Магнитогорский Государственный технический университет им. Г.И.Носова

 

Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Проблемы и перспективы современной науки» (выпуск 1), под редакцией проф., д.м.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника

Трудности в выборе показателей мониторинга кислотно-основных свойств  почв связаны  как с  природой самих показателей, так и с их пространственным и временным  варьированием. Например, такой широко распространенный показатель как рН, не всегда отчетливо изменяется при воздействии на почву  кислотных выпадений в силу буферности почв. Несколько более стабильным в этом отношении показателем является обменная кислотность, но при анализе изменения этой характеристики следует иметь в виду возможность перехода  обменных форм кислотности в необменные за счет полимеризации гидроксикатионов алюминия в межпакетных промежутках  кристаллических решеток трехслойных лабильных глинистых минералов (Violante P. & Violante A., 1980), в результате  чего гидроксикатионы алюминия перестают быть обменными.

 

Таблица 1

Пространственное варьирование показателей кислотно-основного состояния верхних

 горизонтов горной каштановой почвы Якты-Куля

Парцелла	Параметр	M ± m	δ	V.%	n
Листвен- Ничная	рH – H2 O	6.3±0.070	0.33	5.30	20
	рСa	2.7±0.130	0.60	22.2	20
	рMg	2.4±0.120	0.53	22.4	20
	рK	3.3±0.050	0.92	27.5	20
	рNH4	4.2±0.090	0.40	9.60	20
	рH-KC1	4.9±0.040	0.20	3.90	20
	Гидр.к-ть	3.7±0.230	1.06	28.8	20
	ОБК	1.4±0.060	0.28	20.1	20
	Обм.Ca	12.2±1.98	8.40	69.1	18
	Обм. Mg	16.8±2.46	8.15	48.4	11
Березовая	рH-H2 O	4.86±0.04	0.20	4.10	20
	рCa	3.30±0.09	0.42	12.6	20
	рMg	3.15±0.09	0.41	12.9	20
	рK	3.54±0.04	0.16	4.60	20
	рNH4	3.80±0.05	0.24	6.20	20
	рH-KC1	4.86±0.04	0.20	4.10	20
	Гидр.к-ть	22.3±1.65	7.38	33.1	20
	ОБК	4.9±0.370	1.64	33.6	20
	Обм.Ca	18.0±2.80	11.9	65.9	18
	Обм.Mg	24.0±4.40	17.2	71.1	15

ОБК  -  обменная кислотность (мг-экв/100г почвы). Гидр.к-ть – гидролитическая

кислотность ( мг-экв /100г почвы). Обм. Са – обменный кальций  (мг-экв/100г почвы)

 Обм. Мg – обменный магний (мг-экв/100г почвы)

 

Величина коэффициента варьирования определяет объём выборки, а следовательно  трудоёмкость и временные затраты  исследований.
Горные каштановые почвы встречаются под покровом разнотравно-ковыльной растительности горных степей с березовыми и лиственничными  колками у подножия гор и сопок,  в пределах березово-лиственничных парцелл в средней и верхней части сопок Якты-Куля, а также в других южных районах Башкирии.

 

   Таблица 2

Пространственное варьирование показателей кислотно-основного состояния

горной каштановой почвы Якты-Куля на площадях  40х40м

Параметр	M ± m	δ	V,%	n
рH-H2O	6.03±0.057	0.36	5.90	40
рСa	3.10±0.095	0.60	19.9	40
рMg	2.77±0.097	0.62	22.3	40
рK	3.44±0.104	0.66	19.2	40
рNH4	4.01±0.061	0.39	9.70	40
рH-KC1	4.91±0.038	0.24	4.90	40
ОБК	3.14±2.020	2.11	67.3	40
Гидр.к-ть	13.0±1.700	10.8	82.8	40
Обм.Ca	15.1±1.758	10.6	70.7	36
Обм.Mg	20.9±2.806	14.3	68.3	26
Обм.A1	1.63±0.301	0.95	58.6	10

ОБК  - обменная кислотность (мг-экв/100г почвы)

Гидр. к-ть – гидролитическая кислотность (мг-экв/100г почвы)

ОбмСа, Мg и А1 – содержание обменных кальция, магния и алюминия    (мг-экв/100г   почвы

 

В таблице 1 приведены данные о пространственном варьировании кислотно-основного состояния органогенных горизонтов изучаемых разновидностей почв Южного Урала. Величины рН-Н2О и рН-КС1 характеризуются сравнительно небольшими коэффициентами пространственного варьирования, что связано с логарифмическим масштабом  и природой показателей. Так  кислые продукты разложения органического вещества являются хорошо растворимыми  и поэтому могут быть наиболее равномерно распределены в почвенной толщи за счет их присутствия в почвенном растворе. Коэффициенты пространственного варьирования рН-Н2О и рН-КС1 не более 5%, pNH4  - до 10%, а для  pK, pMg  и pCa более 20%, что хорошо согласуется с данными по почвам Урал-Тау.  Наибольшее количество водорастворимых Са и Мg характерно для горизонта А1 разреза 3-98. Увеличение содержания водорастворимого кальция вниз по почвенному профилю может быть связано с  развитием двух процессов: процесса взаимодействия гумусовых кислот с почвенными минералами и процесса разложения растительного опада.
     Разное содержание водорастворимого калия и разный уровень почвенной кислотности в органогенных горизонтах почв лиственничной и березовой парцелл, очевидно, связано с разным флористическим составом, а следовательно и разной зольностью растительного опада  исследуемых экосистем.
Наиболее высокие величины активности ионов аммония в дернине, очевидно, объясняется присутствием  в ней органического вещества в наибольшем количестве по сравнению с ниже лежащими горизонтами.
Обменная и гидролитическая формы почвенной кислотности характеризуются высокими коэффициентами пространственного варьирования, что хорошо согласуется с литературными данными по другим типам почв (М.М.Абрамова,1947; Л.О.Карпачевский,1977; Л.Б.Холопова,1981; Дэвис и др.,1991)., но меньшими величинами по сравнению со значениями этих показателей в почвах ЦЛГБЗ.
 Для разреза 3-98 вниз по профилю наблюдается снижение значений коэффициентов пространственного варьирования гидролитической формы почвенной кислотности и увеличение значений коэффициентов пространственного варьирования обменной формы почвенной кислотности и содержания водорастворимых оснований. Горизонты разреза 3-98 (березовая парцелла) характеризуются одинаковым содержанием обменных оснований, различия в значениях этого показателя здесь находится в пределах амплитуды пространственной динамики.
Во всех горизонтах горной каштановой почвы  не встречается обменный алюминий.
Для обменной и гидролитической форм почвенной кислотности и содержания обменных оснований коэффициент  пространственного варьирования в пределах площадей 20х20м меньше коэффициента пространственного варьирования в пределах площадей 40х40м.      
  Для  обменного магния, а также актуальной формы почвенной кислотности и содержания водорастворимых оснований коэффициент пространственного варьирования  в пределах площадей 40х40м в одних случаях больше коэффициента пространственного варьирования в пределах площадей 20х20м, а в других – меньше.
В целом, горная каштановая почва Якты-Куля характеризуется менее кислой реакцией и большим содержанием обменных осований по сравнению с горной серой лесной слабооподзоленной супесчаной почвой Урал-Тау (Коробова, Н.Л., 2001) и подзолистыми суглинистыми почвами ЦЛГБЗ, а также почв исследованных Дэвисом (1990) и Скилбергом (1991).
Фактором пространственного варьирования исследуемых показателей, как в пределах площадей малого размера, так и в пределах площадей большого размера служит парциллярное строение исследуемых экосистем и мозаичность растительного покрова .                                                                  
                                                                                Выводы:
1)Величины рН-Н2О, pK, pMg  и pCa и рН-КС1 характеризуются сравнительно небольшими коэффициентами пространственного варьирования, что связано с логарифмическим масштабом  и природой показателей, для рН-Н2Ои рН-КС1 не более 5%, pNH4  - до 10%, а для  более 20%, что хорошо согласуется с данными по почвам Урал-Тау и другими литературными данными. 
2)Увеличение содержания водорастворимого кальция вниз по почвенному профилю может быть связано с  развитием двух процессов: процесса взаимодействия гумусовых кислот с почвенными минералами и процесса разложения растительного опада.
3)Разное содержание водорастворимого калия и разный уровень почвенной кислотности в органогенных горизонтах почв лиственничной и березовой парцелл, очевидно, связано с разным флористическим составом, а следовательно и разной зольностью растительного опада  исследуемых экосистем.
4)Обменная и гидролитическая формы почвенной кислотности характеризуются высокими коэффициентами пространственного варьирования, что хорошо согласуется с литературными данными по другим типам почв.
5)Фактором пространственного варьирования исследуемых показателей, как в пределах площадей малого размера, так и в пределах площадей большого размера служит мозаичность растительного покрова: парциллярное строение исследуемых экосистем   и  удалённость от столов деревьев.                                                                  
Литература:
1.     Абрамова М.М.  Сезонная  изменчивость  некоторых химических свойств лесной подзолистой почвы. – Труды  Почвенного ин-та им. В.В.Докучаева, 1947, т.25.
2.    Аринушкина В.С. Руководство по  химическому анализу почв. – М.: Наука, 1974.
3.    Дмитриев Е.А., Самсонова В.П. Пространственная изменчивость некоторых свойств в профиле дерново-подщолистых почв под лесом. – В кн.: Структура почвенного покрова и использование почвенных ресурсов. – М.: Наука, 1978.
4.    Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе .- М.: МГУ, 1978.
5.    Кауричев И.С., Ноздрунова Е.М. О миграции и качественном составе воднорастворимого органического вещества в почвах лесолуговой зоны // Изв. ТСХА, Почвоведение,агрохимия, 1962, т.5,№48//
6.    Ким Е.Л. Усреднение рН в смешанных образцах на примере пахотной  дерново-подзолистой почвы // Вестник МГУ,  серия Почвоведение. 1985, №1//
7.    Ковалева Е.Л. Длинамика пространственной изменчивости лабильных свойств дерново-подзолистой почвы. – Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.биол. наук. – М.: МГУ, 1990.
8.    Коробова Н.Л. Мониторинг кислотно-основного состояния почв. – Магнитогорск: МГТУ, 2001.
9.    Коробова Н.Л. Оценка пространственного варьирования  подзолистых почв Центрально Лесного Государственного Биосферного заповедника в связи с задачами экомониторинга. //Экологические системы и приборы, 2006, #//
10.    Орлов Д.С. Химия почв. – М.: МГУ, 1992.
11.    Соколова Т.А. Калий и его различные формы содержания в почвах. – М.: МГУ,1987.
12.    Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Коробова Н.Л.  О варьировании некоторых показателей кислотно-основного состояния  подзолистых почв в связи с задачами почвенно-химического мониторинга . – В сб.: Проблема экологического мониторинга и  моделирования экосистем. – Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992.
13.    Холопова Л.Б. Динамика свойств почв в лесах подмосковья – М., 1981.
14.    David M.D. et al Spodosol  variability and assesment of irsponse to acidic deposition. ||- Soil Sci.Soc. Am.J.,1990,v.54,N 2/
15.    Field and laboratory manual International co-operative programme on integrated monitoring/ prepared by the Programme Nat. Board of Centre EDC Waters and Environment. – Findland,1989.
16.    Skillberg U. Seasonal variation of pH-H2O and pH-CaC12 in centimeter – layers of mor humus in pieca abies -||- Soil Sci.Soc. Am.J.,1991,v.6
17.    Thomas G.W., Hargrove W.L. The chemistry of soil acidity and liming. – USA, Madison,1984
18.    Violante P., Violante A. Charac terization of H-bentonite and  interpritation of the third  buffer range appiaring  on pH titration curves. – Agrobomica, 1980,v.24, N1