка (J,4 г/л) содержание обменного натрия в слое Q-30 см составило 5-&Ї от сукш обменных катионов. Одновременно в ІИК возрастает содержание шгния, однако, его внедрение туда "запаздывает" по с равнении с натрием'. После Э-5 лет ороиэния содержание обменного натрия стабилизируется на уровне 8-105 по все- , ЧУ префиЯ», дальнейшие пстери-погявщетіого ка*ьция происходят а

результате'.обмена двухвалентных катионов. За 10-14 лет (раз.!,7)

t

количество Обменного'лальшія в верхних горизонтах снизилось о 85* .і *. 90? до 55-60Í, содержание обменного магния возросло в 3-3 рааа в

составило в пахотном горизонте 30Í от оумш (табя.Э). '

В почвах, ороааемых водами р.Челбас, облядащнмн также сульфатно-натриевым составом, но ыецывей минерализацией (2,8 г/л),

і

тенденция сохраняется; Происходит быстрое установление равновесия между натрием и двухвалентными катионами и длительное - между Се

ID r

; . еьгубг. 1986'r. 4 5 О / 2- -..3 : 4

5 в- 7 8

С---*

Ci

S і , » і

і , ■•, Г^ ^ V

ЇЙС.Ї

Распределение значений Hwvyöp» л профиле úoгарных оочв и цочв.орошаемих воло S ó ; минерализацией 2, В (А) и 3,4 (Б) г/я. Диїеіішеїь оршешвг указвна в Tads.2, '"'- .

и У^. Докякажыпч в ПИК верхних горизонтов сюшаетса на ом ль рва-ко» как в почвах, ороешеиы* водами большей минерализвшш. однако от^ четхгао - до в&-77$ от суїш.Садорхавде обменного натрия : в них соо^ ■ тавяяет 4-Éíf ;от суши4, что позаймет констатировать наступление фн-" зико-хныической солонцеваtoots {признаков фиэ.-хвм. солонцеватое«) ,

>

■. "■ • -' 11 .'У . ' .. ч.

' Емкость катионяого .обмена (ЕКО) всоледуемых черноземов, юпис» яевная как сумма обменных катионов (что правомерно для карбонатных почв; Орлов,1987), не изменяется под влиянием орошения, составляя 24-29 мг-вкв/IOO г почвы в гумусовых горизонтах, постепенно снижаясь до «J3-26 мг-sKB/IOO і> в породе. Отмечается лишь слабая тенденция к увеличения» денного /параметра в верхнем 0-50 см cao« лочв,. оротаекш: водой р.Сосыка, однако отличие Ш) орошаемых почв от нео-роваешх статистически недостоверно і

Пептизкругаея роль натрия, сорбированного почвенными коллоида-ми« сказывается не содержании ґкдрбфильноп) ива и на распределении' ^ илистых (<0^001 m) частиц в пробеле. Набаодаемая в Моторных черноземах слабая дифференциация верхней части профиля- по элювиально- _ иллювиальному -типу в орошаемых почвах проявляется более отчетливо. " Предполагается, что усиление дифференциация происходят в основно», из-аз разрушения илистых частиц в верхних 20 см почва, ниЛе процесе разрунения'затухает, но не исчезает совсем* Т.к. »уплотненном горизонте ороваешх почв нет абсолютного накопления илистых частиц по сравнен»« с АуПЯ неорощаешх в на йогов. В отличие от общего содержания кшютнх частиц, содержание Bffif в верхних горизонтах Длительно орошаемых почв возрастает в 1,3-1,5 pasa, указывая на их повкиеннуч гидрофильноеть (таба.4ї* *

- , їабл.4 Содержание ВПИ в почвах с раиой продолкительностьс оро-. пения (лет) водой.р.Сосыка; ц=2. * ; -

Горизонт,: глубина (см) Л разреза / срок орошения

3/0 , 2/5 | VII

*пах 0-1° . 7,62 7,18

^„^гр-зо 6,66 . 7,02 •9.S4 "s;43

AI 30-40 4,56 . < ----- . - 8,15

Г : .■■ . •

12 . ■ / . '

Та б і. З - Состав к сумка обменных катионов 1

(среднее В Cio« 0-50 см, п*5)

Продолжительность орошения (хет) -JT paspe за ы: Уа+ к+

нерршаеіше

0-3 4 SiS 87,2 1,9 1.2 ¿5,0

о - э ШЛ 85.2 , .. 3.9 Зл2 2,7 0гв 2,2 26.3

& - 13 23,5 65,5 2.7 9.8 0.8 2.9 o^s . І,В 27,5

орсшаеше водой р.Сосыка; 3.4 Г/я

2-4 21, g. 82,1 3.Q 11,4 4.6 йЛ 1,9 - 26,3

, 5*- 2 * ✓ 66,1 24,0 . 2,3 8,1 ß»5 ' M . 28,3

, II-Л 17,3 '61,5 2B.8 2*2 7,Э 1,8 2â,l

14 т 7 $5,5 24,4 7*8 SLS 2,3 25,8-

■ opona вше водой рЛелСасі, ,2,0 г/а

/6-Ю 24.6 . 86,3 9,1 3,2 , IÎ4

7 ' И/ lä*9 76;9 3f 7 15,0 JUS 6.1 SUS 2,0 24,7

8-13 „ тл 77.4 17,4 іа, 4Д . . ІД 26,5

II - 14 SU . 76;s 10,5 LJ 4,0 sua 1,0 27,6

- Царе кельне с содержанием ВИИ возрастает величина влажности ю< бухания, однако деформационные изменения (набухание и уседка) в оро-иаамыхпочвах оказались даже, чем в богарных-. Это ойьясвяется раэру-» вешай водопрочной коагу ляционно-воядеисациошш* - структур« черноземов : и образованием ьеводоороуяод пластической структуры солонцеватых почв (Цинкинж др.,1Эе2).

Суяьфвтно-на трущие ОВ не вызывав? заметного гзнеиеияя соотноаге» гая компонентов минеральной части предкавкаэских .череовемов. Как в богарных, так я.в орошаема почвахвадедяится три основные грушш минералов-; группе трйоктаадрических хлоритов, ipynna диоктаадричес-ши идлдтов и грушш'сметаиноожоШшх минералов идлит-смектатового типа. Эти мииералы довольно равномерно; расередежены по пробила, однако отмечается слабая тенденция к увеличении доли хлоритов в верхних гориеонтах Орошаешх почв во причине их- относительной устойчв-, воет к в карбонатных почвах. (Шрнв, Корнбжюм,1Э71) по сравнение с и-лдтами и лабильными силикатами. На возможность разрушения; минера яов иинтавой и cmúkthtoboO групп указывалось в работах Кйт1ф1-йп<1 Sfcata-ífj (1Э6У), Чшшковой, Граду сова (1972),ЕзрэновсноА; Даовцева (XS74) и др. Cjпердпеперсвость лабильных-свлнкатоэ, диагностируемая в иле »,сс1ецоваивь.х орошаемых почв,'подтверждает возможнооть раеви-ткя указанного процесса.. ~

Воды мелких итепных рек и местных водоемов-на копите лея в Крас-, водарском крае крайне иеблагоириятш для использования в качестве оросительных. В первые же годы орошения такими водами В Ередкааяеэ-ских черноземах воаника от признаки физико-химической со юнцева гости, а именно; пониженная активность Са^, десятккратноевозрастаииеак-твваости (с 1-2 до 10*20 мг-экв/л); высокое - до 8-9% » содержа^-; нее,обменного натрия. Черев 10-14 дет,возникнет отчетливая морфодо-.

плеская ооюнцеватость, подтверждаемая феэико-химпческиш показателями.' Вскрыть механизм ваблвдаемых в полевых условиях изменений и jcтавовкть предельные характеристики ОВдля полива предкавкаэ-скпх черноземов позволила постановка модельного эксперимента.

4. Процессы иатиовного обмена в эксперименте по моделировании орошения черноземов.

Опыт по моделирована» орошения ва почвенных колонках проведен в семи вариантах. В первом варианте производился полив исходных об-раздав почвы(Дистиллированной водой. (рГЬб, 6) .Сое т£в н оценка'модельных (ffl в остальных вариантах опыта представлены в,табл.5.

Во всех вариантах опыта, хроме 4-го, для заполнения колонок использовали исходную почву. в 4-оьг варианте исходную почву вначале поливали минерализованноа водой Свар.З), а затем - водой, мелиорированной гипсом. В вариантах 6 и 7 применяли радиоактивные изотой ' , ^tfa при изучении особенностей катяонного обмена в различных горизонтах предкавкавского чернозема. ,

В целях понижения соотношения в воде су л ьфа тно-на три-

евого химизма била сделана попытка мелиорировать воду внесением кальций-оодерздвшх соединений (гипс и кальциевая селитра)«' JPacctH- -: тайные оценки полученных вод по опасности осолонцеваняя показали» что данный прием не приводит к улучшению качества сульфатно-натриевых охабомиперахяэованных вод ввиду низкой активности ионов Са3* . кя-эа образования ионных пар и ассошштов.' ' , ,

.0 механизме к кинетике процессов ионного обмена м-судили на : основания сопрякенного анализа состава злеетов (рис.2,3) и состава обменных катионов (табл.6). " ' ,

При поливе почв дистиллированной водой (вар.1) отмечается быстрое удаление из них основной части натрия и существенное увели-

Состав (iS^^S) и качественная

сцвшса иодеіьншс- оростяьшг вод.

" Tadi.5

Ш:

J IM

вар. л

БОЯЄ

:ЮОэ

■ ci-

soi

Ca'

fr-

StT

■Ä

sxs_

pHc

Шаров 1980

2

■ з :

4,5 ■s

: f

р.Нубавь. /.

p.CoCHFS -

piCocusa ;

■+ -пшс ■"■■■

р.Сосша ♦ Са(10з)2 гшотеяпге-вкшг JfeCT.

■ bis m

.13,3 9,4

. 0,4 2,4

0.46 2.45 • ; 0,3 ,1,8 -

: 16.48-0.46 ' 2.4112,0 0,3 1,8

. fliS Ш 0,9 34,9

3.50 3.24 J 27,4' -25,3"

48,95 ¡g,06 47,2 » -9,7 ■

66.82 27.93 47,9. 20,1

48.95 26.50 35,9 19,3 ;

4.90 3^-.14,2 '. Ї0,5 :

"1.26 a,8; ■

16.50 15,9

/ВіЯ

'17.20 .12; 5 4.86

u;i

ГШ 7,60 ' 14.9 .

■М 7,20 24,4

."2§iä2 7 од. 18,1 ' '

7,80

18,2

; ' Ê*3§„6,20; 25,4 Г

: 2f32 '. 7, Л

■jticr?

m:aj

э-ш-2

m'

■ 7,SO

IZti

І.З'ІО"1 7,60

4.80 16,1 1,2*10"* 7,65

0.96 • 4.2І ' 2,4*10", 8,43

яригсдо.

не пригодна

. sa вполне пригодна ■-

чевяе неточности в л г® тов. Механизм наблюдаемого я&яекия, вероятно, таков: при растворении карбонатов Са и Ы^ в присутствии лЬ в ППК (хотя бы в количестве І-2Й от ЕКО, что характерно дм исследуемых богарныхчерноземов) равновесие • _

ШК - лЬ + Са^ІМд2*") —* ШК - Са(Мд) + оказывается смеиенным вправо. Это приводит к постененному удалению натрия кз ППК, а образу шийся ери этом эе счет растворения СаСОд избыток свободных- НСОд-ионов вызывает подшелачивание ПР. - Аналогичные процесс нвблкдеетоя и'щ;!! поливе почв пресными водами р.Кубань (вар.2). После 20 полисов*доля натрия в составе ППК уменьшается с 2,7 до О,'Тем самым подтверждается вывод; полученный яа основании данных полевых наблюдений, о- том, что полив предкавгазских чер-; ноземов водой р.Кубань не.-оказывает негативного воздействия на фи- . эико-химические свойства втих почв. ;

При поливе почв минерализованной водой Чвар.3) отмечены значительные изменения как солевого состава, так и состава обменного комплекса. Выявлена четко.выраженная стадийность обмена в условиях орошения почв водами повышенной мі'Н'гра дизации. Црц первом поливе 75Й /Л*, поступившего с поливной водой, задергано почвой, при втором - не более 302, а во все последуодне поливы натрий не поглощается. Подобная стадийность может быть объяснена наличием в исследуема почвах двух групп ионообменных центров, рэзличашихся по селективности в отношении натрия (Моргун, Псчепский,1Ш4).

Катдоны іі}^. в отличие от лЬ*, поглощается почвой на протяжении всех 20-ти поливов, равновесие между Са2* и и системе "почва - раствор" устанавливается постепенно. Элмтц первых двух ' поливов содержат Сз^В 4-5 раз больше, чем поступает его о ороси- -тельной водой,' поскольку помимо растворения солей кальция в почвах

Рио.З Шходные кривые катионов. Цувктиром с соотьетствувдиып эвачкаш отиечены уровни содержания катиошв в ОВ. '

при орошении данными водами идет к процесс вытеснения Са на ПШС. На первой стадии поглощения натрия его. содержание в ШК возросло до. pjf,1 одновременно с вхим почва потеряла до IKÍ' обменного каль~ рия;, Бпосіедствии набдвдаетая незначительный рост содержания обменного натрия.1 (до 12-12,55»), который прекращается уже после 4-гч полива," и дальнейшее вытеснение Са,из ШК идет путец обмена на Uq. Анализ состава элвдтсв в вар.4 подтвердил уствяовяеннзо ста-

Табя.6 . Состав оспенных: катионов в почве из колонок (гор.А!)

вар. полив С а?* Па+ £ Св2* 1 Ив^

■ В мг~экв/1ии г ■ % ОТ е. . .

ИСТ. ПО1 гва (р. 16) 18,3 2,2 0,6 £1,1 67,0 10;3 2,7

I 20 19,6 3.9 0.0 зз; 5 83,3 16,7 0,0

г ■ . 20 ' 16*0 5,9 0,2 22^1 73,0 26,1 0,9

2 16,0 3,4 2,4 '21,8 73,2 15,7 1 П,1

*з ■ 4 14,5 5,5 з,о" 23,0 6^,0 24. Г 12,9

.10 11,1 9,0 2,9 23,0 48,4 ЗЭ.1 ¿2,5

, 20 ' 9.1 10,2 2,8 22,1 41,1 . 46Д 12,8

3 11*2 В,В 2,7 22,7 49.5 38,7 , П.8

4 > II.0 * 9,3 2,5 22,6 48,4 10,8

ю 9.2 2,5 23,3 49,9 39,4 10.7

5 ю 12,1 , В, 2 2; 6 22,9 52,7 • 35.7 И. 6

исх. по чвз (р.Э) 22,5 2.5 0,5 25,5 88,2 9,8.. 2,0

6 4 15,0 7,6 г.Э11 25.5 , 58 ,9 29,9 П,2

7 г 18,6 4,8 .1,9 25,5 * 73,5 18.9 7,6

ю .15,3 8,6 .. 1.6 25;5 59,9 33,7 6,4

1|рияечэга5е:1^-в вар.би 7 содержание Яа+'рассчитано кекЖ-(оа+ие)

* ' ' I .

дайностъ обмена на- Са. Можно считать, что первая стадия обмена -

' * 4> ■ " - ' О,

ствзсия интенсивного поглощения почвой На и у деде кия из ППК Са -пройда в втом варианте, опьгГа при'поливе немеяиорировэнной водой. Дальнейшая обработка осолотаюваняых образцов почвы мелиорированной водой пришлась на вторую, стадию и не вызвала заметного изменения в

составе ши.' По своєму воздействии иа.почш мелиорированная, куда, ври-мененвая в вар.4 и 5, оказалась аналогичной исходной воде. (вар.З). В * ввр.6 сделана попытка повысить содержанке активного кальция добввле-' н2емСа(АҐС3)2- По айв такой водой привез в увеличению содержания обмев*. ного натрия до 11,2*. Расчеты пока за ли, что при данном содержании натрия в ОВ (22 ыг-экв/л) концентрация Са + должна составлять около : 70 нг-экв/я, лиигь в 'атом случае вода не вызовет осояокцевагаш орошаемы* почв. Добиться такого содержания двухвалентных катионов путем внесена^ . ЛРС кальция невозможно, поскольку ото повлечет 9а' собой превышение порога токсичности доя растений по соответствующему евиоцу (М)^, СС я т.п.), Единственно'возможным путе« использования сульфатно-натриевых вод для "орошения черноземов является разбавление пресной ¿одой в соче-танкв с внесением каньдай-содерхашх мехиорантов-- ч,

' На основании данных^вар.3 и 5 модельного огштабцда произведена верификация программы "ЛВКА ? (Шроненко в др. ДЭ61) с целью получения прогноза последствий полива .предкэнка вских черноземов водами рамочного состава. Посже подбора некоторых констант (обыена. Ьсаждеши-раст-ворения, рС03 и др.) применительно к условиям данной модели-йыдо подучено хорошее совпадение эксперимента дьшх и расчетных данных. Затем а пслющьв го лучи ей прогноз результата взаимодействия векоториг ре- ' впшх в гипотетических' оросительных йод с ППКвсследуешх почв.В ряде случаев полученный прогноз бы я проверен постановкой специахьвого - модельного* эксперимента, в частности, дяя хпоридно-патриевой воды с минерализацией I г/л'(вер.7). Как математическая, так и физическая модели выявили рост содернания обменных к до Б-75І в з^-збй соотт ветственяо (ошибка нв более ЯЙ) за счет снижения дохи Са, а также постепенное. приближенна состава равновесного раствора к составу Ш, Об-, наружияось удовлетворитедъвое сходство состава!ИР физической модели о црогвозіфуе«Д] несмотря на то, что верификецкя математической модели

доля удельной, радиоактивности аил та от исходной . активности СВ

Рис.3. Кривые выхода 23t&, А - вар.6, Б - вар.7.

была вьшогаеыа ^.использованием данных дна QB сульфатного шиизма. Это позволяет использовать расчетыпоуказаиной програіаю для полу- ' количественного прогноза долгосрочных изменений составе ПР в ШК прж. орошении водами любого состава. Для получения точного количественного прогноза необходима корректировав модели для каждого конкретвого со- : четаноя. "почва.-DB* о уточнением конствнт обыевз, растворшіости в т.в

Благодаря использованию в вар.6 и 7 растворов, содержащих ^Яа, подтверждено предположение о бифутдаонахьности гумусировешшх гори-зонтовпредкавкаэского чернозема. На крквыг вывода из колонок* -заполненных почвоййэ гор. AI. ABgg ■ и Bgg. uoxfto виде лить участке с различной скоростьо norлощенжя укваанного изотопе (рис.3). Установлено что безгумусовая псчвообразупцая порода - карбонатный лессовидный суглинок - не проявляет сколь-нибудь ааметной Оа функциональности в огво-■иенли катионного обмена; что говорит а высокой однородности обменных центров породы. Необходимо отметить, что бкфунациональность ШК врад-кавказского чернозема в отношения проявляется атъ при низком содержания обменного натркя. после уствновяеніїя равновесия между На в ПЩ в на норового раствора все гумусированные горлвонтн ведут ребя аналогично 0еэгумусовой породе (рас.3,£; полив 5)V

Для вычисления коэффициента селективности обмена шпонов было Использовано уравнение ЕЗВ-їа*Зіа(0іагао«Ів,І,1954) , где BSE (еж-«Ьвп««»Ме aodiua r»*io 1-T J„д- sквивадентвая доля № в ППК; К0-

коэффициент седектвнос'та Гадона, ;SÄE (eoitu» «daarption ratio) »^Ssy^bi+Oiie/Z • Установлено, что при малом содержании в НІЖ натрия гумусированные горизонты, обладают повышенной селективность?) к денному мтиону. При содержанки lö 4-4,5* от ШО для пары %/Са шбладается минимальное значение Kq. Этому же содержанию обменного натрия соответствует максимальная плотность поверхностного заряда Г и.минимальная 'аффективная удельная поверхность ионообменной фазы почвы (вьгчгс-

лены по уравнению Bolt,I935| цит. по Моргун, ПачепскиЗ.1984). Коэффициент - се&егапвносїи обмена Ca+bfe/на, рассчитанный по нашим данный, хорошо согласуется о К^, полученным указанными авторами (соответственно 0,021 и 0,019 (aKB/w3r0,S). /

. Существу шиє оценки OB по зав основаны на следу «цих допущениях; I) BSR<lt053 (т.е. Н0ЧВ8 монет содержать до 55Ї На от ЕГО); 2) Кд •=0,015 (вреднее значение В^ для почв аридной зоны). Отовда OB с Sin менше 3,5 считается пригодной для полива любых почв. Принимая во взимание наши данные для. предкавкззских черноземов (ssr<0>047; К^ = . »0,021), величина. SAB оросительной волы не должка превышать 2,24.

. шида. и тактцущии '"■ - ■ *

/ I.- В опытах,по физическому моделированию орошения на почвенных колонках'выявлено,, что изменения фпзико-химических свойств почв в . условиях модеіш качественно адекватны соответствующим изменениям' J свойств ночв іпеїіц .

2. В модельных експериментах виявлена стадийность сорбции кати- < онов натрия гумусированиыми горизонтами исследуемых почв. Поглощение

- - ~Ч *

Ha*1 в первые моменты взаимодействуя оросительной воды с почвой идет интенсивно, .затем скорость обмена снимется, и после прохождения через почву оросительной воды в количестве 10-12 объемов порОвого про- ■ странства система приходит в квазиравновесное состояние. Кинетика сорбция натрия безгумусовым карбонатным суглинком существенно иная; равновесие между На+ в ПИК и в растворе устанавливается быстро (Нос«е прохождения через почву раствора в объеме, 5-кратном объему порового

пространства), причем не отмечается характерной для.ППК гумусировап-

* 1 •■ * - '

вых горизонтов бифунихионааьности в отношении сорбши На .

3. Установлено, что при содержаней на* до 3* от 0> гумусирован-ные горизонты (AI, ABcg. B^g) исследуемых почв обладает повышенной

селективность» к данном; катиону. Коэффициент селективности Гвпова" Е0 , характеризущий обмен двухвалентных катионов на натрий,,составляет для исследуемых почв 0,021 Сакв/^З)-0*5 з диапазояе содержания обменного -латрия от.4,3 до 12Ї и ори ионной сале раствора 0,1 II.

4> Использование слабоминераливованвнх сульфатяо-ватриевах вод' малых рек Краснодарского края в качестве оросительных приводит и осолонцюванню вредкавказских черноземов. ІЛорфологическве и физические' ; признаки солонцеватости выражаются в дифференциации верхней части ' гумусового горизонта, возрастании.твердости подпахотного'слоя, образовании призмоввдиых агрегатов с крайне низкой пористостью в глянцевыми пленкам» на гранях, и, в конечном счете, в развитии наболшого по мощности (5-7ом),*но танечного столбчатого горизонта..*

. 5. Дредед содержания обменного натрия, вике которого не наблода^ итсн-морфологические признаки солонцеватости, для гор.А предкавлаз-ских черноземов составляет-4,5$ от НІ0. Црй поливе водами-местного ' стока этот рредея превышается уже через 1-2 года после начала орошения,, а_морфологически солонцеватость проявляется после 5-7 дет ораш©^ .ния. " :

6. Орошение пресной водой р.Кубань не вызывает воаишшовения солонцева тости, отмечается лишь уплотнение верхнего горизонта ороша-еішхпочв » частичная потеря агрономически ценной структуры.

7. Величина алаоросительных вод^ применяемых д*я полива пред-кавкаэоклх- черноземов, не должна превышать'8,24. В противнем случае существует реальная опасность осовонцевапая данных почв. Применение сульфетво-натрневах слабоминерализованннх вод для орошения предка в- " казских черноземов возможно только путем сочетания химических.спосо-бов мелиорация с разбавлением пресной водой. .

Список работ, опубяяковэнныхпо теме диссертации. .

1. Розов С. П. Изучение катионообмешпос свойств черноземных почв а связи с возможность» их осолонцевания'под воздействием минерализованных оросительных вод.-Вестник ЛГУ, сер. Йиои., вып.4, №21, 1964,с.

2. Розанов Б. Г. .Николаева С.А., Щеглов А.И., Дершикская В.Д., Розов С.В., Цветнова О.Б., Аяиквнова Е.Н. Актуальные проблемы орошения черноземов Краснодарского края минерализованными водами местного стока,-Биологические науки $965, Й6, с.5-12.

3. Николаева С.А.Розэв С.В., Щеглов А.И. Скорость процесса осоаснцеваняя черноземных почв при орошении их минерализованными водами.-В кн.{Тезиса докладов У11 делегатского съезда Всесоюзного общества почвоведав; Тевиент, 1885, т^4, с.73..

4. Розов С.С. Процессы квтионного обмена в черноземах, орошаемых сяабоыинерэпйзоватшми водами.-В сб.¡Достижения научно-технического прогресса - в мелиорации земель. Ставрополь, 1986; с.54-53.

5. Николаева С.А,, Розов С.С., Щеглов А.И. Процессы кетионяого обмена в черноземах, орошаемых водами различной минерализация в ус- . яовиях модельного.опыта.-Почвоведение, 1967, #1, с.25-34.

6. Розов С.Ю., Кречетов П.П. Изменение солевого состояния черноземов обыкновенных при орошении минерализованными водами.-Вестник ИГУ, сер.17 ПОЧВ., 1568, №1, с,71-74. * '

Л64620 от 3/У-88г,Зак.е4<Зр.ТнрЛ00.ТШ1.В/0 "Злаппа'Ч