Трансформация и эволюция черноземов в условиях увеличения гидроморфности степных ландшафтов

Еремина, Анастасия Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Трансформация и эволюция черноземов в условиях увеличения гидроморфности степных ландшафтов
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Трансформация и эволюция черноземов в условиях увеличения гидроморфности степных ландшафтов"

На правах рукописи

ЕРЕМИНА АНАСТАСИЯ МИХАЙЛОВНА

ТРАНСФОРМАЦИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ В УСЛОВИЯХ УВЕЛИЧЕНИЯ ГИДРОМОРФНОСТИ СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Московского Государственного университета им. М. В. Ломоносова

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

Николаева С. А.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Зайдельман Ф. Р. кандидат биологических наук Майнашева Г. М.

Ведущая организация: Институт физико-химических и

биологических проблем почвоведения РАН (г. Пущино)

Защита состоится «_»_2005 г. в 15 ч 30 мин в аудитории

М-2 факультета почвоведения МГУ на заседании диссертационного совета К 501.001.04 при МГУ им. М. В. Ломоносова

Адрес: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М. В. Ломоносова, факультет почвоведения.

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

Автореферат разослан «_»_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Богатырев Л. Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность: За последние десятилетия в черноземной зоне России отмечается активное поднятие уровня грунтовых вод, образование на плакорах западинных форм рельефа, и как результат этого - подтопление и переувлажнение, что обусловливает появление среди почв автоморфного ряда гидроморфных почв. Наиболее широко подтопление распространено в регионах развитого земледелия. Одной из наиболее освоенных в сельскохозяйственном отношении зон Российской Федерации является степная часть Краснодарского края, где распаханность территории составляет 90%. К 1990 году по сравнению с 1972 площадь переувлажненных земель в Краснодарском крае возросла в 1.5 раза и составляла 570 тыс. га (Жуков и др., 1997). В 1997 году их площадь в крае превысила 600 тыс. га, что составляет около 15 % сельхозугодий и приравнивается в Краснодарском крае к экологическому бедствию (Черниченко и др. 1997). При этом усложняется структура почвенного покрова и снижается агрономическая ценность земель. Нередко имеет место исключение подтопляемых земель из сельскохозяйственного оборота. Масштабы развития этого процесса не только значительно снижают хозяйственную ценность земель и затрудняют их использование, но в целом ухудшают экологическую обстановку в степной зоне.

Изменение гидрологического и гидрохимического режимов почв вносит серьезные изменения в ход природных процессов, взаимосвязанных с гидросферой и литосферой, вызывая трансформацию черноземов, которая осуществляется катастрофически быстро и необратимо, в результате чего развиваются почвы гидроморфного ряда с четко выраженными деградационными признаками.

Для восстановления почвенного покрова после различного рода нарушений, важно выявить основные закономерности, последовательность стадий и скорость протекающих в почве процессов, интенсивность их протекания. Недостаточная изученность происходящих в подтапливаемых черноземах процессов определили выбор темы, ее актуальность.

Цель работы: выявить основные закономерности и процессы развития черноземных почв в условиях переувлажнения на территории Кубано-Приазовской низменной равнины, изучить направленность эволюции черноземных почв в условиях роста гидроморфности степного ландшафта.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучить морфологические, химические и физико-химические свойства в ряду почв: автоморфные, полугидроморфные и гидроморфные, выделяемые на плакорах Кубано-Приазовской низменности.

2. Изучить состав почвенно-грунтовых вод исследуемой территории.

3. Выполнить серию модельных лабораторных опытов по созданию различных режимов увлажнения черноземов. При этом изучить:

3.1 Окислительно-восстановительное состояние переувлажняемых черноземов.

3.2 Состояние соединений железа, скорость трансформации его соединений и элювиирования их из почв.

3.3 Оценить степень трансформации соединений кальция и вынос его из почв.

4. Выявить основные процессы, определяющие трансформацию черноземов в условиях периодического поверхностного и грунтового переувлажнения.

Научная новизна работы: В результате выполнения работы выявлены особенности химического и физико-химического состояния черноземных почв в условиях периодического переувлажнения: - изучена масштабность и скорость элювиирования железа и кальция, механизм выноса железа и кальция.

-выявлены изменения в кислотно-основном состоянии черноземов и почв гидроморфных разностей, динамика этих изменений. -определена скорость перехода окислительно-восстановительного состояния затопляемых черноземов из аэробного в анаэробное состояние, скорость восстановления аэробных условий. -определено, что приоритетными процессами почвообразования, идущих в таких почвах и формирующих их профиль, являются глееобразование и элювиирование из почв не только легкорастворимых солей, гипса, карбонатов, но и железа, и ила. Именно с выносом этих веществ связаны обескальцивание и подкисление почв, текстурные изменения почвенной толщи, их уплотнение, вплоть до формирования слитого горизонта, т.е. в данном случае имеют место деградационные изменения почв, эволюция их в сторону почв принципиально отличающихся от черноземов.

Подобные комплексные исследования с использованием лабораторного моделирования основных процессов, определяющих трансформацию и эволюцию почв, для данного региона выполнены впервые.

Практическая значимость исследований: Предложены рекомендации по предотвращению ухудшения черноземных почв в условиях роста гидроморфности степного ландшафта. Определены

диагностические показатели процессов, к которым приводит переувлажнение черноземных почв. Эти показатели могут использоваться при почвенных исследованиях для определения подтопления на ранних стадиях, для определения направленности и скорости изменения свойств черноземных почв при затоплении.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на : 6й, 7й, 8й, 9й, 10й Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов 1999, 2000, 2001, 2002, 2003» (Москва, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003 гг); 3-ем съезде Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000г); Докучаевских молодежных чтениях 2000 «Почвы и биоразнообразие» (Санкт-Петербург 2000); 5ых Докучаевских молодежных чтениях «Сохранение почвенного разнообразия в естественных ландшафтах» (Санкт-Петербург 2002); на 5-ой Пущинской конференции молодых ученых «Биология - Наука 21 го века», доклад отмечен среди лучших (Пущино 2001); 6-ой Пущинской конференции молодых ученых «Биология -Наука 21 го века» (Пущино 2002).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, из них 3 в журнале «Почвоведение», и 15 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, и списка литературных источников. Работа изложена на страницах текста, иллюстрирована рисунками, включает таблиц. Список литературы состоит из наименований, из них 10 - зарубежные.

В основу работы положены результаты полевых и лабораторных исследований, лабораторного моделирования. Полевые исследования проводились в 1996-98 и 2001 гг. Работа выполнена на кафедре общего почвоведения МГУ.

Благодарность. Автор выражает благодарность Ачканову А. Я., профессору Кубанского Государственного Аграрного Университета (г. Краснодар), за содействие в проведении полевых работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В первой главе рассматриваются природные условия Кубано-Приазовской низменной равнины. Кубано-Приазовская равнина расположена к северу от реки Кубань и представляет собой плоскую, слабодренированную поверхность. Почвообразующие породы представлены лессовидными суглинками четвертичного возраста (Блажний, 1971). Основу почвенного покрова составляют черноземы обыкновенные, типичные и выщелоченные. Спецификой черноземов Западного Предкавказья является малая гумусность

горизонта А и большая мощность А+АВ. Характерными элементами рельефа являются довольно многочисленные замкнутые депрессии (блюдца, падины), размером от 3-5 га до 500 га и более. (Почвы Краснодарского края, 1996). Гидрографическая ~ сеть Кубано-Приазовской равнины представлена реками, текущими в направлении с юго-востока на северо-запад, и впадающими в приазовские лиманы. Густота речной сети невелика. Степные реки имеют незначительные уклоны и отличаются спокойным течением и маловодностью. Сток рек зарегулирован большим количеством коротких, неглубоких прудов (>1400)(Бекух, 1997). Поймы рек неширокие, заболоченные (Блажний и др. 1985).

Во второй главе на основе литературных данных рассматриваются изменения химических и физических свойств черноземов под влиянием избыточного увлажнения.

В третьей главе рассматриваются природные и антропогенные причины возникновения переувлажняемых земель в степных ландшафтах Западного Предкавказья. Главные из них:

1. Орошение, практикуемое на больших площадях, что обусловило смену непромывного режима черноземных почв на периодически промывной.

2. Зарегулирование стока степных рек, в результате чего они перестали выполнять роль естественных дрен.

3. Перегораживание внутрипочвенного и поверхностного стоков дорогами и лесополосами.

4. Уплотнение почв тяжелой техникой.

5. Современный климатический цикл характеризуется повышенной увлажненностью. Он начался в 1956 году и продолжается до настоящего времени (Ахтырцев, 1997). Последние годы на территории Кубано-Приазовской низменности в 70-80 % лет годовая сумма осадков превышает норму в среднем на 100 мм, а в отдельные годы - на 200-250 мм (Бекух, 1997).

Высокая техногенная нагрузка на степной ландшафт и рост количества осадков на фоне таких особенностей, как слабая дренированность местности и слабые уклоны поверхности (1-2°) и распространение в качестве почвообразующих лессовидных пород, склонных к просадочности при избыточном увлажнении, обусловливают в степной зоне Краснодарского края практически повсеместный подъем уровня грунтовых вод и возникновение блюдцеобразных западин (мочаров), которые однажды возникнув, уже никогда не исчезают бесследно. Четко проявляется устойчивая тенденция к увеличению во времени числа западинных контуров и их

размеров. Антропогенные и природные факторы, воздействуя совместно, могут привести к необратимым последствиям.

В четвертой главе рассматриваются объекты и методы исследования. Полевые работы выполнялись на территории Динского откормсовхоза (Краснодарский край, правобережье реки Кубань). В данной местности сильно развит западинный микрорельеф. Для выявления особенностей почвенного покрова была заложена катена из четырех разрезов, проходящая через западину. Внешним признаком, диагностирующим переувлажненную почву, являлось появление ярко-зеленой сорной растительности и куртин рогоза на фоне стерни поля озимой пшеницы. Образцы отбирались в 1996-1998 и 2001 гг. Полевые наблюдения выявили первые явные отличия почв понижений, испытывающих переувлажнение, от черноземов плакоров.

Разрез № 1. Заложен на плакоре. Чернозем типичный малогумусный мощный тяжелосуглинистый на лессовидном тяжелом суглинке. Вскипание от 10 % НС1: слабо с 75 см, бурно с 90 см. Карбонатные новообразования представлены прожилками, мицелием. Уровень почвенно- фунтовых вод не вскрыт.

Разрез № 2. Заложен в широкой плоской западине (угол наклона не более 2°), в нижней части склона юго-западной экспозиции. Лугово-черноземная выщелоченная уплотненная периодически переувлажняемая почва на лессовидном тяжелом суглинке. Глубина вскипания от 10 % HCI: слабо со 135 см, бурно со 140 см, признаки оглеения в виде бурых и ржавых пятен с горизонта В (со 100 см), вниз по профилю их площадь и количество увеличиваются, карбонатный мицелий со 160 см. Горизонт В уплотнен. Вниз по профилю, начиная с верхней части горизонта ВС, нарастает бесструктурность. Горизонт С сильно увлажнен (со 140 см). Уровень почвенно-грунтовых вод не вскрыт.

Разрез № 3. Заложен на дне западины. Черноземно-луговая глеевая выщелоченная слитая ежегодно переувлажняемая почва на оглеенном лессовидном тяжелом суглинке. Залежь, поросшая дурнишником, девясилом, куртинами рогоза. Признаки оглеения появляются с нижней части горизонта Абыв.пах. (18-20 см) в виде ржавчины по граням структурных отдельностей, ходам корней, вниз по профилю степень оглеения нарастает, горизонт С изобилует сизыми пятнами. Вскипания нет. Начиная с горизонта АВ (80 см) почва бесструктурна, во влажном состоянии вязкая, липкая, переуплотнена, вниз по профилю постепенно приобретает признаки слитости. Установившийся уровень почвенно-грунтовых вод — 155 см.

Разрез № 4. Заложен на верхней части склона северо восточной экспозиции (угол наклона не более 2°).Чернозем типичный малогумусный мощный тяжело су глинистый на лессовидном тяжелом суглинке. Вскипание от 10 % НС1: слабо с 68 см, бурно с 76 см. Карбонатные новообразования в верхней части профиля (с 90 см) в виде мицелия, прожилок, в нижней части - прожилки, мицелий, журавчики. Уровень почвенно-грунтовых вод не вскрыт.

Помимо полевых наблюдений выполнено физическое лабораторное моделирование на почвенных колонках, где создавались условия различного увлажнения по степени и длительности увлажнения. Подробное описание методики проведения эксперимента приведено в пятой главе.

Изучены: химический состав грунтовых вод, водная вытяжка из почвы, рН почвенной суспензии и химический состав элюатов в модельном опыте общепринятыми методами (Воробьева, 1998), содержание карбонатов в почве (газоволюмометрическим методом), содержание гумуса (метод Тюрина), состав обменных катионов почв (метод Шолленбергера); групповой и фракционный состава гумуса (ускоренный метод Кононовой-Бельчиковой); гранулометрический состав почв (определен методом пипетки); групповой состав соединений Fe, при этом определены: Fe несиликатных (свободных) соединений экстрагируемых дитионит-цитрат-бикарбонатной вытяжкой (ДЦБ)—метод Мера-Джексона, условно-аморфные соединения Fe, извлекаемые оксалатной вытяжкой (ОКС)—метод Тамма, Fe-органические соединения, экстрагируемые пирофосфатом калия—метод Баскомба (по С. В. Зонну). Количественное определение всех форм железа выполнено атомно-адсорбционным методом. При измерении О-В состояния почв в модельном опыте использовался универсальный иономер Экохелп-740, измерительный электрод Pt ЭПВ-1, электрод сравнения - хлорсеребряный ЭВЛ-1М31, погрешность измерения 3-5 mV (max до 10 mV).

В пятой главе приводятся результаты исследования: 5.1Химический состав грунтовых вод

Почвенно-грунтовые воды отобраны в начале вегетационного периода 1997г из 3-х разрезов чернозема и 3-х разрезов почв, находящихся в западине. Грунтовые воды пресные, по химическому составу на плакорных участках и в понижениях практически не отличаются и относятся к бикарбонатно-натриево-магниевым с участием соды. Присутствие во всех водах иона СО3 и значительной доли Na обусловливает высокую щелочность грунтовых вод. Соотношения в водах Са: Mg и Са: Na близкие или меньше 1 показывают, что в случае неглубокого залегания грунтовых вод,

подъема капиллярной каймы возможно внедрение Mg и № в ППК, вытеснение Са, что может привести к ощелачиванию почвы, развитию процесса осолонцевания. (Табл. 1)

Таблица 1. Химический состав грунтовых вод.

5.2 Свойства почв.

Кислотно-основные свойства почв. Во всех почвах отмечено постепенное увеличение рН к горизонту С, что определяется присутствием здесь карбонатов (разрез №1,4, табл. 2), а также влиянием грунтовых вод (разрез №2,3, табл. 2). На почвы понижения оказывается двойственное воздействие — пресными водами осадков, когда при промывании почвенной толщи происходит отмывание карбонатов и снижение рН почв, и щелочными грунтовыми водами,' вплоть до верхних горизонтов в отдельные жаркие периоды, когда происходит сильное высушивание почв и подтягивание капиллярной каймы к верхним горизонтам, в результате чего рН может повышаться до 8 единиц (разрез №3, табл. 2).

Солевой состав. По содержанию солей почвы относятся к почвам незаселенного ряда. Количество солей по профилю колеблется в черноземе от 0.05 до 0.12 %, в почвах понижения от 0.04 до 0.09. В составе анионов преобладает НСО3 ион. В почвах понижения в составе катионов происходит увеличение количества иона № (от 0.15 до 0.37 ммоль(экв)/100г) по сравнению с черноземами (от 0.08 до 0.28 ммоль(экв)/100г). (Табл. 2).

Карбонаты. В почвах черноземного ряда карбонаты встречаются начиная с горизонта В, вниз по профилю их количество постепенно нарастает. Новообразования представлены присыпкой, мицелием, в горизонте С встречаются журавчики. В почвах периферии понижения карбонаты содержатся только в горизонте С, с глубины 140 см: 6.25 г/100 г. Карбонатные новообразования представлены присыпкой, мицелием. Это говорит о сильной отмытости почв атмосферными осадками, в случае лугово-черноземной почвы количество влаги

возрастает за счет увеличения водосбора. Почвы центральной части понижения оказываются под постоянным влиянием грунтовых вод. В жаркое, но влажное лето 1996г профиль черноземно-луговой почвы оказался практически отмыт от карбонатов, однако следовые их количества встречались по всему профилю (0.3-0.2 г/100г), что связано с близким стоянием грунтовых вод. Приведенная картина свидетельствует о пульсации почвенных растворов и указывает на выпотной водный режим в центральной части понижения в жаркие периоды и промывной режим в периоды обильного выпадения атмосферных осадков. (Табл. 2)

Таблица 2. Солевое состояние почвы

№ Гори Карбо рн Водная вытяжка, ммоль(экв)/100 г

разр зонт нат ы г/100 во ДН НС03 С1 БСЦ Са К Ыа г солей %

№ I Апах 0.00 6.2 0.20 0.39 0.18 0.30 0.10 0.05 0.08 0.05

пла А 0.00 6.6 0.23 0.36 0.03 0.30 0.10 0.04 0.06 0.04

кор АВИ 0.00 7.3 0.43 0.31 0.04 0.40 0.10 0.03 0.08 0.05

Вса 2.50 8.2 0.75 0.40 0.03 0.50 0.40 0.02 0.10 0.08

ВСс 5.00 8.2 0.70 0.36 0.05 0.60 0.20 0.02 0.11 0.08

Сс 10.00 8.6 0.70 0.60 0.03 0.55 0.20 0.05 0.25 0.09

№2 А пах 0.00 6.8 0.30 0.51 0.07 0.40 0.20 0.05 0.27 0.06

пон А 0.00 7.1 0.25 0.33 0.03 0.20 0.10 0.05 0.15 0.04

иже АВ 0.00 7.3 0.28 0.42 0.03 0.25 0.10 0.04 0.17 0.04

ние в, 0.00 7.9 0.33 0.45 0.02 0.25 0.15 0.07 0.17 0.05

ВС, 0.00 8.2 0.35 0.45 0.02 0.30 0.15 0.07 0.18 0.05

Сох 6.25 8.6 0.76 0.45 0.03 0.40 0.30 0.05 0.22 0.08

№3 0.25 8.0 0.78 0.42 0.05 0.77 0.23 0.08 0.37 0.09

пон А, 0.04 7.3 0.25 0.70 0.03 0.33 0.10 0.09 0.26 0.06

иже АВ, 0.08 7.0 0.20 0.67 0.03 0.40 0.05 0.05 0.35 0.06

ние в. 0.08 7.6 0.25 0.45 0.03 0.35 0.15 0.02 0.32 0.05

0.21 8.0 0.25 0.45 0.07 0.20 0.20 0.07 0.20 0.05

№4 Аадк 0.00 7.3 0.35 0.54 0.14 0.50 0.20 0.05 0.11 0.06

пла А 0.00 7.2 0.25 0.90 0.06 0.50 0.20 0.03 0.27 0.07

кор АВа 0.25 7.8 0.70 1.15 0.07 1.25 0.15 0.03 0.43 0.12

в„ 5.21 8.6 0.78 0.45 0.20 0.80 0.40 0.02 0.13 0.10

вси 8.76 8.6 0.80 0.36 0.64 0.85 0.40 0.03 0.24 0.12

Сса 14.59 8.7 0.90 0.45 ' 0.05 0.85 0.20 0.02 0.28 0.10

Почвенный поглощающий комплекс ППК почв, испытывающих повышенное увлажнение, по величине ЕКО практически не отличается от черноземов автоморфных почв (40-44 ммоль(+)/100г), однако в составе ППК имеются существенные различия. Во всех почвах в составе обменных катионов преобладает Са, однако луговые разности отличаются повышенным содержанием Mg, доля которого

возрастает в 1.5 раза. Высокое содержание обменного Mg в ППК вероятно обуславливает такие неблагоприятные водно-физические свойства почвы, как низкая водопроницаемость, бесструктурность, слитость во влажном состоянии, растрескивание в сухом. Количество обменного № невелико и не превышает во всех почвах 2 % (Рис. 1)

Рисунок 1. Диаграммы распределения обменных катионов в почвах катены.

Гумусное состояние почв. В черноземах гумусовые вещества связаны в основном с Са, что придает им устойчивое состояние. Эта устойчивая часть составляет до 80 % гумуса. На малоустойчивые гумусовые вещества приходится около 20 % (Орлов, 1997). В годы значительные по обводненности для почв западины характерно возрастание лабильной фракции гумуса, образование железоорганических комплексов, что обусловливает вымывание

гумуса нисходящим током влаги. В почвах понижения вниз по профилю происходит более быстрое нарастание доли органического вещества, связанной с железом (от 45 % от Собщ в горизонте до 71. 6 % в горизонте АВ), чем в черноземах (с 34 % до 41.0 % соответственно).

Результаты гранулометрического анализа показали накопление илистой фракции в средней и нижней частях профиля почв понижения по сравнению с черноземами на плакорах при незначительных различиях содержания ила в верхней части профиля. Очевидно, что это происходит в результате создания в средней и нижней частях профиля условий для активизации процессов внутрипочвенного выветривания - постоянное увлажнение и достаточно высокие температуры провоцируют разрушение более крупных частиц первичных минералов (средней и крупной пыли). Кроме того, наличие № в фунтовых водах способствует диспергации илистой фракции, и ее миграции по профилю. (Рис. 2)

Рисунок 2 Особенности распределения илистой фракции в автоморфной черноземной почве (разрез №1) и почве, испытывающей периодическое грунтовое и поверхностное увлажнение (разрез № 3).

Состояние железа в почве. Присущий почвам степей водно-воздушный режим обусловливает господство в почвах окислительной обстановки. Повышению устойчивости железа, его слабой подвижности в данном случае способствует нейтральная и

слабощелочная реакция среды и присутствие в почвах карбонатов. Изменение водного режима почв, их переувлажнение (даже кратковременное), создание условий анаэробиоза в почвах неизбежно активизирует процессы восстановления железа, нарушает соотношение окисленных и восстановленных форм, которые существенно различаются по своим функциональным особенностям, роли в процессах почвообразования. Отношение аморфных форм железа к свободному железу, Fеаморфное: Fесвободное - коэффициент Швертмана, можно рассматривать как степень активности Fe, так как большое содержание аморфных форм Fe, а особенно Fe-органических комплексов в их составе, обусловливает высокую подвижность Fe и вынос его за пределы почвенного профиля. Исследование форм железа в натурной почве показало, что в почвах гидроморфных разностей в составе несиликатного железа увеличивается доля аморфного железа. Коэффициент Швертмана свидетельствует о высокой активности железа в гидроморфных почвах, где это отношение в 2-4 раза выше, чем в черноземах (до 20 в мочаре по сравнению с 5-8 в черноземе), что показывает значительное преобладание анаэробной фазы в почвах понижения. (Табл. 3).

Таблица 3 Формы железа в черноземах и почвах понижения

№ разре за дата отбор а глуби на отбора см Железо, % Иеаморф Ресвобод Коэфф. Швертмана

свободн (месили катное) окриста л лизован -ное %от свободн ого аморфное

общее связанное с орг. веществом % от аморфного не связанное сорг веществом °/о ОТ аморфного

10.97. № 1 0-20 1.50 1.39 92.7 0. 11 0. 05 45.5 0.06 54.5 7.3

Х»3 0-20 1.68 1.41 83.9 0.27 0. 10 37.0 0. 17 63.0 16. 1

40-60 1.74 1.52 87.4 0.22 0. 05 22.7 0. 17 77.3 12.6

08.98. № 1 0-20 1.36 1.29 94.2 0. 07 0. 02 28.6 0. 05 71.4 5. 1

20-40 1.38 1. 27 92.0 0. 11 0.03 27.3 0.08 72.7 8.0

40-60 1.54 1^41 91.6 0. 13 0.06 46.2 0. 07 53.8 8.4

№3 0-20 1.22 0.97 79.5 0. 25 0. 13 52.0 0. 12 48.0 20.5

20-40 1.41 1. 18 83.7 0.23 0.09 39. 1 0. 14 60.9 16.3

40-60 1.50 1.29 86.0 0.21 0. 06 28. 5 0. 15 71.5 14.0

В шестой главе обсуждаютя результаты лабораторного моделирования.

Помимо изучения влияния повышенного увлажнения на свойства черноземных почв в природной обстановке, выполнена серия опытов по лабораторному физическому моделированию влияния различных режимов увлажнения на окислительно-восстановительное состояние почв, на трансформацию соединений железа, миграцию кальция и кислотно-основные свойства почв.

В качестве объекта исследования использован смешанный образец (горизонты Апах и А1) чернозема типичного малогумусного тяжелосуглинистого. Это та же почва, которая изучалась в природной обстановке, отобрана в Динском районе Краснодарского края. Почва (500 г), высушенная до воздушно-сухого состояния и просеянная через сито 3 мм, помещалась в сосуды равного объема и заливалась водой до полного насыщения ее влагой. Для улучшения дренажа на дно сосудов помещался отмытый от железа и органического вещества кварцевый песок слоем 4-5 см. Затем на поверхности создавался и постоянно поддерживался слой воды 2-3 см.

6.7 Окислительно-восстановительное состояние почв.

Опыт включал 4 варианта затопления почв дистиллированной водой в течение различного времени: 7, 14, 21 и 28 дней. Каждый вариант опыта предусматривал по прошествии заданного режима затопления, создание режима отточности влаги из почвы и иссушение ее до момента появления обильных устойчивых очагов аэробных условий. Измерения ОВП производились в затопленной почве ежедневно и через 2-3 дня - при высушивании почв.

Результаты исследований представлены на (Рис 3). ОВП сухой почвы - 550-650 мВ. Исходные показания ОВП почв в первые часы после затопления составляют 550-500 шУ.

При затоплении почв истощение запасов кислорода происходит очень быстро, в течение 1-2 суток, что сопровождается падением ОВП и трансформацией ряда элементов минеральной и органической природы. Показания 450-420 шУ (для нейтральных почв) свидетельствует об исчезновении в почвах свободного кислорода. Однако, при обогащенности почв элементами, находящимися в высоких степенях окисления (Бе, Мп, 8, Си) за счет кислорода этих элементов, окислительная обстановка какое-то время сохраняется даже после исчезновения свободного кислорода. Учитывая, что восстановительные процессы в почвах проявляются при ЕЙ < 400-350 шУ, можно считать, что устойчивая анаэробная среда создается после 3-4 дней затопления почв с углублением этого состояния при

увеличении срока затопления (рис. 3.1). Снижение ОВП почв до 420400 тУ в почвах обусловливает активизацию процессов восстановления нитратов, процесс нитрификации сменяется процессом денитрификации. При более низких показателях (< 400 тУ) -восстанавливается Мп, при ЕЙ < 350 тУ - восстанавливается Бе. Причем, чем ниже показания ОВП, тем быстрее происходит трансформация соединений Бе (окристализованные формы переходят в аморфные). Затопление почв в течении 3-4 недель (рис.3.3, 3.4) обусловило снижение ОВП в почвах до 150 тУ и меньше, что свидетельствует об устойчивой, глубокой анаэробной среде, создавшейся в почвах в этот период и о трансформации не только соединений N Мп, Бе, но и о восстановлении сульфатов и трансформации органической составляющей почв, распаде белков. (Кауричев, Орлов, 1982 Воробьева, Далжит Сингх, 1995 вЛоЬ, РаЫс, 1974; Роппатрегата, 1972). Т.е. можно констатировать, что в черноземных почвах при их переувлажнении, по сравнению с автоморфными аналогами почв, практически с момента перенасыщения их влагой имеет место кардинальное изменение ОВ состояния почв, и как следствие последнего, направленности процессов почвообразования.

Для выяснения скорости восстановления исходной ОВ обстановки в почве, после ликвидации режима переувлажнения, во всех вариантах опыта была предусмотрена просушка почв до момента появления обильных устойчивых очагов аэробных условий. Как видно из представленных данных, восстановление окислительной обстановки в почвах происходит очень медленно и исходных величин (550-650 тУ) не достигается ни в одном варианте опыта. Скорость выхода из глубокого анаэробиоза, создающегося в почве в период ее переувлажнения, определяется главным образом длительностью пребывания почвы в этом состоянии. Так при 7-ми дневном переувлажнении, при последующей смене водного режима, отмечается появление отдельных окисленных зон, где ЕЬ поднимается до 450-480 тУ через 2-3 дня просушки. Однако, наряду с окисленными зонами, отмечаются очаги, где показания ОВП не поднимаются выше 290-300 тУ и сохраняются они в течение 2-ух и более недель (рис.3.2). Даже краткосрочное затопление почв обусловливает не только смену ОВ обстановки с окислительной на восстановительную, но и локальное сохранение последней на достаточно длительное время. При более длительном переувлажнении почв (2 и 3 недели) период релаксации почв значительно увеличивается. На протяжении 2-ух недель в этих почвах, находящихся в режиме просушки, продолжает сохраняться глубокая анаэробная среда с показаниями ОВП от 130 до 320 тУ. И

только более длительное просушивание (более 15-18 дней) обусловило появление в почвах окисленных зон (Eh 450-520 шУ) при сохранении очагов с анаэробными условиями (Eh 240-300 mV) (рис.3.3, 3.4).

Наиболее глубокие и практически необратимые изменения наблюдаются в почвах, где режим переувлажнения длился 4 недели. Здесь к концу срока затопления наблюдалось создание наиболее глубокой анаэробной обстановки и сохранение ее еще в течение длительного времени в период просушки почв. Только по прошествии 35-40 дней в почве появились отдельные зоны с ОВП равным 420 что свидетельствует о появлении в почвах свободного кислорода.

Как видно из анализа приведенных данных, возвращение почв к исходному окисленному состоянию осуществляется чрезвычайно медленно. Если смена аэробной обстановки на анаэробную измеряется практически часами, то обратный процесс идет длительное время и составляет нередко 1-1,5 месяца.

Рисунок. 3 Распределения значений Eh в почве в зависимости от длительности затопления. 1-минимальные значения ОВП, 2-максимальные значения ОВП.

О 2 4 6 8 Ю 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

3. 3 Затопление в течение 21-ого дня. ...

О 2, 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66

3. 4 Затопление в течение 28-ми дней.

6. 2 Трансформация соединений железа в черноземах в условиях повышенной увлажненности почв.

Опыт включает 8 вариантов различного увлажнения почв (Табл. 4). Затопление почв в сосудах производилось дистиллированной водой с добавлением глюкозы (1 % раствор). При этом было смоделировано еженедельное увлажнение почв до полной полевой влагоемкости (ППВ) и затопление почв в течение 5 и 20 часов, 4, 10,20 и 56 суток. Причем, варианты 5 и 20 часового, а также 4-ех суточного затопления воспроизводились три раза. Между 1, 2 и 3 затоплением почва оставалась в сосудах для просушки в течение 3,5 недель (Табл. 4). В сосудах в период их затопления поддерживался слой воды в 2 см. По истечении заданного опытного срока затопления в сосудах создавался режим отточности (через сливные отверстия). Гравитационная влага (элюаты) собиралась в приемники для определения в них водорастворимых Fe и Са и рН растворов.

Известно, что в зависимости от ОВ состояния почв, соединения железа имеют различную степень подвижности, способности образовывать комплексные соединения, участвовать в реакциях поглощения и т.д. и тем самым влиять на ход почвообразовательного процесса. Поэтому показатели состояния

соединений Бе часто используются как диагностический признак процессов, происходящих в почвах. Роль и значение Бе в почвообразовании в степных условиях и, особенно при изменении экологии последних, изучены недостаточно. Это касается главным образом кинетики трансформационных явлений и количественного переноса Бе и Ре-органических соединений.

Таблица 4. Схема опыта.

№ опыта

Еженедель мое увлажнение (2 месяца) Периодическое чередование затопления с застоем влаги на поверхности почвы и просушивания почвы (3. 5 недели) Длительное затопление с застоем влаги на поверхности почвы

2 ППВ 3.1,3.2, 3.3 Затопле 4.1,4.2, 4.3 Затопле 5.1,5.2, 5.3 Затопле 6 Затопле ние в 7 Затопле ние в 8 Затопле ние в

ние в ние в ние в течение течение течение

течение течение течение 10 20 2

5 часов 20 часов 4 суток суток суток месяцев

Как следует из данных таблицы 5 в черноземе, высушенном до воздушно-сухого состояния (контрольный образец) содержится 1,3% свободного (несиликатного) Бе. На окристаллизованные формы приходится 91,6%, на аморфные — 8,4%. Среди аморфного Бе явно преобладают формы минеральные, не связанные с органическим веществом (73%). Подобное соотношение различных форм железа характерно для автоморфных степных почв, находящихся в режиме естественного увлажнения и господства в почвах окислительной обстановки (в. 1).

Систематическое (еженедельное) увлажнение почв до ППВ (в. 2) мало сказывается на трансформации соединений Бе, поскольку в почвах господствующей остается окислительная обстановка При кратковременном (5-часовом) застое влаги на поверхности почв (в.3.1) отмечается более активный переход окристаллизованных форм в аморфные и рост Бе-органических комплексов. Но и в данном варианте опыта эти изменения носят не кардинальный характер, а проявляются скорее на уровне четко выраженной тенденции. Особенно существенно меняется соотношение аморфных соединений Бе связанных и несвязанных с органическим веществом при повторном затоплении — доля первых возрастает на 20 и более процентов в 3.2 по сравнению с 3.1 (до 56%). Коэффициент активности Бе — вырос

практически в 1,5-2 раза. Такое прогрессивное нарастание активных форм Бе, рост его подвижности при повторном затоплении, говорит о том, что полной релаксации почв в период их просушки между их затоплениями даже на короткий срок (5 часов) не происходит. ОВП этих почв редко превышает +350...+400 в почвах сохраняются условия для перевода окисленных форм Бе в восстановленные. Поэтому при каждом новом цикле повышенного увлажнения почв признаки гидроморфизма почв прогрессивно нарастают. Аналогичная динамика и трансформация соединений Бе отмечены и в случае 20-ти часового затопления почв (варианты 4.1, 4.2, 4.3). В количественном отношении отмечается особенно сильный рост аморфных соединений Бе связанных с органическим веществом (рост доли аморфных Бе-органических соединений уже при первом затоплении почв возрастает в 2 раза по сравнению с контрольным образцом — до 56%). Создание условий избыточного непрерывного увлажнения в течение 4-х суток и особенно повторном 4-х суточном, 20 и 56 суточном — обусловило ярко выраженную трансформацию соединений Бе в сторону перехода окристаллизованных соединений в аморфные (до 35%) и образования аморфных, связанных с органическим веществом (до 70%). Активность Бе в этих вариантах опыта по сравнению со слабо увлажняемыми образцами возросла в 3-5 раз.

В качестве общих трендов изменения состояния соединений Бе в черноземных почвах, испытывающих условия периодического переувлажнения, можно отметить следующие. Во-первых, — увеличение доли Бе, извлекаемого вытяжкой Тамма (условно аморфные формы Бе). Это в наибольшей степени диспергированные, активные формы, способные к передвижению по профилю почв формы Бе. Содержание этих соединений Бе имеет прямую зависимость от длительности гидроморфного состояния почв, степени их восстановленности. Кроме того, отмечается прогрессивное накопление их в почве при периодически повторяющихся режимах переувлажнения, разделенных циклами иссушения почв. Второе — это увеличение доли Бе, связанного с органическим веществом. Обусловлено это тем, что режим переувлажнения почв, особенно обогащенных гумусом, вызывает трансформацию органической части почв. При этом существенно возрастает количество лабильных органических кислот, часть гуминовых кислот переходит в фульвокислоты. Все эти продукты органической природы обладают способностью образовывать комплексные соединения с Ре(П), которые отличаются большой подвижностью и устойчивостью к осаждению даже в условиях благоприятных для осаждения (при рН выше 4 и в хорошо аэрируемой среде) (Дюшофур, 1970)

Таблица 5. Групповой состав соединений железа в почвах модельного

опыта.

№ опыта Железо, % Коэф. Швертмана Fe ам Fe своб

Несили каткое (свобод ное) окристал лизованное % от свободного аморфное

общее связанное с орг. веществом % от аморфного не связанное с орг. веществом %от аморф

контроль1 1.31 1.20 91.6 0.11 0.03 27.3 0 08 ' 72.7 8.4

ППВ2 1.30 1.18 90.8 0.12 0.04 33.3 0.08 66.7 9.2

3.1 1.11 1.00 90.0 0.11 0.04 36.4 0.07 63.6 10.0

3.2 1.14 0.98 86.0 0.16 0.09 56.3 0.07 43.7 14.0

3.3 1.09 0.90 82.3 0.19 0.11 57.9 0.08 42.1 17.7

4.1 1.09 1.00 91.7 0.09 0.05 55.6 0.04 44.4 8.3

4.2 1.28 1.13 88.3 0.15 0 10 66.7 0.05 33.3 11.7

4.3 1.15 0.97 84.3 0.18 0.12 66.7 0.06 33.3 15.7

5.1 1.38 1.22 88.4 0.16 0.11 68.8 0.05 31.2 11.6

5.2 1.40 1.14 81.4 0.26 0.13 50 0.13 50 18.6

5.3 1.14 0.86 75.4 0.28 0.17 60.7 0.11 39.3 24.6

7 1.01 0.75 73.3 0.27 0.19 70.4 0.08 29.6 26.7

S 1.13 0.78 69.0 0.35 0.21 60 0.14 40 31.0

В условиях отгонного режима мобилизация подвижных форм Fe приводит к неизбежному выносу его из почв, что подтверждается данными (Табл. 6). При этом направленность процесса элювиирования Fe из почв четко выраженная и односторонняя и связана с увеличением длительности условий гидроморфизма в почве. Наиболее благоприятные условия для выноса Fe имеют место обычно при кислой или нейтральной реакции почвенного раствора. В карбонатных почвах условия для миграции Fe не столь благоприятны, в результате нейтрализации кислых продуктов щелочноземельными металлами. Однако, затопление почв, особенно длительное, нарушает карбонатно-

кальциевое равновесие в почвах, сдвигает его в сторону растворения карбонатов кальция и выхода кальция из почвенного поглощающего комплекса. Это обусловливает декальцинацию почв. Поэтому можно считать, что присутствие в почвах соединений кальция будет тормозить процесс миграции Fe только на самых первых этапах. Обескальцивание почв зафиксировано в наших опытах (табл. 6). Отмечено также подкисление почвенного раствора на 1,5-2 единицы рН (до 6-4,5 при затоплении почв на 4 и более суток). В этих условиях активность Fe(II), его гидроксокомплексов и органокомплексов резко увеличивается, увеличивается и вынос Fe из почв. Таким образом, полученные нами данные свидетельствует о том, что в данном случае Fe перестает быть консервативным элементом, оно приобретает высокую подвижность и активность, оказывая существенное влияние на ход процесса почвообразования, участвуя в процессах пептизации глинистой массы, что в конечном итоге обусловливает развитие процесса слитизации.

Таблица 6. Динамика содержания Са и Fe в элюате в зависимости от длительности затопления, рН элюата и рН почвенной суспензии._

N опыта Са, ммоль(экв)/ л Ре мг/л рН элюата рН суспензии, водный

Контрольный образец 1 «0.68 - - 6.5

ППВ - - - 6.6

3.1 2.6 0.65 6.3 6.4

3.2 4.0 ! 0.65 6.3 6.4

3.3 2.5 2.65 6.4 6.6

4.1 3.7 0.2 6.6 6.5

4.2 3.8 0.4 6.7 6.3

4.3 3.3 1.3 6.9 6.6

5.1 23.4 5.0 6.5 6.2

5.2 26.5 - 5.8 5.6

5.3 20.5 19.2 5.3 5.5

6 16.5 7.8 5.2 5.5

7 57.0 8.0 5.5 5.2

8 - 46.8 4.6 4.7

Восстановление окисных форм Fe и несбалансированный вынос несиликатного Fe, что является характерным общим признаком глееобразования, оказывающего при застойно-промывном водном

режиме существенное влияние на минеральный субстрат, становится активным фактором деградации почв.

Выводы.

1. Активная хозяйственная деятельность человека и природные особенности Кубано-Приазовской низменной равнины (климатические, литологические, гидрологические, геоморфологические) обусловили рост гидроморфности степных ландшафтов и локальное переувлажнение черноземных почв. При этом нарушается сбалансированность водного, воздушного и других режимов черноземных почв.

2. Почвенно-грунтовые воды изучаемой территории относятся к пресным, однако присутствие в их составе соды и значительного количества катионов № и Mg может спровоцировать при периодическом поднятии капиллярной каймы к поверхности развитие процесса осолонцевания почв.

3. Почвы, попавшие в условия периодического переувлажнения и иссушения, отличаются от своих автоморфных аналогов по следующим показателям:

3.1. По морфологическим признакам: почвы, подвергающиеся переувлажнению, приобретают признаки гидроморфных почв. Полевые наблюдения показывают, что:

• в верхних горизонтах появляются ржавые и черные железисто-марганцевые примазки, вниз по профилю растет площадь оглеенных участков; горизонт С изобилует сизыми пятнами оглеения.

• вниз по профилю нарастают признаки уплотнения вплоть до слитости почвы.

• в почвах периферии понижения карбонаты встречаются в горизонте С в виде присыпки. В центральной части понижения карбонаты отсутствуют.

3.2. По физико-химическим признакам:

• при общем низком содержании солей в переувлажняемых почвах происходит изменение их качественного состав в сторону увеличения доли № до 0.37 ммоль(экв)/100 г почвы по сравнению с 0.08-0.11 ммоль(экв)/100 г в черноземах автоморфного режима.

• происходит изменение состава ППК почв в сторону увеличения содержания Mg в 1.5 раза по сравнению с автоморфными черноземами, что создает возможность развития процесса магниевого осолонцевания почвы.

• кислотно-основные свойства почвы и ее карбонатно-кальциевый режим связаны с уровнем почвенно-грунтовых вод, который имеет пульсирующий характер, зависящий от климатических показателей года. Состояние переувлажняемых почв по данным показателям нестабильно, что обусловливает временное нарушение направленности почвенных процессов, характерных для черноземных почв изучаемого региона.

• в почвах западин отмечена трансформация соединений железа: увеличивается количество аморфных форм железа, коэффициент Швертмана возрастает в 2-4 раза, что свидетельствует о возросшей подвижности железа в почвах при их переувлажнении.

• увеличивается доля илистых частиц в средней части (100140 см) почвенного профиля почв понижений в отличие от черноземов на плакорах, что предположительно связано с разрушением минерального субстрата in situ и с переносом илистых частиц вниз по почвенному профилю, приводит к вероятности развития процесса слитизации почвы.

4. Модельные эксперименты по изучению влияния различных условий увлажнения почв на их окислительно-восстановительное состояние показали, что в черноземных почвах при их переувлажнении происходит быстрая смена окислительной обстановки на восстановительную. В течение суток ОВП падает на 100-150 мВ, в течение недели в почве создается устойчивая анаэробная среда (0В=390-220 мВ). Окислительно-восстановительный потенциал прогрессивно падает с увеличением срока обводненности, при переувлажнении в течение месяца ОВП снижается до 150 мВ и ниже. Создание отточного режима и просушка почв обуславливают медленную релаксацию почв, в течение месяца и более в почве остаются микрозоны восстановительной обстановки (ОВП 240-300 мВ). В почвах длительного затопления восстановление исходных значений ОВП, характерных для автоморфных почв, не происходит в течение времени, достаточного для того, чтобы почвообразовательные процессы, характерные для черноземов, устойчиво сменяются на процессы, характерные для гидроморфных почв.

аморфных форм железа (с 10 до 30 % от несиликатных форм), железоорганических комплексов (с 30 до 60-70 %), что приводит к несбалансированному выносу железа (в условиях застоя в течение 2-х месяцев в 72 раза больше по сравнению с 5- ти часовым застоем влаги). В условиях переувлажнения происходит вынос с лизиметрическими водами кальция, подкисление почв на 1, 5 - 2 единицы.

6. Результаты выполненной работы показывают, что в степной зоне, на черноземах, усиление гидроморфизма и создание периодического застойно-промывного режима на участках, являющихся водосбором, неизбежно приведет к развитию процессов, несвойственных автоморфным черноземам: проявлению глееобразования и элювиированию из почв не только легкорастворимых солей, гипса, карбонатов, но и железа, и ила. Именно с выносом этих веществ связаны обескальцивание и подкисление почв, текстурные изменения почвенной толщи, их уплотнение, вплоть до формирования слитого горизонта, т.е. в данном случае имеют место деградационные изменения почв, эволюция их в сторону почв принципиально отличающихся от черноземов.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Еремина А. М. Рост гидроморфизма в степной зоне и его воздействие на свойства черноземных почв. // Тезисы докладов международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов -99». Москва, МГУ, 20-23 апреля 1999. С.28-29.

2. Еремина А. М. Влияние вторичного гидроморфизма на свойства черноземов на примере почв Краснодарского края. // Тезисы докладов Докучаевских молодежных чтений-99 «Почва, экология, общество» (Soil, ecology, society), 1-4 марта 1999.С.-Птб,1999.С. 108.

3. Николаева С. А., Блынская И. В., Еремина А. М. Состояние соединений железа во вторичногидроморфных черноземах. // Железо в почвах. Тезисы докладов международного совещания. 7-9 сентября, Ярославский государственный технический университет, Ярославль 1999. С. 27.

4. Еремина А. М. Изменение состояния соединений железа во вторичногидроморфных черноземах в условиях модельного опыта. // Тезисы докладов международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов -2000». Москва, МГУ, 12-15 апреля 2000. С. 21.

5. Николаева С. А., Блынская И. В., Еремина А. М. Моделирование процессов почвообразования во

вторичногидроморфных черноземах. // Тезисы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов (11-15 июля 2000 г., Суздаль) Москва 2000. Книга 2. С. 234-235.

6. Еремина А. М., Подвезенная М. А. Влияние антропогенного гидроморфизма на свойства черноземных почв. // Тезисы докладов международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов -2001». Москва, МГУ, 10-13 апреля 2001. С. 40.

7. Николаева С. А., Еремина А. М., Подвезенная М. А. Состояние и функционирование черноземных почв в условиях роста гидроморфности степных экосистем. // Функции почв в биосферно-геосферной системе. Материалы международного симпозиума. Москва, МГУ, 27-30 августа 2001. С. 107-108.

8. Еремина А. М., Подвезенная М. А. Трансформация черноземов в условиях увеличения гидроморфности степных ландшафтов. // «Биология-наука 21-го века». 5-ая Путинская конференция молодых ученых. 16-20 апреля 2001 г. Сборник тезисов. Пущино 2001. С. 224.

9. Николаева С. А., Еремина А. М. Трансформация соединений железа в черноземах в условиях повышенной увлажненности почв. // Почвоведение. 2001. № 8. С. 963-969.

10. Еремина А. М. Свойства и состояние черноземов Краснодарского края. // Тезисы докладов международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов -2002». Москва, МГУ, 10 апреля 2002. С. 28-29.

11. Еремина А. М., Подвезенная М. А. Чернозем в условиях роста гидроморфизма степных ландшафтов. // Тезисы докладов V Докучаевских молодежных чтений «Сохранение почвенного разнообразия в естественных ландшафтах», 26 февраля-1 марта 2002. С.-Птб, 2002. С.67.

12. Еремина А. М. Деградация черноземных почв под воздействием антропогенного гидроморфизма на примере почв Краснодарского края. // «Биология-наука 21-го века». 6-ая Путинская конференция молодых ученых. 20-24 мая 2002 г. Сборник тезисов. Т. 3. Пущино 2002. С. 104-105

13. Николаева С. А., Еремина А. М., Подвезенная М. А. Окислительно-восстановительное состояние черноземов в условиях роста гидроморфности степных ландшафтов. // «Гидроморфные почвы - генезис, мелиорация и использование». Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции 8-12 июля 2002г. Москва, МГУ. С. 61.

14. Еремина А. М., Подвезенная М. А. Чернозем в условиях роста гидроморфизма степных ландшафтов. // Материалы по изучению Русских почв. Выпуск 4(31). С.-Птб. Ун-т, 2003. С. 68-72.

15. Еремина А. М. Изменение окислительно-восстановительного состояния черноземов в условиях роста гидроморфности степных ландшафтов. // Тезисы докладов международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов -2003». Москва, 17 апреля 2003. Москва, МГУ. С.39-40 .

16. Еремина А. М. Окислительно-восстановительное состояние черноземов в гидроморфных условиях. // «Биология-наука 21-го века». 7-ая Пущинская конференция молодых ученых. 1418 апреля 2003 г. Сборник тезисов. Пущино 2003. С. 407.

17. Смагин А. В., Садовникова Н. Б., Назарова Т. В., Кирюшова А. Б., Машика А. В., Еремина А. М. Влияние органического вещества на водоудерживающие свойства почв. // Почвоведение. 2004. № 3, с. 312-321.

18. Николаева С. А., Еремина А. М. Окислительно-восстановительное состояние черноземных почв в условиях периодического переувлажнения. // Почвоведение. 2005. № 3. С. 328-336.

19. Николаева С. А., Еремина А. М., Рождественская С. О. Влияние периодического переувлажнения черноземных почв на их окислительно-восстановительное состояние. // «Почвы -национальное достояние». Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов 9-13 августа 2004 г. Новосибирск, «Наука-Центр». Книга 1. С. 541.

t (

3 V i

Í826

72 m

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Еремина, Анастасия Михайловна

Введение.

Глава 1. Физико-географическое описание местности.

Стр.2 Стр.

§1.1. Геоморфология.

§1.2. Гидрографическая сеть

§1.3. Почвообразующие и подстилающие породы

§1.4. Климат.

§1.5. Растительность

§1.6. Почвенный покров

Глава 2. Обзор литературы. Стр.

§2.1.Проблема роста гидроморфности почв степных ландшафтов.

§2.2. Режим и состояние черноземных почв понижений.

§2.3. Кальций, натрий, магний в почвенных растворах и ППК.

§2.4. Гумусное состояние.

Глава 3. Причины возникновения вторичного гидроморфизма. Стр.

§3.1. Природные факторы.

§3.2. Антропогенные факторы.

Глава 4. Характеристика почвенного покрова. Стр.

Глава 5. Обсуждение результатов. Стр.

§5.1. Химический состав грунтовых вод.

§5.2. Химические свойства почв.

Глава 6. Модельные опыты. Стр.

§6.1. Окислительно-восстановительное состояние черноземных почв в условиях периодического переувлажнения.

§6.2. Трансформация соединений железа в черноземах в условиях повышенной увлажненности почв.

Выводы Стр.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Трансформация и эволюция черноземов в условиях увеличения гидроморфности степных ландшафтов"

Актуальность темы. Нарушение экологии степного агроландшафта на территории Русской равнины и Западного Предкавказья в силу причин антропогенного и природного характера (Овечкин, Исаев, 1989; Зайдельман и др., 1998; Безуглова, Назаренко, 1998; Ачканов, Николаева, 1999 и др.) обусловило периодическое локальное переувлажнение черноземных почв на плакорах. Процесс подтопления, вызванный климатическими, геологическими, антропогенными факторами принял в последние десятилетия повсеместный характер. В настоящее время в России подтапливаются около 9 млн. га земель различного хозяйственного назначения, из них 5 млн.га сельскохозяйственных земель (Паракшин и др., 1997; Зайдельман и др., 1998). При этом усложняется структура почвенного покрова и снижается агрономическая ценность земель. Практически они выпадают из севооборотов в связи с невозможностью проведения полевых работ в оптимальные сроки, трансформацией элементарных почвообразовательных процессов и водно-физических свойств. Во многих случаях посевы на таких землях гибнут. Масштабы развития этого процесса не только значительно снижают хозяйственную ценность земель и затрудняют их использование, но в целом ухудшают экологическую обстановку в степной зоне. Изменение гидрологического и гидрохимического режимов почв вносит серьезные изменения в ход природных процессов, взаимосвязанных с гидросферой и литосферой, вызывая трансформацию черноземов, которая осуществляется катастрофически быстро и необратимо, в результате чего развиваются почвы гидроморфного ряда с четко выраженными деградационными признаками. В случае переувлажнения засоленными водами возрастает опасность засоления и осолонцевания. Наиболее широко подтопление распространено в регионах развитого земледелия. К примеру, ежегодный прирост площадей переувлажненных пахотных почв в Тамбовской области составляет 4-5 тыс. га, а их общая площадь превысила 40 тыс. га (Паракшин, 1997). Общая площадь переувлажняемых земель в Центрально-Черноземном районе составляет 25-30 % от площади ^ сельхозугодий (Ахтырцев А. Б. и др., 2001). В районе Центрального

Предкавказья в результате строительства оросительных систем и огромного количества водохранилищ (более 80 крупных) активными темпами развивается подтопление черноземной зоны и всего СевероКавказского региона. В настоящее время почв с уровнем грунтовых вод выше 1 м-около 10 %, выше Зм-около 21 %. Более 2 млн. га почв по региону находятся в подтопленном состоянии (Цховребов и др., 2004). В Ставропольском крае в результате интенсификации процесса переувлажнения за период 1970-1990 гг. из сельскохозяйственного пользования выпало около 1 млн. га плодородных земель (Зайдельман, 1993).

До недавнего времени территория Кубано-Приазовской низменности считалась регионом, в котором проблема переувлажнения сельхозугодий практически отсутствовала. Однако к 1990 году по сравнению с 1972 площадь переувлажненных земель в Краснодарском крае возросла в 1.5 раза и составила 570 тыс. га (Жуков и др., 1997). В 1997 году площадь переувлажняемых земель в крае превысила 600 тыс. га, что составляет около 15 % сельхозугодий и приравнивается в Краснодарском крае к экологическому бедствию (Черниченко и др. 1997). Подтопление и переувлажнение коснулось уже не только сельхозугодий, но и объектов социального назначения. В марте 1997 г грунтовыми водами был подтоплен 71 район, 163 населенных пункта, 76 сельскохозяйственных объектов, 14290 домов (370 домов было разрушено). Предполагается, что Ф черезвычайной паводочной ситуации способствовало резкое увеличение неконтролируемого сброса воды из водохранилищ (Малик, 2003).

В настоящее время установлено, что на территории низменности можно выделить несколько районов по степени подтопления. В наиболее многоводные годы подтопляется в пойменной части — около 20.2 % от площади сельхозугодий, что определяется, главным образом, весенним половодьем и близостью грунтовых вод. На плакоре выделяется 2 ^ подрайона, где подтоплению подвергаются балки, днища и окраины замкнутых понижений, локально склоны: в междуречьях, расположенных севернее р. Кочеты и нижнего течения р. Кирпили — до 15.2 %; в междуречье р. Кочеты и р. Понуры, с юга ограниченное р. Кубань — до 19%. В этих подрайонах основным фактором переувлажнения является антропогенная деятельность (Бекух, 1997). Широкое распространение переувлажненных земель, осложняющих экологическую обстановку, и сложность их освоения определяют актуальность исследования. Недостаточная изученность происходящих в подтапливаемых черноземах процессов определили выбор темы. Для восстановления почвенного покрова после различного рода нарушений, важно выявить основные ^ закономерности, последовательность стадий и скорость протекающих в почве процессов, интенсивность их протекания. Для этого в работе предпринята попытка изучения и выявления диагностических показателей физических и химических процессов, идущих в таких почвах на территории Кубано-Приазовской низменности, одного из наиболее важных в аграрном отношении районов Российской Федерации.

Цель исследований выявить основные закономерности и процессы развития черноземных почв в условиях переувлажнения на территории Кубано-Приазовской низменной равнины, изучить направленность эволюции черноземных почв в условиях роста гидроморфности степного ландшафта.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: ф 1. Изучить морфологические, химические и физико-химические свойства в ряду почв: автоморфные, полугидроморфные и гидроморфные, выделяемые на плакорах Кубано-Приазовской низменности.

2. Изучить состав почвенно-грунтовых вод исследуемой территории.

Выполнить серию модельных лабораторных опытов по созданию различных режимов увлажнения черноземов. При этом изучить:

Окислительно-восстановительное состояние переувлажняемых черноземов.

Состояние соединений железа, скорость трансформации его соединений и элювиирования их из почв.

Оценить степень трансформации соединений кальция и вынос его из почв.

- изучена масштабность и скорость элювиирования железа и кальция, механизм выноса железа и кальция.

-выявлены изменения в кислотно-основном состоянии черноземов и почв гидроморфных разностей, динамика этих изменений, -определена скорость перехода окислительно-восстановительного состояния затопляемых черноземов из аэробного в анаэробное состояние, скорость восстановления аэробных условий.

-определено, что приоритетными процессами почвообразования, идущими в таких почвах и формирующими их профиль, являются глееобразование и элювиирование из почв не только легкорастворимых солей, гипса, карбонатов, но и железа, и ила. Именно с выносом этих веществ связаны обескальцивание и подкисление почв, текстурные изменения почвенной толщи, их уплотнение, вплоть до формирования слитого горизонта, т.е. в данном случае имеют место деградационные изменения почв, нарушение их функциональных особенностей, эволюция их в сторону почв принципиально отличающихся от черноземов.

Практическая значимость исследований: Были выявлены основные закономерности и скорость формирования вторичногидроморфных черноземов на территории Кубано-Приазовской низменности и предложены рекомендации по предотвращению ухудшения черноземных почв. Определены диагностические показатели процессов, к которым приводит переувлажнение черноземных почв. Эти показатели могут использоваться при почвенных исследованиях для определения подтопления на ранних стадиях этого процесса, для определения направленности и скорости изменения свойств черноземных почв при затоплении.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Еремина, Анастасия Михайловна

Выводы.

2. Почвенно-грунтовые воды изучаемой территории относятся к пресным, однако присутствие в' их составе соды и значительного количества катионов Na и Mg может спровоцировать при периодическом поднятии капиллярной каймы к поверхности развитие процесса осолонцевания почв.

• вниз по профилю нарастают признаки уплотнения вплоть до слитости почвы.

3.2. По физико-химическим признакам:

• при общем низком содержании солей в переувлажняемых почвах происходит изменение их качественного состава в сторону увеличения доли Na до 0.37 ммоль(экв)/100 г почвы по сравнению с 0.08-0.11 ммоль(экв)/100 г в черноземах автоморфного режима.

• увеличивается доля илистых частиц в средней части (100-140 см) почвенного профиля почв понижений в отличие от черноземов на плакорах, что предположительно связано с разрушением минерального субстрата in situ и с переносом илистых частиц вниз по почвенному профилю, приводит к вероятности развития процесса слитизации почвы.

Окислительно-восстановительный потенциал прогрессивно падает с увеличением срока обводненности, при переувлажнении в течение месяца ОВП снижается до 150 мВ и ниже. Создание отточного режима и просушка почв обуславливают медленную релаксацию почв, в течение месяца и более в почве остаются микрозоны восстановительной обстановки (ОВП 240-300 мВ). В почвах длительного затопления восстановление исходных-значений ОВП, характерных для автоморфных почв, не происходит в течение времени, достаточного для того, чтобы почвообразовательные процессы, характерные для черноземов, устойчиво сменяются на процессы, характерные для гидроморфных почв.

5. Лабораторное моделирование влияния различных условий увлажнения почв на состояние соединений железа и процессы в почвах выявило, что переувлажнение черноземов, как кратковременное, так и длительное, обусловливает трансформацию соединений железа в почвах, рост его активности. Происходит активное образование доли аморфных форм железа (с 10 до 30 % от несиликатных форм), железоорганических комплексов (с 30 до 60-70 %), что приводит к несбалансированному выносу железа (в условиях застоя в течение 2-х месяцев в 72 раза больше по сравнению с 5- ти часовым застоем влаги). В условиях переувлажнения происходит вынос с лизиметрическими водами кальция, подкисление почв на 1, 5 - 2 единицы.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Еремина, Анастасия Михайловна, Москва

1. Айдаров И. П. Регулирование водно-солевого и питательного режимов орошаемых земель. // М.: Агропромиздат, 1985. 304 с.

2. Александрова JI.H. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 284 с.

3. Аниканова Е.М. Изменения воздушного режима черноземов // В кн. Орошаемые черноземы, Изд. МГУ, 1989, с. 160-170.

4. Антипов-Каратаев И. Н. Кадер Г. М. К мелиоративной оценке поливной воды, имеющей щелочную реакцию. // Почвоведение.- 1961.-№ 3. С. 60-65.

5. Антипов-Каратаев И. Н. Кадер Г. М. К методике мелиоративной оценки оросительной воды // Почвоведение.- 1959.-№ 2. С.96-101.

6. Антипов-Каратаев И. Н., Мамаева Л. Я. Роль поглощенного магния в солонцеватости почв //Мелиорация солонцов (материалы научно-методического совещания, проведенного в г. Москве 25-27 марта 1965 г.), М. 1966г. С. 152-158.

7. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. Изд-во МГУ, 1970. 431 с.

8. Аристовская Т. В. Микробиология процессов почвообразования.- "Наука", Л., 1980, 188 с.

9. Афанасьев Я.И. Из области анаэробных и болотных процессов.// Почвоведение. 1930. №6. С. 5-45.

10. Афанасьева Е. А. Вводно-солевой режим обыкновенных и южных черноземов Юго-Востока Европейской части СССР. М., 1980,216 с.

11. Ахтырцев А.Б. Трансформация лугово-черноземных почв Среднерусского черноземья под воздействием лесных полос Тез. докл. Межд. конф." Проблемы антропогенного почвообразования"( 16-21 июня 1997г.), Том 2. М., 1997, с. 137-140.

12. Ачканов А.Я., Николаева С. А. Вторичный гидроморфизм почв степных ландшафтов Западного Предкавказья // Почвоведение. 1999. №12. С. 1424-1432.

13. Бактор Самир, Генетические особенности, состав и свойства мочаров юго-западной части Украины и пути повышения их плодородия. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. с.-х. наук, Киев, 1974, 18 с.

14. Балаев Л.Г., Царев П.В. Лессовые породы Центрального и Восточного Предкавказья. М.: Наука, 1964.248 с.

15. Безднина С.Я., Качество воды для орошения: Принципы и методы оценки. // М.:Из-во «РОМА», 1997.-185с.

16. Безуглова О.С., Назаренко О.Г. Генезис и свойства мочаристых почв Предкавказья //Почвоведение. 1998.№12. С. 1423-1430.

17. Бекух З.А. Изучение поддтопления земель на территории Кубано-Приазовской низменности с использованием аэрокосмических методов.- Автореф., Пермь, 1997,23 с.

18. Бекух З.А., Нагалевский Ю.Я. Подтопляемость земель в Восточном Приазовье. // Актуальные вопросы экологии и охраны природы Азовского моря и Восточного Приазовья. Тез. докл., 4.2, Краснодар, 1990, с. 31-34

19. Березин П. Н., Воронин А. Д., Шеин Е. В., Структура почв : энергетический подход к количественной оценке. // Почвоведение. 1983. № 10. С 63-69.

20. Блажний Е.С. Почвы дельты реки Кубани и прилегающих пространств. -Краснодар, 1971, с. 270

21. Блажний Е.С., Гаврилюк Ф.Я., Вальков В.Ф., Редькин Н.Е. Черноземы Западного Предкавказья. // В кн.: Черноземы СССР (Предкавказье и Кавказ). М.: Агропромиздат. , 1985, с. 5-59

22. Блынская И.В. Окислительно-восстановительное состояние черноземов в условиях различных режимов увлажнения //Тез. докл. Межд. конф. студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-96". М., 1996. С. 8.

23. Болышев Н. Н. О природе слитости иллювиального горизонта слитых черноземов (Краснодарский край). // Вестн. Моск. Ун-та. № 10. 1948. С. 181-194

24. Бреслер Э., Макнил Б. Л., Картер Д. Л., Солончаки и солонцы: принципы, динамика, моделирование. // Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 295 с.

25. Бутова Л.С., Щеглов Д.И., Парфенова О.А. Антропогенная трансформация карбонатного профиля обыкновенных черноземов ЦЧО- Тез. докл. Межд. конф."

26. Проблемы антропогенного почвообразования"( 16-21 июня 1997г.), Том 2. М., 1997. С. 260-263

27. Быстрицкая Т. JL, Тюрюканов А. Н. Черные слитые почвы Евразии. -"Наука", М., 1971,255 с.

28. Вальков В.Ф., Уманская О.Г. Изменения минеральной части южного чернозема при глеевом процессе. // Почвоведение, 1982, №7. С 99-106.

29. Вигутова А. Я., Рязанова В. Ф., Вальков В. Ф. Проявление вторичного слитооразования в орошаемых предкавказских черноземах Ростовской области. // Биол. науки. №5,1986, С. 104-109

30. Вильяме В. Р. Почвоведение. 1949. М.: Гос. Изд-во с/х лит-ры. 471 с.

31. Возможности современных и будущих фундаментальных исследований в почвоведении. М. ГЕОС, 2000. 138 с.

32. Воробьева Л. А., Далжит Сингх. Влияние гидроморфизма на состояние железа и марганца в почвах сероземной зоны.// Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1995. 32-41с.

33. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. Изд-во Моск. Ун-та, 1998. 270 с.

34. Высоцкий Г. Н. Глей. // Почвоведение. 1905. № 4. С. 291-327.

35. Высоцкий Г. Н. Об ороклиматических основах классификации почв. // Почвоведение. 1906. № 1-4. С. 1-18.

36. Галай Б.Ф. Распространение и особенности лессовых отложений Предкавказья и вопросы орошения. // Сб. Мелиорация и орошение почв равнинного Кавказа. М.: Наука, 1986, с. 105-112

37. Глухова Т. П. Влияние орошения минерализованными водами на почвы и растения // Мелиорация и водное хозяйство.-1989.-№ 8. С.

38. Гоголев А.И., Тортик Н.И. Некоторые особенности эволюции черноземов южных в условиях орошения // Тез. докл. Межд. конф." Проблемы антропогенного почвообразования"( 16-21 июня 1997г.), Том 2. М., 1997, с.275-278

39. Горбунов Н.И. Связь минералогии с почвоведением и агрохимией // Почвоведение. 1970. №2. С. 133-145.

40. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1998 году». М. 1999. 573 с.

41. Добровольский Г.В., Карпачевский Л.О., Зубкова Т.А. О роли железа в почвообразовании // Железо в почвах. Тез. докладов международного совещания. Ярославль, 1999. С. 15-16.

42. Добровольский Г.В., Никитин Е. Д. Экологические функции почв. М.: Изд-во МГУ, 1986.136 с.

43. Докучаев В. В. Дороже золота русский чернозем. М.: Изд-во МГУ, 1994. 544с.

44. Докучаев В. В. Классификация почв // Почвоведение. 1900. № 2. С.

45. Драчук А.А. Классификация и диагностика гидроморфных почв склонов и водоразделов северной части Молдавии. // Сб. Почвы Молдавии и их использование в условиях интенсивного земледелия. Кишинев. Изд-во «Штиинца». 1978. С. 112-120.

46. Дюшофур Ф., Основы почвоведения. Эволюция почв (Опыт изучения динамики почвообразования). //М., «Прогресс». 1970. 591 с.

47. Егоров В.В. Проблемы орошаемых черноземов Предкавказской провинции. -Мелиорация и орошение почв равнинного Кавказа. М.: Наука, 1986, С. 21-24

48. Егоров В.В. Об орошении черноземов. // Почвоведение, 1984, №12. С. 39-47

49. Зайдельман Ф.Р. Естественное и антропогенное переувлажнение почв. СПб.

50. Гидрометеоиздат». 1992. 288 с.

51. Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 300 с.

52. Зайдельман Ф.Р. Генетическое почвоведение В. В. Докучаева и современные проблемы почвообразования, экологии, мелиорации.// Почвоведение, 2001, №11. С. 12851294.

53. Зайдельман Ф.Р., Давыдов А.И., Давыдова И.Ю. Генетические особенности и гидрофизические свойства почв степных и мочарных ландшафтов юга России. // Вестник МГУ Сер. 17. Почвоведение, 1993 №1. С. 15-21.

54. Зайдельман Ф.Р., Давыдова И.Ю. Причины ухудшения химических и физических свойств черноземов при орошении неминерализованными водами. // Почвоведение, 1989, №11. С. 101-108

55. Зборищук Н.Г. Влияние уровня грунтовых вод на состав почвенного воздуха Предкавказских черноземов. // Науч. Докл. Высш. шк. Биол.науки. 1978ю № И. С. 122126.

56. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд. МГУ, 1987. 256 с.

57. Зонн С. В. Железо в почвах. М. "Наука". 1982. 205 с.

58. Зонн С.В., Иванова Н.Б. Зона аэрации и ее значение в водном режиме степей. // Почвоведение, 1997,№10. С. 1188:1199.

59. Зонн С.В., Маунг Вин Хтин. О формах железа, методах их определения и значения для диагностики тропических почв // Почвоведение. 1971. №5. С.7-20.

60. Калиниченко В. П., Минкин М. Б. Мелиорация мочаристо-черноземных комплексов склоновых почв. // В кн. Плодородие черноземов в связи с интенсификацией их использования, М., 1990. С. 182-188.

61. Капинос В.В., Муркина А.Н. Изменение физических свойств чернозема типичного при орошении. Вестн. Моск. Ун-та, Сер. 17: Почвоведение, 1990, №4. С. 48-55.

62. Кауричев И. С., Латфулина Г.Г., Изменение окислительно-восстановительной буферности почв под влиянием некоторых факторов. // Изв. ТСХА. 1976. №3. С. 105-113.

63. Кауричев И. С., Орлов Д. С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М.:.«Колос».1982. 247 с.

64. Кауричев И. С., Орлов Д. С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. -"Колос", М., 1982,246 с.

65. Кауричев И. С., Тарарина Л.Ф., Об окислительно-восстановительных условиях внутри и вне агрегатов серой лесной почвы.// Почвоведение. 1972. № 10. С. 39-42.

66. Кауричев И.С., Ноздрунова Е.М. Роль компонентов водорастворимого органического вещества растительных остатков в образовании подвижных железоорганических соединений // Почвоведение. 1961. №10. С. 10-18.

67. Керзум П. А., Васильчикова С. И., Горбунова Р. Г., Захарченко А. Ф., К вопросу о влиянии восстановительно-окислительных процессов на солевой состав луговых почв.// Тр. Тадж. НИИ почвоведения. 1972. Т. 15. № 1. С. 23-31.

68. Кисель В.Д. Мочаристые почвы. // Сб. Полевой определитель почв. Киев.: «Наукова думка». 1981. С. 254-257.

69. Кленов Б.М., Зайцева Т.Ф. Орошение черноземов как антропогенный фактор деградации их гумуса. // Тезисы докладов II съезда почвоведов. 1996. Кн.1. С. 175-176.

70. Ковалевский B.C. Влияние изменений гидрогеологических условий на окружающую среду. М.,1994. 137 с.

71. Ковда В.А. Повышение продуктивности почв Русской равнины. Пущино. 1979. 64 с.

72. Ковда В.А. Почвенный покров, его улучшение, использование и охрана. М.: «Наука», 1981.179 с.

73. Ковда В.А. Прошлое и будущее чернозема. // В кн. Русский чернозем. 100 лет после Докучаева. М.: «Наука», 1983. С. 253-280.

74. Ковда В.А. Роль и функции почвенного покрова в биосфере земли. Проблемы почвоведения. Советские почвоведы к XIV Международному конгрессу почвоведов. М.: «Наука», 1990. С 3-9.

75. Ковда В.А., Лобова Е.В., Розанов Б.Г. Проблемы классификации почв мира. // Почвоведение, 1967. №4. С. 3-22.

76. Коковина Т. П. Водный режим мощных черноземов и влагообеспеченность на них сельскохозяйственных культур. М.: «Колос», 1974.-304 с.

77. Коковина Т. П. Водный режим черноземов // В кн. Русский чернозем. 100 лет после Докучаева. М.: «Наука», 1983. С. 50-69.

78. Корнблюм Э. А.,Любимова И. Н.,Иванов А., М. О роли изменений плотности и твердости в образовании слитых черноземов Кубани. // Почвоведение, 1977, №1, с. 14-30.

79. Костенков Н.М. Особенности окислительно-восстановительных процессов в почвах рисовых плантаций Приморья. // В кн.: Химия почв рисовых полей. М.: «Наука». 1976. С. 127-151.

80. Кречетов П.П., Николаева С.А. Карбонатно-кальциевое равновесие в орошаемых черноземах и его влияние на процессы ионного обмена // Тез. докл. Межд. конф." Проблемы антропогенного почвообразования"( 16-21 июня 1997г.), Том 3. М., 1997, С.24-27.

81. Крупеников И. А. Черноземы Молдавии. Кишинев: изд-во «Картя Молдовеняскэ». 1967. 234 с.

82. Кукоба П. И. Итоги и проблемы орошения черноземов Украины // В сб. Плодородие черноземов в связи с интенсификацией их использования. М. 1990. С.65-73.

83. Лессовые породы СССР, Том 1. М.: «Недра», 1986.230 с.

84. Лессовые породы СССР, Том 2. М.: «Недра», 1986. 275 с.

85. Луковская Т.С. Антропогенно-вторичный гидроморфизм черноземов // Тез. докл. Межд. конф." Проблемы антропогенного почвообразования"( 16-21 июня 1997г.) , Том 1. М., 1997. С 112-115.

86. Лозе Ж., Матье К. Толковый словарь по почвоведению. М.: Мир, 1998. 398 с.

87. Макеева В.И. Диагностика слитых почв. // Вестн. Моск. Ун-та., Сер. 17: Почвоведение, 1996, №4, с. 14-24

88. Малик Л.К. Наводнения: причины и последствия // Энергия: экон., техн., экол. -2003. № 10. С.53-58.

89. Милановский Е. Ю., Шеин Е. В., Степанов А. А. Лиофильно-лиофобные свойства органического вещества и структура почвы. // Почвоведение. 1993. № 6. С. 122-126.

90. Минашина Н. Г. Эколого-мелиоративные условия и размещение орошаемых земель на Северном Кавказе. // В кн. Мелиорация и орошение почв равнинного Кавказа. М.: «Наука», 1986, с. 24-40.

91. Минкин М.Б., Ендовицкий А.П. Калиниченко В.П. Карбонатно-кальциевое равновесие в почвенных растворах. М.: Изд-во МСХА. 1995. 210 с.

92. Минкин М.Б., Калиниченко В.П., Кудинов Н. Г. Генезис и мелиорация избыточно увлажненных солонцовых мочаристых почв восточных отрогов Донецкого кряжа. // Изв. Северо-Квказского научн. центра высш. шк.: Естеств. Науки. № 1. 1986. С. 71-84.

93. Минкин М.Б., Нагабедьян И. А., Кудинов Н. Г. Мочаристые солонцевато-солончаковатые почвы склонов, // Пути повышения плодородия солонцовых и эродированных почв. Персиановка. 1982. С. 35-39.

94. Можейко А. М. О генезисе малонатриевых солонцов и некоторые соображения о проекте их окультуривания // Мелиорация солонцов (материалы научно-методического и координационного совещания, проведенного в г. Москве 14-16 апреля 1966г.), М. 1967г. С.14-25.

95. Моргун Е.Г., Ковалевская И.С., Ковда И.В., Рыскова Е.А. Соединения железа в степных почвах (на примере Центрального Предкавказья) // Железо в почвах. Тез. докладов международного совещания. Ярославль, 1999. С. 24-26.

96. Муромцев Н. А. Методологические принципы обоснования режимов орошения почв. // Плодородие черноземов в связи с интенсификацией их использования: Науч. труды Почв, ин-та им. В. В. Докучаева, 1990. С. 21-27.

97. Муха В. Д., Васильева Л. И., Куцыкович М. Б., Мусса К. Ф. О малонатриевой солонцеватости почв. // Почвоведение, 1984, № 2, С. 77-81

98. Неуструев С. С. Элементы географии почв. Л.: «Сельхозгиз», 1930. 240 с.

99. Николаева С.А. Источники и качественная оценка оросительных вод черноземной полосы. // В кн. Орошаемые черноземы. Изд. МГУ. 1989. С. 38-58.

100. Николаева С.А., Дерюжинская В.Д., Дуришова А.В. Формы соединений железа в почвах рисовых полей // Почвоведение. 1987. №7. С. 31-37.

101. Николаева С.А., Майнашева Г.М. Окислительно-восстановительный режим черноземных почв, используемых под культуру риса // Научн. докл. Высш. школы Биол. науки. 1976. №8. С. 122-125.

102. Николаева С. А., Майнашева Г. М. Влияние орошения методом затопления на свойства черноземов. // В кн.: Проблемы ирригации почв юга черноземной зоны. М.: "Наука". 1980, с. 126-142.

103. Николаева С.А., Розов С.Ю. Ионный обмен при орошении черноземов // В кн. Орошаемые черноземы, М. МГУ, 1989, С. 122-137.

104. Николаева С.А., Розов С.Ю. Деградационные направления трансформации черноземов степной зоны при орошении. // В кн.: Деградация и охрана почв. Изд-во Моск. ун-та. М. 2002.С. 513-541.

105. Николаева С.А., Самойлова Е.М. Изменения структуры черноземов при орошении. // В кн. Орошаемые черноземы, М.' МГУ, 1989, с. 145-146.

106. Овечкин С.В., Исаев В.А. Периодически переувлажняемые почвы ЦЧР // Генезис, антропогенная эволюция и рациональное использование почв: Науч. тр. Почв. Ин-та им. В. В. Докучаева. М., 1989. С. 18-25.

107. Орлов Д. С., Аниканова Е. М., Маркин В.А., Особенности органического вещества орошаемых почв. В кн.: Проблемы ирригации почв юга черноземной зоны. М.: «Наука». 1980. С 35-61.

108. Орлов Д. С., Розанов Б. Г., Саакян С.Г., Образование железистых аккумуляций в долинах малых рек южной тайги.// Почвоведение. 1970. № 7. С. 5-14.

109. Орлов Д.С. Гуминовые вещества в биосфере. // Соросовский образовательный журнал, 1997, №2, с. 56-63.

110. Орошаемые черноземы. М. МГУ, 1989,240 с.

111. Отчет о почвенном обследовании земель Динского откормсовхоза Динского района и рекомендации по их использованию за 1973 г. Краснодар: Росгипрозем, 1973,25 с.

112. Панов Н. П., Генезис малонатриевых солонцов. // В кн.: Современные почвенные процессы. М., 1974, с. 18-40

113. Панов Н. П., Гончарова Н. А. Особенности генезиса малонатриевых солонцов Волгоградской области. // Изв. ТСХА, 1969, № 5, с. 129-138

114. Панов Н.П., Мамонтов В.Г. Особенности трансформации почвенных процессов при орошении почв в засушливых регионах. // Тез. докл. Межд. конф." Проблемы антропогенного почвообразования"(16-21 июня 1997г.), Том 3. М., 1997, с. 43-46

115. Панов Н.П., Мамонтов В.Г. Элементарные процессы в орошаемых почвах аридной зоны. // В сб. Проблемы рационального природопользования аридных зон Евразии. М.: МГУ. 2000. С. 185-197.

116. Паракшин Ю.П., Паракшина Э.М., Уваров С.А. Проблема прогрессирующего переувлажнения земель в Центрально-черноземном регионе. // Тез. докл. Межд. конф." Проблемы антропогенного почвообразования"( 16-21 июня 1997г.). Том 2. М., 1997, с.22-24.

117. Передкова Л.И. Влияние аэрации на микробиологические процессы в почве: Автореф. дис. канд. сельхоз. наук. М. 1975. 22 с.

118. Пивоваров J1. П., Редокс-процессы в почвах рисовых полей.- Алма-Ата: «Наука Казахской СССР». 1984. 165 с.

119. Позняк С.П. Современные процессы в орошаемых черноземах юга Украины. // Тез. докл. Межд. конф." Проблемы антропогенного почвообразования"( 16-21 июня 1997г.) , Том 2. М., 1997, с. 28-32

120. Полупан А.И., Нестеренко А.Ф., Яровенко Е.В. О мочарах и мочаристых почвах. // Почвоведение, 1983, №12., с. 5-17

121. Попова Т.В. Гумусное состояние черноземов при орошении. // В кн. Орошаемые черноземы, Изд. МГУ, 1989, с. 137-145

122. Почвы Краснодарского края, их использование и охрана. Р.-н. Дон.: СКНЦ ВШ. 1996.188 с.

123. Приходько В. Е. Орошаемые степные почвы: функционирование, экология, продуктивность. М.: «Интеллект». 1996.168 с.

124. Приходько В. Е., Соколова Т. А. Влияние орошения на глинистый материал тёмно-каштановых почв Заволжья. // Почвоведение, 1989. № 1. С. 65-71.

125. По дымов Б. П. Особенности образования и распространения слитых почв Молдавии. // В сб.: Вопросы исследования и использования почв Молдавии. Кишинев. 1970. Вып. 6. С. 85.

126. Роде А. А. К вопросу о понятии гидроморфности почв в приминении к классификации «гидроморфных почв» почв степной, сухостепной зон. // Почвоведение, 1959. № 10. С 1-13.

127. Розов С. Ю. Процессы катионного обмена в черноземах, орошаемых водами различной минерализации. Автореф. дисс. канд. биол. наук. М., 1988,24 с.

128. Русский чернозем — 100 лет после Докучаева. М.:Наука, 1983, 300 с.

129. Самойлова Е. М. Луговые почвы лесостепи. М.: изд-во МГУ, 1981. 283 с.

130. Самойлова Е. М. Происхождение черноземов // В кн. Русский чернозем. 100 лет после Докучаева. М.: Наука, 1983. С. 28-37.

131. Самойлова Е. М. Ахтырцев А. Б., Андреев Г. И. Полугидроморфные и гидроморфные почвы черноземной зоны СССР. // В кн. Русский чернозем. 100 лет после Докучаева. М.: Наука, 1983. С. 126-138.

132. Самойлова Е.М Районирование черноземной полосы СССР. // В кн. Орошаемые черноземы. М: Изд. МГУ, 1989. С. 9-28.

133. Сапожников П.М. Физические параметры плодородия почв при антропогенных воздействиях. Автореф. дисс. докт. сельхоз. наук. М., 1994,48 с.

134. Сапожников П.М., Марченко 3. С. Характеристика мочаров предгорной зоны Краснодарского края// Почвоведение, 2000. № 8. С. 936-942.

135. Сапожников П.М., Уткаева В. Ф., Васенев И. И.Оценка изменения физических свойств черноземов при орошении. // Почвоведение, 1992. № 11. С. 43-54.

136. Сердобольский И. П., Влияние влажности на окислительно-восстановительные процессы в подзолистых почвах. // Почвоведение. 1940. № 7. С. 47-59.

137. Сердобольский И. П., Синягина М. Г., Динамика окислительно-восстановительныхусловий в черноземных почвах Каменной степи. Вопросы травопольной системы земледелия. // Т.2. М.:Изд-во АН СССР. 1953. С. 438-457

138. Сизов В. В. Мелиоративная оценка западинных почв Западного Предкавказья. // Бюлл.Почв. ин-та им. В. В. Докучаева. Вып. XXXIV. Мелиорация и повышение плодородия засоленных почв. М. 1984. С. 39-42.

139. Смольянинов В. М. Оценка воздействия хозяйственной деятельности человека на земельные ресурсы и водный режим территории. В кн. Плодородие черноземов в связи с интенсификацией их использования, М., 1990. С. 93-96

140. Соколова Т. А., Дронова Т. Я., Толпешта И. И. Глинистые минералы в почвах. М. 2005. 336 с.

141. Степанов A.JI. Микробная трансформация закиси азота в почвах. Автореф. дисс. доктора б иол. наук. М., 2 ООО. 49 с.

142. Степанов A. JL, Манучарова Н. А., Полянская Л. М., Продуцирование закиси азота бактериями в почвенных агрегатах. // Почвоведение, 1997. № 8. С. 973-976.

143. Сувак П. А. Мелиорация мочаристых солонцовых почв Молдавии. Кишинев: изд-во «Картя Молдовеняскэ». 1977. 106 с.

144. Сувак П. А. Окультуривание почв гидроморфных и автоморфных солонцово-солончаковых комплексов при интенсивном земледелии Молдавии. Кишинев: изд-во «Штиинца». 1986. 162 с.

145. Тюльпанов В.И., Лысенко В.Я., Тюльпанов С.В. Агрогенная деградация черноземов Предкавказья и пути ее преодоления. // Тез. докл. Межд. конф." Проблемы антропогенного почвообразования"( 16-21 июня 1997г.), Том 2. М., 1997, с. 185-188.

146. Тюльпанов В.И., Тюльпанов С.В., Лысенко В.Я. О генезисе слитых почв Центрального Предкавказья. // Слитые почвы: генезис, свойства, социальное значение. Мат. конф. 6-13 сентября 1998 г, МГТЦ Майкоп, с.10-11.

147. Холмецкий А. М. Лугово-черноземные почвы севера Молдавской лесостепи // Вопросы исследования и использования почв Молдавии. Кишинев, 1966. Вып. 4. С. 115129.

148. Холмецкий А. М. К условиям образования гидроморфных почв северо-запада Молдавии // Вопросы исследования и использования почв Молдавии. Кишинев, 1965. Вып. 3. С. 27-34.

149. Холмецкий А. М., Гуцуляк В. Н. Лугово-степной ландшафтный комплекс лесостепи Северной Молдавии. // Вопросы исследования и использования почв Молдавии. Кишинев, 1969. Вып. 5. С. 106-112.

150. Хохлова О.С., Мергель С.В., Ковалевская И.С. Оценка карбонатного профиля в связи с режимом СОг в черноземных почвах. // Почвоведение. 1997. №4. С. 442-449.

151. Черниченко И. Д., Суетов В.П. Слитогенез орошаемых и переувлажняемыхчерноземных почв и их классификация по степени слитости. // Слитые почвы: генезис, свойства, социальное значение. Мат. конф. 6-13 сентября 1998 г, МГТЦ Майкоп, с.92-93.

152. Чухров Ф. В., Звягин Б.Б., Горшков А.И. и др. О ферригидрите // Изв АН СССР. 1973. №4. С. 23-33.

153. Шевцова И. И., Влияние влажности почвы на аммонифицирующие и нитрифицирующие бактерии. // Экология и физиолого-биохимические основы микробиологического превращения азота. Материалы конф. 12-13 сент. Тарту. 1972. С. 45.

154. Шеин Е. В., Березин П. Н., Гудима И. И., Дифференциальная пористость почв // Почвоведение. № 3.1988. С. 53-65. •

155. Шеин Е. В., Милановский Е. Ю. Роль и значение органического вещества в образовании и устойчивости почвенных агрегатов. // Почвоведение. 2001. №1. С. 53-61.

156. Шеин Е. В., Милановский Е. Ю., Структура почв // Природа. 2003. № 3. С. 28-32.

157. Шумейкин С.П. Почвеные геохимические условия и солевой прогноз Приазовских оросительных систем (на примере Приморской ОС). — Автореф. дисс. канд. биол. наук. М., 1977, 25 с.

158. Щапова JI. Н. Микрофлора почв рисовых полей Приморья. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. биол. наук. JL, 1972. 24 с.

159. Щеглов Д.И. Особенности агрогенной эволюции черноземов центра Русской равнины. // Тез. докл. Межд. конф." Проблемы антропогенного почвообразования"( 16-21 июня 1997г.), Том 2. М., 1997, с. 192-195

160. Blume Н. P., Schwertmann U. Genetic evaluation of profile distribution of aluminum, iron and manganese oxides // Soil Sci. Soc. Proc. 33. 1969.

161. Brummer G., Redoxpotentiale und Redoxprozesse von Mangan-, Eisen-, und Schwefelverbindungen in hydromorphen Boden und Sedimenten // Geoderma. 1974. Vol. 12. № 3. P. 207-222.

162. Engler R. M., Patrick W. H., Sulfate reduction and sulfide oxidation in flooded soil as affected by chemical oxidants. // Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 1973. Vol. 37. № 5. P. 685-688.

163. Gotoh S., Patrik W.H. Transformation of iron in waterlogged soil as influenced by redox potential and pH // Soil Sci. Soc. Amer. Proc., 1974. V. 38, p.66-71.

164. Mahapatra I. C., Patrick W. H., Inorganic Phosphate Transformation in Watterlogged Soils. // Soil Sci., Vol. 107. № 4.1969. P. 281-288.

165. McKeague Т.A., Day Т.Н. Dithionite and oxalate-extractable Fe and A1 as aids in differentiating various classes of soils // Canad. J. Soil Sci. 1966, V. 46, p. 13-22.

166. Motomura S., Yokoi H., Characteristic of ferrous iron forms in paddy soil with reference to sevelopment of the soil profile. Soil Sci. Plant Nutr., 1969, Vol. 15, № 1.

167. Ponnamperuma F. N. The chemistry of submerged soils. Adv. Ag., 1972, Vol. 24, p. 2996

168. Ponnamperuma F. N., Loy T. A., Tianco E. M. Redox equilibria in flooded soils : 2. The Manganese Oxide systems. // Soil Sci., Vol. 108. № 1. 1969. P. 48-57

169. Fiedler S., Sommer M.Water and Redox Conditions in Wetland Soils — Their Influence on Pedogenic Oxides and Morphology. Soil Sci. Soc. Am. J. Vol. 68.2004. P.326-335.

Информация о работе

Еремина, Анастасия Михайловна
кандидата биологических наук
Москва, 2005
ВАК 03.00.27

Диссертация

Трансформация и эволюция черноземов в условиях увеличения гидроморфности степных ландшафтов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы