Введение к работе
. Актуальность темы. Интенсификация сельскохозяйственного про-ізводства, сочетаясь с усиливающимся техногенным загрязнением при-юдннх сред, увеличивает антропогенное воздействие на почву, способное вызвать в ней необратимые и труднообратимые процессы, Бегущие к потерям почвенного плодородия, В этих условиях особое шачение приобретают наблюдения за данампкой почвенных процессов ї выявление тенденций, порождаемых воздействием на почву природных а антропогенных факторов.
Характеристика' хгшко-термодинашческого равновесия и на^гра-злений его смещения под влиянием внешних факторов позволяет судять о подвишгасти и. доступности элементов питания растениям, о тенденциях накопления элементов в почве, либо их потерь в атмосферу. Отсвда вытекает возможность прогнозировать направление почвенных процессов при изменении внешних условий, точнее определять оптимальные сроки и условия агротехнических мероприятий.
Термодинамическая оценка состояния почвенной системы осложнена в методическом отношении необходимостью измерять исходные термодинамические показатели без нарушения существующих is почве теріМОдшга&ическйх равновесий, .которое неизбежно при отборе почвенных образцов. Поте,нциометрическая методика измерения активностей иоиоэ в,полевых условиях in situ, позволяющая избежать этого нарушения, нуждается в долговременно:" практической апробации.
^Цель и задачи в сел г дований. Целью работы являлось установление закономерностей динамики термодинамических характеристик чернозема типичного мощного, таких как активности ионов почзенно-го раствора и термодинамические потенциалы почвенных реакций, под влиянием природных и антропогенных факторов.
В задачи исследований входило:
-
произвести долговременную практическую апробацию потенци-омэтрических-методик полевого определения активностей ионов, оценить статистическую достоверность получаемых данннх.
-
Исследовать суточную и сезонную динамику активностей ионов, кислотно-основных и окислительно-восстановительных характеристик, термодинамических потенциалов основных обменных и окислительно-восстановительных почвенных реакций чернозема типичного мощного, проследить характер воздействия на нее погодных фактотзов.
-
Проследить влияние распгшпет, внесения удобреый, орошения на химико-термодинамические характеристики почвенной системы чернозема.
4. Исследовать воздействие природных и антропогенных факто* ров /погодные условия, распашка, удобрения, орошение/ на'состояние окислительно-восстановительного равновесия неорганических форм азота в черноземе типичном мощном.
Научная новизна. Получены новые данные о закономерностях динамика активностей ионов и термодинамических потенциалов почвенных реакций под влиянием погодных и антропогенных воздействий в черноземе типичном мощном Левобережья"Лесостепи Украины. Установлено существенное влияние распашки и многолетненго орошения на химико-гермодинашческое состояние данного чернозема. Представ лены новые экспериментальные материала, характеризующие энергетическое состояние процессов катионного обмена и окислительно-восстановительных процессов с участием. элементов .питания растении и некоторых токсичных элементов в изучаемой почве» Представлены новые материалы по статистике пространственного разброса и времен*» ной изменчивости активностей ионов, окислительно-восстанозитель--ного потенциала, кислотности почвенного раствора чернозёма типичного мощного, на этой основе высказаны некоторые предложения к. производству полевых потенциометрических измерения» -Впервые получена комплексная характеристика-термодинамического равнозесна обменных процессов и окислительно-восстановительных систем в черноземе типичном мощном, позволяющая оценивать тенденции вытеснения, катионов в почвенный раствор, вероятность накопления или разрушения нитратов в почве и потерь азота в виде газообразных форм вря воздействии природных и антропогенных факторов, в частности орошения.
, Основные защищаемые положения.
1. Химико-термодинамическое состояние почвенной системы чернозема типичного мощного существенно зависит от .уровня гидротер-мичёекнх показателей, проявляя в случае окислительно-восстановительного потенциала формализуемые зависимости. Яовыаение влажности почвы, усиливая восстановитедьннв процессы, ведет к подкислена ередні интенсификации поглощения калия, аммония, натрия и частично кальция из почвенного раствора почвенным поглощающим комплек-. сом. Высокая летняя температура способна сильно интенсифщировать образование нитратов в черноземе^ одновременно обогащая почвенный раствор свободными электронами и протонами и ухудшая доступность растениям катионов Са2+, Kj" NHj, Na+ по данным соответствующих потенциалов»
2.'Распашка чернозема влечет га собой отчетливые явления деградации, выраженные в затруднении перехода кальция, катая и аммония в почвенный раствор из почвенного поглощаюдего комплекса за счег усиленного вытеснения иона-водорода, значительно подкисляющего среду, в интенсификации окислительных процессов, л частности нитрифйкациоявнх.
3. Многолетнее орошение поддерживающими нормама чернозема
типичного мощного ведет к заметному, хотя и нестабильному подще-
лачиванив почвенной среды /особенно в осенний период/. При этом,
в связи с интенсификацией нитратообразованая при высокой темпера
туре почвы />20С/ на участке многолетнего орошения возникает
термодинамическая'вероятность потерь почвенного азота в виде.мо
лекулярного газообразного азота Н2, о чем свидетельствуют вели
чины полного- азотного потенциала. Непосредственное действие поли
ва сказывается в усилении поглощения гатионов Са~+, К+, NHJ из
' почвенного раствора, то-есть в ухудшении их доступности растениям.
4. Сопоставление потенциалев окислительно-восстановительных
реакций соединений азота и констант равновесия этих реакций в
черноземе типичном мощном'свидетельствует о еуществовашга опреде
ленной термодинамической вероятности восстановления азота високих
степеней окисленностй через закись азота до молекулярного азота
и не далее, и в то не время окисления аммония вплоть до нитратов. Неорганические соединения азота положительных степеней окисленностй в исследуемом черноземе близки к равновесному между собой состоянии.
Практическая ценность -работы. Представленные в данной работе результаты исследований позволяют охарактеризовать доступность растениям элементов питания и подвижность некоторых токсичных элементов в .черноземе типичном мощном. На основе оценки тенденций накопления в почве нитратов и потерь азота из почвы в виде газообразных форм выдвинуты некоторые рекомендации относительно наиболее целесообразного внесения азотных удобрений. D результате долговременной практической апробации полевого потенциометричес- вого метода измерения термодинамических характеристик почзы предложена некоторые практические дополнения к этой мьтодике, пригодные для широкого применения.
Апробания работа. Результаты исследований, основ"ые положеним и выводы данной работы доложены и обсуждены на научних конференциях молодых ученых и специалистов при клети.уте почвоведе-
- 4 - * ния и агрохимии им. А.Н.Соколовского /г. Харьков, 19В6 - 1988 г.г/ Всесоюзном научно-производственном объединении по чаю и субтропическим культурам /г.Махарадзе-Анасеули, 1987г./, а также на Всесоюзном координационном совещании'"Антропогенная и естественная эволюция почв и почвенного покрова" при Институте почвоведения ж фотосинтеза АН ССР /Еущино, 1989г./, республиканской конференции "Экологические аспекты использования и охраны почвенных ресурсов Молдавии /Кишинев, 1990 г./, Всесоюзной научной конференции "Проблемы повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия" при Институте почвоведения и агрохимии АН УзССР /Ташкент, 1990 г./ Всесоюзном семинаре "Современные методы аттестации методик выполнения измерений" при Харьковском государственном университете ем. А.М.Горького /Харьков, 199Q г./.
Публикации. Материалы исследований опубликованы в 6 научных работах.
Структура к объем диссертации. Дисстертапиояная работа состо-ит из введения, 9 глав, выводов и предложений, списка использованной литературы. Общий объем работы ///страниц шлнноиясного текста. В тексте/^таблиц, ~рисунков. Список литературы насчкты-ваат /т^^названий, в том числв-32 источника на иностранных языках