Введение к работе
Актуальность работы. Агрегаты и -поры в гумусово-аккумулятивном горизонте формируются, главным образом, через взаимодействие тонкодисперсных минеральных фракций с органическими шшествами (преимущественно специфической природы), и задачи «змплексксго изучения почв требуют совместного рассмотрения jcex факторов агрегации (роль органических веществ, грануломет-зического и минералогического составов).
Собственно с осознания того, что структура почвы есть функция от содержания и состава в почве высокодисперсных минеральных компонентов и органического вещества, агрегатообразова-*ие стало восприниматься в неразрывной связи с гумусообразова-пием, причем основные принципы такого подхода были сформулиро-заны уже в первой половине XX века в работах К. К. Гедройца, .1 К Антипова-Каратаева, П. Б. Вершинина, А. Ф. Тюлина, Д. В. Хана, эднако не получили достаточного развития. Было показано, что зсе процессы обмена, адсорбционные, слипания - приводящие к изменению поверхностных свойств частиц различной природы и круп-гасти,должны способствовать их агрегированию и, в известной мере, предопределять форму агрегатов. Таким образом продолжение работ подобного рода с учетом новейших достижений в области химии гумусовых веществ и физики твердых фаз почвы становится все Эолее актуальным.
Агрегатообразование является основным условием, определяющим возможность наиболее полного использования в земледельческой практике жидких, твердых и газообразной фаз почвы и при условии оптимального обеспечения растений элементами минерального питания определяет ее плодородие, которое по своей сути "есть способ организации фаз и компонентов, характеризующий степень соответствия ее свойств и режимов требованиям растений" (Аксенов, 1990). Высокий уровень плодородия в таком понимании отражает оптимальное (или близкое к нему) соответствие показателей свойств почв, в том числе структурного состояния, биологическим особенностям растений. Это проявляется в наиболее интенсивном протекании процесса фотосинтеза, и, опосредованно, в процессах трансформации образующегося ОБ в почве. В выражении И А. Косты-чева "растения делают почву" заключена основа существования и плодородия почвы. Нарушение биоэнергетического круговорота при
вовлечении почв в обработку приводит не только к снижению содержания, запасов и изменению качественного состава гумуса, но и к ухудшению структурного состояния. Связь между этими негативные: процессами хотя и очевидна, однако далеко не однозначна и для более- корректной интерпретации характера этой связи необходимы исследования с позиций способности к агрегации целинных почв и их пахотных аналогов.
Как уже указывалось, едва ли не главную роль в процессах агрегатообразования гграет ОБ. Однако в настоящее время не вполне ясна роль в явлениях упрочения внутренних связей в агрегатах различных фракций гумусовых веществ (ГВ), остается открытым вопрос о тождестве их состава в агрегатах различной крупности, и круг вопросов может быть расширен. Поэтому определенные перспективы их решения связаны с изучением распределения гумуса, фракционного состава ГВ, гранулометрического и минералогического составов на агрегатном уровне, что,кроме того, позволяет вернуться к первоначальному взгляду на сущность возникновения специфической почвенной формы организации - агрегата.
В настоящее время большая часть работ, имеющих отношение к изучаемой проблеме, касается все более детального изучения состава и свойств ГВ и органо-минеральных взаимодействий. С другой стороны изучением почв на агрегатном уровне продолжают заниматься, в основном, в традиционном аспекте физики твердых фаз почвы, т. е. с точки зрения содержания в почве разных по размерам фракций, водно-физических и других свойств. Работы же, касающиеся изучения зависимости структурно-агрегатного состояния от содержания и состава гумуса, датируются 20-60 годами (Анти-пов-Каратаев с соавт., 1948; Квасников, 1927,1928; Саввинов, 1931; Сидери, 1935; Тюлин, 1934, 1946, 1955, 1958; Хан, 1969), причем для региона Среднего Поволжья они единичны (Колоскова, Еелоножко,1966; Колоскова, Куликова, 1969; Демина, 1988, 1991).
Цель работы. Используя подход сопряженного изучения процессов гумусообразования и структурооСразования в естественны} и нарушенных обработкой гумусовых горизонтах темно-серой и серой лесной почвы,оценить вклад ОБ почвы, фракционного составг ГЕ :. :,{пнєралсг;іче:-.-::іх компонентов в агрегацию.
Основные ?2zs4H исследования.
1. Определить гранулометрический-v микроагрегатный состав
образцах их гумусово-аккумулятивных горизонтов темно-серой и
эрой лесной почвы и их пахотных аналогов.
-
Изучить распределение фракций.водопрочных агрегатов в роцессе дифференцированного структурно-агрегатного анализа в Бразцах из гумусовых горизонтов целинных и пахотных почв.
-
Изучить содержание гумуса и фракционный состав ГВ в очвенных образцах и образцах фракций водопрочных агрегатов из азличных слоев гумусово-аккумулятивного горизонта.
-
Изучить гранулометрический и минералогический составы в бразцах водопрочных агрегатов из различных слоев гумусово-ак-умулятивного горизонта.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые роведено сопряженное изучение процессов гумусообразования и труктурообразования в естественных и нарушенных обработкой об-азцах из гумусовых горизонтов серых лесных почв Среднего По-олжья, сделана попытка оценки вклада ОЕ, фракционного состава Е и минералогических компонентов почвы в агрегацию. Обнаружены акономерные изменения гранулометрического, минералогического оставов, содержания гумуса и состава ГВ в водопрочных агрега-ах гумусово-аккумулятивяого горизонта в зависимости от их раз-ера. Выявлен характер этих изменений с уменьшением размера во-опрочных агрегатов и особенности его проявления в гумусовом оризонте с глубиной. Полученные данные дополняют общие предс-авления о процессах агрегации лесостепных почв.
Путем сравнения характеристик агрегатов гумусовых горизон-ов целинных почв и их пахотных аналогов установлено, что усло-ия агрегации неодинаковы в различных слоях гумусового горизон-а и что степень агрегированное почвенной массы зависит от одержання OB и фракционного состава ГВ. Одной из причин ухуд-ения структурного состояния пахотных почв может быть нарушение стественного сложения гумусовых горизонтов. Результаты иссле-ований вскрывают направленность изменений, происходящих на ровне агрегатов с органическими и минеральными компонентами зердых фаз почвы при сельскохозяйственном использовании почв,и еобходимы для углубления теоретических основ и решения практи-еских задач регуляции структурного состояния обрабатываемых гесстепных почв.
Защищаемые положения. В гумусовых горизонтах серых лесных почв с уменьшением размера в водопрочных агрегатах уменьшается содержание гумуса и наиболее гидрофильных и наименее высокомолекулярных компонентов ГВ, причем данная закономерность ослабевает к нижней части гумусово-аккумулятивного горизонта.
В верхней части гумусово-аккумулятивного горизонта образование водопрочных агрегатов определяется в первую очередь процессами трансформации ОБ, в нижней части - агрегация осложнена наложением элювиальных процессов при усилении роли минеральной компоненты.
Изменение количества и соотношения категорий ОБ и нарушение естественного сложения гумусово-аккумулятивного горизонта при вовлечении почв в обработку связано с ухудшением структурно -агрегатного состояния пахотного слоя.
Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены на XII конференции почвоведов, агрохимиков и земледелов Среднего Поволжья и Урала (Казань, 1991), семинаре "Проблемы сохранения почвенного плодородия" (Пенза, 1991), конференциях молодых ученых факультета почвоведения МТУ "Современные проблемы почвоведения и экологии" (Мэсква, 1993,1994), итоговых научных конференциях КГУ 1992, 1993 г. г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы и приложений. Изложена на 158 страницах машинописного текста. Включает 3 таблицы и ЕЗ рисунка. Приложения включают 2 таблицы и 2 рисунка. Список литературы включает 191 наименование, в том числе 54 иностранных.