Введение к работе
Актуальность проблемы. В решениях XXVII съезда КПСС особое место отводится реализации Долговременной, программы мелиорации земель, а также химизации сельского хозяйства для повышения плодородия почв, л увеличения урожайности всех сельскохозяйственных культур.
Важным объектом мелиорации являются солонцы и почвы солонцовых комплексов, занимающие в нашей стране более 100 млн. га. Для успешной разработки мероприятий по освоєнню и рациональному использованию солонцов необходимы ясные представления о причинах, вызывающих и поддерживающих неблагоприятные солонцовые свойства. Между тем генезис солонцов, особенно малонатриевых, еще не нашел всестороннего объяснения. Существуют предположения, что высокая дгрегативная устойчивость высокодисперсных частиц иллювиального горизонта определяется, наряду с обменным натрием, природой этих частиц и присутствием в почвенном растворе таких стабилизаторов, как силикат натрия и кремниевая кислота. Однако результаты исследований о закономерностях и интенсивности аккумуляции и миграции кремнекислоти в почвах солонцовых комплексов немногочисленны и дискуссионны. Данные по распределению и накоплению подвижных кремниевых соединений в почвах солонцовых комплексов свидетельствуют об их участии в формировании солонцового горизонта, однако морфологическая неоднородность надсолонцового и особенно солонцового горизонтов, аккумуляция аморфной кремнекислоты в элювиальном горизонте диктуют необходимость изучения распределения водорастворимых кремниевых и других соединений на мезоуровне. Недостаточно данных и о влиянии различных форм кремниевых соединений на свойства солонцов. В литературе накоплен большой материал по влиянию химической мелиорации на свойства солонцов. В связи с вышеизложенным изучение влияния различных по природе и дозам химических мелиорантов на содержание легкоподвижных кремниевых соединений будет существенным дополнением к проблемам генезиса и мелиорации солонцовых почв.
Цель и задачи исследований. Целью исследований было изучение закономерностей аккумуляции и состава водорастворимых кремниевых соединений .в почвах солонцовых комплексов и мелиорированных солонцах в связи с явлениями солонцеватости.
В задачи исследований входило: 1) выявление закономерностей распределения кремниевых и других легкоподвижных соединений в основных компонентах структурной организации почв солонцовых комплексов, а также возможности миграции соединений кремния в виде кремнийгумусовых комплексов; 2) изучение действия различных' форм и доз кремниевых соединений на подвижность водорастворимых соединении, а также некоторые свойства мало- л многонатриевых солонцов; 3) влияние различных по.природе и дозам химических мелиорантов на содержание водорастворимых кремниевых и других соединений, физические и физико-химиче-. ские свойства солонцов Заволжья.
Научная новизна. Получены новые данные по установлению, закономерностей распределения некоторых форм подвижных соединений кремния, а также алюминия и железа, в. основных компонентах структурной организации почв солонцовых комплексов. Показан различный характер распределения водорастворимого кремния на мезоуровне в солонцах и зональных почвах. Получены новые данные ло строению и составу конкреций осолоделых солонцов Заволжья с использованием растровой электронной микроскопии и микрозондирования.
Использование методов инфракрасной спектроскопии, систематизированной гелевой хроматографии, атомно-абсорб-ционной сиёктрофотометрии, а также методики с применением активированного угля ОУ марки Л позволило установить факт возможности взаимодействия кремниевых соединений с водорастворимым органическим веществом и миграции их в солонцах в виде кремнийгумусовых комплексов. Показано, что кремниевые соединения (мономерная орто-кремниевая кислота, силикат натрия, аморфный кремнезем), внесенные в небольших количествах (до 25 мг кремния/100 г почвы), приводят к пентизации почвенной массы, ухудшению физических свойств солонцов."
Впервые проведены модельные и полевые исследования в динамике по изучению содержания и масштабов выноса кремниевых и других водорастворимых соединений в солонцах Заволжья при использовании химических мелиорантов различной природы (гипса, фосфогипса, пирита, серной кислоты).
Практическая значимость работы. Обоснована и разработана методика но разделению кремниевых соединений, свя-2
занных с водорастворимым органическим-, веществом, от их минеральных форм, с использованием активированного угля ОУ марки Л.
Показана возможность установления сроков проведения
повторной мелиорации солонцов по данным содержания во
дорастворимого кремния в контроле и мелиорируемых
солонцах. і
Апробация работы. Результаты исследований доложены на конференциях молодых ученых ТСХЛ; г- Москва, 1985, 1986 гг.; научно-методическом и координационном Совете по мелиорации солонцов в Почвенном институте им. В. В. Докучаева, г. Москва, 1987 г.
Публикация работы. По материалам диссертационной ра-" боты опубликовано три статьи.
Объем работы. Диссертация изложена на 219 страницах машинописного' текста, включает 26 таблиц, 19 рисунков. В списке литературы — 245 источников, в том числе 33 — иностранных.
Полевые исследования проводились в северо-западной части Прикаспийской низменности на территории землепользования совхоза «Красный Октябрь» Палласовского района Волгоградской области. Объектами исследований служили почвы трехкомпонентного целинного солонцового комплекса Заволжья — лугово-степные светло-каштановые солончаковые солонцы, зональные светло-каштановые солонцевато-солончаковатые почвы, лугово-каштановые (темноцветные) почвы микрозападин, а также орошаемые солонцы.
Эффективность химической мелиорации изучалась на целинных светло-каштановых солончаковых , средненатриевых солонцах (25% обменного натрия), характеризующихся высокой карбонатностью и засоленностью подсолонцового го-. ризонта, сформированных на желто-бурых карбонатных суглинках. Повторность вариантов 5-кратная; делянки рендо-мизированы. Из мелиорантов использовались 76%-ный раствор технической отработанной серной кислоты Камышнн-скопо ХБК и гипс. Условия — орошаемые, норма орошения — общепринятая в хозяйстве. Модельные опыта заложены на кафедре почвоведения ТСХЛ.
В опыте по изучению влияния различных доз водорастворимого органического вещества на содержание легконодвиж-них кремниевых соединении гумусовых и иллювиальных горизонтов многонатрневых (50% обменного натрия) каштановых солонцов и светло-каштановых почв использовалось
органическое вещество, полученное при аэробном разложении черной полыни, В опытах по исследованию влияния различных форм и доз кремниевых соединений на содержание водорастворимых элементов и физические свойства солонцов применялись мономерная ортокремкиевая кислота, наногид-рат метасиликата натрия и аморфный кремнезем. В опыте ло изучению действия химической мелиорации в условиях орошения на содержание и вынос водорастворимых кремниевых л других соединений многонатрневых солонцов Заволжья было .предусмотрено внесение фосфогнпса, .пирита и серной кислоты в дозах, рассчитанных по обменному натрию. В опыте по кислованию солонцов был использован широкий диапазон доз серной кислоты с целью выявления оптимальных доз мелиоранта, не оказывающих разрушительного действия на почву.
Для .представления о формах миграции и аккумуляции кремниевых соединений в солонцах проводились гель-хрома-тографические исследования. Применялись гели-молселекты Г-10 и Г-50 (Венгрия) с пределами разделений по молекулярным массам 0—700 и 500—10000 соответственно. Для исследований использовались концентрированные водные вытяжки иллювиального (Bi) горизонта каштанового и черноземного солонцов. Оптическая .плотность различных фракций водорастворимого органического вещества .измерялась фотометрически (на приборе К ФК-2), кремний — на атом-но-абсорбцнонном спектрофотометре. .
Для доказательства возможности взаимодействия водорастворимого органического вещества с кремниевыми соединениями применялись методы систематизированной гелевой хроматографии .и инфракрасной спектроскопии. Объектами исследований были малозольные (0,3—2,0%) препараты фульво- и гуминовых кислот и раствор силиката натрия. Съемка ИК-спектров проводилась на приборе «Jasko-IRS» (Япония). Содержание «свободных» и связанных с органическим веществом водорастворимых соединений кремния, алюминия и железа определялось по разработанной методике с использованием активированного угля ОУ марки А с атомно-абсорбционным окончанием.
Изучение структуры конкреций из гумусово-элювиального горизонта солонцов Заволжья проводили с помощью растрового электронного микроскопа HSM.-2A (Hitachi, Япония). Вещественный состав микрозон конкреций определяли на рентген-флуоресцентном энерго-дисперсионном анализаторе «MEКА-10-40» (Link Systems, Англия)*
В исследуемых образцах целинных почв, а также полевых и модельных опытов проводились определения: содержание кремния, алюминия, железа, марганца, щелочных и
щелочноземельных катионов—на атомно-абсорбционном спек
трофотометре «Perkin-Elmer-503»; реакции водных вытя
жек — потенциометрически; щелочность — методом потен-
циометрического титрования; аморфная кремнекислота — в
5%; КОН-вьітяЖіке ,по К. К. Гедройцу; механический'состав-—
по методу Н. А. Качинского; агрегатный состав — по Сав-
винову; гумус — по Тюрину; набухание — на приборе
А. М. Васильева;, водонептизируемый ил (для расчета степе
ни дисперсности) выделялся седиментационным методом без'
предварительной физической и химической обработок с по
следующим выпариванием илистых суспензий; водные вы
тяжки готовились при соотношении почва : вода=1 :5 с
последующим суточным настаиванием. Математическая об
работка полученных результатов проводилась на ЭВМ
«СМ-4-20». '
