Влияние окисленных бурых углей и минерализованных карьерных вод на свойства каштановых почв Селенгинского среднегорья

• Автор: Мангатаев, Александр Цыренович
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КАШТАНОВЫХ ПОЧВ

1.1.Клима т

1 Д.Рельеф и почвообразующие породы

1.3.Растительность

1 АПочвенный покров

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 .Характеристика почв опытного полигона

2.2.Агромелиоративная характеристика состава окисленных бурых углей

2.3.Методика исследований

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКИЕ И ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С МЕЛИОРАНТОМ И ОРОШЕНИИ МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДОЙ

3.1.Изменение гранулометрического состава почвы при взаимодействии с мелиорантами

3.2.Удельная поверхность почвы
3.3.Изменение агрегатного состава и водопрочности структуры почвы
3.4.Влияние мелиоранта на плотность почвы, плотность твердой фазы и пористость
3.5.Изменение вводно-физических характеристик
3.6.Влажность мелиорированных почв и оценка ее вариабельности
3.7.Влияние мелиорантов на целлюлозолитическую и протеолитическую
активность каштановой супесчаной почвы
ГЛАВА 4. ИОННО-СОЛЕВОЙ СОСТАВ КАРЬЕРНОЙ ВОДЫ И МЕЛИОРИРУЕМЫХ ПОЧВ И СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННЫХ ФИЗИКО- 75 ХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
4.1 .Оценка оросительных качеств минерализованных карьерных вод
4.2.Ионно-солевой состав и состояние почвенно-поглощающего комплекса
при орошении и внесении углей
4.3.Изменение равновесия в карбонатно-кальциевой и сульфатнокальциевой системах
4.4.Моделирование солевого режима почв в связи с орошением
выводы
Литература
ПРИЛОЖЕНИЕ
Актуальность работы заключается в том, что в карьеры открытой разработки бурых углей выходят минерализованные воды Гусиноозерского артезианского бассейна, залегающие в угленосном комплексе засоленных пород юрско-мелового времени. Они создают проблемы по их утилизации. Кроме того, с угледобывающей деятельностью связано накопление в виде промышленных хвостов окисленных бурых углей, характеризующихся низкими топливными показателями и не имеющих практического применения. Они также создают экологические проблемы, т.к. размещены на поверхности в породных отвалах и служат источником загрязнения водных объектов, атмосферного воздуха и почв. Как источник органоминерального сырья они используются в незначительных объемах. В связи с этим возникла необходимость экологически безопасной утилизации побочных продуктов карьерной разработки угля, используя карьерные воды для орошения, а окисленные бурые угли как физический мелиорант легких каштановых почв.
Цель исследований - установление количественных закономерностей воздействия окисленных бурых углей и минерализованной карьерной воды на состав, физические свойства, ионно-солевые показатели и состояние физико-химических систем легких каштановых почв. Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
1. Изучить комплексное влияние окисленных бурых углей как физического мелиоранта и орошения минерализованной водой на гранулометрический, структурноагрегатный составы и агрогидрологические свойства легких каштановых почв;
2. Выявить характер изменения солевого состава, катионообменной способности мелиорируемых почв и оценить параметры равновесия в карбонатно-кальциевой и сульфатно-кальциевой системах;
3. На основе концептуального и физического моделирования определить основные направления и вывести физико-химические параметры взаимодействия почв с мелиорантом и минерализованной водой и разработать прогноз изменения состава приоритетных ионов.
Защищаемые положения:
• сочетание орошения карьерными минерализованными водами с внесением окисленных бурых углей приводит к достоверному изменению соотношения гранулометрических фракций, оцененного с помощью функции энтропии; повышение содержания физической глины вызывает рост удельной поверхности твердой фазы и снижение количества эрозионноопасных микроагрегатов;
• в мелиорируемой почве усиливаются капиллярные свойства, что вызывает заметное приращение влажности наименьшей влагоемкости, а дисперсия полевой влажности снижается и влажностный режим становится устойчивее; на основе установленных параметров статистического распределения влажности оценена возможность применения к ним закона нормального распределения;
• состав карьерной воды не вызывает экологических негативов при орошении, а мелиорируемые почвы как по сумме, так и по составу токсичных солей и количеству поглощенного натрия не превышают опасных пределов, при этом происходит нарушение физико-химического равновесия карбонатно-кальциевой и сульфатнокальциевой систем с тенденциями к разрушению почвенного кальцита и почвенных сульфатов кальция.
Научная новизна: Диссертация является первой работой по комплексному применению бурых окисленных углей в сочетании с орошением минерализованными водами. Впервые в регионе бурые угли изучены как мелиорант легких каштановых почв. С позиций агромелиоративной эффективности с применением математикостатистических методов изучено влияние комплексной мелиорации на изменения основных физических и гидрологических свойств почв. Впервые показаны параметры энтропии гранулометрического состава, удельной поверхности и плотности заряда на твердофазной поверхности мелиорируемых каштановых почв. Установленный факт снижения дисперсии полевой влажности легкой ксероморфной почвы при внесении бурых углей служит теоретической основой для аргументации их широкого применения в сухостепных ландшафтах, т.к. придает им необходимую инерционность и устойчивость. Выявленные параметры статистического распределения влажности и установленный факт подчиненности эмпирических распределений нормальному закону

жает оказывать влияние и в сочетании с другими, пусть даже относительно слабыми, факториальными признаками. Дозы и время при взаимодействии ослабляют друг друга.
□ ВС
Рис.7. Сила влияния доз (фактор А), времени (фактор В) и степени измельчения мелиоранта (фактор С) на количество водопрочных агрегатов размером от 3-0,25 мм по результатам 3-х факторного дисперсионного анализа
Действие временного фактора (фактор В) оказалось незначимо. Действительно, по истечении 2-х лет существенного изменения содержания агрегатов не наблюдается. Эти результаты указывают на то, что сочетание факторов не всегда дает кумулятивный или синергетический эффект (в системоло-гии - эффект эмерджентности), изученные факторы при взаимодействии также могут проявлять антагонизм.
Тем самым, получены первые количественные параметры влияния окисленных бурых углей при орошении на структурно-агрегатное состояние каштановых почв Бурятии. Усиление оструктуривания изученной почвы происходит, по-видимому, потому что частицы бурых углей являются первичными ядрами агрегатообразования (Yong, Spycher, 1979; Anderson et al., 1981).
В целом можно констатировать, что орошение минерализованной водой вызывает деградацию структуры почв, а при орошении и одновременном