Физические основы фильтрационной и миграционной неоднородности почв : на примере серой лесной почвы Владимирского ополья

• Автор: Кирдяшкин, Павел Иванович
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Глава 1. Состояние проблемы

1.1. Иерархия структурных уровней организации почвы

1.2. Пространственная неоднородность свойств почв

1.3. Движение влаги и растворенных веществ в почве

1.3.1. Особенности движения воды в почве

1.3.2.Сорбция и миграция растворенных веществ в почвах

1.3.3. Основные гидрохимические параметры переноса веществ в почве

1.4. Фильтрационные (колоночные) эксперименты как метод изучения процессов переноса веществ в почвах

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1.0бъекты исследования

2.2. Владимирское ополье: почвенно-географические условия

2.3. Методы исследования
Глава 3. Физические и химические свойства серой лесной почвы Владимирского ополья
Глава 4. Основная гидрофизическая характеристика почв (ОГХ) как отражение структуры порового пространства
Глава 5. Перенос ионов калия и хлора в насыпных образцах почв. Выходные кривые
Глава 6. Перенос ионов калия и хлора в почвенных монолитах
6.1. Перенос ионов калия и хлора в малых почвенных монолитах
6.2. Перенос калия, хлора и водорастворимого крахмала и их пространственное распределение в больших почвенных монолитах
Глава 7. Изучение движения влаги методом встроенных секционных лизиметров
8. Исследование особенностей латеральной миграции влаги и ионов в серых лесных почвах
Выводы
Список литературы
Приложения

Актуальность. История систематических исследований движения почвенной влаги и растворенных веществ, его влияния на почвообразовательный процесс, на физические и химические свойства почвы и др., насчитывает несколько десятилетий. Широко известны работы Острякова (1912), Розова (1936), Волобуева (1941), Шиловой (1955, 1959, 1972), Кауричева (1960, 1986), Дмитриева (1971), Антипов-Каратаева (1961) и др. Движение веществ в почве в растворенном виде - это сложный процесс, включающий в себя различные явления: конвективный перенос, диффузию, гидродинамическую дисперсию, сорбцию. Именно эти параметры являются базовыми для решения прогнозных задач по накоплению и перемещению различных веществ (питательных, загрязняющих) в почвах, их выносу за пределы почвенного профиля, возможности появления в грунтовых водах.
При миграции веществ в почвах не все поровое пространство проводит влагу, и не вся поверхность почвенной массы задействована в процессах сорбции. Почвенная толща, обладая высокой пространственной неоднородностью влагопроводящих свойств, будет неравномерно фильтровать влагу. Многочисленными исследованиями установлено, что значительная часть влаги и растворенных веществ движется по преимущественным путям миграции с высокой скоростью. Это весьма важная особенность функционирования почв и выполнения ими экологической функции в ландшафте, т.к. она является предпосылкой быстрого переноса воды, питательных и загрязняющих веществ в нижние слои почвенного профиля и за его границы. Однако до сих пор не изучены закономерности этого явления при различных масштабах исследования (в масштабах отдельного почвенного образца, горизонта, всего почвенного профиля). Кроме того, до настоящего времени не учитывались особенности перехода из одного горизонта в другой при перемещении веществ, которые по своему значению сопоставимы со свойствами каждого отдельно взятого

горизонта (граничные явления могут выражаться в виде застоя, проскока, растекания влаги и др.).
Научная новизна. В работе впервые показаны высокая пространственная неоднородность фильтрационной и миграционной способности почв на разных уровнях исследования - от агрегатного до профильного. Обнаружено несовпадение получаемых гидрофизических и гидрохимических параметров массопереноса для насыпных почвенных образцов, монолитов разного размера и почв в полевых условиях.
Практическая значимость. Полученные материалы могут быть использованы при решении прогнозных задач почвоведения и экологии по определению возможности переноса загрязняющих веществ, а также выноса быстрыми потоками влаги питательных веществ в нижние слои почвенного профиля и в грунтовые воды. Гидрохимические параметры массопереноса, полученные для разных уровней исследования почв, могут быть использованы для физического обоснования математических моделей переноса веществ в структурных почвах.
Целью настоящей работы является исследование физических основ фильтрационной и миграционной пространственной неоднородности серых лесных почв Владимирского ополья.
Задачи:
1. Исследование физических и химических свойств серых лесных почв и серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом.
2. Изучение в лабораторных экспериментах особенностей движения влаги и растворенных веществ в почвах нарушенного строения и почвенных монолитах. Получение параметров массопереноса, статистик пространственного распределения влажности и плотности почв, концентраций веществ-меток в почвенных монолитах.
3. Исследование движения влаги и растворенных веществ в полевых условиях методом встроенных секционных лизиметров. Получение параметров массопереноса и статистик пространственного распределения

Почвообразующая порода современных почв - пылеватые покровные суглинки. Лессовидные суглинки карбонатны и содержат большое количество известковых конкреций - журавчиков, до 6-8 см в длину. Характерной особенностью грануметрического состава почвообразующих пород Владимирского ополья является отсутствие крупнопесчаной фракции. В отдельных разрезах наблюдается незначительное (не более 2%) содержане фракции мелкого песка. Почти вся масса мелкозема приходится на частицы крупной (36-44%), мелкой (20-36%) пыли и ила (24-35%) (Модель адаптивноландшафтного земледелия 2004). Сверху залегает пахотный горизонт, под ним в отдельных местах расположен гор.ЛЬ, ниже идут иллювиальные горизонты темно-бурого цвета, ореховатые, призмовидные, с вертикальной трещиноватостью, под ними располагаются более светлые, плотные, с марганцевыми примазками, сизоватыми и охристо-ржавыми разводами горизонты, переходные к породе. В гранулометрическом составе во всех горизонтах преобладает крупнопылеватая фракция, характерна текстурная дифференциация почвенного профиля по илу. Содержание в составе илистой фракции смешанослойных образований повышено в тяжелой части профиля. Верхние гумусовые горизонты и ВГГ по сравнению с нижележащими горизонтами содержат больше 8Ю2 и меньше Ре203, А1203 и MgO. По данным И.В.Дубровиной и Б.П.Градусова (1993), степень текстурной дифференциации в почвах микроповышений меньше, чем в почвах микропонижений, в частности содержание илистой фракции в гор. Апах почв микроповышений равно 23%, а для гор. Апах почв микроповышений - 13%, ВГГ - 11%. Авторы объясняют это припашкой материала горизонта В1 на микроповышениях.
Количество осадков колеблется в пределах 500-600 мм (Мильков, 1964), а по данным Т.В.Вологжаниной (1982) до 700 мм, при этом летние осадки, как и в лесостепи, могут выпадать в виде нескольких очень интенсивных ливней. Испаряемость равна 400-480 мм в год, коэффициент увлажнения выше единицы.