Минералогические и органические компоненты аллювиальных почв центральной поймы р. Ока (стр. 7 )

дуемых фракций. Однако значения температур, при которых происходят преобразования образцов, варьируют в значительной степени (табл. 9). Температуры конца пиролиза термоактивной части органического вещества (количественно соответствующей гумусу, определенному методом Тюрина, табл. 1) возрастают с увеличением размерности частиц (эффект Г). Вместе с тем увеличивается и прочность связей данной группы гумуса. Пиролиз термоинертного органического вещества заканчивается (Ж) для фракции физического песка при самых низких температурах, затем следуют образцы почвы в целом, ила, мелкой и средней пыли. Эти различия обусловлены характером взаимосвязи органического вещества с минералогической составляющей. Зафиксировано увеличение прочности связи гигроскопической влаги при уменьшении размерности фракций (В).

Черным цветом обведены средние значения по ключевым участкам, остальные величины приводятся по опорным разрезам

Рис. 8. Распределение коэффициента термоактивности по профилю аллювиальных темногумусовых почв

Различие в содержании органического вещества между верхними (0-20) и нижними горизонтами профилей аллювиальных темногумусовых почв возрастает с увеличением размерности гранулометрических фракций. Количество гигроскопической влаги растет с уменьшением размерности частиц: физический песок – 0,2-1,3 % от массы сух. образца, средняя пыль – 1,0-4,0, мелкая пыль 2,8-7,1, ил – 10,4-13,7 и почва в целом – 1,4-7,9 (или соответственно 20-30, 25-35, 30-40, 40-50 и 35-50% от общей потери массы).

Проанализировано отношение термоактивной части гумуса к термоинертной (коэффициент термоактивности гумуса, Y, рис. 8). Снижение количества термоактивного органического вещества относительно термоинертной составляющей происходит с уменьшением размерности гранулометрических фракций. Вниз по профилю аллювиальных почв вместе со снижением общего содержания органического вещества происходит его частичный переход в термоинертную форму (уменьшение Y). В большей степени эта закономерность относится к фракциям физического песка, средней пыли и почве в целом. Значения коэффициента термоактивности, характеризующие аллювиальные темногумусовые почвы несколько выше, чем у распахиваемых аналогов (0,9-1,8 и 0,6-1,1 соответственно, для почв со схожим гранулометрическим составом). Наряду с разрушением термоактивной части гумуса в процессе сельскохозяйственного использования происходит уменьшение количества термоинертной составляющей. Это может свидетельствовать о некотором пополнении первой группы органического вещества за счет второй. Данный процесс протекает не настолько быстро, чтобы коэффициент термоактивности органического вещества при дегумификации остался неизменным.

Черным цветом обведены средние значения по ключевым участкам, остальные величины приводятся по опорным разрезам

Рис. 9. Вклад гранулометрических фракций в общее содержание термоактивного и термоинертного гумуса аллювиальных темногумусовых почв

Проанализирован вклад гранулометрических фракций аллювиальных почв в общее содержание гумуса двух выделенных выше групп (рис. 9). Отмечено, что термоактивное и термоинертное органическое вещество фракции физического песка вносит значительный пай в общее содержание гумуса почвы в слое 0-20 см и резко снижается вниз по профилю (содержание фракции в почве 39-73%). Вклад гумуса более тонких фракций медленнее снижается от верхних горизонтов к нижним. Наибольшее количество органического вещества по всему профилю, концентрируется во фракции ила.

Распределение гигроскопической влаги по фракциям разной размерности происходит следующим образом: пай илистой фракции составляет 50-90% от общего содержания гигроскопической влаги, мелкой пыли – 5-18, средней пыли – 2-7 и фракция физического песка – 3-21%. При этом вниз по профилю вклад илистой фракции возрастает, а физического песка – снижается.

Метод дифференциально-термического анализа позволил зафиксировать энергетические превращения образцов при их нагревании, дать им некоторую качественную и количественную оценку. Фракции разной размерности в значительной степени различаются характером выделения и поглощения энергии при их нагревании до 10000С (табл. 10). Габитус кривых фракций одной размерности, выделенных из аналогичных горизонтов разрезов ключевого участка, заметно варьирует. Это свидетельствует о значительном изменении качества органического вещества на местности (если учесть хорошую воспроизводимость результатов ДТА). В большей степени изменяются энергетические эффекты фракции мелкой пыли. Затем следуют ил, средняя пыль, почва в целом и физический песок.

По внешнему виду кривых ДТА можно отметить те же закономерности, что и по эффектам кривых ТГ. Экзотермические эффекты, обусловленные пиролизом разных по термоустойчивости групп гумуса, смещаются в сторону

Таблица 10. Кривые ДТА фракций разной размерности и аллювиальной тёмногумусовой гидрометаморфизованной почвы в целом (разрез 1)

Глубина образца, см	физический песок	средняя пыль	мелкая пыль	ил	почва в целом
0-3
3-22
30-40
65-75
100-110
130-140

низких температур с уменьшением размерности гранулометрических фракций. Характеристическая температура, при которой образец поглотил наибольшее количество энергии в результате испарения гигроскопической влаги, у фракции физического песка имеет наименьшие значения. В то время, как у частиц илистой размерности эта температура самая большая из изучаемых образцов.

Агротемногумусовые аллювиальные почвы выделяют значительно меньше тепла в результате пиролиза органического вещества, чем аллювиальные темногумусовые (за счет более низкого содержания гумуса). Однако габитус кривой ДТА сохраняет все термические эффекты присущие луговому аналогу. То есть при дегумификации не происходит уменьшения количества групп органического вещества разной термоустойчивости (всего их можно выделить 4).

Значения теплот сгорания термоактивной и термоинертной частей органического вещества (табл. 11), рассчитаны в ккал на 100г сух. образца и на 100г потери массы в пределах температурного интервала реакции (удельная теплота сгорания, Q/Δm). Теплоты сгорания гумуса гранулометрических фракций разной размерности снижаются в последовательности: мелкая пыль, ил, средняя пыль, физический песок (в соответствии с содержанием органического вещества). При этом удельные теплоты сгорания обоих групп гумуса возрастают с увеличением размерности частиц. Это свидетельствует о возрастании прочности, сложности и обуглероженности органических – органо-минеральных соединений от тонких гранулометрических фракций к крупным. Термоинертная часть органического вещества по сравнению с термоактивной характеризуется более высокой удельной теплотой сгорания. Отношение энергии, выделяемой при пиролизе термоактивной части гумуса, к энергии, выделяемой термоинертной составляющей (Yэнерг), возрастает вниз по профилю (в отличие от Y). Это в большей степени обусловлено увеличением удельной теплоты сгорания термоактивной части гумуса с глубиной. Кроме того, выявлено увеличение прочности связи гигроскопической влаги с образ-

Таблица 11. Некоторые термодинамические характеристики аллювиальных почв и гранулометрических фракций разной размерности

Изучаемая фракция (почва)	Поглощение тепла при испарении гигроск. влаги, ккал	Теплота сгорания, ккал	Yэнерг* (Qакт/Qин)
термоактивный гумус	термоинертный гумус
на 100г сух. образца (QH2O)	на 100г потери массы (QH2O/Δm)	на 100г сух. образца (Qакт)	на 100г потери массы (Qакт/Δm)	на 100г сух. образца (Qин)	на 100г потери массы (Qакт/Δm)
физ. песок	0,1-0,3	2-16	4,1-11,5	279-590	1,6-6,8	345-687	1,6-2,6
с. п.	0,1-0,5	4-13	5,3-15,0	226-495	3,4-12,0	182-313	1,2-1,6
м. п.	0,5-2,4	18-41	4,0-17,7	161-222	5,9-18,1	185-256	0,6-1,2
ил	3,6-4,5	25-36	6,5-12,3	129-201	4,8-15,0	73-143	0,8-1,8
Аллювиальные темногумусовые почвы	0,6-2,3	9-33	5,3-15,0	194-267	3,2-12,0	117-332	1,2-1,5
Агротемно-гумусовые аллювиальные почвы	0,1-1,0	9-27	4,0-8,1	195-561	2,0-5,8	111-540	1,2-1,9

*Коэффициент термоактивности гумуса энергетический

Условные обозначения см. рис. 9

Рис. 10. Вклад гранулометрических фракций в общую энтальпию пиролиза гумуса аллювиальных темногумусовых почв

цом (возрастание поглощаемой энергии на 100г гигроскопической влаги) при уменьшении размерности частиц и увеличении количества органического вещества.

Интерес представляет энергетический вклад, вносимый термоактивной и термоинертной частями гумуса гранулометрических фракций разной размерности в общую теплоту сгорания органического вещества почвы (рис. 12). От распределения гумусовых веществ разной термоустойчивости по фракциям (рис. 10) распределение энергии отличается возрастанием пая, вносимого группой фракций физического песка и некоторым снижением роли ила, что объясняется большей удельной теплотой сгорания органического вещества крупных фракций.

Выводы:

1.  На распределение гранулометрических фракций аллювиальных почв центральной поймы верхнего и среднего течений р. Ока наибольшее влияние оказывает характер пойменного седиментогенеза. Варьирование содержания частиц разной размерности по профилю и на местности в значительной степени определяет такие свойства исследуемых почв, как валовой химический, минералогический составы, количество и качество органического вещества.

2.  Валовой состав аллювиальных почв характеризуется бóльшим запасом биофильных элементов по сравнению с автоморфными бассейна реки. Признаки загрязнения микроэлементами (Zr, Sr, Rb, Cu, Ni, Y, Ga, Pb, As, Br) и их накопления отсутствуют. Только по Zn наблюдается некоторое увеличение концентрации (пока не превышающее ПДК) в верхних горизонтах аллювиальных темногумусовых почв.

3.  Минералогические и органические компоненты аллювиальных почв обуславливают значительный уровень их устойчивости к техногенным воздействиям. Так, при 50-ти летнем использовании аллювиальных темногумусовых почв в качестве сенокосных угодий основные показатели почвенного плодородия остаются практически неизменными. На распахиваемые же почвы в течение аналогичного периода агротехногенез оказал как отрицательное (дегумификация, ухудшение физических свойств, увеличение варьирования доступного калия, подщелачивание), так и положительные воздействия (повышеный уровень содержания подвижного калия в среднем, снижение зафосфачивания). При этом, в последние 20 лет использования агротемногумусовых аллювиальных почв практически не произошло деградационных изменений агрохимических свойств.

4.  Аллювиальные почвы характеризуются повышенным содержанием смектитовой фазы по сравнению с автоморфными бассейна р. Ока. Соотношение минеральных фаз в илистой фракции данных почв указывает на высокий уровень их потенциального плодородия. Однако, при снижении содержания гумуса набухающие минералы почвы, оказывают негативное воздействие на ее физические свойства. Распределение минералов илистой фракции в исследуемых почвах обуславливается главным образом гидродинамической активностью полых вод. Так: содержание смектитовой фазы в почвах крупной Дединовской поймы больше, чем в небольшом Сосновском расширении, где водные массы быстрее передвигаются в половодье. Содержание основных минеральных фаз илистой фракции значительно варьирует на местности и по профилю, что обусловлено как изменением содержания илистой фракции в почве (в большей степени), так и их соотношением в иле.

5.  Значительное содержание гумуса отмечено в аллювиальных темногумусовых почвах в целом и выделенных из них гранулометрических фракциях 1-5, <1, 5-10, >10 мкм (в порядке убывания). Каждая из фракций содержит как термоактивное органическое вещество (количественно соответствующее гумусу, определенному методом Тюрина), так и термоинертное. Отношение этих групп (коэффициент термоактивности) снижается с уменьшением размерности гранулометрических фракций, вниз по профилю аллювиальных почв и в результате дегумификации (при этом происходит некоторое пополнение первой части гумуса за счет второй). С увеличением размерности гранулометрических фракций органическое вещество обеих групп становится более инертным (возрастание значений характеристических температур и удельных теплот сгорания). Отношение теплот сгорания термоактивной части гумуса и термоинертной увеличивается вниз по профилю аллювиальных почв, что обусловлено ростом удельной теплоты сгорания термоактивного органического вещества с глубиной.

Рекомендации производству

Для приближения к потенциальному уровню плодородия агротемногумусовых аллювиальных почв следует: увеличить количество вносимых органических удобрений на этих склонных к гумусонакоплению почвах; более рационально применять минеральные (сокращение доз Р2О5 и локальное внесение К2О для выравнивания содержания подвижного калия).

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1.  Шишов особенности аллювиальных темногумусовых почв Окской поймы // Сборник студенческих научных работ. Вып. 10. – М.: Изд-во МСХА, 2004. – С. 234-239.

2.  Шишов тонкодисперсных фракций в аллювиальных темногумусовых почвах, варьирование их содержания по профилю и на местности // Труды 3-й научно-практической конференции «Экология речных бассейнов» - Владимир: , 2005. – С. 164-167.

3.  , , Шишов глинистого вещества почв поймы Оки и его функции в агротехногенезе // Науч. тр. Современные естественные и антропогенные процессы в почвах и геосистемах. – М.: Почв. ин-т им. , 2006. – С. 225-247.

4.  Шишов темногумусовые почвы Окской поймы в районе села Дединово, их агроэкологические свойства и динамика почвенных процессов // Проблемы почвоведения: Науч. тр. Почв. ин-та им. РАСХН. - М.: Почв. ин-т им. , 2006. – С. 174-198.

5.  Шишов некоторых агрохимических свойств аллювиальных почв среднего течения р. Оки // ж. Земледелие, № 6. – М.: 2006. – С. 7-9.