Буферность к основанию некоторых почв Приморья

3. Ганжара, Н.Ф. Почвоведение: учеб. / Н.Ф. Ганжара. - М.: Агроконсалт, 2001. - 392 с.

4. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах / В.И. Кирюшин,

Н.Ф. Ганжара, И.С. Кауричев [и др.]. - М.: Изд-во МСХА, 1993. - 99 с.

5. Кирюшин, В.И. Экологические основы земледелия / В.И. Кирюшин. - М.: Колос, 1996. - 367 с.

6. Крупкин, П.И. Черноземы Красноярского края: моногр. / П.И. Крупкин. - Красноярск: Изд-во КрасГУ, 2002.

- 332 с.

7. Лыков, А.М. Органическое вещество пахотных почв Нечерноземья (актуальность и состояние, проблемы, рабочие гипотезы исследований, сопряженность агрономических и экологических функций, динамика в агроценозах, принципы моделирования и технологий воспроизводства) / А.М. Лыков, А.И. Еськов, М.Н. Новиков. - М.: Россельхозакадемия, 2004. - 630 с.

8. Надежкин, С.М. Лабильное органическое вещество почв лесостепи Поволжья / С.М. Надежкин // Почвы -национальное достояние России: мат-лы IV съезда Докучаевского об-ва почвоведов. - Новосибирск, 2004. - Кн. 2. - С. 80.

9. Таразанова, Т.В. Степень выпаханности почв зонального ряда и их агрегатное состояние / Т.В. Тараза-нова, Б.А. Борисов // Почвы - национальное достояние России: мат-лы IV съезда Докучаевского о-ва почвоведов. - Новосибирск, 2004. - Кн. 2. - С. 267.

10. Топтыгин, В.В. Природные условия и природное районирование земледельческой части Красноярского края: учеб. пособие / В.В. Топтыгин, П.И. Крупкин, Г.П. Пахтаев. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2002. -144 с.

11. Шарков, И.Н. Изменение плодородия выщелоченного чернозема при контрастном сельскохозяйственном использовании / И.Н. Шарков, А.А. Данилова, Н.О. Пирогов // Аграрная наука - сельскому хозяйству: сб. ст. - Барнаул: Изд-во АгАу, 2007. - Кн.1. - С. 287-290.

12. Запасы и динамика легкоминерализуемой фракции органического вещества в почвах Средней Сибири / В.В. Чупрова, И.В. Люкшина, А.А. Белоусов [и др.] // Вестн. КрасГАУ. - 2003. - №3. - С. 65-74.

13. Чупрова, В.В. Экологическое почвоведение: учеб. пособие / В.В. Чупрова. - Красноярск, 2005. - 172 с.

---------♦-----------

УДК 631.415.12 Е.Н. Толстоконева

БУФЕРНОСТЬ К ОСНОВАНИЮ НЕКОТОРЫХ ПОЧВ ПРИМОРЬЯ

Проведено определение буферности почв к основанию и исследован процесс взаимодействия щелочи с почвой в гумусово-аккумулятивных горизонтах основных почв Приморья. Установлено, что при взаимодействии щелочи с почвой стабилизация кислотно-основного равновесия длилась от 4 до 7 суток. Она сопровождалась снижением уровня рН, установившимся через сутки, за счет усиления диссоциации слабых кислотных группировок в условиях повышенной реакции среды.

Введение. Большинство почв Приморья, формирующихся в условиях муссонного климата, глубокого сезонного промерзания, сухой холодной весны и высоких летних температур, приходящихся на период интенсивного переувлажнения, имеют повышенную кислотность и нуждаются в известковании [2; 9-10]. Известкование, как один из важнейших приемов повышения почвенного плодородия и как процесс щелочного воздействия на почву, не всегда приводит к нужному результату. Различный эффект при известковании во многом определяется буферными свойствами почв и особенностями процесса нейтрализации кислотных компонентов при щелочной обработке почвы. Исходя из этого была поставлена цель - выявить особенности протекания щелочного процесса в гумусово-аккумулятивных горизонтах основных типов почв Приморья. В задачи исследований входило определение буферности почв к основанию, времени установления стабильного кислотно-основного равновесия и способности почв к восстановлению кислотности.

Буферные свойства почв к основанию, механизмы буферности и особенности нейтрализации почвы щелочью детально изучены для почв европейской части России [6-7; 12-13]. В почвах Приморья подобные исследования проведены впервые и являются актуальными в связи с решением проблем известкования кислых почв.

Объекты и методы исследований. Исследования проводились в гумусово-аккумулятивных горизонтах типичных буроземов (AY), дерново-подзолистых (AY), буроземов темных (AU) и темногумусово-глеевых (AU) почв [14]. В каждом типе почв исследовалось по 10 горизонтов, рассчитывались средние значения и ошибка средней анализируемых показателей [1]. Буферность к основанию определялась методом равновесного потенциометрического титрования путем обработки почвы возрастающими дозами щелочи от 1 до 12 мэкв Са(ОН)2 на 100 г почвы на фоне сильного электролита 1н. СаСЪ для получения более четких перегибов на кривой титрования [4-5].

Влияние подкисляющего действия углекислого газа в опыте устранялось вентилированием колб воздухом без СО2, герметизацией колб с применением поглотителя СО2 (аскарид). Кроме того, проводились контрольные измерения рН после кипячения проб. Первые измерения рН после добавления щелочи были сделаны через 24 часа, последующие проводились один раз в сутки до получения постоянных значений. Результаты титрования выражались в виде графика зависимости pH = ^Са(ОН)2), показывающего изменение этой величины при добавлении возрастающих доз щелочи.

Буферность к основанию рассчитывалась по значениям рН, установившимся через сутки. Для расчетов был предложен количественный показатель буферной способности почв к подщелачиванию [8], рассчитываемый по формуле:

Кщел. = йн1+ ,

аЕ2+

где Кщел. - величина, показывающая степень изменения реакции среды при щелочном воздействии; аН1+ - активность ионов водорода рНсол. с 1н. СаСЪ; аН2+ - активность ионов водорода в почвенной суспензии на фоне 1н. СаС12 при добавлении различных доз Са(ОН)2 на 100 г почвы. Кщел12мэкв, рассчитанная по дозе 12 мэкв, рассматривалась как характеристика общей буферности к основанию, показывающая во сколько раз уменьшилась кислотность почвы при добавлении максимальной дозы щелочи. Количество протонов, высвобождающихся при диссоциации слабых кислотных группировок, рассчитывали в мэкв Н+ на 100 г почвы при рН 7,0 по разнице между кислотностью, определяемой по графику потенциометрического титрования через сутки, и кислотностью, определяемой по графику стабильного равновесия через 7 суток. По оси ординат откладывалась величина рН, по оси абсцисс - количество Са(ОН)2 в мэкв на 100 г почвы. От точки пересечения кривой, соединяющей найденные величины рН, опускалась прямая, перпендикулярная горизонтальной оси. Точка пересечения этой линии с горизонтальной осью соответствовала тому количеству щелочи, которое следует прибавить, чтобы сделать ее ненасыщенной при избранном рН, т.е. будет соответствовать величине кислотности почвы при данной реакции среды [5].

Результаты и их обсуждение. Кривые зависимости pH=f(Са(ОН)2), полученные по стабильно установившимся значениям рН, располагались ниже кривых зависимости, полученных через 24 часа, и наглядно демонстрировали процесс снижения уровня рН при стабилизации кислотно-основного равновесия (рис.). Результаты взаимодействия щелочи с почвами различного генезиса, представлены в табл. 1. Гумусовоаккумулятивные горизонты почв характеризовались сильнокислой реакцией среды. Процесс установления кислотно-основного равновесия происходил в среднем в течение семи суток. В этот период наблюдалось снижение уровня рН по сравнению с рН, установившимся через сутки.

При анализе полученных результатов было выявлено, что чем более высокие значения рН устанавливались через сутки, тем более длительным был период стабилизации равновесия. Наиболее короткий период - 4 суток - наблюдался в группе темногумусово-глеевых почв. Наибольшее изменение реакции среды, ДрН, наибольшее количество протонов слабых кислотных группировок и соответственно наименьшая общая буферная способность (Кщел.12мэкв) отмечены в буроземах темных. На уровень реакции среды при щелочной обработке влияет время взаимодействия раствора с почвой и его концентрация. Чем выше рН раствора, тем больше период, в течение которого уравновешивается концентрация гидроксид-ионов и ионов водорода. Период полного обмена и нейтрализации щелочных ионов является временем установления стабильного кислотно-основного равновесия в почвах. Процесс нейтрализации щелочи почвой связан с внешнедиффузной и внутридиффузной кинетикой обмена. Скорость внешнедиффузного обмена обычно высокая и поэтому достаточно момент равновесия определять через сутки. Полное равновесие достигается при внутридиффузном обмене, который может длиться несколько суток, во время которого происходит некоторое подкисление почв. Так, например, гидролитическая кислотность темногумусово-глеевой почвы, определяемая по графикам стабильного кислотно-основного равновесия, возрастала в 1,5-1,6 раза (табл. 2).

» 1 сут А 7 сут

мэкв Са(ОН)2 на 100 г почвы

Кривые зависимости рН от количества добавленной в почвенную систему щелочи через сутки и после установления стабильного кислотно-основного равновесия в органогенных горизонтах типичных буроземов

Таблица 1

Кислотно-основные свойства гумусово-аккумулятивных горизонтов под воздействием щелочи

Почва рНсол. рН, 12 мэкв Са(ОН)2 на 100 г почвы Г идролитическая кислотность по графикам буферности, рН 7, мэкв на 100 г почвы [Н+], мэкв на 100 г почвы ДрН Кщел*103

1 сут. 7 сут. 1 сут. 7 сут.

Типичные буроземы (ЛУ) + О 4 СО 3 1+ 7 ,4 0 +1 ,6 15,2+ 1,5 25,0+ 5,3 11,4+ 5,1 1,6 +0,3 ,7 2, +1 ,2 4

Дерновоподзолистые (ЛУ) 03 о° +1 О, 4 9,0 + 0,6 3 1+ 0, 3 15,6+ 2,3 2 , + 3, 0 11,6+ 2,2 6 + 0, 4 3,4+2,7

Буроземы темные (ли) о° +1 ю 3 0, + 3 ,5 о° +1 1^° 23,3+ 9,0 36,5+10,0 3, + 5 2,4+ 0,1 21,0+11,0

Темногу- мусово- глеевые (ли) О3 о° +1 со 3 8,5 + 0,5 5 1+ 0, 2 27,4+ 8,6 36,0+10,4 ,7 4, +1 8 3 + 0, 4 4,0+1,1

Таблица 2

Стабилизация кислотно-основного равновесия гумусового горизонта темногумусово-глеевой почвы при щелочной обработке

рНсол. рН Г идролитическая кислотность, мэкв[Н+]/100 г почвы, рН 7,0 А [H+], мэкв/100 г почвы k* АрН

1 сут. 4 сут. 1 сут. 4 сут.

3,7 9,0 7,4 22,3 29,2 6,9 1,3 1,6

3,5 8,6 7,0 19,3 33,5 14,2 1,7 1,6

3,1 8,9 7,4 41,6 54,4 12,8 1,3 1,5

* - соотношение [H+], мэкв/100 г, при рН 7,0 (4 сут. и 1 сут.).

Это явление можно объяснить диссоциацией слабых кислотных группировок органических и минеральных компонентов почв в условиях повышенной реакции среды, в процессе которой происходило высвобождение дополнительного количества протонов, которые участвовали в процессах обмена на поглощенный кальций [3-4; 11]. Чем выше уровень реакции среды, устанавливающийся на первом этапе обмена, тем ниже была буферность к основанию, и тем длительнее был период стабилизации равновесия. На время установления равновесия при щелочном воздействии влияет также содержание слабых кислотных группировок, основным источником которых является органическое вещество почв. Внесение больших доз извести в почвы с высоким содержанием органического вещества, вероятно, не способно создать требуемую реакцию среды именно из-за процесса диссоциации слабых кислотных группировок, активизирующегося в условиях повышенной реакции среды и усиления протонизации почвенно-поглощающего комплекса. Общая буферность к основанию, Кщел.12мэкв, в буроземе темном, где произошло более резкое изменение реакции среды от сильнокислой до сильнощелочной, была на порядок выше, чем в других почвах. В этой же почве в результате диссоциации слабых кислотных группировок высвободилось наибольшее количество протонов -13,1 мэкв. Более короткий период стабилизации кислотно-основного равновесия в темногумусово-глеевой почве связан с высокой буферностью к основанию и меньшим количеством слабых кислотных группировок.

При щелочном воздействии на почву стабилизация кислотно-основного равновесия сопровождалась снижением уровня рН. Количество протонов слабых кислотных группировок, участвующих в подкислении почвы, составило 8,4 - 13,1 мэкв на 100 г почвы. Таким образом, основной особенностью щелочного воздействия на почву можно считать длительность установления кислотно-основного равновесия, в процессе которого наблюдалось снижение значений рН, установившихся через сутки.

Выводы

1. При щелочном воздействии на почву стабилизация кислотно-основного равновесия сопровождается снижением уровня рН, установившегося через сутки, за счет диссоциации слабых кислотных группировок.

2. Наименьшая общая буферность к основанию выявлена в буроземах темных. В этих же почвах наблюдается наибольшее значение ДрН - 2,4 и наибольшее количество протонов слабых кислотных группировок - 13,1 мэкв на 100 г почвы

3. Наименьший период стабилизации кислотно-основного равновесия - 4 суток - отмечен в темногу-мусово-глеевых почвах, определяемый более высокой общей буферностью к основанию.

Литература

1. Дмитриев, Е.А. Математическая статистика в почвоведении / Е.А. Дмитриев. - М.: Изд-во МГУ, 1972. -292 с.

2. Костенков, Н.М. Почвы и почвенные ресурсы юга Дальнего Востока и их оценка / Н.М. Костенков, В.И. Ознобихин // Почвоведение. - 2006. - №5. - С. 517-526.

3. Орлов, Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. - М.: Изд-во МГУ, 1985. - 376 с.

4. Понизовский, А.А. Применение метода потенциометрического титрования для характеристики буферной способности почв / А.А. Понизовский, Т.В. Пампура // Почвоведение. - 1993. - № 3. - С. 106-114.

5. Ремезов, Н.П. Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв / Н.П. Ремезов. - М.: Сельхоз-гиз, 1957. - 224 с.

6. Химические основы буферности почв / И.С. Соколова [и др.]. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 108 с.

7. Соколова, Т.А. Изучение кислотно-основной буферности подзолистых почв методом непрерывного потенциометрического титрования / И.С. Соколова, А.П. Пахомов, В.Г. Терехин // Почвоведение. - 1993. -№7. - С. 97-106.

8. Толстоконева, Е.Н. Буферность равнинных почв юга Дальнего Востока России / Е.Н. Толстоконева. -Владивосток: Дальнаука, 2005. - 112 с.

9. Федоров, А.А. Теория и практика известкования кислых почв юга российского Дальнего Востока / А.А. Федоров [и др.]. - Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2001. - 164 с.

10. Федчун, А.А. Повышение плодородия кислых почв юга Дальнего Востока / А.А. Федчун. - Владивосток, 1998. - 117 с.

11. Филеп, Д. Формы кислотности и кислотно-основная буферность почв / Д. Филеп [и др.] // Почвоведение.

- 1989. - № 12. - С. 48-59.

12. Шамрикова, Е.В. Кислотно-основная буферность органогенных горизонтов подзолистых и болотноподзолистых почв Республики Коми / Е.В. Шамрикова, Т.А. Соколова, И.В. Забоева // Почвоведение. -2003. - №7. - С. 797-807.

13. Шамрикова, Е.В. Формы кислотности и буферность к основанию в минеральных горизонтах подзолистых и болотно-подзолистых почв северо-востока Европейской России / Е.В.Шамрикова, Т.А. Соколова, И.В. Забоева // Почвоведение. - 2003. - №9. - С. 1075-1084.

14. Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов [и др.] - Смоленск: Ойкумена, 2004. - 341 с.

---------♦-----------

УДК 631.48 (571.63) Л.А. Латышева

МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ БУРОЗЕМОВ ПРИБРЕЖНО-ОСТРОВНОЙ ЗОНЫ ЮГА ПРИМОРЬЯ

В статье на примере трех участков прибрежно-островной зоны юга Приморья показано морфологическое разнообразие буроземов. Под дубовыми, дубовошироколиственными лесами с изреженным травяным покровом формируются буроземы типичные. Под изреженными широколиственными лесами с хорошо развитым травянистым ярусом выделяются буроземы темные. При антропогенной трансформации лесных биогеоценозов в кустарниково-разнотравные -гмелинополынники - под ними формируются темно-бурые иллювиальногумусовые почвы. Полученные данные свидетельствуют, что определяющим фактором динамики морфологического строения распространенных здесь буроземов является антропогенное изменение растительного покрова.

Вопросы генезиса и классификации бурых лесных почв островных территорий, в отличие от почв континентальной части юга Приморья, остаются пока недостаточно изучены. Сотрудниками Тихоокеанского института географии и кафедры почвоведения ДВГУ, начиная с 2000 года, проводились исследования почвенного покрова материковых островов залива Петра Великого. Накопленные материалы позволяют нам сформировать представление о морфологическом разнообразии и пространственной дифференциации развитых здесь буроземов.

Детальное изучение морфологии почв является первоначальным этапом любых почвенных исследований и дает ключ к познанию истории их формирования и эволюции. Исследование морфологии почв позволяет получить представление не только о процессах почвообразования, но, по представлению Б.Г. Розанова [6], является основой их диагностики и классификации. Сравнительно-географический анализ собственных и литературных данных показал, что определяющим фактором динамики морфологического разнообразия буроземов и их физико-химических свойств в условиях активного геохимического воздействия океана является антропогенная динамика растительного покрова.