Введение к работе
Актуальность теми. Дальнейший подъем сельскохозяйственного производства, намеченный партией и правительством, предусматривает разработку рациональных систем земледелия на основе постоянного повышения илодородня почв и требует особого внимания к почвенным исследованиям, проводимым о практическими и научными целями.
Всесторонняя электрификация вельского хозяйства,широкое применение при исследовании почв приборов и электронной техники» в том числе и аэрокосдаческой, требует фундаментальных знаний об электрических свойствах почв.
В последнее время в почвоведении шире используются специальные высокопроизводительные геофизические методы полевого обследования почв; метод естественного электрического соля, метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) и его аналоги, измеряемыми параметрами которых являются потенциалы естественного электрического ноля и электрическое сопротивление . Все эти алектри— чеокле параметры связаны с проявлением и локализацией на определенных -уровнях организации почвенного покрова стационарных электрических полей ССШ).
Поведение СЕЛ в дисперсных средах и почвах на микроуровне их проявления хорошо изучены в электрохимии* КОЛЛОИДНОЙ химии и других смежных с почвоведением науках. Там им отводится большое значение при описании поведения и строения коллоидных частиц, водных, в том числе почвенных растворов и т.д.
На макроуровне организации реалью-функэтонируыцего почвенного покрова: морфоно-горяэонтном, профильном, катаннс-ландшафт-ном, а тем более зональном, закономерности СЭД практически не изучены, а влияние их на енергетику почвообразования не учитыва-
ется .Изучение СШ [почв н^а*адаОЖ^$ ПОЗВОЛИТ дополнить пред-
Моск. свлыгкохоз. академии
им, К. А. Тимирязев»
1-136о
ставленая о почве как естественно-историческом теле и отвести процессам, связанным с проявлением электрических полей существенное место в реально-фуннциощрупцих почвах; учитывать их при рассмотрении и оценке енергетики почвообразования.
Широкое использование СШ и методов их измерения в почвоведении сдерживается отсутствием теоретических концепции связывающих их с законами почвообразования.
Цель и задачи., ис.слвтгШ'ЛЧЙ - разработка теоретических концепций СЭС в почвах, что наряду с расширением представления о фундаментальных свойствах почв, как естественно-исторических тел, позволит объективно и обоснованно использовать методы СШ в практике общего, генетического и дривладного почвоведения.
Программой исследований предусматривалось:
выявить и проанализировать многообразие имевшихся в литературе сведений о различных электрических характеристиках, связанных о параметрами СШ постоянных токов в лочвах. Уточнить применительно к почвам некоторые понятийные и терминологические аспекты СШ. Установить взаимосвязь между различными видами СШ и их параметрами;
изучить СШ и их параметры в почвах основных генетических типов на морфоано-горизонтном, профильно», катекно-ландшафгном
и зональном уровнях организации почвенного покрова;
определить виды и тесноту связав параметров СШ со свойствами почв, почвообразовательными процессами и факторами почвообразования;
усовершенствовать применительно к почвам существующие методы качественной и количественной интерпретации данных ВЭЗ — основного метода искусственных СШ. Разработать комплекс качественно-количественных приемов и-способов интерпретации данных ВЭЗ
почв; 2
— ва основе затонов электромагнетизма разработать теорию распространения СЭД в почвах в ее связи с теорией почвообразования. Определить место и роль СЗП в науке о почве, что послужит основой для объективного и успешного применения методов СЗД при решении задач общего, генетического и прикладного почвоведения и существенно расширит область применения зтих методов в практике исследования почв.
Научная; значимость,. На основе законов электромагнетизма и термодинамики разработаны теоретические концепции СШ в почвах и модельные представления о них ва юрфэгао-горизонтноы, профильной, катенно-ландшафтном и зональной уровнях организации почвенного покрова, которые позволяют* рассматривать параметры СШ как фундаментальное свойство почв и находятся в тесной связи с общей теорией почвообразования.
Основные защищаемые положения:
- поведение электрических полей естественной и искусственной природы в катившее реально-фушщионнруицих почвах различных типов почвообразования объясняется на основе фундаментальных законов электромагнетизма - уравнений Максвелла, Цуассона, Далласа и закона Бодьшана,ввсмотря на сложность, многофакторность и многообразие конкретных механизмов участвующих в их реализации. Это дает основание при определенных физических условиях (высокой влажности а умеренных положительных температурах),обеспечивающих стабильность распределения подвижных электрических зарядов считать их стационарными, а в случав нарушения этих условий рассматривать в качестве кваэиотаднонарных.
- распределение подвижных электрических зарядов, как первопричины формирования С<Ш в почвах, осуществляется почвообразовательными процессами и согласуется с текстурно-химической дифференциацией я организацией почвенного покрова. Оно связано о фак-
торами почвообразования, а также с широким комплексом свойств почв.
процессы подзолообразования (кислотный гвдролиз) ,лессиваж, . осолодение, расселение п другие направленные на выщелачивание ве-'. щвства к обеднение почвы подвижными электрическими зарядами, формируют более высокие параметры СШ, чем процессы накопления веществ: гумусообразование (дерновый, торфообразование и окультуривание), гидроморфизм, засоление, ооолокцевание и другие, увеличивающие плотность подвижных электрических зарядов.
параметры СШ связаны зависимостями экспоненциального вида со свойствами почв, характеризующими качественный и количественный состав почвенного поглощающего комплекса и почвенного раствора: с емкостью поглощения, суммой поглощенных основании, засоленностью , содержанием гумуса, механическим и минералогическим составом.
в почвах каждого типа почвообразования можно выделить главные факторы, несущие генетическую нагрузку и отвечающие за формирование плотностей подвижных электрических зарядов. В почвах подзолистого, болотного в черноземного типов почвообразования
первостепенной представляется роль поглощенного Са , в почвах солонцового типа-М+, а солончакового -общего содержания солеи.
- влияние различных факторов на параметры СШ в различных
диапазонах их изменения и в почвах разных типов почвообразования
различно. Черноземы, торфяные почвы и солончаки представляются
"электрически инвариантным" о малыми значениями и малым диапазо
ном изменения параметров СЭП. Дерново-подзолистые почвы, солонцы,
а особенно их элювиальные горизонты являются "электрически сен
сорными*/ т.е. незначительному изменению признаков в них соответ
ствует резкое изменение параметров СЭП.
На основе уравнении Далласа для горизонтально-слоистых сред, каковыми можно считать большинство почв, разработаны объективные методы интерпретации данных метода ВЭЗ и его аналогов, которые отличаются от ранее известных в геофізика корректировкой сопротивления верхнего слоя. ( jyt ), проводимой на основе асимптотических значений специальной Л - функции. Составлены алгоритмы и программы для этих целей на ЭШ "Мир" и "Наири", позволяющие проводить интерпретацию данных ВЭЗ и его аналогов в автоматическом иди полуавтоматическом режимах. Подразделение Kptmuxy* ВЭЗ и других параметров СЭЛ, проводимые на основе разработанных методов соответствует профильной текстурно—химической организации почв основных типов почвообразования.
Выдвинутые теоретические концепции позволили выявить и объяснить закономерности поведения параметров СЭД в почвах и послужили надежной основой для объективного применения методов СЭЛ при исследовании почв с научными и практическими целями.
Практическая значимость работы. Результаты исследований позволили для почв основных генетических типов существенно расширить возможности и область применения методов СЭЛ и использовать их для решения следующих задач общего, генетического и прикладного почвоведения:
а) вопросов генезиса, диагностики, таксономии и оценки нап
равленности процессов почвообразования и их энергетики;
б) задач, связанных о установлением и изучением структуры
почвенного покрова, чисто научных - нахождение грашщ, выделение
почвенных образований (морфонов, горизонтов, почвенных индивиду
умов и ареалов), оценка варьирования свойств , а также практичес
ких: детального и крупномасштабного картирования и обследования
почв;
в) осуществления мониторинга за свойствами, определяющими
физическое и химическое состояние почв;
г) решения часто прикладных задаче . по оценке зоны и глубины
промачивакия.при использовании различной поливной техники, напри
мер, машин тиса "Крона1", а также для оценка скедетностя (каменис
тости) почв) глубины залегания плотных пород; выделения шест скоп
ления городских и промышленных отходов, что значительно облегчает
проектно-изыскагельские исследования при закладке садов и разбав
ке парков и скверов. Область применения методов' СЭЛ па этой не
исчерпана и на основе разработанных положений может расширяться.
Дтуїгіяттаа -работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждена на теоретической конференции "Проблемы взаимодействия общества и природы" (Москва, 1974); на Всесоюзных конференциях "Применение математических методов и ЭВМ в почвоведении" (Пущино, 1976, 1963); ва Республиканской конференции по проблемам минерализации и эрозии торфа (Минск, 1978); ва Всесоюзном совещании "Пути и методы лесораетитвльноЯ оценки почв и повышения их продуктивности" (їїуввияб^ІЗбО); на ХУ Всесоюзном совещания "Структура почвенного покрова в ее значенеє для. картирования почв, учета и использования почвенных ресурсов'* (Кишинев, 1980); на УІ делегатском съезде Всесоюзного общества почвоведов (Тбилиси, 1981); га 3-еи Всесоюзной научной конференция' "Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природних условиях" (Иосква, 1931); на Международном Конгрессе почвоведов (Индия, г. Дели, 1982); на Всесоюзной научно-практической конференции "Проблема использования торфяных ресурсов Сибири и Дальнего Востока в вельской хозяйстве" (Томск, 1983); на Всесоюзной научной конференции "Современные методы исследования почв" (Москва, 1983); на научно-производственной конференции "Пути повышения продуктивное-
тя мелиорированных торфяных почв я выработанных торфяников" (Киров, 1983); на Пленуме Научного Совета АН СССР по проблемам бногеоцонодогии н охраны природы (1384); на Всесоюзной конференции "Почвы речных долин и дельт, их рациональное использование и охрана" (Москве, 1984); на УП делегатском съезде Всесоюзного общества почвоведов (Ташкент, I9B5).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 40 печатных работах.
Объем и структура работы* Диссертация состоит из введения, УШ глав и заключения. Работа изложена на 442 страницах машинописного текста, включает 62 рисунка я 40 таблиц. Основной текст диссертации составляет 287стр. Список литературы насчитывает 399 наименований на русском языке и III на иностранных.
