Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние полимеров и органических удобрений на структуру и гидрофизические свойства почв

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Влияние полимеров и органических удобрений на структуру и гидрофизические свойства почв"

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

Факультет почвоведения

На правах рукописи УДК 631.43:631.86

ФИЛИППОВА Маргарита Владимировна

ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ И ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА СТРУКТУРУ И ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

Специальность Оз.СО.27— почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва —1990

Работа выполнена на кафедре физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ.

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор А.Д.ВОРОНИН

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

А.Г.БОНДАРЕВ кандидат биологических наук И. Ф.КОМИССАРОВА

■ I

Ведущее учреждение - Украинский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии им. А.Н.Соколовского.

Защита состоится "_"_19 г. в 15 час.30 мин.

в ауд. М-2 на заседании специализированного совета в МГУ им.М.В.Ломоносова (П9899, Москва, Ленинские горы, МПГ, факультет почвоведения).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан "_"_19 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации , на заседании специализированного совета по почвоведению в Московском университете, а отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Москва, 119899 ГСП, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый Совет.

Ученый секретарь . специализированного совета Г.В.М0ТУ30ВА

Актуальность проблемы. В условиях механизации и интенсификации зешеделия, приводящих к потере гумуса,разрушении почвенных агрегатов и ухудшению физических свойств почв, возрастает значение проблемы сохранения и улучшения структуры почв. Известно, что для увеличения содержания агрономически ценных агрегатов в почвах и повышения их водоустойчивости используют органические высокомолекулярные соединения, как естественной природы - продукты разлояения органических удобрений (навоз), так и созданных человеком. В перспективе доля последних в улучшении структуры почв, вероятно, будет возрастать, т.к. органических соединений естественной природы не хватает узе в настоящее время.

Несмотря на то, что проблема использования полимеров для улучшения структуры почв изучалось многими исследователями (Вершинин,1958,1960; Колясев,1946; Качинский,1263,1965; Мосолова, 1970, 1982; ссак,1961,1964; Паганяс,1972,1982; Кульман, 1932;//<?*• А?*/7/7 и др. ,1983; «//77<^'/&г/Д984 и др.) вопрос О механизме их взаимодействия с поверхностью почвенных частиц остается нерешенным. В этой связи представляет интерес изучение механизмов взаимодействия высокомолекулярных соединений с . почьой.

Цель и задачи исследования. Цельвэ работы явилось изучение влияния полимеров и навоза на структуру почв на разных уровнях ее организации и на их гидрофизические свойства.

Для выполнения работы были поставлены следующие задачи:

1. Изучить в лабораторных условиях влияние различных доз полимеров (полиакриламид, К-9) на удельную поверхность светло-каштановых почв (Арм.ССР) и чернозема типичного (Курская область) .

2. Изучить в условиях полевого производственного опыта

влияние различных доз полкакриламида на структуру и водно-физические свойства светло-каштановых почв (Арм.ССР).

3. Изучить в условиях полевого производственного опыта влияние навоза (60 т/га) в первый год после внесения на агрофизические свойства дерново-подзолистых почв Московской обл.

4. Еыяснить влияние больших доз навоза (100 т/га, 4 раза по 50 т/га в ротацию) на структуру и гидрофизические свойства дерново-подзолистых почв на четвертый и пятый год после внесения.

Научная новизна. Показано, что установленный ранее рядом исследователей диффузный характер распределения полимеров в почвах, при которм ассоциаты молекул полимеров рассеян!' в почвенных агрегатах отдельными зонами и практически не оказывают влияния на величину и качество удельных поверхностей твердой фазы почв, определенных по десорбции паров воды, более резко •• проявляется в случае взаимодействия почвы с гуминовыми веществами образованными в процессе трансформации навоза в почве. Это связано, вероятно, не только-с более крупными ассоциатами молекул гуминовнх веществ, блокирующими заметную часть пор, но и с диффузным характером распред ления навоза на поверхности почвы. Блокировка части пор подтверждается данными по определению площади поверхностей положительно и отрицательно заряженными красителями. С рассеянным по почвенной массе полимером связано и то, что заметное изменение структуры почвы под действием высокомолекулярных соединений наблюдается на агрегатном уровне преимущественно в диапазоне агрегатов глыбистых размеров при сухом просеивании. Установлено, что внесенный в почву в больших дозах навоз оказывается эффективным для улучшения агрегирования почв лишь в последующие несколько лет. Показано, что применение ПАА

на светло-каштановой почве приводит к увеличению влажности почвы не только за счет увеличения порового пространства, но и за счет взаимодействия с монтмориллонитом содержащимся в илистой фракции и образования набухающего полимер-монтмориллонитового комплекса.

Повышение влажности почв приводит к уменьшению содержания легкорастворимых солей в профиле светло-каштановых почв.

Практическая ценность работы» Результаты исследований и выводы могут быть использованы при составлении рекомендаций по применению полимеров в агротехнических и мелиоративных целях.

Апробация. Основные положения диссертационной работы заслужены на областной конференции "Молодые ученые и специалисты сельскому хозяйству" (г.Курск, 1984 г.), на Всесоюзной научной конференции (г.Ленинград,1986 г.) на заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета Почвоведения МГ7 (1986 г.).

Объем работы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения, глав и выводов. Работа содержит таблиц, рисунков. Список литературы Еключа-ет источников, из которых работы зарубежных авторов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

СОДЕРЕАНИЕ РАБОТЫ Глава I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Нроведен обзор литературы по применению полимеров и органических удобрений в земледелии. Основное внимание уделено истории вопроса, механизму взаимодействия полимеров с почвой, действию полимеров и навоза на агрофизические свойства почв.

Глава П. УСЛОЕИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

Рассмотрены условия почвообразования в районах исследова-

ния: климат, растительность, почвообразующие породы.

Глаьа Ш. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучение влияния полшеров на удельную поверхность почвы в лабораторных условиях проводили на образцах из пахотного горизонта чернозема типичного тяжелосуглинистого (ОППХ ВЕКИ Земледелия и защиты почв от б_озии. Курская обл.). Полевой производственный опыт по влиянию полиакрилакида на структуру к гидрофизические свойства почв был заложен на светло-каштановой среднесутлинистой почве Октемберянского опорного пункта института водных проблем и гидротехники АН Арм.ССР. Полевой производственный опыт по влиянию навоза на структуру и гидрофизические свойства почв был заложен на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве АБС Чашниково МГУ, Московская обл. Для острукту-ривания почв применяли полимеры-полиэлектролиты на основе поли-акрилонитрила-К-у и полиакриламид (ПАА) и навоз смешанный с опилками. При изучении агрофизических и физико-химических свойств почв использовались общепринятые методики (Вадюнина, Корчагина,1973; Аринушкина,1970). За основу определения удельной поверхности почв по адсорбции красителей была взята методика, предложенная Лефлером ( La Ffeиг ,1973). Наш предложено для регулирования рН раствора красителя пользоваться ацетатно-аммонийшлл буфером. Определяли основную гидрофизическую характеристику почв (Воронин,1984).

Оструктуривание чернозема типичного полимером К-9 в лабораторных условиях проводили при дозах К-9 0,01; 0,05; 0,1; 0,5$ к весу почвы. Предварительно растертую и просеянную через сито I км почву оструктуривали водным раствором полимера. Контролем. слукили образцы, обработанные водой аналогичным способом. Поле-

Некоторые химические и физико-химиче ские свойства почв

Таблица I

Горизонт, глубина, си

Гу^ус,

РНвод.

общ.

Са'

ЯГ

Н+

1лг-экв. на 100 г

ыг/100 г

Дерново-подзолистая почва

Апах. 0-34 2,68 6,8 0,22 16,2 0,9 н/о - 8,4

А2В 34-59 0,02 6,9 0,15 11,0 0,8 и/о - 8,7

В1 59-30 0,03 5,6 0,10 11,0 1,34 н/о — 10,6

Чернозем типичный

Апах. 0-20 6,3 6,4 I 0,3 , - - - - -

А1 20-70 5,9 7,5 0,22 - - - - -

АВ1 70-90 3,6 7,0 0,15 - - - - -

3 90-160 1.6 7,0 0,07 - - - - -

Бк 160 и гл. 0,7 7,2 0,05 - - - - -

Светло-каштановая почва

Апах. 0-25 1,35 8,3 0,06 18,16 3,00 - 1,90 29,8

В1 25-60 0,93 7,8 0,02 21,68 2,40 - 1,90 20;8

В2 60-90 0,74 8,55 0,04 21,72 2,12 - 2,01 9,6

ВЗ 90-150 0,43 8,5 0,03 24,40 2,44 - 1,90 9,3

ВЗС 150-180 0,35 8,6 0,04 28,44 3,20 - 2,01 6,7

I

01 I

Гранулометрический состав ксследованш .с почв

Горизонт Глубина, см Фра к ц :л и 15.1, % Потер? от НС]

1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 0,005-0|001 <0,001

Дерново-подзолистая почва

Ал ах 5-30 0,8 1,8 10,9 51,7 10,5 Н,4 9,5 3,4

А2В 40-55 0,5 2,8 15,8 46,7 7,3 7,2 17,0 2,7

Б1 60-75 0,8 2,2 8,3 36,5 8,9 3,7 25,3 4,3

Чернозем типичный

Апах, 5-20 - 0,07 2,23 45,81 8,24 9,34 за, 21 2,0

А1 25-50 - 0,02 3,03 44,29 9,99 10,81 29,65 2,21

АВ 60-80 - 0,03 3,04 45, £9 10,14 9,35 29,85 1,60

В 100-130 - 0,02 2,57 51,4.0 8,70 7,52 28,07 1,72

Вк 170-180 - 0,02 2,74 36,55 8,11 10,62 30,70 11,26

Светло- -каштановая почва ■

Апах. 5-20 0,5 0,7 20,0 31,8 10,2 15,0 7,8 14,0

В1 35-50 - 0,7 16,4 29,9 8,4 16,9 12,3 15,4

В2 65-80 - - 22,3 48,8 4,1 1,6 8,4 14,8

ВЗ 100-130 - - 3,1 27,2 14,7 26,1 12,0 16,9

ВЗС 155-175 - - 1,8 25,4 14,4 28,3 13,1 17,0

вой опыт на светло-каштановых почвах включал четыре варианта: контрольный и три с внесением ПАА в дозах 0,01; 0,05 и 0,1$ к весу почвы. Площадь опытных делянок 50 кв.м. Образцы для исследования отбирались с глубин 0-20, 20-40 см. ПАА растворяли в объеме поливной нормы и вносили в почву при поливе наплывом по полосам в мае 1984 года. Для ускоренного окультуривания дерново-подзолистых почв группой сотрудников АБС Чашниково под руководством с.н.с. В.Е.Лазарчика был заложен опыт по следующей схеме:

1 вариант- контроль;

2 вариант-ЮО т/га навоза;

3 вариант-по 50 т/га навоза четыре раза (1977-1980 гг.). Дополнительно к опыту в сентябре 1984 г. был заложен вариант с дозой навоза 60 т/га. В 1984 г. на опытных полях выращивалась озимая пшеница, в 1985 г. - кукуруза. Общая характеристика почв представлена в табл.1,2.

Глава 17. ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ И ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА СТРУКТУРУ И ШДРОЖЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

Одной из важнейших характеристик почвы, отражающей совокупность целого ряда почвенных свойств, является удельная поверхность (УП). В той или иной степени все свойства почвы и протекающие в ней процессы связаны с поверхностными явлениями. Применение минеральных к органических удобрений, эффективность обработки почвы в определенной•степени зависат от величины и соотношения видов УП почв. В свою очередь, интенсивное земледелие приводит к изменению этих параметров, сложившихся в результате естественного почвообразовательного процесса. Правомерно предположение, что вопросы изменения УП наиболее актуальны при использовании в земледелии высокомолекулярных соединений (ВМС). Рассмотрим влияние ВМС на эффективную УП основных типов почв лесной, степ-

Поверхностные свойства исследованных почв

Доза по- Удельная поверхность,гг/г Дийс&ерен-

Вариант лиыера, Глубина,--циальная

опыта навоза,%, см об- внеш- внут- по по теплота

т/га тая няя реняяя МГ 0 -2 адсорбции,

Чеонозем типичный

Контроль 0 0-34 117 36 81 120 14 -

К-9 0,01 0-34 114 35 79 107 34 -

К-9 0,05 0-34 ИЗ 34 79 107 30 -

К-9 0,1 0-34 116 31 85 107 30 -

К-9 0,5 0-34 114 43 71 63 14 -

Светло-каштановая почва

Контроль 0 0-20 112 59 52 160 - 4604

Контроль 0 20-40 135 53 83 - - 3289

ПАА 0,01 0-20 106 56 50 135 - 4580

ТТЛ д л лт <->»«•«. 20-40 115 51 64 - - 4410

ПАА 0,05 0-20 117 58 59 108 - 4482

ПАА 0,05 20-40 ■ 124 53 71 - - 4945

ПАА 0,1 0-20 125 73 52 83 - 4482

ПАА 0,1 20-40 х29 61 68 - - 4384

Дерново-подзолистая почва

Контроль 0 0-20 44 22 22 78 - 5919

Навоз 60 0-20 48 21 27 32 - 5993 '

Навоз 200 0-20 49 24' 25 25 - 5725

ной и сухостепной зон. Результаты исследования представлены в табл.3. Применение полимера К-9 практически не сказалось на изменении величин общей и внутренней УП, определенной по десорбции паров воды. Наблюдается увеличение внешней УП чернозема ткпич-

ного с величину 36,0 иР/т на контроле до 43,0 м2/г при дозе полимера 0,5$ к весу почвы, что связано с блокировкой части пор почеы крупными молекулами и ассоциатами молекул полимера. Под действием ПАА увеличилась как общая, так и внешняя УП светло-каштановых почв в Еерхяем 20 см слое. На глубине 20-40 см закономерных изменений УП не выявлено. Навоз практически не оказывает влияние на величину и соотношение видов УП дерново-подзолистых почв, определенной по десорбции паров воды.

Взаимодействие органических веществ с минеральными поверхностями способствует возрастанию энергетической неоднородности поверхностей. УП почв, определенная по адсорбции полярных красителей изменяется при применении высокомолекулярных соединений в зависимости от типа почв. Наибольшее уменьшение площади отрицательно заряженных участков поверхности отмечается при воздействии ПАА на светло-каштановута почву и навоза на деряово-подзо-листую почву. Причем при максимальных дозах этих соединений УП уменьшается в 2-3 раза по сравнению с контрольными вариантами. Изменение площади как отрицательно, так и положительно заряженных участков поверхности чернозема типичного при применении полимера К-9 менее выражено. Отмечается уменьшение площади отрицательно заряженных участков поверхности со 120 м^/г на контроле до 107 г?/т при дозах полимера от 0,01 до 0,1% к .весу почвы и увеличение площади положительно заряженных участков с 13,8 м2/г на контроле до 34,0-30,0 м^/г при дозе полимера 0,01-0,155. Значительное уменьшение площади как отрицательно, так и положительно заряженных участков поверхности при дозе К-9 0,5$ к весу "почвы можно объяснить блокировкой полимером порового пространства почвы, которое делается недоступным для крупных молекул красителя. Применение полимера К-9 на черноземе типичном, содер"*.а-

щем 5,9-6,3/5 гумуса, практически не оказало влияния на УП почш, что, по-видимому, связано с хорошей агрегированностью чернозема, преобладанием в нем крупных пор, которые подвержены в значительно меньшей степени блокировки молекулами и ассоциатами молекул полимеров, чем мелкие поры светло-каштановых и дерново-подзолистых почв.

Микроагрегатный состе з дерново-подзолистой и светло-каштановой почв представлен главным образом фракциями мелкого песка (30-40$) и крупной пыли (44-49$). Фракции размером менее 0,01 №1 составляют в среднем 15-20$?. Навоз практически не оказывает влияния на микроагрегатный состав дерново-подзолистой почш. Кд (фактор дисперсности), рассчитанный по Н.А.Качинскому, указывает на достаточно высокую способность почвы к агрегирования»(Кц= 8-10$), однако применение навоза не вызвало изменения его величины.

Применение ПАЛ. на светло-каштановых почвах приводит к увеличению содержания фракций мелкого песка (на 8-10$) при уменьшении фракций пыли и ила. Оактор дисперсности уменьшился в среднем до 30$, что указывает на повышение водоустойчивости микроструктуры почш под действие" ПАА (табл.4).

Применение ПАА на светло-каштановых почвах привело к увеличению водоустойчивости макроструктуры (табл.9). Если выход водопрочных агрегатов > 0,25 юл составлял на контроле 11$ в верхнем 20 см слое, то после применения ПАА он увеличивается в среднем до 22$, 25$, 32$ при дозах полимера 0,01; 0,05; 0,1$ соответственно. Увеличение выхода водопрочных агрегатов наблюдается, главным образом, для фракции размером 0,5-0,25 мм. Ее содержание увеличивается в 2-2,5 раза по сравнению с контролем. Применение навоза на дерново-подзолистых почвах тайке способствует

Влияние ПАА и навоза на микроагрегатный состав исследованных почв

Вариант опыта Доза Глубина. ПАА, см Ф Р акции. мм, % V

'0,50,25 0,250,05 0,050,01 ■ 0,010,005 0,0050,001 дпоп. <0,001 %

Светло-каштановая почва

Контроль 0 0-20 - 30,4 48,3 8,3 9,3 3,7 49

20-40 - 13,7 65,0 9,7 8,6 3,0 40

ПАА 0,01 0-20 0,5 29,9 49,0 8,4 9,4 2,8 37

20-40 - 29,1 52,5 8,8 7,2 2,4 32

ПАА 0,05 0-20 0,5 38,3 44,7 7,5 6,6 2,4 31

20-40 - 52,7 37,5 4,3 3,6 1,9 26

ПАА од 0-20 0,4 40,7 44,2 6,3 6,2 2,2 29

20-40 - 28,1 54,6 8,2 6,9 2,2 29

Дерново-подзолистая почва

Контроль 0 0-20 1,04 19,7 64,3 7,8 6,9 0,9 8

Навоз 60 0-20 0,6 21,0 65,0 6,2 6,0 1.2 10

Навоз 200 0-20 1,2 20,8 62,5 7,9 6,6 1,0 9

повышению водоустойчивости макроструктуры. Причем, как видно из табл.5, применение навоза в дозе 60 т/га в первый год внесения практически не оказывает влияния на водоустойчивость макроструктуры. В то время как навоз в дозе 200 т/га (по 50 т/га четыре раза в ротацию) способствовал увеличению выхода водопрочных агрегатов > 0,25 мм с 18% на контроле до 31% на четвертый год после внесения. И даже на пятый год после внесения навоза в дозе 200 т/га водоустойчивость макроструктуры почвы на варианте с навозом на 1% выше, чем водопрочность агрегатов контрольного варианта. Поскольку доза навоза 60 т/га достаточно высокая, но яе

Водопрочпость макроструктуры исследованных почв

Доза ПАА, ■Ртпг^тжип Содержание фракций, мм, %

навоза, ---

%, т/га С1" >5 5-3 3-2 2-1 1-0,5 0,5-0,25 <0,25 >0,25

Светло-кшгановая почва

Контроль 0 0-20 - 0,2 0,3 0,7 2 7 89 II

Контроль 0 20-40 0,2 0,6 0,5 0,5 3 8 88 12

ПАА 0,01 0-20 I I I 0,5 4 14 78 22

ПАА 0,01 20-40 - 0,1 0,2 0,2 I 7 91 9

ПАА 0,05 0-20 2 0,5 I 0,5 3 17 75 25

ПАА 0,05 20-40 - 0,1 0,2 0,2 I 8 90 10

ПАА 0,1 0-20 6 2 2 2 6 14 68 32

ПАА 0,1 20-40 I 0,5 0,2 0,6 3 II 84 16

1984 г. Дерново-подзолистая почва

Контроль 0 0-20 2 0,5 2 3 9 2 82 18

Навоз 100 0-20 . I 0,3 0,7 2 6 II 80 20

Навоз 0-20

1985 г. 200 - 0,6 2 3 II 14 69 31

Контроль 0 0-20 2 3 2 4 8 31 51 49

Навоз 60 0-20 I 3 2 4 7 34 49 51

Навоз 200 0-20 _ I 2 2 7 44 44 56

вызывает изменения водоустойчивости макроструктуры, в то время как навоз в дозе 200 т/га приводит к повышению водоустойчивости агрегатов как на 4, так и на 5 год после внесения, можно предположить, что свежий навоз обладает меньшими структурообразующими свойствами, чем продукты разложения навоза. Гумусопо-добные вещества, образующиеся при разложении навоза способствуют " склеиванию" отдельных почвенных частиц, с образованием более водоустойчивых агрегатов. Относительно невысокий выход водопрочных агрегатов как после применения ПАА, так и навоза на светло-каштановых и дерново-подзолистых почвах соответственно можно объяснить довольно низким содержанием в исходных почвах агрегатов > 0,25 мм. А еще Н.А.Качияский (1965) отмечал, что высокомолекулярные соединения обеспечивают большую прочность и водоустойчивость уже существующих в почве агрегатов по сравнению с искусственными, создаваемыми из распыленной почвы.

Плотность сложения почвы, являясь динамичной характеристикой почвы, тем не менее определяет водный, воздушный и тепловой режимы почв. Она зависит главным образом от агрегированности • почв и поэтому внесение ЕМС в почву изменяет ее величину. На светло-каштановых почвах плотность сложения уменьшилась при применении ПАА с 1,23 г/см3 на контроле до 0,98 г/с?.?3 при дозе полимера 0,1% в Еерхнем 20 см слое. На глубине 20-40 см наблюдается небольшое увеличение плотности сложения почш (табл.6). Применение навоза на дерново-подзолистых почвах привело к уменьшению плотности сложения как при дозе навоза 60 т/га в первый год после внесения, так и при дозах 100 т/га навоза и 200 т/га на четвертый и пятый год после внесения.

Общая пористость исследованных почв по шкале Н.А.Качинско-го находится на границе между удовлетворительной и неудовлетво-

Влияние ПАА и навоза на некоторые физические свойства почв

Вариант опыта

навоза^' ГлУбкна»

Плотность __

сл°^§я- общая

Пористость. %

агрегатная кеяагрегатная

Водопроницаемость, ьчд/мин

Светло-каштановая почва

Контроль 0 . 0-20 1,23 51,4 30,0 21,4 0,49

Контроль 0 20-40 1,29 49,0 37,3 11,7 0,57

ПАА 0,01 0-20 1,18 53,4 38,1 15,4 0,58

ПАА 0,01 . 20-40 1,32 47,8 40,5 7,3 0,51

ПАА 0,05 0-20 1,15 54,5 39,4 15,1 0,61

ПАА . 0,05 20-40 1,37 45,8 44,9 1,0 0,85

ПАА 0,1 0-20 0,98 61,3 41,4 19,9 0,46

ПАА 0,1 20-40 1,39 45,1 39,9 5,2 0,23

Дерново-подзолистая почва

Контроль 0 0-10 1,26 50,8 36,5 14,3 1,37

Контроль 0 10-20 1,44 43,8 - - 1,27

Навоз 60 0-10 1,18 53,9 36,4 17,5 5,28

Навоз 60 10-20 1,32 48,4 - - 3,06

Навоз 200(в ротацию)0-10 1,18 53,0 36,8 16,2 3,39

Навоз 200 -"- 10-20 1.35 46,2 - - 2,12

м .р.

рительяой для пахотного слоя и составляет 48-50$ для дерново-подзолистой и 49-51$ для светло-каштановой почв. Применение навоза способствует увеличению общей пористости дерново-подзолистой почвы до 50-54$ как в первый год, так и через 4 и .5 лег после внесения. Увеличение общей пористости дерново-подзолистой почвы произошло, главным образом, за счет увеличения межагрегатной пористости (табл.6). Общая пористость светло-каштановой почвы увеличивается в верхнем 20 см слое и практически не изменяется на глубине 20-40 см. Общая пористость увеличивается за счет увеличений. агрегатной пористости.

Увеличение пористости почв, уменьшение плотности ее сложения под действием ВМС приводит к увеличению водопроницаемости исследованных почв. Небольшое уменьшение водопроницаемости светло-каштановой почвы отмечается при дозе ПАА 0,1$, что, по-видимому, связано с гидрофильностыэ полимера, который удерживая влагу, создает водонасыщеяный слой и скорость фильтрации воды замедляется.

Основная гидрофизическая характеристика (ОГК) является интегральной структурной характеристикой почвы. Применение навоза и ПАА на дерново-подзолистых и светло-каштановых почгах приводит к изменению таких характеристик почвы, как плотность сложения, пористость, водопрочность макроструктуры и др., что должно привести и к изменению ОГК. Полученные нами кривде основной гидрофизической характеристики почв (рис.1) показывают, что применение ПАА на светло-каштановой почве способствует увеличению-водоудерливаемости почвы до глубины 40 см и тем больше, чем выше доза полимера. Навоз оказал незначительное воздействие на ОГХ, некоторое увеличение ее наблюдается при дозе навоза 60 т/га, что может бить связано с некоторой гадрофпльностью нерязло.тлв-

Рис.1. Основные гидрофизические характеристики (ОГХ)

при применении ПАА и навоза, а) оветло-каштаповая почва; б) дерново-подзолистая почва.

шегося навоза. ОГХ позволяет определить многие структурно-функциональные физические свойства почв. В таблице 7 представлены данные по влажностям предела усадки почвы, нижнего и верхнего пределов пластичности. Определение оптимальной влажности агрегирования почв с помощью полимеров показало, что эта величина в среднем равна 23-25$, что хорошо согласуется с литературными данными (Кульман,1982; Паганяс,1982). Применение ПАА на светло-каштановых почвах вызвало увеличение содержания воды в почве. Было установлено, что влажность делянок с применением полимера во все сроки определения выше, чем влажность контрольных делянок (табл.8,9). Влажность почвы выше нижнего предела предполив-ной влажности на участках, обработанных ПАА сохранялась в среднем на 10 суток дольше, чем на контрольных "участках. Это может способствовать изменению режима полива, снижению общего потребления поливной еоды за вегетационный период.

Расположение молекул и ассоциатов молекул ПАА и продуктов разложения навоза, по-видимому, имеет в почве диффузный характер. Это может объяснить то, что при неизменных поверхностных свойствах дерново-подзолистой и светло-каштановой почв, наблюдается улучшение структуры почв на агрегатном уровне и связанных с ней функциональных свойств.

Вредные последствия в орошаемом земледелии вызывают процессы вторичного засоления почв, обусловленнае поднятием уровня минерализованных грунтовых вод до высоты, с которой происходит их испарение.

Исследованные нами светло-каштановые почвы по типу засоления относятся я хяоридно-сульфатяым, а по степени засоления -к среднезасоленным (величина плотного остатка 0,5$). По расположению хлоридов и сульфатов в профиле почвы (хлориды в верх-

Таблица 7

Некоторые физические показатели исследованных почв, определенные по ОГХ

Вариант опыта Доза полимера, ■га Глубина, см Оптимальная влажность агрегирования МКСВ Влажность, % предела нижнего усадки предела пластич. верхнего предела пластич.

Светло-каштановая почва

Контроль 0 0-20 23,0 28,0 6,2 23,0 33,0

Контроль 0 20-40 23,0 30,0 6,0 23,0 33,0

ПАА 0,01 0-20 - 29,0 6,3 . 23,0 34,0

ПАА ■ 0,01 20-40 - 32,0 6,2 25,0 40,0

ПАА 0,05 0-20 - 29,0 6,4 23,0 35,0

ПАА 0,05 20-40 • . - 33,0 6,3 26,0 40,0

ПАА 0,1 0-20 - 31,0 6,6 26,0 38,5

ПАА 0,1 20-40 - 34,0 6,5------- - 26,0 41,5

Дерново-подзолистая почва

Контроль 0 0-20 24,0 33,3 3,3 24,0 38,0

Навоз 60 0-20 - 36,6 3,5 26,5 40,0

Навоз '200 0-20 - 33,3 3,3 24,0 38,0

Влажность в % к весу почвы

Вариант Доза ПАА, Глубина Дата определения влажности

опыта % ' взятия

образца, 20.УП 25.УП ЗО.УП 8.УШ

см

Контроль 0 0-25 15,8 13,3 13,7 9,8

25-50 16,7 14,1 20,4 12,0

50-75 15,6 16,0 24,4 13,2

75-100 18,8 15,5 28,8 17.1

ПАА 0,01 0-25 17,8 17,3 23,5 14,9

25-50 19,9 17,8 25,7 21,3

50-75 20,4 18,2 28,3 29,5

75-100 21,0 19,0 22,3 24,4

ПАА 0,05 0-25 21,2 20,0 25,3 12,6

25-50 22,4 20,1 29,8 15,8

50-75 22,1 19,4 28,9 17,4

75-100 20,0 29,1 26,5

ПАА 0,1 0-25 24,7 21,2 26,4 26,5

25-50 24,8 18,8 34,8 34,5

50-75 23,3 21,2 34,4 32,6

75-100 23,0 21,0 36,5 35,6

Полив 29 поля

о

Общие запасы воды в м /га на участках ■ с полимером разной концентрации

Вариант Доза ПАА, Глубина, Общие запаси води, м3/га

опыта % ал 20.УП. 25.УП ЗО.УП 8.УШ

Контроль 0. 0-25 486 409 575 301

Контроль 0 25-50 539 455 ,658 387

ПАА 0,01 0-25 525 510 1693 440

ПАА 0,01 " 25-50 657 587 ; 848 703

ПАА 0,05 0-25 609 575 727 362

ПАА 0,05 25-50 767 688 1021 541

ПАА од 0-25 605 519 647 649

ПАА од 25-50 862 653 1209 1198

Полив 29 июля 1984 года

ней части, сульфаты - в нижней) можно говорить о наличии в почве восходящих токов воды, а, следовательно, и возможности вторичного засоления почвы. Одним из методов предотвращения вторичного засоления почв является применение полимеров (Артыкбае-ва, Ахмедов,1970; Батюк,1978 и др.).

Применение ПАА на светло-каштановой почве привело к уменьшению величины плотного остатка с 0,5-0,3$ на контроле до 0,20,1%. Отмечается заметное уменьшение содержания сульфат-ионов, ионов хлора, натрия во всех вариантах опыта по сравнению с контролем (табл.10). Полимеры-полиэлектролиты при введении в почву, •содержащую водорастворимые соли, вступают во взаимодействие с ними, в результате чего могут образовываться водонерастворимые ■ соли полимера. Увеличение влажности почвы способствует уменьше-

Таблица 10

Изменение состава водной штяжки из светло-каштановой почвы при применении ПАА ( ) на сухую почву)

Вариант опыта Доза полимера, # Глубина, см Сухой остаток, % Щелочность пп2- общая оиз нсо3 С1~ 30 Са2+ Му2* Ма+

Контроль 0 0-20 0,52 нет 0,03 0,05 0,30 0,07 0,01 0,06

0,48 1,50 6,21 3,24 0,84 2,68

Контроль 0 20-40 0,30 _11 __ 0,03 0.03 0.16 0,05 0.01 0.01

0,56 0,76 3,37 2,64 0,84 0,57

ПАА 0,01 0-20 0,10 0,04 0,01 0,03 0,01 0,003 0,01

0,64 0,24 0,60 0,64 0,24 0,49

ПАА 0,01 20-40 0,13 _М_ 0,04 0,01 0,05 0,01 0.003 О.ОГ

0,62 0,34 1,06 0,56 0,22 0,52

ПАА 0,05 0-20 0,11 0,04 0,01 0,05 0,01 0,001 0.01

0,62 0,36 1,04 0,72 0,08 0,49

ПАА 0,05 20-40 0,12 0,04. 0.01 0.04 0,01 0,004 0,01

0,64 ■ • 0,32 0,80 0,62 0,30 0,52

ПАА 0,1 0-20 0,11 _11_ 0,04 0,01 0,03 0,01 0,003 0.01

0,72 0,24 0,67 0,54 0,26 0,52

ПАА од 20-40 0,22 0,03 0.01 0,14 0,03 0,01 0,02

0,56 0,24 3,01 1,40 1.14 0,84

нию миграции легкорастворимых солей из нижних горизонтов почвы в верхние, что токе снижает опасность вторичного засоления почв.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что применение полимеров и навоза практически не оказывает влияния на величину и соотношение видов УП исследованных почв, определенной по десорбции Паров воды.

2. Энергетическая характеристика поверхности высокогуму-сированяых, хорошо агрегированных почв типа чернозема, практически не изменяется под действием полимеров. Применение навоза и ПАА на почвах с низким содержанием гумуса (дерново-подзолистые и светло-каштановые почвы) приводит к уменьшению площади отрицательно заряженных поверхностей в 2-3 раза.

3. Применение ПАА и навоза на светло-каштановых и дерново-подзолистых почвах приводит к увеличению водоустойчивости макроструктуры почв. Увеличение водоустойчивости макроструктуры светло-каштановой почвы под действием ПАА тем больше, чем выше доза полимера. Навоз на 4-5 год после внесения оказывает большее влияние на водоустойчивость макроструктуры дерново-подзолистой почвы, чем в первый год после внесения.

4. Установлено, что ПАА и навоз способствуют увеличению пористости, водопроницаемости, уменьшению плотности сложения исследованных почв.

5. Под действием ПАА увеличивается водоудерживающая способность светло-каштановой почвы. Навоз оказывает влияние на водоудерживакщуп способность дерново-подзолистой почвы только в первый год после внесения.

6. Применение ПАА приводит к увеличению влажности почвы

и уменьшению содержания легкорастворимых солей в профиле светло-каштановых почв.

7. Расположение молекул и ассоциатов молекул ПАА и продуктов разложения навоза носит в почвах диффузный характер.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Влияние полимера К-9 на энергетическую неоднородность удельной поверхности чернозема // Молодые ученые и специалисты сельскому хозяйству / Тезисы докладов областной научно-практической конференции.- Курск,- 1984.- С.25-27 (в соавторстве).

2. Повышение влажности светло-каштановых почв Араратской долины под влиянием полиакриламида // Науч.-техн.бюлл. ВНИИЗиЗПЭ. - Курск.- 1986. - С.63-68 (в соавторстве).

3. Улучшение водного режима светло-каштановых почв Араратской долины под действием полиакриламида (ПАА) // Всесоюзная научная конференция / Тезисы докладов. - Ленинград,-1986. - С.87 (в соавторстве).

4. Влияние полимера К-9 на удельную поверхность (УП) чер-позема типичного // Вестн.МГУ, сер.Почвоведение.- 1987, Га 4. -С.53-55 (в соавторстве).

5. Характеристика агрофизических свойств дерново-подзолистой почвы в зависимости от обработки и окультуренности // Вестн.КПУ, сер.Почвоведение. - 1987, № 3. - С.32-37) (в соавторстве).