909

УДК 504.53.062.4

К.А. Проничева,

ФГБОУ ВО Тюменский индустриальный университет, г.Тюмень, Россия

e-mail: kristina1999pronicheva@gmail.com

ОЦЕНКА ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВ СРЕДНЕ-КУЮМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАК ПЛОДОРОДНОГО СЛОЯ

Аннотация. В статье отражены основные показатели плодородия почв для

выявления деградированных земель, приведены показатели состава и свойств плодородного слоя почвы для обоснования целесообразности и нецелесообразности его снятия, а так же результаты лабораторных исследований агрохимических свойств почвы и соответствующие выводы.

Ключевые слова: плодородный слой, почвы, агрохимические показатели, рекультивация, емкость катионного обмена.

Мир стремительно развивается и влияние человека на природную среду оставляет свой негативный свет. В мире полно техногенных аварий, связанных с разливом нефтепродуктов, после которых необходима рекультивация земель путем внесения плодородного слоя почв для дальнейшего пользования территориями. Для характеристики почвенных горизонтов, которые могут использоваться в качестве плодородного почвенного слоя при рекультивации нарушенных земель малопродуктивных почв, оценены некоторые агрохимические показатели почв.

Основными показателями плодородия почв для выявления деградированных земель являются содержание гумуса (для торфяных почва – органического вещества), для контроля за состоянием солевого режима – содержание обменного натриия, для характеристики физико-химической поглотительной способности

почв – емкость катионного обмена (ЕКО), которая зависит от минерального и гранулометрического состава почвы, а также от содержания в них гумуса [1,3].

Цель исследования: провести анализ агрохимических свойств почв территории Средне-Куюмского месторождения и определить целесообразность или не-

целесообразность их снятия для использования в роли плодородного слоя рекультивации земель.

Средне-Кеумское месторождение расположено в 170 км к востоку от Увата

в пределах Кеумского лицензионного участка Уватского района Тюменской области Российской Федерации и относится к Западно-Сибирской нефтегазоносной

провинции (рис. 2).

Территория проводимого исследования относится к лесной равнинно-

зональной области. Расположена данная местность во II бореальном комплексе, в зоне дерново-подзолистых почв, тип почвенных округов равнинных территорий – песчано-суглинистые и песчаные почвы озерно- аллювиальных равнин (рис. 1).

Торфяно-подзолисто-глеевые типичные почвы преобладают на слабодрени-

рованных территориях, формируются в породах глинистого и суглинистого гранулометрического состава (рис. 2а). Освоение таких почв возможно только после очистки, осушения и раскорчевки территории. Почвы нуждаются в вноске минеральных удобрений, с последующим известкованием.

61

Аллювиальные торфяно-глеевые типичные характеризуются наличием торфяного и глеевого горизонтов. Эти почвы имеют темно-бурый цвет, имеет следы

гидроксида железа (рис. 2б). Горизонт заилен, либо содержит слои мелкозема. За счет заиливания торфяная масса высокозольная, при высыхании приобретает комковатую структуру. По этой причине лишь определенные территории могут использоваться в роли сенокосов и пастбищ.

Почвенный покров, га

704,02

972,7

375,63

Аллювиальные торфяно-глеевые типичные Торфяные эутрофные типичные Торфяно-подзолисто-глеевые типичные

Рис. 1 Распределение почвенного покрова по площади на исследуемой площади

Рис. 2. Месторасположение Средне-Кеумского месторождения

Торфяные эутрофные типичные характеризуются залегающим мхом и остатками травянистой растительности (рис. 2в). Формируются под воздействием грунтовых вод на речных террасах. Растительный покров представлен ольхой, ивой, осокой и гипновыми мхами. Это почвы низинных болот.

62

Рис. 2 Типы почв

Показатели состава и свойств плодородного слоя почвы для обоснования целесообразности или нецелесообразности его снятия определяются [1] и [3]. В соответствии с этим плодородный̆слой подлежит снятию в следующих случаях:

−содержание гумуса не менее 1 %;

−рН (водн.) в диапазоне 5,5-8,2 ед.рН;

−массовая доля обменного натрия − до 15 %.

Метод исследования: на территории опробованием почв на агропоказатели было охвачено 3 типа почвы − торфяно-подзолисто-глеевая типичная, торфяная эутрофная типичная и аллювиальная торфяно-глеевая типичная. Результаты опробования показаны в таблице 1.

Исследуемые типы почв характеризуется кислой̆реакцией̆среды (5,01-5,37 ед.рН), очень низким содержанием гумуса 0,41-1,42 %. Емкость катионного обмена в отобранных образцах составляет 16-28 ммоль/100г. Натрий в количествах

менее 3% от ЕКО – необходимый̆компонент оптимального для биоценозов функционирования почвенной̆системы. Натрий обеспечивает дисперсность коллоидов на уровне около 0,1%, необходимую для подвижности, динамичности и первооче-

63

редной̆резервности минерализации гумусовых веществ и обеспечения почвенных растворов биологически необходимыми компонентами.

В соответствии с вышеизложенными результатами плодородный̆слой исследуемых почв не соответствует требованиям по рН водной̆вытяжки и в большинстве образцов по содержанию в нем гумуса, согласно [1,3]. Поэтому его снятие, хранение и последующее использование для рекультивации проводить нецелесообразно. Так как верхний̆плодородный̆горизонт не соответствует нормативам, то нет необходимости проводить опробование потенциально плодородного горизонта.

Литература

1.ГОСТ 17.5.3.06-85 Охрана природы (ССОП). Земли. Требования к определению норм

снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ. Дата введения 1.07.1986

2.Н. Ф. Ганжара. Почвоведение.- М.: Аrроконсалт, 2001. - 392 с.: ил.

3.ГОСТ 17.5.3.05-84. Охрана природы. Рекультивация земель. Общие требования к зем-

леванию. Дата введения 01.01.1985.

УДК 631.4

И.А. Самофалова,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия e-mail: samofalovairaida@mail.ru

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБМЕННЫХ КАТИОНОВ В ПОЧВАХ РАЗНОГО ГЕНЕЗИСА

Аннотация. Дан анализ методов определения обменных катионов стан-

дартными методами, применяемых в России и международных стандартов, используемых за рубежом. Наиболее дифференцированный подход к определению обменного катиона в почве используют в России.

Ключевые слова: обменные катионы, стандартные методы, почвы, международные стандарты, вещественный и химический состав.

Почва – это многокомпонентная полидисперсная система. Специфически-

ми особенностями почвы являются сложность и разнообразие образующих ее минеральных и органических соединений, присутствие в ней микроорганизмов, пространственная неоднородность, сезонная динамичность. Этим обусловлено разнообразие методов химического анализа и определенные методологические трудности в отборе образцов, проведений аналитических работ и интерпретации получаемых результатов.

Цель исследования – сравнить методы определения состава обменных катионов, используемые в России и за рубежом.

Методы определения обменных катионов основаны на их вытеснении из почвы растворами солей. Для вытеснения обменных катионов разные авторы

др. Более концентрируемый экстрагирующий раствор полнее и быстрее извлекает обменные катионы. Чаще, используют 1,0 М соли.

В России, в зависимости от вещественного состава почв используют разные стандартные методы определения обменных оснований (ОО). К ним относят

64

определение: суммы обменных оснований методом Каппена-Гильковица; объем- но-титрометрический метод Айдиняна для карбонатных и кислых почв; обменных

оснований в некарбонатных, незасоленных почвах по методу Шолленберга; обменного кальция по методу Шмука; обменных кальция и магния по методу Тюрина; обменных оснований в засоленных почвах по методу Пфеффера (таблица).

Таблица

Основные сведения о методах определения обменных катионов

Для быстрой оценки суммы обменных оснований используют метод Кап- пена-Гильковица. Применение метода основано на допущениях, что при одно-

кратной обработке почвы 0,1 н. раствором соляной кислоты ионы водорода вытесняют из ППК все обменные основания и не разрушают ППК. Для дерново-

подзолистых почв метод дает завышенные результаты, а для черноземов заниженные. Этот метод не используют, когда необходима точная оценка суммы обменных оснований. При рН меньше 4,5 метод не работает, вытяжка окрашивается в темно-желтый или коричневый цвет, и титрование становится не возможным.

При анализе некарбонатных не засоленных почв ОО вытесняют из ППК, обрабатывая навеску почвы растворами солей хлоридов или ацетатов (метод

Шолленберга). Раствор NH Cl для вытеснения ОО рекомендуется использовать

4

при анализе почв насыщенных основаниями, а раствор ацетата аммония CH3COONH4 – для анализа любых почв, не содержащих легкорастворимых солей,

карбонатов и гипса. Это связано с тем, что одним из продуктов взаимодействия ненасыщенных основаниями почв с хлоридом аммония является кислота (НСI), которая способствует растворению почвенных компонентов и тем самым приводит к завышению результатов определения обменных оснований.

Тюриным был предложен метод определения обменных кальция и магния в карбонатных почвах, основанный на вытеснении ОО 1М раствора NaCl и оценке количества Са2+, перешедшего в фильтрат вследствие растворения Сa(CO3)2, по

65

величине общей щелочности. При этом допускают, что общая щелочность обусловлена исключительно карбонат-ионами и эквивалента количеству Са2+, перешедшему в фильтрат вследствие растворения СаСО3. Однако, при определенной

общей щелочности по метиловому оранжевому кислотой титруются не только карбонат- и гидрокарбонат-ионы, но и анионы органических слабых кислот, и со-

ответственно метод не рекомендован для почв, содержащих карбонат магния. При определении ОО в карбонатных почвах предусматриваются приемы,

позволяющие устранить или учесть влияние карбонатов кальция на результаты анализа. Предложено несколько вариантов методов определения, но не один из них не является безупречным.

Метод определения обменного кальция в карбонатных почвах, предложенный Шмуком, основан на том, что если навеску почвы обработать 1М растворам NaCl при широком отношении почвы к раствору и допустить, что из почвы извлечены все обменные катионы и раствор насыщен по отношении к СаСО3, то при

удвоении обьема раствора, воздействующего на такую же навеску почвы, в него перейдет тоже количество обменных катионов, а количество кальция, перешедшего в раствор за счет растворения СаСО3, удвоится. Основным источником ошибок

в методе является разная концентрация кальция, вытесненного из ППК в колбах разного объема, поэтому и растворимость СаСО3 в них не будет одинаковой.

Обьемно-титрометрический метод Айдиняна для карбонатных и кислых почв. Образцы почв, глин, торфов, осадков и их высокодисперсных фракций неза-

висимо от химического состава насыщаются барием при обработке их забуферн-

ным раствором BaCl с рН 6,5 без предварительного разрушения карбонатов НCl и

2

удаления солей. В процессе обработки происходит фиксация двух форм бария: обменного и химически связанного в форме труднорастворимых соединений. Вы-

теснителям бария в засоленных и карбонатных почвах является раствор сернокислого натрия в водно-ацетоновой смеси, а в незасоленных и некарбонатных вытес-

нителем служит водный раствор серная кислота 0,02 н.

С особыми трудностями связано определение обменных оснований в засоленных почвах. При обработке навески почвы раствором, содержащим катион вытеснитель, из почвы извлекаются не только обменные основания, но и легко растворимые соли, гипс и карбонаты. При анализе таких почв необходимо использовать приемы, позволяющие селективно оценить количество катионов, вытесненных из ППК (метод Пфеффера). С этой целью используют два подхода:

1)определяют общее количество катионов, извлеченных из навески почвы при ее обработке раствора катиона-вытеснителя, и вносят поправку на содержания кати-

онов, входящих в состав легкорастворимых солей; 2) перед обработкой навески почвы раствором катиона–вытеснителя из нее с помощью не водных растворителей удаляют легкорастворимые соли. В данном методе вытеснение обменных оснований проводят раствором хлорида аммония в 70%-ном этиловом спирте. Ме-

тод применяют для анализа засоленных почв, емкость катионного обмена которых не превышает 30ммоль на 100 г почвы. Карбонаты и гипс не влияют на результаты определения обменных кальция, магния, натрия, калия.

За рубежом обменные определяют по утвержденным международным стандартам: NF X 31 – 108 (1992) Determination de la capacite d echange cationigue

66

et des cations extractibles. Paris, 1996,59-65; NF ISO 13536 (1995) Determination de la

capacite d echange cationigue potentielle et de la teneur en cations. 1996, 293-303.

Первый метод основан на экстракции ацетатно-аммонийным буфером.

Почва насыщается катионами аммония в буферной или не буферной среде при рН 7,0. ОО перемещаются и переходят в жидкую фазу, где они определяются мето-

дом атомной абсорбции или спектрометрией с индуктивно связанной плазмой. Этот метод дает надежные результаты для большинства почв, за исключением почв с присутствием извести, гипса, растворимых солей, слюды.

Второй метод – автоматизированный метод непрерывной экстракции, позволяющий анализировать явления адсорбции и десорбции, используя колонки с почвой с фильтрацией восходящей подвижной жидкой фазы соответствующей концентрации. Поток контролируется и поддерживается постоянным при помощи перистальтического насоса, и проводится непрерывный анализ элюата. Колоночные методы были использованы для контроля кинетики обмена с учетом минералогического состава глин и явлений выщелачивания, емкости поглощения калия, химического переноса катионов и анионов.

Таким образом, с учетом генезиса почвы и химического состава, необходимо подбирать соответствующую методику анализа. Наиболее дифференцированный подход к определению обменного катиона в почве используют в России.

Международные стандарты предлагают более универсальные методы определения.

УДК 631.4

И.А. Самофалова, Е.А. Зверева,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия e-mail: samofalovairaida@mail.ru

КИСЛОТНЫЙ СЛЕД ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ

НА РАЗНЫХ ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОДАХ

Аннотация. Дан анализ кислотного следа дерново-подзолистых почв лег-

косуглинистых и тяжелосуглинистых разновидностей на разных почвообразующих породах. Установлено, что кислотный след почв имеет разную форму и местоположение в поле кислотности в зависимости от почвообразующей породы.

Ключевые слова: кислотность, гранулометрический состав, покровные отложения, древний аллювий, элювий пермских глин, горизонтограмма.

Кислая реакция почв – один из главных факторов, препятствующих получению высоких урожаев некоторых сельскохозяйственных культур. Подкисление почвенного раствора приводит к неблагоприятным изменениям агрофизических параметров, микробиологической активности, состояния гумусного фонда почвы, существенным снижением эффективности удобрений, снижением качества урожая и другими негативными последствиями.

Кислотно-основное свойство является интегральной функцией всех химических компонентов почвы [3]. Влияя на процессы, происходящие в системе, почва-

67

растение, кислотно-основные свойства в значительной мере определяют рост и раз-

витие растений. Кислотность зависит от различных факторов: климат, свойства почвообразующих пород, состав почвенно-поглощающего комплекса (ППК), особенно-

сти почвообразовательного процесса, степень эродированности почв, хозяйственной деятельности человека [4].

Для понимания природы кислотности почв и оптимизации системы ее показателей используют поиск зависимостей между отдельными показателями. Ученые занимаются изучением свойств почв для практических целей, что привело к созданию новых стандартных методик описания и определения почвенной кислотности. Одним из таких достижений науки стал кислотный след почв [1, 2]. Введено понятие «кислотный след почвообразовательного процесса» в поле кислотности. Данный трехмерный след, который отражает распределение кислотности по почвенному профилю, может быть отображен графически в трех двумерных проекциях, совмещенные на одной общей V-диаграмме.

Качество земельных ресурсов определяется агрохимическими свойствами почв, которые являются интегральным показателем плодородия. Так, общая площадь кислых пахотных почв Пермского края составляет 73 % (849,1 тыс. га), в том числе 43 % средне-, сильно- и очень сильнокислых почв, требующих обяза-

тельного известкования [5].

Цель исследования – изучить кислотный след дерново-подзолистых почв,

сформировавшихся на генетически разных почвообразующих породах.

В Пермском крае преобладают почвы подзолистого типа, занимающие 10275,9 тыс. га и 1448,2 тыс. га на пашне. Среди них доминируют дерново-

подзолистые почвы (38,8 % от общей площади и 69,0 % от площади пашни), подзолистые почвы занимают соответственно 22,8% и 0,2% [6]. По гранулометрическому составу преобладают глины и суглинки, у которых низкое содержание гумуса и элементов питания, кислая реакция среды и бесструктурность. Особенно низкое плодородие у песчаных и супесчаных почв.

Кислотно-основные свойства определяли в почвенных образцах в лаборатории на кафедре почвоведения Пермского ГАТУ: определение рНН2О и рНKCl по-

тенциометрическим методом; гидролитической кислотности методом Каппена; суммы обменных оснований методом Каппена-Гильковица. Рассчитаны показате-

ли: рН = pHH2O – pHKCl; степень насыщенности основаниями, % (V).

Построен кислотный след для дерново-подзолистых почв легкосуглини-

стых и тяжелосуглинистых разновидностей на покровных отложениях, древнем аллювии и элювии пермских глин.

Для изучения влияния почвообразующих пород на кислотно-основные свойства дерново-подзолистых легкосуглинистых почв построены горизонто-

граммы для почв, сформированных на покровных отложениях (рис. 1А) и на древнем аллювии (рис. 1Б).

Горизонтограмма кислотного следа дерново-подзолистой легкосуглини-

стой почвы на покровных отложениях имеет более концентрированное сжатое положение в центральной части кислотного поля. Покровные отложения отличаются отсортированностью и однородностью, в связи с чем, их влияние на дифференциацию профиля по кислотным свойствам незначительно. Кривые водной и солевой кислотности изменяются по профилю параллельно. Таким образом, кис-

68

лотность находится примерно на одном уровне в профиле, но с некоторым повышением насыщенности основаниями.

Рис.1 Кислотный след дерново-подзолистых легкосуглинистых почв

на разных почвообразующих породах

Рис.2 Кислотный след дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почв на

разных почвообразующих породах

Горизонтограмма кислотного следа дерново-подзолистой легкосуглини-

стой почвы на древнем аллювии существенно отличается от аналогичной почвы на покровных отложениях. Отмечается изменение кислотно-основных почв в пре-

делах профиля, так как горизонтограмма является достаточно растянутой, начинаясь в кислой части кислотного поля, и заканчиваясь в близко нейтральной части. Степень насыщенности основаниями по профилю снижается от гумусового

69

горизонта к подзолистому А2, а далее увеличивается к В2 и С. Древнеаллювиаль-

ные отложения менее отсортированны и могут быть разнородны по химическому составу, что возможно и оказывает влияние на дифференциацию профиля по кис- лотно-основным свойствам дерново-подзолистой почвы.

Заметны различия в горизонтограммах кислотного следа на дерново-

подзолистых почвах тяжелосуглинистого состава (рис. 2).

В дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве на древнем аллювиирН меньше, чем в дерново-подзолистой почве на элювии пермских глин, где кривые рН более сгруппированы как по оси V, так и по рН. Горизонтограмма дер- ново-подзолистых тяжелосуглинистых почва на элювии пермских глин вытянута

в большей степени вдоль оси рН. Отчетливо видно, что при увеличении глубины кислотность и степень насыщенности основаниями увеличиваются аналогично.

Итак, в зависимости от почвообразующей породы, кислотный след имеет разную форму и местоположение в поле кислотности. Положение горизонтограммы смещается с левой части (более кислой на покровных отложениях) в правую часть поля кислотности (близкой к нейтральной на карбонатных породах). Древнеаллювиальные отложения, благодаря генезису, могут иметь различные свойства: от кислых до нейтральных, что и проявляется в разнообразии форм, и местоположения горизонтограмм.

Литература

1.Кокотов Ю.А., Сухачева Е.Ю., Апарин Б.Ф. Анализ показателей кислотности почвенного профиля и их связи с процессом почвообразования // Почвоведение. - 2016. - №1. - С. 3-10.

2.Кокотов Ю.А., Сухачева Е.Ю., Апарин Б.Ф. Поле кислотности, как ионообменных систем, и диагностика генетических горизонтов // Почвоведение. - 2014. - №12. - С. 1448-1459.

3.Надточий П.П. Кислотно-основная буферность почвы – критерий оценки ее качественного состояния // Почвоведение. - 1998. - № 9. - С. 1094-1102.

4.Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. Москва: Высшая школа,

2005. - 558 с.

5.Самофалова И.А., Каменских Н.Ю., Кайгородов А.Т. Современное состояние земельных ресурсов в Пермском крае // Пермский аграрный вестник: сборник науч.трудов LXVII Всероссийской нучно-практ. Конференции. Ч. 1. Пермь, ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2008. - С.

117-122.

6. Электронный ресурс: http://gnilomedova.59313s016.edusite.ru/p7aa1.html (дата обраще-

ния:10.06.2020).

УДК 631.4

И.А. Самофалова, А.Г. Фомина,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия e-mail: samofalovairaida@mail.ru

ОКРАСКА ГОРНЫХ ПОЧВ КАК ОТРАЖЕНИЕ ГОРИЗОНТООБРАЗУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ

Аннотация. Дан анализ взаимосвязи цветовой характеристики горных почв

с основными горизонтообразующими процессами. Для определения тесноты связи использовали информационно-логический анализ. Окраска горизонтов являет-

ся отражением основных горизонтообразующих процессов в профиле почв.

Ключевые слова: окраска, горные почвы, диагностические горизонты, горизонтообразующие процессы, информационно-логический анализ, взаимосвязь.

70