Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Распространение и номенклатура слитоземов 8
1.2. Генезис и характеристика слитых почв 11
1.3. Агроэкологический мониторинг 21
2. Объекты и методы исследований 26
3. Условия почвообразования района исследований 33
3.1. Климат 33
3.2. Почвообразующие породы и геологическое строение 35
3.3. Геоморфология 42
3.4. Гидрография и гидрология 43
3.5. Растительность 45
4. Генетические особенности и морфология черноземов солонцевато-слитых 48
5. Агроэкологический мониторинг черноземов солонцевато-слитых 63
5.1. Изменение количества гумуса за исследуемый период 63
5.2. Динамика реакции почвенной среды 67
5.3. Состав обменных оснований и его изменение 70
5.4. Изменения в содержании макроэлементов 75
5.5. Тенденции изменения микроэлементов 84
5.6. Валовые формы тяжелых металлов 93
5.7. Динамика удельной активности радионуклидов 101
6. Химическая мелиорация черноземов солонцевато-слитых и её экономическая эффективность 105
Выводы 109
Предложения производству 110
Литература 111
Приложение 125
- Генезис и характеристика слитых почв
- Почвообразующие породы и геологическое строение
- Генетические особенности и морфология черноземов солонцевато-слитых
- Состав обменных оснований и его изменение
Введение к работе
Актуальность. Почвенный покров — важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет главный источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов населения планеты. Особенность почвы состоит в том, что она накапливает информацию о происходящих процессах и изменениях и поэтому может служить своеобразным свидетелем не только сиюминутного, мгновенного состояния среды, но и отражать прошлые процессы.
Поэтому в агроэкологическом мониторинге (агроэкологический мониторинг представляет собой систему наблюдений и контроля за состоянием и уровнем загрязнения агроэкосистем в процессе сельскохозяйственной деятельности) приоритетное значение принадлежит мониторингу почвенного покрова. Говоря о почвенном мониторинге, необходимо ясно представлять особую роль почвы в биосфере. Почвенный покров практически незаменим, его восстановление в естественной природной среде требует сотен лет, а искусственное возобновление стоит очень дорого. Вместе с тем почвенная оболочка Земли выполняет ряд важнейших экологических функций, влияя на качество атмосферного воздуха, наземных и подземных вод. Поэтому почвенный мониторинг имеет более общий характер и открывает большие возможности для решения прогностических задач.
В пределах Центрального Предкавказья слитые солонцеватые почвы занимают более 450 тыс. га (Тюльпанов и др., 1998).
Несмотря на достаточно высокое потенциальное плодородие они обладают
крайне неблагоприятными водно-физическими свойствами. Эти почвы
отличаются тяжелым гранулометрическим составом, низкой
водопроницаемостью, наличием в почвенном поглощающем комплексе большого количества натрия и магния, уплотненностью почвенного профиля,
чем создают большие трудности при возделывании сельскохозяйственных
культур.
^ Изучение процессов происходящих в настоящее время в данных почвах и
выявление их направленности, позволит в дальнейшем разработать эффективные мероприятия по повышению плодородия слитых солонцеватых черноземов и урожайности возделываемых культур.
Выяснение генетических особенностей почв является главной
Ф теоретической задачей почвоведения, развивающегося в традициях
докучаевской школы и призванного быть научной базой рационального использования земель в различных целях, в том числе и сельскохозяйственных.
Одной из основных задач современного почвоведения, как экологической
науки, является изучение генетических особенностей конкретного рода почв и
их соответствия тем культурам, которые наиболее полно в определенных
~w условиях могут реализовать свою продуктивность.
Обусловлено это тем, что все изменения в почве с начала почвообразования до настоящего момента связаны главным образом с эволюцией ее минеральный основы, бесконечная перестройка которой во времени сопровождается изменением морфологических и функциональных свойств почвенного тела и его способности удовлетворять потребности растений в минеральной пище, быть благоприятной средой для роста и развития корневой системы растений.
По утверждению Б.Г. Розанова (1990), почвы выполняют ряд глобальных и
экологических функций. Учитывая это многообразие, необходимо
останавливаться не только на почвенно-экологическом или почвенно-
.щ химическом мониторинге, но и специально учитывать особенности
агроэкологического почвенного мониторинга.
В конце двадцатого столетия общими для многих почв являются потеря гумуса, изменение реакции среды, неблагоприятные изменения состава обменных катионов, эрозия и дефляция, загрязнение почв тяжелыми
металлами, пестицидами и т.д.
Поэтому в настоящее время особенно актуальным остается наблюдение за процессами происходящими в почвах, т.е. ведение агроэкологического мониторинга.
Цель и задачи исследований. Основной целью исследований является определение генетических особенностей и выявление изменений почвенно-агрохимических и эколого-токсикологических показателей черноземов солонцевато-слитых развитых на элювии майкопских глин.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Изучение морфологических свойств и генетических особенностей черноземов солонцевато-слитых.
Наблюдение за динамикой физико-химических показателей, макро- и микроэлементов.
Контроль за эколого-токсикологическими и радиологическими показателями.
4. Расчет экономической эффективности мелиорации изучаемых почв.
Получаемая информация об изменениях свойств изучаемых почв, их
режимов и процессов, происходящих под воздействием естественных факторов почвообразования и антропогенных нагрузок, послужит основой для моделирования почвенного плодородия.
Научная новизна исследований. На территории Центрального Предкавказья агроэкологический мониторинг черноземов солонцеватых слитых, как и динамика обменных оснований, и кислотно-щелочного потенциала (рН) в течение года, проводятся впервые, что и определяет новизну исследований.
Защищаемые положения:
Изучаемые почвы целесообразно классифицировать как черноземы: слитизированно-солонцеватые, солонцевато-слитизированные, учитывая
преобладающий процесс.
Почвенный поглощающий комплекс и величина рН исследуемых почв остаются стабильными при изменении сопряженных величин.
Почвы характеризуются существенными изменениями содержания валовых форм тяжелых металлов.
Микроэлементы содержание которых находится на высоком уровне (В, Мп), в течение периода наблюдений остаются стабильными.
Практическая значимость. Проведенный комплекс полевых и лабораторных исследований послужит теоретической и практической основой для разработки системы мер по повышению плодородия черноземов солонцевато-слитых.
Изучение динамики обменных оснований позволяет точнее диагностировать изучаемые показатели.
Тюльпанову В.И.
кандидату биологических наук,
Автор выражает глубокую благодарность за осуществление руководства диссертационной работы доктору биологических наук, профессору кафедры почвоведения СГАУ
заведующему кафедрой почвоведения, доценту Цховребову B.C.
Во время выполнения работы автору оказывали помощь сотрудники ФГУГЦАС «Ставропольский»: директор, к. б. н. Подколзин А.И., заместитель директора Бурлай А.В., начальник отдела ГКПП и ЭМ Шкабарда Н.А., а также сотрудники лаборатории проектно-сметной документации ФГУГЦАС «Ставропольский».
Генезис и характеристика слитых почв
Несмотря на значительное количество работ посвященных слитым почвам, единого мнения об их генезисе не существует, что затрудняет классификацию и теоретическое обоснование новых эффективных приемов мелиорации различных видов солонцеватых почв этой группы (Тюльпанов, 1980). Слитые почвы образуются, как правило, на тяжелых глинистых (материнских) породах. На слабозасоленных породах формируются слитые черноземы. На глинах с высоким содержанием легкорастворимых солей преобладают сильносолонцеватые черноземы и степные солонцы (Быстрицкая, Тюрюканов, 1971). По мнению С.А.Яковлева (1914, 1915) слитые черноземы Западного Предкавказья возникли в результате деградации черноземов при поселении на них леса. При этом он выделяет две стадии формирования данных почв: Первая стадия называется пароморфозом, в процессе которого происходят молекулярные перегруппировки и изменение физического состояния минеральных веществ. В почве образуются гидрофильные коллоиды в результате вымывания кальция и магния, так как изменяется гидрологический режим почв. На второй стадии (метаморфоз) — процесс черноземообразования сменяется подзолообразовательным процессом. Ведущую роль в процессе образования слитых черноземов он отдает климату, в первую очередь количеству атмосферных осадков, при этом полностью нигилирует роль рельефа и материнской породы. С.А. Захаров (1935) так же указывал что генезис слитых почв связан со стадией переувлажнения. В отличие от Яковлева, он предположил, что слитоземы являются продуктом метаморфоза не черноземов, а черноземовидных плавневых почв древних плавней Кубани. С точки зрения И.А. Шульги (1926) генезис слитых почв связан с периодическим затоплением их водой. Затем наступают обычные условия почвообразования. В условиях повышенной гидрогенности глубоко промываются карбонаты, а соединения полуторных окислов временно переходят в подвижные формы. Происхождение черноземных слитых почв связано с наложением % процессов современного почвообразования на почвенный профиль, сформировавшийся в других условиях. По мнению В.П. Тыртышного (1936) генезис слитых черноземов связан с эволюцией долины р. Кубани, где их формирование происходило в условиях плавней при колоссальном увлажнении. При этом он отмечает что слитость образуется не в результате деградации черноземов, а наоборот, при деградации слитых почв происходит уменьшение их слитости, чему способствует лес. Исследования Н.Н. Болышева (1940, 1948) свидетельствуют, что слитые почвы формируются в современных условиях под влиянием временного поверхностного заболачивания, сменяющегося довольно сильным иссушением почвенного профиля.
В результате ежегодно повторяющейся смены болотного процесса степным зональные почвы со временем приобретают слитое строение при высыхании и способность сильно набухать при увлажнении. Е.С. Блажний (1958, 1976) подчеркивал генетическую связь современных слитых почв правого и левого берегов Кубани с гидрогенными почвами плавней и пойм. Слитые почвы залегают в замкнутых депрессиях правобережья, которые представляли в прошлом заболоченные участки. Черные слитые почвы Предкавказья сформировавшиеся в гидроморфных ландшафтах, в процессе эволюции долин попадают в условие переходных к автоморфным ландшафтов. При этом особенностями гидротермического режима таких ландшафтов является чередование в годовом цикле периодов теплого, избыточного увлажнения с иссушением (Быстрицкая, Тюрюканов, 1971). Непременным условием генезиса слитых солонцеватых почв является (Тюльпанов с соавт., 1998) частая смена аэробных условий почвообразования, связанных с чередованием периодов переувлажнения и иссушения почвенной толщи во времени вообще и в вегетационном цикле в частности. По мнению Е.М. Самойловой (1990) прохождение гидроморфной стадии для формирования слитоземов необязательно. Необходимым условием являются совокупность определенного гранулометрического и минералогического состава материнской породы и контрастный гидротермический режим. Другие факторы могут лишь усиливать или ослаблять действие этих условий. Наиболее неблагоприятными свойствами в пределах Центрального Предкавказья обладают слитые солонцеватые почвы, которые имеют высокую дисперсность и связанную с ней очень плотную глыбистую структуру, заплываемость во влажном состоянии, малую пористость, плохую водопроницаемость и ничтожную водоподъемную способность, малую подвижность влаги и недоступность ее для растений даже при незначительных количествах в почве (Антыков, Стомарев, 1970). Совершенно очевидно, что генезис солонцевато-слитых почв на третичных глинах нельзя познать без тщательного изучения условий образования, свойств и особенностей глин. В геоморфологическом цикле преобразований современных солонцов на третичных глинах значительному изменению подвергся в первую очередь ионно-солевой комплекс почвообразующих пород и почв, последовательно прошедший в своей эволюции древнюю субаэральную - субаквальную -морскую - современную субаэральную фазы развития. Ионно-солевой комплекс коренных третичных глин сформировался в процессе сидементации и диагенеза пелитового терригенного материала, сносимого в третичные моря с Русской платформы и Большого Кавказа. По гранулометрическому составу они относятся к пылевато-иловатым легким, средним и тяжелым глинам. Состав илистой фракции в основном сложен монтмориллонитом (89%) с примесью каолинита (8%) и иллита (3%). Диагенез осадка проходил в сероводородной обстановке, способствовал образованию пирита, сидерита, изъятию обменного кальция из ППК глин и формированию тонкодисперсных кальцита и доломита. В результате в составе обменных оснований коллоидного комплекса глин доминирует обменный натрий и магний. Характерной особенностью коренных глин является их высокая вариабельность по степени засоления (0,5-1,0%), составу обменных натрия (5,3-73%) и магния (5,6-79%), а также пирита (0,36-16%), кальцита (0,86-6,6%), гипса и других аутогенных минералов породы, которая является основной причиной формирования комплексного почвенного покрова на продуктах выветривания третичных глин (Тюльпанов, 1980, 1993). С момента начала почвообразовательного процесса до современного состояния солонцевато-слитые почвы прошли временной путь около 8-10 тысяч лет. Но по своему развитию это относительно молодые почвы, поэтому существенных изменений первичных минералов не обнаружено.
Почвообразующие породы и геологическое строение
Изучению генезиса, характера залегания подстилающих пород Центрального Предкавказья, закономерностям формирования свойств и особенностей посвящены труды Н.П. Затенацкой (1985), СИ. Пахомова, A.M. Монюшко (1974), A.M. Монюшко (1988). Засоленные почвы Ставрополья сформировались в пределах трех крупных структурно-тектонических зон Северного Кавказа: Манычского прогиба, Терско-Кумской депрессии и Ставропольской возвышенности. Слитые солонцеватые почвы распространены в пределах Ставропольской возвышенности и Предкавказского понижения. На Ставропольском поднятии толщи палеогена и неогена образуются складчатые структуры платформенного типа. Осадочный чехол здесь имеет мощность 2 км. В центральной части возвышенности он преимущественно состоит из пород миоцена: глин, песчаников и известняков (Чупахин, 1974). Юго-восточная часть этого поднятия, примыкающая к Большому Кавказу (района Пятигорья), отличается внедрением в нее небольших вулканических массивов типа лакколитов. Значительное место на Ставропольской возвышенности занимают третичные отложения, которые представлены наносами древних морей: Майкопского, Конского, Чокракского, Нижнесарматского и Среднесарматского, покрывающих территорию края в прошлом и последовательно сменявших друг друга (Антыков, Стомарев, 1970) (табл.2). В южной части возвышенности наиболее распространены фораминиферовые мергели и палеогеновые майкопские гипсоносные глины, на которых сформировались засоленные почвы Сенгилеевской и Янкульской котловин, а также Предкавказского понижения, вытянутого по линии Невинномысск - Курсавка — Минеральные Воды. Коренные майкопские глины — преимущественно темно-серые, серые, очень плотные, аргилитоподобные, сланцеватые, консистенция их обычно тугопластичная. От воздействия 10%-ным раствором соляной кислоты майкопские глины не вскипают (Пахомов, Монюшко, 1988; Затенацкая, 1985). Характерная черта коренных майкопских глин на стадии раннего диагенеза - формирование их в восстановительных условиях морской среды при большом количестве органического вещества.
Такие условия способствовали образованию легкоокисляющихся аутигенных минералов: пирита (FeS2), сидерита (FeC03). Формирование аутигенно-минералогических форм железа в глинистых осадках, обогащенных органическим веществом, подробно описано Н.М. Страховым (1962). По минеральному составу майкопские глины монтмориллонитовые (89%) с небольшой примесью каолинита (8%) и иллита (3%). Гипс в коренных глинах практически отсутствует, содержание аморфного кремнезема незначительно (0,09%), содержание тонкорассеянного карбоната составляет 3,7%. Выветрелые разности коренных майкопских глин обычно коричневато-или желто-серые, часто с пятнами ожелезнения. Сверху вниз их окраска постепенно сменяется на серую, с сохранением следов ожелезнения вдоль вертикальных и горизонтальных трещин, проявляющихся, в частности, в изменении цвета до шоколадно-коричневых тонов. Минеральный состав глинистой фракции, как и у коренных глин, -монтмориллонитовый (64-89%) с небольшой примесью каолинита (8-17%) и иллита (3-24%). Обогащены гидроксилами железа за счет окисления пирита гипсом, ярозитом. аморфным кремнеземом, содержание которого резко увеличивается (до 3% против 0,09 у коренных), карбонатами (Затенацкая, 1985). Переотложенные глинистые отложения майкопской свиты представляют собой глины светло-коричневые, местами бурые или светло-серые, вязкие, неслоистые, кроме тонкослоистых - элювиальных, загипсованными и известковистыми разностями. Минеральный состав глинистой фракции, как и у майкопских глин монтмориллонитовый (60-85%)) с небольшой примесью каолинита (9-17%), иллита (4-21%») и хлорита (0-12%). Содержание тонкорассеянных карбонатов и гипса в четвертичных делювиальных глинах возрастает до 10% (СаСОз) и 21% (CaS04 2H20), содержание аморфного кремнезема (0,5-4%) близки к таковым в выветрелых майкопских глинах. Для переотложенных и выветрелых майкопских глин характерна унаследованность, преемственность минерального состава коренных майкопских глин наряду с появлением ряда новых качественных и количественных особенностей. Конский горизонт в Центральном Предкавказье почти всюду выражен в глубоководной фации и вследствие литологического сходства с караганом и нижним сарматом трудно выделяется. На Невинномысских высотах, в Саблинском районе, конский горизонт сложен карбонатными глинами и прослоями песка и алевролита. В северном направлении количество глинистого материала увеличивается. По р. Калаус преобладают песчанистые породы (Монюшко, 1974).
В Центральном Ставрополье установлена пачка 23-30 м серых и темно-серых глин с прослоями бурых алевролитов, которая условно относится к конскому горизонту. Отложения чокракского горизонта представляют собой глины темно-серые до черных, иногда с зеленоватым оттенком, слоистые, плотного сложения, карбонатные, вскипающие под воздействием 10%-ной соляной кислоты. В выветрелом состоянии это глины зеленовато-серые, с буро-охристыми пятнами ожелезнения, слоистые, слоистость обусловлена наличием прослоев более светлых глин и серо-зеленых тонкозернистых водоносных песков, или глины, желто-бурые, ожелезнелые по трещинам. Вертикальные и наклонные трещины часто выполнены щетками мелкокристаллического гипса. Содержание глинистой фракции около 70%. В обоих случаях глины карбонатные, вскипают под воздействием 10%-ной соляной кислоты. В делювиально-элювиальных глинах в отличие от чисто элювиальных появляется слабонаклонная слоистость (до 10), присутствие гипса по плоскостям напластовывания в виде гнезд, встречаются прослои песка с детритом (Пахомов, Монюшко, 1988). Караганские отложения представляют собой глины темно-серые, плотные, слоистые. Слоистость обусловлена наличием присыпок темно-серого алеврита и часто чередованием слоев глин различной интенсивности окраски. В выветрелом состоянии глины желто-серые, с бурыми пятнами ожелезнения, слоистые, с прослоями серого тонкозернистого песка. В глинах встречаются известковистые включения. Содержание глинистой фракции около 50%. Глинистая фракция полидисперсна, представлена гидрослюдой изометрично-пластинчатой, монтмориллонитом в виде тонких мелких чешуек и агрегатов с нечеткими контурами, каолинитом. Содержание растворимых солей составляет 0,1-0,4 г/100 г породы, присутствует гипс (0,1-0,5%), кальцит (1,0-9,5%), пирит (0,02-1,88%). Поглощающий комплекс имеет преимущественно магниево-кальциевый состав (СИ. Пахомов, A.M. Монюшко, 1988). Нижнесарматские отложения представлены серыми глинами, плотного сложения, слоистыми, с присыпками серого алеврита по плоскостям напластовывания, часто с блестками слюды, иногда с тонкими прослоями серого мелко- и тонкозернистого песка с детритом моллюсков. Консистенция глин тугопластичная. В выветрелом состоянии это глины зеленовато-серые, слоистые. Слоистость глин обусловлена ожелезнением разной степени. Консистенция выветрелых глин пластичная. Содержание глинистой фракции 45-72% (СИ. Пахомов, A.M. Монюшко, 1988). Содержание растворимых солей составляет 0,20-1,92 г/100 г породы, присутствует гипс (0,1-7,2%), кальцит (1,6-8,9%), пирит (1,45-1,71%). Емкость обмена составляет 12,0-22,8 мг-экв/100 г, ПИК имеет преимущественно кальциево-магниевый и кальциево-натриевый состав. Глинистая фракция представлена: монтмориллонитом 35-45%, гидрослюдой 31-39%, каолинитом 18-31%, а также хлоритом.
Генетические особенности и морфология черноземов солонцевато-слитых
С момента почвообразовательного процесса до современного состояния солонцеватые слитые почвы прошли временной путь порядка 8-10 тыс. лет, т.е. являются довольно молодыми почвами. Как утверждает В.И. Тюльпанов (1993) на первом этапе почвообразовательного процесса этих почв основная роль принадлежала хемо- и автотрофным бактериям, прежде всего азотфиксаторам. Однако, как отмечал неоднократно В.В. Докучаев, направление и ход почвообразования зависят от типа растительности. Это объясняется тем, что растения являются основными потребителями и трансформаторами электромагнитной энергии Солнца, которая преобразуется и распределяется затем по другим трофическим уровням. Теперь достаточно трудно судить о связи между филогенезом и характером формирования солонцевато-слитых почв, так как состав растительного сообщества, от начала почвообразования до настоящего времени не мог остаться неизменным. И все же можно утверждать, что черноземы слитые солонцеватые сформировались под влиянием естественной степной растительности, как и почвы собственно черноземного типа развития.
Сравнивая такие генетические показатели как мощность гумусового горизонтов, содержание и запасы гумуса, эти почвы близки к черноземам типичным, несколько превосходят обыкновенные и значительно черноземы южные (табл. 3). Тем не менее, многие специфические черты отличают солонцевато-слитые почвы от типичных черноземов, особенно морфологические свойства, гранулометрический и минералогический составы, унаследованные от материнской породы. Солонцевато-слитые почвы развивались в аналогичных климатических условиях, что и черноземы Центрального Предкавказья, но на засоленных глинистых породах, под попеременным влиянием галофитной, гликогалофитной и ксерофитной растительности. Таким образом существенные различия между солонцевато-слитыми почвами и черноземами определяются, главным образом, генезисом почвообразующих пород и характером растительного покрова в начальный период почвообразования. Особенностям этих почв посвящены работы ряда авторов: Антыков А.Я., Стомарев А.Я., 1964, 1970; Петров Л.Н., 1975, Тюльпанов В.И., 1980, 1993, 1998; Хитров Н.Б., 1995; Годунова Е.И., 2001 и др. Выше указанные авторы отмечают, что слитые солонцеватые черноземы характеризуются следующими особенностями: слитостью почвенного профиля, высокой дисперсностью и связанной с ней очень плотной глыбистой структурой, наличием в поглощающем комплексе натрия и большого количества магния.
Чаще всего обладают высокой емкостью поглощения, тяжелым механическим составом. Заплывают во влажном состоянии. Имеют малую пористость, плохую водопроницаемость и ничтожную водоподъемную способность. Объемная масса пахотного слоя при ежегодной обычной вспашке на глубину 20-22 см варьирует в среднем в пределах 1,18-1,29 г/см3, возрастая у -у вниз по профилю до 1,58 г/см на глубине 90-100 см, 1,70 г/см в слое 150-160 см (Годунова, 2000). Большинство из указанных свойств слитые солонцеватые почвы унаследовали от почвообразующей породы. Все изучаемые почвы, представленные в этой работе, расположены на территории Центрального Предкавказья в Предкавказском понижении вытянутым по линии г. Невинномысск — с. Курсавка — г. Минеральные Воды в зоне распространения слитых солонцеватых черноземов.
Для морфологической характеристики почв реперного участка № 4 (ГСУ Андроповского района) приводим описание разреза № 4, заложенного в 350 метрах на юг от асфальтированной дороги ведущей в с. Водораздел и в 250 метрах на запад от федеральной трассы «Кавказ» на пашне. Растительность: озимая пшеница, сорная растительность отсутствует. Рельеф: слабоволнистая равнина, ровный участок. Вскипание от 10% соляной кислоты с 82 см.
Состав обменных оснований и его изменение
Состав поглощенных оснований и катионообменная способность является одним из фундаментальных свойств почвы. Катионный обмен представляет собой частный случай более общего ионного обмена в почве, т.е. её способности к поглощению и обмену ионами на границе двух фаз. Впервые изучение поглотительной способности почв в нашей стране было проведено Н.Ф. Бараковым, который установил повышение емкости поглощения почв по мере перехода от подзолистых почв к черноземам. Учение о поглотительной способности почв создано К.К. Гедройцем. Часть почвы, способную к обмену содержащихся в ней кальция и магния на аммоний, называется почвенным поглощающим комплексом (Гедройц, 1955). При чем обменная способность почвы сосредоточена в основном, в её тонких, в первую очередь коллоидной, фракциях. Он также полагал, что сумма поглощенных почвой катионов является величиной постоянной для этой почвы. Каждому типу почвообразования соответствует определенный состав обменных катионов.
Поэтому этот состав и главнейшие свойства поглощающего комплекса он предложил использовать в качестве основного признака почвенной генетической классификации (Гедройц, 1928,1955). На существование тесной связи между генетическими почвенными разностями и ППК, составом обменных оснований указывали и другие авторы (Кудрин. 1964;Дюшофур, 1970; Ремезов, 1989). Однако, определение общего количества поглощенных катионов, сделанные различными исследователями, убеждают в том, что емкость катионного обмена не является отличительным признаком для каждого очвенного типа и сильно варьирует в рамках любой почвенной разности.
С величиной и составом ППК связаны главные физико-химические свойства почвы, её структура, качественный и количественный состав почвенного раствора. Емкость катионного обмена почв связана с различными почвенными характеристиками, в том числе, с их гранулометрическим составом, наличием определенной группы глинистых минералов, содержанием органического вещества и реакцией почвенного раствора (Дюшофур, 1970; Ковда, 1973; Глазовская, 1981; Орлов, 1985). По утверждению С.С. Ярусова адсорбционные свойства почв по отношению к различным катионам зависят от сочетания в их составе гумуса, минералов группы монтмориллонита, механического раздробления минералов. Так органическое вещество избирательно адсорбирует кальций и водород, монтмориллонит - магний, а минералы группы слюд — аммоний (Ярусов, 1941). Кроме того, наблюдаемая селективность связана с собственными свойствами катионов и реакцией среды. Большей энергией поглощения обладают, как правило, катионы с более высоким зарядом, а при равенстве зарядов - с большей атомной массой (Гедройц, 1955; Горбунов, 1948; Орлов, 1985). Оптимальной средой для адсорбционных связей Са с ППК является величина рН от 6,6 до7,4; при увеличение рН происходит повышение энергии поглощения Mg4-1". Взаимосвязь, существующая между величиной кислотно-щелочного баланса (рН), содержанием в ней гумуса, механическим и минералогическим составом почвы с почвенной емкостью катионного обмена, находит подтверждение в многочисленных работах разных авторов. Содержание кальция в почве зависит от материнской породы, степени выветрелости её минералов и истории предыдущей мелиорации. В почвенном растворе кальций уравновешивается растворимыми анионами. Гораздо большее количество кальция присутствует в составе ППК. Кроме того, кальций входит в состав различных по растворимости почвенных минералов. Обменный и растворимый кальций являются основными формами этого элемента, способными передвигаться к корням растений и поглощаться ими. Во многих почвах кальций преобладает в обменном комплексе. Обменный кальций гораздо сильнее удерживается почвой по сравнению с обменными магнием и калием. За исследуемый период содержание обменного кальция в ППК существенно не изменилось (рис. 4). Данный показатель, в целом, остается стабильным, при довольно большой вариабельности по годам. Исключение составляет поведение обменного кальция в почвах реперного участка №4, где с 1999 года отмечается рост обменно-поглощенного кальция, что обусловлено применением фосфогипса. В почве магний присутствует в составе различных минералов, в ППК и в ионной форме в почвенном растворе. Кроме того, некоторое количество магния, по-видимому связано с органической фракцией почвы. Магний может как высвобождаться из необменных положений в структуре глинистых минералов, так и сорбироваться в эти положения так прочно, что такое связывание можно назвать фиксацией. При растворении магнийсодержащих минералов магний переходит в почвенный раствор. Видимая тенденция снижения количества обменного магния отмечается в ППК черноземов солонцевато-слитых реперного участка №4. Незначительное уменьшение содержания обменно-поглощенного магния отмечено в почвах реперных участков №2 и №3 (рис. 5).
