WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Беднев Александр Валерьевич

ОБМЕННЫЕ КАТИОНЫ В ПОЧВАХ РАЙОНА

ЗАПАДНЫХ ПОДСТЕПНЫХ ИЛЬМЕНЕЙ ДЕЛЬТЫ р.ВОЛГИ

Специальность 03.00.27 почвоведение

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Астрахань 2009

Работа выполнена на кафедре почвоведения аграрного факультета

Астраханского государственного университета

Научный руководитель: Яковлева Людмила Вячеславовна

кандидат химических наук, доцент

Официальные оппоненты: Владыченский Александр Сергеевич

доктор биологических наук, профессор

Казеев Камиль Шагидуллович

доктор географических наук, доцент

Ведущая организация: Российский государственный аграрный

университет-МСХА им К.А. Тимирязева

Защита диссертации состоится « 23 » июня 2009 года в 15 час.00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.009.10 при Астраханском государственном университете по адресу: 41400 г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1.

Тел./факс: (8512)22-82-64

E-mail: sovetei@rambler.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета

Автореферат разослан «___» ____________ 2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета А.В. Федотова

ВВЕДЕНИЕ

Состав почвенного поглощающего комплекса (ППК) является одной из главных почвенно-химических характеристик, а обмен катионов относится к числу важнейших почвенно-химических процессов, определяющих генезис почв, их плодородие и возможности мелиорации.

Установившееся в процессе развития ландшафтов равновесие обменных катионов в ППК характеризует почвы по степени выраженности процессов осолонцевания – рассолонцевания, дает представление об истории изменений данных ландшафтов, позволяет прогнозировать ход дальнейшей эволюции почвенного покрова.

Солонцы и солонцеватые почвы содержат в поглощающем коллоидальном комплексе обменный катион натрия (более 3—5% от емкости обмена), что обусловливает неблагоприятные для развития растений физические, химические и водно-физические свойства почв. Соотношение обменных катионов в ППК определяет такие важнейшие свойства почв как водо- и воздухопроницаемость, сложение, порозность, состояние почвенных коллоидов, структуру почвы. Кроме того, обменные катионы сами по себе являются резервом, доступным для растений и при этом не так легко вымываемым из почвы.

Солевой режим определяет протекающие в почвах процессы ионного обмена между подвижной фазой и ППК. В Астраханской области, к засоленным относятся почвы, содержащие в каком-либо горизонте более 0,25% водорастворимых солей от общего веса сухого грунта (Плюснин, 1938). При таком критерии отнесении почв к засоленным родам в Волго-Ахтубинской пойме их около 17%, в дельте Волги - почти 50% (Пилипенко, Сальников, Перевалов, 2002). Это определяется комплексом абиотических факторов, среди которых климатические особенности региона и глобальные процессы, влияющие на уровень Каспийского моря.

Поэтому, для характеристики солевого режима и свойств почв недостаточно данных анализа водных вытяжек. Необходимо исследование обменных процессов.

Актуальность исследования. Засоление почв широко развито на территории дельтовых ландшафтов Астраханской области и достаточно хорошо изучено (Плюснин, 1938; Ковда, 1947; Владыченский, 1953; Евдокимова, 1958; Славный, 2003; Засоленные почвы…., 2006). В меньшей степени изучены обменные катионы в засоленных почвах, их зависимость от засоления почв. Солевой режим определяет протекающие в почвах процессы ионного обмена между подвижной фазой и почвенным поглотительным комплексом. В почвах аридных регионов среди обменных катионов преобладают Ca2+, Mg2+ и Na+, соотношение которых в ППК определяется содержанием и составом легкорастворимых солей. В связи с двухэтапным зарегулированием стока Волги, обвалованием произошли резкие изменения гидрологического режима на значительных площадях (Бобков, 1963; Попов, 1964; Тюрденева, 1958, Аветян, 2002), особенно в окраинных районах дельты. Это привело к изменениям хода обменных процессов в засоленных почвах и соотношения обменных катионов в почвенном поглощающем комплексе, а значит и к изменению их важнейших агрофизических свойств, таких как структура, водопроницаемость, плотность. Для почв дельты Волги состав ППК и вопросы катионного обмена детально не исследовались.

Цель исследования - изучение состава почвенного поглощающего комплекса и закономерностей катионного обмена с участием Ca2+, Na+, Mg2+ и K+ в почвах района западных подстепных ильменей дельты р. Волги.

Задачи исследования:

  • систематизация и обобщение литературных данных по исследованию обменных процессов в почвах аридной зоны;
  • изучение состава обменных катионов в почвах ландшафтов бугров Бэра в зависимости от степени засоления почв;
  • изучение влияния гидрологического режима и особенностей мезорельефа на состав и динамику обменных катионов.
  • оценка экологической роли обменных катионов в формировании бугровых ландшафтов дельты Волги.

Научная новизна.

Впервые на массовом материале рассмотрено распределение обменных катионов в почвах ландшафтов бугров Бэра района западных подстепных ильменей.

Исследование особенностей распределения обменных катионов в почвах позволило выявить причины, способствующие осолонцеванию почв бугров Бэра, а именно мезорельеф, периодические колебания уровня грунтовых вод, наличие в почвообразующих породах бугров солей морского генезиса и глинистых частиц, способствующих интенсивному капиллярному передвижению почвенных растворов.

Впервые выявлены зоны осолонцевания почв ландшафтов бугров Бэра района западных подстепных ильменей (ЗПИ) и установлена корреляционная зависимость между содержанием ионов натрия в обменной форме и его содержанием в водной вытяжке.

Сопоставлен видовой состав доминантов в растительных сообществах с изменениями степени засоления и осолонцевания в исследуемых ландшафтах. Установлено, что смена доминирующих видов при изменении степени осолонцевания и засоления не может быть объяснена лишь действием названных ограничивающих факторов. Даже при резком изменении условий среды проявляется влияние конкуренции на распределение растительных сообществ. Доминирование вида в сообществах может объясняться спецификой его экологической ниши и морфологического строения.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. Вершина и верхняя часть склона бугров Бэра постоянно подвергается действию процессов эрозии, дефляции и денудации и верхний, в разной степени рассоленный и рассолонцеванный материал под действием атмосферных осадков постепенно смещается вниз по склону, образуя зону отложений денудационно-дефляционного материала.
  2. Современная зона максимального осолонцевания находится на уровне верхней границы капиллярной каймы.
  3. Осолонцевание происходит в зоне испарения влаги, степень осолонцевания зависит от соотношения в почвенном растворе ионов натрия и растворенного кальция. Недостаток ионов натрия в почвенном растворе для вступления в ППК и вытеснения поглощенных ионов кальция и магния приводит к появлению максимума содержания обменного натрия в средней части профиля. При высоком содержании ионов натрия в почвенном растворе максимум содержания обменного натрия расположен в нижней части профиля исследуемых почв.
  4. Факторами, определяющими формирование зон осолонцевания почв бугров Бэра района ЗПИ являются: наличие в толще бугра солей натрия, колебания уровня паводковых и грунтовых вод, мезорельеф. Эоловый и биологический факторы являются сопутствующими и не имеют определяющего значения в формировании солонцов и солонцеватых почв бугровых ландшафтов.

Практическая значимость:

Результаты исследований могут быть использованы при оценке почвенного покрова дельты Волги, проведения агротехнических и мелиоративных мероприятий.

Полученные результаты используются при чтении лекционных курсов по дисциплинам «Химия почв», «Почвы Астраханской области», «Агроэкологическая оценка почв» для студентов биологического и аграрного факультетов Астраханского государственного университета.

Проведенные исследования были поддержаны грантом РФФИ (проект 06-04-48297).

Апробация. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международных и Российских научных конференциях: Российская студенческая научная конференция «Актуальные проблемы современной биологии» (Астрахань, 2005), VIII международная научная конференция «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2005, 2006, 2007, 2008), Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносовские чтения» (Москва, 2005); Всероссийская научная конференция «Почвоведение и агрохимия в 21 веке», посвященной В.В. Докучаеву (Санкт-Петербург, 2006), Международная научно-практическая конференция «Проблемы ресурсосберегающего производства и переработки экологически чистой сельскохозяйственной продукции» (Астрахань, 2006), Всероссийская конференция молодых ученых «Экология в современном мире: взгляд научной молодежи» (Улан-Удэ, 2007), Международная научно-практическая конференция «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования», посвященная 75-летию Астраханского государственного университета (Астрахань, 2007); Международная научно-практическая конференция «Ноосферные изменения в почвенном покрове», посвященная 80-летнему юбилею Ивлева А.М. (Владивосток, 2007), Международная научно-практическая конференция «Развитие агропромышленного комплекса: перспективы, проблемы и пути решения» (Астрахань, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 4 работы в изданиях, входящим в перечень научных и научно-технических изданий, утвержденных ВАК России и рекомендуемых для публикации основных научных результатов кандидатских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 140 страницах, включая 2 таблицы и 21 рисунок. Состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы. Список литературы включает 182 источника, из них 29 на иностранных языках.

Автор выражает глубокую благодарность всем участникам совместной экспедиции кафедры почвоведения, кафедры экологии и биологии растений Астраханского государственного университета и кафедры физики и мелиорации почв Московского государственного университета им. Ломоносова за неоценимую помощь в получении экспериментальных данных. Особую признательность автор выражает д.б.н., профессору В.Н. Пилипенко, д.б.н. А.В. Федотовой, и к.с/х.н. С.Н. Перевалову за неоценимую помощь, замечания и пожелания при работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Географическое положение и общая характеристика

природно-климатических условий дельты Волги

Глава включает в себя характеристику основных абиотических экологических факторов в районе проведенных исследований, общую характеристику географического положения, рельефа, климатических условий, гидрографической сети, основных типов почв и растительности (Белевич, 1979; Болышев, 1959; Сафонов, 1977; Евдокимова, 1958; Ушаков, 1996; Пилипенко, 2002 и др.).

Глава 2. Обменные процессы в почвах, засоление почв и влияние их на структуру почв и пространственное распределение

растительных сообществ

(обзор литературы)

На основании анализа отечественной и зарубежной литературы в главе рассматриваются общие понятия и термины, касающиеся катионнообменной способности почв, специфика обменных катионов в почвах аридных регионов, закономерности ионного обмена и влияние состава обменных катионов на свойства почв (Пинский, 1978, 1991, 1997; Зубкова, 2002; Гедройц, 1926, 1955; Ванюшина, 2001; Антипов-Каратаев и др., 1933, 1947, 1955; Веригин, 1979; Окорков, 1994; Воробьева, 1956; Jonson, 1859; Milne, 1936; Robinson, 1936; McNeal B. L., Norvell W. A., Coleman N. T., 1966; Yaron B., Thomas G. W. 1968; Tucker, 1960;), пространственному распределению растительных сообществ в связи со степенью засоления и осолонцевания, а также воздействию данных почвенных характеристик на растения (Белецкий, 1990; Клышев, Приходько, 1975; Шахов, 1952; Лахер, 1978; Горышина, 1979; Фагелер, 1938; Батыгин, 1986; Блюменталь, 1990; Сукачев, 1930; Швыряева, 1975; Исследования структуры…, 1973).

Глава включает в себя обзор научной информации по проблеме засоления почв, источникам солей в почвах и закономерностям капиллярного поднятия растворов солей (Вальков, 1986; Славный, 1966, 2001, 2005; Рассел, 1955; Шутов, 1981; Абдель Фаттах, 1967; Владыченский, Летунов, 1942; Ковда, 1937, 1947, 1951; Евдокимова, Корнеева, 1958; Болышев, 1956; Колесников, Соколова, 2004).

Глава 3. Объекты и методы исследования

В Западной части дельты р. Волги были выбраны бугровые ландшафты, где закладывали две катены от водораздельной части к урезу ильменя: водораздельное пространство – соленый ильмень (катена С, почвенные разрезы ПР С-1 – ПР С-15), водораздельное пространство – пресный ильмень (катена П, ПР П-1 – П-9). Критериями выбора направления закладки профилей служила смена основных типов растительных сообществ и геоморфологических условий. Трансекты П и С пересекали все элементы рельефа, представленные в соответствующих ландшафтах, характеризуя почвенный покров как бугров Бэра, так и межбугровых понижений и прибрежных территорий. На каждой из трансект были заложены почвенные прикопки глубиной 60 см и один полнопрофильный разрез. В каждой почвенной прикопке проведено морфологическое исследование почв. Описание растительности проводилось Пилипенко В.Н., Переваловым С.Н., Сальниковым А.Л. Экспериментальный материал, необходимый для исследования, был получен в ходе экспедиций 2004 – 2008 гг.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»