Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РЕЖИМЫ НЕРАСТВОРЯЩЕГО ОБЪЕМА ВЛАГИ И СОСТАВА ОБМЕННЫХ КАТИОНОВ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "РЕЖИМЫ НЕРАСТВОРЯЩЕГО ОБЪЕМА ВЛАГИ И СОСТАВА ОБМЕННЫХ КАТИОНОВ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ"

Я-22239

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА» ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛХЩИ И ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТОСУДАРСТШНИЙ УНИВЕРСИТВТ им. Ы.В.ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

ПОЛУБЕСОВА Тамара Ароновна

уда 631.43

-РДООД НЕРАСТВОРЯЩЕГО ОБЪЕМА ВЛАІИ И СОСТАВА ОШЕШК КАТИОНОВ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ

Специальность 06.01?03 — почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ .диссертации на ооиокание ученой степени кандидата биологических наук

Москва» 1987

■ * ■■* ■■

■ ■ I

Работа выполнена в Институте почвоведения и Фотосинтезе АН СССР

Научный-руководитель-доктор биологических наук Л.0.КАРПАЧЕВСКИЙ

Официальные оппоненты; доктор сельскохозяйственных наук

Б.А.ЗИШВЕЦ

доктор биологических наук ; А.И.ПОЗДНЯКОВ. ' ' '

Ведущее учреждение: Московская сельскохозяйственная академия им, К.А.Тимирязева.

Защита состоится заседа- -е/Гг.Ж

нии специализированного совета К 053.05.16 в МГУ им, М.В. Ломоносова. Адрес: 119899, г.Москва, МГУ, йвкультет Почвоведения, аудитория М-2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Факультета Почвоведения МГУ.

Ученн* секретарь специализированного совета , Г.В-.Мотуэова

Актуальнооть темы. Состояние и свойства поверхности твердо! фазы почв оказывают большое влияние на результаты применения раз-, личных мелиоративных приемов и элементов сельскохозяйственных технологий. Нераатворящий объем влага я состав обменных катионов входят в число наиболее информативных характеристик поверхности твердой фазы почв.. Они находятся в закономерной связи о важнейшими физичеокими и физико-химическими свойствами почв, во многом определят условия развития растений и, в частности, подвижность катионов и анионов в почвах*

Соотав обменных катионов и нерастворяший объем влаги в почвах, как правило, оценивает при сравнительно редком опробовании почвенного покрова. В то же время имеются указания ва возмог кость существования сезонной изменчивости этик показателей, учет таких изменений был бы совершенно необходим для правильной характеристики свойств почв. Тем на менее воцроо о масштабах и харак*- -тере внутригодовых режимных изменений нерастворявдего объема влаги и состава обменных катионов в почвах остается все еще малоизученным* -

рдлл и задачи ^следований. Цель работы состояла в изучении режимов нерастворявдего объема влаги а состава обманных катионов для серой-лесной почвы. В соответствии о этим ставились задачи: а) разработки методик режимных наблюдений за составом обменных катионов и нерастворяяот* объемом влага в почвах; б) изучения масштабов и характера режимных изменений состава обменных катионов и нераотворяпдего объема влаги; в) выявления и количественной оценки действия факторов режимных изменений этих показателей.

парная рови?на работы. Впервые установлены отатистически достоверные оезонные изменения нерастворящего объема влаги, содержания обменного кальция и оуммы обменных катионов в почве. Показан циклический характер этих режимных изменений*

Выявлен характер зависимости нерастворящего объема влахи от влажности почвы, рН жидкой фазы и продолжительности промерзания. Установлено, что важный режишобразупцим фактором нераство-ряодего объема влаги и состава обменных катионов является длительное действие и последействие отрицательных температур.

Показана применимость теории двойного электрического слоя для интерпретации закономерностей формирования нерастворящего объема влаги в почвах.

Практическая пенностъ состоит в разработке методик определения нерастворящего объема влаги и состава обменных катионов почв, позволяющих повысить воспроизводимость результатов,. а также достоверно оценить их пространственно зеу^^^Е^» и режимные измене-

I Гквклии (

Р

ния.1

¿QEaäagga. основные положения диссертации были доложены на Конференции молодых ученых факультета Почвоведения щу (Москва» 1985)*- На Школе-семинаре молодых ученых: биологического факультета МГУ 'и Института почвоведения и фотосинтеза АН СССР (Пущино,

1985)» на научно-практичеокой конференции "Пути рационального использования удобрений и повышения .плодородия ПОЧВ" (Минск,

1986), на Всесоюзной конференции по коллоидной химии прїфоддах дисперсных- систем (Канев, 1987). диооертация рассмотрена и рекомендована к защите на заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета Почвоведения ИГУ.

Публикации.-По томе диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем patfayij.. Диссертация состоит из введения, четырех глав,, выводов в рекомендаций, списка литературы.из (62 названий, содержит /77страниц машинописного текста,.32. страниц приложений, . таблиц и рисунковÎ3.

ЛИТЕРАТУРШЙ ОБЗОР

рассмотрено развитие и современное состояние представлений о составе обменных катионов и норастворяидем объеме влаги как' характеристиках свойств поверхности твердой фазы почвы, а также о взаимосвязи этих характеристик.

В трудах С.Ф.Соболева, С.М.Драчева, А.В.Думанокого,. П.Г.Адо-рихина, U.B.Винокурова, Л.О.Карпачевского,- А.В.Трофимова, В.Л.Попова, А.И.Щеглова показана возможность сезонных изменений состава обменных катионов s нерастворяющего объема влаги в почвах. Однако анализ временной изменчивости без учета пространственного варьирования не может дать однозначного ответа о достоверности этих сезонных изменений.

По мнению исследователей на показатели свойств поверхности твердой фазы почвы влияют влажность почвы, общая концентрация,, состав и pH почвенного раствора (Е.П.Никольский, А.Д.Вороюш, А.Ф.Вадшина, П.Н.Березин, М.Б.Шшкин, Б.В.фридрихоберг, Л.О.Карм пачевск^й, Н.И.Горбунов , Cillmaa O.P., Bresler S., Bolt G .H», Le Haan T Л Л.) •

ОЕШГШ И МЕТОДИ ИССВДОВАНИЙ

Основным объектом исследования бша серая лесная - среднесуг-линистая почва со вторым гумусовым горизонтом на территории ' Опытной полевой станции ИШС АН СССР (Московская область, район '

2 - '

г.Пущина), в лабораторных экспериментах доследовали также образцы дерново-аллювиальных пота (супесчаных и песчаной, долина р.Сушки, серпуховская.район) и чернозема типичного тяжелооугли-нистого (семилукокий район Воронежской области)*.

Для характеристики почв определяли гранулометрический состав пирофоофатным методом, содержание органического углерода по Тюрину, рн водный, влажность гравиметрически, емкость катиоиного обмена по Шолленбергеру, содержание обменных н+ и по Соколову, удельную поверхность по Куткпеку,* Значение рц почвенных растворов определяли после их выделения спиртовым методом.

Дня изучения сезонных изменений состава обменных катионов и нераотворяпщего объема влаги бшш модифицированы методики аналитического определения исследуемых- показателей о целью улучшения воспроизводимости результатов.

За основу определения содержания обменных вас ионов была принята методика Шодленбергера,.в которой вытеснение обменных катионов проводят I н раствором ацетата аммония (Арщушкина, 1970). В процессе модификации методики - были определены:. оптимальный объем экстрагента, длительность однократной обработки навески почвы и число обработас. О хорошей воспроизводимости модифицированной методики свидетельствуют коэффициент вариации,, который в серии параллельных определений по Саг+составляет г %, по сумме обменных катионов. (далее СОК) - 3 %', полнота вытеснения - 99 %•

Нерастворяющий объем влаги (далее НОВ) - это аффективный, объем слоя воды близ поверхности почвенных частиц,, который МОЖНО считать га содержащим анионов в результате проявлений , отрицатель« ной адсорбции. Вследствие отрицательного заряда почвенных частиц концентрация анионов вблизи поверхности уменьшается,, а в объеме раствора увеличивается, НОВ рассчитывает по превышению концентрация аниона в объеме раствора относительно его концентрации в прилитом растворе СвС1?. НОВ определяли по методике Трофимова (1925), основанной на явлении отрицательной адсорбции юна С1~ из раотвора СаС12». Модификация методики заключалась в ставдарти-. задии объема приливаемого раствора саС12,- использовании центрифугирования вмеото отпреосовывания для отделения равновесного раствора от почвы, определении в свежеотобранных образцах* формулу для расчета,. предложенную Трофимовым, видоизменили таким обра^ зом, чтобы учитывалась исходная влажность почвы. ■ Модифицированная методика хорош воспроизводима:, коэффициент вариации в серии параллельных определений составляет 5 %*

Исследование сезонных изменений НОВ и состава обменных катионов проводили в условиях стационарного полевого опыта на Опытной

3

полевой станции ИПФС АН СССР. -Размер делянки ооотавлял Зх25 м^, каждый вариант йыл представлен тремя делянками-повторноотями,. удаленными друг от друга на 80*100 м.. Исследования охватывали -два варианта опыта - контрольный (без удобрений,. далее "к") и вариант о максимальной дозой удобрений (іг120гв0к1 удалее "М")* На каждой делянке образцы отбирали о трех глубин СКЮ, 20-30» 30-50 см. Сопряженно о содержаниями обменных катионов в НОВ определяли влажность почвы я рН почвенного раствора.

Состав почвы в каждом слое характеризовали по одному смешанному образцу, в связи о тем, что показатели» зависящие от химического состава почвы л в частности от состава поверхности твердой- фазы на являются аддитивными, - перед началом режимных наблюдений была выполнена оценка различий между средними по площади, -полученными путем математического осреднения по индивидуальным образцам, и средними,. полученными при механическом осреднении в . смешанном образце..различия оказались небольшими. Так,, при іфат-ности смешения (числе ирод в смешанном образце' п), равном іб, установили, что среднее по индивидуальным образцам содержание, обменного Са2+ отличается от (»одержаная в смешанном образце не более, чем на 4 а дая суоды обменных катионов это отличив не превышает 5 %*■

Режимы состава обменных катионов (са2+, Mg2+, К+) и их оум» мы изучали да двухуровнях организации территории - на уровне ва» рианта и на уровне делянки; Так как обменные Н+, в

почве оодержатоя в следовых количествах» то сезонные изменения их содержаний не изучали; режим НОВ иооледовали только■на уровне варианта*.

Для оценки статистической достоверности сезонных изменений применяли методы,. предложенные для этих целей Е.А.Дмитриевым : (1970, 1972, 1976,' I960) и Ю.Н.&мговещеноким о соавт..(1985).

На уровне делянки идя оценки достоверности сезонных гаме»-нений проверяли стагиотичеокую гипотезу о равенство содержаний обменных катионов в начале и конца вегетационного периода.- Дшг этого находили дисперсию изучаемого показателя в смешанных образцах s^ по формуле

Е^есь Зщ) - природная дисперсия, находимая по даннш о варьировании изучаемого показателя в идашввдуальных образцах, о одной делянки,. Звд - аналитическая дисдероия,Еопределяемая во данным: о воспроизводимости методик анализа. Затем, находили. наименьшую значимую разность ц. (Дмитриев, : 1Э7б). сезонные колебания,-прьвы-4

шаодие эту величину» свидетельствуют о налички режимных изменений» ^

На уровне варианта для оценки достоверности сезонник изменений проверяли четыре статистяческле гипотезы; х) о равенстве средних по варианту в начале и в юнце вегетационного периода« г) о равенстве средних по варианту по всем срокам наблюдений внутри одного вегетационного периода, з) о равенстве центров распределений в отдельные сроки наблюдений и 4) об отсутствии влияния срока наблюдений в качество фактора изменчивости изучаемого показателя. Проверку этих гипотез проводили, соответственно, с помощью 1фитериев Стьвдеита, Дункана, крускала-уолдиса и Фишера.

РЕШИ И РЕШЛООЕРАЗУЩНЕ ФАКТОРЫ СОСТАВА ОБЛЕННЬК КАТИОНОВ

Режимные найладения проводили в течение трех лет: 1984 г. (под кукурузой и вико-овсяной смесью), 1985 г; (под озимой пшеницей) и 1986 г, (под клевером)*

Пространственное варьирование состава обменных катионов на уровне делянки изучали со выборкам из 15 индивидуальных образцов* Эти исследования выполнялись для: а) характеристики типа распределений содержаний обменных катионов, б) оценки природной даспер — ■ сии для использования в формуле (i) при вычислении дисперсии содержаний в смешанных образцах, в) сопоставления природной и аналитической дисперсий содержаний обменных катионов с целью оценки необходимой кратности смешения«'

С помощь» критерия уилягНПапиро установили, что гипотеза о нормальном распределении содержаний обменных катионов не отвергается на УДВ=«0,Э5.

■ с учетом данных о природных и аналитических дисперсиях кратность смешения бш1а принята равной шести. Наименьшая статистически значимая разность для обменного Са2+ и суши обменных катионов о «2,7 иг-экв/100 г.

Аналогично изучали пространственное варьирование на уровне варианта. адесъ^ыЗорку включали 12 смешанных образцов, кроме перечисленных исследований проверяли гипотезу о равенстве дисперсий содержаний обменных катионов в разнш сроки и на различных глубинах.

Сравнение оценок дисперсий по критерию фишера показало, что только для Ы62+ аналитическая дисперсия превышает природную. Гипотеза о равенстве дисперсий в разные сроки наблюдения но отвергается для Са2+, Mg2+, СОК, но отвергается для Г* » гипотеза о равенстве дисперсий на разных глубинах не отвергается для Саг+, к*, СОК, но отвергается для fg2+.

Наименьшие статистически значимые разности составили: ЪСа=» •2.,4 мг-экв/ 1>С(Ж»21,5 мг-экв/100 г. - Статистические показатели содержаний обменных. катионов в почве варианта о максимальным уровнем удобренности приведены в таблице I.

Таблица I

Статистические показатели содержаний обменных катионов й почве делянки варианта с максимажьнш уровнем удобренности (Озимая шеница, 1985 г. , слой 0-20. см)

Дата отбора1Статистический показатель! обменные.катионы

образцов I 1-=--я—---

I I Са !" ые2*! 1 СОК

24.06 и, мг-экв/100 г 3,, мг-экв/100 г 16,4 : 1,22: 8: 2,3 0*73 32 0,31 0,066 18 16,9 1,30 7

12.08 ; вумг-экв/100 г 3, мг-экв/100 г 17.8 0,96 5 1»7 . 0,44 26 0,36. 0,017 5 Ю, 8 1.02 5

■ - О,„мг-экв/100 г Зс.п 1*71 0,120 1,22

Примечание г в таблице : и — среднее значение содержания обменных катионов в смешанных. образцах; дисперсия содержания обменных катионов;, 7 - коэффициент вариации содержаний о йленных. катионов ¡.в — наименьшая статистически значимая разность содержаний обменных катионов;.

Средние значения содержаний обменных катионов по данным режимных наблюдений на уровне варианта представлены на рио;Т. Как, видно из рис.1, во всех случаях в течение вегетационного периода происходит возрастание содержания обменного С«2+ и СОК* В 1964 г.' величины этих показателей возросли на 70 %* в 1985 и 1986 гг. -ва 20-35 ■"

Все перечисленные ранее статистические гипотезы об отсутствии сезонных изменений содержания обменного Саг+ и суммы обменных катионов_ были отвергнуты на уровне доверительной вероятности 0.95, В то же время изменения содержания .обменных к+ и Мв2+ признаны статистически недостоверными. .

Сезонные изменения содержания обменного Сл2+ и величины СОК имеют циклический характер: возрастание исследуемых показателей в течение вегетационного периода сменяется уменьшением за осенне-зимний периодАмплитуда этих изменений»,как показали результаты: трехфакторного дисперсионного анализа, не зависят , от глубины отбора образца, .6

Графический и корреляционный анализ.привал к выводу об отсутствии значимых зависимостей между содержаниями обменных, катионов и влажностью почвы» а также между содержаниями обменных катионов и рн почвенного раствора. Диапазон изменения рц в течение вегетационных периодов составлял от 6,0 до 3,5» а влажности - от Ю до 38 масс.іЕ..

НЗ уровне дедянки. так же как и на уровне варианта, были отмечены достоверные сезонные изменения содержания обменного Са2+ к СОК. от качала к кончу вегетационных периодов.

Возможное поступление Са2+ в шк из других компонентов поч--вн невелико. Например,, в варианте о максимальной дозой удобрений в слое 0-20 см под озимой пшеницей эапао Са2+ в ппк составляет 90І*ІСГ^ кгАї2, а в почвенном растворе этого слоя (по данным Д.А.Понизовского)2,9*1СГ3 кг/м2. Даже если весь с®2+ из раствора перейдет в ППК, он не окажет заметного влияния на содержание обманного Са2+. Аналогично обстоит дело о запасом Са2+ в корнях растений — на этом варианте запао Са2+ в корнях пшеницы составил ЛИШ.375-ІСГ4 г/^.-

С целью изучения роли потенциальных режиюобразутвдх факторов состава обменных катионов были проведены лабораторные эксперименты.

В ходе опытов по изучению влияния рН жидкой фазы на. содержание обменных катионов образцы почвы обрабатывали модельным раствором, имитировавшим почвенный раствор,, о заданными величинами • рН от 4 до 8. Обнаружили, что содержание обменного Се и суммы обменных катионов зависят от рН в диапазоне от 4 до 6. Цри воз-раотании рн от 4 до 6 содержание обменного Са2+ уменьшилось от и ДО 6 мр-эка/100 г, а величина СОК - от 15 до 8 мг-экв/100 г. дальнейшее - возрастание рН (в диапазоне, соответствущем полевым условиям) не' оказывало. существенного влияния на эти показатели* ДОСТОВврНЫХ изменений содерлсчний обменных Ме2+ и К* при изменении рН не обнаружили.

Изменения влажности почвы в диапазоне от 2 до 34 масо.й как в лабораторных экспериментах, так и в полевых опытах не оказывали достоверного влияния на состав обменных катионов.

В настоящей работе была выдвинута'гипотеза о том, что возможным режимообразутщим фактором состава обменных катионов являются процессы промерзания и оттаивания почвы. В лабораторных опытах о образцами, которые отобрали-летом и выдерживали в морозильной ка~ мере при температуре »12 °С; бшю обнаружено» что содержание обменного са2+ и величина СОК зависят от продолжительности промерзания почвы. Так, за бО суток содержание обменного Са2+ уценыаи-

лось от 16 до 12 мг-экв/ХОО г, а величина СОК - от 19 ДО 15 ыг-экв/100 г, Статистически достоверных изменений содержания к^ и Не24 не выявили. Результаты этого опыта, приведенные нарио.й показываю!,.что снижение оодер&ания обменного Са2+ при промерза— ' нии - длительный процесс, происходящий медленнее, чем колебания температуры почвы.* Можно предположить,. что при длительном промерзании происходят количественные и качественные изменения поверхности потаенных частиц. Для оценки количественных изменений поверхности провели сравнение величин удельной, поверхности почвы в образцах, отобранных о четырех делянок осенью и зишй;' Обнаружено, что' в результате промерзания удельная поверхность почвы уменьшается, в среднем, от 58 м^/г до 47 м^/г. Эти данные дают основание сделать вывод о том, что одной из главных причин циклических сезонных изменений поверхностных свойств почв является сезонное чередование их промерзания и прогревания* так как одним из ос— новшс. минералов исследуемой почвы является иллит .(Путеводитель почвенной экскурсии, 1974),; то высказанная точка зрения согласуется с данндаи кошпцева (1982), обнаружившего в опыта* на гвдро-олюдах аморфизацив а укрупнение кристаллов минералов под влиянием их циклического промораживания и прогревания.

ЯШМ'И ЕШМОСВРАЗЛСЩИЕ ФАКТОРЫ НЕРАСТЮРЯЩЕГО 0БШ1А ЕШИ

Режимные исследования НОВ проводили в течение двух лет: 1985-1986 гг. на тех же делянках и в тех же образцах, что и обменные катионов. Пространственное варьирование и режим НОВ изучали только на уровне варианта«,Цели изучения цроо^авдтвенного' варьирования бшш те же, что и для состава обменных катионов.'

Гипотеза о нормальности распределения НОВ по площади вариан— -та не отвергалась на УДВ«0»Э5 для 0,01 н концентрации СаС1^» Среднее значение НОВ составляло 6,2 маоо./? прфраднеквадратичном отклонении 0,42%» ■ что давало наименьшую значимую раз но от ь 1,03/5«'

Изменение НОВ за вегетационные периоды иллюстрируется рис*3. Сезонные изменения носят циклический характер:: возрастание НОВ к конпу вегетации и снижение за осенне-зимний период. наибольшее приращение в 1985 г, (под озимой пшеницей) на варианте "М" составило 5,5 % при исходном значении 7,3 %• В 1986 г. (под клевером) наибольшее приращение отмечено на варианте "к" - 2,3 % при исходном значении 6,5 %» ,

Приведенные ранее статистические гипотезы об отсутствии сезонных изменений НОВ, исходя из -данных- наблюдений, быт отвергнуты на УДВ=0,Э5 для глубин 0-20, и 20-30 см, но не отвергались для: глубины 30-50 см.

8

влажность, %

pH пота; р-ра

а

' содержание обшнншс катшнов,нг-экв/100 г

продолжительность промерзания, оут»

?ио.2. Зависимость содержания обменных катионов и керастворяю-щэго объема влаги от продолжительности промерзания почвы*

Графический-и корреляционный анализ показал отсутствие значимой овяэи между, НОВ и влажностью почвы* а также между НОВ в рН почвенного раствора*

С целью изучения роли потенциальных режимообразупщх факторов НОВ были выполнена лабораторные эксперименты. Полагали, - что будучи связанным. о зарядом почвенных частиц, НОВ может зависеть от факторов, влиявших на поверхноотные свойства, т.е. рН почвен-ИОв%, О-гОс»

а -

_-и

I-1-1-1-1-г

¿5 ч

/0-

20-30 а*

-р-1-1

У Й £«

I-1---1-1-1—

Ч V 01 V®/ ?

/Шг

Рио.З. Режим нэраотворяпцего объема влаги а почве. Варианты опыта; о- "К", • - "М"..

ного раствора, влажности почвы,,величины удельной поверхности почвы, - концентрации почвенного раствора, вое опыты проводили при 0,(31 а концентрации СаЯ2.

Зависимость НОВ от рН почвенного раствора изучали тафсе, как и зависимость состава обменных катионов от рн. Почву обрабатывали модельным раствором, имитировавшим по составу почвенный раствор с заданными величинами рН от 4 до 8.

Обнаружено, что величина НОВ для серой лесной почвы уменьшается от 16 до 8 % при возрастании рН от 4 До 6. Дальнейшее возрастание рн нэ оказывает существенное влияние на НОВ.

При изучении влияния влажности почвы на НОВ свежеотобранные образцы > (исходная влажность 20 %) разделали на две части. ОДНУ

II

из них высушивали до воздушно-сухого состояния (влажность 2,2 %), цругую увлажняли дистиллированной водой во влажности 34 %* Результаты опытов показали, что при изменении влажности от 34 до' 8 % величина НОВ практически неизменна и составляет 7,8 %* Высушивание почвы от 8 до 2 % приводит к резкому снижению НОВ до 4,3 Высушенная почва восстанавливает поверхностные свойства: в пределах погрешности эксперимента зависимости НОВ от влажности для высушенной и увлажненной почвы практически не отличаются друг от друга, т.е. явление гистерезиса не обнаружено*

При изучении кинетики восстановления способности к формированию НОВ было выявлено, что при увлажнении воздушно-сухой почвы величина НОВ в течение первых 1-6 часов остается практически неизменной, затем начинает заметно возрастать и за 16-24 часа поднимается до первоначального уровня* Такой характер кинетики процесса позволяет определять НОВ в почвенных образцах при относительно низкой влажности, поскольку за время анализа образец кон« тактирует о раствором CaClg только I час и изменение НОВ при этом оказывается незначительнш.

Влияние продолжительности промерзания почвы на величину НОВ изучали в образцах, которые отобрали летом и ввдерживали в морозильной камере при температуре -12 °С* Данные опытов приведенные на рис.2 показывают, что при промерзании НОВ постепенно уменьшается: за 60 суток НОВ снизился о 8,7 до 5,9 %*

Зависимость НОВ от концентрации равновесного раствора представляет существенный интерес в связи о исследованием взаимосвязи между изменением поверхностных свойств почв и состава почвенного раствора* Поэтому такие зависимости бшш получены не только для серой лесной почвы полевого опыта, но и,дм других почв, отличающихся го своим свойствам: чернозема типичного, дерново-аллювиальных супесчаных и дерново-аллювиальной песчаной почвы. Исследование, результаты которого представлены на рис.3, проведено в диапазоне концентраций- от 0,003 До 0,1 г-экв/л.

Для теоретического описания отрицательной адсорбции в дисперсных оистеыах было предложено использовать теорию двойного электрического слоя (Soboiield, Bolt» De Haan), при этом зависимость нерастворявдего объема влаги от концентрации равновесного раствора имеет вид:

НОВ ■ ^ + В '

Ve (2)

Как видно из рис.3,дяя большинства почв наблздается анало--

тачная зависимость НОВ otVc, близкая.к линейной* В то же время

при соответствующие прямые стремятся не к началу ко-

12 ЧС

М-

V*

N *

ОЯ

4И

Рис.з* ■ Зависимости нерастворяицего объема влаги в почвах от концентрации СаС1л в равновесном растворе. Почвы: I - чернозем,0-20 ом;г -чернозем 2СК30 см} 3 - чернозем*. 30-50 см; 4 - серая лесная, &-20 см; 5-6- дерново-аллювиальные супесчаные, 0-20 см; 7 — дерново-аллкк виальная песчаная, 0*20 см.

» Я

ординат,. а к некоторому положительному значению, этот реэуль- . тат может быть объяснен,.так же как и в работах Эдвардоа с соавторами (ЕДтегдв, < Роапег, Ои1гк) ■■,„ получившими аналогичные данные в опыте с Са-монтмориллонитом..Авторы ввдвинули предположение об образовании тактоидов-блоков из'пакетов смектитовых минералов, на внешних поверхностях которых образуется "двойной электрический слой, а внутри содержатся молекулы межпакетной воды*. Среднее количество пакетов в тактоиде и межпакетное расстояние а^щ могут быть' вычислены по значениям Айв согласно: формулам

_я . 10-8

4 -'""Г • -¿л—и^а--*2'

"ь я

где Аа - удельная поверхность,см^/г» Для серой лесной почвы и дерново-аллювиальных почв значения о^, приведенные в табл.2, соответствуют литературным даннда для тактоидов ся^лонтьюриллонита, расочитанные для чернозема значения-неоколько выше,.

Высушивание почвы приводит к уменьшению числа пакетов и межпакетного расстояния в тактоидах. Так, для серой лесной почвы при влажности А % п^-3,5 и ¿1^^-9,2 А,, тогда как при влажности 20 % г^-5,9 и 9 А. Регрессионные зависимости з^ и а^ от влаж-

ности почвы имеют вид:

где V - влажность почвы, ыаоо*£.

Исходя из изложенных представлений, можно.интерпретировать и наблюдаемое уменьшение НОВ при высушивании образцов почвы.

Таблица 2

Параметры модели отрицательной адсорбции С1~ в почвах

Почва (Удельная по-1Параметры ура»«)среднее ¡расстояние 1верхнооть,н I нения (27 ! число па-|между пахе! » и2/_ 1-!кетов в 1тами, о .

| »' " /Г | х.ю2 | ВХ102 1хактоиде { ^ А

Серая лесная 68 0,354 4,72 3,7 24,5

Дерново-аллювиальная супесчаная Я I 100 0,728 5,67 3.1 19,6

Дерново-аллювиальная супесчаная А 2 102 0,621 8,70 3,7 25,6

Чернозем типичный 0-20 см 142 0,729 4,91 4,4 10,4

Чернозем типичный 30-50 см 133 0,508 8,36 5,8 16,4

В целом, лабораторные эксперименты подтверждают данные полевых наблюдений и позволяют заключить, что как и для содержания обменного Са2*, к числу наиболее важных режимообраэупцих факторов для НОВ следует отнести длительное действие и последействие отрицательных температур, в результате которого происходят медленные количественные и качественные изменения поверхности поч- ■ венных частиц..В течение вегетационного периода отмечено симбат— кое изменение величин НОВ и суммы обменных катионов, в разных ваг* риантах на разных глубинах коэффициенты корреляции между СОК и 14

НОВ составили от 0,83 до 0,95.' Регрессионная зависимость по всем полученным данным для исследуемой серой лесной почвы имела вед: Н0В*0,5 * С0К-0,4.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На исследуемой территории.» как на уровне варианта, так и на уровне делянки полевого опыта, - временная изменчивость содержания обменного Са2+, суммы обменных катионов и торастворяю-щего объема влаги преобладает надпространственнш варьированием.

2. Содержания обменного Са2+ и величины сушы обменных катионов в оерой лесной почве испытывают сезонные изменения, которые носят циклический характер,, проявляэдийоя в возраст алии этих показателей к концу вегетационного периода на 20-70 % и соответствующем убывании в осенне-аиший-период.. Достоверность этих изменений подтверждается методами параметрической и непараметрической статистики (критерии Стывдента, Дункана,. фишера, Крускала-уодлиса).

3. Нерастворяпций объем влаги (НОВ) в серой лесной почве испытывает статистически значимые циклические сезонные изменения. Возрастание НОВ к концу вегетационного периода достигает 30 %* Изменения НСВ, содержания обменного Саг+ и суммы обменное катионов происходят симбатш: коэффициенты корреляции между НОВ и СОК в образцах глубин 0-20 и 20-30 см составляют 0,82-0,95.

4* Но данным лабораторных экспериментов и полевого опыта рн находящегося в равновесии с серой лесной почвой раствора оказывает влияние яа содержание обменного Са2*, величины СОК и НОВ только в диапазоне от 4 до б. Ори дальнейшем возрастании от 6 до 8 (диапазон значений рН почвенного раствора в течение вегетационного периода) рН раствора не влияет на величины исследуемых показателей.

5. Результаты лабораторных экспериментов палевого опита свидетельствуют о том,, что изменение влажности серой лесной шчвц от 34 до 2 масс./? не вызывает достоверных изменений состава обменных катионов. Цри уменьшении влажности от 34 до 8 шсс,% НОВ остается практически неизменный. Дальнейшее высушивание почвы от 8 до 2 % приводит к резкому снижению НОВ*

е. По даннш полевого опыта, подтвержденным результатами лабораторных исследований, - одним из основных факторов режима содержания обменного са2*, величины суммы обменных катионов и не-растворяшего объема влаги в серой лесной почве является длительное действие и последействие отрицательных- температур,, вызывающее, в частности, изменения величины удельной поверхности почвы..

7» Для серой лесной я дерново-аллювивалышх почв, а также чернозема обыкновенного теория двойного электрического слоя удовлетворительно описывает закономерности формирования нерастворяхк-щего объема влаги в исследуемых почвах, если дополнительно привлечь представления о том, что часть НОВ соответствует межпакетной воде глиниотш: минералов.

8.- Разработанные методики, позволяющие повысить воспроизводимость результатов определения содержаний обменных катионов и нерастворявдего объема влаги, рексадевдуются для режимных рабли>-

доний. .

9« Цикличность сезонных изменений содержания обменных катионов и нерастворяпцего объема влаги необходимо принимать во внимание при исследованиях почв о целью их агрономической характеристики, оценки влияния на почвы антропогенных воздействий и определении параметров моделей почвенных режимов.

РА у^мв диссертации опубликованы работу:

1. Исследование режимов состава почвенных растворов и обменных катионов в серых лесных почвах сельскохозяйственного использования. - Дущино, 1986, - 28 с. (Преприггт/цн-т почвоведения, и фотосинтеза АН СССР: Р.7059, в соавторстве с А.А.Покизовским),

2. Режим и пространственное варьирование обменных катионов и нерастворяпцего объема влаги в серой лесной почве сельскохозяйственного использования. - В кн.:-Географические аспекты реаг-лизации Продовольственной программы. — М., 1Э86. — 7 о. Рукопись представлена ОДУ Ф-та Почвоведения Московского ун-та. Доп. в ВИНИТИ 23 сент. 1986, Л 6782-В-86.

' 3. Режим поверхностных свойств твердой базы почвы под различными сальскохоэяйственными культурами. - В кн.: Пути рационального использования удобрений и повышения плодородия почв. Минск, 1986, с.72 (в соавторстве с Л.П.Корсунской).

4. О методике изучениярежима обменных оснований серой лео-ной почвы. - В кн.: Труды уп конференции молодых ученых факультета Почвоведения МГУ. и.» 1987. - 4 с. Рукопись представлена Московским ун-том. Деп. в ВИНИТИ 9 февраля 1987, » 952-В-87 (в соавторстве о А.А.Понизовским).

5. использование ИСЭ ддя изучения фильтрационной гетерогенности почв. - В кн.: Ионометрия в почвоведении. Пущино, СшИ НЦЕИ, 1987, с.52-56 (в соавторстве с Л.П.Корсунской, Л.А.Гуталиновой, р.А.щербаковш).

6. режим я режимообразующиэ факторы содержания нерастворяю-шей влаги в серой лесной почве сельскохозяйственного использования» — в кн.: Комплексное изучение продуктивности агроценоэов. пущино, ОШИ НЦШ, 1987 (в печати, в ооавторстве с А.А.Понизовским).

7. Изучение влияния концентрации равновесного раствора на воли чину нерастворяпцего объема влаги почв. - в кн.: гидрофизически Функции и влагометрия почв..д., Х987 (в печати, в соавторстве с

Л * О.Карпачевским, с.А.Хаммадом, А.А.Понизовским).

,Д-Э28в4 2j.09.67 г. Зак. 59ВР ' Тис. 125 Уч.-мал.д. 1.0 Отпечатано ва ротапринта в ОНТИКЦБИ