Динаміка фізичних властивостей дерново-літогенних ґрунтів на червоно-бурих глинах за профілем

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет

Динаміка фізичних властивостей дерново-літогенних ґрунтів на червоно-бурих глинах за профілем

І. Лядська, аспірант

Постановка проблеми. Особливості процесу ґрунтоутворення в техногенних ландшафтах діагностуються за змінами водно-фізичних і фізичних властивостей [1]. Ці динамічні показники залежать від генезису, а також технологічних операцій як на технічному, так і на біологічному етапах рекультивації [2].

Сприятливі фізичні властивості полідисперсних гірських порід (шпаруватість, щільність, польова вологість та ін.) зумовлюють виникнення і формування на їх поверхні рослинного покриву. За поселення рослинності на поверхні техноземів спостерігається взаємовплив процесів вивітрювання і ґрунтоутворення, які призводять до акумуляції біофільних хімічних елементів у верхніх шарах, забезпечують умови для утворення гумусу і перетворення через певний проміжок часу гірських порід на дерново-літогенні ґрунти [4].

У ґрунті завжди міститься волога, кількість якої постійно змінюється в часі. Зміни ці залежать від співвідношення процесів надходження води у ґрунт з атмосферними опадами, поливними та ґрунтовими водами і витрачання її з ґрунту внаслідок фізичного випаровування, транспірації, стоку тощо [3]. Інтенсивність зазначених процесів залежить від властивостей самого ґрунту - гранулометричного та хімічного складу, структурності, щільності, шпаруватості, вмісту органічних речовин і колоїдів, стану його поверхні, вологоємності, водопроникності, водопідйомної здатності [5]. Щільність будови є важливою ознакою фізичних параметрів ґрунту і водночас однією з найдинамічніших величин. Вона змінюється в часі та просторі, що пов'язано з динамікою вологи, з ущільненням ґрунту внаслідок просадки, особливо у верхніх горизонтах, які найчастіше зазнають впливу зовнішнього середовища і антропогенного чинника [6]. У процесі ущільнення ґрунтів зменшується не лише загальний об'єм шпар, а й їх розмір, що впливає на ризосферу ґрунту [8]. Ущільнений ґрунт погано вбирає та фільтрує вологу, а це за наявності зливових опадів сприяє збільшенню поверхневого стоку та ерозії, зниженню вологозабезпеченості рослин [7; 8]. У своїх дослідженнях ми вивчали розподілення вологи в ґрунті за шарами та взаємозалежність цих показників зі щільністю й шпаруватістю ґрунту.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Рекультивації земель завжди приділялось багато уваги з боку науковців [1; 10]. Техноземи - штучно створені ґрунтоподібні техногенні утворення, що складаються з насипних шарів різної потужності, в тому числі й насипного гумусованого шару. Диференціація ґрунтового профілю залежить від часу їх функціонування у посттехногенному ландшафті, властивостей привнесеного ґрунтового матеріалу, особливостей сільськогосподарьської рекультивації (Шпаківська І.М.). Придатність основних типів субстратів ґрунтоутворення різних елементів посттехногенного ландшафту до формування родючого шару ґрунту через встановлення їх фізичних властивостей. коротко згадується про деякі фізичні властивості техноземів та педозему на дослідному полі з рекультивації земель Орджонікідзевського науково-дослідного стаціонару та наголошується про необхідність вивчення просторово-часової динаміки фізичних властивостей цих ґрунтів.

Постановка завдання. Метою нашого дослідження було з'ясування основних водно-фізичних і фізичних властивостей дерново-літогенних ґрунтів на червоно-бурих глинах, які визначають спрямованість і темпи екологічної сукцесії на землях, що рекультивуються.

Виклад основного матеріалу. Матеріали і методи дослідження.Дослідження проведені на експериментальній ділянці з рекультивації земель (Дніпропетровський державний аграрний університет, м. Орджонікідзе). Дослідна ділянка з вивчення оптимальних умов рекультивації була створена в 1968-1970 роках. Ґрунтовий розріз закладено на ділянці з дерново-літогенними ґрунтами на червоно-бурих глинах. Морфологічний опис розрізу наведено в [9]. Використано класифікацію рекультивованих ґрунтів за Л. В. Єтеревською та ін. [10].

Проби відбирали за шарами 0-10, 10-20, … 90-100 см у триразовій повторності. Зразки ґрунту були відібрані 19 жовтня 2012 року. Загалом відібрано 30 проб ґрунту. Максимальну гігроскопічність ґрунту визначали адсорбційним методом [11]. На основі показника максимальної гігроскопічної вологості розрахували вологість в'янення з перевідним коефіцієнтом 1,34 - за інструкцією гідрометеорологічної служби [11]. Польову вологість визначали в лабораторних умах відразу після відбору проб. Щільність ґрунту визначили методом ріжучого кільця [11] й оцінили за класифікацією Н. А. Качинського [12]. Від польової вологості відняли вологість в'янення і визначили вміст доступної вологи в ґрунті на момент відбору зразків. Щільність твердої фази ґрунту встановили за допомогою пікнометричного методу; загальну шпаруватість - за даними загальної щільності ґрунту та щільністю твердої фази ґрунту [11].

Статистична обробка одержаних результатів проведена за допомогою програми Statistica 7.0.

Було використано поняття гомогенності (однорідності). Вважали шари гомогенними за умови: 1. Гомогенні шари повинні бути суміжними; 2. Значення між цими шарами статистично не вірогідні.

Результати та обговорення. Найбільшим значенням максимальної гігроскопічної вологи (МГВ) ґрунту характеризується шар 0-10 см, де цей показник становить 7,74 % (див. табл.).

Таблиця

Динаміка фізичних властивостей дерново-літогенних ґрунтів на червоно-бурих глинах за профілем

* Польова вологість та доступна волога були визначені відразу після відбору проб 19.10.2012 року.

Зі збільшенням глибини цей показник зменшується. За ознакою гомогенності МГВ шари ґрунту можна розподілити так: 0-10 см, 10-40 см, 40-70 см і 70-100 см. Значення МГВ між шарами 0-10 та 10-20 см статистично вірогідно відмінні (F = 39,15, p = 0,003). У межах горизонту 10-40 см відмінності між шарами за значеннями МГВ статистично не вірогідні (F = 2,06, p = 0,20). Порівняння суміжних горизонтів 30-40 та 40-50 см свідчить про статистично вірогідну відмінність значень МГВ (F = 14,09, p = 0,02). Однорідність (гомогенність) горизонтів 40-70 та 70-100 см підтверджується результатами дисперсійного аналізу (F = 4,30, p = 0,07 та F = 3,34, p = 0,11 відповідно). Суміжні шари між цими горизонтами різняться за значенням МГВ (F = 7,32, p = 0,05). Внаслідок того, що вологість в'янення рослин встановлюється за допомогою максимальної гігроскопічної вологи, розподілення цього показника за профілем буде аналогічним.

Польова вологість розподіляється за шарами подібно до вологості в'янення рослин. У шарі 0-10 см спостерігаємо максимальне значення цього показника, в шарах 20-30 - 40-50 см - локальний мінімум і максимум, на глибині 80-90 см вологість в'янення рослин сягає мінімального значення.

Щільність ґрунту у верхньому шарі 0-10 см - в мінімумі, а на глибині 10-20 см підвищується. За ознакою гомогенності розподілення щільності за шарами можна звестиу дві групи: 0-10 см - 20-30 см та 30-40 см - 90-100 см. Щільність першої групи (0-10 см - 20-30 см) статистично вірогідно не відрізняється (F= 3,87, р = 0,08). Щільність другої групи (30-40 см - 90-100 см) також не відрізняється за шарами (F = 1.10, р= 0,40). За класифікацією Н. А. Качинського орний шар (0-20 см) дуже ущільнений. Із глибиною щільність підвищується і досягає свого максимального значення (1,47 г/см3) на глибині 80-90 см. Доступна волога взаємопов'язана з польовою вологістю та вологістю в'янення рослин, і за цим показником за допомогою статистичного аналізу також виділяємо дві гомогенні групи (0-10 - 10-20 см та 20-30 - 90-100 см). Щільність твердої фази розподіляється за горизонтом нерівномірно, за ознакою гомогенності виділяємо чотири групи: 0-10 - 10-20 см, 20-30 - 30-40 см, 40-50 - 70-80 см та 80-90 - 90-100 см. Однорідність цих горизонтів статистично вірогідна і підтверджується результатами дисперсійного аналізу: F = 4,00;р = 0,11;F = 0,50;р = 0,51;F = 0,25;р = 0,85;F = 0,14;р = 0,72 відповідно. Шпаруватість розподілена також нерівномірно: верхній горизонт (0-10 см) різниться від інших, наступні два (10-20 - 20-30 см) утворюють гомогенну групу, шари 40-50 - 90-100 см утворюють ще одну гомогенну групу, що підтверджено результатами дисперсійного аналізу (F = 7,06;р = 0,056 та F = 1,06;р = 0,42 відповідно).

Висновки

Нерівномірний розподіл фізичних властивостей в дерново-літо-генних ґрунтах на червоно-бурих глинах за профілем є свідченням активного процесу ґрунтоутворення, який відбувається з моменту створення технозему в процесі рекультивації. Встановлено, що щільність твердої фази з глибиною поступово збільшується, що, вірогідно, є результатом більшого вмісту органічних речовин у верхніх шарах технозему. Шпаруватість у верхніх шарах (0?50 см) висока та з глибиною зменшується. Значення шпаруватості, які спостерігаємо в кореневмісному шарі, маркують сприятливі умови для життєдіяльності кореневих систем рослин і ґрунтової фауни у дослідженому типі техноземів. Водно-фізичні властивості технозему сприяють збільшенню показників доступної вологи у верхніх шарах. Отож, створюються сприятливі умови для активної життєдіяльності ґрунтової фауни, розвитку кореневих систем рослин.

Бібліографічний список

Андроханов В. А. Техноземы: свойства, режимы, функционирование / В. А. Андроханов, С. В. Овсянникова, В.М. Курачев. - Новосибирск : Наука, 2000. - 200 с.

Етеревская Л. В. Почвообразование и рекультивация земель в техногенных ландшафтах Украины : автореф. дисс. на соискание ученой степени д-ра с.-х. наук / Л. В. Етеревская. - Харьков, 1989. - 42 с.

Шеин Е. В. Курс физики почв : учебник / Е. В. Шеин. - М. : Изд-во МГУ, 2005. - 432 с.

Устойчивое развитие сложных экотехносистем / В. И. Шемавнев, Н. А. Гордиенко, В.И. Дырда, В.О. Забалуев. - М. ; Днепропетровск, 2005. - 355 с.

Шеин Е.В. Теории и методы физики почв / Е.В. Шеин, Л.О. Карпачевский. - М. : Гриф и К, 2007. - 616 с.

Медведев В.В. Плотность сложения почв (генетический, экологический и агрономический аспекты) / В.В. Медведев, Т.Е. Лындина, Т.Н. Лактионова. - Харьков, 2004. - 244 с. ґрунт ландшафт екологічний сукцесія

Лядська І.В. Ентропія вертикального розподілу агрегатної структури техноземів Нікопольського марганцеворудного басейну / І. В. Лядська // Екологізація сталого розвитку і ноосферна перспектива інформаційного суспільства : матеріали Міжнар. наук.-практ. конф. студентів, аспірантів і молодих вчених, 2-4 жовтня 2013 р. - Харків, 2013. - С. 50.

Медведев В.В. Структура почвы / В.В.Медведев. - Харьков, 2008. - 406 с.

Пространственная агроэкология и рекультивация земель : монография / [Демидов А. А., Кобец А. С., Грицан Ю. И., Жуков А. В.]. - Днепропетровск : Свидлер А. Л., 2013. - 560 с.

Єтеревська Л.В. Класифікація рекультивованих ґрунтів, систематика та генетико-виробнича діагностика / Л.В. Єтеревська, Г.Ф. Момот, А. П. Канаш. - Харків, 2012. - 68 с.

Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв / А. Ф. Вадюнина, З. А. Корчагина. - М. : Агропромиздат, 1986. - 416 с.

Качинский Н. А. Физика почв. Водно-физические свойства и режимы почв / Качинский Н.А. - М. : Высшая школа, 1970. -182 с.

Размещено на Allbest.ru