Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Сравнительная характеристика слитообразования в слитоземах, орошаемых черноземах и солонцах

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Сравнительная характеристика слитообразования в слитоземах, орошаемых черноземах и солонцах"

7 г

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА

факультет почвоведения

На правах рукописи.

ФАРМАКОВСКАЯ Юлия Николаевна

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЛИТООБРАЗОВАКИЯ В СЛИТОЗЕМАХ, ОРОШАЕМЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ И СОЛОНЦАХ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1993

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета Почвоведения Московского государственного университета икени М.В. Ломоносова

Науадшй руководитель - доктор биологических наук

профессор Е.М. Самойлова

Официааышо оппоненты: доктор биологических наук

Е.В. Шеин кандидат биологических наук. H.A. Титова

Ведущая организация: Институт Почвоведения и

в аудитории М-2 на заседании специализированного совета по почвоведении KD53.05.i6 в МГУ им. У.В. Ломоносова по адресу: 110390, Москва, Воробьевы горы, МГУ, факультет Почвоведения, Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета Почвоведения МГУ.

Автореферат разослан " 199 г.

Ученый секретарь специализированного совета Г.В. Мотузова

Фотосинтеза РАН

Защита состоится

19э5г. в 15 час. 30 мин.

Актуальность проблемы. Антропогенное воздействие нз орошаемые почвы черноземной зоны часто приводит к уплотнению пахотных горизонтов, нередко достигающему степени слитости, даке в случае использования пресных оросительных еод. Для разработки агротехнических приемов, направленных на предотвращение снижения плодородия орошаемых черноземов и борьбу со вторичной слитизацией, необходимо знать механизмы зтого процесса и факторы, его* регулирующие. Одним из путей их выявления^ служит сравнительный анализ вещественного состава и геохимических условий, формирования естественных слитых и антропогенно уплотненных почв. Между тем, до настоящего времени не разработано четких диагностических критериев 'химических, минералогических, физико-химических свойств слитоземов и особенностей их вещественного состава, позволяющих отличать слитоземы от зональных • почв, в том числе и от уплотненных при орошении черноземов. Это затрудняет решение проблем классификации слитоземов и слитых почв.

Цола п задачи исследования. Цель нашей работы - выявление особенностей природно слитых почв и уплотненных ( в крайнем проявлении слитых) горизонтов орошаемых черноземов, а такме причин и механизмов олитизации. В связи с'этим решались следующие задачи:

1. 'С' помощью комплекса методов выявить специфические черты вещественного сЬстава природно слитых почв (слитоземов.и солонца) 2. Изучить свойства, соотношение,' особенности природы и роль в процессах слитиэации органо-минеральных соединений естественно слитых почв, а также богарных и орошаемых черноземов 3. По комплексной программе, включающей широкий набор методов, изучить физические и структурно-функциональные свойства природно слитых и уплотненных при орошении горизонтов 4. Исследовать. микрокорфодогическое строение. указанных горизонтов, особое внимание уделить соотношению микроформ гумуса 5. Установить сходства и различия уплотненных при орошении, черноземов и почв со- слитыми горизонтами естественного генезиса.

Иаучхап !го™зггл. Впервые, на основа дифференцированного иооледо-вшш гумуса двух оснозпых групп' оргеко-шшеральвнх соединений ус-тапозхзкн лопашштодьпш тнпоеыэ призп---; гумусного состояния черноземов. Вкявлвнн неизвестные panes суцествевшв отличия пог.эот-ес-епого соотаза сдитовсмов от черноземов, в тем числе хврактерпыэ пар&мэтры гумусного состояния. Подучэпу kovjiq изтериаш ¡то xepart-ториотккэ почв черноземной пат Моздазки и Обегай области, которнэ позволили уточнить характер и глубину исузпслил при орегэиди почв двух регионов. Еьяшгаин стадии и продполодлтельныэ мрхйнезмы фер-мяравйпгя уплотненных при орозошш черноземов. Предлинно в гл-

честве критерия слитссти и степени антропогенной деградации почв при орошении использовать' соотношение количеств двух основных ор-гаио-минеральных фракций. Установлена взаимосвязь между параметрами порового пространства, отражающими аэрируемость почв, и предложенными показателями гумусного состояния почв. В частности, впервые установлена роль снижения уровня накопления массы легких фракций и гумусироЕанности ила в ухудшении параметров порового пространства, отражающая уплотнение горизонтов и снижение аэрируемости почв.

Практическая значимость. Выработанные показатели гумусного состояния дают возможность дополнительной, Солее полной характеристики типа и подтипов черноземов. Установленные особенности химических и физико-химических свойств слитоземов могут быть использованы для уточнения классификационного положения указанных почв. Выявление причин, стадий и механизмов слитизации черноземов при орошении позволяет разработать агротехнические мероприятия по борьбе с этим неблагоприятным процессом.

Апробация. Материалы и результаты диссертации докладывались на 10 конференции молодых ученых факультета Почвоведения МГУ (1988), на конференции "Мелиорация и химизация земледелия в Молдавии" (Кишинев, 1988), на заседании кафедры общего почвоведения ф-та Почвоведения МГУ.

Яуалззиацш. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи.

Ойъси работа. Диссертация . изложена на 135 страницах машинописного текста, имеет с приложениями 24 таблицы, 11 рисунков. Она состоит, из введения. 6 глав,, заключения, выводов и списка литературы, включающего /.^наименований, в том числена иностранных языках.

Автор выражает искреннюю благодарность кандидатам биологи. чоских наук Л.С.ТрсзишоздЯ, П.Н.Всраз:пгу и Л.П.Сзеоеу за большую помощь в работе.

Ггаза 1. Слитизация почв как природное явление и как результат антропогенгой деятельности.

На основании литературных источников рассмотрены специфические свойства слитоземов, фзкторы природного слитогенеза, а также особенности других почв естественного генезиса, обладающих слитостью.

Обсундаатся возникший в последнее время новый аспект научного интереса к слитш почвам, связанный с феноменом вторичного слито-гэнеза при орокешш почв степной зоны, не имевших черт слитости в пэркод, предшествующий мелиорации. Наиболее вероятным представляется :.:охаиизм диспергирования почвенной массы иод действием целого

ряда факторов в условиях нарушения баланса гумуса орошаешх почв.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

Исследования проводились в пределах разных фаций черноземной зоны. Было изучено два ряда почв - на юге Омской области и в Молдавии - представленных черноземами орошаемыми и неорошаемыми и почвами с природно слитыми горизонтоами: в первом случае солонцом, во втором - слитоземами. В Омской области изучались черноземы южные тяжелосуглинистые, среднемощные орошаемые 13 лет (разр. 1) и лугово-черноземные тяжелосуглинистые среднемощные почвы, орошаемые 13 лет (разр.6). Образцы неорошаемой почвы взяты в "мертвой" зоне "Фрегатов" (соответственно разр. 2 и 7). Уровень грунтовых вод на обоих участках 4-6 м, на глубине 90-100 см почвы имеют засоленный горизонт; обе почвы глубокосолонцеваты. Орошение ведется пресными . гидрокарбонатно-кальциевыми водами р.Иртызз с минерализацией 0,2 г/л, оросительная норма 1700 т/га, орошается бессменная культура костреца безостого. Солонец луговый мелкий тяжелосуглинистый (разр. 4) исследован на участке выгона под типчаково-полынной ассоциацией.

В Молдавии изучались чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый мощный, неорошаемый и орошаемый 25 лет Карагашского массива (разр. 8 и 9), чернозем типичный легкоглинистый сверхмощный неорошаемый и орошаемый 15 лет Рыбницкого массива (разр. 10 и 11). В обоих случаях орошение ведется пресными гидрокарбонатно-кальциевыми водами р.Днестр с минерализацией 0,5 г/л в специальном овоще-кормовом севообороте, оросительная норма составляет 2100-2800 т/га. Исследуемые нами слитоземы расположены в окретностях села Баурчи Кзйнарс-кого района Молдавии.

В образцах, отобранных по генетическим горизонтам, определяли: емкость поглощения по Бобко-Аскинази, в модификации Грабарова, Уваровой (1940); состав обменных катионов методой вытеснения уксуснокислым шаганием (Altlc. Handbook, 1954); содержание органического углерода по методу Тюрина, в кодификации Никитина (1972); гранулометрический состав рентгейоседимантометрическим методом на приборе Седиграф-БОООД (Еерезпн,1987); минералогический анализ тонких фракции рентгенодифрактометрическим методом на универсальном дифрактомэтрэ HZ3-4A с оценкой содержания основных групп глинистых минералов методом Бискайя (1955); содержание СО^карбонатов газозолаиатрпческим методом; рН водной суспензии 1:5 потекциомет-ричеоки.

Пахотные горизонты богарных и уплотненных при ор- лении почв и естественно слитые горизонты были изучены также по более широкой

комплексной программе. Микроморфологическое строение ненарушенных фрагментов указанных горизонтов исследовалось в шлифах, изготовленных в 2 повторностях из каждого горизонта, Было оценено количество гумоков и меланснов, подсчет проводился в 5 повторностях в каждом шлифе (объектив 60 X).

В перечисленных горизонтах были определены физические свойства классическими методами ( погозность агрегатов,_ плотность сложения, линейное набухан"? (Еадюнина, Корчагина, 1186)), а также структур-но-фу::кциональкые свойства по методикам, предложенным сотрудниками кафедры физики и мелиорации почв - П.Н.Зерезиным с соавторами (1983, 1985): определение необходимых параметров и ра_4етно-экспе-риментальноэ построение диаграмм структуры порового пространства (ДСПП) и кривых распределения пор по размерам.

Особенности органического вещества почв изучены на основе ден-си-гранулоыетрического метода фракционирования (Шаймухамет/ов и др., 1984). Используемый нами метод позволяет Еыделкть в относительно малоизмененном состоянии и раздельно изучить две основные группы оргако-минерадьных соединений: легкую фракцию - вещества с плотностью менее 2,0 г/см3, и илистую фракцию - частицы менеё 1 мкм. В состав легкой фракции входят, с одной стороны, полуразложившиеся остатки растительного, животного и микробного происхождения, с другой стороны - комплексно-гетерополярные соли высокомолекулярных гумйновьг. кислот, не связанные с глинистыми минералами и аккумулирующиеся глаьным образом во фракции менее 1,8 г/см3. Илис-'тые фракции представляют собой устойчивые адсорбционные орга-но-глинистые комплексы, в состав их органической фазы входят более низкомолекулярные гумусовые вещества гуматного и фульватного типа.

Из легкой ( с плотностью менее 1,8 г/см3) и илистой фракций были выделены гумусовые вещества. С этой целью обе фракции подвергали последовательным обработкам 0,1 М раствора/л нейтрального (рН 7) и щелочного (рН 13) пирофосфата натрия (Когут и др., 1987). Из гумусовых веществ, перешедших ъ вытяжи, выделяли фракцию 'ГК об-щепрмштым методом, фракцию ФК рассчитывали по разности. В пиро-фосфзтных вытякках и растворах ГК органический углерод определяли по методу Тюрина в модификации Орлова, Гриндель (1967) «а приборе БрекоЫО. Определение Са, Ме, Ре, А1 в экстрагируемых гумусовых веществах производили атомно-абсорбционным методом на приборах "Взриан Техтрон" и "Спектроспан-6" (фирмы Бекыан). Элементный состав органического вещества фракций определен с помощью СНМ-анализатора фирм] Перкин- Элмер.

- 5 -

Глаза 3. Свойства исследуемых почв. .

В главе 3 анализируются данные, характеризующие химические, физико-химические и минералогические свойства исследуемых почв и их изменение при орошении. Анализ этих материалов показывает, что в делом свойства и их профильное изменение всех исследуемых почв характерны для соответствующих типов и подтипов почв рассматриваемых фациальных разностей.

Почвы двух соседних хозяйств Омской обл. различаются по степени окультуренности: лугово-черноземкые почвы более окультурены, что выражается в их большей гумусности и биогенности, лучшей агре-гированности.

Все изучаемые почвы отличаатся тяжелым гранулометрическим составом: почвы юга Омской обл. и чернозем обыкновенный Молдавии - . тяжелые суглинки, типичный чернозем и слитозем (разр. 15) - легкие глины, слитозем (разр. 14) - тяжелая глина.

Все исследуемые почвы карбонатны. Минимум в содержании СаСО^ приходится на верхнюю часть профиля.

По содержанию гумуса изучаемые почеы относятся к слайогумуси-рованным и малогумусным разностям. При орошении содержание гумуса значимо изменяется только в южнсм черноземе - несколько снижается.

В природно слитых почвах величина рН выше, чем в черноземах. Во всех орошаемых черноземах по сравнению с богарными величина рН несколько увеличивается, в лугово-черноземной почве - слабо снижается при орошении.

При орошении черноземов Молдавии не произошло существенных изменений в составе обменных катионов. В орошаемых почвах Омской обл., вероятно, за счет движения солей вверх из засоленного горизонта, увеличилось содержание обменного с 0,3-0,5% на богаре до 5,4% в южном черноземе и меньше, до 2,4%, в лугово-черноземпй почве. В орошаемом южном черноземе также возросла доля обменного Мг2+ в ущерб Саг+.

Состав глинистых минералов илистых фракций изученных почв однотипен и представлен минералами смектитового типа, илли'^м, каолинитом и хлоритом. Различия в минералог.тческом составе отдельных типов и подтипов определяются характером разбухшсщих компонентов, соотношением отдельных минералов и их профильным распределением. В' илистых фракциях черноземов и солонца преобладают иллиты, составляющие в среднем 50-70% от суммы (.-гаералов. Количество минералов о разбухающей структурой ввриирует'от 10 до 45%, они представлены смешаннослойными образованиями с различны)/ соотношением смектито-вых и иллитовых пакетов и характеризуйся постепепнным снижением количества и упорядоченности вверх по профилю.

В составе илистой фракции слитоаемов содержится наибольшее количество минералов смектитового типа (25-70% от суммы). В слитозе-ме раэр. 14 разбухающая фаза является господствующей (до 70%) и представлена индивидуальным минералом' монтмориллонитового типа. Профильная дифференциация смектитов в слитоземах не выражена.

Изменений глинистого материала при орошении чернозема типичного и лугово-черноземной почвы практически не наблюдается. В составе обыкновенного чернозема происходит существенное снижение количества смектитовых минералов и увеличение степени их дисперсности и разупорядоченности. Эти изменения еще более выражены в южном черноземе, где содержание минералов смектитового типа снизилось почти вдвое, а состояние их можно охарактеризовать как близкое к супердисперсному.

Глава 4. Физические свойства почв.

По морфологическим признакам пахотные горизонты орошаемых черноземов, особенно обыкновенного и типичного, приближаются к при-родно слитым горизонтам, и, так же как и последние, значительно отличаются от свойств черноземов, используемых в богарном земледелии.

Анализ физических свойств классическими методами показал: орошаемые почвы обоих регионов характеризуются высокой плотностью сложения и пониженной порозносхью агрегатов и занимают по этим характеристика! промежуточное полотенце между богарными аналогами и природно слитыми горизонтами. Наименьшие изменения в орошаемых черноземах по сравнению с богарными претерпевает величина линейного набухания, которая увеличивается на 1-4% в орошаешх черноземах и снижается в лугово-чернозеююй почве..

Для более детального изучения структурно-функциональных свойств нами был использован метод построения диаграмм структуры поро-вого пространства (ДСПП). Для построения ДСПП был определен ряд параметров физического состояния почвы, в той число ее важная характеристика, определяющая проявление слитости - поверхностная энергия твердой фазы почвы Еэ (Дк/кг). Наибольшие значения Еэ присущи природно слитым горизонтам, максимальное -в слитоземо разр. ■14. При орошении величина Еб возрастает во всех черноземах (по степени увеличения Еб в сравнении с богарными аналогами орошаемые черноземы образуют ряд ю.у,шый> обыкновенный типичный) и снимается в лугово-черногемкой почве (табл. I).

ДСПП представлены на рис. 1. Во всех орошаемых черноземах кривая водоудеркивашга смещается в область';'меньших значений влажности по сравнения с неоропаемыми аналогами (к оси рЕ). Это означает

Таблица 1

РЕСПРЗ целение легкой и шшстой фракций и некоторые физические

свойства исследуемых почв

УСЛОВИЯ гори- сод?рз«аниэ Фракции, Млф поверхност. медиана рас- текстурная порозн.

сро;з,, зонт, 7, ст uscc; Ы ПОЧЕЫ Миф анергия пределения пористость агрега-

разрез глуби- легкая илистая твер. фазы объемов пор " при влага. тов d

на, см Es, Да/кг по размерам, пред.усадк. -- 5 ш

г, ыкм Дпр, Х10"5 Ра, 7.

м3/кг

Сэгзрз, Ар 3.88 31.24 0.124 82 0.89 27 41.1

Р.7 0-20

срси., А 5.СО 27.53 0.182 63 1.12 25 39.3

р.6 0-20

богара, Ар 4.05 23.45 0.143 76 1.07 30 44.1

р.2 0-18 Ч

срсл., • З.Л 23.13 0.111 -97 . 0.65 23 37.8

р.1 0-21

богг-ps, Enal 2.16 28.00 0.077 165 0.22 14 27.1

. р. 4' 5-lü

бсгзрз, Ар 3.02 30.51 0.099 112 0.54 24 38.3

р. '-5 СрСП., и-—U Ар 2.97 31.93 0.093 122 0.45 18 32.2

р.9 0-20

Согзрз, Ар 3.87 25.01 0.107 113 0.68 31 45.0

р.до 0-22

Ар 3.63 38.03 0.101 119 0.43 19 32.8

р. г i 0-22

богара, Ар, v 1.7 35.75 0.049 131 0.43 20 35.6

р. 15 0-30

1 > т rtjj, V 3.82 65.34 0.058 345 0.15 18 32.0

уменьшение содержания влаги всех категорий (кроме прочносвязан-ной), вероятно, вследствие разрушения в первую очередь крупных ин-фильтрационных и дренируемых пор; сужение диапазона влажностей, оптимальных ,рля обработки лочвы. Возрастает трещиноватость и глы-бистость, снижается объем пор аэрации во всем диапазоне влажностей. В богарном южном черноземе при влажности, соответствующей рР-2,5, 72Х пустот приходи.ся на внутриагрегатные поры, в орошаемом - 54%. Англогично, удельный объем трещин увеличивается при-рГ-З ^ 407. на богаре до 50Х в орошаемом обыкновенном черноземе и о 38% до 60Х в типичном черноземе за счет воздухоносной внутриагре-гатной пористости. Заметим, что в орошаемом .обыкновенном черноземе изменениями затронута лишь верхняя часть пахотного горизонта толщиной 20 см, нижележащий слой 20-35 см негативных структурных изменений не претерпевает.

Особенно ясно ухудшение степени аэрируемоси порового пространства показывает кривая распределения пар по размерам, и-л так называемый "спектр пор" (рис.2). Кривая показывает, каков удельный объем воздухоносных пор того или иного диаметра. Спектры пор для разных почв характеризуются медианой распределения и нормировочной величиной полного интеграла - чем ниже эти величины, тем хуже аэ-рируемость порового пространства. Как показали проведенные нами исследования, орошение черноземов в обоих регионах вызввает понижение удельного оГъема пор аэрации во всем диапазоне влажностей.

Сравнение ДСПП и спектров пор орошаемой и богарной лугово-чер-иоземной почвы обнаруживает незначительные изменения. 3 орошаемой почве происходит слабое уменьшение общего объема порового пространства за сче'1 меж- и внутриагрегатнс 1 порозности без существенного ■ изменения других характеристик. Это и приводит к некоторому увеличению плотности сложения, обнаруженному буровым методом.

ДСГЛ и спектры пор солонцового и слитых горизонтов схожи. Отметим очень узкий диапазон активной влаги, ниькие величины теко-турной порозности в сухом состоянии, высокие коэффициенты хода свободной усадки, низкую воздухоносную агрегатную порозносц*. В солонце это объясняется насыщенностью ППК натрием, в слитоземах -высоким содержанием тонкодисперсной составляющей преимущественно монтмориллонитового состава.

* Для -сильно набухающих почв (слитозем раер. 14) рассчет-но-экспериментадьное построение ДСПП является дострточно. формальным. С учетом этого, не претендуя на объективную пстаую характеристику порового пространства слитозеыа разр. 14, предлахаема^ ДСПП рассматривается нами лишь в сравнении о ДСПП черноземов.

М/ЯуФг

/

у у '.Г '2 •<?---<г

Рис. I.. ДИй^аимы структуры порового пространства: А. Омская обл.,1. чернозем вжный; 2. лугово-чорнозамная почва; 3. солонец; Б. Молдавия, Ч. чернозем обыкновенная; 5. чернозем типичный; 6. слитозем, р. 14; 7. слитозем, р.15; а) богара, 6) орошаем, почь. ва.

М, м3/кг

(О

г тз Т т

/ : ¡2/ а{йу ляяГ

/ ¿г/ яя/

эквивалентный радиус по Сирену, май

Рис. 2. Распределение объемов нёниоковых пустот по радиусам пор. А - Омская область, 5 - йолдавия.

Таким образом, при орошении физическое состояние черноземов в той или иной степени ухудшилось, параметры их пахотных горизонтов приблизились к параметрам, характерным для слитых горизонтов естественного генезиса. В то же время при орсшении лугово-черноземной почвы в условиях сравнительно высокой культуры земледелия ухудшения структуры пахотного горизонта не произошло, наоборот, наблюдалась стабилизация и даже улучшение некоторых физических свойств.

Глава 5. Микроморфологическое строение и микроформы гумуса.

В главе приводятся описания микростроения и микраагрегирован-ности почв, а также результаты исследования микроформ гуыуса.

Нами выделены следующие компоненты микроформ органического вещества, ранее описанные в черноземах (Парфенова, Ярилова, 19Е7; Ярилова и др., 1981; Поляков, Ярилова, 1981; Сизов и др., 1986): растительные-остатки разной степени разложения, буроократенныи коллоидно-дисперсный гумус, флобафены, гумоны и ыеланоны; последние две микроформы гумуса были оценены количественно. Результаты микроморфологического исследования ненарушенных фрагментов природно слитых и уплотненных при орошении горизонтов позволили выявить следующее. . В черноземах Молдавии.гумоны - серые и темно-серые округлые и овальные тельца размером 1-2 мкм, обособленные или собранные в скопления-агрегаты. В-почвах этого региона количественно преобладают собранные в скопления гумоны над единичными. Углепо-добные образования - меланоны - имеют размер 20-30 мкм и изомет-ричную форму; их число в черноземах примерно в 100 раз меньше, чем гумонов. '

Особенностью почв Омской области является: 1. более значительные размеры гумонов( 4-6 мкм) 2. превалирование обособленных гумонов над гуыонами, собранными в скопления 3. неоднородность, моза-ичность строения почвенной массы, ее несколько повышенная дисперсность. Последнее связано с региональными особенностями - континен-талыюстью климата, морозной коагуляцией, предполозштельно стадией осолонцевания в прошлом (Тюлин, 1944).

Характерной чертой лугово-черпозекшой почвы является наличие хорошо сформированных железо-маргадцево-гумусовых конкреций и коп-

рОЛИГОЕ."

Слитоземы отличаются от черноземов соотношением микроформ органического вещества. Гумопов и скоплений гумонов здесг примерно в 5 раз меньше, чем в черноземах, меньше число гумонов в одном скоплении. Количество мелаионов б срознешш с -чернозема.::! возрастает в

10-15 раз, а размеры последних падают до 5-7 чкм и менее. В слито-земе разр.14 меланоны преобладают над другими микроформами гумуса, в слитоземе разр.15 - находятся в соизмеримых количествах. Солонцовый горизонт тлеет следующие особенности: малое число обособленных гумонов и отсутствие их скоплений, наличие небольших рыхлых хлопьевидных скоплений бурого подвижного гумуса.

При орошении черноземов изменилось как сложение почв, так и количество и характер агрегированности гумонов. В целом изменения микроформ гумуса при орошении черноземов всех изученных подтипов невелики, их масштабы несоизмеримы с региональными и подтиповыми различиями, однако четко прослеживается тенденция к снижению общего количества гумонов и степени их агрегировацности или размера скоплений.

В орошаемом обыкновенном черноземе вдЕое сншшется число единичных гумонов, на 20£ падает количество скоплений гумонов, в типичном черноземе в 2 раза снижается'количество "умонов, входящих в одно скопление, в южном черноземе снижается как число обособленных, так и число гумонсз в скоплениях. В орошаемой лугово-черно-земной почве не происходит изменений.

Черноземы в богарных условиях имеют губчатое микросложение, которое уплотняется в орошаемых вариантах, природно слитые горизонты - консолидированное микросложение.• В верхней части профиля черноземов Молдавии обнарузаивается изотропная зона, граница которой при орошении сдвигается вверх. Слитозекы имеют анизотропную плазму, и характеризуются отсутствием пленок натечных глин в верхней части профиля.' В солонцовом горизонте плазма высокоанизотропна, отмечено наличие бурого хлопьевидного подвижного гумуса и обилие глинистых пленок по граням структурных отдельностей.

Глага 6. Соотношение и особенности природы гумусовых веществ богарных и уплотнэннных при орошении черноземов и природно слитых почв.

Перспективным направлением анализа особенностей формирования антропогенно уплотненных и естественно слитых почв является изучение характера и природы их органо-мшшральных соедшений ( А1иас1, 1983, Титова, 1083; Чернова, 1930'). Для изучения роли продуктов органо-мкнегалыгсго взаимодействия в развитии слитссти были выделены и исследованы две основные группы срггло-нинерадыше фракций, как списано во второй глазе.

Проведенные исследования обнаружив значительное различие уровней накопленгл и свойств органического вещества обеих фракций в изуч~е!.ък почвах (т£5л. 1-3). Для чоряогеков характерны:!. Мак.-

симальная величина накопления легких фракций относительно массы ила 2¿Максимальная величина отношения Сгк/Сфк для гумусовых веществ легкой фракции и соответствующая ей максимальная степень гу' мификации 3.Заметная разница показателей группового состава гумуса легкой и илистой фракций ( в легкой фракции доля ФК - 3-9%, в илистой фракции - 20-25%). *

Отметим также подтиповые и региональные особенности черноземов: типичный и обыкновенный черноземы Молдавии характеризуются максимальной величиной Сгк/Сфк, наибольшей степенью гумификации и 'гуматным составом как легкой, так и илистой фракции, а гакже наибольшей разницей в групповом составе гумусовых веществ легкой и илистой фракций. Южный чернозем Омской обл. имеет несколько меньшую степень гумификации и фульватно-гуматный состав гумусовых' веществ ила.

Гуыусоаккумулятивные горизонты слитоземов существенно отличаются от соответствующих горизонтов черноземных почв по уровню накопления массы и углерода легкий фракций, • а также свойства}.! органической фазы легких и илиотых фракций. Для слитых горизонтов слитоземов характерно: 1. Пониженное содержание массы легких фракций относительно массы ила (соотношение между ними составляет 0.05-0.06, в то время как'в черноземах - 0.10 и выше) 2. Сочетание низкой гумусированности илистых фракций с повышенным содержанием в них гидрофильных минеральных компонентов (минералов смектитового типа и слабоокристаллизованных соединении кремния). Соотношение между Сорг илистой фракции и содержанием в ней смектитов- (и/или других гидрофильных составляющих) Сорг/Ссм может быть использовано в качестве отличительного критерия слитоземов. Наш установлено, что указанное отношение для слитоземов « 0.1 (0.03-0.05), тогда как для черноземов >0.1 (0.1-0.2) 3. Высокий уровень накопления в составе органического вещества легких фракций'углеподобных частиц, относительно инертных в химическом ..отношении, описанных при микро-морфолс. ичеоком исследовании как ыеланоны. Их высокое количество- -одна из причин трудной окисляемости органического вещества слитых горизонтов 4. Большая степеш> деградационных преобразований гумусовых веществ легких фракций, ( что выражается в значительно большей, чем в черноземах, доле ФК в их состава (табл. 2) о. Пониженное содержание трехвалентных металлов, особенно А1, в составе гумусовых веществ легких фракций (отношение (А1+Ре)/С в природно слитых горизонтах в 6-10 раз ниже, чем в черноземных почвах, и, соответственно, значительно (в 2.раза) метшее количество функциональных групп (табл. 2) 6. Сходстео. группового состава гумусовых

Тс&шца 2

i.lacca, содержание и ссотаз оргаянчешхго ее-зстез легкой Фракции нсследуешас почв

условия горн- Сорг Сорг Copi* орое., зонт, оОц., zi, % лф, X

C/II

ШЛ-ЕО КОЛ'во бо- групповой сосав функц. группы

оа ¿S зкстраг. лоа дазшгьн. Сгк ГКД от обшее способа.

разрез глуби- % '>т Ы от U от Сорг гв, Z DT фракц.гв, Z Сфк зкстраг. кол-во к обм<

на, СИ ПОЧВЫ почвы г сбд. Сорг ст экотраг. ГВ Z

Ссг зра, Ар 2.52 0.71 23 23.6 41 БО 10.6 91 660 50

Р.7 0-20

сроа., А 3.14 1.11 33 17.7 59 64 24.7 36 780 39

р.6 0-20

осгара. Ар 2.Е0 D.Q3 37 21.2 41 55 10.4 91 680 49

р.2 0-18

срса., ■ А. 2.07 0.81 39 21.3 31 Б5 8.5 90 880 47

Р.1 0-21

богара, Enal 2.49 0.Б4 22 21.S 47. 49 2.6 72 470 78

р.4 5-12

ооггра, Ар 1.73 о.ео 46 £0.5 БО ■ 63 29.1 97 530 35

р.8 0-20 •

ороа., Ар 1.84 0.Q7 47 19.0 42 63 97.9 99 540 зя

р.9 0-20

corара, Ар .2.74 0.S6 S5- 15.6 41 . 60 20.1 95 650 28

р. 10 0-22

СрСЗ., Ар 2.63 0.31 34 17.3 •40 56 22.3 96 590 29

р.11 0-22

богара, Äp,v 1.87 О.Б-i 29 19.9 45 63 2.6 72 300 • 52

р. 15 0-ЁЭ

ООГЕра, Ар, V 3.37 1.£0 £5 24.4 49 65 6.7 87 310 59

р. 14 0-45 •

со

I

Таблица 3

Масса, содержанка и состав органического вещества шшстой фракции исследуемых почв

условия гори- Сорг Сорг Сорг кол-во кол-во бо- групповой состав функц. группы

орои., зонт , т-А t иф, X кф, % экстраг. лее лзбильн. Сгк ГКД от С-фгтрл способк.

разрез глуби- % ОТ М от М- от Сорг гв, % от фракц, ГЕ, 7. Сфк экстраг. кол-во к обмену

на, см фракц. почвы общ. Сорг иф от экстраг. ГВ

богара, Ар 3.44 1.07 43 67 Б7 1.16 54 3400 13

р.7 0-20

орош., А 5.34 1.47 47 . 71 59 1.24 55 2700 10

р.6 0-20

богара, Ар 4.22 1.20 46 52 51 1.20 55 3100 13

JJ. ^ 0-18 *

сроп., А 4.05 1.14 55 ~ 41 57 0.54 35 3700 25 .

P.l 0-21

богара, Enal 4.52 1.27 51 52 49 1.59 61 2500 33

г. у- - - 5-12

богзрз, Ар 3.11 0.95 .54 . 47 51 4.21 81 5200 . 11

р.В 0-Г"Э

ороз., Ар 2.60 0.83 45 53 51 6.61 87 6000 10

р. э 0-20

богзра, Ар 3.87 1.32 48 ' 56 57 3.02 75 зато 9

р. 10 0-22

орош., Ар 3.17 1.14 43. 68 53 2.69 73 не определ.

р. 11 0Г22

богара, Ap,v 1.87 0.67 35 72 52 3.62 78 4000 11

р. 15 0-30

богара, Ар, v 1.97 1.29 23 Б9 49 7.35 88 6400 20

п.14 0-45

веществ легкой и илистой фракций 7. Относительно большая прочность коагулятов металлогушновых соединений, образованных с участием Са (определено по соотношению количеств Са в вытяжках нейтрального и щелочного пирофосфата): в слитоземах относительно прочно связана половина всего Са экстрагируемых гумусовых веществ, в черноземах -1/4 - 1/6 его часть.

Основные особенности гумусоного состояния, вероятно, связаны о контрастностью гидротермкческого режима слитых горизонтов, вызванной крайне неблагоприятными физическими свойствами, что обусловливает усиленную минерализацию части гумуса и преимущественное развитие процессов консервации органического вещества в ущерб гумификации. Минерализации, способствует также щелочная реакция среды; последняя, видимо, ответственна и за неустойчивость связей металлические катионы - гумусовые вещества, что приводит к обеднения последних А1 и Ге. ">

Все перечисленные особенности слитых горизонтов слитоземов присущи и солонцовому горизонту. Однако вследствие приуроченности к более агрессивной геохимической обстановке, солонцовый горизонт отличают: 1. Низкая прочность коагулятов металлогуминовых соединений 2. Большая, по сравнению со слнтоземзми, обедненность гумусовых веществ легкой и илистой фракций А1 и Ге 3. Относительно большая гумусированность илистой фракции, видимо, вследствие луговости солонца.

Изученные черноземные почвы существенно различаются по направленности и .интенсивности изменений, происходящих в составе гумусо-еых веществ при орошении (табл. 1-3).

Изменения, происходящие при орошении лугово-черноземной почвы, положительны и сводятся к следующему: увеличиваэтся экстрагируй-мость гумусовых веществ и доля наиболее лабильных соедтшэний в его составе как в легкой, так и в илистой фракции (табл. 2,3). Групповой состав гумуса практически не изменяется, но з гумусовых соединениях легкой фракции снижается абсолютное содержание и доля ©К. При орошении сильно возрастает содержание Ре в гумусовых веществах легкой фракции. Все сказанное .дает основание предполагать, что при орошении лугоЕо-чернозмдгай почвы происходит активизация процессов патапиения органических веществ, которая сопровождается усилением гумификации с образованием относительно лабильных гумусовых кислот преимущественно гуиаткого типа, ггэнее подвижная часта экстрагируемых гумусовых веществ приобретает исключительно гуиатныл характер. Таким образом,' негативное действие обменного шгряя нивелируется накоплением органического вещества в легкой и ишстой Фракциях.

Наиболее затронут изменениями орошаемый южный чернозем. Здесь уменьшается масса легкой фракции и уровень содержания в ней органического вещества, снимается экстрагт<руемость гумусовых веществ этой фракции (по существу это равнозначно снижению доли активного гумуса). В гумусовых веществах легкой фракции увеличивается абсолютное содержание и доля участия ФК. В составе зольных^ эл_ментов повышается содержание Mg, падает отношение Al/Fe.Снижается количество органического вещества, связанного с илом, в его составе происходят изменения, аналогичные изменениям в легкой фракции, с "ой разницей, что в данном случае меняется тип гумуса: и? фульват-но-гуматного в гуматно-фульватный. В орошаемом южном черноземе наблюдается сходство параметров органической фазы обеих фракций, что сближает орошаемый южный чернозем с природно слитыми горизонтами. Видимо, в условиях периодического промывания, создаваемого орошением, и выноса продуктов распада в сочетании с присутствием натрия в ППК и создаваемой последним щелочной реакцией, происходит деградация органических веществ; связанных с илом: наибЬлее подвижные соединения выносятся, . другие разрушаются с постепенным выносом продуктов распада. При орошении•типичного и-обыкновенного черноземов заметных изменений в содержании и составе легкой фракции не произошло, однако выявилось значительное снижение гумусиро-ванности илистой фракции. .

Таким образом, изменение гумусного состояния орошаемых черноземов, особенно чернозема южного, носят деградационный характер.

В обыкновенном и южном черноземах деградационными процессами затронуты также глинистые минералы: в орошаемых вариантах обеих почв снижается содержание смектитовой компоненты в составе ила, а в южном черноземе происходит также ее значительное разупорядоче-ние. По степени выраженности деградационных процессов, затрагивающих оргзко-минеральные фракции, исследуемые почвы образуют ряд:, типичный - обыкновенный - южный черноземы, что соответствует степени ухудшения их физических параметров.

Отметим, что отношение Млф/Миф снижается во всех орошаемых черноземах и увеличивается в лугово-чернозенной почве. На наш взгляд, отношение масс легкой и илистой фракций является чувствительных!, информативным показателем, отражающим направление изменений почв при орошении. Этот показатель учитывгэт соотношение двух основных структуроопределяющих компонентов почвы¡легкой фракции как разрыхляющего, ■ оструктуриваощого агента и илистой фракции как консолидирующего агента.

Дегумуфикация илистой фракции, наблюдаемая при орошении черно-

земов, выступает в качестве фактора слитости. Мы попытались проиллюстрировать это зависимостью радиуса пор, соответствующего медиане распределения пор по размерам, от Млф/Миф, и от количества органического углерода в илистой фракции.

Изменения органических и минеральных составляющих двух основных групп ПОМВ, вызванные орошением исследуемых почв пресными водами, видимо, соответствуют различным стадиям преобразования почв различней буферности в условиях агрессивности геохимической обстановки, связанной с присутствием натрия.

На ранних стадиях происходит дегумификавдя илистых частиц и дезагрегирование гумонов (составляющих легкой фракции, что на последующих этапах сопровождав .,ся деградационной трансформацией и разрушением наиболее подвижных (извлекаемых нейтральным пирофосфа-тоу'» комплэксно-гетерополярных соединений высокомолекулярных гуми-новых кислот и относительным накоплением более устойчивых форм' (извлекаемых щелочным пирофосфатом). Дегумификгция ила на поздних стадиях вызывает разупорядочивание и разрушение смектитовых минералов с образованием кре»гаистых соединений. Эти процессы сопровождаются повышением пгверхностной энергии твердой фазы, консолидацией почвенной массу, ухудшением условий аэрации.

Еьсода:

1.Установлены новые признаки гумусного состояния черноземов, характеризующие уровень содержания и свойства двух основных групп органо-минеральпых фракций:

а) максимальная величина накопления массы легких фракций относительно содержания илистой фракцти; б) преимущественно гуматный состав гумусовых веществ легкой фракции, и соответствующая ему максимальная степень гумификации; 1) заметная разница показателей группоього состава гумуса легкой и .илистой фракции; г) преобладание в составе микроформ органического вещества гумонов.

2. Выявлены неизвестные ранее специфические черты Беще.твенно-го состава слитоземов, существенно отличающие их от черноземных почв:.

а) высокое содержание гидрофильных минеральных компонентов в составе илистых фракций в сочетании с их низкой гумусированноотыо; эта особенность мояет выступать в роли одного из главных факторов развития процессов набухания-усадки в слитоземах'; б) пониженное содержание массы легких фракций относительно массы слабогу;.(усиро-ванного ила, определяющее неблагоприятное сочетание разрыхляющих и консолидирующих компонентов почв; в) повьгхоиная доля в составе Шфоформ органического вещества иелгноноз в ущерб гуиошм; г) по-

ниженное содержание в составе гумусовых веществ легкой фракции трехвалентных металлов и связанное с этим пониженное содержание функциональных групп, а также высокая степень деградационных преобразований гуминовых кислот этой фракции.

3. Установлено, что под влиянием орошения пресными водами верхние гумусовые горизонты типичного, обыкновенного и южного черноземов приобретают морфологические и физические свойства, сближающие их с природно слитыми почвами, однако они существенно разли-

, чаются по составу и свойствам органо-минеральных фракций, соотно-' шению микроформ органического вещества и минералогическому составу ила.

4. Выявлено и охарактеризовано два рода деградационных процессов, развивающихся при орошении черноземов пресными водами, и затрагивающих основные органо-минеральные фракции: легкую и илистую. Первый заключается в дезагрегировании гумонов (составляющих легкой, фракции), которое на последующих этапах сопровождается деградаци-онной трансформацией гуминовых кислот в фульвокислоты и разрушением более подвижных комплексно-гетерополярных соединений высокомолекулярных ' гуминовых кислот и относительным накоплением более инертных форм. Второй заключается в дегумификации илистых фракций, минеральная фаза которых в дальнейшем разрушается с'образованием аморфных кремнистых соединений. Описанные процессы протекают в последовательности, обусловленной буферностью почв и агрессивностью геохимической обстановки, связанной о присутствием натрия.

Б. Предложено в качестве критерия, отражающего изменения орошаемых почв в направлении слитизации, использовать показатель соотношения массы двух■ основных групп органо-минеральных фракций . (Млф/Миф)...

6. Результаты исследований подтверждают " представления проф. Е.М.Самойловой о своеобразии механизмов слитизации при орошении черноземов. Образование слитых горизонтов в орошаемых черноземах является своеобразным антропогенным процессом, обусловленным действием тяжелой техники на фоне комплекса факторов, приводящих к диспергированию почвенной массы и увеличению поверхностной энергии твердой фазы.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Влияние орошения на физические свойства почв черноземной зоны. " Мелиорация и химизация земледелия в.Молдавии." Тез. докл. респ. конф. Кишинев, 1988, с. 90-91.

2. Изменение свойств почв черноземной зоны под влиянием орошения. Труды X науч. конф. мол. ученых фак. почвоведения МГУ. М., 1988. Деп. ВИНИТИ.

3. Слитизация черноземов при орошении. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1993, N1, с. ( Соавт. Самойлова Е.М.)

4. Сравнительная характеристика микроотроения богарных и орошаемых черноземов, слитоз'емов и солонцов. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение-. 1993, N 3, о.

(Соадт. Сизов А.П.)