close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

6376.ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОРБЦИИ ЖЕЛЕЗООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДЗОЛИСТЫМИ ПОЧВАМИ

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
A-30W?
МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА
И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА
На правах рукописи
ШУВАЕВА Людмила Витальевна
УДК 631.417(470.11)
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОРБЦИИ
ЖЕЛЕЗООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
ПОДЗОЛИСТЫМИ ПОЧВАМИ
Специальность 03.00.27 — почвоведение
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
МОСКВА 1992
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа DU"OIH ча на кафедре почвоведения Московской
ордена Ленина . ордена Тралового Красного Знамени сельскохозяйеп еннои академии имени К Л Тимирязева
Научные руководители -октор сельскохозяйственных наук,
профессор И. С. Кауричев, доктор биологических наук, профессор А. И. Карпухин.
Официальные онпот нты доктор биологических наук,
старший на\чьь.м ют.чдник Л. О. Карпачевскии, кандидат
сельскочочяйет t иных иа\к, гоцент А. Л1. Гасанов.
Ведущее пр^тприьтт — Санкт Петербургский
венный аграрный унивсреитег
гоеударет
Защита диссертации состоится «^ »
кй я д w <j
1992 г в «/£"£ часов на заседании спеаиализированного совета К 120 35 01 в Московской сельскохозяйственной академии
им К. А. Тимир^
Адрес 127550, .Моеква И 550 Тимирязевская ул , 49 Ученый совет ТСХА
С диссертацией мо^чно о!накомигься в ЦНБ ТСХА
Отзывы на автореферат, заверенные
направлять в дв\х экземплярах
Автореферат разослан « &•»
печатью,
cpeefc*?-*
просьба
. 1992 г.
Ученый секретарь
специализиров.1 иного совета —
кандидат биолопгкеких наук,
^
L
M. В. Вильяме
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
.
••-'.
ОБЩАЯ: ХАРАКТЕРИСТИКА Р А Б О М
Актуальность теми. Отличительной чертой подзолообразования в
'таежно-лесной зоне является формирование почв с элювиально-иллювиальным профилем. Существенная роль в генезисе и эволюции почв элювиального ряда принадлежит водной миграции, которая представляет собой сложный сорбционно-десорбционный процесс при направленном движении фаз. Главными компонентами веществ, образующихся при подзолообразовании, являются, органо-минеральные соединения, среди, которых нема: ловажная роль принадлежит воднорастворимым комплексным железоорганическим соединениям. Данные соединения являются активными продуктами
подзолообразовательного процесса
и могут служить диагностическими
показателями его интенсивности и масштабов. Однако, закономерности
и.условия межфазного распределения
воднорастворимых железоорганичес-
ких соединения исследованы недостаточно. Изучение этих закономерностей
позволяет определить -
•' ..
• .' максимальную сорбционную
ёмкость поглощения, скорость взаимодействия сорбента и сорбтива, равновесное распределение веществ, оценить-механизм взаимодействия железоорганических • .соединений с подзолистыми почвами, а такте даёт
возможность: прогнозировать: поведение вецества в почве. • .'. . • •
Цель_:иЗё£ё¥ЖЛ£25§Р£1£ЗУа± Цель» настоящих исследований было
изучение основных.параметров.:сорбции келезоорганаческих соединений
П О Д З О Л И С Т Ы М И почвами• -неоднородного механического состава- и. разной
" с т е п е н и • г и д р о м о р ф н о с т и . ,'•'.*,;•
'. • ; i ;• '•:"-. -.
. -•"'....
-'-, - ф о г р а м к а . и с с л е д о в а н и й : п р е д у с м а т р и в а л а : ; . -.. ••... ••'-;
'
•• '•
; I) 1 изучение кинетики сорбаии и установление.механизма погло^енля
• воднорастЕориммх/иелезоорганических соединакйй- подзо-ллстьгм ПОЧВЕА'И!
2) исследование'.статики:сорбции и расчет мгкс;1.\:алько;! со^5и:юнноЯ
•ёмкости генетических горизонтов подзолистых поив;,.
ч
•
"3).: изучение 'динаылхи .сорбцяи- воднорастЕорльых ^е.'юзоо^ганлчесилх со-
'-Л-..
ЦЕНТРАЛЬНАЯ
НАУЧЧАЯ БИБЛИОТЕКА
Моск. сальС1:охоз
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
единени? с разчлчными мояеку!ярными массами в изучаемых почвах;
4) определение масштабов миграции •хелезооргшяшеских соединений в исС1ад^ечых объектах;
а) изучение доступности воднорастворимых железоорганических соединения для корневого плтания гастений и влияния данных соединений на
поступление фосфора растениям.
Научная новизна. Впервые проведено системное изучение сорбции
железоорганических комплексов подзолистыми почвами, резличаюцихся по
механическому составу и степени гидроморфности. Определены основные
параметры кинетлки сорбции и механизм взаимодеРствия сорбтива с компонентами различных генетических горизонтов исследуемых почв. ГЬлученные изотермы сорбции железоорганических соединений позволили установить условия мекфазного распределения и емкость поглощения сорбента. Натурные исследования динамики сорбции позволили определить
масштабы миграции воднорастворимых кедезоорганических комплексов. В
естественных условиях исследовано пространственно-временное распределение воднорастворимых желеэоорганических соединений с различными
молекулярными массами.
В радиовегетационных опытах изучена доступность воднорастворимых желеэоорганических комплексов для корневого питания и выявлено
их влияние на доступность фосфора и фотосинтетичесую активность растений пшеницы.
Практическая значимость. Полученные результаты оттеняют особенности генезиса подзолистых почв разной степени увлажнения и неоднородного механического состава, а также могут быть использованы для
уточнения диагностических показателей полугидроморфных почв, Расчитанные параметры сорбции •келезоорганических соединений представля-"
ют интерес при оценке заохривания дрен, при разработке мелиоративных
систем.
Результаты опредеченич доступности железоорганических комплек-
-г-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сов могут быть использованы при изучении минерального питания растений, в борьбе с хлорозом, а также при создании новых органо-минеральных удобрений с заданным составом и свойствами.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на научных конференциях молодых ученых и специалистов ТСХА
(июнь 1985), Университета Дружбы народов (декабрь 1986) и Пер%скогЬ:
сельскохозяйственного института ( март 1988).
•
••
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 6
печатных работах.
.
•
•.
- Объем работы. Диссертация изложена на *тг стр. машинописного текста, включает -5/ таблицы, ^ рисунков, 23 уравнений. Состоит
из введения, £ глав, выводов и приложений. Список использованной литературы включает **^"наименований, из них * " * н а иностранных языках.
•'• • ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
•
В качестве объектов исследований были выбраны почвы: сильнопод-•
золистая тяжелосуглинистая на покровных суглинках ( стационар кафедры почвоведения ТСХА "Белый Рает") и слабоподзолистая супесчаная на
древнеаллювиальных отложениях ( стационар - "Вербилки") - автоморфные и полугидроморфные.
.
Воднорастворимые органические(вещества природных поверхностных
вод,' препараты фульвокислот; в эксперименте использовали также водно раствормые органические вещества, полученные при компостировании
органических остатков ячменя, тотально меченых
ч2. Природные воды
отбирали из естественных микрозападин стационарных площадок, характеризующихся сочетанием подзолистых и болотно-подзолистых почв.
Анализ химического состава поверхностных вод проводили общепринятыми методами. Содержание металлов - на атомно-адсорбционноы спектрофотометре, качественный состав - по методике М.В.Нов1шкого CI973).
• Для получения препаратов фульвокиелоты извлекали из гор. AQAJ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•W4E.. ^та^лонЕра "Ьв-'Ы. P O U T " гутем зкстрскьли 0,1н VaOH. Гуминовье
к to оть. ^Сс'дагл путе" подкисения БЬТЯЧКИ 0 , I H H^SO^ ДО ph I. Очистк, j-jcxBOj-a ^пьЕч-K.iCior проводти по методике VK TofS^l^ (I947).
Тота ьно мечаные •'•''С органические вещества полутени по методике
л.Д.Лою.на \I97o). «о эекулч^но-маосовое ^акционировоние фучьвокислОл
.1 Еоднорастворль'ых органическ ix велеств проводши при помоги систематизирование" гечеЕС хримагог^афли с испо ьзованием гелей О -10 и
Сг -Ь0 ф.1Гиы "Еевпа!" чиенгпш).
Основные иссчецования ььпочнены с искуственно приготовленными
-^е"езоорганическ,1ми комплексе'^!, где C:Fe составляло 1:0,3. Д.1Я их
nj иготовления лепо-гьзове; .л feo'S 0_j).
Разнозарт*енш»е "сетезофучьваткые комплексы почучали путем алектрофо^еза л гелер марок ks.-2o (анионит) , fM-oO \Катионит).
ilpu изучении кинетики и статики сорбции воднораетворимых келезоорганических соединений сорбентами служи-л образцы из горизонтов автоморфных и полугидроморфньк подзо!истыз{ почв обоих стационаров и минералы: монтмориллонит, каоллнит и мусковит.
Кинетику, статику и динамику сорбции леследовали по методике,
разработанной на кафедре применения изотопов и радиации в сельском хозяйстве (.В.В.Рачинский, 19Ь4).
Доступность ч:елезоорганичаских соединений с различными молекулярными массами и зарядами растениям пшеницы (сорт "Московская 3 5 " ) ,
ьгияние данных соединений на поступление фосфора растениям изучали
постановкой микровегетациооных опытов с использованием радиоактивных
14
3 2
изотопов ( С , Р ) .
Действие различных челезоф^чьвагных соединений на фотосинтетическ/ю активность растенл? лзyчaJ л по методике А.С.Пешкова и Б.А.Ягоци^
на (I9B2).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.' ИССЛЕДОВАНИЙ' . "
'
I. Состав и свойства воднорастворимых железооргашческих
соединений подзолистых почв. - . Природные поверхностные воды-имели кислую реакцию среды СрН 4,31
-4,73). Содержание углерода.составляло.100мг/л (стационар "Белый Раст")
и 150 иг/л (стационар "Вербйлки"),,Насыщенность'катионами была-доста- .
• то-;но"высока: на 1г углерода органических веществ поверхностных вод . ...
. приходилось от 1086,9. мг. до 1316,8мг металлов. . >
,- ' • Поверхностные воды обоих „стационаров представлены веществами как
•специфической,'так и индивидуальной природы. Основное количество угле
' рода приходилось на долю фульфокислот - 42,0fj (стационар "Белый Раст")
и:34,4Й (стационар "Beрбилки") от общего содержания. Так*е в составе '
• природных вод обнаружены низкомолекулярные кислоты, сахара, аминокислоты и фенольные соединения... . . .
- ', ' ..-..'•'
Результаты фракционирования воднорастворимых. органических вечеств
'с помощьв систематизированной гелевой хроматографии- щиведены в таб, лице I. Полученные данные.свидетельствуют, что.в составе препаратов
; фульвокислот и органических веществ поверхностных-вод обоих стационаров обнаружено до "5 различных молекулярно-массовых фракций. Основная
масса фульвокислот представлена относительно.высокомолекулярными фракциями { М М > 7 0 0 ) , содержание которых достигает 71,6%. Значительная'
часть органических веществ приррдю« поверхностных Е О Д СОСТОИТ И З относительно низкомолекулярных соединений ( 1.М^700), на долю которых
. приходится от 50;ГЗ Сстационер "Вербилки") до 54,2^ (стационар "Белый
Раст"). Высокомолекулярные фракции-поверхностных вод, очевидно, представлены вечествами фульватноЯ природы. - •'.:•' '
.' • ,
• • , В составе препаратов воднораетворимых органических веществ, меченьк С,, преобладали' низкомолекулярные фракции, их содер^сание достигало 69,9t. Среднеэфлюктивная,молекулярная i.:acca колзбалась в пределах
•
• • ; • ; • • • •
- . " • • • • • • " •
-.
:
:
-
s
-
-
'
:•':'
:
:
"
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица I
створимьк органичес-
Молекулярно-массовый состав во,
кик веществ
Органический Номер Содержание углерода, Молекулярная Среднеэфлиганд
фракции % от Собщ.
масса (ММ) фективная Ш
Фульвокислоты, I
2
стационар
3
"Белый Раст"
4
5
Поверхностные I
воды, стационар 2
3
"Белый Раст"
4
5. •
Поверхностные i :
воды, стационар 2
3
"Вербняки"
4
5
Органические
I
вещества.
2
3
меченные т!
4
11,9
16,5, 13,7 '
-30,5
27,4
.
•
24,7
29,5
22,8
14,2 ...
8,8
.
.17,1. '
33,0
;
•: 28,3
15,8 .
5^8
/5,9
53,7
7,4
23,0
от 1458 (органические вещества, мечение
фульБокислотами.
'
.
'
•'
.
- 240
562
1995
4898
>10000
• 316
• 501
2238
3715
. >10000
.282
437
. . 1698
2818
>Ю0ОО
200
.354
1122
• 5011
•
-
-
6
-
4629
2055
1498
'
•
.
-
.
.
.
•
' 1458 '
С ) до 4629 в случае с
.
'
.
; . .
'
.
-
.
•
;
-
-
.
•
:
'
•
•
•
•
'
•
•
•
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для изучаемых лелезоорганических комплексов константы устойчивос. т и { рК ) находились в пределах 13-26, Наименьией термодинамической
устойчивостью обладали железофульватные соединения, образованные органическими веществами фульвокислотной природы с ЫМ"-* 240. Устойчивость
железоорганических соединений увеличивалась с возрастанием I.S.1 исходных .органических веществ и достигала значений.рК=26 в комплексе, образованном фракцией фудьвокислоты с Ш > 10000."
Использование ИК-спектроскогши воднорастворимых органических ве~
. ществ поверхностных; вод показало наличие ряда, полос поглощения , вызванных колебаниями: карбоксильных диссоциированных групп COO ~ (полоса.поглощения 1400 см ), ароматических группировок С=С и С=4/ (полоса
поглощения I590-1660 см~ ). Поглощение в области 1700-1725 см" вызвано колебаниями карбоксилов С=0 в -СООН. Отмечена полоса поглощения
3000-3500 см"т, которую возбуждают валентные колебания ОН-групп, связанных мвямолекулярнмми'водородными связями. При образовании комплексного соединения железа с.органическими:веществами поверхностных вод
• ' — Т *•
в ИК-спектрах. появляется характерная полоса поглощения 1390 см~ ,, указывакяая:на участие
связи между ионами.лселеза и органическим веществом.при формировании комплексов.
, .
.,
.. .. ". 2.. Химический, и минералогический состав -подзоллсих почв.
]••'•-.' Изучаемые почвы,характеризовались кислой реакцией среды
(№.„•_, =4,5-4,9), ненасьвденностьюосн.-зЕанижли'Сушасбнэнных катионов
.В О Д п
.
.
-
.
.
.
"
•
-•
•
'составляла 0,6-8,7 мг-экв/ЮОг.сухо;1, ШЧЕЫ. Соде^анне уг.-.ег«да в ofганогенных горизонтах изменялось от 1,4 до 52,2 f
и резко п?,дало с •
глубино?.. Содерканле5"» Og в гор.А^, •гяткгосуглинистой по'ши составляло
• 83,2"', Ге 2 О 3 - 2,6"',-АХ^Оз ~-*-,'*•"<• В н;пне;Г чести иг.лпэшльного г о ризонта-, происходило накопление FepOg .i.AIoCg.. В сл8бопо530.:«:гто11гпочве. ди^гфегенци&цил мэнеэ четкая. . . .
'. ,
.
В:.:весрлЕанкв ки.нгралов напботее £.кт::гно.проявлялось г. сильного:;- .
золисто/? у^жг^осугл.'.'НкСто»! iiavyc..Pacr.;e^e.'!e!r.i'.i кп!..;:,а (t/rO.CIw-J E
. - . ' • • • • • - • • .
:
'
•
.
.•
_
ц
-
. .
;
;
-
•
• • .
- '
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
^опсходлло таким образом, что до 60,1'> его содеркачось во
крупного песка , а в гор.Ао снижаюсь до 22,о>. Илистая фрак[..о (</<£. С,С01мм) гог.С состочта в О С Н О Е Н О М .табичьных силикатов.
Интенсивное протекание поязолообрйзовате'ьного процесса обусчовило
,аэрусение глинистых мине^ачов и накопление в тисто,' фракции гор.А2
тонкодлсперсного кварца. Илистая фракция гор.С ечабодадзо-исто'1 почвы
представлена глдрослюдьми, смешанно с полным монт^ори."тынит-глдрослюдистьл материачом. В го г .А2 происхоз.'Ю *&зруй>ен ш 1аби":ьньх гидросюдлсхых л х^оритовы^ иинера."ов и относительное накопление каолинита.
3. Ла/иение кинетики, статики и данамикл сорбции.
•!ри изучении кинетики сорбиил мо гекучя^но-массовых фракци,. железо ^уьватных соединений обраэдали генетических горизонтов подзотас1ых почв получены сполные кривые кинетики сорбции, напоминающие экспоненту. Это позволите применить графико-математичееки? прием разложения экспериментальных кинетических экспонент. Образны почв всех
изучаемых генетических горизонтов характеризовались наличием нескольких ссрбционно-кинетических групп (&. , с~^), на основании чего аояно сдечать вывод о с-ю^чном механизме взаимодействия желеаоорганических соединений с сорбентами {табдицы 2 и 3 ) . .
Наибольшее количество сорбционных групп ( до 4-х) обнаружено в
образцах rop.AoAj подзолистых почв и вторичных минерала?, порядок
констант кинетики сорбции ( f>n , с ) колеблется от 10"^ с (отнсситечьно "быстрая" сорбция) до 10"";пЬтносительно "медленная" сорбция);
в подзолистых горизонтах - только до 2-х сорбционно-кинетических
групп с порядком констант б * Ю " 2 f Ю ~ ь с~^. й1я подзолистых почв
тя"*ечогс механического состава наблюдается увеличение сорбционных
мест и порядка кинетических констант. Так при сорбции чечезофульват-0
ного соединения ( Ui~o000) горизонтом B-J-CT ПОЧВЫ легкого механического состава сСнару-"ены 2 сорбционные группы В »10 т 10 с~^, л
-Л-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
..-•.-
.•'•;..'••.':'•'••
• '•
" •
•
Таблица
2
V. Кинетические параметры .сорбция -елезофульватных соединений (Ш^700) •
C
. ";.;V. 12 Г авн:
• , . . -,.
^0А1
'
0
A'
,, •• , ••,. '.• " Слабояодзолистая супесчаная почва
- ^ З б ' Ю " 6 38,р9с;/т. 6.44;10"^ 19.80ч • ' . 4,48-Ю" 4 2,85ч .
'.;.6,64>Ю*? 80,22сут.'••1,29'10"а..'4,13сут."' 4,63-Ю" 4 2,7бч
Х
7,54-Ю" 4
7,Go-10"
э
1,63*10:,32'Ю"^
1,бЭч
;-: Т.бо-Ю" 6
16,75ч,
1.48-ТО'3
9 , 2 0 ч .'• 1,30'Ю-" 3
... •'
.
5
I J 7 - I 0 7 43.405ут.
•1,15<10~° 4о,08оут.
3.C0-:G~f' Й.29ч"
• D,42-I0-f • £,3оч'
Jji^^UT* 1 ' 7,57ч
1,62'Ю" 3 8,42ч .
;
Г32'Ю"
9,&4ч
'
" 1,53-1'о"
0,80-1-" ^
с
о,об.ц.
0,22ч
0,07ч
• 1.33'Ю~ 3 : 0.96ч
, 4 , 2 1 - 1 0 " ? 3,03ч :
;
'/ А-Аг
4равн.
0,86ч*
0,98ч
5,09-Ю"13 0,25ч
..'••'.'•
' Слльподзолистая Тяжело суглинистая почва
1,04«107°- 5.12сут, 7.93-IQ- 6 16.04ч_
6,56*10"^ 8,20сут. 1,Ы:10Г* 8,31ч •
I f I 3 ; 1 0 ^ 0,11ч
' 1;22 ; Ю"^ • О,12ч .
'
i ^ O ^ J O ^ й>2£г__ '8,89'Ю~^ 0.01ч
• 6Д1'10~* . 2,09ч
5,5 ~^ 0,02ч
1ЛЭ-10" 3
o.od'iU-*
1,08ч
i,o^4
Числитель - гвтоиорфная, знаменатель - п о л у г н и л р г ы п почза
~^ 6,084.
Г 3 0,96ч
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 3
Кинетические параметры сорбции железофульватных соедлненли I -И > 10000)
Горизонт
Слабоподзолистая супеоианая почва
1,?Эсут.
?
у
Минераты:
монтуориллонит
мусковит
каолинит
1,09«10*
й
б.Обсут.
не сорб.
не сорб
6,97. Ю "
27,40и
1,03'10"
11,30ч
не соро".
3,00 Ю " 3
H
0,43ч
45,80сут.
1,31.10"°
4,07сут.
3
18,35ч
2,96-IQ-S
I,o4'I0"3
0,43ч
O,B3w
3,29-Ю" 3
0,38ч
6,07'Ю" 4
1,91ч
не сорб.
1,2оч
не сорбируется
6
5,29-Ю" -
9,04сут.
7,91 - К Г 0 16,&4ч
• Числитель - автоморфная, знаненатечь - полугид^оморфная почва.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в .горизонте В а тяжелосуглинистой почвы;во взаимодействие вовлека, ется дополнительная группа с 1Ъ =10~ 5 с"1.. Подобная закономерность
. отмечается при переходе от автоморфных к полугидроморфным почвам. На
долю участия в•сорбционных процессах "медленной" кинетики сорбции
приходилось 4-72;о. Именно эта труппа лимитировала время установления
сорбционного равновесия, которое варьировало от 1,70ч (сорбция
• 'гор.'Аг, супесчаной почвы низкомолекулярного железофульватного комплекса) до 93,8 сут. (сорбция гор.А^Ат супесчаной почвы железофульватного-.соединения с ММ <~ 2 0 0 0 ) .
•
'
'
•. '
•
•
-'"
' • Для.минеральных горизонтов медленное течение сорбционных про- .
цессов наблюдалось для соединений лелеза, образованных органическими веществами поверхностных вод или смесью исходных фульвокислот.
. -" • Время установления сорбционного равновесия возрастает с увеличением молекулярных масс желеэофульватных комплексов и степени гид.. • р о м о р ф н о с т и
почв.,
-
'
•.
•-,"/•-"••••.
Расчитанные.константы позворлили оценить механизм взаимодействия
сорбтивов с сорбентами.'На первых:стадиях сорбции ( tp a B H # *O.014-1,82^
происходило химическое взаимодействие сорбента и сорбтива. Его учас- [
• тие в сорбционном процессе может достигать-65!?.,
•
....
. С увеличением времени взаимодействия сорбента и сорбтива ско;
рость химических реакций замедлялась и начинали преобладать диффузи- •
онные процессы. Расчитанные коэффициенты диффузии ( ^ л , C M V C ) сви.-' детельствуют о том,' что первоначально происходит внешнедиф^узионное
• взаимодействие яелезофульватных комплексов,с сорбентами, где .
-^='10-10
см / с В сорбентах, как правило, присутствовало несколько сорбционных.групп, участвующих.В'этом взаимодействии. Время . установления'внешнедиффузионного равновесия зависит от ЬЫ исходных
. фракций органического вещества и свойств сорбентов. На данной стадля
для минеральных горизонтов супесчаной почвы-и мусковита процесс сорбции • заканчивался. •, При взаимодействии воднорастворлмых железоо^гани•'•
•
"
•
•
:
•
•
•
•
•
•
•
•
:
-
.
.
'
•
: • - .
-
и
-
" • •
. •
•
• • • • • • • •
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
i'. л ч.оес ШсНЛ* i. сил& ьН-МЛ oU^OeHIM'i ь^ОЬ^^-С щ >POJ t a „rf il о ц -
си > е ьнут^ енне.' n u i f t j j i i e ) ,
г д е •* = 10
- 1С *•*• UvT7< . ДТО
Еорлт о том, iTo лзучаеч„е комплексные соецшенш %^ieaa способны
Ь зерьн ч-О^Оентов, Jd иск" J .ьнием ьи^кк^'о *ек/ [.ных
, обхозованньгс ^ ^ к ш е Г
ь
у ШЕОК IC OIH с >А ? ICOCO, которые
способны к Бнуг^идиф(*)узи^нно11'/ взь ию«.«! стеию то1ько ь к. хуч^е с ылнеь
ь a w с t a c u i t пюцеИоЯ ie_i_TKj.
'монтаори ^ониг, ча>пнит) >. t o r J -
t J,HM комптексон rotnauHTOB AQAJ пoд^JOл.ICTl.^ почв.
i u 1ученн а акспериченть-ьн d itjoiti^i/i нес .e^'tiit
e ejt. им_.~л ьапук / , с^аоиьып^к уя, BQI 1 -
Hx совцинежм
л П(.пмо I H B . I J ^ *wt
>
ьдмп иксных
l
.
i i иСНОБашм oOuiiTc i tcAi_r-E ен
ис т а -
тике С01бцли ««^-шо пр^-дполо^.-ь, ' т о в сч^1 ае с ьшул шги
ьаа»шодвг сгвио селезоч/хгани^еских велеств с KONnoHeHT-"ii
горизонтов подзо1истих почв протекав гци благоп^иятнох усювиях, о
больпо 1 энерглеИ евчэи. Вогнутые изотерvsi иорОции коп ексных соединение
характерны ялл гумусово-аккуму-ЩТИБНЬХ горлаонтов (AQAT) И свиквлельствовалл о гом, что происходили конкуренцля за сорбциоиные места р а з ллчных компонентов сорбтива. Ллнеиная Лог*»а изотермы характерна дчя
элювиальных горлзонтов.
Эмпирические изотермы удовлетворительно описывались уравнением
Ленгмвра. Функции лые^и 1ине?ныГ характер во всем интервале исходных
концентраций.
Значение иаксиыачьноР сорбционнои емкосаи почв изме-
нялось от О.Сб до 4 мг комплекса на I г сорбента. Логлотительная способность эавиелт от сво! ств сороенга и природы органичесчого вещества.
tiUKocTb сорбции воднорастзоршкх чепезооргс-нических соединенш оы^а.
Е—ie у гумусово-аккумупятлЕНых горлзонтов л го^лзонта С тя-сеадсупинисто'' подзоллеги" почвы (таблгда « ) . Изучение стат.!ки со^оциь иок„-«
J S : O , что налбо ibj.e i способностью к сорбцил ^Олада-л коп^еьснь'^ с о е длнения тегезь, обра^овьнньй органическим Еы^еь-ТБом поБе.хностнаХ
ЕОД. CorjllOHHbri
CnOv.O0HoC.Tb ^ e i P l u i V i b B U T I ^ . '
-JZ-
V.0S5 НеНЛ .'ИЗНЬь ^ I^Cb
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Некоторые эмпирические константы согбши тс~езоо. гвнлческлх ксиплексов сильнопоцзолисто! тетелосупинлсто/ по « о
•п
0 p Г £
MIS. rojw-
Сргьнич. ь-ва
вод
о M£L :
K
ik''
н и v e с к л е
о,
Щй
}
TifC "
1,6b
1,60
С,13
0,04
_1,о6
1,60
otoi
h
I.oG
2,31
1,38
0,63
0,70
0,95
fc
2,70
3,75
0.18
0,76
Ml
С, •А
t Н Д 4
at, .
: Смесь фульвокис-:
: лот
:
"0*1
л
1 rl I
1
^
7wC
мгС
Q
-
- IC000 :
:
0
—
if •
K
nfu
0,09
2,JC
_C,C2
0,02
0,35
I. A
I.CC
0,21
0,09
L. Ш
c, 4D
0,36
2,33
0,14
0,12
§s
0J6
Xi 20_
i , JO
GXI
0,C3
з.сс
v ,00
-
-
- автономные, знамьи-л-мь - п
T
c.c:
C.CI
HIT
и
-
i,
J. <J
s
C.I7
Co ,c
-
не
0OJ.C
не
CJ^C
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
. •.
.
,.
. Таблица 5
' Параметры миграционной способности гдалезоорганических соединзний в.
подзолистых почвах \
'•
•
Показатели, , ' :
размерность
/•'"."
Глубина проникновения метки, см
11лочадь распространеНИЛ КОМПЛСКСа ПО ПОЕерхности, си* :
Объем
тасшостранения
Супесчаная
почва
М о л е к у л я р н а я
%Ь_ . 10д0
. ц,5
13)5
80 . 42
то
OQ
0
•
'
,'•'.'
'•
.---
-
-
-
4,5.
8,0
4,Ь_
4,5
, _5»0
4,5
Зона размытия, см
5.0
5,5
5.5.
7,0
, 4,0
6,0
почва
ф р а к ц'ии
•
•
Зона касьщения, см
'
.
' -: - '.
, .
м а с с а ,
•
в почве, с Й
_512 249, . 472_
'
•
;• \
5иО .498 , '554
Глубина максимального _3д5 _2дО
J^O
счета,-см
,0
.
2
,0
4j5
2
Боковое смецениз, см _ц__ 1,0
' _. •
: Тячелосуглинистая
.
•• •
•
388. J 7 0 _I88 _I70. J 3 8
• 454 • 334 295 236 224
I J L _gjO „g^O J ^ O _I,5
2,0
3,0
2,5
2,0
2,0
_z_
~.
_j;;
_3,0
З ^
"'3,0
• _б,0 ' .
. .6,0
2,0,
-.•
1,0
2^5_
4,0.
3^4,5
З^Ь.
4,0
3_,0_
3,5
4,5
5,0
3,0
3,5
4.5
5,0
4,0_
'5,0
Числитель - автоморфная, знаменатель - полутидроморфная почва
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
с ростом мо-ек/лч;но? массы ^уьвоклс от. Г^к, . >. .AQA- глугит. морфноР TTte.ioeyniHHCTot почвы споссоен согблуоЕать 2,^ ЧГ/.Л „/.iлексного соедлнения с 'Л<700 л то гько 1,20 !.т/^г - о Л J?" IC
Исспедование динамики сорбции »в 1езоорган пссклх соед/нени •
неоднородного ыолекуч^но-кассового состава (1'эченых 1л^) приводл"1.:
в натурных условиях на Есех изучаемых почвенных разностях. Экспе^ ментагьные птоаадч.1 эакльдьвал! на |азмчных элементах ри-ьефс, схватывающие разнообраэнье блогеохимические услоз w миграции.
Лля по!ученил сравнительно;1 лар^кте^ ICT IK t na^aiieTpoe и irpsa-'CHной способностл в подзо п'стых почвах органо-минс^.^"ьнск комтексоь
закладыва!и ^-чц экспериментов с лспо 1ьзоваш"ем - г ганецо 4 ганичезкого
соединения (меченого ^ Я п ) и фульватных комплексов ЧЬ'г. .{1 ^'СЬ Неоднородного молекулярно-массового ссстава.
Результаты исследования миграции чечеэоо^ганических соедлнен I/
показали, что их подвижность уменьшалась с JJOCTOM ао1^ку!ярно. массы
фракции исходного органического вещества >тао.гицй а ) . Уменьшалась также и площадь распространения комплексов по поверхности л ооъем, занижаемой ими почвы. На глубину проникновения комплексных соединений
в почву оказали влияние также ее механический состав и степень гидроморфности. Что подтвердили и полученные параметры миграционной способности фульватных комплексов, образованных
Si и
CS
Наибольшей подвижностью среди лселезоорганических соединений обладали соединения, образованные исходной фракцией с Ш " 200. Глубина миграции в полугидроморфной почве легкого механического состава
достигала 13,5 см в год (максимальная скорость счета нь глубине
4,5см), в автоморфной - точько 9,5 (3,0) см; дая тячелосуглинисто.»
почвы-9,0 и 7,0 см. Объем почвы, занимаемый комплексом, уменьшался
соответственно с бЬО до Ы 2 и с 334 до. 170 см . С увеличением '2! соединения площадь его растекания по поверхности почвы легкого махани-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
к
Ш. й£ ' l-
Рис Л Пространственно-временное .распределение ^ С из состава
железоррганического соединения » г.Ы'-ЙОО) в слабоподэо- .
листои атоморфной гупесу-аной по^ве (I -вертикальное распределение; II - горизонтальное.распределение, сечение
сделано, через ело Г. почвы в I см; И Х - — относительная сумч нат.ная £.КТЛЕНОСТЬ слоев по горлзонтаы; 1У - относительная йктчЕкость с гор:1зонт£.льньг1 сечен
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
k
III OS
Рис.2 Пространственно-временное распределение Х"*С ил состава че^езоо^ганического соединения (НМ~ ЬОСО ) Б
слльноподзолистов asTuMopi'iHOi' т*™селосуг ынисто"» почве.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
цеского состава уменьшалась с 80-108 см ( Ш ~ 2 0 0 ) до 50-70. см
( Ш ~ 2 0 0 0 ) . Некоторые результаты пространственно-временного распределения яелеэоорганических.соединений в почвах представлены на рис.1 и2.
Максимальное количество комплексов закреплялось в верхнем 3-х сантиметровом слое почвы.
' •
" Меньшей подвижностью в подзолистых почвах обладали марганецорганические соединения, способные мигрировать на глубину 9,0 (супесчаная
почва) - 7,0 см (тякелосуглинистая почва) в год.
Изменение геохимических условий оказывает значительное влияние •
на ПОДЕИТ.НОСТЬ в подзолистых- почвах органо-минеральних соединений, что
подтвердили экспериментальные исследования с искуственно созданными :
, геохимическими барьерами путём локального внесения в"почву СаСОд,
1Ш£р0^ или глюкозы (В.Т.Емцев, О.Д.Сидоренко, 1968; В.И.Савич и др.,
1984). Из используемых химических добавок увеличению подвижности органо-минеральнцх соединении в подзолистых почвах способствовала глюкоза.
Действие СаСОд и НН^РО/ обратно действию глюкозы.
4. Доступность комплексных соединений яелеза:для растений..
В проведенных опытах установлено,'что максимальной доступностью .
растениям гшеницы обладали положительно зарятенше комплексы 'поглощалось 100^ С и 94"5 Fe). Поглощение растениями молекулярно-массовых
фракций происходило слабее заряженных. Цри. увеличении молекулярной , л
массы фракции количество железа и углерода,, поступивпих в растения, .
у«еньсалось. Так, если'из низкомолекулярно?; фракции <(1 варлант). растения использовал-.! 64,8"j углерода и 67,9!J :хвлез?.. то из высокомолекулярно.": (4 вариант) - соответственно 43,9 :« ol,3'< (таблица б ) . Отмечено
достоверное злияняз '.азллчных форы пселеза на'увеличение-фотосинтети- >
ческой "активности растекл;'.. 11г.аболыз!5"; з:л-.Ь«кт получен при ^спользовании;
/.онно: формы уе.'.езв.. Язь^нение сзетопоглои;бния хлоропластов под его
влиянием CCCTSE::"0 2,О' t в кентро-е - 0,7^.'). На ?0T0CviHTe3 ".-airse .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
• Таблица 6
Поглощение растениями гиенлци гхелезофулььатних когалексоа
•Поглощено
: Исходное
Исходное
содержание : содер:канле :растениями, и
углерода в . железа, в .ОТ ИСХОДНОГО
: растворе, •!
растворе,
• мг/мл
' мг/мл-.
1
•
•
\
Желеэофульватные комплексы сразлячниыи молекулягнши ыассамл
Вари:ш - : Ф о р ш железа
ты
•
I
0,057
64,8..
67,9
0,167
0,060
61,1
63,9
UM ~- 5000
0,175
. 0,062
i>1.3 '
Ь8,1
Ш
0,180
0,065
43,9
Ы,3
' 0,066
0,170
смесь
Заряженные железофульватние комплексы
40,0
39,4
• 0,072
88,0
88,9
0,072
100,0
94,0
0,070
73,5
73,0
Ш' *•
22
3
4
5
. с • •
•Ш ~
700
2000 •
у'10000
-
0,165
6
7
отрицательно.
0,200
положительно
0,204
а
нейтральные
0,200
9
.
•
ионное железо
НСР
г
0,05
66,7
0,070
17,0
0,05
2,2 ; Рф/-49.0
активно влияли положительно и отрицательно зарякенние железофульватниа
комплексы,' причем, первые в большей степени, чем вторые. ИспользоЕанле
молекулярно-массовых фракций желеэофульватных соединений уменьшало фото'синтетическую активность растений. •
,.
"
••
• •
Келеэофульватные'соединения значительно влияли на доступность фос-
фора растениям пменици, особенно отрицательно зарякенные. Среди комплексов с различными молекулярными массами лучшему поступлении
"^Р е
растения способствовала фракция с Ш ^-700. До 8о,5;^ поглощенного Р 2 0 ^
закреплялось в корнях растений (таблица 7 ) .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица'7
Влияние комплексных соединений железа на поглощение.. ,
фосфора растениями пшеницы
:. Активность3 2 Р , : Содержание фосфора в, ,.
: имп/ЮОс/мл
: растворе к концу, опыта-
Варианты : Препарат
•
•
•
•
•
: 3 2 Р 2 0 5 ,мг/мл
Исходная активность
.
*
13,0-Ю-
1681
юо.о
I
Фосфат-анион
2
4,1-10-2 •.
Ионное железо
537
Заряженные железофульватные соединения '
3
Отрицательно
4
5
6
•
4,4- И Г 2 ' '
558 •
№1 > 700
5,3>10~2
41,2
6,2=10-2 .
47,5 .
• 1270 .
9,8-10-2
75,7
915
..
Ш < 700
НСР
Fm
т
•
.
•
-
53,7.
8,7-19-2 ' ' 6 7 , 8
57
*
"
С
7,1.10-2
.П41
0,05
=. 2,2 Р А =38,9
0,05
31,9:
29,9
Железоорганическиб s соединения, меченые
7
8
'••.
3,9-10-2
Положиельно
:
33,1;
303
693
799
Нейтральные
Смесь
/аОТ ИОХ.
2
'
• 12,6. '
.
ВЫВОДЫ
' " . • ' • • ' . . .
• •.
;
I. Дрименение систематизированной гелевой хроматографии показало на- .
личие в составе препаратов фульвокислот как относительно низкомолекулярных Г Ш - 2 4 0 ) , так и высокомолекулярных фракций ( Ш ;>• 10000). Устойчивость (рК) воднорастворимых •челезоорганических комплексов изменялась от 13 до 26. Наименьшей устойчивостью
обладали ниэкомолеку-
лярные коьшлекснке соединения (jK =13), с ростом молекулярной массы
органического вещества величина рК увеличивалась. .
'
••.'•.
2. 0ргат)ческле ведествп походных коверхностньпс вод представлены сое-;
•
• "
.-
-
г
о
- '••
:
: -
•
-•
'
•
•
•
'
.
'
•
•:•.-•
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
динениями как специфической С-42 S сты-лона,. "Ееп Рг.ст" л о4,*» С
стационар "Веролгкл"), т^к л лнаивидуа^ьно. прир^.и ({хзно-^, нлл-i,молекуля. ные кисчоты, сахара, ам шол юлоты).
3. Изучение члнетики сороцгл выявило для всех генетических го^лзон^оь
изучаемых почв наличие нескольких сорбционно-клнетических групп
( pin , с ), что указывает на счожный механизм взаимоде! ствия "ке ьзорганических комплексов с сорбентами. Наибольшее количество сорОм.»~иных групп (до 4-х) обнаружено в горизонтах AQAT С консхантами клне2
тики сорбции от 10
—7 С
(относитечьно "быстрая со^Сция11) до Ю~с».о н^.-
ситечьно "медленная сорбция").
4. ^имененле гра|)ико-матечатического приема р^з о *ешл ^ксперил^нтальных кинетических экспонент гозволичо уст^ноБлть .i J иеханлзма
взаимодеГствия комплексных челезоорганических соед^1ненил с KOKI. Ht ,iтами генетических горизонтов почв: химическое, внешня л ьн>т 4 ^нны
диффузия.
Э. Количество сорбционныч мест возрис.ало пр.! пер^хоце о г почв « i w
ГО механическою состава к почвам тяжелого механического состава, i.
увеличением степени гицроморфностл почв и мо-екулл^ных масс изучаемых •яелезоорганических комплексов. На дочю "медленной" кинетики со^-оции приходилось 4 - 7 ^ . Эта группа лимитировача. время установчения
сорбционного равновесия, которое варьировало от 1,7 часа до 93,6 ^угок
6. На первых стадиях сорбции С "Ьр а в Н - =0,014-1,82ч) происходило химическое взаимодействие ( до оЫ) сорбента и сорбтива. В дс к>не.ыеч
скорость реакции замедчяпась и начинала преобладать внедияя дифе^алч
2
(Q) = Ю ~ ° г 10 см /с), a t v a B H _ доотигага 27, t ча. ч. В тяже .о ^глинистой почве дальнеР^зее протекание сорбции сбусчовлено внутренне)
диффузие,. ( "Й = Ю~В г 10" 1 2 см 2 /с).
7. Изучение статики сорбции позволило показать, чго максима ьная
сорбционная емкость почв изменялась от 0,06 до4 мг угчероди комплексов на 1( г сорбента, наибольших значений она алстига// I г.о С
nHiitrt.*j/_
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Поглотительная способность увеличивалась с возрастанием степени
гидроморфности почв и с переходом к почвам тяжелого механического
состава.
- 8. Исследование динамики сорбции желеэоорганичесикх соединений в
натурных условиях с применением метода меченых атомов показало, что
их миграционная способность уменьшается с увеличением ММ !
органического лиганда. Относительно низкомйлекулярные соединения
( I'ili <~ 200) способны мигрировать .в почвах легкого механического состава на глубину 13,5 см, а в почвах тяжелего механического состава
- до 9,0 см в год.
.
.
.
9. В ии*£:овегетационных опытах установлены достоверные различия в
поглощении растениями яровой пшеницы нелезофульватных комплексов.
Большей доступностью для растений обладали положительно заряженные
комплексные соединения, из которых поглощалось 100^ углерода и 9 4 ^
железа. При этом обнаружено положительное влияние на фотосинтетическую активность растений положительно и отрицательно заряженных же- •
лезофульватных соединений, причем, первых сильнее, чем вторых.
10. Увеличении} доступности фосфора ( О Л Р ) растениям пшеницы способствовали отрицательно заряженные железофульватные комплексы
(поглощалось 70,1% фосфора исходного содержания). При использовании
смеси железофульватных комплексов поглощалось растениями 24,3$
P£Og. В корнях закреплялось до 85,ЕЙ фосфора. -..'••
•
Научно- практические рекомендации1. Результаты исследований рекомендуется.использовать при прогностических расчетах влияния органических лигандов на поведение железа,
марганца и других металлов в подзолистых почвах. .
..
2. Оценка доступности зелезоорганических комплексов и их влияние._,
на поступление макроэлементов позволит более точно оценивать поведение фосфора в системе почва-растение.
\
•'
.
.
-ZZ-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Слисок ;>бот, опубликованных по Мс.тегиа~ам я«ссертоцл1
ШуваевоЯ Л.В.
1. Карпухин А.И., Панаева Л.В. Влияние геохимических бары ..
на миграцлю в подзоллстых почвах маггашда-Ь4, поступающего ла о,.-нических остатков. - В сб.:Актуальные вопросы почвоведения. П.,
ТС.СА, 1987, с.18-26.
2. Ыуваева Л.В. Втаяние t-азнозаряденных челезофульватных соединений на доступность фосфора растениям. - Тезисл докладов научно-технической конференции молодых ученых л специалистов "Путл
повышения эффективности сельскохозяйственного п^олэводстаа в системе АПК". Пермь, 1988, с.Ь-9.
3. Карпухин А.И., Шуваева к.В., Вадкерти К. Поглощение яровой
пшеницей различных комплексных соединений телеза. - Известля 1С Л ,
1989, вып.Ь, С.47-Ы.
4. Карпухин А.И., Lysaeei. Л.В., Ваякертл К. Вчияние раанччарнженных железофульватных соединений на доступность фосвора растениям.
- В сб.: Состав, свойства и плодородие почв. П., ТСХА, 1990,
с.115-120.
5. Шуваева Л.В., Карпухин А.И. Поглощение различных железофульватных комплексов растениями пшеницы. - Тезисы докладов к научнопроизводственной конференции Одинцовского района Московской области (январь, 1989 г.) "Молодые ученые - сельскому хозяйству Нечерноземной зоны". М., В Н Ш Ш К И М , 1990, с.30.
6. Карпухин А.И., Нуваева Л.В., Корягина И.В. Минералогический
состав подзотастых почв разного механического состава. - В сб.:
Управление плодородием почв в усовиях интенсивного лх использования. И.. ТСХА, Г991, о. 74-<й.
-гъ-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
O6bt,\i IV. п T
Заказ 2540
Тираж 100
Гипографит Московской с х академии им К А Тимирязева
127550 Москва И 550 Тимирязевская ул, 44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Бесплатно
!
-i
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
7
Размер файла
982 Кб
Теги
подзолистых, закономерности, соединений, почвами, железоорганических, сорбции, 6376
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа