Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ С ПОЧВОЙ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ С ПОЧВОЙ"

^ъочхо

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А ТИМИРЯЗЕВА

БОЛТЕНКОВ Анатолий

На правах рукописи

/ . .

Владимирович

УДК 631.43 631.41.

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ С ПОЧВОЙ

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена.в Московской сельскохозяйственной академии имени К А. Тимирязева

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор Савнч В. И.

Научный консультант — кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Керимов А. М.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук Бондарев А. Г., кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Платонов И. Г.

Ведущее учреждение — Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет почвоведения.

Защита состоится «23»» . . . 1992 г. в »

час. на заседании специализированного совета К 120 35 01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « У^» ^^•¿^гуьс^е^' • 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических нау

М. В. Вильяме

•• ОБЩАЯ ^ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '' ^'

Актуальность темы. С усилением интенсификации сельскохозяйственного производства услояшяытся взаимосвязи в системе почва-' растение-окрс/.-тающая среда и для.наиболее эффективных путей оптимизация обстановки необходимы углубленные изменения свойств почв, почвенных процессов и резшов. При этом возникает необходимость рассмотрения процессов протекающих'в системе (в тем числе процессов взаимодействия удобрений и.мелиорантов) на уровне изуче-.няя концентрационных, электрических, магватшос, биологических ' температурных, гравитационных к других полей. Генетическое изучение температуры почвы как элемента клпматнческого фактора почвообразования возможно при . рассмотрении ее пространственно-зремен-ной изменчивости, т.е. температурного'полл почеы. Температурные поля в систем© почза-раотенке и особенно тепловые эффекты взаимодействия - удобрений и мелиорантов с почвой являются одним из нал- : менее разработанных вопросов агрономического почвоведения. В то , жевремя этот раздел является составной частью .энергетики почвообразования и. плодородия,, что определяет теоретическую и практическую целесообразность его изучения.

Нель и задачи исследования. В работе поставлена цель изучения тепловых эффектов взаимодействия удобрений и мелиорантов.с ■ почвой, установления взаимосвязи температурных и концентрационных полей во времени ив пространстве, определение.их форм, размеров, распространение к нш-.етить пути регулирования. В задачи исследования входило: - . ^ , . '

I) оценка температурных полей от зоны ВЕгесенпя удобрений и мелиорантов в почве с использованием тепловизора, терыоищи-'

каторных пленок,.медь-константановых термопар; ' >

2) оценка отдела

«рвтг

НАУЧ ¡ЛЯ БИБЛИОТЕКА '¿•«осч. <од--С1$>хоз\ академии ■ :. ..-¡. А. Тимкргаоед-

;юго ратлма деоно-

во-подзолистых почв на склонах-разной экспозиции и на разных: ; элементах рельефа; ...

3) выяснение связи химического состава растений - содераса-ния и соотношения положительно и отрицательно заряненных соединений в системе почва-корень-стебель-лист'на дерпово-подзо-листьж почвах приуроченных к разным элементам рель ара и.склонам северной и южной экспозиции; .'

4) разработка принципов и методов учета тепловых эффектов решений, протекающих в почве,.теплового ракир.'.а почв в энергетике почвообразования и плодородия. • . '

. Научная новизна рр.боты, Б работе впервые определены тепловые эффекты и,температурные поля взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой с помощью новейшей аппаратуры. Установлена связь температурных и концентрационных полей в почве с содержанием и соотношением положительно и отрицательно заряженных соединений ионов в системе почва-растение. Показана зависимость "теплового эффекта реакций от степени сродства почвы и сорбата, степени насыщенности почвы изучаемым ионом..Предложена'интерпретация связи тепловых'эффектов реакций, температурного режима почв с энергетикой почвообразования и плодородия.

Предложены новые методы оценки тепловых эффектов реакций, протекающих-в почве, с использованием'тепловизора, медь-коне-; тантановой термопары, прибора ''директермом", термоиндикаторных пленок;

Практическая значимость работы. Разработанные и нпробиро- . ванные методики оценки тепловых аффектов реакций рекомендуются' к испытанию в научно-производственных организациях.','Полученные экспериментальные данные по тепловым'эффектам известкования, . взаимодействия удобрений- с почвой являюгея необходимой • основой для установления взаимосвязей'теп.11о'вого*"рё;1аща почв с энерге-

тикой почвообразования и плодородия. .

Апробация работы. Результаты.диссертационной работы докладывались на научных конференциях.ТСХА, опубликована I работа и сданы в начать'.дне статьи. Г .

Объем таботы. Диссертационная работа изложена на страницах ^¡ашщопксного текста, включает ^^ таблицы, графике в и рисунков. Список литературы состоит из VvO наккепований Об'ьектн яоследозг.иия. Объектом ксследовилля галелекы поч- ' вк разного генезиса и гранулометричзского состава - пахотныо горизонты дерново-подзолистой почвы, краснозема, солонца, каштановой, поименной дериово-глэевой, чернозема, яугово-чернозем-ной почвы. Наиболее детальные исследования проведен:: с дерково-подзолкстой среда есуглшжстоа почвой учхоза "йхха£ловскоо" -опыт Й.П.Жукова - ковтроль и вариант с »несением удобрений ■ ^I7ö^50%05" исследования прозедепк на дерково-подзо-

•лйстнх почзах учхоза. "Михайловгхое" Московской облает::.

. ■ к"ето,шгка исследования., Методика 'исследования вклвчала в ' себя проведение полевых исследований, постановку модельных опытов, .проведение лабораторных анализов. . В полевых условиях проведена идентификация почв,, их1 описание, измерена температура почвенного профиля"на разных элементах рельефа, сняты химиче- -ские автограымы почвы, корней, стеблей и'листьев хорошо развитых и угнетенных растений на северном и южном склонах дерново-подзолистых почв. 3 модельных опытах оценены тепловые эффекты

Езаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой, распростране- .

. *■ * . ~ - ■ ■ . - " •

ние температурного поля от,очага внесения сорбата с использова-. нием.термометра Бекмана, термокндикаторных пленок, тепловизора AGA-780 .фирмы. "AÖEMA". Течение реакции взаи:одействия почва- , , удобрение-вода регистрироваюсь'по выделению инфракрасного

(теплового лзлучения) тешювкзором "Л0А-7Ш" в виде записей на мапытлуй ленту (с последующей рас.инфровлой изотермических зон) и фотографировалось, для установления окончания реакции параллельно в образец вводилась термопара с передачей информации на регистрирующее устройство. После исследования тепловых потоков из зон, расположенных на разном расстоянии от центра внесения сороата, отбирались образцы на анализ водорастворимых и подвижных ¿юрм Са, Мг^, Ре, Мп, на атомяо-аосорбци-онном спектрофотометре; К, Ыа на пламенном фотометре, ЫОд, рЬ, ЕИ - потенциометрически. При оценке теплового эффекта взаимодействия почвы с удобрениями и мелиорантами оыл лсполь-зован также прибор оригинальной конструкции, представляющий собой медно-константановую термопару, помещенную в термоизолирующую установку и соединенную с микровольтметром В-7-21. Исследовалось взаимодействие с почвами Н2О, КЫОд, ПН^НОд, 1КН4)2^04: НС1, КС1. КН2РО4, СаС0Н)2, (ЫН4)2С03, Н^С^, ЫаОН при разном способе внесения (поверхностно, при заглублении в почву, в сухом виде, в виде растворов различной концентрации) при времени взаимодействия от I до 30 минут и изменении кинетики процесса. Оценка содержания в системе почва-растение содержания положительно и отрицательно заряженных соединений проводилась методов химической автографии на основе электролиза при постоянном напряжении = 12 вольт и времени реакции 10 минут. Принятый уровень вероятности Р = 0,95.

— ** —

- . РЕЗУЛЬТАТЫ ЮСЛгЩОВАНИЙ \..

' ; I; -Тепловой: эффект; взаимодействия с почвами , ■ ' ' - . удобрений и мелиорантов ■•.'

Температурные, концентрационные,,электрические, гравитационные и.другие поля, существующие в почве i тесно .взакыоовя-. завы друг с другом й в;значительной степени определяют реакции, "протекающие в системе, почвенные процессы и ре.'-кимы, уровень плодородия почз, урожай сельскохозяйственных.культур и состояние биогеоценоза.. Внесение в. почву удобрений и мелко рантов не только, вызывает изменение концентрации вносимых элементов, но и изменение всех свойств почв'взаимосвязанных с ними. ' Нарушение концентрационного поля неизбежно приводит,и к.трансформации других полей, в том числе и температурного поля - сово купности значений'температур во всех точках данного объема почв изменяющихся во времени.'- • '

В работе проведено определение изменения температуры в-зоне внесения удобрений и мелиорантов в почву и на определенных расстояниях, от, зоны' внесения о использованием тепловизора AGA-780 термометров Бекмана, термоиндикаторных пленок, медь-константановой;термопары в сочетании с микровольтметром. ' ' • В'качестве.объектов исследования исследовались почвы-резко отличающиеся по генезису и гранулометрическому составу, также 'образцы .-пород. Определялся-тепловой .эффект взаимодействия - -удобрений и мелиорантов с почвой при поверхностном их внесении и при заглублении; Изучались температурные - эффекта взаимодействия почв с" Н20,- КК4Ы03, (KH4)2S04, KCl,, нитрофоской, Са(0Н)2 B^S04, KHgPO^, ЫаОК, HCl, H^SO^.Исследования проведены в кинетике на почвах.разной степени удобрекности. -

Ь табл.1 приведены данные по■ тепловому-эффекту, реакции : взаимодействия с дзриово-подзолисто'й почвой KGI. и нитрофоски'.;

• . ' . .■■•-..'.;' .-'.Таблица. I..

Тепловой эффект реакции взаимодействия с. дерново-:--.. •:.' V подзолистой почвой K0I и нитрофоски'= 24 часа)' ' :-.;••

Удобрение Ч .Температура tu ',

1 ! | в зоне '• ' внесения. • ¡2,5 см отцент- - { ра внесения ".} 3,5 см от цент- ' ра внесения •--.:■

. KCI. 16,07+0,01 ■ ;'• 16,21+0,01 16,32+0,03 , ;

Нитрофоска 15,73+0,09 .15,97+0,02 16,03+0,02. /" :." • / • '

. Как видно из. представленных, данных, внесение удобрений.-,. привело к изменению температуры в очаге внесения, что посте- ' пенно ослабевает с удалением от центра-внесения к периферии ' образца.

Внесение в почву-удобрений и мелиорантов, увлажнение почв 1 приводят к изменению в ней подвижности ионов и, как следствие, к тепловому эффекту, реакций С табл.1; 2, 3). Поэтому температурные, поля в почве тесно взаимосвязаны с концентрационными-полями С табл.3). При .этом характер взаимосвязи определяется-свойт ствами почв, типом и концентрацией сорбата.' ...

В табл.2 приведены полученные нами данные по изменению ■• подвижности ионов Са,.М<|, Ре, Мл,' HOg при внесении в почву " ЫН4Ы0з .и ее увлажнении. ". • ..

Содержание ионов, определено в водных вытяжках из почв при отношении почЕа^О -» 1:1 и времени ,взаимодействия. I час.

Согласно полу.ченным данным, внесение в почву ЫН^ЫОд приводит к подкислению-среды, что, в свою.очередь, сопровождается увеличением подвижности-Ca,.'Ivij, ,Мп. Наблюдаемый тепловой.

' Таблица 2

Изменение содержания водорастворимых соединений ионов .в дерново-подзолкстой почве при внесении БШдЫОд ■ (п = 16-20)

п---1---1---г

Вашант '»* Са ! ! ! рЫО^,

; ВаРНаНТ. | .. МГ/Л , ¡ЧОЛЬ/Л 3

Без внесения

НН4К03 110,4+46,3 17,9+5,6 0,53л£>-,20 3,3+0,1 С внесением'

КН4Н03 ; . 375,8+46,1 48,0+4,3 4,82+1,40 1,9+0,01

эффект "обусловлен суммарными тепловыми эффектами частных реакций И-процессов.; - ,.';". ' .. ;

■ Внесение в почву удобрений и мелиорантов .сопровождается'. изменением.содержания в ней-водорастворимых соединений ионов И соответствующим тепловйм. эффектом реакции.' Величина: градиентов температурныхи концентрационных.полей при их распространении, в ночве определяется буферными свойствами почв, которые в свою очередь, зависят, от гумусированности," гранулометрического состава, минералогического состава, буферных свойств почв в" кисло—щелочном^ окислительно—восстановительном интервалах; в отношении катионов и анионов и т.д. С целью идентификации взаимосвязи градиентов температурного и концентрационного по-, лей мы провели расчет.величин концентрационных градиентов при . максимальном и минимальном.температурном градиенте. Полученные величины приведены в табл.3.,'•'•.-•.■ '

'Как видно из полученных данных средние.значения концентра ционных градиентов с учетом их знака коррелируют с температурным градиентом; Большая • величина 'температурного' градиента, • т.е. скзльшее понжеяие текпёратуры в очаге внесения сорбата

Таблица ^

Зависимость величины теплового эффекта взаимодействия ЫВ^НОз и Е2О с почвой от изменения при этом содержания водорастворимых катионов и НОд С п = 16-20)

Температурный | градиент | Медду центром внесения сорбата и периферией образца

1" » 1 | д 11-41 I &1>М

> 4,6 -28,6 +0,04 -0,6 -6,2 -0,1

£ 4,6 +0,06 -1,2 -0,2 -0,3

соответствует большему градиенту концентрационного потенциала по Са, Мп - в центре наблюдается большее уменьшение водорастворимых Са, Мп.

Тепловой эффект реакции определяется совокупностью тепловых эффектов протекающих процессов.'Однако более значимый вклад оказывают ионы, концентрация которых выше. Для рассмотренных случаев это Са. Энергия гидратации Са = 375 ккал/г-ион. То есть, вхождение Са в ППК должно сопровождаться затратой такой энергии на I г-ион. Возможные обменивающиеся ионы обладают меньшей анергиеи гидратации, что приводит к понижению температуры в очаге внесения.

Судя по полученным данным градиент возникаощкх температурных полей зависит от способа заделки удоорений, Форш их внесения, концентрации и уменьшается с течением времени взаимодействия.

Дерново-подзолистая почва в меньшее степени насыщенная К, ЫО3 отличалась большим тепловым эффектом взаимодействия с КМОд чем почва более богатая А и ЫОд. Полученные результаты свиде-

тельствуют о возможности использования тепловых эффектов реак-■ ций сорбции и десорбции для оценки обеспеченности почв элементами, питания. Дерново-подзолистая почва, характеризующаяся большей плотностью отрицательного заряда, по сравнению с красноземом имела и больший тепловой эффект взаимодействия с калием. По полученным данным при большем сродстве почв к сорбату . тепловой эффект реакции сорбции выше." Так, например, тепловой эффект взаимодействия нейтральной дерново-подзолистой остаточ-яо карбонатной почвы с ЫН^СГ был вше, чем с дерново-подзолистой .глееватой. Больший тепловой эффект взаимодействия с (ЫН^^ЭО^ отмечался в более нейтральных серой лесной и лугово-.черноземной почвах по сравнению с дерново-подзолистыми. Больший. тепловой эффект взаимодействия почв с НаОН характерен- для кислых дерново-подзолистых и подзолистых почв, а больший теп- . ловой.эффект взаимодействия почв с ^ЭО^характерен для нейтральных почв - чернозема, каштановой ; почвы.•

. Таким образом; данные опытов подтверждают, что чем больше сродство почв к сорбату, тем больше тепловой эффект взаимодей-. ствия, очевидно, это определяется, с одной стороны, прочность» образующих связей, а с другой - их количеством. . ^

2. Распространение температурных полей в почве . при внесении в нее удобрений и мелиорантов

Взаимодействие удобрений и мелиорантов с почвой зависит от сорбционных свойств почв, химического состава сорбата и. его концентрации. Эти же параметры определяют и температурные эффекты протекавших, реакций.' При этом:как концентрационное, так.и температурное поле распространяется от зоны внесения сорбата к периферии образца. Проведенными исследованиями с-

использованием тепловизора АЗА-780 и кедь-констаптанових термопар установлено волновое распространение те:/шерагурншс по-, лей от зоны внесения удобрении, затухание температурной волны о удалецком от,зоны внесения, ври'этом азотормичеою;а зоны имеют форту неправильного .круга, lia рис',1 показано темпе- . ратурноа пола, возникшее при рэакхшк смешанного образца дерново-подзодиотой почш (вариант Hj^PgQKjQg) с. КЫ03.

.'. Т > 19°'■ ; ' ; ' '

17,2°

-.-"■-г*"

-.....mtf&z^A-

У-Ъ-

i, к-- \

т; ■ ■■■■ t -■=:■: I

T = 23

I ' ■:"-:

Рио«1 Тепловой аффект реакции дерново-подзолистой .почвы оЛ^О + KHOij (съемка произведена о помощью тенло-.визора/"AGA-VOO" фирмы "AGEMA.",.Швеция) '.'

Как видно из рисунка, четко выделяются зоны с различной температурой, характер их расположения совпадает с постом внесения КМ03, содержанием К, Ы03 в этих зонах. Зависимость проваляется при различной исходной температуре образца (19°, 21°, 23°). При этом разность температур центра 16° и периферии 23° образца ниже, чем для контроля и составляет 7,0° (23,0°-16,0°). Меньший'тепловой эффект'реакции, очевидно, обусловлен большей насыщенностью изучаемой почвы К и ЫО^, по сравнению с вариантом контроль,

3. Температура дерново-подзоли'стих почв на разных элементах рельефа и содержание подвижных катионов

.. Почвы на разных элемента рельефа отличаются степенью увлажнения,' гумусированности, гранулометрическим составом, оструктуренностью, плотностью, .'химическими свойствами. В связи 6 указанным почвы разных элементов рельефа не могут, иметь •одинаковую температуру и аналогичный тепловой режим даже при . однозначной величине поступающей солнечной радиации. На самом же. деле на склонах разной экспозиции на поверхность попадает и различное количество солнечной энергии, она в неодинаковой степени поглощается растительностью,, проективное покрытие которой и развитие соответствуют уровню плодородия этих участ/ ' коа. В конечном итоге все составляющие теплового баланса на отдельных компонентах структуры почвенного покрова отличаются. .В табл.4 приведены данныб о взаимосвязи., температурных и концентрационных, полей в исследуемой почве идентифицируемые по / томпературе почвы и содержания водорастворимых соединений •катионов.,; ■;.-;'•=• '

•.....' Исследования проведены на водгрпгделе,. смытой и намытой

■ Таблица.4 .

Взаимосвязь температурных и концентрационных • полей в дерново-подзолистой почве площадки $ I . Си = 6 при Р = 0,95). ••'.■'. -'.

I ■ Температура С0! )■ 1 Са > К

Рельеф "-j--п—:-л-i PH i rr- i-

j И=1 см i h=I0 CMj h=30 см;. j ып j мг/л

Верх силона Iä,3 17,ö 15',0 • 6,3 2S0 1,9 .13,2 Середина

склона 17,6 ■ Io,9 '14,4'' 7,4 300' 1,5 16,4

» . i- -

Низ склона 17,3 . ■ 16,1 " 14,0 6,6 463 • 2,4 23,6

дерново-подзолистых почвах 3-х площадок. По полученным.данным почвы на разных элементах рельефа отличались по содержанию и соотношению водорастворжых соединений катионов. Для исследуемой дерново-подзолистой почвы низ склона отличается от почв на. .других элементах рельефа более;низкой температурой на глубине . I, 10, 30 см; более широким отношением подвижных Ре:Мп, большим содержанием водорастворимых Са и К. Очевидно, что изменение химических свойств почв на разных элементах рельефа, обусловлено в основном процес9ами миграции и аккувдляции вещества и энер-. гш, на интенсивность которых влияет и температура. В то же время температурный режим определяет не только интенсивность, но и направленность процессов*' . :: : . . ~. ■

В полевых, условиях прослеживается связь температурных.и ■." концентрационных полей. Температура почвы влияет на разложение растительных остатков и образование гумуса, количество и состав микрофлоры, протекание процессов ионного обмена. При более высоких температурах более вероятно поглощение ионов с большей; энергией гидратации (Савич В.И., 1980). В свою очередь химиче-..

ские сволсава почв опредетадт ее еодяо-ьо.1^.ли. —--г, .гзи-ческие свойства и, как следствие, тепловой р<-г,.м. Ьрл итом важна не только величина параметров температурных »1 цент рационных полей в отдельных мезо- и '...крозонах, ю л гравдент этих полек. Градиент перелада те*лесат,ур ме^ду слсялл почвы, мезо- и млкрозоьами, почвой и корнем, корнем и стеблем, огео-лем и листом является характерногпчеокой веллчиной и, безусловно, опродечяет процессы передвижения веществ и энвипи в системе, влияет на рост л развитие сельсьохо.зя^ст1 ¡с,ль

4. Содер/<щые положительно и отр.ма'хелъно -^ря^еч; их соединений катлонов в системе почБа-растенле ра дерново-подзоллстых почвах склонов разно! и спозиц,л

Различная температура почв определяет неоии ьювое погло щение растениями элементов питания. Согласно литературным дан ным (дадыккн В.11., Штраусберг Д.В., Ьурбтиий Ь.ь., Савич li.il рудяков il.ii.), при низкой температуре затрудняется поглощение растея1шми Р, Ы, что определяет более низкий лоэфцшацят их использования из почв и удобрений, сдвлг оптимума в соотношениях Ы:Р:К в системе удобрений. Гак как тепловой реплм влияет на процессы трансформации и млграции соединений ионов в почвах, то его изменение приводит и к изменению подвилшо^ти, усвояемости элементов питания, поступления их в отдельные органы растений,

В работе яыведена оценка эт*гх процессов с использованл-ем метода хлмъческой автографы на основе эле^троллза. .етод химической автографы: на основе электролиза позволяет оценить содер. ачиа и состояние соединений ионов в "клвых" почвах, б

полевых условиях без высушивания образца и нарушения газового состава почв. В табл.5 приведены данные о ■содержании Са, £<3: в системе почва-растекие на склонах разной экспозиции. Оценивались сугд-.а . подвижных фракций Са, Ре, со держан из их поло--лятельно Са ; Ре.Ц?4' и отрицательно зарягг.енкых Са ЬГ * •

Ге I*"соединений, представленных в основном, кошлексами и ассоциациями. • " ' ' • .

- ; Таблица 5 ■

Содес.чглие Са, Ре в системе »почва-растение на северном и..окном скЛЬнах, мг/л.

ОЗъект ' Г 1Сд - I----- 1 { г Ре 1 . . Г ! СоЛ ■! . Ре ■■■".,'• . Си.-. . "г: ■ • : - •

■ /Северный склон

Почта £0,3 - ■1.9 1.-з 0.4 ■'. " ■ 10,7 '

Корень 11,0 ■ -4,3 2,0 ' 0,2 3.2 .

Стебель 13 Д- - 7.1 , 1Д - , ОД. . 1,8 ' .

Лист 12,3 , 4,5 Югный . * г'4-склон. 0,4 # : 2,8 "

, Почв:! . 19", 2 . 2,0 '1.6 . 0,8 9,6 '

Корень 11,9 , 1.5 • .0,4" .4,1

* Стебель. 12,2 - 6,2 ; 1.7 ( 0,2 .'' 2.0 * -

Лист / 12,2 3,3 ' 2,3 0,4. ' 3,7

Судя по полученным данным в исследуемых почвах к растениях имеются и'положительно и отрицательно заряженные соединения Са, .Мс^, Ре, Мп." Дерново-подзолистые почвы гг растений на них (картофель-и кукуруза), произрастащив-на склоне северной

экспозиции,отличаотся по содерханию иодв:ш-:их катионов от почв и. растений на склонах- юхаюй зксаозацки.. Соотношение суммы -подыжных .соефшений составляет соответственно для северного и.южного-склонов Са:Ы<^»-1,5 к.1,7; Ре':1Лп = 6,4 и 5,7; Са:Ре = '1Г,Зи 9,6. В растениях южного склона.выше доля отрицательно заряженных, соединений Са, Ре, шире, отношение 2Са : 2 Ре в органах растений. . '

, '.: . ' ' V .'■'. Таблица 6

Градиент концентрационного потенциала в системе : почва-растение на разных элементах рель&га почв ■ ,северной;и южной экспозиции Скорень/лист)

Состояние 1 Северный склон КкныП склон

растений , X £1 |

Са

Ре

Аорошо;; . развитые

Плохо . развитые

Хорошо ра.з витые

Плохо развитые'

0,8 .1,1 "

0,8 3,2.

Верх склона

''V3,2': ': 0,2

Низ склона

'4 2,2/' ■ 2,4-

0,8 7,8

0,7

; о,7

1.7 0,4

1,0 0,5

• • Судя по'градиенту концентрационного потенциала (табл.6) в растениях северного склона по сравнению с растениями южного . склона в корнях.задерживается и хуже поступает в листья Са по сравнении с.и Ivln. no сравнению о Ре. ;

.'• Ка склонах южной экспозиции по сравнению со склокаьы северной экспозиции Са'и Ре легче поступают из корней в листья.

. Для плохо развитых растений'это отмечается в меньшей степени.

5. Связь температурных полей, возникающих в почве -с энергетикой почвообразования и плодородия

Баанейзим 4 актором, определяющим урояай сельскохозяйст- ■ ьенных хультуо, является.аоличеотво. солнечной, радиации, посту патане:! на I м'~ поверхности. Для■повышения КПД.. использования-солзечяоЛ эаерглп в агроцанозе используется: вырааявание сортов сельскохозяйственных культур с б^дае высолим коэффициентом использования фотосиктетической йктквной радиации (й>АР);. оптдмкзашж густота и'структуры посевов с целью более полного, использовал ¡¡я ¿АР;, оптгллиэаикя структуры севооборотов, введение псомояуточных- культур; оптимизация- подбора 'выращиваемых-культур в соответствия с' их.экологическими 'требованиями, свойствами'почв. Ьри интенсивном'ведении сельскохозяйственного производства более правильно рассчитывать КПД использования ! "солнечного света для.системы почва-расгение-окруяащак среда..-Научно-практическая реализация проведенных1 исследований', может быть.проведена при анализе по следующей возможной схе-' ме - оценка радиационной.энергии на объектах исследования—, ' оценка возможного поглощения энергии растениями - фактичесно-го поглощения:- определение КПД использования ФАР - поиск путей- увеличения КПД'за счет подбора культур, их размещения, многоярусности в почве и в надземном пространстверазмещение с учетом экологических требований, введения промежуточных посевов -.оценка оптимумов свойств Почв с энергетической точки ■ зрения,(с учетом относительности оптимумов,,затрат энергии-на" потребление элементов питания,■воды...) - разработка'пришов, увеличения .КПД. использования--плодородия почв (оптимизация, •

свойств почв,.более полное использование потенциала при введении севооборота, за счет многокрусности корневых систем, 1.:иого-образия;видов, в напочвенном покрозе и т.д.). ■. • .'. ., /Наглядной оценкой энергетических .свойств почв и энергетики агроценозов являются технологические картограммы энерготики агроценозов/в которых для: почв разного генезиса, гадроморфно-сти',.. гранулометрическрго состава и.расположенных на определен- ' ных. элементах рельара^указывается радиационный баланс, гаоличе-ство. доступной'влаги, сумела активных, теш ера тур*. ' •...

На' основании полученных.-данных, оценивается ' воздаяний урожай, на отдельных участках,' вегетационный перпод, время сева, обработки, особенности системы удобреиийл: агротехники обуславливаются тепловым рачсшо;л.'- При атом вся территория хозяйства .разбивается на ряд контуров соответствующей определенной бко-.продуктивности в зависимости от экспозиции склона северного, -южного,, западного, .восточного; рельефа плато, отгон 0-3°; > 3°; ложбина; различий гранулометрического состава - песок, супесь,' легкий, средни!;, тяжелый суглинок, глина; различий в степени' гидроморфности почв - автоморфная, полугидроморфная, гидроморфная;: различий в уровне окультуренности. Составляется, несколько вариантов картограмм - для холодного, среднего, теплого по теплообеспеченности. года';, для сухого, среднего по увлажнению, и'.влажного года. В диссертационной работа приведены примеры расчетов для дерново-подзолистой почвы учхоза "¡¿ихай-ловское" "московской области.

в и во д;ы' ■"•■.. -"-'.' •

... I. Энергетика, почвообразования и плодородия почв определяется не только радиационным балансом территории и ко»';■].ици-

ентом относительной увлажненности, но также всеми-свойствами почв,. тепяовы&я • эффекташ взакмодеаствга- с почвой воды,, удобрений ы ыачнорантов. Эти показатели отличаются для почв разного , гранулометрического состава,.на отдельных элементах рельефа и / склонах определенно* экспозысш;: оаределяэт содешсание состоя- * пня и соотношения соединена!* конов в-почвах а растениях.

2. Топловае эффекты реакций взаимодействия вода,- удобрений

и кдяиорантов с почвой хорошо идентифицируются тершиндакатор-

квки пленкам:, тепловизором,' АЗА-760, «лздь-констаятановой•тер- '

коцарой в сочетании с шкрогольтметоом, тетжоыетром Бекшна,

/

прибором "длсектермог.:". . '

3. Бнесеиле в почву удобрений и мелиорантов сопоовождает-ся тепловым Эффектом реакции,•распрострачяэщвшя волнообразно от очага внесения'2 затухалдаа с удалением от ввесенного сор-бата. • • ' • •г

4. Величины градиентов температурного и концентрационного ..;•; полей 1гок их распространении в почве коррелируют к определяются, буферными свойствами почв, для йсслеяуекых дерново-подзо- ■ листых почв изменение при внесении ЖН^ЖОд лодвшшости Са в зонах, находящихся ва разном удалении от очага внесения сор-вата, хсоррелирует с возникающим температурным градиентом. -' ^

5. Градиент возникающих температурных полей взакмодейст-вия удобрений и мелиорантов с почвой зависит.от способа заделки удобрения,', формы его внесения, концентрации и уменьшается

с течением времени взаимодействия.

• 6. Тепловой эффект взаимодействия удобрений и мелиорантов , с?почвой определяется плотностью заряда.ее еорбционных мест,, степенью их сродства к сорбату,'степенью насыщенности'почвы

сорбатом, что дает возможность одошшать ио тзплозо»лу оаюкгу взаимодействия удобрений! к мелиорантов с почвой, необходимость их.внесения. •

7..Больший тепловой эЬфект взаимодействия почв с КаОН установлен для кислых дерново-подзолистых и подзолистых, почв, а больший тешювой эффект взаимодействия/почв с ^¡¿^О^ установлен для нейтральных почв, чернозем и кгштановой почвы.

8.. дерново-подзолистые почвы на разных элементах рельефа отличаются по температуре, что коррелирует с изменением содержания и соотношения подвижных соединений катионов в почье и в растениях. Почвы пониженных элементов рельефа в связи с протеканием процессов миграции и аккумуляции вещества и энергии отличаются от почв плато и склонов более низкой температурой, более широким отношением подв:сашх форм Ре:Кп, большим содержанием водорастворимых Са и К.' Дерново-подзолистые почвы южных склонов отличаются от аналогичных почв северных склонов более узким отношением подвижных Ре:Мп - 5,7 и 6,4; соответственно,-Са:Ре 9,6 и'П,3. В растениях южного склона выше доля отрица-' тельно заряженных соединений Са, Ре; шире отношение подвижных X Са: ^ Ре в органах растений. На склонах южной экспозиции ^ по сравнению со склонами северной'экспозицшх Са; Ре легче подступают из корней в листья. .;

9.Для целей сельскохозяйственного производства предлагается составление технологических мртограмл теплового режима почв определяющих на.отдельных участках потенциально возмо:кный урожай, накопление в почве энергии, вегетационный период, время сева и обработок, особенности системы удобрений и интегрированной защиты растений, зависящих от рельофа; экспозиции

склонов, гранулометрического состава, для теплых, холодных и обычных; влажных, обычных'и сухих лет. '

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Сасяч В.II., Болтенков A.B., Куради И.М.. Тепловые поля в почсо нал 'Гакгор плодородия // Cd.науч.тр. / Управление плодородием почв в условиях интенсивного их использования. -■Д.: ТСлА, — 0.17.

2. Caбич В.И., Болтенков A.B. Энергетика плодородия почз // Вестнлк с.-с. наук. — .vi., 1991. В.Г ... - С.43. /

Объем 1 '/< п л

Заказ 172

Тираж 100

Типография Московской с -х академик им. К А Тимирязева 127550, Мскква И 550, Тимирязевская у л, 44