Главная страница
Навигация по странице:

  • © 1995 г. В. А. Большаков, Л. П. Орлова, М. С. Симакова, Н. А. Муромцев, 3. Н. Кахнович, И. В. Резников

  • Российская академия наук I i почвоведение


    Скачать 1.31 Mb.
    НазваниеРоссийская академия наук I i почвоведение
    Анкор791-pochvovedenie-1995-4.docx
    Дата11.07.2018
    Размер1.31 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файла791-pochvovedenie-1995-4.docx
    ТипДокументы
    #19633
    страница9 из 25
    1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   25

    =^=^^= ХИМИЯ ^^^^^^=^^^^=^=

    почв

    УДК 631.6

    ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ И АГРОТЕХНИКИ НА ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ГЛЕЕВАТЫХ ПОЧВ, ДРЕНАЖНЫХ И ПОЧВЕННЫХ ВОД

    © 1995 г. В. А. Большаков, Л. П. Орлова, М. С. Симакова, Н. А. Муромцев,

    3. Н. Кахнович, И. В. Резников

    Почвенный институт им. В.В. Докучаева Поступила в редакцию 28.04.94 г.
    Показано, что. влияние осушения проявилось главным образом в подпахотных горизонтах в увеличении в них обменного алюминия, поглощенных оснований, содержания аморфных форм железа. На свойства пахотного горизонта основное влияние оказали агротехнические мероприятия, приведшие к увеличению содержания гумуса, подвижного фосфора и обменного калия, снижению всех форм кислотности. На полях с осушенными дерново-подзолистыми глееватыми суглинистыми почвами выявлено более высокое содержание солей в дренажных водах по сравнению с почвенными. Концентрации тяжелых металлов в водах реки Воря, являющейся приемником дренажного стока, нередко превышали предельно допустимые значения.

    В Российской Федерации к настоящему времени осушено более 6 млн. га заболоченных земель, большую часть которых составляют пахотные почвы. В Московской обл., например, из 529 тыс. га заболоченных земель осушено более 190 тыс. га. Обычно объектами осушения в южно-таежной подзоне, помимо аллювиальных луговых и аллювиальных лугово-болотных почв, являются дерново-подзолистые глееватые и глеевые преимущественно тяжелого гранулометрического состава почвы. На таких почвах наряду с осушением рекомендуется глубокое рыхление, внесение органических, минеральных удобрений, а также известкование всей взрыхленной толщи почв [1,3, 10].

    Осушение и глубокое рыхление изменяют не только скорость стока, но и его миграционные пути. Влага поступает в дрены в виде поверхностного стока и внутрипочвенного по пахотному горизонту. Например, данные Клименко [2] свидетельствуют о том, что на осушенных почвах Калининградской обл. 43% дренажного стока формировалось за счет поступления воды из пахотного слоя, 28% - за счет поверхностного стока и только 29% мигрировало через подпахотный горизонт. На осушенных полях с глубоким мелиоративным рыхлением влага движется в дрены по всей рыхлой толще, что усиливает вынос химических веществ из почв и повышает опасность загрязнения ими природной среды [4, 6, 7].

    Нами проведены комплексные исследования осушенных дерново-подзолистых глееватых почв сложенных покровными тяжелыми суглинками (Можайский р-н Московской обл.).

    Осушение проведено закрытым гончарным дренажом с междренным расстоянием 15 - 18 м и глубиной закладки дрен - 1.0 - 1.2 м.

    Осушенные в 1975 и 1983 гг. поля (соответственно отделения Некрасово и Храброво) неоднородны по мезо- и микрорельефу. В пределах поля, осушенного с 1975 г., четко выделяются волнистый приречной склон к реке Воря и выположенная водораздельная часть. На всех его частях сохранился микрорельеф в виде потяжин, западин, микробугров разной величины и формы с относительными превышениями в 30 - 80 см. Осушенное поле в 1983 г. имеет пологоволнис-тый рельеф и включает обширное мезопониже-ние неправильной формы и приподнятую плоскую часть, изобилующую микрозападинами и потяжинами.

    Неоднороден и почвенный покров осушенных полей. Фон в обоих случаях составляют дерново-подзолистые слабоглееватые почвы. В потяжинах, западинах и мезопонижениях формируются дерново-подзолистые глееватые почвы; на пологих склонах, приподнятых выравненных участках -дерново-неглубоко- и глубокоподзолистые почвы, а на выпуклых микро- и мезосклонах - дерново-подзолистые преимущественно средне-эродированные почвы.

    Благодаря микронеоднородности почвенного покрова полей влиянию осушения подверглись как разной степени оглеенные, так и неоглеен-ные дерново-подзолистые почвы. Наблюдения за изменением режима влажности и свойств почв проведены на дерново-подзолистых глееватых почвах, безусловно требующих осушения, и на


    дерново-подзолистых почвах, не требующих осушения. Последние исследованы как эталоны, к которым могут приближаться глееватые осушенные почвы, и для выявления влияния осушения на свойства автоморфных почв.

    Основные разрезы, скважины для изучения режима влажности, отбора образцов почв и почвенных вод были заложены на дерново-подзолистых глееватых и дерново-подзолистых неоглеен-ных почвах как на осушенных полях, так и на не-осушенных их аналогах. В прогибе приречного склона поля, осушенного в 1975 г., режимные наблюдения проводили вокруг раз. 2, на приводо-раздельной части этого поля - вокруг разр. 3, а также разр. 1 и 4, заложенных на неосушенном рядом расположенном поле. На поле, мелиорированном в 1983 г., наблюдения проводили вокруг разр. 5,6,7 и разр. 8 на немелиорированном поле. Разр. 2, 3, 7 представляют дерново-подзолистые глееватые осушенные почвы, 4, 8 - дерново-подзолистые глееватые неосушенные, а 1 и 5 - дерново-подзолистые неосушенные и осушенные соответственно; разр. 6 расположен в самой нижней части осушенного (в 1983 г.) поля и характеризует перегнойно-глеевую осушенную почву.

    Почвообразующими породами на всех объектах являются покровные крупнопылеватые отложения, преимущественно легкоглинистого состава. Крупнопылеватая фракция составляет по массе 52 - 63% в верхней части профиля и 42 - 55% - в нижней. Вариабельность гранулометрического состава почвообразующих пород на всех вариантах объектов невелика. Валовой химический состав также свидетельствует об идентичности отложений, на которых сформировались рассматриваемые почвы полей.

    В верхней части профиля наблюдается облегчение гранулометрического состава. Пахотный горизонт почв имеет преимущественно средне-суглинистый состав. По содержанию ила и глинистых частиц наблюдается довольно резкая дифференциация профилей. Валовой химический состав также показывает четкую дифференциацию профилей по распределению оксидов железа, алюминия, кальция, магния. Верхние горизонты почв обеднены илом, полуторными оксидами и оксидами кальция, магния и относительно обогащены кремнеземом. Однако в пахотных горизонтах большинства разрезов содержание кальция более высокое, чем в подпахотных, что явно связано с внесением извести. Накопления ила и полуторных оксидов в гор. В не наблюдается, что характерно для дерново-подзолистых неоглеен-ных и оглеенных почв, формирующихся на некарбонатных покровных отложениях. Мощность облегченной части профиля дерново-подзолистых глееватых осушенных и неосушенных почв (до гор. В), в которой происходит наиболее активный влагооборот, колеблется от 44 до 47 см, в том числе пахотного слоя - от 16 до 30 см. В дерново-подзолистых почвах эти слои имеют соответственно мощность 37 - 39 см и 20 см [9].

    Физико-химические и агрохимические характеристики почв осушенных и неосушенных полей приведены в табл. 1. Они свидетельствуют о том, что все почвы сильнокислые, начиная с подпахотного горизонта: для них характерны малые величины рН солевых суспензий (3.6 - 4.4), высокая гидролитическая кислотность, а также наличие большого количества обменного алюминия. Пахотные горизонты всех почв в отделении Некрасове имеют близкую к нейтральной или нейтральную реакцию; пахотные же горизонты мелиорированных и немелиорированных почв в отделении Храброво имеют средне- и слабокислую реакцию.

    Все почвы имеют низкое содержание поглощенных катионов. Вниз по профилю емкость поглощения увеличивается, достигая максимума в почвообразующей породе. Содержание поглощенных оснований минимально в гор. А2 и А2В. Исключение составляет почва разр. 6, которая относится к типу торфяных низинных освоенных почв, подтипу перегнойно-глеевых низинных освоенных. В этой почве высокое содержание гумуса - 7.8%. Перегнойный горизонт - мощный (до 40 см); насыщенность основаниями высокая по всему профилю. Мощность гумусового горизонта в остальных почвах осушенных и неосушенных полей разная и связана с глубиной распашки. Ниже пахотного горизонта содержание гумуса резко падает до 0.2 - 0.4%. Содержание гумуса в осушенных и неосушенных дерново-подзолистых глееватых почвах выше, чем в дерново-подзолистых (разр. 1 и 5), расположенных на тех же полях.

    Для анализа гумусового состояния почв были дополнительно собраны образцы. Аналитические данные показали большую пестроту в содержании гумуса. На полях, осушенных в 1975 г., содержание гумуса в разных точках опробования изменялось от 2.5 до 7.3%, а на полях, осушенных в 1983 г.-от 1.2 до 8.1%.

    В статье Симаковой, Гельцер [9] рассмотрено влияние осушения на свойства почв. Оно оценено на основе статистической обработки массовых данных. Отмечено, что изменения в пахотном горизонте связаны прежде всего с хозяйственной деятельностью (нормы, состав вносимых удобрений), которая перекрывает влияние дренажа; в них увеличивается содержание поглощенных оснований, подвижных форм фосфора, обменного калия, снижаются все формы кислотности. Изменения же в подпахотных горизонтах связаны в основном с действием осушения, приводящего к изменению водно-воздушного режима почв, направленности процессов, усилению передвижения


    № разреза, горизонт, глубина, см

    Гумус, % по Тюрину

    рН

    Обменная кислотность по Соколову

    Гидролитическая кислотность по Каппену

    Обменные основания по Шолленбергеру

    Р205 по Кирсанову

    >5 О

    о§ о 8

    N

    F203, %

    водный

    солевой

    А1

    Н

    Са

    Mg





    общий, % по Кьельдалю

    гидролизу е-мый, мг/100 г по Тюрину

    по Мера и Джексону

    по Тамму

    мг-экв/100 г

    мг/100 г









    Осушенные дерново-подзолистые глееватые почвы

    Таблица 1. Физико-химические и агрохимические показатели почв осушенных и неосушенных полей


    17.9 8.9 11.0 11.9 14.5 8.5 4.8 6.9 8.0 9.8 11.2


    4.9 3.2 4.6 5.3 6.7 1.9 2.0 3.4 4.0 5.0 6.2


    62.5 5.8 9.0 16.9 16.0 16.6 •24.4 18.8 24.7 33.8 30.4


    1.6 7.5 5.7 4.7 3.1 3.7 2.9 2.6 2.3 2.1 6.0

    122.8 16.0 16.9 19.0 17.8 12.8 11.6 17.8 19.6 21.8 23.1
    39.7 8.9 14.2


    6.3 3.6 3.7 3.8 4.3 5.2 3.8 3.8 3.8 4.2 4.8
    4.8 5.0 5.4

    0.3

    0.05

    0.02

    0.04

    0.03

    0.15

    0.04

    0.05

    0.04

    0.03

    0.03
    0.4

    0.05

    0.03
    0.10

    0.04

    0.04

    0.03

    0.01

    0.2

    0.05

    0.03

    0.03

    0.04

    0.03
    0.1

    0.05

    0.04

    0.03

    0.04


    Не опр.


    0.1 0.04 0.03 0.04


    Не опр.

    3, А пах 0 -16
    A2Bg 27 - 37
    Big 54-65
    B2g 75 - 85
    BCg 140 - 150

    7, А пах 0 - 10
    A2g 16-26
    A2Bg 35 - 44
    Big 44-57
    B2g 67 - 76
    BCg 150-160
    6, А пах 0 - 20 ABg 33 - 40 Big 74-81
    4, А пах g 0-15
    A2Bg 26 - 37
    Big 46-60
    B2g 70 - 80
    BCg 150- 160

    8, А пах g 0 - 25
    A2g 25 - 35
    A2Bg 35 - 45
    Blg51 -61
    B2g 84 - 96
    BCg 150- 160
    5, А пах 0- 10
    A2 20-27
    A2B 27 - 37
    Bl 47-55

    B2 65 - 75 ВС 150- 160
    1, АпахО- 10 A2B 20 - 30 Bl 50-60 B2 80 - 90 ВС 140- 150

    5.4 0.3 0.3 0.2 0.2 2.2 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2
    7.8 1.0 0.3
    2.3 0.3 0.2 0.1 0.1 2.8 0.4 0.3 0.2 0.2 0.3
    1.7 0.3 0.3 0.3 0.2 0.2
    2.2 0.4 0.3 0.2 0.1

    7.0 4.8 5.1 5.4 6.0 6.4 5.1 5.2 5.3 6.1 6.6
    5.9 7.0 7.2
    7.1 5.0 4.9 5.4 6.1 5.9 5.4 5.2 5.2 5.6 6.2
    5.6 5.2 4.9 4.6 5.1 6.9
    7.2 5.4 5.0 6.0 7.3


    1.7 1.2 0.7 0.2


    Отсутствуют 0.06 0.08 0.04 0.04

    1.8

    1.4

    0.8

    0.06

    0.02


    Отсутствуют

    0.02 0.02 0.02 0.02 0.02

    4.5 4.3 4.7


    10.0 18.4 27.1


    20.9 16.4 16.6


    1.6

    3.7 5.2


    Осушенная перегнойно-глеевая почва

    0.05 | 0.02 Отсутствуют Отсутствуют


    7.7 3.0 3.9 4.8 3.9 1.4 1.9 3.1 3.9 5.2 6.7


    1.2 6.1 6.6 4.2 2.4 5.8 5.0 4.3 3.7 1.0 0.8


    15.1 6.9 6.9 8.3 7.9 6.0 4.5 5.9 6.7 8.6

    11.0


    30.5 13.4 16.0 16.5 12.3 17.3 15.6 19.0 18.3 20.0 19.6

    39.7 17.8 15.2 6.0 14.7


    6.4 3.8 3.6 3.8 4.2 4.8 4.0 3.8 3.8 3.9 4.3

    4.5 3.9 3.6 3.4 3.6 5.2

    6.4 4.2 3.7 4.4 5.6

    Неосушенные дерново-подзолистые глееватые почвы

    Отсутствуют

    0.04 0.04 0.02 0.02 0.02 0.04 0.02 0.02 0.02 0.02


    0.08

    2.1

    0.8

    0.1

    0.04

    0.4

    0.8

    1.0

    0.4

    0.1


    15.7 2.8 10.6 17.6 12.0 17.0 16.2 11.7 12.1 16.4 20.9

    6.6 0.4 2.3 3.8 7.9


    0.1

    0.08

    0.5

    2.3

    1.8


    4.6 3.8 6.6 8.0 5.9 1.7


    0.9 0.6 2.1 3.0 4.0 5.1


    4.9 2.5 7.2 8.8 11.5 14.8


    Осушенная дерново-подзолистая почва

    0.04 0.04 0.02 0.04 0.08

    Отсутствуют

    27.1 23.5 13.8 13.4


    33.2 7.5 4.2

    20.3


    2.0 4.4 5.9 2.5 1.0


    14.5 10.1 10.2 12.6 14.5


    4.1 3.2 4.1 5.4 6.3


    Неосушенная дерново-подзолистая почва

    0.4 1.7 0.2


    Отсутствуют

    0.03 0.06 0.06

    Отсутствуют

    7.9 2.8 1.9 3.7 3.7 10.9 6.1 4.2 3.7 5.1 3.7
    13.3 3.7 4.2
    5.1 6.1 4.2 3.7 3.3 9.3 6.1 6.1 4.7 1.9 2.1
    10.2 6.1 5.2 4.2 4.2

    15.4 6.1 4.9 2.8

    1.1

    1.58

    1.45

    1.58

    1.64

    0.81

    2.66

    1.48

    1.40

    1.41

    1.46
    0.82 1.24 1.42
    1.09

    2.0

    1.49

    1.40

    1.22

    1.41

    2.02

    1.76

    1.86

    1.62

    1.78
    0.82 0.75 1.44 1.60 1.59 1.40
    1.04 1.81 1.66 1.39 1.32


    веществ по профилю в связи с более быстрым обсыханием пахотного горизонта. В подпахотных горизонтах отмечено увеличение содержания обменного алюминия, поглощенных оснований, уменьшение содержания форм аморфного железа и др.

    На осушенные поля вносили по 40 - 60 т/га органических удобрений в 2 - 3 года, ежегодно по 3 - 4 ц/га суперфосфата, L5 - 3 ц/га хлористого калия, 2-5 ц/га аммиачной селитры и мочевины, 1-5 ц/га нитрофоски и нитроаммофоски. Удобрения вносили в почву или применяли в виде внекорневой подкормки. Вносимые органические удобрения обеспечили положительный баланс гумуса в пахотном горизонте осушенных глееватых почв. Через 10-12 лет после мелиорации выявлено даже некоторое увеличение содержания гумуса по сравнению с неосушенными аналогами. Содержание подвижных питательных веществ во всех почвах высокое.

    На опытных полях в различные годы наблюдений выращивали многолетние травы, горохо-овсяную смесь, озимую пшеницу или ячмень, кормовую свеклу и кукурузу.

    Исследование почвенно-грунтовых вод опытных полей с 1987 по 1991 гг. проводили с целью оценки влияния мелиоративных и агротехнических мероприятий на химический состав почвенных, дренажных и речных вод. Пробы почвенных вод брали из буровых скважин с пробных площадок вблизи основных разрезов. На глееватых почвах верховодка сохранялась в скважинах в течение всего вегетационного периода, но уровень ее был подвержен резким колебаниям. Пробы дренажных вод с поля, осушенного в 1975 г., отбирали из двух коллекторов, сбрасывающих дренажные воды в реку Воря. Положение коллекторов позволило регулярно проводить замеры величин дренажного стока и расчеты его динамики за вегетационный период. Речную воду отбирали из реки Воря значительно ниже выхода обоих коллекторов. На объекте осушения 1983 г. дренажные воды отбирали из дренажного колодца, замер дренажного стока в котором был затруднен и его учет не проводили (величину дренажного стока для этого объекта условно принимали равным дренажному стоку на объекте осушения 1975 г.). Площади водосборов коллекторов на дренированных участках рассчитывали по плану расположения коллекторно-дренажной сети, взятому из проекта мелиорации.

    В образцах природных вод определяли величины рН, содержание органических веществ, основных элементов питания (азот, фосфор, калий, кальций), железа, алюминия, кремния и ряда тяжелых металлов. В некоторых образцах проводили гель-хроматографическое разделение органо-минеральных комплексов по молекулярным весам.

    Дренажные и почвенные воды осушенных и контрольных участков содержали 0.1 - 0.6 г/л солей; в ряде случаев сумма солей достигала 4-5 г/л, но это, как правило, было связано с предшествующим внесением удобрений нерационально большими дозами.

    Щелочно-кислотные условия вод были подвержены сильным изменениям в течение периода наблюдений (рН колебалось в пределах 5.9 - 8.4), обусловленным изменчивостью активности ми-кробиоты почв, составом вносимых в почву удобрений и мелиорантов. Из катионов преобладающими в составе изученных вод являлись кальций и калий, их содержание варьировало в пределах от 5 до 250 мг/л и 1 - 540 мг/л соответственно; из анионов - наибольшие концентрации отмечены для бикарбонатов (18 - 1300 мг/л) и хлора (7 - 770 мг/л). Концентрация фосфора в них колебалась от 0.1 до 8 мг/л.

    Содержание органических веществ в исследуемых водах изменялось в пределах от 1 до 1000 мг/л, соответственно резко варьировало и содержание общего азота в них (0.1 - 157 мг/л). Наибольшее содержание органических веществ в дренажных и почвенных водах отмечалось в весенний период, к осени оно значительно уменьшалось. Эта же закономерность наблюдается и по другим компонентам и нарушается лишь сроками и нормами вносимых удобрений и мелиорантов.

    Колебания содержания химических компонентов в водах составляют 2-3 порядка и наиболее сильно варьируют органическое вещество и азот. Эти вариации обусловлены природными и антропогенными факторами. Если судить по хлору -элементу, обладающему высокой миграционной способностью в ландшафте, то природные и антропогенные факторы, связанные с привносом его в почвенную толщу из атмосферы, обуславливают изменение концентрации элемента в почвенных растворах немелиорированных участков в пределах одного порядка (10-60 мг/л), а природные и антропогенные факторы, связанные не только с привносом хлора из атмосферы, но и интенсивным применением удобрений, обуславливают его варьирование в пределах двух порядков (10-800 мг/л).

    Учитывая высокую вариабельность состава почвенно-дренажных вод, их динамичность во времени и пространстве, очень сложно вычленить влияние одного или нескольких факторов на состав вод по индивидуальным, точечным данным, строго приуроченным к конкретному времени и месту отбора. Поэтому мы представили их в виде средних (средневзвешенных) данных, характеризующих состав дренажных и почвенных вод осушенных и неосушенных участков за трехлетний период наблюдений (1988 - 1990 гг.).


    Компонент

    Объекты наблюдений

    отделение Некрасово

    отделение Храброво

    осушенный участок

    контроль

    осушенный участок

    контроль

    дренажные воды

    почвенные воды

    дренажные воды

    почвенные воды

    рН

    Органическое вещество

    N

    Р

    К

    Са

    Mg

    Na

    CI

    S

    Si

    Al

    Fe

    Zn

    Cu

    Mn

    7.2 144 19.8 4.62 82 105 37 32 182 11.3 6.3 1.8 1.24 0.04 0.14 1.25

    6.9

    7.0

    0.5

    0.84

    0.9

    54

    16

    11

    41 9.3 5.7 1.0 0.09 0.02 0.04 0.11

    6.6

    2.9 0.8 0.14 1.5

    22 6.8 7.9

    44 6.6 9.2 0.8 0.12 0.02 0.05 0.07

    7.1

    86 7.0 0.83

    21

    39

    12

    11.5

    40 6.0 5.0 1.4 1.38 0.03 0.06 0.65

    6.8

    8.9

    1.5

    0.44

    1.5

    35

    11 9.5

    49 8.2 6.0 1.0 0.22 0.01 0.02 0.08

    6.8

    7.2

    1.9

    0.62

    1.2

    23 8.3 8.3

    19 7.4 6.5 1.0 0.27 0.02 0.04 0.24
    1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   25
    написать администратору сайта