Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕКОТОРЫМИ МИНЕРАЛАМИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕКОТОРЫМИ МИНЕРАЛАМИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

иг Ш На правах рукописи

Людмила Александровна ЗАБОЛОТНОВА

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕКОТОРЫМИ МИНЕРАЛАМИ

(Специальность 06.01.03 — почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА- 1978

ёя - ••' ®р9<г£щ & £&*&? - £_

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук лауреат Государственной премии профессор Кауричев И. С., кандидат биологических наук Базилинская М. В.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Карпачевский Л. О., кандидат сельскохозяйственных наук Коптева 3. Ф.

Ведущее предприятие — Всесоюзный научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства. . .

Защита состоится « в «7Л» час. на заседании Специализированного совета К-120.35.01 при Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. Адрес: 127550, Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49. Сектор защиты диссертаций.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « / » .в £ / С у ' А ( Ц д . 1978 г.

Ученый секретарь . .

Специализированного Совета

кандидат биологических наук

с-\/ Л. А. Дорожкина.

Актуальность проблемы. Органическое вещество является неотъемлемой составной частью почв, определяющей в значительной степени их главнейшие свойства. Изучение органического вещества базируется на прочном фундаменте, заложенном русскими и зарубежными исследователями. В последнее время при изучении почв таежно-лесной зоны все большая роль отводится водорастворимому органическому веществу, поступающему из растительных остатков. Органическое вещество, экстрагируемое из растительного опада, вступает в активное взаимодействие с минеральными компонентами почвы. Это взаимодействие может иметь два основных направления: а) закрепление водорастворимых органических веществ минеральной частью почвы и, как следствие, участие этих форм органических веществ в гумусонакоплеиии; б) разложение почвенных первичных и вторичных минералов с образованием водорастворимых органо-минеральных производных и миграция их по профилю почвы. Такое разноречивое действие связано с качественной неоднородностью органического вещества. Генезис почв, формирование профиля, изменения при окульту-' ривании зависят в значительной степени от количества и качественного состава органического вещества. Между тем особенности участия водорастворимых органических соединений в процессах почвообразования освещены еще недостаточно полно. Слабо изучен качественный состав водорастворимых органических веществ гумнфицированных и свежих растительных остатков и особенности их взаимодействия с почвенными минералами. Недостаточно освещено участие отдельных групп водорастворимых органических веществ с минеральными компонентами почвы. Неполно изучены процессы поглощения и закрепления органического вещества почвенными минералами.

Цель и задачи исследования. При экспериментальной разработке диссертации изучались следующие основные вопросы.

1. Качественный состав водорастворимых органических веществ, вымываемых из растительных остатков, и их изменение на различных стадиях разложения. .

2. Динамика выщелачивания зольных элементов из свежих, и гумифнцировапных растительных остатков.

, 3. Поглощение водорастворимых органических веществ и отдельных его групп из гумифицированных и свежих расти- -•;•' тельных остатков некоторыми минералами и покровным суглинком. .

4. Сравнительное действие водных экстрактов из гумифицированных и свежих растительных остатков на вынос и закрепление элементов некоторыми вторичными минералами'и ,' покровным суглинком. .

Объект исследования. Объектом исследования являлись типичные для таежно-лесной зоны растительные остатки: хвоя ели, оиад березы и мох сфагнум. В качестве минералов использовали монтмориллонит (бентонит огландлинскнй) и вермикулит Ковдорского месторождения, как представителей двух групп глинистых минералов с расширяющейся кристаллической решеткой — монтмориллонита и гидрослюд, встречающихся в почвах подзолистого типа. Кроме того, использовали типичную для дерново-подзолистой подзоны почвообразую- • щую породу — покровный суглинок Московской области.

Новизна результатов исследования. Впервые в сравнительном плане изучен качественный состав водорастворимого органического вещества гумифицированных и свежих растительных,. остатков и его взаимодействие с некоторыми минералами и : породой. Рассмотрено участие отдельных групп водораствори- :': мого органического вещества в процессах аккумуляции и вы-: носа элементов при взаимодействии вытяжек из растительных ... остатков с некоторыми минералами и породой и сравнительное действие водных экстрактов из гумифицированных и свежих растительных остатков на минералы и породу.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на научных конференциях ТСХА в 1972, 1974, 1976, 1978 гг. н на рабочем совещании по проблеме «Гумус и его роль в почвооб- • .' разовании и плодородии почв», г. Ленинград, 1973 г.

Публикация. По результатам исследования опубликовано 6 работ.

Объем работы. Объем работы 134 страницы машинописного текста, 46 таблиц, 17 рисунков, 48 таблиц приложений. Список литературы состоит из 287 наименований отечественных и зарубежных авторов.

Условия и методика проведения исследований. Экспериментальные исследования проводились путем постановки мо-" -дельных лабораторных опытов. Были поставлены два длитель'-; ных модельных опыта для выяснения влияния водных вытяжек из разлагающихся и свежих растительных . остатков (хвои ели, опада березы, мха сфагнума) на вторичные минералы'

о

•(бентонит* ії вермикулит) \ и покровный суглинок. В диссёрта- ; ,;-ции приводится валовой состав, водная вытяжка, дается физико-химическая характеристика минералов и породы, а также зольный состав растительных остатков. Хвоя ели; опад бе-•- резы и мох сфагнум были заложены на компостирование в стеклянные бутыли при температуре 18—21°' и влажности ♦ хвои ели 70%, опада березы 80% и мха сфагнума 100%, : отПВ. . - .-

;; Для получения водных экстрактов разлагающиеся расти-' '; тельные остатки через определенные промежутки времени за--ливали дистиллированной водой, настаивали одни сутки и ели-' вали. В 1-м опыте проведено 12 экстракций в течение пяти лет ! (1 мес, 3 мес. 4 мес, - 6 мес, 9 мес, 12 мес, 1г. 4 мес, 1 г. •9 мес, 2 г. 6 мес, 3 г. 3 мес, 3 г. 10 мес, 5 лет). ' !

Во 2-м опыте проведено 6 экстракций в течение 3-хЛет і . (1 мес, 5 мес, 1 г. 7 мес, 2 г., 2 г. 6 мес,3 г.): Параллельно по> лучали водные вытяжки из свежих растительных остатков.

Кроме того, из свежих растительных остатков из одной наве--. ски было сделано 10 экстракций с настаиванием по одному дню .для определения суммарного выноса водорастворимых орга- . \ нических веществ и зольных элементов. В вытяжках опреде-. .ляли: углерод, .фенольные соединения, низкомолекулярные органические кислоты (качественно),аминокислоты (качественно и количественно), молекулярную массу, комплексообра-зующую способность, сумму солей, Са, М§, Ка, Бе, Бі, Р. Кроме того, проводили потенциометрическое титрование, сни: мали ИК-спектры: Анализы проведены .по общепринятым ме- , тодикам, описанным ' в соответствующих- -руководствах (К. К. Гедройц, 1956; Е. В. Аринушкина, 1962; Е. А. Барс, : Е. С. Коган, 1965; Агрохимические методы исследования почв, .1965; Д. С-Орлов.и др.,Ч969; А. Д. Фокин, А. И. Карпухин,. ; 1972; И. С. Кауричеви др., 1973). Полученными вытяжками ♦обрабатывали бентонит, вермикулит 8и покровный суглинок. '* Минералы измельчали и пропускали через сито 0,5 мм, покров; ный суглинок — через сито 1 мм. В одном опыте каждый раз ;.порода и минералы обрабатывались одинаковым количеством исходного раствора, в этом случае в каждый срок вносилось ., различное количество водорастворимых органических веществ.-. ; В другом опыте порода и минералы обрабатывались вытяжками, выравненными не-только по объему, но и по содержанию органического вещества. В этом опыте использовали так-. '; же вытяжки, пропущенные через ионообменную.смолу КУ-2 в Н+ форме.В вытяжках после взаимодействия с минералами проведены те же определения, что и до обработки. Вынос и по- глощение элементов вычисляли по разности между их содер-; жанием в исходных вытяжках и после прохождения через по-. роду.и минералы. Повторность опытов 3-кратная.

а-

I. Состав водорастворимого органического вещества, вымываемого из растительных остатков, его изменение на разных стадиях разложения и комплексообразующая

емкость

Исследования показали, что органическое вещество наиболее, энергично поступает п водную вытяжку из хвои ели в первые 4,5 месяца, из опада березы — через 16 месяцев," а из мха сфагнума — через 2 года от начала разложения. Поступление " водорастворимых органических веществ из свежих растительных остатков резко падает от первого срока к десятому, но суммарно за десять сроков их больше вымывается из свежего растительного материала, чем из гумифицированного. В сумме , за 10 сроков опыта наибольшее количество углерода было вымыто из свежей хвои ели и свежего мха' сфагнума, а наименьшее— из опада березы как свежего, так и гумифицированного (табл. I). -

Таблица 1..

Общее количество водорастворимых органических веществ, фенольных соединений и аминокислот, извлеченых из 1 кг растительных

остатков •. ' . -'"„'.

Растительные остатки Общее количество водорастворимого органического Фенолыше соединения, в г* Аминокис- • лоты, мг**

вещества, в г С*

Хвоя ели:

гумифицпрованная . 17,10 4.34 27,44

свежая...... 22,90 8,26 87,51

Опад березы:

гумифицированний . 11.50 1,34 следы -

свежий..... 11.50 2,83 56,89-

Мох сфагнум: 22.98

гумифнцироваииый . 12,90 1.09

15,40 1,28 120,09 '

*-За 10 сроков определения. **• За 5 сроков определения.

Фенольные соединения содержатся в составе водорастворимого органического вещества, извлекаемого из всех видов изу- . чаемых растительных остатков. Наибольшее количество нх вымывается из хвои ели, наименьшее — из мха сфагнума.; В экстрактах из свежих растительных остатков фенольных' соединений содержалось больше, чем в экстрактах гумифици-рованного растительного опада. В водорастворимом органическом веществе, извлекаемом из растительных остатков, были обнаружены низкомолекулярные органические кислоты. Наи--большее количество их содержится в экстрактах из хвои ели . как разложившейся, так и свежей. При этом были обнаруже-

ни, кроме щавелевой кислоты, также винная и лимонная кис-

1 ЛОТЫ. /•.,"- /••"•••'.

Определение аминокислот показало, что . в экстрактах из свежего растительного оиада набор аминокислот более разнообразный и содержание их выше, чем из гумнфицированно-го. В процессе разложения растительных остатков заметно меняется качественный состав водорастворимых органических веществ. Так, фенольные соединения исчезают к 255-му дню компостирования, а низкомолекулярные органические кислоты и аминокислоты обнаружены только в 1-й срок разложения. Проведенное потенциометрическое титрование подтвердило данные по определению фенольных соединений и низкомолекулярных органических кислот. Методом гелевой фильтрации установлено, что молекулярная масса водорастворимого органического вещества, извлекаемого как из свежих, так и гуми-фицированных растительных остатков, как правило, ниже 700. Комплексообразующая емкость исследуемых объектов зависит от вида растительных остатков и от сроков разложения: по мере разложения растительных остатков она увеличивается "(табл. 2). Наибольшей комплексоолтЗразующей емкостью обладает органическое вещество из экстрактов хвои ели. . -. Т а б л и ц а 2

Комплексообразующая емкость водорастворимых органических веществ

растительных остатков

,"- Вытяжка • Сроки разложения Молекулярная масса Отношение С:Ре ммолей Бе на 1 ммоль органического вещества

Хвоя ели Свежая 1 мес. 2,5 мес. 1 год 400 546 587 680 1 : 0,4 1 : 0,3 1 :0,8 1 :0,7 2,84 3,92 8,38 8,61

Опад березы Свежий 1 мес. 2,5 мес. ' год 585 600 626 750 1 :0,3 1 :0,3 1 :0,6 1 :0,3 3,13 3.21 6,71 4,02

Мох сфагнум Свежий 1 мес. 2,5 мес. 627 670 691 1 :0,3 1 :0,3 1 : 0,3 3,36 3,57 3,70

Вымывание зольных элементов из свежих и гумифицированных растительных остатков

Проведено изучение динамики выщелачивания зольных элементов из свежего и гумнфицированного растительного опада. Результаты исследований показали, "что вынос золь-

ных элементов из гумифицированных растительных остатков идет более интенсивно, чем из свежих, кроме калия для хвои ели. и опада березы. Вынос солей из гумифицированнои хвои ели в 2,7 раза выше, чем из свежей, а из.опада березы в 1,4 раза, исключение составляет мох сфагнум, для которого отмечается приблизительно одинаковое выщелачивание солей как из свежего, так и гумифицнрованного материала. Из всех элементов наиболее подвижным является калий. За период опыта из свежей хвои ели выносится 92% калия, из гумифицированнои— 79%; из опада березы — 73 и 46%;. из мха сфагнума 37 и 56% соответственно. По-видимому, в процессе разложения растительного опада идет биологическое закрепление калия микроорганизмами, поэтому вынос калия из гуми-фицированных растительных остатков идет медленнее, чем из свежих. За три года разложения наибольшее количество кальция выщелачивается из опада березы, наименьшее—из мха сфагнума (табл.3).

Таблица 3

Выщелачивание зольных элементов из растительных остатков за период

опыта (в мг/кг)

Растительные остатки Соли О СаО О ее I О У5 «Л О

Хвоя ели Опад березы Мох сфагнум 18518 5283 75.7 49,6 117.5 2024 2030 425.7 3479 2037

6796 15259 6163 3539 540 2253 454 2318 55,0 5 80.5 958 1612 224,8 1849

11207 5312 5609 4326 33,2 232.7 1146 213.5 58,4 1141 440 85,5 525.7 545 849 1165, 564 '

5094 2825 75,4 44,4 23,9 480 40,7

Примечание. Числитель — гумифицированные растительные остатки, знаменатель — свежие.

Кремнекислота вымывается из гумифицнрованного растительного опада в больших количествах, чем из свежего, осо-; бенно в первые пять месяцев. Так, в 1-й срок разложения из хвои ели выщелочилось БЮг в 8 с лишним раз больше, чем из свежей; из опада березы — в 3 раза. Исключение составляет мох сфагнум, из которого в 1-й срок вымылось одинаковое количество Б102 из свежего и гумифицнрованного растительного материала. С течением времени вымывание БЮЪ из мха сфагнума гумифицнрованного несколько увеличивается по сравнению со свежим материалом. . Ход вымывания фосфора аналогичен вымыванию кремне-6

кислоты. Наибольший вынос фосфора происходит в первый срок разложения из хвои ели и опада березы. В последующие сроки вымывание идет постепенно. За 3 года разложения из хвои ели вымывалось 62% РгОз, из опада березы — 51%, из мха сфагнума —16%.

Наибольшее вымывание натрия отмечается из мха сфагнума. За период опыта его выносится до 39%; из опада березы— 29%; из хвои ели—19%. Вынос железа возрастает по мере разложения растительных остатков..Из свежего растительного опада железо вымывается в незначительных количествах (2—5%).

Таким образом, выщелачивание зольных элементов из гумнфицированных растительных остатков идет более быстрыми темпами, чем из свежих. Суммарно из гумифи-цированной хвои ели наиболее полно выщелачиваются К, Р,

М§. Бе; из опада березы — Р, К, 81; из мха сфагнума — К, Ш, Бе.

П. Действие водных экстрактов из гумнфицированных и свежих растительных остатков на некоторые минералы

и породу

1. Сорбция водорастворимого органического вещества.

Для изучения величины сорбции и прочности закрепления водорастворимого органического вещества минералами и породой был поставлен модельный опыт. Покровный суглинок, бентонит и вермикулит обрабатывали экстрактами из свежих растительных остатков и разлагающихся в течение 3-х лет, из расчета 1000 мг углерода на 100 г минерала и породы. Непрочно связанное органическое вещество отмывали водой. Количество поглощенного и отмытого водорастворимого органического вещества определяли но разности между внесенным количеством и оставшимся после взаимодействия с породой и минералами. Поскольку в процессе разложения растительных" остатков появляется много мелких частиц тканей, извлекаемых водой при экстракциях, то проводилось их отделение центрифугированием. Опыт ставился с исходными вытяжками и вытяжками после центрифугирования.

Исследования показали, что на долю истинно растворенного в воде органического вещества, извлекаемого из разлагающегося в течение 3-х лет онада березы, приходится менее 10%, хвои ели — около 30%, мха сфагнума — 60%.

Сорбция водорастворимого органического вещества выше из вытяжек без центрифугирования,, чем с предварительным центрифугированием. Водорастворимое органическое вещество из свежих растительных остатков менее прочно'закрепляется минералами и породой, .чем из гумифицированного растительного опада, что видно по результатам десорбции его водой:

в первом случае отмывается 6—17% органического вещества и 1—4% —во втором. С минералов и породы, обработанных вытяжками с центрифугированием, снимается водой 4—6% поглощенного органического вещества. Данные этого опыта со-" ] гласуются с результатами опытов, описанных выше, в которых было установлено, что при многократной обработке минералов и породы экстрактами из растительных остатков, поглощение водорастворимого органического вещества на первых этапах, разложения идет в большем количестве из экстрактов свежего* растительного материала, чем из гумифицированного. По мере разложения растительных остатков увеличивается поглощение водорастворимых органических веществ из вытяжек, получен-, ных из мумифицированных растительных остатков. За весь пе-: риод опыта (6 сроков) наибольшее поглощение водорастворимых органических веществ происходит из экстрактов гумифи-цированного растительного опада, кроме экстракта из мха

Таблица 4

Поглощение водорастворимого органического вещества минералами

Поглощено углерода, мг/100 г % по: гл ощени я

52 и • 2 м о 3 » т 5 2« ° = 8 К" гаЙ< 5 ° 2 м * ! • - 5 « я я к 8 Ё Й я rag

434,93 398,03 377,93 Ы У ю . 351,35 263,78 262,25 81 78,89 72, 1» 71,84 я о 3 л аса 63,88 47,96 47.68

388,88 389,85 382,85 353,59 360,43 340.64 63,30 68,47 67,24 62,19 63,3959,75

421,44 408,51 412,93 433,94 376,60 403,50 73,28 71,03 71,80 76л29 66,20 70,90

310,92 298,81 323,09 277,31 217,29 268,25 54,62 5210 58,52 48,71 38,17 47,12

369,32 312,96 318.55 294,24 317,94 323,84 64,20 , 54,40 55,37. 44,65 48,26 49,15

446,60 452,97 471,10 379,55 429,20 398,72 78,46 70.96 82,83 66,68 71,27 68,29 .

Вытяжка из

Минералы, порода

Хвои ели

гумифицированной

Опада березы: гумифицированного

Мха сфагнума: гумифицированного

Порода Бентонит Вермикулит

Порода Бентонит Вермикулит

Порода Бентонит Вермикулит

Порода Бентонит Вермикулит

Порода Бентонит Вермикулит

Порода Бентонит Вермикулит

•: сфагнума, что, очевидно, является следствием большего разложения опада березы и хвои ели, чем мха сфагнума (табл. 4).

Органическое вещество из катионированноЙ! вытяжки поглощается слабее, чем из некатионированной. Наряду с поглощением водорастворимых органических веществ минералами,и породой в целом было рассмотрено поглощение составных его частей: фенольных соединений, аминокислот и низкомолекулярных органических кислот. Все группы этих соединений активно сорбируются минералами и породой.

2. Вынос и поглощение зольных элементов. Показателем .разрушающего действия экстрактов по отношению к минералам и породе является количество выносимых солей после взаимодействия. Результаты таких исследований представлены в таблице 5.

♦С •'. Данные 1-го опыта показывают, что под действием экстрактов из свежих хвои ели и мха сфагнума из всех образцов минералов и породы идет вынос солей, т. е. десорбция солей превалирует над сорбцией. Вытяжки из опада березы как свежего. так и гумифицированного не оказывают столь сильного

Т а б л и ц а 5

Количество солей, внесенное, вынесенное (—) и поглощенное ( + ) за весь период опыта (мг/100 г)

1-й опыт 2-й опыт

Вытяжка из Порода, минералы внесено солей вынесено, поглощено солей внесено солей вынесено, поглощено солей

5 лет разложения • 3 года разложения

Хвои ели: гумифицированной Порода 541,8 +239,4 479.0 + 61.10

287,3 — 443,6

Бептоннт > 1980,9 — 80,9 » — 455.02

—1114,5

4454,7 +730,4 » — 108.2

Вермикулит — 519,2

986,8 58,6 118.9 — 101.2

Порода 25,8 — 306,7

3449,5 — 160,7. » — 494.0

Бентонит —1002,1

8507,8 —451,0 — 189,3

Вермикулит — 232,0

Продолжение табл. 5 -

Вытяжка кз

Порода,

1-й опыт 2-й опыт

вынесе- вынесе-

внесено но, по- внесено но, по-

солей глощено солей глощено

солей - солей

3 года

Опада березы: ' гумифицнрованного

Порода 647,9 +352,8

Бентонит 2309,5 +425,5

Вермикулит 5915.7. +988.6

свежего Порода 1465.7 +618.1

Бентонит 5651,7 +433,2

Вермикулит 14012,9 + 827,6

Мха сфагнума:

,, гумифицнрованного Порода 328,2 + 295,3

370.8

96,8

298.9 159,1

263,1

88,9

+ 7,5 229,1 46,1

— 644,5

— 653,4

— 42.3

— 219,3

— 106,7

— 611,7

— 89,6»

— 360,0

— 135,3 354,7

271.2

— 689,7

— 272.7

— 524,3

263.6

338.7

Бентонит 1164,1 — 312,2 Вермикулит 2647,1 + 158,4

свежего П°р°да 665,1

Бентонит 2869.5 Вермикулит "6709,2

>\ Числитель —исходная вытяжка,"знаменатель — катионированная.

разрушающего действия на минералы и породу— во всех; слу. " чаях сорбция солей больше, чем десорбция. ~ " . ч

Иную картину можно наблюдать по опыту 2, где почти во. всех случаях наблюдается вынос солей. . Расхождение между. опытами, по-видимому, следует искать в разном количестве-вносимых солей с экстрактами (табл. 5). При малом внесении

445.8

710.9

177.9 362,2

— 364.5 254,0

456,9

— 605,0

271,0

— 496,8

о лет

1 0

солей десорбция превышает сорбцию. . Катионированные вытяжки оказывают более сильное разрушающее действие на породу и минералы. В этих случаях вносится ничтожное количество солей, которое все фиксируется минералами и породой, а ион водорода вытесняет в раствор часть оснований. ; • Под действием экстрактов как из свежих, так и из гуми-,-(ротированных растительных остатков происходит вынос таких оснований, как Са, И§, №. По количеству вытесняемых катионов из породы и минералов их можно расположить в следую -щие ряды:

порода—"Са>М§>Ма. бентонит — Ма>Са>М§.

Для вермикулита такой закономерности не наблюдается. Вытяжки из свежих растительных остатков, а также катио->нированные вытяжки оказывают большее десорбирующее действие, чем вытяжки из гумифицированных растительных остатков и некатионированные.

На основании данных валового состава, водной вытяжки и физико-химической характеристики минералов и породы проведен расчет форм вымываемых катионов. Было принято, что в первую' очередь выщелачиваются водорастворимые, а затем поглощенные формы Са и М§. Водорастворимые Са и М§

.Таблица 6

Количество Са, Mg, извелеченных водными экстрактами за '6 сроков, в %

№ Са Мг

Вытяжка из Порода, минералы от водорастворимого о £ О 3 от водо-растворимого о Б о в в о а от водо-растворимого о р; о С с о 5

Хвои ели: разложившейся Порода 100 60.26 100 1.34 100 20.99

100 70,92 100 52,48 100 29,37

Бентонит 100 14.37 0 0 100 3,45

100 15,48 100 40,76 100 17,05

Вермикулит 100 100 100 5,31 100 5.05

100 65,83 100 62.92 100 17,95

свежей Порода 100 79.5 100 15.97 100 11.74

100 77,33 100 19.49 ,100 18,54

Бентонит 69.15 33.20 100 " 24.35 " 100 6.49

70,43 76,12 100 62,87 100 "9,05

Вермикулит 100 . 18,33 100 16.73 100 3.02

100 . 14,14 100 17.58 100 6,05

Са М,

• Вытяжка из Порода, '. минералы от водорастворимого о и, . О к -• КЯ от водорастворимого о и о с -* а 3 Л о £ о а о И СЗ й о а. а. о р- - о с _• ц

Опада березы: разложившегося Порода • • 100 18,33 100 18,81 100 О У 3.17

100 14,14 100 17,01 100 19,31

Бентонит 100 7,26 75,73 0 ' 72.33 0

100 10,99 100 21,73 100 3,45

Вермикулит 100 49,43 100 16,77 96.33 0

100 27,91 100 31,39 100 2,69

Порода 100 44,73 100 15,67 100 11.21

/ 100 40,51 100 25,76 100 35,60

Бентонит 100 6.29" 100 14,29 100 4,75

100 8,12 100 28,03 100 6,21

•- - Вермикулит 100 74.43 100 11.56 100 3.95

100 56,41 100 27,80 100 13,01

Мха сфагнума: разложившегося • Порода • 100 46,03 100 16.52 100 16.16

100 34,65 100 40,37 100 43,43

Бентонит , 95,47 0 100 31.29 100 10.22

100 6,79 100 39,83 100 6,14 7

Вермикулит 100 100 100 23,72 100 5.54

100 100 100 - 38,06 100 11,95

Порода 100 03.99 100 18.90 100 33.02

100 100 100 25,18 100 44,39

Бентонит 68.78 0 100 29,15 100 4,95 '

1 76,11 100 31,71 100 6,10

Вермикулит 100 У4.71 100 16.17 100 0.96

100 74,42 100. 20.94 100 4,93

•Числитель — извлеченные исходной вытяжкой, знаменатель — катнони-рованной.

практически вымыты из обоих минералов и породы, а № — • из вермикулита и породы,.близок к вымыванию легкоподвижный Ка и из бентонита; где он содержится в больших количествах. Началось вымывание поглощенных форм (табл. 6).

Под влиянием экстрактов из растительных остатков происходит десорбция железа из минералов' и породы в основном в

форме железоорганических соединений. Для более полного изучения действия водорастворимого органического вещества на изменение подвижности железа в минералах и породе, обработанных экстрактами в течение 9 раз, определялись легкоподвижные формы железа, извлекаемые 0,1 н. Н2Б04 вытяжкой; гидратированные полуторные окислы, извлекаемые реактивом Тамма, несиликатные формы железа,-извлекаемые 1,0 н. Н2Б04 вытяжкой, а также алюминий и кремний.

/Было установлено, что при обработке породы и минералов вытяжками из свежего и разложившегося растительного опа-да наблюдается увеличение подвижного железа, извлекаемого 0,1 н; 1,0 н Н2Б04 и реактивом Тамма (табл. 7), а также уве. ".Таблица 7

Количество Ре203, извелеченное из породы и минералов различными вытяжками (% от валового содержания)

Вытяжки

Порода, . минераллы О '. 1/5 м *, та ГС * -1 3 о « . я X я 3 я шн о 8 еч Ж 1С к 3 •— а

Порода Бентонит Вермикулит 0,39 1,66 0,34 5,95 . 6,42 1,81 65,53 34,0 88,25

Порода Бентонит Вермикулит ч 22 2А7 0,47 7,83 • 6,61 2,90 74,55 60,45 99,98

Порода Бентонит Вермикулит 4,49 5,10 0.37 , 13,41 7,55 : 2,35 66,49 73,55 94.10

Порода Бентонит Вермикулит 1.89 3,97 0,37 6Л82 6,61 3,43 70,53 41,51 91,50

Порода Бентонит Вермикулит 4,00 3,40 0,47 18,25 7,55 . 2,08 70,59 54,55 100,0

Порода Бентонит Вермикулит ' 1,78 3,21 0.42 6.38 С.61 3;07 70,53 2&.20 95.49

Порода Бентонит Вермикулит 3,48 : 2,08 0,33 13,41 6,61 2,71 100.5 39,65 96,55

Б/обработки экстрактами

Из хвои ели: гумифицироваяной . .

Из опада березы: гумифицированного

Из мха сфагнума: гумифицированного

кяту&тгр*

лйчивается выход алюминия икр*емйия,в 1,6 н Н2Б04 вытяжку."; При этом в 0,1 н Н2Б0| вытяжку,в;основном переходит желе'-'" зо, связанное с органическим веществом.. Данные обработаны -' математически.методом дисперсионного анализа (табл. 8).

- т'\ гТ:";1".;'» 1Л*7*' //,-/•?•* ••"•••¥_ "--• . Таблица 8

.Результаты;математической обработки, выноса

разлрнными=—вытяжками

,,-т'-.. Вытяжки

Порода, минералы

0,1;п.Н230,:

Тамма"

Порода

Бентонит

Вермикулит

НСРода —0.62

НСРо.99—Д62

Разница недо- ' стовернаЛ

Разлож. НСРо.» —-0,10 Свежая НСРо.ээ —-3,88

НСРо,и —0,43 ». -

НСРс*,99—,0,43 ->

НСРо.» — 3,39 НСРо.9б — 6,7Л НСР0,95 — 6,55

Порода и минералы в'течение всего опыташксировали ка-„ -лий, внесенный с;'вытяжками"из гумифицированных раститель-., ных остатков и почти всегда"из вытяжек свежего раститель-" . ног'о материала. По способностнпоглощать калий опытные об-' ,разцы'можно.расположить в следующий ряд: бентонит>поро-да>вермикулит%. При взаимодействии .е., катиониропаиными-"* вытяжками из породы и минералов наблюдается вынос калия.

Для породы и'минералов характерна высокая сорбирующая способность по отношению к фосфорной.кислоте, во всех слу-, чаях идет поглощение фосфора, в значительных количествах." Вермикулит поглощает 60—90%' внесенного фосфора, порода— - 50—8 8%,-бентонит— 30—70%.:"' ; Л' ** ~ В течение: всего;опыта-" шло поглощение кремнекислоты .минералами и породой; Однако1: наблюдались случаи выноса ♦ под действием вытяжек из свежих хвои ели и мха сфагнума. , Не отмечено выноса Б102 при взаимодействии с катионирован-ными вытяжками.: .Л' -;"Л-.;> * * ....."• •

.1,0 Н2й04 >

....., 1 .:••••, • -•; ВЫВОДЫ .Г'; •

1. Количество п качество: водорастворимого органического вещества, поступающего из растительных остатков, зависит от ,вида растительности и,от степени ее разложения. Из свежих хвои ели и опада березькза,период опыта "поступило больше водорастворимых органических веществ, чем из гумнфициро-, ванных. "По количеству Поступивших водорастворимых органических веществе растительные остатки можно расположить ♦в следующий ряд: хвоя,ели>мох,сфагнум>опад березы.*'

- 2. С увеличением сроков разложения Повышается комплек-; сообразующая емкость и меняется качественный состав водо;: растворимых органических веществ: исчезают аминокислоты, у низкомолекулярные органические кислоты и фенольные соединения.

3. В экстрактах из свежих растительных остатков • по -сравнению с экстрактами из гумифицированного материала -содержится больше веществ неспецифической природы. Экстракты из хвои ели и мха сфагнума имеют больший набор амн- .

.... нокислот и низкомолекулярных органических кислот,, чем экстракты из опада березы.

> 4. Выщелачивание зольных элементов из гумнфицирован-; ; ного растительного опада идет более быстрыми темпами, чем \ из свежего, кроме калия из хвои ели и опада березы. V,: Из гумифицированных хвои ели, опада березы и мха сфагнума за период опыта вымылось: К20 — 79, 46, 56%; Р.0 — ' 62, 51, 16 %; Б Ю — 42, 28, 17%; Ре20, — 39, 26, 44 % соответственно, из свежих — К20 — 92, 73, 37%; Р20 — 7, 32, 10%;. Л БЮ2 — 12, 9, 9%; Бе203 — 5, 4, 2% соответственно.

5. При взаимодействии экстрактов из растительных остатков с покровным суглинком и вторичными минералами (монт- > мориллонитом и вермикулитом) происходит поглощение водо-. ;\ растворимого органического вещества. В большей степени вол дорастворимое органическое вещество сорбируется из экстрак-товсвежих растительных остатков, чем из гумифицированных первых сроков разложения. Поглощение водорастворимых ор-. ганических веществ из сильнокислых вытяжек, лишенных катионов, ниже, чем из исходных.

. , ;< 6. Экстракты из свежих и гумифицированных растительных остатков выщелачивают из породы и минералов значительное количество минеральных веществ. Разрушающее действие их зависит от количества водорастворимого органического вещества и от его качественного состава. Экстракты из хвои ели и " ♦ мха сфагнума вымывают из породы и минералов больше золь- . ных элементов, чем экстракты из тех же видов опада березы. -Катионнрованные экстракты, лишенные оснований, обладают большим разрушающим действием. .

7. Под влиянием водных экстрактов из растительного опа-♦ да в породе и минералах увеличивается подвижность железа, извлекаемого 0,1 ни 1,0 н И2Б04 вытяжкой и реактивом Таи-ма.'Увеличивается выход алюминия в 1,0 н гЪБО* вытяжку.

Рекомендации к использованию

4. Результаты исследований могут быть использованы в работе научных и научно-производственных организаций при изучении: ''.'...'.'

а) изменения свойств-почв под воздействием лесных культур; - . . . . " . -, • б) биологического круговорота.веществ под лесом; ч ♦ в) при разработке теории подзолообразователыюго процесса. -

. 2. Материалы диссертации можно также использовать при .рекультивации нарушенных земель, составлении прогноза при-,-> годности в сельском и лесном хозяйствах.пород, поднятых на дневную поверхность, при разработке приёмов рекультивации:

3. Проведенные.исследования -дают Л основание для по-;" становки широкого эксперимента по детальному выяснению участия водорастворимых соединений >Ьпада в минеральном питании древесных растений. - \ ; . . ..

.. Список опубликованных работ по теме диссертации * Л

-. 1. Качественный состав органического вещества, извлекае-, мого из негумифицированных и гумифицированных растительных остатков. Известия ТСХА, вып. 2. 1972 (в соавторстве).\ -'.. . 2. Действие водных экстрактов из.гумифицированных и" свежих растительных остатков на некоторые минеральг и поро:, ду. Известия ТСХЛ, вып. 3,1972 (в соавторстве). % • „.

. 3. Действие .водорастворимых органических веществ на по-; кровный суглинок и некоторые минералы.,Тезисы докладов «Гумус и его роль в почвообразовании и плодородии почв». Ленинград, 1973. (в соавторстве). , .'-♦.'.. .!->.'•, ',-. - г 'У' --7" ♦.♦4. Влияние водорастворимого органического вещества на подвижность железа,-алюминия и кремния в некоторых минералах и породе. Известия ТСХЛ, вып. 3, 1974 (в соавторстве).

, 5: Выщелачивание зольных элементов, из свежей и гуми-. фицированной растительности. ИзвестияУГСХА, выи. 2, 1975' (в соавторстве). . . -. ♦'-'. ",-;',-"'•

6. Действие водных;Д экстрактов на вынос и поглощение зольных элементов некоторыми минералами и породой. Известия ТСХА, вып." 5, 1976 (в соавторстве).

Объем 1 п. л.

Тираж ,100

ДЗаказ 895.

Типография Московской с;-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44