Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Назарова Татьяна Владимировна

Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве
<
Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Назарова Татьяна Владимировна. Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве : диссертация ... кандидата биологических наук : 06.01.03 / Назарова Татьяна Владимировна; [Место защиты: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова].- Москва, 2009.- 134 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-3/835

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 . Влияние органического вещества на физические свойства и процессы в почвах 5

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1., Субъекты исследования 3 8

2.2. Методы исследования 56

Глава 3. Воздействие содержания органического вещества на ОГХ грубодисперсных почв .

3.1. Почвы легкого гранулометрического состава 64

3.2. Торфяно-болотные почвы 80

Глава 4. Воздействие содержания органического вещества на ОГХ агрегированных тонкодисперсных почв .

4.1 .Черноземные почвы 83

4.2. Дерново-подзолистые почвы 99

Глава 5. Вклад органического вещества в формирование водоудерживающей способности почв и его возможные механизмы .

5.1. Зависимость между содержанием ОВ и его вкладом в интегральную энергию водоудерживания 104

5.2. Механизмы влияния органического вещества на формирование водоудерживающей способности 112

Выводы 118

Список литературы 120

Введение к работе

Одной из приоритетных задач современного биогеофизического направления . в, почвоведении следует считать изучение воздействия организмов и продуктов их жизнедеятельности на физическое состояние почв [Смагин, 96]. Аккумуляция биополимеров как материальных носителей такого воздействия приводит к коренным изменениям- физических свойств материнской породы (субстрата) в процессе почвообразования и окультуривания почв, заключающимся в оптимизации их структуры, проницаемости, поглотительной и водоудерживающей способности [Кузнецова, 94, Кузнецова, Бондарев и др. 2000, Смагин, 93, Смагин, Савельев.и др., 92, Смагин, Садовникова, 94, Смагин, Губер и др. 99, Смагин, Садовникова и др., 99, Смагин, Садовникова и др., 2001, Хан, 69, Gupta, Larson, 79; Shirazi, Boersma и др., 98]. Вместе с тем при обратном процессе -деструкции органического вещества (ОВ) почвы происходит неизбежная деградация их физического состояния, фиксируемая по* ряду таких показателей, как уплотнение и слитизация, дезагрегация; потеря водопрочности структуры, ухудшение водоудерживания и способности почвы проводить влагу и газообразные вещества [Бондарев, 94, Кузнецова, 94, Смагин, Садовникова и др., 99, Хан, 69]. В настоящее время все возрастающая антропогенная нагрузка приводит к потерям органического вещества в почвах, особенно в пахотных, и проблема ухудшения физического состояния почв, вызванная деструкцией биополимеров, становится все более и более актуальной. Задача специалистов уметь оперативно оценить такие потери на количественном уровне, прогнозировать возможные изменения, знать сколько органического вещества необходимо, чтобы вернуть почвы в первоначальное состояние или его оптимизировать. Для этого необходимо связать интенсивный показатель содержания ОВ в почве (концентрацию, запасы) с базовой характеристикой ее физического

состояния. В качестве последней удобно использовать ОГХ, которая является так называемым «физическим паспортом почвы» [Воронин, 90 , Смагин, 2003, Смагин, Садовникова и др., 99]. Заметим, что значимое влияние ОВ на ОГХ выявляется на большом статистическом материале при анализе баз данных и расчете педотрансферных функций [Шеин, Архангельская и др., 2001 , Gupta, Larson, 79, Shirazi, Boersma и др., 98]. Однако, работ по непосредственно экспериментальной оценке этого влияния не так уж и много [Глобус, Туленинова, 2000, Мироненко, Салимгареева и др.2000, Смагин, 93, Смагин, Садовникова, 94, Смагин, Губер и др. 99, Смагин, Садовникова и др., 99], что во многом объясняется трудоемкостью подобных исследований с использованием традиционных для гидрофизики методов определения ОГХ. Механизмы воздействия ОВ на водоудерживающую способность и физическое состояние почв до сих пор окончательно не ясны. В результате, несмотря на всеобщее признание значимости, проблема влияние ОВ на1 водоудерживающую способность и физическое состояние почв на количественном уровне остается недостаточно исследованной. Комплексность проблемы и отсутствие необходимых методических разработок в данной области определяют стадийный характер ее решения. На первом этапе допустимо ограничиться количественными аспектами воздействия ОВ на ОГХ без учета качественного разнообразия природных биополимеров и их биохимического состава.

Влияние органического вещества на физические свойства и процессы в почвах

Органическое, вещество почв; обладает рядом: уникальных качеств, которые: и обуславливают столь значительный эффект его воздействия: на минеральные части почвы при относительно малых концентрациях.. Это, прежде всего, высокая» дисперсность и связанная; с нею поверхностная энергия. Эффективная;удельная поверхность ОШв почвах варьирует от 300-600-м /ги более, фактически на; порядок превышая; дисперсность, обычных минеральных почв [Карпачевскищ 85 Зубкова, Карпачевский,,2001, Смагин, 2003,]. Общая внутренняя энергия, макроэргических молекул ОВ почв оценивается в 6-20 МДж/кг [Орлов 85], при этом около 1% приходится на энергию поверхностных молекулярных взаимодействий, что обеспечивает высокую водоудерживающую, поглотительную и сорбционную способность ОВ, его поверхностно-активные свойства и функцию структурообразователя в дисперсных системах. Полная влагоемкость органогенных пористых сред достигает 300-1500%, в десятки раз превышая таковую в минеральных почвах [Ефимов, 80, Смагин, 2003]. По данным исследований [Ефимов, 80, Карпачевский, 85, Зубкова, Карпачевский, 2001] емкость катионного обмена торфов.варьирует от 100 до 200 мг-экв/100 г, а гумусовых веществ от 200 до 600 мг-экв/100 г, что также на порядок выше типичных величин для минеральных почв. Органогенные горизонты и гумусовыевещества в почвах способны адсорбировать и удерживать в доступном для потребления организмами обменном состоянии до 10 и более процентов от собственной массы жизненно-необходимых минеральных соединений. Часть элементов минерального питания содержится в составе самого ОВ в приемлемых для растений1 соотношениях, включая микроэлементы, и постепенно высвобождается при его деструкции, включаясь в состав вновь синтезируемой продукции [Минеев, 90, Кирюшин, Ганжара и др., 93, Смагин 2004]. К этому добавляется круговорот основного элемента -органического углерода, высвобождение которого при деструкции в форме СОг удовлетворяет потребность данного газа при фотосинтезе. В результате многие стационарные природные экосистемы становятся фактически автономными по веществу, что подтверждено экспериментально [Кобак, 88] и отражено в виде концепции экосистемного метаболизма. Высокая сорбционная- и поглотительная способность ОВ обеспечивают также ремедиационную функцию почв в виде биогеохимического барьера для органических и минеральных поллютантов при антропогенном загрязнении окружающей среды.[Добровольский, Никитин, 86].

Большое значение в формировании биогенного плодородия и функционирования почв имеют косвенные механизмы, связанные с ОВ. Это в первую очередь перевод инертных форм элементов минерального питания в лабильные- посредством деятельности: почвенной биоты» [Кирюшин, Ганжара.и др:,. 93]. В природных биокосных системах существует сложный,. : еще очень плохо изученный комплекс взаимодействий между растениями и почвенными:организмами с: одной стороны и запасом питательных веществ:-с другой; Наиболее вероятный механизм состоит в том, что растения, поставляя» в почву энергетический материал в виде OBj стимулируют деятельность микроорганизмов: по переводу труднодоступных элементов минерального питания в подвижные, легкоусвояемые формы посредством: синтеза (азот) и; деструкции: минералов, (фосфор, калий, кальций, микроэлементы). Вполне возможно значительная часть усваиваемых растениями веществ,проходит"перед этим стадию микробной?массы И: лишь потом; попадает, в. растения., Подобный; механизм гарантирует сбалансированный? состав элементов» питанияс ИЇ ИХ экономное расходование прш минимизации, непродуктивных потерь, для биокосной: системы.. Исследования в данном:направлении, как справедливо указывается;в1 работе ведущих отечественных .специалистов по; ОВї [Кирюшин, Ганжара и др., 93] могли бы стать основанием дляшринципиально новых подходов в разработке экологических систем земледелия, в частности снижения доз традиционных агрохимикатов и вероятностшзагрязнения имиокружающей среды.

Недостаточно: исследованной остается; роль В в почвах, как, экзоферментов и биокатализаторов, а также биологически-активных веществ, присутствие которых может селективно инициировать или подавлять рост отдельных групп организмов, осуществлять сигнальные и регуляторные функции во; взаимоотношении организмов. В ряде работ выявлена тесная связь ферментативной: активности с общим содержанием ОВ; или дисперсностью (удельной поверхностью) почв,, которая в свою очередь во многом зависит от аккумуляции органических коллоидов [Смагин 2004]. Однако, несмотря на определенные успехи в биохимии почв и аллелопатии [Смагин 2004] биологически-активные вещества до сих пор не изучены как в чистом виде, так и в комплексе, присущем данной биокосной системе, почти неизвестны закономерности их динамики и распределения. Вместе с тем двойственная природа воздействия ОВ на живые организмы как активизатора и ингибитора роста во многом определяет эндогенные механизмы устойчивости биокосных систем и сложные формы их пространственно-временной организации [Смагин, 94, 99, Смагин и др., 2001].

В исследовании объектов окружающей среды гумусовым веществам (ГВ) придается все возрастающее значение. Широкий спектр природных и антропогенных процессов - выветривание минералов, иммобилизация и транспорт тяжелых металлов, формирование водопрочных почвенных агрегатов, ионообменные свойства почв - индуцируются при непосредственном участии ГВ. Реакционная способность ГВ, позволяющая им участвовать в различных типах взаимодействий и выполнять разнообразные экологические функции (аккумулятивная, транспортная, регуляторная, протекторная, физиологическая) обусловлена гетерогенностью и полихимизмом совокупности органических соединений, составляющих ГВ.

Использование традиционного кислотно-щелочного разделения ГВ для определения фракционного состава гумуса не позволяет выявить механизмы формирования гумусового профиля," объяснить причины различий составляющих ГВ в почвах различного генезиса. Растворимость в кислоте и щелочи никогда не реализуется в природе. При логически очевидном участии ГВ в процессах структурообразования почв физико-химическая природа этих явлений далеко не ясна. Групповой и фракционный состав гумуса не позволяет идентифицировать агрономическую ценность его различных компонентов.

Торфяно-болотные почвы

Кривые имеют разную форму, но в их различиях прослеживается закономерность: чем больше кривая смещена в область меньших весовых влажностей, тем она круче, и тем меньше разница между весовыми влажностями, полученными для нижней части (области высоких влажностей) и верхней части (области низких влажностей). Наибольшей водоудерживающей способностью обладает подповерхностный слой глубиной 20-30 см. ОГХ этого слоя расположена выше всех остальных кривых. Для верхнего слоя водоудерживание несколько ниже, смещение ОГХ в сторону меньших влажностей составляет 200-500% весовой влажности в нижней части кривой (область высоких влажностей) и 10-15%) в верхней части (области низких влажностей). В средней и нижней частях профиля водоудедживающая способность примерно одинаковая. ОГХ этих горизонтов смещены в область меньших влажностей на 1400-1800% весовой влажности в нижней части кривой (область высоких влажностей) и 40-50% в верхней части (области низких влажностей) по сравнению со слоем 20-30 см. Глеевый горизонт обладает наименьшей водоудерживающей способностью. Для него наблюдается снижение весовой влажности в 10-25 раз по сравнению с торфяной толщей. В целом кривые ОГХ различных слоев торфяной толщи различаются особенно сильно в области низких потенциалов и высоких влажностей. В верхней части кривых это различие менее выражено. О на себя внимание значительно более высокие величины влажности и, соответственно, Е на порядок превышающие аналогичные характеристики в минеральных почвах.

На рис.27 показана интегральная энергия водоудерживания для различных слоев торфяно-болотной почвы. Максимальное значение Е приходится на слой 15-25 см и составляет 1400-1600 Дж/кг. Меньшее значение наблюдается для поверхностного слоя, Е 1200-1300 Дж/кг. Вниз по профилю интегральная энергия водоудерживания и соотвественно водоудерживающая способность торфа уменьшаются в 1,5-2 раза и составляют в средней и нижней частях профиля 700-1000 Дж/кг. Такое распределение Е по-видимому связано с различной степенью разложения торфа и глубиной гумификации в разных частях толщи. Наименьшая величина Е приходится на нижний, глеевый горизонт и составляет около 200 Дж/кг, что в 4-8 раз ниже Е торфяных горизонтов. Величина Е, полученная для глеевого горизонта соответствует величинам Е, характерным для минеральных почв. Отсюда следует, что в торфяно-болотной почве формирование водоудерживающей способности- практически полностью связано с накоплением органического вещества.

Кривая ОГХ образцов, обработанных Н202 приближается к кривым ОГХ средней части профиля. В средней. части кривой значения весовой влажности, полученные для образца, обработанного перекисью, примерно равны значениям для глубин 20-25 - 40-45 см чернозема в естественном состоянии. В верхней и нижней частях полученные данные весовых влажно стей аналогичны данным для глубины 140-145 см чернозема в естественном состоянии. По-видимому, при удалении ОВ перекисью водорода происходит не полное сжигание биополимеров.

Кривая ОГХ образцов почв после прокаливания практически во всем диапазоне потенциала является самой «сухой», т. е. смещена в область низких влажностей по сравнению с остальными вариантами, за исключением нижней части (области высоких влажностей). Разница в весовых влажностях между кривыми ОГХ прокаленного образца и образца чернозема в » естественном состоянии с глубины 0-5 см составляет 15-18% во всем диапазоне влажностей. Разница в весовых влажностях между кривыми ОГХ прокаленного образца и образца- чернозема в естественном состоянии с глубины 140-145 см составляет 6-3% в верхней части кривых, в нижней части кривых ситуация меняется на противоположную, кривые пересекаются и ОГХ прокаленного образца становится более «влажной», т.е. смещена в область больших весовых влажностей. Разница между полученными значениями составляет 3-7%. Возможно это связано с образованием дополнительной пористости при удалении органического вещества, которая занимается влагой. По-видимому, в этом случае удаления органического вещества термообработкой имеет место полное удаление органического вещества, но так же возможна и трансформация минеральной массы.

Дерново-подзолистые почвы

На рис. 38 показаны кривые ОГХ верхнего горизонта дерново-подзолистой почвы при различных возделываемых культурах применяемых удобрениях (вековой опыт ТСХА). Из рисунка видно, что во всех- случаях при длительном сельскохозяйственном использовании водоудерживающая способность почвы существенно деградирует. Даже при применении удобрений (в том числе навоза) ни в одном из вариантом не удалось сохранить присущие целине свойства. Для всех культур и вариантов удобрений кривые ОГХ в большей или меньшей степени смещены в область низких влажностей. Наиболее близкие к целине кривые ОГХ имеют варианты с бессменным выращивание ржи при применении удобрений. Видимо, это связано с особенностями хорошо развитой корневой системы ржи, которая наряду с удобрениями обеспечивает регулярное поступление органического вещества в почву. Промежуточное положение занимают варианты чистого пара с применением удобрений.

Наибольшей деградации почва подвергается при бессменном паре и выращивании картофеля. В случай картофеля урожай полностью отчуждается от почвы, и даже внесение удобрений не в состоянии компенсировать потери органического вещества. В целом различия между ОГХ целины и различных вариантов выращиваемых культур- в большей степени проявляются в нижних частях кривых (область высоких влажностей). Ближе всего к кривой ОГХ целины расположена кривая ОГХ почвы при бессменном выращивании ржи при применении извести. Разница в весовых влажностях между этими кривыми составляет 1-2,5 % в верхней части кривых, 5,5-9,5% в средней и нижней частях. Кривая ОГХ почвы при бессменном выращивании картофеля при применении извести является наиболее «сухой» в средней и нижней частях диапазона давлений почвенной влаги. В верхней части диапазона давлений почвенной влаги самой «сухой» является кривая.ОГХ почвы при бессменном паре без удобрений. Разница.в весовых влажностях между этими.кривыми и кривой ОГХ целины составляет 13 - 20% в средней и нижней частях и 3-5% в верней- части. Остальные-кривые ОГХ занимают промежуточное положение,- разница между соседними значениями весовых влажностей составляет 0,5-2%. По сравнению с кривой ОГХ целины они смещены в область меньших влажностей на 10-16%» в средней и нижней частях кривых и на 2-3% в верхней части.

На рис. 39 показаны величины интегральных энергий водоудерживания для дерново-подзолистой почвы при различных возделываемых культурах и применяемых удобрениях (вековой опыт ТСХА). Наибольшее значение Е получено для целины и составляет 72 Дж/кг. Меньшие значения наблюдаются для ржи, чистого пара при применении удобрений (NPK + навоз + известь) и пара при применении извести. Величины Е составляют 55-бЗДж/кг. Еще большее снижение водоудерживающей способности наблюдается для чистого пара, пара и картофеля, Е - 48-52 Дж/кг.

Данные о содержании органического углерода показывают, что при сельскохозяйственном использовании происходит некомпенсированная потеря органического вещества почвы, что сказывается на её водоудерживающей способности. При высоком содержании органического вещества (Сорг - 1,9 -2,2 %) в вариантах с целиной и: рожью интегральная энергия водоудерживания наибольшая. Для вариантов картофель, пар с низким содержание Сорг (0,50-0,80%) интегральная энергия водоудерживания так же имеет; низкие значения.

Величины: интегральной; энергии; водоудерживания. для грубодисперсных почв; составляют десятки, Дж/кг,.минимальное полученное значение 8» Дж/кг, максимальное 233 .Дж/кг. Длях болынеш части исследованных грубодисперсных почв; полученные: значения Е лежат в диапазоне;от 10- до 65. Дж/кг - 19 из 23-х образцов На: долю органического вещества; в; песчаных и супесчаных почвах, приходится ; от 5% до- 74% суммарной; Е, причем для- половины почв (12 образцов)»вкл ад ОВ составляет более 40%, а.для 9 образцов - более 50%. В среднем на долю ОВ приходится 41%о интегральной энергии водоудерживания.

Для образцов легкосуглинистой дерново-подзолистой почвы величины интегральной энергии водоудерживания составляют десятки Дж/кг, минимальное полученное значение 45 Дж/кг, максимальное - 72 Дж/кг. Вклад органического вещества в интегральную энергию водоудерживания составляет от 1,2 до 38,4% . Для 9 образцов из 13 вклад ОВ превышает 10%) от суммарной Е и в.среднем составляет 17% .

Механизмы влияния органического вещества на формирование водоудерживающей способности

Представленные данные показывают,: что органическое: вещество играет важную роль в. формировании водоудерживающей способности. Однако механизмы воздействия ОВ на ОГХ в различных почвах зависят от исходной дисперсности субстрата. Схема на рис; 41 иллюстрирует эти механизмы. Воздействие ОВ: на физическую организацию субстрата в, случае грубодисперсных почв сводится, по/видимому, к двум составляющим. Во-первых ОВ будучи преимущественно коллоидным, высокодисперсным материалом, ОВ само по себе обладает чрезвычайно высокой водоудерживающей способностью, поэтому даже простое физическое смешивание минерального субстрата, с органическим приведет к:достаточно равномерному увеличению влагоемкости и энергии водоудерживания; Такой механизм.отчетливо выявляется при анализе OFX(песчаных субстратов тих смесей с сильнонабухающими полимерными гидрогелями подчиняющихся правилу аддитивности потенциалов влаги [Смагин, Садовникова, 94]. Во-вторых, ОВ выступает в качестве структурообразующего агента, способствуя склеиванию грубодисперсных минеральных ЭПЧ в рыхлые агрегаты (органогенная цементация), что также неминуемо отражается на водоудерживающей способности и физическом состоянии легких почв, в особенности супесчаных.

В кислых примитивных, подзолистых и дерново-подзолистых песчаных почвах под хвойной растительностью условия для органогенной цементации фактически отсутствуют. С одной стороны - по причине небольших количеств ОВ, преимущественно в форме детрита и грубого гумуса, с другой - из-за ненасыщенности почвенно-поглощающего комплекса основаниями - коагуляторами ОВ. Поэтому в таких почвах доминирующим механизмом повышения водоудерживающей способности является-; объемное поглощение (абсорбция) влаги набухающим ОВ;, в основном - частицами детрита [Смагин, Садовникова и др:, 2004].

В целом можно заключить, что грубодисперсные почвы, своим физическим плодородием фактически целиком обязаны; аккумуляции ОВ. Учитывая крайне высокие, темпы; минерализации ОВЇ хорошо аэрируемых почв легкого: гранулометрического . состава [Смагин ж др.,2001;] и относительно невысокий средний, уровень содержания гумуса., следует отметить, что-, их сельскохозяйственное использование должно сопровождаться обязательной; организацией бездефицитного- углеродного бюджета; Шпротивном1 случае. неминуемо наступает полная деградащдаэтих почв в короткие (десятки лет)сроки:

То же, касается органогенных образований - гидроморфных почв с мощными; торфяными: горизонтами; Причем: в еще: большей- степени,;,, поскольку минерализация -0Ві в- этом случае- приводит, к полному исчезновению органогенной почвы как физического тела, с присущими; ему свойствами;, включая; водоудерживание. По; величинам влагоемкости и энергии водоудерживания подстилки и. торфа занимают , лидирующее положение, существенно опережая; минеральные почвы. При этом; они достаточно изотропны по характеристике водоудерживания- которое остается неизменно высоким, на; протяжении всей торфяной толщи. Естественное варьирование ОГХ по глубинам, а также отличия между .разными типами торфов и связаны, с неодинаковым составом растительных остатков, степенью их разложения, и уплотнением (уменьшением полной влагоемкости).

Органогенные пористые среды совмещают ;в себе качества, характерные с одной стороны для; грубодисперсные макропористых; систем (большой диапазон доступной влаги (60-80% от полной? влагоемкости); хорошие впитываемость осадков, проницаемость для воды и воздуха),! а с. другой - для тяжелых почв с высокой поверхностной энергией (значительные величины влагоемкости, гигроскопичности, сорбционной и поглотительной способности) [Смагин, Садовникова и др., 2004]. Такие свойства позволяют гидроморфным почвам и экосистемам играть важнейшую роль в круговороте воды, минеральных веществ и газов в качестве биофильтров и депонирующих резервуаров. Они же делают торфа незаменимым компонентом искусственных почвенных конструкций, направленных на концентрирование и аккумуляцию влаги и питательных элементов в корнеобитаемой зоне при выращивании растительных культур в городских условиях [Смагин, Губер и др.,99]. Однако, повторяем, органогенные почвы являются наиболее уязвимыми к внешним воздействиям и необратимо исчезают при мгновенной (пожары) или растянутой-во времени (микробиологическое разложение) деструкции, ОВ: Поэтому их эксплуатация, должна быть по возможности минимизирована, с учетом важнейшего экологического значения этих объектов природы, и проводиться на основе двусторонней регуляции водного режима (польдерные системы). Использование торфа в городских условиях при проведении озеленительных работ также должно осуществляться на базе научно-обоснованных технологий. Так можно рекомендовать слоистые конструкции- типа «сэндвич» [Смагин, Губер и др.,99] с обязательной изоляцией торфяного влагоаккумулирующего слоя от поверхности, где потери ОВ (деструкция, смыв, возгорание..) идут максимальными темпами (60-100% торфа в год). При расчете оросительных норм такой конструкции необходимо учитывать, что экстремум скорости разложения торфа приходится на область близкую к состоянию насыщения влагой (0,85-0,95 Ws) [Смагин и др.,2001]. Поэтому важно не переувлажнять торфяной горизонт и поддерживать в нем содержание воды на уровне, близком к наименьшей влагоемкости, оценка которой по ОГХ дает величины 400-600%.

Рассмотрим влияние ОВ на ОГХ тонкодисперсных минеральных почв. Как правило, тяжелый состав материнской породы определяет в них изначально высокий уровень водоудерживающей способности на протяжении всей почвенной толщи. Биогенная организация в этом случае направлена на улучшение проницаемости пористой среды при сохранении хорошей водоудерживающей и поглотительной способности, что достигается посредством образования агрегатной структуры. В отличие от почв легкого гранулометрического состава, где увеличение водоудерживания связано в .первую очередь с «объемным» механизмом - набуханием самого ОВ в макропористом вмещающем материале, в тяжелых почвах на первый план, по-видимому, выступают .«поверхностные» характеристики биополимеров как сильнодействующих поверхностно - активных веществ [Смагин, Садовникова и др., 2004].

Поэтому, даже относительно небольшие количества ОВ, модифицируя исходную поверхность тонкодисперсных ЭПЧ, приводят к существенным изменениям в структурном состоянии и водоудерживающей способности подобных почв. Это связанного с формированием так называемого структурного ПАВ-барьера (по Ребиндеру), предохраняющего минеральные частицы от слипания, и способствующего связыванию почвенной влаги за счет поверхностных сил молекулярной адгезии. Из критериев устойчивости ПАВ барьера [Смагин, 2003] следует, что критические влажности (границы барьера) и соответствующие им почвенно-гидрологические константы, пропорциональны содержанию адсорбированного на ЭПЧ органического вещества. Поэтому удаление последнего будет закономерно способствовать N снижению значений почвенно-гидрологических констант, (влагоемкостей) и энергии водоудерживания. Как следует из теории, опирающейся на приоритет молекулярных межфазных взаимодействий наибольшие и статистически достоверные отличия ОГХ нативных и дегумифицированных образцов возникают в области средних значений влажности, где поверхностные (молекулярные) силы начинают доминировать над объемными (капиллярными).

Похожие диссертации на Влияние содержания органического вещества на энергетическое состояние влаги в почве