Введение к работе
Актуальность. Элементный состав почв – важнейший показатель их химического состояния, свойств и генезиса. Железо и марганец являются одними из наиболее распространенных и важнейших компонентов почв. Они могут существенно влиять на процессы почвообразования и активно в них участвовать. Химические элементы также необходимы для жизнедеятельности растений. Как недостаток, так и избыток Mn и Fe приводит к специфическим заболеваниям растений. Марганец и железо являются элементами с переменной валентностью. Их подвижность может изменяться при смене окислительно-восс-тановительных условий, что характерно для южно-таежной подзоны.
В подзолистых почвах содержится высокое количество как валовых, так и подвижных (извлекаемых ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8) соединений Mn и Fe. Исследованию динамики подвижных соединений Mn и Fe уделяется мало влияния. Однако изменение их содержания в течение вегетационного периода и под влиянием сельскохозяйственной деятельности может оказывать влияние на кислотность почвы, процессы гумусообразования, развитие растений и др. В свою очередь, содержание подвижных соединений марганца и железа зависит от типа почвы и ее факторов: кислотности, содержания и трансформации органического вещества, микробиологической деятельности, влажности и др.
Степень разработанности темы. Процессы изменения содержания подвижных и кислоторастворимых соединений марганца и железа по профилю почвы и в течение вегетационного периода до настоящего времени изучены недостаточно. В научной литературе мало сведений о содержании и закономерностях сезонной динамики подвижных и кислоторастворимых соединений марганца и железа в подзолистых почвах Северо-Востока Европейской части России. Имеющиеся научные публикации по этому вопросу касаются, как правило, либо других регионов, либо других типов почв.
Таким образом, изучение содержания и поведения марганца и железа в почве является важным направлением в исследованиях генезиса подзолистых и дерново-подзолистых почв.
Цель работы. Исследовать динамику содержания подвижных и кислоторастворимых соединений марганца и железа в подзолистой почве под лесом и в ее антропогенно измененном аналоге - агродерново-подзолистой почве в течение вегетационного периода.
Задачи исследований:
-
Изучить содержание, запасы и распределение по почвенному профилю подвижных и кислоторастворимых соединений марганца и железа в почвах под лесом и под пашней.
-
Исследовать сезонную динамику подвижных и кислоторастворимых соединений марганца и железа, кислотности, влажности почвы, содержания общего и лабильного углерода гумуса в почвах под лесом и под пашней.
-
Оценить связь между содержанием подвижных и кислоторастворимых соединений Mn и Fe и свойствами почвы.
Научная новизна. Впервые изучено изменение содержания подвижных и кислоторастворимых соединений марганца и железа в подзолистых почвах Кировской области в течение вегетационных периодов. Определены их запасы по горизонтам и по слоям почвы. Исследована связь между изучаемыми элементами и свойств почв, погодными условиями, влияние антропогенной деятельности (сельскохозяйственное освоение) на содержание и динамику данных элементов в течение вегетационного периода.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные данные позволяют углубить теоретические знания по содержанию, профильной и сезонной динамике подвижных и кислоторастворимых соединений марганца и железа в подзолистых и агродерново-подзолистых почвах Кировской области. Выявленное содержание подвижных и кислоторастворимых соединений марганца и железа и их динамика дополняют данные экологического мониторинга почв Кировской области. Полученные данные могут быть использованы при изучении генезиса подзолистых почв, для практического применения почвенно-агрохимическими и мелиоративными службами региона.
Положения, выносимые на защиту. 1. В подзолистых почвах содержание подвижных соединений марганца и железа имеет выраженную сезонную динамику в течение вегетационного периода.
2. Кислоторастворимые соединения марганца и железа являются относительно консервативными в течение вегетационного периода.
3. Сезонная динамика содержания подвижных соединений марганца и железа имеет общие тенденции в разные годы исследования, несмотря на различия гидротермических условий.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается использованием общепринятых в почвоведении методов отбора и анализа проб и использованием методов статистической обработки данных (дисперсионного и корреляционного анализов). Результаты работы доложены и обсуждены на всероссийских научно-практических конференциях "Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития", Киров, 2008; "Современные проблемы биомониторинга и биоиндикации", Киров, 2010; "Биологический мониторинг природно-техногенных систем", Киров, 2011; на молодежных чтениях "Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов", Санкт-Петербург, 2011; "Законы почвоведения: новые вызовы", Санкт-Петербург, 2013. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 из них в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 200 страницах, содержит 2 таблицы, 62 рисунка. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов. Список литературы включает 175 источников, в т.ч. 16 на иностранных языках.
Выражаю свою огромную благодарность Л.Н. Шиховой, Е.М. Лисицыну, И.А. Устюжанину, Е.В. Дабах, А.С. Фриду, Н.Б. Хитрову за участие и содействие в исследованиях, помощь в выполнении отдельных анализов, критические замечания, а также моральную поддержку.
