Тичина Л.К.Екологічний моніторинг осушених гідроморфних ґрунтів Правобережного Полісся. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. Державний агроекологічний університет, м. Житомир, 2003.
Викладені результати трирічних досліджень впливу осушувальних меліорацій та інтенсивного сільськогосподарського використання на склад та властивості гідроморфних ґрунтів Полісся для забезпечення їх раціонального та ефективного використання.
5
визначали геометричним методом за М. А. Качинським. Математично-статистичний аналіз отриманих даних проводився за допомогою програми “Excel” на персональному комп’ютері.
3. Зміни морфологічних показників гідроморфних ґрунтів в процесі змін водно-повітряного режиму. Нами було зроблено порівняння морфологічних ознак гідроморфних ґрунтів до осушення та через 20 – 25 років після його проведення. Було встановлено ряд змін у морфологічній будові досліджуваних ґрунтів. В результаті змін водно-повітряного режиму під дією дренажу профіль дерново-підзолистих гідроморфних ґрунтів в зоні аерації змінився з елювіального оглеєного на елювіально-ілювіальний неоглеєний. Такі зміни супроводжуються підсиленням акумулятивних ознак. Профіль гідроморфних дернових ґрунтів набув більш вираженого акумулятивного характеру та послаблення оглеєння в зоні аерації.
За період змін водно-повітряного режиму гідроморфних ґрунтів в результаті осушення потужність акумулятивного горизонту збільшилась на 2-3 см в зв’язку з інтенсифікацією грунтотвірного процесу. Також відбулось підсилення прояву елювіальних процесів. З глибиною в ілювіальному горизонті оглеєння спостерігається лише у вигляді іржаво-вохристих цяток на гранях структурних окремостей. На глибині 80-90 см мають місце іржаво-вохристі цятки та залізо-марганцеві конкреції розміром від 1,5 до 2,0 см, які утворилися внаслідок вмивання заліза, марганцю, магнію та кальцію.
4. Зміна гранулометричного складу осушених гідроморфних ґрунтів. Серед групи агрофізичних параметрів ґрунту найбільш консервативним і стійким є його гранулометричний склад. Внаслідок тривалої дії осушення та інтенсивного сільськогосподарського використання він зазнає помітних змін, що не може не вплинути на екологічні функції ґрунту. Отримані нами експериментальні дані (табл. 1) свідчать про появу процесу лесіважу в ґрунтовому профілі як результату осушення.
В дерново-середньопідзолистих глейових ґрунтах як до, так і після проведення осушення, вміст фракцій розміром 0,05 - 0,01 мм склав 34,4%. Найменшою була кількість фракцій з розміром часток 0,01 - 0,005 мм – 4,2 %. Після осушення відбулось збільшення вмісту фракцій розміром 1 - 0,05 мм на 2 %, а вміст фракцій розміром 0,05 - 0,01 мм залишився практично без змін. Разом з тим, зменшився вміст фракцій розміром менше 0,01 мм, особливо мулистої фракції, вміст якої знизився на 2,8 %.
В дернових глейових піщанисто-легкосуглинкових ґрунтах максимальним був вміст фракцій розміром 0,05 - 0,01 мм, який до осушення
6
Таблиця 1. Зміна гранулометричного складу гідроморфних ґрунтів під впливом осушення
15
період дерново-середньопідзолисті глейові супіщані ґрунти втратили 0,25% гумусу, що становить 14,3% від його загального вмісту. У дернових глибоких глейових легкосуглинкових ґрунтах вміст гумусу за той же час зменшився з 3,15 до 2,62% або на 16,8 %. В дернових опідзолених легкосуглинкових ґрунтах вміст гумусу зменшився з 5,40 до 4,41 % або на 18,3 % від його загального вмісту. Загалом втрати гумусу в шарі 0-20 см досліджуваних ґрунтів склали від 0,008 до 0,033 %.
5. Зміни в якісному складі гумусу полягають в тому, що після проведення осушення в складі гумусу дерново-середньопідзолистих глейових супіщаних ґрунтів вміст гумінових кислот зменшився з 26,7 до 21,8%, в дерновому глибокому глейовому легкосуглинковому ґрунті - з 38,6 до 31,1%, а в дерновому опідзоленому глейовому легкосуглинковому ґрунті - з 37,2 до 32,9%. Втрати гумінових кислот пропорційні втратам гумусу в цілому.
Фульвокислоти виявилися більш стійкими до мінералізації. Їх відносний вміст збільшився в дерново-підзолистому глейовому супіщаному ґрунті з 36,7 до 44,3%, в дерновому глибокому глейовому легкосуглинковому ґрунті з 32,3 до 41,7%, а в дерновому опідзоленому глейовому легкосуглинковому ґрунті - з 36,3 до 41,2%.
6. Загальною закономірністю змін фізико-хімічних властивостей дерново-середньопідзолистих і дернових глибоких глейових ґрунтів після осушення і подальшого сільськогосподарського використання є підвищення їх кислотності, що виражається в зменшенні величини рНсол. та у відповідному збільшенні величини гідролітичної кислотності. рН сольової витяжки і гідролітична кислотність дернових опідзолених ґрунтів після осушення змінилися незначною мірою.
7. Зміни у вмісті рухомого фосфору і обмінного калію в ґрунті пов’язані з рівнем сільськогосподарського використання гідроморфних ґрунтів після їх осушення. На вміст Р2О5 і К2О впливає, в першу чергу, внесення мінеральних та органічних добрив.
У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі з визначення направленості сучасного педогенезу гідроморфних ґрунтів, можливості його регулювання і розробки ефективних заходів відновлення родючості осушених гідроморфних грунтів.
Формування сучасного педогенезу гідроморфних ґрунтів Полісся протягом 20-25 років після проведення їх осушення проявляється у автоморфізмі, змінах у морфогенезі, речовинному складі та параметрах родючості.
Межа оглеєння в профілі дерново-підзолистих гідроморфних ґрунтів перемістилася в межі ілювіального горизонту. Потужність елювіального горизонту при цьому збільшилась. Профіль гідроморфних дернових ґрунтів набув більш вираженого елювіального характеру і менш виражених ознак оглеєння в зоні аерації. Характерною рисою є підсилення темпів деградаційних процесів в загальному напрямі грунтоутворення. За 20-25- річний період потужність гумусово-акумулятивного горизонту збільшилась на 2-3 см, а щорічний її приріст склав близько 0,1 см.
В досліджуваних гідроморфних ґрунтах після осушення проходять грунтотвірні процеси, які супроводжуються переміщенням високодисперсної фракції вниз по профілю грунту, ілімерилізацією перегнійно-акумулятивного горизонту і накопиченням мулистих часток в ілювіальному горизонті.
Процеси ґрунтоутворення, на які впливає довготривале сільськогосподарське використання осушених ґрунтів, супроводжуються мінералізацією пожнивних решток і частини гумусу. Так, за досліджуваний
7
складав 46,6 %, а мінімальним був вміст фракцій розміром 1 - 0,25 мм - 4%. Після проведення осушення в даному ґрунті різко підвищився вміст фракцій розміром 1 - 0,01 мм. При цьому відбулось зменшення вмісту мулистої фракції на 2,9%, а в інших фракція значних змін не спостерігалось.
Під впливом тривалого осушення відбулися зміни у вмісті гранулометричних фракцій і в дернових опідзолених глейових легкосуглинкових ґрунтах. До осушення максимальний вміст фракцій розміром 0,05-0,01 мм становив 51,8 %. Вміст фракцій розміром 1 - 0,25 мм був мінімальним і складав 4,8 %. Після осушення вміст фракції розміром > 0,005 мм збільшився на 0,3 - 1,9 %, а < 0,005 мм зменшився на 1 - 2,2 %.
Аналіз отриманих експериментальних даних свідчить, що в досліджуваних гідроморфних ґрунтах як до так і після осушення проходять ґрунтотвірні процеси, які супроводжуються перерозподілом питомої ваги гранулометричної фракції: вміст фракцій > 0,01 мм збільшується, а < 0,01 мм, відповідно, зменшується.
Розуміння багатьох режимів і властивостей ґрунту пов’язане з дослідженням поверхні його окремих гранулометричних фракцій зокрема, та ґрунту загалом. Питома поверхня гранулометричних часток залежить від їх розміру. В свою чергу, розмір гранулометричних часток пов’язаний з генезисом ґрунтів, інтенсивністю ґрунтотвірних процесів, що в них проходять, та вмістом і природою ґрунтових колоїдів. В гідроморфних ґрунтах, які за гранулометричним складом належать до супіщаних і легкосуглинкових, найбільшою площею поверхні характеризується група гранулометричних фракцій з середнім розміром 0,03 і 0,003 мм. Питома поверхня кожної фракції зі вказаним розміром становить 5,4*10-5 - 5,4*10-7 см2, а в розрахунку на 1 г грунту - 760 і 7600 см2/г. Однак з урахуванням вмісту цих фракцій в ґрунті, їх сумарна поверхня складає 230 - 760 см2. Мулисті частки, попри їх велику питому поверхню (3,1*104 см2), в досліджуваних ґрунтах мають значно меншу сумарну поверхню - 70-390 см2. Це пояснюється їх відносно невеликим вмістом в ґрунті .
Після проведення осушувальної меліорації відбулися зміни в розподілі гранулометричних фракцій в гідроморфних ґрунтах, які позначились і на величинах сумарної площі поверхні тих чи інших гранулометричних фракцій. Загальна закономірність відповідності сумарної площі гранулометричних фракцій збереглася, але після тривалого осушення значно зменшилась площа поверхні всіх фракцій, особливо фракцій з середнім розміром менше 0,003 мм. Після осушення площа поверхні гранулометричних фракцій зменшилась і склала для дерново-середньопідзолистого глейового супіщаного ґрунту 174-718 см2. Варто
8
наголосити, що до проведення осушувальної меліорації площа поверхні гранулометричних фракцій того ж ґрунту була на рівні 227-764 см2. Площа поверхні мулистої фракції цього ґрунту до проведення осушення знаходилась в межах 70-390 см2, а після проведення осушення – на рівні 100-310 см2. Таким чином, у формуванні і зміні гранулометричного складу діє два процеси, а саме: вимивання високодисперсної фракції із зони аерації ґрунтового профілю та утворення в ній дрібних залізо-марганцевих конкрецій.
5.Темпи і спрямованість змін основних параметрів родючості гідроморфних ґрунтів в результаті їх осушення. Зміни у вмісті гумусу, що відбулися за 20-25- річний період, показують чітку тенденцію до зниження вмісту органічної речовини в осушуваних ґрунтах. В середньому за 25 років вміст гумусу в досліджуваних ґрунтах знизився на 14,3 – 18,3% (7,3 – 25,7 т/га), причому, найбільші втрати гумусу спостерігались у ґрунтах, які були найбільш багатими на цю речовину – в дернових опідзолених глейових легкосуглинкових ґрунтах (рис. 1).
Рис. 1. Втрати гумусу в гідроморфних ґрунтах в результаті їх осушення
Результати балансових розрахунків (табл. 2) свідчать, що через втрати гумусу в процесі тривалого осушення та сільськогосподарського використання гідроморфних ґрунтів в них склався його від’ємний баланс. Для дерново-середньопідзолистих глейових супіщаних ґрунтів він становив 0,26 т/га, а для дернових глибоких глейових та дернових опідзолених глейових легкосуглинкових ґрунтів був на рівні 0,09 т/га.
13
Ркgl
90-100
Дослідження вмісту рухомих форм фосфору та обмінного калію показали, що їх зміна в ґрунті пов’язана з рівнем сільськогосподарського використання гідроморфних ґрунтів після осушення (табл. 6). В першу чергу, на цей показник впливає недостатнє внесення мінеральних добрив. Осушення гідроморфних ґрунтів Полісся і подальше їх інтенсивне використання спричинило деяке підвищення вмісту цих елементів в орному шарі.
Таблиця 6. Зміни вмісту рухомого фосфору і обмінного калію в гідроморфних ґрунтах під впливом осушення, мг/100г грунту
12
Аналіз змін суми ввібраних основ і ємності поглинання гідроморфних ґрунтів до і після проведення осушення та подальшого інтенсивного сільськогосподарського використання дозволяє зробити висновок про те, що загальною закономірністю для всіх досліджуваних ґрунтів є зменшення цих показників (табл. 5).
Таблиця 5. Зміни фізико-хімічних параметрів гідроморфних ґрунтів під впливом осушення
9
Таблиця 2. Баланс гумусу осушених гідроморфних ґрунтів у сівозміні сільськогосподарських підприємств району обстежень, т/га
Проведені нами розрахунки інтегрального показника екологічної стійкості педосфери показали, що для дерново-середньопідзолистого глейового супіщаного ґрунту співвідношення було як 1 : 0,78, а для дернових глибоких глейових легкосуглинкових ґрунтів – 1 : 0,95. Враховуючи те, що оптимальним вважають співвідношення 2 : 3, можна зробити висновок, що процеси гуміфікації і мінералізації в гідроморфних ґрунтах після їх тривалого осушення і сільськогосподарського використання розбалансовані і зміщені в бік втрат гумусу.
Таблиця 3. Зміни в складі гумусу гідроморфних ґрунтів після їх осушення (у % від загального вуглецю)
Якісний склад гумусу, як і його кількість, не є стабільним, консервативним показником, який піддається впливу антропогенних факторів, до яких відносять й осушувальні меліорації.
10
Загалом можна відмітити, що в процесі тривалого осушення гідроморфних ґрунтів відбувається перерозподіл у якісному складі гумусу на користь фульвокислот. Зміни в кількісному та якісному складі гумусу внаслідок тривалого осушення гідроморфних ґрунтів викликані зміною їх водно-повітряного режиму, в результаті якої посилюється аерація і відбувається прискорена мінералізація органічної речовини, спричинена окисленням.
Ґрунтотвірні процеси, що проходять у гідроморфних ґрунтах після їх осушення, характеризуються змінами хімічних і фізико-хімічних показників їх речовинного складу (табл. 4). Це відображено зменшенням рівня рН і відповідним збільшенням величини гідролітичної кислотності. Щодо дернових глибоких глейових ґрунтів, то після осушення і в процесі їх подальшого сільськогосподарського використання не відбулось значного підвищення кислотності ґрунтового розчину. Це пояснюється тим, що ґрунтотвірна порода цих ґрунтів має нейтральну і лужну реакцію.
Таблиця 4. Зміни показників кислотності під впливом осушення
11
Нріgl
30-40
Рhіgl
50-60
Ркgl
90-100
В механізмі підвищення кислотності гідроморфних ґрунтів в процесі їх тривалого осушення відіграє роль зниження суми поглинутих основ в складі ґрунтового поглинаючого комплексу. Існує чітка залежність – із збільшенням величини гідролітичної кислотності зменшується сума поглинутих основ в осушених гідроморфних ґрунтах (рис.2).
Публікації автора:
Тичина Л.К. Еволюція гумусу осушених гідроморфних ґрунтів Полісся // Вісник Рівненського державного технічного університету. – 2000. - Вип. 4 (6). – С. 90-94.
Тичина Л.К. Зміни морфологічних показників і запасів гумусу в гідроморфних ґрунтах Полісся після тривалого сільськогосподарського використання // Вісник Державної агроекологічної академії України. – 2000. - №1. – С. 269-274.
Тичина Л.К., Долгілевич М.Й., Кудрик А.П. Риси сучасного педогенезу в меліорованих ландшафтах Полісся // Вісник ХНАУ. – 2003. - № 1. – С. 58-62.
Мислива Т.М., Білявський Ю.А., Тичина Л.К. Про методи управління водним та поживними режимами гідроморфних ґрунтів Полісся // Актуальні проблеми сучасного землеробства. – Луганськ. –2003. – С. 345-350.
