Введение к работе
Актуальность темы. В решениях ХХУП съезда КПСС и Мърточско'Л-(1989 г J Пленума ЦК КПСС перед сельскохозяйственной на;л:оЯ по с !№ лены болъшие задачи по дальнейшему развитию сельского хсэяйстга и реализации Продовольственной программы страны.
Решение этих задач наряду с осуществлением комплекса *'ед>:приятии, направленных на интенсификацию сельскохозяйственного пронг* водстпа, во многом зависит от научно обоснованного решения тгръЪтум повышения плодородия почв и рационального их использования, основанных на глубоком и всестороннем изучении и выявлении основных ла« кономерностей почвообразовательного процесса. В этом плане в.жхнсе- , , . значение имеет дифференцированное изучение минералогического постава, химических и физико-химических свойств почв и составлптаих *х компонентов, особенно высокодисперсной активной :,х части, листве Я огромное значение для свойств и плодородия почв, от характера почшнЛ разутих пород и особенностей их трансформации в процессе почвообразования в конкретных почпенно-климатических условиях, а такжо орошения и интенсивного сельскохозяйственного использования ЗЄМЄЛА...
ЭТО, В СВОЮ Очередь, ПОЗВОЛЯеТ Глубже ПОНЯТЬ И ВСеСТОрОННе ЯН1 р-
претироватьданные'почвенных исследований и использовать их на
практике, глубже и более полно объяснить происхождение почв и на
правление их развития, что послужит основой для
усовершенствования диагностики и.классификации почв.
Анализ опубликованных работ показывает, что минералогический состав и физико-химические свойства почв аридной зоны, особенно их тонкодисперсных фракций, изучены слабо. Недостаточно освешены также в специальной литературе особенности изменений обломочных и слоистых силикатов исходных пород в основных биоклиматических зонах этого региона и их значение для химических и физико-химических свойств почв и их тонкодисперсных Фракций, а также профильной дифференциации отдельных групп глинистых минералов и распределения окислов в них.
Теоретической основой и большим вкладом в развитие минералогических и физико-химических исследований в налей стране слухкли-идеи и труды классиков отечественного почвоведения и Brpoxnv^n: З.З.Докучаева, К.Д.Глинки, В.И.Вернадского, Б.Б.Полкто**, КЛ.Гед-ройца, Д.Н.Прянишникова, а также их последователей И.Н.Антипоан-Каратаегіа, Б.К.Бруновсяого, А.А.Роде, А.Н.Розанова, К.Д.Селлецусгс,
-2-Н.И.Горбунова, Н.Г.Зырина, С.Н.Алешина. Дальнейшее развитие полуунии яти исследования в работа* Д.С.Орлова, Б.Л.Гралусова, Т.А.Соколовой и др.
Значительный вклад в развитие региональных минералогических У фиоико-химических исследований почв внесли Н.Г.Минашина, И.Ш.Исюзидеров, С.А.Тихонов, Э.А.Корнблюм, М.П.Аранбаев, П.Н.Бо-сшін, І5. А.Григорян, М.Б.Куцикович., В.Е.Алексеев, Е.А.Султоибаев, Л.С.Травникова, Л.Т.Турсунотз, Х.Т.Турсуноз, Н.Р.Малаев, В.П.Сос-новскм, П.А.Морозова, М.К.Азимова, М.Назиров, А.Ахатов и «р.
Залачи исследования состоят в следующем:
1. Изучении минералогического состава, химических и физико-
.шиичпских свойств основних типов почв южного Узбекистана и их
мгсокодисперсных (илистой и коллоидной) фракций, выявление основ-
пи* закономерностей их изменения в связи со сменой почвенно-кли-
іи4*.?ических и физико-химических условий почвообразования от равнин
:ч Управлении горных биоклиматических поясов, а также орошением
и интенсивным сельскохозяйственным использованием земель.
-
Выявление структурных особенностей и трансформационных превращений отдельных групп глинистых минералов в основных био-КЛИМ5ТИЧЄСКИХ зонах этого региона, оценка их направленности и орм проявления на основе комплексного изучения вещественного состава и свойств илистой и коллоидной фракций почв и почвообразую-їси.х пород.
-
Установление влияния минералогического состава крупнообло-мочннх и тонкодисперснт фракций исходных пород и продуктов их трансформаций п процессе почвообразования на химические и струк-турчо-сорбционные свойства исследованных почв, их илистой и коллоидной ф} щий, а также профильную дифференциацию глинистых частиц v распределение окислов в них.
І. Изучение содержания и особенностей распределения форм соединений железа, а тагане аморфных вешеств в почвах, их илистой и коллоидной фракциях в связи с минералогическим составом и генезисом почв, а также интеисчвностьп трансформации их минеральной "леен в основных биокдиматкчяских зонах этого региона.
5. Вгявлені'е особенностей структурно-сорбционных свойств и г.,)Г'-7"-»остньтх явлений в оснепних типах почз этого региона и их "л.чкгі-і'сп^рогьтл фракциях б зависимости от минрралогического сос-?;-rci. и ггнрзнся почр, а также структуры их адсорбционной удельной .-:-1 >' г "' "г г и.
-
Изучение содержания и особенностей распределения водно-пептизированной и агрегированной илистой cf-ракций в основных тигя* почв региона в зависимости от их генезиса и характера взраимопєи-ствия между гумусовыми веществами и минеральной массой е тонко-дисперсных фракциях почв.
-
Исследование содержания и особенностей распределения форм соединений калия в почвах основных биоклиматичееких зон мге. Узбекистана, их гранулометрических фракциях в целях выявления калийного состояния почв в зависимости от условий их формирования і минералогического состава крупнообломочных и високодисперсних фракций исходных пород и особенностей их трансформации в процессе почвообразования.
Объекты и методы исследования. Выбор объектов для осуществления намеченных исследований проведен с учетом особенностям почвенного покрова и структуры вертикальной зональности бассейна Кашкадарьи. С этой целью заложен профиль от равнин к предгорьям и выше в направлении к горным и высокогорным биоклиматическим поясам. Профиль исследован по результатам изучения разрезов целинных почв основных биоклиматических зон этого региона, представленных: серо-бурыми, такырными и пустынными песчаными почтами равнин (пустынь), светлыми и типичными сероземами подгорных покатых равнин и предгорий, темными сероземами высоких предгорий, коричневыми почвами -средневысотных гор и светло-бурыми луго-степ-ными почвами высокогорий.
Серо-бурые почвы развиты на элювии третичных песчаников (Девханинское плато), такырные - на аллювиальных отложениях дельты Кашкадарьи, пустынные песчаные - на эоловых наносах, свет-лые, типичные и темные сероземы - на лессовых породах, коричневые почвы - на лессовых породах, светло-бурые луто-степные высокогорные - на маломощных делювиальных отложениях, подстилаемых известняком.
Одновременно изучались староорош&емые такырные почвы, развитые на аллювиальных отложениях дельты Кашкадарьи, староороалемые светлые и типичные сероземы, развитые на лессовых породах; иесле-. дованы также взвешенные наносы основных рек бассейна Каккаларъи.
При выполнении работы использованы как общепринятые в г.оч-венио-агрохимических исследованиях, так и современные инструментальные методы - рентгеновские, термические, олектрскномикроеко-
-4-пические, структурно-сорбционные и др.
Дія изучения структурно-сорбционных свойств использовались следующие методы: адсорбции и десорбцию паров воды определяли на высокоракуумной сорбционной установке с кварцевыми прежинными весами типа Мак-Вена (Комаров, 1970). Удельную поверхность твердел фазы почв рассчитывали на основе данных., полученных при ад-сербции паров воды- и тепловой десорбции азота с использованием ураинения Бруняуэра, Эммета и Теллера - ВЭТ (Овчаренко, 1961). При дифференциации удельной поверхности на обиуго, внешнюю и И!5третдаю руководствовались работами БЭТ, Д.М.Фаррера (1963), Л.Л.Воронина, В.Г.Витязева (1971), где расчеты производились с учетом свойств кристаллической решетки глинистых минералов.
Размеры эффективных радиусов пор вычисляли с использованием уравнения З.С.Комарова (1970). Предельный объем сорбированного пространства ( Vy ) определяли в эксикаторах по сорбции насышен-та паров бензола (Овчаренко, 1961). Теплоту смачивания почв устанавливали в парном калориметре Андрианова (Овчаренко, 1961).
Исследования выполнялись по тематическим планам Института почвоведения и агрохимии АН УзССР в 1968-1985 гг., включенным в координационные планы Госкомитета по науке и технике СССР по проблеме 05Г.075 (I97I-I975 гг.) и АН СССР по проблемам: 2.24.Г (1976-1900 гг.) и 2.30Л.І (1981-1985 гг.).
Теоретический вклад и научная новизна. Изучены минералогический состав, химические и структурно-сорбционные свойства основных типов почв южного Узбекистана, их илистой и коллоидной фракций, выявлены особенности их изменений в связи со сменой поч-венно-клим»тических и физико-химических условий от равнин в.направлении к горным и высокогорным биоклиматическим поясам, а также орошением и интенсивным сельскохозяйственным использованием земель.
I. Показано, что для исследованных почв свойственны: а) близкие, но не вполне идентичные по составу и соотношению кристалло-химкческих групп глинистые минералы, а также близкий характер их изменения по почвенному пробил»; б) повсеместное участие в каче-ств(; опной из счовных фаз илистого и коллоидного вешества почв емеяаннослойнь'Х образоракий (гипроелгша-монтмориллонит и хлорит-уентмориллонит), содержание которых с повышением условий увлажнении it интенсивности трансформационных превращений слоистых сили-
катов исходных пород от равнин в направлении горных бноклимати-ческих поясов постепенно возрастает, адекватно отражал совремеи-. ный процесс почвообразования; широкое распространение сепколит-палыгорокитов и более высокое содержание хлоритов в почвах пустынь и сероземах подгорных равнин и наиболее высокое их содержание и хорошая структура сепиолит-палнгорскитов по профиля серо-бурых почв скелетных пустынь.
2. Установлена профильная дифференциация лабильных силикате з
я гидрослюд, а также увеличение лабильных силикатов и снтгние
хлоритов и гидрослюд, наиболее отчетливо хлоритов, с повшениOV
условий увлажнения и интенсивности оглинивания минеральной массы
почв с максимумом проявления по профиля коричневых почв пояса
средневысотных гор.
Это свидетельствует о том, что основной ряд трансформационных превращений слоистых силикатов исходных поро.д в процессе почвообразования и повышения напряженности оглинивания минеральной массы почв является политизация лабильных силикатов и монтмормл-яонитизация хлоритов (в почвах вертикальных поясов) через сметам-нослойные образования гидрослюда-монтмориллонит и хлорит-монтмориллонит. В качество сопутствующего - монтмориллонитизацкя ги ;;о-слюд исходных пород через смешанноелойное образование гипрослпда-монтмориллонит, что наиболее отчетливо проявляется по профилю горных коричневых и староорошаемых почв, где происходит более высокое рглинивание минеральной массы по'чз.
3. Основная причина дифференциации силикатной части тонкодис
персных фракций по генетическим горизонтам и более высокое накоп
ление глинистых частиц в средней части профиля почв обусловлены
значительной разницей в условиях и интенсивности изменений неус
тойчивых и умеренноустойчивых крупнообломочных и слоистых сили
катов по вертикальному профилю, преимупественно крупнообломочных
ХЛОрИТОВ И СЛЮД С более ВЫСОКИМ Накоплением ТОНКОДИСПерсНМХ СЛЯЕ-
гидрослюд и хлоритов, а также смешаннослойных образований, как продукт дальнейшего углубления трансформационных превращений глинистых минералов исходных пород в процессе почвообразования.
В то же время степень морфологической выраженности сглигения почвенного профиля, наиболее отчетливо средней его части, в больней степени обусловлена содержанием лабильных силикатов, учястг.укпиг главным образом в составе смешаннослойных образований гидрослюда-
-б-
уонтмориллонит и хлорит-монтмориллонит, в форме блока монгморилло-imvobhx пакетов.
В процессе оглинения средней части профиля серо-бурых почв заметное участие принимают также и палыгорскиты.
1, Установлено, что с улучшением условий увлажнения почв и повышением интенсивности трансформации хлоритов и гидрослюд, а такіе смешаннослойных их образований (гидрослгода-монтмориллонит и ялсрит-монтмориллониг) снижается прочность связи и усиливается вынос межслоевого калия гидрослюд и набухающих слюдогенных (гид-рослюда-монтмориллонит) минералов, а также переход части магния из кристаллической решетки хлоритов в обменные позиции и жидкую йазу почв, что сопровождается уменьшением содержания калия и магния о валовом химическом составе тонко.дисперсных фракций.
5. Показано, что более высокими показателями содержания об
щего, обменного и необмениого калия, а также ближних (по Горбуно
ву) его резервов, являющихся основнім источником калия, потенци-
вльно переходящего в почвенный раствор в процессе почвообразова
ния и дальнейшего развития трансформации минеральной массы почв,
характеризуются горные почвы, чем подгорные, а в условиях равнин
('пустынь) - почвы, развитые на более выветрелых и обогащенных
тонкодисперсными фракциями аллювиальных отложениях, чем их ана
логи, развитые на легких и скелетно-мелкоземистых пролювиальных
отлокєн.иях, характеризующихся более низким содержанием соответст
вующих фракций. В последних больше калия минерального скелета и
его потенциальных резервов.
Установлена природа процесса снижения обших и. потенциальных резервов калия в процессе длительного орошения почв, а также с переходом о"" автоморфных условий почвообразования к гидроморфным, а в последних с повышением степени их гидроморфизма.
6, С использованием комплекса методов, которые объединены
как структурно-сорбционные, установлены особенности удельной по
верхности почв и их илистой фракции по воде и азоту, выявлена
характеристика структуры их адсорбционной удельной поверхности,
гнпрофильности и прочносвязанной влаги, емкости поглощения катио
нов, нпбухания и теплоты смачивания почв в связи с генезисом и
содержанием в киу отдельных групп глинистых минералов и интен-
сі'пнг'стью их трансформационных превращений в процессе почвообра-
аог.ания.
7. Установлено, что процессы агрегации и формирования водопрочной микроструктуры (< 0,001 мм) связаны не только с содержанием органического вещества, но и по многом контролируются отношением гумусовых веществ к минеральной массе в тонкодисперсгалс фракциях почв.
Защищаемые положения:
Г. Своеобразие минералогического состава, химических, физико-химических и структурно-сорбционных свойств почз основных био- , климатических зон южного Узбекистана, их илистой и коллоидной фракций.
2. Выявление основных закономерностей изменения крупнообпо-
мочных и високодисперсних минералов исходных пород в основных
биоклиматических зонах этого региона, оценки их направленности
и форм проявления по почвенному профилю.
3. Установление влияния минералогического состава ойлсмочнкк
и слоистых силикатов и особенностей их трансформационных превра
щений на вещественный состав и структурно-сорбционные свойства и
плодородие почв основних биоклиматичеслсих зон, их илистой и кол
лоидной фракций, а также профильную дифференциацию глинистых '*т>.4к-
ций и распределение окислов в них.
3::лад автора в разработку темы. Автору принадлежит разработка программы исследований и организация ее выполнения, обобщение, теоретические вызолы и предложения по использований результатов исследований.
Полевые и лабораторные исследования выполнялись под общим научным руководством и при непосредственном участии автора совместно с сотрудниками и аспирантами Лаборатории физико-хуши м минералогии почв (М.Азимовой, А.Ахатовым, М.Назировкм, Р.ФаЙзио-вым, А.Холдаевым и др.) института.
Практическая ценность и реализация работ. Полученные материалы по характеристике минералогического состава, химических, физико-химических и структурно-сорбционннх свойств почв основных биоклиматических зон южного Узбекистана, их илистой и коллоидной фракций, а также по содержания, харахіеру трансформации и профильному распределению основных групп глинистых минералов послужат фундаментальной основой для усовершенствования диагностики и
-8-ютссиЗикации исследованных почв, оценки уровня плодородия и направления их развития.
Выявление процессов, обусловливающих преобразование минеральной массы и профильную дифференциацию отдельных групп глинис-vu>: минералов и оксидов в исследованных почвах в зависимости от особенностей условий почвообразования являются необходимой состав-нэп частью исследований, направленных на решение проблем генезиса почнешwx профилей.
Сбобдение полученных данных может служить также основой для прогноза эволюции минеральной массы, в частности, отдельных групп глй'/шстых минералов по профилю основных типов почв этого региона і з&риснмости от гидротермических и физико-химических условий ПОЧ-иообразования, а также прогноза ее влияния на свойства почв.
Содержащиеся в работе материалы и выводы используются в уччбнсм процессе на кафедрах почвоведения факультета почвоведения ТалГУ н Ташкентского сельскохозяйственного института.
Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертации, докладывались на У (Минск, 1977), УП (Ташкент, 1985) и УШ (Новосибирск, 1989) Всесоюзных съездах почвоведов, на Всесоюзном симпозиуме "Горные геосистемы внутриконтинентальных пустынь и полупустынь" (Алма-Ата, 1982), на Всесоюзной конференции (Ашхабад, (984, 1986), на республиканском совещании (Ташкент, 1980, 1982, 1983), на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения МГУ (1983), на Ученом совете Института почвоведения и агрохимии АН УзССР (1976, 196I, 1982, 1984, 1987). Работа опробирована (1989) на заседании Методического совета и Лабораторий Почвенного института им. В.В.Докучаева ВАСШШ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 работ, из них 2 монографии.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
девяти глав, выводов и предложений по использованию результатов
исследований. Объем текста страниц, таблиц , рисунков
Приложение состоит из стр. и включает рисунков и
тг.блнц. Список литературы состоит из наименований, р том
і|і!"!ЛО на иностранных языках.