Реакции и механизмы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами в условиях модельного опыта

Володина, Ирина Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Реакции и механизмы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами в условиях модельного опыта
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Реакции и механизмы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами в условиях модельного опыта"

На правах рукописи

Володина Ирина Владимировна

РЕАКЦИИ И МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛУГОВО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ С МИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ГРУНТОВЫМИ ВОДАМИ В УСЛОВИЯХ МОДЕЛЬНОГО ОПЫТА (НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА ИЛ РАН)

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2005

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

Научный руководитель: доктор биологических наук

Т. А. Соколова

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук И. И. Судницын доктор сельскохозяйственных наук Н. Б. Хитров

Ведущая организация: Институт физико-химических и

биологических проблем почвоведения РАН

Защита диссертации состоится « Ô » 2005 г. в 15 ч 30 мин

в ауд. М-2 на заседании диссертационного совета К 501.001.04 при МГУ им. М. В. Ломоносова.

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

Автореферат разослан « 9 » 2005 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просьба присылать по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М. В. Ломоносова, ф-т почвоведения, ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета:

Л. Г. Богатырев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На территории Прикаспийской низменности с конца 70-х годов начался общий подъем уровня грунтовых вод, приводящий к засолению и осолонцеванию всех компонентов почвенного покрова, в том числе - исходно незасоленных и несолонцеватых лугово-каштановых почв западин, формирующих в сочетании с солончаковыми солонцами на повышениях микрорельефа основной фон почвенного покрова. Подъем грунтовых вод и процессы засоления почв особенно быстро развиваются на территориях, непосредственно прилегающих к оросительным каналам, где грунтовые воды стоят на глубине 2-3 м и выше. Изучение реакций и механизмов взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами необходимо для прогноза изменения солевого состояния этих почв в условиях подъема уровня грунтовых вод. Этим определяется актуальность работы.

Цель работы - исследовать основные процессы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами в условиях модельных опытов, имитирующих подъем уровня грунтовых вод на целинных участках, вне зоны влияния оросительных систем, и на территориях, прилегающих к оросительным каналам.

Задачи работы:

1. Проведение двух модельных лабораторных опытов по взаимодействию профиля лугово-каштановой почвы с грунтовыми водами, аналогичными по составу и уровню минерализации грунтовым водам на целинных участках и на территориях, прилегающих к оросительным каналам.

2. Оценка изменения количества и состава грунтовых вод в результате взаимодействия с почвой.

3. Оценка изменения содержания и состава легкорастворимых солей (по данным анализа водной вытяжки, суспензий 1:2,5 и фильтратов из паст) в разных генетических горизонтах почвы в результате взаимодействия с минерализованными грунтовыми водами.

4. Оценка изменения состава обменных катионов и степени проявления солонцового процесса в разных генетических горизонтах почвы в результате взаимодействия с минерализованными грунтовыми водами.

5. Оценка изменения содержания карбонатов и ranea в разных генетических горизонтах почвы в результате взаимодействия с минерализованными грунтовыми водами.

6. Выявление реакций и механизмов взаимодействия лугово-каштановых почв с грунтовыми водами и прогноз изменения этих почв при подъеме уровня

грунтовых вод.

Научная новизна. Впервые на основе модельного эксперимента выявлены реакции и механизмы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами и составлен прогноз изменения этих почв при подъеме уровня грунтовых вод. Экспериментально показано, что при непрерывном капиллярном подъеме минерализованных сульфатно-натриевых грунтовых вод в профиле лугово-каштановой почвы в нижних горизонтах Вса и ВССа основным процессом является вытеснение натрием обменного Са; часть Са, поступившего в раствор, осаждается в форме кальцита и гипса, а часть остается в жидкой фазе и перемещается в верхние горизонты с восходящим током раствора преимущественно в форме хлоридов. В верхнем горизонте происходит испарение влаги, концентрирование раствора и осаждение из раствора гипса и хлоридов Са и М§ в форме плохоокристаллизованных сильно гидратированных соединений, т.е. развивается хлоридно-магниево-кальциевое засоление.

Апробация. Основные положения диссертации доложены на 11-ой международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2004» и на заседаниях кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, основных выводов, списка литературы и приложений. Она изложена на страницах, включая машинописного текста и страниц приложений. Список литературы содержит 111 источников, в том числе 23 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Природные условия и почвы Джаныбекского стационара

На основании литературных данных (Роде, Польский, Сиземская, Сапа-нов и др.) характеризуются климатические условия, почвообразующие породы, микрорельеф и комплексный почвенно-растительный покров Джаныбекского стационара, территория которого типична для обширного региона Северного Прикаспия. Освещены вопросы многолетней динамики уровня грунтовых вод и изменения их минерализации; охарактеризованы лугово-каштановые почвы и обсуждены некоторые данные по их изменению в связи с подъемом уровня грунтовых вод.

Глава 2. Литературный обзор

На основании анализа отечественной и зарубежной литературы даны определения засоленных почв, токсичных солей (работы Ковды, Базилевич, Пан-ковой и др.), рассмотрены вопросы токсичного влияния солей на растения (работы Судницына и др.), показатели химического состояния засоленных почв и методы их определения (работы Воробьевой и др.), карбонатные равновесия в почвах (работы Воробьевой и др.), общие понятия о сущности солонцового процесса и условиях его проявления (работы Грачева, Хитрова, Бреслера, Essington и др.). Охарактеризован минералогический состав легкорастворимых солей в засоленных почвах (работы Harvie, Wear, Donner и др.). Дан обзор имеющихся публикаций с результатами модельных опытов по засолению почв (работы Ковды, Максимюк, Николаевой, Судницына, Воробьевой, Топуновой и др.).

Глава 3. Объекты и методы исследования

Объектом исследования были образцы из разреза целинной лугово-каштановой почвы, заложенного на территории Джаныбекского стационара. Образцы отбирали из основных генетических горизонтов А1 (2-30 см), АВ (3051 см), ВСа (51-89 см) и ВССа (89-150 см) в сентябре 2002 года.

Модельный опыт проводили в двух вариантах, в которых использовали модельные грунтовые воды (МГВ), различающиеся по минерализации и составу (табл.1). В первом варианте опыта использовали среднеминерализованную воду, состав которой соответствует среднему составу грунтовой воды под луго-во-каштановыми почвами с целинной территории Джаныбекского стационара. В дальнейшем эта грунтовая вода обозначается как «целинная». Во втором варианте опыта использовали сильноминерализованную воду, которая по минерализации и составу соответствовала средним величинам для грунтовых вод вблизи канала Палласовской оросительной системы. В дальнейшем эта грунтовая вода обозначается как «приканальная». Состав МГВ в обоих вариантах опыта в целом сульфатно-натриевый.

В две колонки высотой 150 см и диаметром 9,5 см засыпали образцы слоями в той последовательности, в какой они находились в соответствующих горизонтах в изученном разрезе. Мощности слоев в колонках соответствовали мощностям горизонтов в нативной почве. Нижнюю часть колонок с почвой (15 см, нижняя часть горизонта ВССа) помещали в сосуды с МГВ. Почва в нижних слоях колонок полностью насыщалась водой, выше лежала зона капиллярного подъема. Сверху создавалась зона поверхностного испарения, соли с капиллярными растворами поднимались к поверхности, где осаждались, образуя корку.

Таким образом, моделировали процесс засоления почвы минерализованными грунтовыми водами при стоянии их уровня на глубине около 1,5 м.

Модельный эксперимент длился 10 месяцев. После его окончания был отобран солевой налет на поверхности почв в колонках, колонки были размонтированы, и образцы отдельных генетических горизонтов в трехкратной по-вторности отобраны на анализ. Химические анализы выполняли общепринятыми методами (Воробьева, 1998). Определение активностей ионов проводили методом ИСЭ. Общее содержание карбонатов определяли термическим методом, гипс - химическим методом («Руководство...», 1990). Минералогический состав легкорастворимых солей определяли методом рентген-дифрактометрии. Полученные данные подвергались статистической обработке (Дмитриев, 1995). Расчет равновесий проводили по программам LIBRA и VMINTEQ.

Глава 4. Результаты и обсуждение

4.1. Изменение минерализации и состава грунтовых вод в ходе модельного опыта

Изменение минерализации и состава «целинной» грунтовой воды в ходе модельного опыта. «Целинная» модельная грунтовая вода (МГВ) имеет минерализацию 6 г/л (табл. 1), величина SAR равна 13, что соответствует по Ричар-дсу (1953, цит по Орлов, 1992) и Эссингтону (Essington, 2004) высокой опасности осолонцевания и засоления почв при возможном взаимодействии этой воды с почвой. После окончания опыта в составе МГВ произошло достоверное снижение концентрации Na+ и Са2+ и увеличение содержания Mg2+ и К+. В анионной части достоверно понизилась концентрация бикарбонат-иона.

Таблица 1.

Химический состав и значения рН исходных МГВ и МГВ после модельного опыта (средние значения из трех повторностей, доверительный интервал при Р=0,9)

Образец МГВ ммоль экв / л Сумма солей, г/л pH

Na" К* Ca Mg24 so42- er нсо, CO,2'

«Целинная» исходная 56,00 0 24,00 12,00 60,00 28,00 4,63 0,25 6,08 7,77

«Целинная» после опыта 46,75 ±1,84 0,21 ±0 17,47 ±0,78 17,83 ±3,41 58,13 ±12,78 29,31 ±3,53 1,86 ±0,06 0 5,59 ±0,59 7,60

«Приканальная» исходная 255,00 0 25,00 60,00 264,00 66,00 9,10 2,35 22,73 8,24

«Приканальная» после опыта 238,92 ±14,7 0,22 ±0,01 11,40 ±0,94 65,40 ±1,75 273,20 ±17,17 67,16 ±7,71 2,61 ±0,19 0 22,51 ±0,53 7,87

Изменение минерализации и состава «приканальной» грунтовой воды в ходе модельного опыта. Минерализация «приканальной» MTB - 23 г/л (табл. 1), величина SAR соответствует 39, что означает очень высокую опасность осолонцевания и засоления при возможном взаимодействии этой воды с почвой. В результате эксперимента не изменилась общая минерализация MTB, и их состав остался сульфатно-натриевым, но произошло уменьшение концентрации Na+, Са2+ и бикарбонат-иона и увеличение содержания Mg2+ и К+.

Таблица 2.

Баланс ионов в MTB до и после проведения модельного опыта, количество поглощенных почвой ионов (разность), доля поглощенных почвой ионов от их исходного содержания ("целинной" MTB израсходовано 8,195 л, осталось 0,255 л; "приканальной" MTB израсходовано 7,450 л, осталось 1,050 л)

Образец МГВ ммоль экв Сумма солей, г

Na* К+ Ca Мй^ so,'- er HCO, COj2'

«Целинная» исходная 458,92 0 196,68 98,34 491,70 229,46 37,94 2,05 49,79

«Целинная» после опьпа 11,92 0,05 4,45 4,55 14,82 7,47 0,47 0 1,43

Разность -447,00 0,05 -192,23 -93,79 -476,88 -221,99 -37,47 -2,05 -48,36

Доля ПОГЛ. ионов,% 97 - 98 95 97 97 99 100 97

«Приканальная» исходная 1899,75 0 186,25 447 1966,8 491,70 67,80 17,51 169,31

«Приканальная» после опыта 250,87 0,23 11,97 68,67 286,86 70,52 2,74 0 23,63

Разность -1648,88 0,23 -174,28 -378,33 -1679,94 -421,18 -65,06 -17,51 -145,68

Доля погл. ионов,% 87 - 94 85 85 86 96 100 86

Расчеты, сделанные с учетом изменения объема оставшихся МГВ и их состава показывают, что из грунтовых вод в почву поступило 97% и 86% от исходного суммарного содержания солей в опытах соответственно с «целинной» и «приканальной» МГВ (табл. 2).

4.2. Состав водных вытяжек из исходных образцов лугово-каштановой почвы и из образцов после взаимодействия с модельными грунтовыми водами

Состав водных вытяжек в исходных образцах лугово-каштановой почвы (табл. 3). В исходной лугово-каштановой почве сумма солей во всех горизонтах не превышает 0,03%, что по существующим критериям (Зайдельман, 1996, «Классификация...», 1977, 1997, 2004) позволяет отнести эту почву к незасо-ленным. В составе водной вытяжки преобладают ионы Са2+, М§2+ и НСОз", которые относительно равномерно распределены в профиле. Такой состав растворимых солей по данным, полученным в 50-60-е годы прошлого столетия, был типичен для целинных лугово-каштановых почв западин исследуемой территории (Роде, Польский, 1961). В небольшом количестве присутствует также ион СГ, что, вероятно, связано с подъемом уровня грунтовых вод в последние деся-

тилетия и подтверждает результаты исследований последних лет (Соколова и др., 2002, Сиземская, Бычков, 2005).

Таблица 3.

Химический состав водной вытяжки из исходных образцов почвы и образцов после модельного опыта (средние значения из трех повторностей, доверительный интервал при Р=0,9)

Горизонт ммоль экв/кг Сумма солей, г/кг

Na* r ! Ca2* 1 Mg" 1 so( C1 HC03

Исходная почва

AI 0,46 ±0,05 0,49 ±0,04 0,42 ±0,24 0,75 ±0,42 0,40 ±0 1,69 ±0,67 0,33 ±0,10 0,15 ±0,02

AB 0,46 ±0,05 0,48 ±0,05 1,17 ±0,24 1,08 ±0,64 0,47 ±0,19 0,98 ±0,33 1,57 ±0,10 0,22 ±0,02

Вс. 0,42 ±0,11 0,47 ±0,03 3,58 ±0,24 0 0,47 +0,19 1,04 ±0,19 2,23 +0,20 0,30 ±0,01

ВСс 0,46 ±0,05 0,41 ±0,08 2,58 ±0,49 0,67 ±0,24 0,27 ±0,19 1,17 ±0,49 _, 2,97 ±0,10 0,32 ±0,02

Почва после взаимодействия с «целинной» МГВ

AI Т* 1,96 ±0 12,35 ±0,05 tt 41,83 ±0,49 tt 12,83 ±0,97 tt 14,20 ±0,68 tt 40,69 ±2,66 0,50 ±0,29 tt 3,28 ±0,15

AB 1,31 ±0,95 t 1,11 ±0,30 tt 15,13 ±1,65 t 4,50 ±1,46 tt 17,69 ±2,05 t 7,67 +0,25 1,63 ±0,10 t 1,72 +0,06

Вс, t 7,58 ±0,74 t 0,87 ±0,08 t 12,67 ±1,22 tt 5,67 ±0,24 tt 17,73 ±0,19 t 7,61 ±0,28 2,07 ±0,20 t 1,78 ±0,03

ВСс tt 15,64 ±0,54 0,38 ±0 t 4,42 ±0,49 t 3,92 ±1,29 tt 17,47 ±1,67 t 6,73 ±0,33 2,77 ±0,10 t 1,76 ±0,07

Почва после взаимодействия с «приканальной» MTB

AI f 2,83 ±0,31 t 2,19 ±0,06 tt 68,25 ±1,27 tt 25,25 ±2,64 tt 22,24 ±0,36 tt 71,57 ±0,82 0,10 tt 5,43 ±0,03

AB tt 9,24 ±0 t 1,05 ±0 tt 14,92 ±0,64 t 9,17 ±0,97 tt 20,40 ±2,43 tt 15,89 ±0,83 1,57 ±0,83 tt 2,30 ±0,09

Вс. tt 75,05 ±1,70 t 0,88 ±0,43 t 9,77 ±1,57 tt 7,29 ±1,64 tt 82,73 ±6,46 tt 16,93 ±0,42 4,00 ±0,29 tt 6,86 ±0,37

ВСс tt 103,62 ±2,12 t 0,64 +0,08 t 22,67 ±1,71 tt 16,42 ±0,95 tt 140,93 +9,84 tt 16,48 ±0,72 3,33 ±0,87 tt 10,61 ±0,49

Т - величина содержания после завершения опыта достоверно (при Р=0,9) превышает исходную величину; 1"!' - величина содержания после завершения опыта достоверно (при Р=0,9) превышает исходную величину на порядок и более

Состав водных вытяжек из образцов лугово-каштановых почв после взаимодействия с «целинной» MTB (табл. 3). По данным водной вытяжки после взаимодействия исходной лугово-каштановой почвы с «целинной» MTB во всех горизонтах сумма солей увеличилась в несколько раз. Во всех горизонтах почвы в составе водной вытяжки достоверно увеличились концентрации ионов Na+, К+, Са2+, Mg2+, СГ и S042". Содержание НС03" статистически значимо не изменилось. Максимум суммы солей наблюдается в верхнем горизонте AI (3,28 г/кг). В нижележащих горизонтах распределение солей достаточно равномерное (около 1,7 г/кг). Аккумуляция солей в верхнем горизонте связана тем, что MTB с растворенными в них солями в ходе опыта подтягивались к поверхности, испарялись, а содержащиеся в них соли накапливались в верхнем горизонте и на поверхности почвы в виде солевого налета. Такой тип распределения

легкорастворимых солей характерен для солончаков («Классификация...», 1977,1997,2004).

По типу и степени засоления, определенной по сумме солей («Классификация...», 1977), горизонт А1 характеризуется как сильно засоленный хлорид-но-магниево-кальциевый, а горизонты АВ, Вса и ВССа - как слабо засоленные хлоридно-сульфатно-натриево-кальциевые. По «Классификации...» (2004) гор. А1 - хлоридно-магниево-кальциевый, АВ - сульфатный (гипсовый) магниево-кальциевый, Вса - сульфатный (гипсовый) натриево-кальциевый, ВССа - сульфатный (гипсовый) натриевый.

Максимальная концентрация ионов Иа+ в водной вытяжке наблюдается в нижнем горизонте ВССа (15,6 ммоль экв/кг), возрастая вниз по профилю. Максимумы содержания ионов Са2+ и М§2+ наблюдаются в верхнем горизонте А1, с глубиной их концентрация резко уменьшается. Концентрация ионов 8042" значительно увеличилась, распределение по профилю сульфат-ионов достаточно равномерное при незначительном уменьшении их количества в верхнем горизонте. Максимальная концентрация иона СГ наблюдается в верхнем горизонте А1, вниз по профилю она уменьшается, оставаясь достоверно выше, чем в исходных образцах.

Состав водных вытяжек из образцов лугово-каштановых почв после взаимодействия с «приканальной» МГВ (табл. 3). После взаимодействия с «приканальной» МГВ во всех горизонтах наблюдается увеличение концентрации всех ионов, кроме НС03" на 1-2 порядка при хорошо выраженной дифференциации по профилю общего количества и состава солей. Отмечается два отчетливых максимума в распределении солей. Один из них приходится на верхний горизонт А1, и его происхождение связано, гак же как и в варианте опыта с «целинной» водой, с подтягиванием минерализованного раствора к поверхности с последующим испарением воды и осаждением солей. Таким образом, в опыте с «приканальной» водой также можно фиксировать проявление солончакового процесса. В составе солей в этом горизонте отчетливо преобладают хлориды Са + и Мё2+ также, как и в опыте с «целинной» МГВ. Второй максимум солей приурочен к нижним горизонтам ВСа и ВСса, и его образование можно объяснить тем, что эти горизонты непосредственно контактировали с сильноминерализованной МГВ. Это подтверждается тем, что в составе водной вытяжки из горизонтов Вса и ВССа резко преобладают сульфаты так же, как и в МГВ. После взаимодействия исходной лугово-каштановой почвы с «приканальной» МГВ по типу и степени засоления, определенной по сумме солей («Классификация...», 1977), горизонт А1 характеризуется как очень сильно засоленный хлоридно-магниево-кальциевый, горизонт АВ - как слабо засоленный хлоридно-сульфатно-магниево-кальциевый, горизонты ВСа и ВСса — как сильно засоленные сульфатно-натриевые. По «Классификации...» (2004) тип засоления следующий: горизонт А1 - хлоридный магниево-кальциевый, АВ -хлоридно-сульфатно-магниево-кальциевый, Вса и ВСса - сульфатный (гипсовый) натриевый.

Таким образом, в обоих вариантах опыта при воздействии на почву МГВ сульфатно-натриевого состава фиксируется отчетливое преобладание хлоридов

Са и в составе водной вытяжки из верхнего горизонта А1, т.е. происходит не только засоление почвы, но и изменение типа засоления по сравнению с МГВ. Эту закономерность можно объяснить следующим образом. При воздействии сульфатно-натриевых МГВ на почву с резким преобладанием Са2+ и Mg2+ в ППК начинается вытеснение натрием обменного кальция из ППК и капиллярный подъем обогащенной Са2+ и Мё2+ воды. Из анионов наиболее миграционно-способным является СГ, поэтому вверх движутся именно хлориды Са2+ и Мё , и именно они накапливаются в верхнем горизонте при испарении влаги. Этому процессу способствует более высокая по сравнению с другими солями растворимость хлоридов щелочноземельных металлов. Сульфат-ион обладает меньшей подвижностью и частично может осаждаться в виде гипса. Сульфаты и щелочных, и щелочноземельных металлов имеют меньшую растворимость по сравнению с хлоридами.

4.3. Активности ионов в суспензиях 1:2,5 в исходных образцах лугово-каштановой почвы и в образцах после проведения модельного эксперимента

Активности ионов в суспензиях 1:2,5 в исходных образцах лугово-каштановой почвы (табл. 4). Образцы верхних горизонтов А1 и АВ исходной почвы характеризуются соответственно нейтральной и слабощелочной реакцией и имеют значения рН 7,1 и 7,7 соответственно. В нижележащих карбонатных горизонтах значения рН повышаются до 7,9-8,1. Исходная лугово-каштановая почва характеризуется низкими значениями активностей ионов К', Са2+ и СГ, которые измеряются десятыми долями ммоль/л, без существенной дифференциации по горизонтам. Только для иона К+ наблюдается закономерное сни-

Таблица 4.

Значения рН и активности ионов в надосадочной жидкости суспензий 1 '2,5 из исходных образцов почвы и образцов после модельного опыта (средние значения из трех повторностей, доверительный интервал при Р=0,9)

ммоль/л

Горизонт N3* К+ . Са _ , СГ рН

Исходная почва

А1 0,12*0,02 0,22±0,03 0,39*0,01 0,19*0,01 7,08

АВ 0,11±0 0,19*0 0,57*0,01 0,17*0,01 7,67

Вс. 0,09*0 0,16*0 0,70*0,02 0,15±0,03 7,91

ВСс 0,11*0,03 0,13+0 0,53*0,01 0,15*0,01 8,15

Почва после взаимодействия с «целинной» МГВ

А1 0,45*0,04 0,78*0,02 5,55*0,86 11,06±2,83 7,13

АВ 0,25*0,03 0,41±0,06 2,34*0,51 3,75*0,41 7,70

ВСс, 2,08*0,20 0,30±0,03 2,14*0,17 3,77±0,08 7,97

ВСс. 5,76*0,45 0,10x0 1,04±0,14 2,66*0,34 8,04

Почва после взаимодействия с «приканальной» МГВ

А1 0,94*0,17 0,73*0,03 11,17±1,77 20,75*1,70 7,23

АВ 4,30*0,42 0,29*0,04 3,29*0,27 8,09*1,23 7,63

Вс. 22,31 ±4,19 0,12±0,03 0,39*0,11 7,90*1,07 8,12

ВСс, 28,78*6,36 0,16*0,02 2,07*0,43 8,05*1,73 8,01

жение активности с глубиной в связи с тем, что калий переходит в водную фазу суспензии в верхних горизонтах преимущественно из растительных остатков. Отмечается также снижение активности иона Са2+ в верхнем горизонте по сравнению с нижележащими.

Изменение активностей ионов в суспензиях 1:2,5 в образцах лугово-каштановой почвы после взаимодействия с «целинной» МГВ (табл. 4). После взаимодействия с МГВ произошло резкое увеличение активностей всех определяемых ионов. Величины рН достоверно не изменились ни в одном из горизонтов. Профильное распределение величин активностей ионов Иа+, К+, Са2+ и СГ в лугово-каштановой почве после взаимодействия с «целинной» МГВ в целом повторяет закономерности распределения этих ионов в водной вытяжке.

Изменение активностей ионов в суспензиях 1:2,5 в образцах лугово-каштановой почвы после взаимодействия с «приканальной» МГВ (табл. 4). После взаимодействия с «приканальной» МГВ произошло увеличение активностей всех определяемых ионов в еще большей степени, чем после взаимодействия с «целинной» МГВ. Профильное распределение величин активностей ионов К+, Са2+ и СГ в лугово-каштановой почве после взаимодействия с «приканальной» МГВ в целом повторяет закономерности распределения этих ионов в водной вытяжке.

4.4. Состав фильтратов из насыщенных водой почвенных паст из исходных образцов лугово-каштановой почвы и образцов после проведения модельного эксперимента

Состав фильтратов из насыщенных водой почвенных паст из исходных образцов лугово-каштановой почвы (табл. 5). Закономерности, касающиеся состава и профильного распределения отдельных ионов в фильтратах из насыщенных водой паст, в целом повторяют закономерности, свойственные водной вытяжке и активностям ионов в суспензиях. В исходных образцах лугово-каштановой почвы катионы в фильтратах представлены почти целиком Са и М§, среди анионов преобладает бикарбонат-ион; существенной дифференциации какого-либо из ионов по профилю не наблюдается. Фильтраты имеют низкие величины электропроводности (0,3-0,4 с18т"'). По существующим градациям (ЕвБт^оп, 2004) такие величины ЭП не являются опасными даже для наиболее чувствительных к засолению культур.

По данным расчета по программе УМНМТЕО, фильтраты имеют низкую ионную силу (0,0044-0,0079 моль/л); хлор, натрий и калий в фильтратах представлены только свободными ионами СГ, и К+, кальций и магний представлены свободными ионами Са2+ и Mg на 95-98%, свободный Б04 "-ион составляет только 80-89% от общей концентрации сульфатов. Остальная часть Са, Mg и сульфатов входит преимущественно в состав ионных пар. Расчетные значения парциального давления С02 оказались близкими во всех горизонтах, кроме горизонта АВ, и варьировали в пределах 0,002-0,003 атм, что соответствует лите-

ратурным данным для фильтратов из паст из суглинистых черноземов (Воробьева, Выродова, 1986). В горизонте АВ величина РСог возрастает в 5-6 раз по сравнению с остальными горизонтами. Возможно, выявленное различие связано с утяжелением гранулометрического состава в горизонте АВ.

Таблица 5.

Химический состав, значения рН, электропроводности (ЭП), вАЯ фильтратов из насыщенных водой почвенных паст из исходных образцов и образцов после модельного опыта (средние значения трех повторностей, доверительный интервал при Р=0,9)

Гори- ммоль экв / л Сумма эп, рН ЧАИ

зонт Ыа* К* От во/ С1 нсо/ солей, г/л (Вт"1

Исходная почва

А1 0,26 ±0 0,24 ±0,14 1,50 0,67 ±0,49 0,08 ±0 0,84 ±0,19 3,17 ±2,27 0,30 ±0,21 0,4 ±0,2 7,69 0,2

АВ 0,22 ±0,06 0,18 ±0,04 1,67 ±0,49 1,17 ±0,49 0,11 ±0,08 0,78 ±0 2,60 ±0 0,25 +0,01 0,3 ±0 7,13 0,2

Вс. 0,18 ±0,03 0,19 ±0,02 3,67 ±0,49 0,67 ±0,49 0,20 ±0,12 0,91 ±0,19 3,40 ±0,29 0,34 ±0,01 0,4 ±0 7,84 0,1

ВСс. 0,22 ±0,06 0,16 ±0,07 1,83 ±0,49 1,17 ±0,49 0,25 ±0,04 0,84 ±0.19 2,47 ±0,39 0,25 ±0,01 0,3 ±0 7,99 0,2

Почва после взаимодействия с «целинной» МГВ

А1 ТТ» 3,44 ±0,71 Т 1,05 ±0,17 ТТ 58,67 ±7,80 ТТ 12,00 ±3,38 ТТТ 16,49 ±2,46 ТТ 54,34 ±8,36 i 1,27 ±0,19 ТТ 4,24 ±0,59 6,1 ±1,1 6,98 0,6

АВ т 1,63 ±0 т 0,53 ±0,07 ТТ 25,67 ±4,25 Т 4,00 ±2,23 ТТТ 15,95 ±1,76 ТТ 13,26 ±2,28 2,23 ±0,10 т 2,01 +0,22 2,8 ±0,2 7,38 0,4

Вс, тт 9,53 ±4,83 Т 0,41 ±0,19 Т 22,67 ±8,66 т 5,33 ±1,76 ТТ 19,79 ±9,70 ТТ 13,45 ±4,28 4. 2,40 ±0,29 т 2,33 +0,85 3,1 ±0,8 7,73 2,5

ВСс ТТТ 22,17 ±0 т 0,31 ±0,03 ТТ 20,33 ±4,25 Т 3,00 ±2,33 ТТТ 28,80 ±5,89 ТТ 14,75 ±1,15 2,10 ±0,45 ТТ 3,00 +0,44 3,9 ±0,3 7,78 6,5

Почва после взаимодействия с «приканальной» МГВ

А1 тт 12,46 ±2,11 Т 1,36 ±0,09 ТТ 126,67 ±19,9 ТТ 28,33 +6,45 ТТТ 23,67 ±0,97 ТТТ 136,50 ±17,10 1,97 +0,52 ТТ 9,31 ±1,02 10,7 ±1,0 7,04 1,4

АВ ТТ 17,93 ±1,59 Т 0,62 ±0,06 ТТ 38,17 ±11,83 ТТ 8,42 ±6,54 ТТТ 6,40 ±4,05 ТТ 35,16 ±2,20 2,43 ±1,07 ТТ 3,96 ±0,30 5,3 ±0,4 7,51 3,7

Вс ТТТ 130,43 ±63,54 Т 0,61 ±0,04 ТТ 18,33 ±2,44 ТТ 12,08 ±2,44 ТТТ 118,00 ±58,86 ТТ 36,98 ±7,10 4,93 ±1,16 ТТ 10,81 ±4,55 10,8 ±2,4 7,92 33,2

ВСс ТТТ 166,93 ±10,21 Т 0,57 ±0,08 ТТ 24,17 ±4,87 ТТ 33,33 ±2,44 ТТТ 172,00 ±5,85 ТТ 37,05 ±2,87 3,64 ±2,72 ТТ 14,54 ±0,69 12,8 ±0,5 7,99 31,2

* - Т - величина содержания после завершения опыта достоверно (при Р=0,9) превышает ис-

ходную величину; ТТ - величина содержания после завершения опыта достоверно (при Р=0,9) превышает исходную величину на порядок и более; ТТТ - величина содержания после завершения опыта достоверно (при Р=0,9) превышает исходную величину на 2 порядка и более; 4- - величина содержания после завершения опыта достоверно (при Р=0,9) ниже исходной величины.

По величинам индекса насыщенности SI, рассчитанного по программе VMINTEQ, можно сделать заключение, что во всех образцах из бескарбонатных горизонтов AI и AB наблюдается недонасыщенность жидкой фазы по любому из минералов или условия, близкие к равновесию по кальциту. В карбонатных горизонтах Вса и ВСса фильтраты из всех образцов слабо пересыщены по кальциту, доломиту и арагониту (SI варьирует в пределах 0,21-0,61). Аналогичные результаты были получены и на основании расчета карбонатно-кальциевых равновесий (Воробьева, 1995, Снакин, 1986). На основании величин SI можно заключить, что все исследованные образцы исходной почвы сильно недонасыщены по гипсу.

Состав фильтратов из насыщенных водой почвенных паст из образцов лугово-каштановой почвы после взаимодействия с «целинной» MTB (табл. 5Y Основные закономерности, касающиеся состава и профильного распределения ионов в насыщенных водой пастах после взаимодействия образцов с «целинной» MTB, в целом повторяют закономерности, свойственные водным вытяжкам и активностям ионов в суспензиях 1:2,5. После взаимодействия образцов с «целинной» MTB во всех горизонтах концентрации всех ионов, кроме бикарбонат-иона, возрастают по сравнению с исходной почвой. В самом верхнем горизонте AI наблюдается отчетливое накопление хлоридов Ca и Mg, в нижних горизонтах ВСа и ВС( д несколько повышаются концентрации Na+ и SO42" по сравнению с вышележащими горизонтами. С развитием засоления в фильтратах возрастают величины электропроводности до 5,6-6,8 dSm"1 в верхнем горизонте AI и до 2,7-4,1 dSm"1 в нижней части профиля. По существующим градациям (Essington, 2004) эти величины превышают критические значения для чувствительных и умеренно-чувствительных культур.

По данным расчета по программе VMINTEQ, в фильтратах возрастают значения ионной силы до 0,09-0,1 моль/л в горизонте AI и до 0,04-0,06 моль/л -в нижележащих горизонтах. Натрий, калий и хлор по всему профилю на 97100% представлены свободными ионами Na+, К+ и СГ. Доля свободных ионов Са2+ и Mg2+ от общей концентрации этих элементов в фильтрате снижается от 87-90% в горизонте AI до 67-81 % в нижележащих горизонтах. Доля свободных SC>42~-hohob от общей концентрации сульфатов возрастает от 50% в горизонте AI до 70% в нижней части профиля. Остальная часть кальция, магния и сульфат-ионов представлена ионными парами.

Расчетные значения РС02 в системе снижаются от 0,004-0,007 атм в горизонте AI до 0,001-0,002 атм в нижележащих горизонтах. По индексам насыщенности фильтраты из паст сильно пересыщены по кальциту, доломиту и арагониту и несколько недонасыщены по гипсу.

Состав фильтратов из насыщенных водой почвенных паст из образцов лугово-каштановой почвы после взаимодействия с «приканальной» MTB (табл. 5). Закономерности, касающиеся состава и профильного распределения ионов в насыщенных водой пастах после взаимодействия образцов с «приканальной» MTB, в целом повторяют закономерности, свойственные водным вытяжкам и активностям ионов в суспензиях 1:2,5. После взаимодействия образцов с «приканальной» MTB во всех горизонтах концентрации всех ионов, кроме бикарбо-

нат-иона, резко возрастают по сравнению с исходной почвой. В самом верхнем горизонте А1 наблюдается отчетливое накопление хлоридов Са и в нижних горизонтах резко повышаются концентрации »а+ и БС^2". С развитием засоления в фильтратах возрастают величины электропроводности - соответственно до 10-11 сйт"1 и 9-13 ёЯт"1 в верхнем горизонте А1 и в нижней части профиля. Эти величины ЭП по принятым градациям (ЕББ^гоп, 2004) превышают критические значения даже для наиболее толерантных культур.

По данным расчета по программе УМ1КГН0>, в фильтратах возрастают значения ионной силы до 0,2 моль/л в горизонте А1 и до 0,1-0,2 моль/л - в нижележащих горизонтах. Натрий, калий и хлор по всему профилю на 89-97% представлены свободными ионами Ма+, К+ и СГ. Доля свободных ионов Са2+ и М§2+ от общей концентрации этих элементов в фильтрате постепенно снижается от 90-92% в горизонте А1 до 40-50% в нижних горизонтах. Доля свободных БО^-ионов от общей концентрации сульфатов возрастает от 40% в горизонте А1 до 60-70% в нижней части профиля. Остальная часть кальция, магния и сульфат-ионов представлена ионными парами. Расчетные значения Рсог в системе снижаются от 0,004-0,007 атм в горизонте А1 до 0,001-0,002 атм в нижележащих горизонтах. По индексам насыщенности фильтраты из паст сильно пересыщены по кальциту, доломиту и арагониту и близки к условиям равновесия по гипсу.

Зависимости между величинами рН и щелочностью в исходных почвах и в почвах после взаимодействия с «целинной» и «приканальной» МГВ приблизительно описываются карбонатно-кальциевыми равновесиями.

Таким образом, состав фильтратов из паст после взаимодействия с «целинной» и «приканальной» МГВ тоже фиксирует развитие солончакового процесса, аккумуляцию в верхнем горизонте солей с максимальной растворимостью - хлоридов Са и Mg и накопление в нижней части профиля сульфатов непосредственно осадившихся из оставшейся в образцах МГВ.

4.5. Влияние степени разбавления на состав жидкой фазы

Полученные нами данные показывают, что влажность насыщенных водой почвенных паст, из которых получали фильтраты, была равна приблизительно 30% от массы воздушно-сухой почвы. Это значит, что отношение почва : вода составляло примерно 3:1, т.е. было в 15 раз меньше, чем в водной вытяжке.

В исходной почве концентрация большинства индивидуальных ионов в фильтратах из паст превышает таковую в водных вытяжках в число раз, отличное от 15, что становится очевидным при сравнении данных табл. 5 и 6. Аналогичная картина наблюдается и в почвах после взаимодействия с «целинной» и «приканальной» МГВ - в большинстве образцов концентрация С1 и Са при переходе от вытяжки к фильтрату увеличивается в 8-19 раз. Отсутствие единой закономерности и несоответствие различий в концентрациях различиям в степени разбавления можно объяснить рядом причин. Вс-первых, все исследован-

ные показатели характеризуются значительным пространственным варьированием, с учетом того обстоятельства, что водные вытяжки и пасты делаются из разных навесок. Во-вторых, при больших разбавлениях, которые осуществляются при приготовлении водной вытяжки, в системе могут происходить дополнительные реакции катионного обмена, изменяющие соотношение катионов в жидкой фазе и в ППК (Воробьева, 1998). В-третьих, фильтраты из паст по сравнению с водными вытяжками имеют более низкие значения рН за счет большего количества адсорбированного С02, что может приводить к дополнительному растворению кальцита (Воробьева, 1998). Возможно, что концентрация ионов 1С" частично контролируется реакцией осаждения-растворения иллитов, а частично - реакцией катионного обмена с другими катионами.

Таблица 6.

1 оризонт ммоль экв / л Сумма солей, г/л

К' Си1" М82* 80„2 С1 НСО;

Исходная почва

А1 0,10 ±0,01 0,10 ±0,0! 0,08 ±0,05 0,15 ±0,08 0,08 ±0 0,34 ±0,13 0,07 ±0,02 0,03 +0,003

АВ 0,10 ±0,01 0,10 ±0,01 0,23 ±0,05 0,22 ±0,13 0,09 ±0,04 0,20 +0,07 0,31 ±0,02 0,04 ±0,003

Ви 0,09 ±0,03 0,09 ±0,01 0,72 +0,05 0,02 ±0,05 0,09 +0,04 0,21 ±0,04 0,45 +0,04 0,06 ±0,003

ВСс. 0,10 ±0.01 0,08 ±0,02 0,52 ±0,10 0,13 ±0,05 0,05 ±0,04 0,23 ±0,10 0,59 ±0,02 0,06 ±0,005

Почва после взаимодействия «целинной» МГВ

А1 0,39 ±0 0,47 ±0,01 8,37 +0,10 2,57 +0,19 2,84 ±0,14 8,14 +0,53 0,10 ±0,06 0,66 ±0,03

АВ 0,26 ±0,19 0,22 ±0,06 3,03 +0,33 0,90 ±0,29 3,81 ±0,17 1,53 ±0,05 0,33 ±0,02 0,34 ±0,01

Вс 1,52 ±0,16 0,17 ±0,02 2,53 ±0,24 1,13 ±0,05 3,55 ±0,04 1,52 ±0,06 0,41 ±0,04 0,36 ±0,01

ВСс 3,13 ±0,11 0,08 ±0 0,88 ±0,10 0,78 ±0,26 3,49 ±0,33 1,35 +0,07 0,55 ±0,02 0,35 ±0,01

Почва после взаимодействия с «приканальной» МГВ

А1 0,56 ±0,07 0,44 ±0,01 13,65 ±0,25 5,05 ±0,53 4,45 ±0,07 14,31 ±0,16 0,03 ±0,05 1,09 ±0,01

АВ 1,85 ±0 0,21 ±0 2,98 ±0,13 1,83 ±0,19 4,08 ±0,49 3,18 +0,17 0,31 ±0,02 0,46 ±0,02

Вс 15,01 ±0,34 0,18 ±0,09 1,95 ±0,31 1,46 ±0,33 16,55 ±1,29 3,39 ±0,08 0,80 ±0,06 1,37 ±0,07

ВСс 20,72 ±0,42 0,13 ±0,01 4,53 ±0,34 3,28 ±0,19 28,19 ±1,97 3,30 ±0,14 0,67 +0,17 2,12 ±0,10

Определенную роль с точки зрения возможности установления равновесия в системе почва-раствор играют также разные процедуры приготовления водных вытяжек и фильтратов из паст - в первом случае взбалтывание в течение 3-х мин с последующим фильтрованием, во втором случае - взаимодействие почвы с водой в течение ночи с последующим отсасыванием водоструйным насосом. Последняя операция должна приводить к дополнительному отделе-

нию жидкой фазы из более тонких пор, чем фильтрование. Известно, что в засоленных почвах раствор, находящийся в порах разного размера, имеет разный состав (Судницын и др.). Кроме того, количество переходящих в водные вытяжки и в фильтраты из паст ионов зависит от их абсолютного количества в почве.

Все указанные факторы действуют совместно, в результате чего отношение концентраций ионов в фильтратах из паст и водных вытяжек не соответствует степени разбавления.

4 6. Содержание карбонатов в исходных образцах лугово-каштановой почвы и в образцах после проведения модельного эксперимента

Содержание карбонатов в исходных образцах лугово-каштановой почвы (табл. 7). В исходной лугово-каштановой почве в бескарбонатных горизонтах А1 и АВ суммарная потеря массы при нагревании в интервалах температур 620-780°С и 780-920°С составляет несколько больше 1% и обеспечивается, прежде всего, сгоранием органического вещества и, в меньшей степени, реакцией де-гидроксилации глинистых минералов. В нижележащих карбонатных горизонтах содержание органического вещества не превышает 1% (Колесников, 2004),

Таблица 7

Потеря массы при нагревании по интервалам температур в исходных образцах почвы

и в образцах после модельного опыта (в скобках указан % СаСОз, рассчитанный по данным потери массы при нагревании) (средние значения из трех повторностей, доверительный интервал при Р=0,9)

Горизонт Потеря массы (содержание СаСОз), %

Температурный интервал

620-780 "С I 780-920 "С | Общее содержание

Исходная почва

А1 0,91 ±0,24 (-) 0,19+0,04 (-) 1,10+0,26 (-)

АВ 0,95±0,24 (-) 0,31 ±0,07 (-) 1,26+0,31 (-)

Во 2,36±0,17 (5,37+0,39) 2,58+0,62 (5,87+1,42) 4,94+0,79 (11,23*1,80)

ВСс. 2,11+0,07 (4,80*0,17) 3,04+0,07 (6,90+0,17) 5,15+0,15 (11,70+0,34)

Почва после взаимодействия с «целинной» МГВ

А1 0,82+0,09 (-) 0,23+0,04 (-) 1,06+0,07 (-)

АВ 0,79±0 (- ) 0,22+0 (-) 1,01+0 (-)

Вс 2,51±0,15 (5,70+0,34) 2,20+0,46 (5,00+1,05) 4,71+0,32 (10,70+0,74)

ВСс. т* 2,51+0 (5,70+0) 3,05+0,09 (6,93+0,19) 5,56+0,09 (12,63+0,19)

Почва после взаимодействия с «приканальной» МГВ

А1 0,82+0,09 (-) 0,23+0,26 (-) 1,06+0,20 (-)

АВ 0,67+0,09 (-) 0,31+0 (-) 0,98+0,09 (-)

Вс. 2,57±0,09 (5,83+0,19) 2,07+0,13 (4,70+0,29) 4,63+0,11 (10,53+0,26)

ВСс. т 2,57+0,09 (5,83±0,19) 2,77+0,13 (6,30*0,29) 5.34+0,11 (12,13+0,26)

*- Т -величина содержания после завершения опыта достоверно (при Р=0,9) превышает исходную величину.

поэтому потерю массы при нагревании с известным допущением можно отнести за счет диссоциации карбонатов, и на этом основании рассчитать их содержание в почве. Общее содержание карбонатов в горизонтах Вса и ВССа составляет около 11 %. При этом в горизонте ВСс по сравнению с горизонтом ВСа при одинаковом общем содержании несколько повышено содержание карбонатов, дисссоциирукяцих в области высоких температур. Эта закономерность связана, вероятно, с увеличением с глубиной размера и степени агрегированное™ каль-цитовых кристаллов.

Содержание карбонатов в образцах лугово-каштановой почвы после взаимодействия с «целинной» и «приканальной» MTB. В горизонтах ВССа почвы после взаимодействия и с «целинной», и с «приканальной» MTB достоверно увеличилось на 1% количество карбонатов, диссоциирующих в низкотемпературной области, что можно отнести за счет осаждения кальцита (табл. 7). Логично предположить, что свежеосажденный кальцит будет представлен наиболее тонкодисперсным плохоокристаллизованным материалом, диссоциирующим в более низкотемпературной области. В остальных горизонтах достоверного изменения в содержании карбонатов после взаимодействия с MTB не обнаружено.

4.7. Содержание гипса в образцах лугово-каштановой почвы после взаимодействия с МГВ

В исследованной исходной лугово-каштановой почве гипс отсутствует, что соответствует литературным данным для лугово-каштановых почв изучаемой территории (Роде, Польский, 1961, Колесников, 2004) и подтверждается низкими значениями активности Са +, низкими концентрациями Са и сульфат-иона в водной вытяжке и в фильтратах из паст и отрицательными величинами индекса насыщенности. В таблице 8 представлены данные по содержанию гипса в исследованной почве после взаимодействия с МГВ. После взаимодействия с МГВ во всех горизонтах в обоих вариантах опыта обнаружен гипс в количестве 0,08-0,56%, что является следствием осаждения гипса из раствора.

Таблица 8. Содержание гипса в образцах почвы после модельного опыта

Горизонт Гипс, %

Почва после взаимодействия

с «целинной» МГВ

AI 0,16

AB 0,08

Be. 0,22

ВСс. 0,26

Почва после взаимодействия

с «приканальной» МГВ

Al 0,29

AB 0,18

Be 0,52

ВСс. 0,56

4.8. Минералогический состав плотного остатка фильтратов из паст и солевых аккумуляций, образовавшихся при взаимодействии лугово-каштановой почвы с МГВ

В таблице 9 приведены данные о минералогическом составе солей в плотном остатке, полученном выпариванием на стеклышках фильтратов из насыщенной водой почвенных паст, и в солевых аккумуляциях, образовавшихся на поверхности почвы в колонках и на поверхности почвенных частиц в горизонтах ВСа и ВСсл после взаимодействия с «приканальной» MTB.

Таблица 9.

Минералогический состав плотного остатка фильтратов из паст и солевого налета на поверхности почв в колонках и на поверхности почвенных частиц в отдельных горизонтах (полуколичественная оценка по интенсивности рефлексов: + - мало, ++ - средне, +++ - много, ? - присутствие минерала однозначно не диагностируется)

№ Образец Горизонт Минералы

ФИЛЬТРАТЫ ИЗ ПАСТ

1 Почва после взаимодействия AI Бассанит ++, СаС129, карналлит 9

2 с «целинной» МГВ AI Бассанит ++, карналлит 9

3 AB Бассанит +++, астраханит ?, СаС12 9

4 Вс Бассанит ++, галит 9, карналлит 9

5 Вс Бассанит ++, тенардит 9, карналлит 9

6 ВСс, Бассанит +++, галит +

7 ВСс, Бассанит +++, галит +, тенардит ?

8 Почва после взаимодействия AI Бассанит ++, карналлит ?

9 с «приканальной» МГВ AB Бассанит + м, галит ■*■

10 AB Бассанит ++, галит 9, СаС12 ?

11 Вс. Гипс ++, тенардит +, галит ++, кальцит ?

12 ВСс. Гипс++, тенардит (или астраханит) ++, галит++

13 ВСс. Бассанит ++, астраханит +, тенардит+

14 ВСс. Бассанит ++ тенардит +4, галит +

ПОВЕРХНОСТЬ КОЛОНКИ И ПОВЕРХНОС ГЬ ПОЧВЕННЫХ ЧАСТИЦ

15 Почва после взаимодействия Поверхность колонки Гипс ++, тенардит ?, глауберит 9

16 с «целинной» МГВ Поверхность колонки Гипс++, тенардит 9, астраханит 9

17 Почва после взаимодействия Поверхность колонки Гипс +

18 с «приканальной» МГВ Гор Вс. Гипс +, астраханит -+ >

19 Гор. ВСс Астраханит +, тенардит 9, галит 9, кальцит ?

После взаимодействия с «целинной» и «приканальной» MTB во всех горизонтах в плотном остатке фильтратов из паст преобладающим компонентом является бассанит CaS04-0,5H20. Появление этого минерала связано с тем, что осадок солей, образовавшихся на стеклышках после осаждения фильтрата, был сильно гигроскопичен, и препараты солей на стеклышках подверглись прогреву перед рентген-дифрактометрической съемкой. Поэтому осадившийся из раствора гипс был частично дегидратирован и превратился в бассанит. В плотном остатке из горизонта ВСса в варианте опыта с «целинной» MTB и в плотном остатке из горизонта AB в опыте с «приканальной» MTB достоверно диагностирован галит. В нижних горизонтах ВСа и ВССа почвы после взаимодействия с «приканальной» MTB в плотном остатке обнаружены галит, астраханит и тенардит - минералы, которые преобладают в составе солевых выцветов в солон-

маковых солонцах исследуемой территории (Царевский, 1983, Сиземская, 1985, Соколова и др., 1985, Соколова, Царевский, 1986, Соколова, Толпешта, 1994). В составе солевого налета, образовавшегося на поверхности колонок в обоих вариантах опыта, преобладающим компонентом также является гипс, а в составе солевых выцветов, образовавшихся на поверхности почвенных частиц в горизонтах ВСа и ВССа в опыте с «приканальной» МГВ, - гипс, астраханит, тенардит и галит.

Рентген-дифрактометрический анализ достоверно не выявил присутствия хлоридов Са и М§, преобладающих в составе легкорастворимых солей в верхнем горизонте А1, хотя единичные рефлексы можно отнести за счет присутствия этих компонентов. По всей вероятности, хлориды щелочноземельных металлов представлены плохоокристаллизованными сильно гидратированными солями, возможно, кристаллогидратами (Ендовицкий, Минкин, 1987), не дающими отчетливых рефлексов на рентгенограммах.

4.9. Состав обменных катионов в исходных образцах лугово-каштановой почвы и в образцах после проведения модельного эксперимента

Состав обменных катионов в исходных образцах лугово-каштановой почвы (рис. 1). В исходной лугово каштановой почве во всех горизонтах сумма обменных катионов, т.е. эффективная ЕКО, примерно одинакова и варьирует около 170 ммоль экв/кг. Среди обменных катионов преобладает Са2+, содержание которого составляет около 80% от суммы обменных катионов. Доля обменного немного снижается вниз по профилю. Содержание обменного Ыа+ по горизонтам достоверно не изменяется, а обменного К+ - снижается с глубиной.

горизонт

■

О 20 40 60 80 100 обменные катионы, % от суммы _ _ _

ЙК+ В№+ ИМд2+ ОСа2+ 1

Изменение состава обменных Рис. 1. Доли обменных катионов в образцах катионов под воздействием «целин- исходной лугово-каштановой почвы. ной» и «приканальной» МГВ (рис. 2

и 3). Под воздействием «целинной» МГВ достоверных изменений в сумме обменных катионов не произошло. После воздействия «приканальной» МГВ произошло достоверное снижение суммы обменных катионов в горизонтах Вса и ВСса приблизительно на 20-30 ммоль экв/кг. Возможно, что такое снижение

связано с увеличением степени агрегированности частиц под влиянием аккумуляции солей и, в связи с этим, с блокированием части сорбционных центров.

В составе обменных катионов в горизонте AI в опыте с «целинной» MTB, так же как и в эксперименте с «приканальной» МГВ, достоверных изменений не было. В составе обменных катионов статистически подтвержденные изменения произошли в горизонтах ВСа и ВСса, причем в большей степени после взаи-модейевия с «приканальной» МГВ: количество обменного Са2+ снизилось в 4 и 8 раз соответственно, а содержание обменного Na повысилось в 40 и 54 раза по сравнению с исходной почвой и достигло 59 и 66% от эффективной ЕКО.

Полученные данные свидетельствуют о том, что под воздействием и «целинной», и «приканальной» МГВ в горизонтах BCi и ВСса происходит вытеснение обменного Са2+ ионами Na+. В результате воздействия «целинной» МГВ исходно несолонцеватый горизонт BCCd лугово-каштановой почвы по содержанию обменного Na+ стал сильносолонцеватым («Классификация...», 1977) (солонцовым малонатриевым по «Классификации..», 2004), а под воздействием «приканальной» МГВ горизонты ВСа и ВССа по содержанию обменного Na+ стали соответствовать критерию солонца («Классификация...», 1977) (солонцовые многонатриевые по «Классификации...», 2004).

Рис. 2. Доли обменных катионов в образцах лугово-каштановой почвы после взаимодействия с «целинной» МГВ

Рис. 3. Доли обменных катионов в образцах лугово-каштановой почвы после взаимодействия с «приканальной» МГВ.

Вместе с тем, ни в одном из горизонтов визуально не наблюдалось пепти-зации почвенных коллоидов, снижения водопроницаемости и других признаков неблагоприятного изменения физических свойств почвы, характерного для солонцового процесса. К настоящему времени установлено, что степень проявления этих неблагоприятных изменений зависит не только от содержания Na+ в ППК, которая косвенно зависит от величины SAR в жидкой фазе, но и от сте-

пени засоления почв и состава солей (Грачев и др., 1997, Хитров, 1995, Бреслер и др., 1987, Essington, 2004, и др.). Показано, что негативные явления, связанные с солонцовым процессом, особенно активно развиваются при SAR в фильтратах из паст > 13-15 при значениях электропроводности < 4dSm"' (Essington, 2004).

Пользуясь этими критериями и анализируя данные табл. 5, в соответствии с величиной SAR развития осолонцевания можно ожидать в горизонтах ВСа и ВСса после воздействия «приканальной» MTB, но именно в этих горизонтах значения электропроводности поднимаются до 10-12 dSm'1. Поэтому даже при содержании обменного Na+ в ППК, превышающем 60% от ЕКО, в этих горизонтах не приходится ожидать негативных изменений физических свойств почвы. В остальных горизонтах значения SAR в фильтратах из паст не достигают критических значений.

4.10. Процессы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными сульфатно-натриевыми грунтовыми водами и прогноз изменений этих почв в условиях подъема грунтовых вод

При непрерывном поступлении и восходящем капиллярном передвижении минерализованных сульфатно-натриевых грунтовых вод в нижних горизонтах профиля Вса и ВСса лугово-каштановой почвы основным процессом является вытеснение натрием и, возможно, магнием обменного Са из ППК, в результате чего содержание № в ППК возрастает до 60% и более, а в раствор поступает большое количество Са. Несмотря на высокое содержание Ыа в ППК, не наблюдается неблагоприятного изменения физических свойств почвы, характерного для солонцового процесса, поскольку горизонты с максимальными значениями SAR характеризуются высоким содержанием солей.

Часть Са, поступившего в раствор, в горизонтах ВСа и ВСа осаждается в форме кальцита и гипса, а часть остается в жидкой фазе и перемещается в верхние горизонты с восходящим током раствора. Часть сульфат-иона, поступившего в эти горизонты с МГВ, также осаждается в составе гипса, часть - образует ионные пары. Ионы СГ, поступающие с МГВ, обладают значительно большей подвижностью, поэтому вытесненный из ППК Са и присутствующий в составе МГВ М§ перемещаются с восходящим током почвенных растворов преимущественно в форме хлоридов. В самом верхнем горизонте А1 происходит испарение влаги, концентрирование раствора и осаждение из раствора содержащихся в нем солей. В результате в горизонте А1 происходит аккумуляция растворимых солей, прежде всего - хлоридов Са и М£. В некотором количестве осаждается также гипс. Накопление хлоридов Са и Mg, осуществляется в форме пло-хоокристаллизованных сильно гидратированных соединений, не дающих рефлексов на рентгенограммах.

Таким образом, при взаимодействии исходно незасоленных лугово-каштановых почв с минерализованными сульфатно-натриевыми грунтовыми

водами развивается солончаковый процесс, причем в верхнем горизонте А1 за счет реакций катионного обмена происходит изменение типа засоления по сравнению с типом засоления, свойственным грунтовой воде.

На основании проделанного опыта можно ожидать, что аналогичные изменения будут происходить в лугово-каштановых почвах в природных условиях при подъеме уровня минерализованных грунтовых вод сульфатно-натриевого состава.

ВЫВОДЫ

1. Проведен модельный эксперимент в колонках, в котором в течение 10 месяцев осуществлялся капиллярный подъем минерализованных сульфатно-натриевых модельный грунтовых вод (МГВ) через профиль исходно незасолен-ной лугово-каштановой почвы. В первом варианте опыта МГВ по минерализации и составу была аналогична естественным грунтовым водам под лугово-каштановыми почвами на целине («целинная» МГВ), во втором варианте МГВ - грунтовой воде на орошаемом участке вблизи канала («приканальная» МГВ).

2. По данным анализа водной вытяжки, суспензий 1:2,5 и фильтратов из паст после воздействия «целинной» МГВ на исходно незасоленные лугово-каштановые почвы горизонт AI характеризуется как сильно засоленный хло-ридно-магниево-кальциевый, AB - слабо засоленный сульфатный (гипсовый) магниево-кальциевый, Вса - слабо засоленный сульфатный (гипсовый) натрие-во-кальциевый и ВССа - слабо засоленный сульфатный (гипсовый) натриевый. После взаимодействия с «приканальной» МГВ горизонт AI характеризуется как очень сильно засоленный хлоридно-магниево-кальциевый, AB - слабо засоленный хлоридно-сульфатно-магниево-кальциевый, Вса и ВСса - сильно засоленные сульфатные (гипсовые) натриевые.

3. В обоих вариантах опыта при воздействии на почву МГВ сульфатно-натриевого состава наблюдается отчетливое преобладание хлоридов Ca и Mg в составе водной вытяжки и фильтратов из паст в верхнем горизонте AI, т.е. фиксируется не только засоление почвы, но и изменение типа засоления по сравнению с МГВ.

4. В исходных образцах лугово-каштановой почвы карбонаты отсутствуют в горизонтах AI и AB, в нижележащих горизонтах Вса и ВСса содержание карбонатов составляет 11%. После взаимодействия и с «целинной», и с «приканальной» МГВ достоверно увеличилось содержание карбонатов в горизонте ВСса за счет фракции, диссоциирующей при нагревании в области относительно низких температур (620-780°С), что свидетельствует о процессе осаждения

кальцита в этом горизонте. Во всех горизонтах фиксируется процесс осаждения из раствора гипса.

5. В составе солевого налета, образовавшегося на поверхности колонок в обоих вариантах опыта, преобладающим компонентом является гипс, а в составе солевых выцветов, образовавшихся на поверхности образцов из горизонтов Вса и ВСса в опыте с «приканальной» МГВ - гипс, астраханит, тенардит и га-лит. После взаимодействия с «целинной» и «приканальной» МГВ в плотном остатке фильтратов из паст во всех горизонтах преобладающим компонентом является бассанит - минерал с формулой Са804'0,5Н20, образовавшийся из гипса при прогревании препаратов.

6. В исходной лугово-каштановой почве во всех горизонтах среди обменных катионов преобладает Са2+, содержание обменного Ыа+ не превышает 1%. Под воздействием МГВ в составе обменных катионов в горизонтах Вса и ВСса снизилось количество обменного Са и резко возросло количество обменного

(до 66% от ЕКО). Вместе с тем, ни в одном из горизонтов нельзя ожидать неблагоприятного изменения физических свойств почвы, характерного для солонцового процесса, за счет высокой концентрации солей.

7. Полученный материал позволяет сделать заключение о процессах, происходящих в разных горизонтах лугово-каштановой почвы при непрерывном поступлении и капиллярном подъеме минерализованных сульфатно-натриевых грунтовых вод. В нижних горизонтах ВСа и ВССа основным процессом является вытеснение натрием и, возможно, магнием обменного Са. Часть Са, поступившего в раствор, осаждается в форме кальцита и гипса, а часть остается в жидкой фазе и перемещается в верхние горизонты с восходящим током раствора преимущественно в форме хлоридов. В верхнем горизонте А1 происходит испарение влаги, концентрирование раствора и осаждение из раствора гипса и хлоридов Са и М§ в форме плохоокристаллизованных сильно гидратированных соединений. В результате воздействия минерализованных сульфатно-натриевых МГВ лугово-каштановая почва превращается в солончак.

8. Развитие хлоридно-кальциевого засоления у верхней границы капиллярной каймы в лугово-каштановых почвах, выявленное в ходе эксперимента, подтверждает результаты последних исследований в природных условиях на лугово-каштановых почвах в системе агрослесомелиорации.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает сердечную благодарность научному руководителю д.б.н., проф. Т. А. Соколовой за постоянное внимание и помощь в написании диссертации. Автор признателен к.б.н. М. Л. Сиземской и д.б.н. М. К. Сапанову за непосредственное руководство полевыми работами при сборе материала и предоставление неопубликованных данных для диссертации. Автор благодарен к.б.н. Т. Я. Дроновой и к.б.н. И. И. Толпешта - за большую помощь в получении экспериментального материала и консультации, д.с/х.н. Н. Б.Хитрову - за ценные советы и консультации при составлении программы работ, к.с/х.н. Н. С. Никитиной - за помощь в проведении химических анализов, к.б.н. А. В. Колесникову и аспирантке С. Г. Борзенко - за помощь в проведении полевых и лабораторных исследований.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сиземская М. Л., Соколова Т. А., Бычков Н. Н., Володина И. В., Колесников А. В., Сапанов М. К., Субботина И. В., Толпешта И. И. Солевое состояние почв естественных полупустынных и искусственных лесных экосистем Северного Прикаспия (Джаныбекский стационар) // Тезисы докладов совещания «Лесные стационарные исследования: методы, результаты, перспективы. Материалы совещания». - Тула: Гриф и К0,2001. С. 492-494.

2. Володина И. В., Соколова Т. А., Толпешта И. И., Дронова Т. Я., Сиземская М. Л. Опыт совместной интерпретации данных химического состава водной вытяжки и минералогического анализа солевых выцветов и плотного остатка водной вытяжки в солончаковых солонцах // Вестник МГУ, серия 17 Почвоведение, 2002, №2. С. 13-17.

3. Володина И. В., Соколова Т. А., Толпешта И. И., Сиземская М. Л., Дронова Т. Я. Взаимодействие лугово-каштановой почвы с минерализованными грунтовыми водами в условиях модельного эксперимента // Роль почв в биосфере: Труды института почвоведения МГУ-РАН. М.: МАКС Пресс, 2002. Вып. 1. С. 79-106.

4. Володина И. В. Физическое моделирование процессов передвижения и аккумуляции солей в лугово-каштановой почве (на примере почв Джаныбек-ского стационара ИЛ РАН) // Тезисы докладов 11 международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2004», секция Почвоведение, Москва, 2004. С. 25-27.

Подписано в печать 08.11.2005 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 134 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к.102

05 - 2 2 1

РНБ Русский фонд

2006-4 19758

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Володина, Ирина Владимировна

Введение.

Глава 1. Природные условия и почвы Джаныбекского стационара.

Глава 2. Литературный обзор.

Глава 3. Объекты и методы исследования.

Глава 4. Результаты и обсуждение.

4.1. Изменение минерализации и состава грунтовых вод в ходе модельного опыта.

4.2. Состав водных вытяжек из исходных образцов лугово-каштановой почвы и из образцов после взаимодействия с модельными грунтовыми водами.

4.4. Состав фильтратов из насыщенных водой паст из исходных образцов лугово-каштановой почвы и образцов после проведения модельного эксперимента.

4.5. Влияние степени разбавления на состав жидкой фазы.

4.6. Содержание карбонатов в исходных образцах лугово-каштановой почвы и в образцах после проведения модельного эксперимента.

4.7. Содержание гипса в образцах лугово-каштановой почвы после взаимодействия с МГВ.

4.8. Минералогический состав плотного остатка фильтратов из паст и солевых аккумуляций, образовавшихся при взаимодействии лугово-каштановой почвы с МГВ.

4.9. Состав обменных катионов в исходных образцах лугово-каштановой почвы и в образцах после проведения модельного эксперимента.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Реакции и механизмы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами в условиях модельного опыта"

Актуальность темы. На территории Прикаспийской низменности с конца 70-х годов начался общий подъем уровня грунтовых вод, приводящий к засолению и осолонцеванию всех компонентов почвенного покрова, в том числе - исходно незаселенных и несолонцеватых лугово-каштановых почв западин, формирующих в сочетании с солончаковыми солонцами на повышениях микрорельефа основной фон почвенного покрова. Подъем грунтовых вод и процессы засоления почв особенно быстро развиваются на территориях, непосредственно прилегающих к оросительным каналам, где грунтовые воды стоят на глубине 2-3 м и выше. Изучение реакций и механизмов взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами необходимо для прогноза изменения солевого состояния этих почв в условиях подъема уровня грунтовых вод. Этим определяется актуальность работы.

Цель работы — исследовать основные процессы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами в условиях модельных опытов, имитирующих подъем уровня грунтовых вод на целинных участках, вне зоны влияния оросительных систем, и на территориях, прилегающих к оросительным каналам.

Задачи работы: 1. Проведение двух модельных лабораторных опытов по взаимодействию профиля лугово-каштановой почвы с грунтовыми водами, аналогичными по составу и уровню минерализации грунтовым водам на целинных участках и на территориях, прилегающих к оросительным каналам.

2. Оценка изменения количества и состава грунтовых вод в результате взаимодействия с почвой.

5. Оценка изменения содержания карбонатов и гипса в разных генетических горизонтах почвы в результате взаимодействия с минерализованными грунтовыми водами.

6. Выявление реакций и механизмов взаимодействия лугово-каштановых почв с грунтовыми водами и прогноз изменения этих почв при подъеме уровня грунтовых вод.

Объекты исследования — целинные лугово-каштановые почвы солонцовых комплексов Джаныбекского стационара.

Методология исследования — физическое моделирование, математическое моделирование, статистическая обработка имеющихся массовых данных.

Научная новизна. Впервые на основе модельного эксперимента выявлены реакции и механизмы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами и составлен прогноз изменения этих почв при подъеме уровня грунтовых вод. Экспериментально показано, что при непрерывном капиллярном подъеме минерализованных сульфатно-натриевых грунтовых вод в профиле лугово-каштановой почвы в нижних горизонтах Вса и ВСса основным процессом является вытеснение натрием обменного Са; часть Са, поступившего в раствор, осаждается в форме кальцита и гипса, а часть остается в жидкой фазе и перемещается в верхние горизонты с восходящим током раствора преимущественно в форме хлоридов. В верхнем горизонте происходит испарение влаги, концентрирование раствора и осаждение из раствора гипса и хлоридов Са и Mg в форме плохоокристаллизованных сильно гидратированных соединений, т.е. развивается хлоридно-магниево-кальциевое засоление.

Место и время сбора фактического материала: Джаныбекский стационар, расположенный в северо-западной части Прикаспийской низменности, был организован весной 1950 г. Он находится на границе 4

Уральской области Казахстана и Палласовского района Волгоградской области России. Поскольку территория Джаныбекского стационара типична для междуречья Волги и Урала в пределах северной части Прикаспийской низменности, выводы диссертации могут быть распространены на весь этот обширный географический регион. Основной задачей стационара вначале была разработка способов выращивания полезащитных лесных насаждений в исконно безлесной глинистой полупустыне с широким распространением засоленных почв. В дальнейшем стационар перешел к новой, более широкой задаче -разработке методов земледельческого освоения почв, в богарных условиях, с использованием системы агролесомелиоративных мероприятий.

Начиная с момента создания стационара весной 1950 года, на его территории проводились систематические почвенные исследования, глубокое изучение водно-солевого режима солончаковых солонцов. По солевому состоянию почв этих почв накоплен огромный фактический материал. Менее изучены другие почвы солонцового комплекса — лугово-каштановые.

Экспериментальный материал для настоящей работы был собран в сентябре 2002 года. Автор принимал непосредственное участие в проведении модельного эксперимента. Химические анализы, статистическая обработка полученных массовых данных, а также интерпретация полученных данных также принадлежат автору данной работы.

Благодарности: Автор выражает сердечную благодарность своему научному руководителю - профессору, доктору биологических наук Т. А. Соколовой за постоянное внимание и помощь в написании диссертации. Автор признателен к.б.н. М. JI. Сиземской и д.б.н. М. К. Сапанову за непосредственное руководство полевыми работами при сборе материала для диссертации. Также автор выражает благодарность к.б.н. Т. Я. Дроновой и к.б.н. И. И. Толпешта - за большую помощь в получении экспериментального материала и консультации, д.с/х.н. Н. Б. Хитрову - за ценные советы и консультации при составлении программы работ, к.с/х.н. Н. С. Никитиной - за помощь в проведении химических анализов, к.б.н. А. В. Колесникову, аспирантке С. Г. Борзенко за помощь в проведении полевых и лабораторных исследований.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Володина, Ирина Владимировна

Выводы

2. По данным анализа водной вытяжки, суспензий 1:2,5 и фильтратов из паст после воздействия «целинной» МГВ на исходно незаселенные лугово-каштановые почвы горизонт А1 характеризуется как сильно засоленный хло-ридно-магниево-кальциевый, АВ — слабо засоленный сульфатный (гипсовый) магниево-кальциевый, Вса — слабо засоленный сульфатный (гипсовый) натрие-во-кальциевый и ВСса — слабо засоленный сульфатный (гипсовый) натриевый. После взаимодействия с «приканальной» МГВ горизонт А1 характеризуется как очень сильно засоленный хлоридно-магниево-кальциевый, АВ - слабо засоленный хлоридно-сульфатно-магниево-кальциевый, Вса и ВСса - сильно засоленные сульфатные (гипсовые) натриевые.

3. В обоих вариантах опыта при воздействии на почву МГВ сульфатно-натриевого состава наблюдается отчетливое преобладание хлоридов Са и Mg в составе водной вытяжки и фильтратов из паст в верхнем горизонте А1, т.е. фиксируется не только засоление почвы, но и изменение типа засоления по сравнению с МГВ.

4. В исходных образцах лугово-каштановой почвы карбонаты отсутствуют в горизонтах А1 и АВ, в нижележащих горизонтах ВСа и ВСса содержание карбонатов составляет 11%. После взаимодействия и с «целинной», и с «приканальной» МГВ достоверно увеличилось содержание карбонатов в горизонте ВСса за счет фракции, диссоциирующей при нагревании в области относительно низких температур (620-780°С), что свидетельствует о процессе осаждения

122 кальцита в этом горизонте. Во всех горизонтах фиксируется процесс осаждения из раствора гипса.

5. В составе солевого налета, образовавшегося на поверхности колонок в обоих вариантах опыта, преобладающим компонентом является гипс, а в составе солевых выцветов, образовавшихся на поверхности образцов из горизонтов ВСа и ВСса в опыте с «приканальной» МГВ - гипс, астраханит, тенардит и галит. После взаимодействия с «целинной» и «приканальной» МГВ в плотном остатке фильтратов из паст во всех горизонтах преобладающим компонентом является бассанит - минерал с формулой CaS04-0,5H20, образовавшийся из гипса при прогревании препаратов.

6. В исходной лугово-каштановой почве во всех горизонтах среди обменных катионов преобладает Са2+, содержание обменного Na+ не превышает 1%. Под воздействием МГВ в составе обменных катионов в горизонтах ВСа и ВСса снизилось количество обменного Са и резко возросло количество обменного Na+ (до 66% от ЕКО). Вместе с тем, ни в одном из горизонтов нельзя ожидать неблагоприятного изменения физических свойств почвы, характерного для солонцового процесса, за счет высокой концентрации солей.

7. Полученный материал позволяет сделать заключение о процессах, происходящих в разных горизонтах лугово-каштановой почвы при непрерывном поступлении и капиллярном подъеме минерализованных сульфатно-натриевых грунтовых вод. В нижних горизонтах ВСа и ВСса основным процессом является вытеснение натрием и, возможно, магнием обменного Са. Часть Са, поступившего в раствор, осаждается в форме кальцита и гипса, а часть остается в жидкой фазе и перемещается в верхние горизонты с восходящим током раствора преимущественно в форме хлоридов. В верхнем горизонте А1 происходит испарение влаги, концентрирование раствора и осаждение из раствора гипса и хлоридов Са и Mg в форме плохоокристаллизованных сильно гидратированных соединений. В результате воздействия минерализованных сульфатно-натриевых МГВ лугово-каштановая почва превращается в солончак.

Заключение

Проведен модельный эксперимент в двух колонках, в которых в профиль исходно незасоленной лугово-каштановой почвы снизу в течение 10 месяцев непрерывно подавались минерализованные сульфатно-натриевые модельные грунтовые воды (МГВ), по минерализации и составу аналогичные естественным грунтовым водам под лугово-каштановыми почвами на целине («целинная» МГВ) и на орошаемом участке вблизи канала («приканальная» МГВ).

В результате проведенного опыта общая минерализация оставшихся модельных грунтовых вод не изменилась, но произошло изменение их состава: снизилось количество Na и Са и бикарбонат-иона и увеличилось содержание в воде К+. Расчеты, сделанные с учетом изменения объема МГВ и их состава, показывают, что в условиях эксперимента из грунтовых вод в почву поступило 97% и 86% от исходного суммарного содержания солей в опытах соответственно с «целинной» и «приканальной» МГВ.

После воздействия «целинной» МГВ на исходно незаселенные лугово-каштановые почвы по степени и типу засоления, определенному по составу водной вытяжки, горизонт А1 характеризуется как сильно засоленный хлорид-но-магниево-кальциевый, АВ - слабо засоленный сульфатный (гипсовый) маг-ниево-кальциевый, Вса - слабо засоленный сульфатный (гипсовый) натриево-кальциевый, ВСса - слабо засоленный сульфатный (гипсовый) натриевый.

После взаимодействия исходной лугово-каштановой почвы с «приканальной» МГВ по типу и степени засоления, определенному по составу водной вытяжки, горизонт А1 характеризуется как очень сильно засоленный хлоридно-магниево-кальциевый, горизонт АВ - слабо засоленный хлоридно-сульфатной магниево-кальциевый, горизонты Вса и ВСса — сильно засоленные сульфатные (гипсовые) натриевые.

В обоих вариантах опыта при воздействии на почву МГВ сульфатно-натриевого состава фиксируется отчетливое преобладание хлоридов Са и Mg в составе водной вытяжки из верхнего горизонта А1, т.е. происходит не только засоление почвы, но и изменение типа засоления по сравнению с МГВ. Эту закономерность можно объяснить вытеснением натрием обменного кальция из

Л I I

ППК и капиллярным подъемом обогащенной Са и Mg воды. Из анионов наиболее миграционно-способным является СГ, поэтому вверх движутся имен

2+ 2+ но хлориды Са и Mg , и именно они накапливаются в верхнем горизонте при испарении влаги. Этому процессу способствует более высокая по сравнению с другими солями растворимость хлоридов щелочноземельных металлов. Аналогичная закономерность была выявлена последними исследованиями (Бычков, Сиземская, 2005) у верхней границы капиллярной каймы в лугово-каштановых почвах в условиях агролесомелиоративной системы.

Исходная лугово-каштановая почва характеризуется низкими значениями активностей ионов Na+, К+, Са2+ и СГ в суспензиях 1:2,5, которые измеряются десятыми долями ммоль/л, без существенной дифференциации по горизонтам. Только для иона К+ наблюдается закономерное снижение активности с глубиной. Под влиянием «целинной» и «приканальной» МГВ происходит отчетливое

24* "Ь увеличение активности ионов Са , К и СГ в верхнем горизонте А1 и ионов Na+ — в нижней части профиля.

В фильтратах из насыщенных водой паст из исходных образцов лугово-каштановой почвы катионы представлены почти целиком Са и Mg, среди анионов преобладает бикарбонат-ион; существенной дифференциации какого-либо из ионов по профилю не наблюдается; фильтраты имеют низкую ионную силу (0,004-0,006 МУл) и, соответственно, низкие величины электропроводности ( <1 dSm"1). По индексам насыщенности (расчет по программе VMINTEQ) в образцах из бескарбонатных горизонтов наблюдается недонасыщенность жидкой фазы по кальциту, в карбонатных горизонтах фильтраты из всех образцов слабо пересыщены по кальциту. Образцы из всех горизонтов сильно недонасыщены по гипсу. Зависимость между рН и величинами карбонатной щелочности в карбонатных горизонтах удовлетворительно описывается карбонатно-кальциевыми равновесиями.

После взаимодействия образцов с «целинной» МГВ, во всех горизонтах концентрации всех ионов, кроме бикарбонат-иона, в фильтратах возрастают по сравнению с исходной почвой. Так же, как и в водной вытяжке, в самом верхнем горизонте А1 наблюдается отчетливое накопление хлоридов Са и Mg, в

I ^ нижних горизонтах ВСа и ВСса несколько повышается концентрация Na и SO4 " по сравнению с вышележащими горизонтами - соответственно до 22 и 30 ммоль экв/л. С развитием засоления в фильтратах возрастают значения ионной силы (данные расчета по VMINTEQ) до 0,09-0,1 моль/л в горизонте А1 и до 0,04-0,06 моль/л - в нижележащих горизонтах и величины электропроводности - соответственно до 5,6-6,8 и 2,7-4,1 dSm"1 в верхнем горизонте А1 и в нижней части профиля. По существующим градациям эти величины превышают критические значения для чувствительных и умеренно-чувствительных культур. По программе VMINTEQ рассчитано, что натрий, калий и хлор по всему профилю на 97-100% представлены свободными ионами Na+, К+' и С1" соответственно. Доля свободных ионов Са и Mg от общей концентрации этих элементов в фильтрате снижается от 87-90% в горизонте А1 до 67-81% в нижележащих горизонтах. Доля свободных SO4 "-ионов от общей концентрации сульфатов возрастает от 50% в горизонте А1 до 70% в нижней части профиля. По индексам насыщенности фильтраты во всех образцах сильно пересыщены по кальциту, доломиту и арагониту и несколько недонасыщены по гипсу.

После взаимодействия образцов с «приканальной» МГВ во всех горизонтах концентрации всех ионов, кроме бикарбонат-иона, резко возрастают по сравнению с исходной почвой. В самом верхнем горизонте А1 наблюдается отчетливое накопление хлоридов Са и Mg, в нижних горизонтах резко повышаются концентрации Na и SO4 ". С развитием засоления в фильтратах возрастают значения ионной силы (данные расчета по VMINTEQ) до 0,2 моль/л в горизонте А1 и до 0,1-0,2 моль/л - в нижележащих горизонтах и величины электропроводности — соответственно до 10-11 и 9-13 dSm"1 в верхнем горизонте А1 и в нижней части профиля. Эти величины ЭП по принятым градациям превышают критические значения для умеренно-толерантных и даже для толерантных культур. По программе VMINTEQ рассчитано, что натрий, калий и хлор по всему профилю на 89-97% представлены свободными ионами Na+ и К+. Доля

Л I О I свободных ионов Са и Mg от общей концентрации этих элементов в фильтрате постепенно снижается от 90-92% в горизонте А1 до 40-50% в нижних гол ризонтах. Доля свободных SO4 "-ионов от общей концентрации сульфатов возрастает от 40% в горизонте А1 до 60-70% в нижней части профиля. Остальная часть кальция, магния и сульфат-ионов представлена ионными парами. По индексам насыщенности фильтраты из паст во всех образцах сильно пересыщены по кальциту, доломиту и арагониту и близки к условиям равновесия по гипсу.

Зависимость между рН и карбонатной щелочностью для карбонатных горизонтов удовлетворительно описывается карбонатно-кальциевыми равновесиями для систем, содержащих сульфат Na при ионной силе раствора 0,2 л л моль/л и Рсог в интервале атм. Именно такие параметры свойственны карбонатных горизонтам лугово-каштановой почвы после взаимодействия «приканальной» МГВ.

В исходных образцах лугово-каштановой почвы карбонаты отсутствуют в горизонтах А1 и АВ, в нижележащих горизонтах Вса и ВСса содержание карбонатов составляет около 11%. После взаимодействия и с «целинной», и с «приканальной» МГВ достоверно увеличилось содержание карбонатов в горизонте ВСса за счет фракции, диссоциирующей в области низких температур. Предполагается, что в других горизонтах также могло происходить осаждение кальцита, но в небольших количествах, которые не регистрируются методом термического анализа.

В результате взаимодействии лугово-каштановой почвы с «целинной» и «приканальной» МГВ во всех горизонтах происходит процесс осаждения из раствора гипса.

В составе солевого налета, образовавшегося на поверхности колонок в обоих вариантах опыта, преобладающим компонентом также является гипс, а в составе солевых выцветов, образовавшихся на поверхности образцов из горизонтов ВСа и ВСса) после их высушивания - гипс, астраханит, тенардит и галит. После взаимодействия с «целинной» и «приканальной» МГВ во всех горизонтах в плотном остатке фильтратов из паст преобладающим компонентом является бассанит - минерал с формулой CaSC>4 • 0,5Н20, образовавшийся из гипса при прогревании препаратов.

В исходной лугово-каштановой почве во всех горизонтах сумма обменных катионов, т.е. эффективная ЕКО, примерно одинакова и варьирует около 170 ммоль экв/кг. Среди обменных катионов преобладает Са2+, содержание которого составляет около 80-85% от суммы обменных катионов, содержание обменного Mg составляет 11-15%, обменного Na+ — не превышает 1% и по горизонтам достоверно не изменяется, обменного К+ — снижается с глубиной от 6% от суммы в горизонте А1 до 3% в горизонте ВСса

Под воздействием «целинной» МГВ в составе обменных катионов статистически подтвержденные изменения произошли в горизонтах Вса и ВССа- в этих горизонтах существенно снизилось количество обменного Са2+, несколько

Л I повысилось содержание обменного Mg и резко (в горизонте ВСса - на порядок) возросло количество обменного Na+, доля которого от эффективной ЕКО составила соответственно 5 и 11%. Содержание обменного К+ достоверно не изменилось ни в одном из горизонтов.

В составе обменных катионов в горизонте А1 в опыте с «приканальной» МГВ достоверных изменений не было. В горизонтах Вса и ВСса количество обменного Са2+ снизилось в 4 и 8 раз соответственно, а содержание обменного Na повысилось в 40 и 54 раза по сравнению с исходной почвой и достигло 59 и 66% от эффективной ЕКО. Количество обменного Mg в горизонте ВСса возросло в 1,5 раза. Содержание обменного К+ достоверно не изменилось ни в одном из горизонтов.

Ни в одном из горизонтов визуально не наблюдалось пептизации почвенных коллоидов, снижения водопроницаемости и других признаков неблагоприятного изменения физических свойств почвы, характерного для солонцового процесса, несмотря на высокое содержание обменного Na. Пользуясь существующими критериями, можно заключить, что по величине SAR развития осо-лонцевания можно было бы ожидать в горизонтах Вса и ВСса после воздействия приканальной» МГВ, но именно в этих горизонтах значения электропроводности поднимаются до 10-12 dSm*1. Поэтому даже при содержании обменного Na+ в ППК, превышающем 60% от ЕКО, в этих горизонтах не происходит негативных изменений физических свойств почвы. В остальных горизонтах значения SAR в фильтратах из паст не достигают критических значений.

Представленный фактический материал, позволяет сделать выводы о процессах, протекающих в разных горизонтах исходно незасоленных лугово-каштановых почв под влиянием минерализованных грунтовых вод сульфатно- | натриевого состава и дать прогноз изменения этих почв под влиянием ^минерализованных сульфатно-натриевых грунтовых вод.

Си-С&ио

При непрерывном поступлении и восходящем передвиженийИминерали-зованных сульфатно-натриевых грунтовых вод в нижних горизонтах профиля Вса и ВСса лугово-каштановой почвы основным процессом является вытеснение натрием и, возможно, магнием обменного Са из ППК, в результате чего содержание Na в ППК возрастает до 60% и более, а в раствор поступает большое количество Са.

Нижние горизонты Вса и ВСса обогащаются теми легкорастворимыми солями, которые преобладают в составе модельных грунтовых вод, прежде всего - сульфатами Na.

Определенное количество Са, поступившего в раствор, в горизонтах Вса и ВСса осаждается в форме кальцита и гипса, а часть — остается в жидкой фазе и перемещается в верхние горизонты с восходящим током раствора. Часть сульфат-иона, поступившего /эти горизонты с модельной грунтовой водой, также осаждается в составе гипса, часть — образует ионные пары. Ионы СГ, поступающие с МГВ, обладают значительно большей подвижностью, чем сульфат-ионы, поэтому вытесненный из ППК Са и присутствующий в составе МГВ Mg2+ перемещаются с восходящим током почвенных растворов преимущественно в форме хлоридов. В самом верхнем горизонте А1 происходит испарение влаги, концентрирование раствора и осаждение из раствора содержащихся в нем солей. В результате в горизонте А1 происходит аккумуляция растворимых солей, прежде всего — хлоридов Са и Mg. В некотором количестве осаждается также гипс. Накопление хлоридов Са и Mg, которое отчетливо фиксируется по результатам анализа водных вытяжек и фильтратов из паст и по измерениям активностей ионов, осуществляется, вероятно, в форме плохоокристаллизованных сильно гидратированных соединений, не дающих рефлексов на рентгенограммах.

Таким образом, при взаимодействии исходно незаселенных лугово-каштановых почв с минерализованными сульфатно-натриевыми грунтовыми водами развивается солончаковый процесс, причем в верхнем горизонте А1 за счет реакций катионного обмена происходит изменение типа засоления по сравнению с типом засоления, свойственным грунтовой воде.

На основании проделанного опыта можно ожидать, что аналогичные изменения, прежде всего — хлоридно-кальциевое засоление у верхней границы капиллярной каймы, будут происходить в лугово-каштановых почвах при подъеме уровня грунтовых вод. Это предположение подтверждается последними исследованиями, проведенными на Джаныбекском стационаре на лугово-v/ каштановых почвах в условиях агролесомел^ративной системы.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Володина, Ирина Владимировна, Москва

1. Базилевич Н. И., Панкова Е. И. Опыт классификации почв по содержанию токсичных солей^юнов // Бюл. Почв. Ин-та, вып. 5. М., 1972. С. 36-40.

2. Базыкина Г. С. Экологическая оценка антропогенно-измененных лугово-каштановых почв солонцового комплекса Северного Прикаспия при агролесомелиорации в богарных условиях // Почвоведение, 2000, № 11, с. 13401349.

3. Бреслер Э., Макнил Б. JL, Картер Д. А. Солончаки и солонцы. JI., "Гидрометеоиздат", 1987. 296 с.

4. Бычков Н. Н., Сиземская М. JI. Солевое состояние лугово-каштановых почв Северного Прикаспия в условиях подъема уровня грунтовых вод // Почвоведение. 2005. № 5. С. 543-550.

5. Вадюнина А. Ф., Корчагина 3. А. Методы исследования физических свойств почв. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Агропромиздат. 1986. 416 с.

6. П.Воробьева Л. А. Химический анализ почв. М.: МГУ, 1998. 272 с. М.Воробьева Л. А., Выродова Л. П., Гороненкова Е. Е. Об оценке щелочности карбонатных почв // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 1986. №4. С. 13-16.

7. Воробьева Л. А., Горобец А. В. Влияние легкорастворимых натриевых солей на состав обменных оснований // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 2001. №1. С. 14-18.

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

9. П.Воробьева Л. А., Кречетова Е. В., Гороненкова Е. Е. Карбонатные равновесия и щелочность,^гочв Джаныбекского стационара // Вестник МГУ, Серия 17, Почвоведение. 1991, №4. С. 18-24.

10. Воробьева Л. А., Новых Л. Л. Прогноз выноса кальция из почв нейтральными и слабощелочными минеральными водами // Почвоведение. 1986. №9. С.29-34.

11. Воробьева Л. А., Герасименко Н. М., Хитров Н. Б. Влияние переувлажнения на природу щелочности обыкновенных черноземов и лугово-черноземных почв Ростовской области // Почвоведение. 2002. № 4. С. 431-442.

12. Гаррельс Р. М., Крайст Ч. JI. Растворы, минералы, равновесия. М.: Мир, 1968. 368 с.

13. Гедройц К. К. Осолодение почв // Избр. соч. Т. 1. М.: Сельхозгиз, 1955. С. 458-494.

14. Горбунов Н. И., Шурыгина Е. А. Кривые нагревания минералов, встречающихся в почвах и породах // Почвоведение. 1950. №6. С. 367-373.

15. Грабовская О. А. Минералогический состав солей и процессы их трансформации при засолении почв Вахшской долины // Почвоведение, 1947, №6. с. 349-354.

16. Грачев В. А. Карбонатно-кальциевое равновесие как сдерживающий фактор пептизации ила (к прогнозу осолонцевания) // Четвертая Всероссийская конференция. «Проблемы эволюции почв» (9-12 апреля 2001 г.). Тезисы докладов. М.: ПОЛТЕКС, 2001. 212 с.

17. Грачев В. А., Любимова И. Н., Павлов В. А. Граничные показатели натриевой пептизируемости почв // Почвоведение. 1997. №8. С. 966-972.

18. Грачев В. А., Павлов В. А., Любимова И. Н. Солонцеватость. Конкретизация понятия // Почвы засушливой зоны и их изменение по влиянием мелиорации: Научн. тр. Почв. Ин-та им. В. В. Докучаева. М., 1994. С. 3-9.

19. Грачев В. А. Поле устойчивости солонцеватости в координатах рН, pNa // Генезис и мелиоративное освоение почв солонцовых территорий: Научн. тр. Почв ин-та им. В. В. Докучаева. М., 1986. С. 10-16.

20. Девятых В. А. Генетические особенности почв солонцового комплекса северо-западного Прикаспия (на примере Джаныбекского стационара АН СССР): Автореф. дисс. канд. биол. наук. М., 1970, 17 с.

21. Демкин В. А., Иванов И. В. Развитие почв Прикаспийской низменности в голоцене. Пущино, 1985. 164 с.

22. Ендовицкий А. П., Минкин М. Б. Современные проблемы термодинамики карбонатной системы почвенных растворов // Почвоведение. 1986. № 11. С. 7688.

23. Иванов И. В., Демкин В. А., Губин С. В., Мамонтов В. И. Развитие почв бессточной равнины Северного Прикаспия в голоцене // Почвоведение, 1982, №1, с. 5-17.

24. Ионометрия в почвоведении: Сб. научн. тр. Пущино, 1987. 191 с.

25. Карта почвенно-географического районирования СССР. Масштаб 1:8000000.М., 1983.

26. Классификация и диагностика почв СССР. М.: "Колос", 1977. 223 с.

27. Классификация почв России. М., Почв, ин-т им. В.В. Докучаева, РАСХН, 1997. 236 с.

28. Классификация и диагностика почв России. 2004. 242 с. L(, г

29. Ковда В. А. Происхождение и режим засоленных почв. M.-JL: АН СССР, 1946, т. 1.568 с.

30. Ковда В. А. Солончаки и солонцы. M.-JL: Из-во АН СССР, 1937, 246 с. 46.Козловский Ф. И. Теория и методы изучения почвенного покрова. М.: ГЕОС, 2003. 536 с.

31. Колесников А. В. Закономерности катионного обмена в лугово-каштановых почвах Северного Прикаспия (на примере почв Джаныбекского стационара). Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 2004. 23 с.

32. Кречетов П. П. Трансформация соединений кальция в черноземах в условиях интенсивного земледелия. Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1991. 24 с.

33. Любимова И. Н., Дегтярева Е. Т. Изменение карбонатного профиля почв солонцовых комплексов при агрогенном воздействии // Почвоведение, 2000, №7, с. 855-860.

34. Меняйло К. А., Солдатова Е. Ф., Соколова Т. А., Селецкий Г. И. Солевые новообразования в степных почвах на древних корах выветривания Тургайского плато // Вестник МГУ, Серия 17, Почвоведение, 1989, №2. С. 2028.

35. Минашина Н. Г. Токсичные соли в почвенном растворе. Их расчет и классификация почв по степени засоления // Почвоведение. 1970. №8. с. 92-106.

36. Минкин М. Б., Ендовицкий А. П. Карбонатно-кальциевое равновесие в почвенных растворах солонцов // Почвоведение, 1978, №9, с. 125-132.

37. Мироненко Е. В., Пачепский Я. А., Понизовский А. А. Моделирование массообмена фаз почв на основе термодинамических уравнений физико-химических равновесий // Мат-лы по математическому обеспечению ЭВМ. Пущино, 1981. Вып. 5. 52 с.

38. Михеев В. И. Рентгенометрический определитель минералов. М.: "Госгеолитиздат", 1957. 868 с.

39. Муратова В.А., Пачепский Я.А., Понизовский А. А. О растворимости гипса в почвенных растворах и водных вытяжках из гипсоносных горизонтов почв. Почвоведение 1980 № 5 стр. 91-101.

40. Николаева С. А., Шеин Е. В., Есафова Е. Н., Матрошилов Ю. А. Химический состав различных фракций почвенного раствора орошаемого южного чернозема // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. 1982. №1. С. 50-57.+-^ 57.Орлов Д. С. Химия почв. М.: МГУ, 1992, 400 с.

41. Панкова Е. И., Ямнова И. А. Форма гипсовых новообразований как фактор, определяющий мелиоративные свойства гипсоносных почв // Почвоведение, 1987, №7. С. 101-109.

42. Повышение продуктивности полупустынных земель Северного Прикаспия (по материалам Джаныбекского стационара). М., «Наука», 1989, 198 с.

43. Понизовский А. А., Пачепский Я. А., Ашчян Т. О. Растворимость гипса и кальцита в почвенных растворах, водных вытяжках и фильтратах, полученных при промывании почв // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. 1983. № 3. С. 58-62.

44. Понизовский А. А., Пинский Д. JL, Воробьева JI. А. Химические процессы и равновесия в почвах. М., 1986. 102 с.

45. Применение метода рентгенографии в почвоведении, мелиорации и сельском хозяйстве (методические указания). Из-во Москва-Новочеркасск, 1978. 46 с.

46. Роде А. А., Польский М. Н. Почвы Джаныбекского стационара, их морфологическое строение, механический и химический состав и физические свойства// Тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. 1961. Т. 56. С. 3-214.

47. Романенкова Е. А. Карбонаты в целинных и мелиорированных почвах полупустынной зоны (на примере почв Джаныбекского стационара). Автореф. дис. канд. биол. Наук. М., 1990. 24 с.

48. Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв // ВАСХН им. В. И. Ленина, Почвенный институт им. В.В. Докучаева, разработано Н. Б. Хитровым, А. А. Понизовским. Москва, 1990. 240 с.

49. Сапанов М. К. Экология лесных насаждений в аридных регионах. Тула: Гриф и К0, 2003. 248 с.

50. Сиземская М. JI. Легкорастворимые соли в целинных и мелиорированных почвах Северного Прикаспия // Свойства и пути мелиорации засоленных земель. Новочеркасск, 1985. С. 9-18.

51. Снакин В.В., Присяжная А.А., Кречетов П.П., Николаева С.А. Ионометрия при анализе карбонатно-кальциевой системы. В сб. «Ионометрия в почвоведении». Пущино, 1987, стри152-164.

52. Соколова Т. А., Дронова Т. Я., Толпешта И. И. Глинистые минералы в почвах: учебное пособие. Тула: Гриф и К, 2005. 336 с.

53. Соколова Т. А., Сиземская М. JL, Сапанов М. К., Толпешта И. И. Изменение содержания и состава солей в почвах солонцового комплекса Джаныбекского стационара за последние 40-50 лет // Почвоведение, 2000, №11, с. 1328-1340.

54. Соколова Т. А., Кулагина Е. К. О термическом методе количественного определения карбонатов в почве // Химическое состояние солонцов и их мелиорация. Новочеркасск, 1986. с. 73-76.

55. Соколова Т. А., Кулагина Е. К., Максимюк Г. П., Сиземская М. JI. Карбонаты в целинных и мелиорированных почвах солонцовых комплексов Северного Прикаспия // Микроморфология антропогенно-измененных почв. М.: Наука, 1988. с. 88-98.

56. Соколова Т. А., Толпешта И. И. Минералогический состав и парагенетические ассоциации минералов легкорастворимых солей в засоленных почвах // Биология, экология, биотехнология и почвоведение. М., МГУ, 1994. С. 220-227.

57. Соколова Т. А., Царевский В. В. Изучение солевых аккумуляций в почвах комплексом морфологических, инструментальных и химических методов // Успехи почвоведения: Сов. почв-ды к 13 Междун. конгрессу почвоведов, Гамбург, 1986. М.: Наука, 1986. С. 201-206.

58. Соколова Т. А., Царевский В. В., Максимюк Г. П., Сиземская М. JI. Солевые новообразования в солончаковых солонцах Северного Прикаспия // Почвоведение, 1985, №6, с. 120-130.

59. Судницын И. И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений. М.: Изд-во МГУ, 1979. 253 с.

60. Судницын И. И., Зайцева Р. И. Механизмы поглощения почвенных растворов проростками ячменя // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. 1999. № 1. С. 29-32.

61. Судницын И. И., Зайцева Р. И., Никитина Н. С. Влияние солей почвенного раствора на доступность влаги всходами ячменя // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. 2001. № 1. С. 43-47.

62. Судницын И. И., Зайцева Р. И., Никитина Н. С. Влияние солей почвенного раствора на относительную высоту всходов овса // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. 2002. № 2. С. 41-46.

63. Судницын И. И., Зайцева Р. И., Никитина Н. С. Влияние засоления почвы на рост культурных злаков // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. 2004. № 4. С. 5763.

64. Термический анализ минералов и горных пород. JL: Недра, 1974. 399 с.

65. Толпешта И. И., Соколова Т. А, Сиземская М. JI. Сравнительная оценка влияния орошения и агролесомелиорации на солевое состояние почв солонцового комплекса Северного Прикаспия // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. 1997. №1. С. 15-23.

66. Топунова И. В. Солевое состояние целинных и мелиорируемых солончаковых солонцов Северного Прикаспия в условиях подъема уровня грунтовых вод (на примере почв Джаныбекского стационара РАН). Автореф. дисс. канд. биол. наук. М., 2003. 21 с.

67. Физико-химические методы исследования почв. Под ред. Зырина Н. Г., Орлова Д. С. М., МГУ, 1980. 382 с.

68. Хитров Н. Б. Физико-химические условия развития солонцового процесса в почвах//Почвоведение, 1995. №3, с. 298-307.

69. Царевский В. В. Солевые новообразования в почвах засоленного ряда и их трансформация под влиянием мелиорации: Дисс. канд. биол. наук. М., 1983. 179 с.

70. Цветков А. И., Вальяхишин К. П., Пилоян Г. О. Дифференциальный термический анализ. М.: Недра, 1964.

71. Bower С. A., Wilcox L. V. Precipitation and solution of calcium carbonate in irrigation operations. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 1965. # 29. P. 93-94.

72. Bower C. A., Wilcox L. V., Aiken G. W., Keyes M. G. An index of the tendency of СаСОз to precipitate from irrigation waters. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 1965. # 29. P. 91-92.

73. Doner H. E., Lynn C. W. (1989). Carbonate, Halide, Sulfate, and Sulfide Minerals. In J. B. Dixon and S. B. Weed (ed.) Minerals in soil environments. Soil. Sci. Soc. of Am., 1989. Madison, WS. 279-330 c.

74. Essington M. E. Soil and Water Chemistry. CRC Press. Boca Raton London New York Washington D.C. 2004, 534 p.

75. Gumuzzio J., Batlle J., Casas J. Mineralogical Composition of Salt Efflirescences in a Typic Salorthid, Spain // Geoderma, 28 (1982): 39-51.

76. Harvie С. E., Weare J. H. The prediction of mineral solubilities in natural waters: The Na -K -Mg -Ca -Cl"-S04 "-H2O system from zero to high concentration at 25'C // Geochim. Cosmochim. Acta. 1980, v.44, p. 981-997.

77. Keller L.P., McCarhty G.J., Richardson J.L. Mineralogy and stability of soil evaporates in North Dakota // Soil Sci. Soc. Am. J. 1986a, v.50, p. 1069-1071.

78. Keller L.P., McCarhty G.J., Richardson J.L. Laboratory Modeling of Northern Great Plains Salt Efflorescence Mineralogy // Soil Sci. Soc. Am. J. 19866, v. 50, p. 1363-1367.

79. Kulp J. J., Kont P. A., Kerr P. F. Thermal study of the Ca-Mg-Fe-carbonate minerals // Amer. Mineralogist. 1951. V. 36. #9-10, p. 121-146.

80. Levy R. Effect of Dissolution of Aluminosilicates and Carbonates on Ionic Activity Product of Calcium Carbonate in Soil Extracts. Soil Sci. Soc. Amer. Journal. 1981a, v. 45, № 2, p. 250-255.

81. Levy R. Ionic Activity Product of Calcium Carbonate Precipitated from Soil Solutions of Different Degree of Supersaturation. Soil Sci. Soc. Amer. Journal 1981b, v. 45, N 6, p. 1070-1073.

82. Levy D. V., Amrhein C., Anderson M. A., Dauod A. M. Coprecipitation of sodium, magnesium, and silicon with calcium carbonate // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1995.V. 59.

83. Mees F., Stoops G. Minealogical stady of salt efflorescences on soils of the Jequetepeque Valley, northen Peru // Geoderma. 1991. V. 49. №3-4, p. 255-272.

84. Ponnamperuma F. N. A theoretical study of aqueous carbonate equilibria // Soil Sci. 1967, v. 103, №2, p. 90-100.

85. Powder diffraction file. Search Manual. (Fink method). JCPDS. USA. 1973. P. 1402.

86. Reddy M. M. Characterization of calcite dissolution and precipitation using an improved experimental technique // Sci. Geol., Mem., 71, p. 109-117, Starbourg, 1983.

87. Soltanopur P. N., Al-Wardy M. M., Ippolito J. A., Rodriguez J. В., Self J., Gillaume M., Mathews D. Cloride versus sulphate Salinity Effects on Alfalfa Shoot Growth and Ionic Balance // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1999. V. 63 N. 1. P. 111-116.

88. Suarez D. L. Ion Activity Products of Calcium Carbonate in Waters Below the Root Zone. Soil Sci. Soc. Amer. Journal, 1977, v. 41, N 2, p. 310-315.

89. Suarez D. L., and Rhoades J. D. The apparent solubility of calcium carbonate in soils. Soil Sci. Soc. Amer. J. 1982. V. 46. P. 716-722.

90. Van Doesburg jan D. J., Vergouwen L., van der Plas L. Konyaite, Na2Mg(S04)2*5H20, a new mineral from the Great Konya Basin, Turkey // Amer. Mineral. 1982. V. 76. P. 1035-1038.

91. Waters В. H. A study of carbonate minerals by differential thermal analysis // Amdell Bull. 1967. V. 3. P. 31-36.

92. Whittig L. D., Deyo A. E., and Tanji К. K. Evaporite Mineral Species in Mancos Shale and Salt Efflorescence, Upper Colorado River Basin // Soil Sci. Soc. Am. J. 46: 645-651 (1982).

Информация о работе

Володина, Ирина Владимировна
кандидата биологических наук
Москва, 2005
ВАК 03.00.27

Диссертация

Реакции и механизмы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами в условиях модельного опыта - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Реакции и механизмы взаимодействия лугово-каштановых почв с минерализованными грунтовыми водами в условиях модельного опыта - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы