Коллоидно-химические свойства основных типов почв России и факторы их определяющие

• Автор: Шевченко, Александра Александровна
• Шифр специальности: 03.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Почвенные коллоиды

1.2 Строение коллоидной частицы

1.3 Электролитические свойства дисперсных систем

1.4 Электрокинетические и коллоидно-химические свойства глинистых минералов

1.5 Применение спектроскопии в ближней инфракрасной области дли анализа почв и сельскохозяйственной продукции

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2 Методы исследования

2.3. Место и условия проведения опыта центра точного земледелия
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Изучение минералогического состава исследуемых почв
3.2. Изучение электрокинетических свойств исследуемых почв
3.3 Исследование водно-физических свойств почв
ГЛАВА 4. КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ В ОПЫТЕ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
4.1. Результаты определения почвенных характеристик методом ближней ИК-спектросконии
4.2. Результаты определения изменения почвенных характ еристик методом термоанализа
4.3. Исследование физико-химических свойств образцов почвы опыта ЦТЗ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Почва - один из важных компонентов природных ресурсов биосферы нашей планеты, представляющая собой многокомпонентную систему, состоящую из твердой, жидкой, газовой и живой фаз, с размерами частиц (компонентов), достигающих наноразмеров (10~7 - 10'9 м), поэтому, для объяснения процессов, происходящих в почве, можно подходить с позиции физической и коллоидной химии.
Свойства почвы во многом зависят от минералогического состава и поглотительной способности. Большая роль в поглотительной способности почв отводится почвенным коллоидам. В зависимости от их состояния во многом определяется само плодородие почвы. Так, например, большинство солонцовых почв черноземной зоны страны характеризуются низкой и неустойчивой урожайностью, т.к. обладают крайне неблагоприятными физикохимическими свойствами. Они не только малопродуктивны сами по себе, но, залегая пятнами среди зональных почв, резко снижают и их продуктивность.
Важнейшие свойства почвы - водопроницаемость, влагоемкость, набу-хаемость, структура, pH почвенного раствора, окислительно-восстановительный потенциал и др. - определяются соотношением между адсорбируемыми катионами. Благодаря разнообразию природных условий и особенностям почвообразовательного процесса состав обменных катионов различных почвенных типов неодинаков. Так, обменными катионами в черноземах являются преимущественно кальций и магний, а подзолистые и дерново-подзолистые почвы содержат, кроме кальция и магния, обменные водород и алюминий. Для солонцов и солонцеватых почв характерно наличие среди обменных катионов поглощенного натрия.
Основы учения о коллоидно-химических свойствах почв были заложены в трудах К.К.Гедройца, Г.Вагнера, С.Матсона, И.Н.Антипова-Каратаева, Б.П.Никольского, Н.П.Ремезова, Н.И. Горбунова и других ученых. Большой

вклад в изучение этой проблемы внесли сотрудники кафедры физической и коллоидной химии Тимирязевской академии - Е.Н.Гапон, С.Н.Алешин, А.Й.Курбатов и их ученики. Эта работа продолжается и в настоящее время.
Актуальность проведенной работы определяется тем, что природа почвенного плодородия напрямую связана с количеством и физико-химическим состоянием почвенных коллоидов, которые можно характеризовать различными показателями, основным из которых является величина дзета-потенциала (-потенциал). В нашей работе значительное внимание было уделено засоленным почвам, которые в России занимают значительные площади - около 33 млн га. Из них солончаки занимают 1,45 млн. га, солоди - 1,96 млн. га, солонцы - 10,4 млн. га, солонцеватые и солончаковатые почвы - 8,8 млн. га и комплексы засоленных почв с зональными почвами - примерно 9,6 млн. га. Для таких почв величина дзета-потенциала является мерой< солонцеватости, а, следовательно, величина потенциала может быть использована для расчета дозы мелиоранта.
Изучение коллоидно-химических свойств почв особенно актуально в связи с реализацией в, ближайшие годы в нашей стране государственной программы «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения на период с 2013 по 2020 годы». В ходе выполнения программы будут проведены работы по разработке и созданию новых систем мелиорации, а также технологий по развитию сельхозпроизводства на мелиорируемых землях. Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения снижает зависимость сельскохозяйственного производства от неблагоприятных условий окружающей, среды. Реализация программы позволит обеспечить: рост площадей орошаемых земель до 4,9 млн. га, осушаемых - до 5,4 млн. га (к 2020 году площадь гидромелиоративных систем составит около 10,3 млн. га); увеличение средней продуктивности кормовых культур на орошаемых землях составит с 2,9 до 6,5 т.к.е. на гектар и на осушаемых с 2,1 до 4,7 т.к.е. на гектар; урожайность пшеницы планируется увеличить с 2,5 до 6-7 т/га, кукурузы на

состава и качества продукции сельского хозяйства (ГОСТР 51038, ГОСТ 30131, ГОСТ 50817, ГОСТ 50852). БИК-спектроскопия широко применяется для быстрого и точного анализа зерна (Панков С А, 2006), пищевых продуктов, полуфабрикатов, например, плавленых сыров, детского питания, яичного порошка, майонеза
ИК-спектроскопия применяется в исследованиях почв (Reeves J., 2005), донных отложений (Siebielec G., 2004), гумусовых кислот дерново-подзолистых почв (Игнатьева С Л. и др., 2008), при исследовании структурных особенностей гуминовых кислот торфов (Сартаков М.П.и др., 2007), качественного и количественного состава почв влажных регионов мира (Cohen Matthew J., 2005). Все более широко применяются новые спектральные методы для определения влажности почвы, содержания органического вещества и общего содержания азота, в том числе с применением инфракрасной спектроскопии в ближней области в режиме on-line (Sun Jian-ying, 2006).
Изучено связывание органического вещества (ОВ) глинистыми минералами в экспериментах, моделирующих трансформацию в почве глинистой породы с высоким содержанием диоктаэдрических 2 : 1 фаз при ее взаимодействии с разлагающимися растительными остатками. Комплексом современных методов (рентгенографический фазовый анализ, комбинированные термический анализ и Фурье-ИК спектроскопия, адсорбционно-люминесцентный анализ) показано, что связывание ОВ в форме, устойчивой к обработке 30% Н2О2, сопряжено с изменением реальной структуры глинистых агрегатов. При этом формируются весьма своеобразные органо-силикатные композиции с неупорядоченной по оси с* структурой, где ОВ локализовано и на поверхности частиц и в межслоевых промежутках (Гиниятуллин К.Г. и др., 2010).
Показано применение волнового анализа спектральной отражательной способности для определения физико-химического состава почвы в системе точного земледелия США (Ge Y., 2006)Стабильность микроструктуры почв разного генезиса (степных, тропических и субтропических), сформированных на морских глинах, лёссах, ко-